立式無油真空泵小頭瓦拆裝專用工具設(shè)計制作和實施

靳軍麗

摘 要：中原大化變壓吸附裝置有十四臺立式無油真空泵，該設(shè)備組在2013年投入運行以來，在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行時有不規(guī)則雜音、缸體溫度高于設(shè)計值、油箱漏油進入隔腔等一系列問題，通過調(diào)研和一線檢修工人的努力，經(jīng)過技術(shù)改造，共同解決了很多設(shè)備檢修上面臨的問題。其中一項，就是通過設(shè)計制作和實施立式無油真空泵小頭瓦拆裝專用工具來節(jié)約時間、降低勞動強度、提高作業(yè)安全性。

關(guān)鍵詞：真空泵；小頭瓦；專用工具

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.012

1 前言

在校企合作過程中，我校機械維修專業(yè)和中原大化公司有很多技術(shù)上的培訓(xùn)和接觸，該公司變壓吸附裝置采用的是WLW-2400B型往復(fù)立式真空泵，是用于變壓吸附工藝氣體產(chǎn)生真空度的主要設(shè)備。它由機身、曲柄連桿機構(gòu)、活塞組件、隔腔、氣缸、氣缸蓋、填料函組、氣閥、以及輔油系統(tǒng)、輔助氮氣密封系統(tǒng)組成。工作原理是在電機的驅(qū)動下，曲軸的旋轉(zhuǎn)運動通過曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動，通過單向的進排氣閥的反復(fù)吸氣和排氣，抽取系統(tǒng)內(nèi)工藝氣體以達到工藝要求的真空度。立式往復(fù)式壓縮機因其機械結(jié)構(gòu)本身就決定了其在運行的過程中必然承受著交變應(yīng)力，另一方面變壓吸附的工藝特點決定了設(shè)備須承受額外的載荷。變壓吸附工藝是使工藝氣體由0MPa-3.2MPa之間變壓，通過加壓由吸附劑吸附、減壓脫附，從而分離雜質(zhì)。真空泵的曲軸軸瓦、十字頭滑道副、填料函密封都在運行的過程中承受著來自系統(tǒng)和設(shè)備本身的交變應(yīng)力沖擊，因此設(shè)備運行時時常伴有不規(guī)則雜音、填料密封失效、缸體溫度偏高等一系列問題。系統(tǒng)壓力變換、設(shè)備總體結(jié)構(gòu)是我們無法改變的，但通過檢查修理損壞零部件，使之達到設(shè)計的尺寸和裝配精度還是可以有效的降低振動、延緩密封失效以及降低缸體溫度的。對于缸體溫度偏高的現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)是源自氣閥失效，維修氣閥后基本可以解決這類問題。而油漏入隔腔的原因是填料函本身損壞或裝配未到位，檢修后能大幅降低漏油。設(shè)備運行時有不規(guī)則雜音，這來自于兩個方面，一是來自系統(tǒng)的升壓降壓，二是來自于設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)及裝配尺寸。在排除了設(shè)備碰撞以后，對于裝配尺寸的復(fù)查就是必要的了，具體來說就是復(fù)查活塞的余隙、活塞與缸體的間隙、十字頭與滑道間隙、曲軸軸瓦間隙，這里擇重講述真空泵小頭瓦的磨損檢查和間隙測量。

2 小頭瓦拆裝專用工具的設(shè)計

由于真空泵內(nèi)含有高濃度的一氧化碳，在系統(tǒng)運行的狀態(tài)下常常無法將一氧化碳濃度置換到安全水平以下，以前想要檢查小頭瓦間隙和磨損程度，根據(jù)設(shè)備供貨方的建議是：設(shè)備內(nèi)氣體置換合格、拆除氣缸蓋、活塞后，脫開十字頭與連桿，從而檢查小頭瓦磨損情況和配合間隙。但是這樣一來，就需要置換設(shè)備內(nèi)有毒氣體，并在真空泵進出口加裝盲板，拆除缸蓋和活塞，從而大大增加工作量并延長工期。鑒于此，如果設(shè)計制作一個專用拆卸工具，不需要拆卸氣缸部分就能檢修測量小頭瓦，顯然能夠省去拆卸安裝盲板、拆卸回裝汽缸、活塞的工作時間和工程量。

根據(jù)工作需要，由我?guī)ь^的項目組設(shè)計了小頭瓦拆裝工具，它一方面能提高工作效率，降低勞動強度。另一方面，由于不用拆汽缸，大大降低了人員和系統(tǒng)內(nèi)有毒一氧化碳?xì)怏w接觸的機會，職工能夠較為安全地作業(yè)。

