PTFE 造粒料粉碎機(jī)軸封改造

李 鋒

（山東東岳高分子材料有限公司，山東淄博 256401）

0 引言

山東東岳高分子材料有限公司于2003 年引進(jìn)一臺(tái)意大利產(chǎn)反擊錘式粉碎機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“粉碎機(jī)”），主要用于對(duì)聚四氟乙烯造粒料進(jìn)行粉碎，在生產(chǎn)工藝流程中發(fā)揮著重要作用。但是隨著客戶對(duì)產(chǎn)品清潔度的要求越來越高，物料的污染問題成了一個(gè)棘手的難題。由于無法和原生產(chǎn)企業(yè)取得聯(lián)系，2014 年在相關(guān)廠家的指導(dǎo)下，將粉碎機(jī)軸承骨架油封改為單端面機(jī)械密封，起到了一定的效果，但沒有從根本上解決污染問題。結(jié)合設(shè)備使用情況和多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將改造后的單端面機(jī)械密封改為無接觸式氣封裝置，于2018 年改造完成并投入使用后，再未出現(xiàn)物料污染問題，同時(shí)大大減小了維修操作的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 粉碎機(jī)的設(shè)備概況、工作原理及故障現(xiàn)象

1.1 設(shè)備概況

粉碎機(jī)的作用是將大尺寸的固體原料粉碎至工藝要求的尺寸。粉碎機(jī)由粗碎、細(xì)碎、風(fēng)力輸送等裝置組成，以高速撞擊的形式達(dá)到粉碎物料的目的，利用風(fēng)能一次成粉，取消了傳統(tǒng)的篩選程序。粉碎機(jī)主要用于礦石、建材、塑料回收粉碎等多種行業(yè)（圖1）。

圖1 反擊錘式粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

粉碎機(jī)內(nèi)部配置6 組刀盤54 把刀片，轉(zhuǎn)子在左右端蓋的軸承座上高速旋轉(zhuǎn)，固體物料顆粒在內(nèi)腔的齒形襯板與刀片之間受到擠壓、撕裂、碰撞、剪切等多種作用，達(dá)到粉碎的目的。同時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端的大、小葉輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在進(jìn)口和出口間通過腔體形成渦流效應(yīng)，使被粉碎顆粒從間隙大到間隙小實(shí)現(xiàn)粉碎細(xì)化。為提高粉碎效率，防止顆粒粘腔、粘刀、堵齒、結(jié)團(tuán)，在腔體表面的寬腔體水夾套中通入循環(huán)水冷卻，使腔內(nèi)溫度控制在合適的范圍內(nèi)。

1.3 故障現(xiàn)象

粉碎機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由于軸承端蓋內(nèi)的潤(rùn)滑脂隨著骨架式油封唇口處泄漏到機(jī)腔內(nèi)，會(huì)對(duì)生產(chǎn)的高端聚四氟乙烯造成污染，影響出料質(zhì)量。由于原生產(chǎn)廠家無法聯(lián)系，該部位由國(guó)內(nèi)相關(guān)廠家將骨架式密封改為徑向單端面機(jī)械密封，雖然較改造前有所改善，但沒有從根本上解決問題，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，無法滿足客戶的要求。

2 原因分析

首先分析污染物進(jìn)入機(jī)腔的路徑，通過分析設(shè)備構(gòu)造及工作原理，結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，認(rèn)為析污染物進(jìn)入機(jī)腔的途徑有2 個(gè)：①軸承的潤(rùn)滑脂在旋轉(zhuǎn)過程中，在負(fù)壓的作用下，通過骨架式油封的唇口進(jìn)入機(jī)腔內(nèi)；②空氣中的微塵在粉碎機(jī)旋轉(zhuǎn)負(fù)壓的作用下，通過端蓋進(jìn)入機(jī)腔內(nèi)。