如圖1所示，連桿小頭瓦的位置處于設(shè)備內(nèi)中間位置，連桿小頭瓦連接十字頭空心軸，而十字頭空心軸同時連接汽缸活塞，脫開連桿小頭瓦和活塞的關(guān)鍵是頂出空心軸。由于活塞組件在上下方向僅受連桿的支撐，當(dāng)脫開空心軸時，活塞組件必然下落。這樣一來，既不便于測量間隙、檢查磨損情況，又不便于回裝（因為是在設(shè)備內(nèi)作業(yè)，沒有足夠的人員操作位置）。因此，考慮一種檢修方案和設(shè)計一種專用工具來達到不用完全脫開連桿和活塞的連接就能檢查磨損情況以及配合間隙的方法是必要的。在設(shè)計制作專用拉拔工具之前我們用敲擊法做過嘗試，用十六磅的大錘敲擊仍不能卸下空心軸，由于用力較大，反而將空心軸上敲出了“毛邊”。因此，設(shè)計一種對設(shè)備及零部件都破壞輕微的專用工具才是我們需要的。考慮到在設(shè)備殼體內(nèi)作業(yè)，人員會受到位置的限制，因此，我們設(shè)計了加長的拆裝專用工具（如圖2所示）。

檢查小頭瓦的檢修方案則是：用制作的專用工具拉拔空心軸至軸瓦三分之一處，肉眼檢查磨損情況、同時用塞尺測量小頭瓦與空心軸

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間隙。如果連桿大頭瓦或者小頭瓦出現(xiàn)較大磨損，需要取下連桿更換或維修軸瓦，利用該專用工具也能夠較容易地拆卸回裝小頭瓦。拆小頭瓦專用拆裝工具是如何工作的呢？如圖二所示，專用工具由拉桿、外筒、頂板組成。原理是通過拉桿拉空心軸，而外筒結(jié)合頂板頂在十字頭上，同時拉桿螺絲穿過外筒開孔并由拉桿螺母鎖緊，打緊螺母，通過螺母的鎖緊力拉動空心軸外移，從而達到拉拔空心軸的目的。該專用工具掉個頭使用則可以作為回裝空心軸的專用工具，原理則是一樣的，起到一個工具兩種用途的作用。具體的制作方法是先量好空心軸的內(nèi)徑，選擇略小于空心軸的長絲桿（由于我們沒有找到長絲桿，就用短絲桿和光桿焊在一起），測量空心軸到設(shè)備外部距離，截取相應(yīng)的絲桿長度。焊接制作外筒、頂板。需要注意的是頂板的尺寸應(yīng)略小于十字頭，但大于空心軸外徑；而絲桿盲頭外徑應(yīng)小于空心軸外徑（我們選擇用M42的螺母，將螺母焊接在絲桿上）。另外需要注意的一點是：在專用工具拉空心軸的過程中，絲桿會隨著鎖緊螺母的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，因此應(yīng)該打開設(shè)備另一側(cè)的視窗，并用扳手將絲桿卡住，不使其轉(zhuǎn)動。

3 真空泵專用拉拔工具的應(yīng)用效果

我們將制作好的真空泵專用拉拔工具應(yīng)用于中原大化變壓吸附裝置多臺真空泵P12201D、P12201H、P12201G、P12201K的檢修中，通過制定合理的檢修方案，起到了三方面的作用：

（1）檢修速度提高。由于此檢修方案不用拆卸汽缸體，就省去了系統(tǒng)氣體置換、拆卸安裝盲板、拆卸安裝汽缸大蓋、活塞組件的時間，使檢修周期大大縮短。

（2）降低了職工的勞動強度。由于以上原因再加上不必進入設(shè)備內(nèi)作業(yè)，因此職工的勞動強度有較大幅度的降低。

（3）增加安全性。由于系統(tǒng)內(nèi)含有大量致命的一氧化碳?xì)怏w，通常在整個系統(tǒng)運行的過程中氣體濃度無法置換到安全濃度以下，因此通常打開汽缸都必須帶上防毒面具、空氣呼吸器。新方案干脆繞開供貨方推薦的做法，不必打開缸蓋，也就大大降低了檢修的危險性。

4 結(jié)束語

化工行業(yè)近幾年外部市場形勢一直不振，每個企業(yè)想要擺脫困境，就要提高企業(yè)的競爭力，在確保質(zhì)量的前提下，節(jié)約時間、降低人力物力的消耗無疑是提高競爭力的一個重要方面。通過一些看似不起眼的技改技措，可以有效的達到節(jié)約時間、降低消耗的目的。