將骨架式密封改為徑向單端面機(jī)械密封只改善了一個(gè)部位，還需要改進(jìn)端蓋部位的密封。對(duì)此，在端蓋上加工一圈5.2 mm×4.5 mm 的環(huán)形槽，放入一個(gè)直徑5 mm 的O 形圈進(jìn)行密封，解決粉塵污染問題。

阻止污染源進(jìn)入粉碎機(jī)機(jī)腔最主要的裝置是旋轉(zhuǎn)部位的密封，雖然經(jīng)過單端面機(jī)封改造問題有所緩解，但實(shí)際生產(chǎn)中仍然會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)腔內(nèi)，因此對(duì)機(jī)械密封在運(yùn)轉(zhuǎn)中是否造成污染展開排查。粉碎機(jī)改造機(jī)械密封時(shí)，由于是在原骨架油封的空間位置上安裝機(jī)械密封，空間比較狹小，而且無輔助密封和彈性元件，設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，動(dòng)靜環(huán)的摩擦得不到及行補(bǔ)償，起不到密封作用，原密封動(dòng)環(huán)采用的材料是316L 不銹鋼，靜環(huán)材料是碳化硅。

由于機(jī)械密封改造缺少輔助密封及彈性補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，因此該密封的后續(xù)補(bǔ)償能力存在缺陷，密封的改造工作不徹底，因此并沒有從根本上解決物料被污染的問題。

3 改造實(shí)施效果

3.1 改造方案

通過密封缺陷分析得出，現(xiàn)有的機(jī)械密封還會(huì)有因摩擦導(dǎo)致的污染，改為非接觸式干氣密封可以既起到密封作用，又能解決物料污染問題。

干氣密封是20 世紀(jì)60 年代末期從氣體動(dòng)壓軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體力學(xué)原理，通過在密封端面開設(shè)動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行。由于密封非接觸運(yùn)行，因此密封摩擦副材料基本不受PV 值的限制，適合作為離心式設(shè)備的軸封使用。

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有密封結(jié)構(gòu)尺寸的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)在軸承端蓋（左右兩個(gè)分別為驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端）中原骨架式油封到機(jī)腔的位置可以加工一個(gè)30 mm 的空腔安裝氣封。氣封組件明細(xì)見表1。

表1 氣封組件明細(xì)

氣封組件安裝完成后后通入潔凈的壓縮空氣，壓縮空氣工作路線分為兩路，一路密封機(jī)腔與氣封，保證機(jī)腔內(nèi)的粉末不會(huì)進(jìn)入氣封造成堵塞影響效果，另一路密封軸承與氣封，保證軸承研磨的雜質(zhì)無法進(jìn)入氣封里。雜質(zhì)無法通過氣封進(jìn)入機(jī)腔內(nèi)，從而徹底解決污染問題。

3.2 改造實(shí)施

（1）軸封改造。軸封改造如圖2 所示，氣封組件：①六角頭螺栓；②軸承座；③壓緊環(huán)；④梳齒環(huán)；⑤卡圈；⑥唇封；⑦O 形圈；⑧軸承；⑨軸承壓蓋；⑩六角頭螺栓；內(nèi)六角螺栓定位環(huán)；O 形圈。

圖2 軸封改造

（2）組裝裝配根據(jù)改造方案按要求進(jìn)行零部件的加工，加工后對(duì)零部件進(jìn)行清洗、擦拭、組裝。組裝后，通過Φ8 mm 管路通入0.2～0.3 MPa 的潔凈壓縮氣，開啟粉碎機(jī)，密封效果非常好。

3.3 改造效果及推廣

粉碎機(jī)非接觸式干氣密封改造后，經(jīng)過半年的運(yùn)行驗(yàn)證，產(chǎn)品中未出現(xiàn)雜質(zhì)，產(chǎn)品合格率100%，改造效果顯著。隨后對(duì)另外一臺(tái)粉碎機(jī)實(shí)施改造，設(shè)備改造后已運(yùn)行兩年，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，物料污染問題得到徹底解決。