密煉機再造技術

趙冬梅， 劉彥昌，胡慶斌，徐建光，陳正道(.青島科技大學，山東 青島 6604；.天津國際聯合輪胎橡膠股份有限公司，天津 00457 ；.昆山皓群精密機械有限公司，江蘇 昆山 54)

密煉機再造技術

趙冬梅1， 劉彥昌1，胡慶斌2，徐建光1，陳正道3
(1.青島科技大學，山東 青島 266042；2.天津國際聯合輪胎橡膠股份有限公司，天津 300457 ；3.昆山皓群精密機械有限公司，江蘇 昆山 215341)

密煉機在橡膠加工工業中具有極其重要的作用和地位，隨著密煉技術的新發展，不斷研發出新技術，這些技術不斷應用到新的機器上，提高了密煉機的相關性能。如何才能使舊的密煉機在大修或升級改造中提高機械性能，本文主要討論密煉機再造技術的發展情況。

橡膠；密煉機；再造技術

密煉機在橡膠加工工業中是一關鍵設備，具有極其重要的作用和地位。它處于橡膠產品加工工藝流程中的首道工序–煉膠工序，起批次塑煉生膠和混煉膠料的煉膠作用。密煉機的水平和質量直接深刻影響煉膠質量（如分布混合、分散混合和排膠溫度等）、煉膠效率、單位能耗和環境粉塵等性能，進而影響橡膠產品的質量好壞、成本高低和生產穩定性等。因此，密煉機的性能必須優良和穩定。

然而，由于運行中的正?；虍惓Ｄp、熱應力和/或機械應力引起的局部結構變形等，經過一定時間（大約4~8年）使用后，將造成上述的密煉機的主要性能嚴重下降甚至失效。在這種情況下，必須要對密煉機進行所謂的大修，目的是修舊如新，恢復其原有性能。

隨著密煉機技術的新發展，一些設計先進的關鍵技術不斷出現，并迅速而廣泛地應用到新機臺上。實際煉膠效果已經證明：這些先進的關鍵技術極大地提高了密煉機的相關性能。這就向人們提出了這樣一個問題，在大修現有密煉機的同時，是否可以部分地甚至全部地應用上這些先進技術？也就是在大修時，可否同時進行水平升級？對這一問題，工程實際已經得到了可行性的一些肯定答案。但大修與升級相結合（大修升級）的理論支撐還非常缺乏。

我們把上述的密煉機的大修恢復和大修升級統稱為密煉機的再造，即密煉機再造可以分為“恢復再造”和“升級再造”二種。

密煉機再造之所以有很好的市場前景，主要原因在于既能大量節約新購成本，又能大幅提升現有機臺性能。據統計，一般情況下恢復再造與新購機臺的費用之比大約是1:3。

本文主要論述密煉機恢復再造的一般技術和升級再造的初步定性理論分析。

1 恢復再造

密煉機恢復再造的重點包括轉子、C型室（密煉室正面壁）、壓砣和卸料門?；謴驮僭斓募夹g主要是如何修復磨損嚴重的主要零件表面。

對于轉子、C型室、壓砣和卸料門，它們的恢復再造的一般過程是：

（1）清洗零件（一般用酸清洗）。

（2）測量磨損量。如果零件設計有冷卻通道（如轉子、C型室和卸料門等），還必須進行水壓測試，以便確認滲漏點。

（3）根據測量數據和試壓結果，確定恢復再造方案。如果磨損程度低而不影響相關整個工作間隙，進行局部修復；如果磨損程度嚴重而影響相關整個工作間隙，進行整面修復（有硬質合金層的，需要將該合金層全部去除，重新再堆焊硬質合金層）；如果磨損程度非常嚴重以致無法修復，則需要更新整個零件。

（4） 恢復再造方案的實施。方案的主要工序為補焊、機加、研磨等。這些工序目前以手工作業為普遍。但采用焊接機器人堆焊整面硬質合金、數控機床加工轉子棱等先進加工技術，能夠極大地降低勞動強度和提高加工效率，保證精密加工質量。因此，這些類的加工技術也是密煉機恢復再造技術的發展方向。

恢復再造前與恢復再造后的部分效果對比如圖1所示。

圖1 再造前后效果對比圖

2 升級再造

密煉機升級再造的重點包括轉子、轉子密封裝置、壓料裝置和整機控制系統等。升級再造技術的關鍵是更換新型零（部）件的可行性分析。密煉機升級再造的內容應當依據價值工程（價值=功能/成本）的原理來進行的可行性確認。要選取水平高、功能高和價值高的方案進行升級再造。

另外，更重要的是更換不同新型零（部）件，還必須考慮相應的因素，如結構許可性、動力滿足性等。

2.1 轉子

轉子升級再造的因素包括轉子種類、轉子規格、轉子中心距和驅動扭矩等。

（1） 不同種類轉子（相切型與嚙合型），即使是同一規格，由于嚙合型轉子的最大回轉直徑大于兩轉子中心距而相切型轉子的最大回轉直徑小于兩轉子中心距，因此相切型轉子和嚙合型轉子之間一般不能直接進行互換。

（2） 相同種類、不同規格的轉子之間，顯然由于兩轉子中心距的顯著差別，它們也不能直接互換。

（3） 同一種類、相同或相近規格的不同形式轉子（相切型：如二棱、四棱和六棱；嚙合型：如S、PES1、PES3和PES5等），由于轉子中心距接近，只要驅動扭矩滿足要求，一般就可以進行直接互換。如果驅動扭矩不能滿足需求，則需要改造驅動系統，這需要應用價值工程綜合考慮其可行性。

如果更換是在相切型轉子之間，則一般有兩個方向：一是同棱數高性能轉子替代同棱數低性能轉子（如高效四棱轉子或同步轉子替代標準四棱轉子）；二是多棱數轉子替代少棱數轉子（如四棱轉子替代二棱轉子、六棱轉子替代四棱轉子）。盡管轉子棱數的增加將使密煉機工作容積有所減少，但是填充系數的增加和煉膠效率的提高，能夠很好地補償這一工作容積的減少。

對于在嚙合型轉子之間的更換，與相切型轉子的情況類似。

由上述分析可知，轉子的升級再造主要是相同種類、相同規格的高性能形式轉子在現有機臺上的應用。然而，必須注意的是，盡管新型轉子有其先進性能，但并不一定適合更換，這是因為每一工廠的膠料配方、煉膠工藝等都是針對某類產品并且經過長期應用而被固化成熟的，只一味追求轉子的先進性，勢必干擾原有的生產過程。

2.2 轉子密封裝置

轉子密封裝置的升級再造也必須在相同規格的密煉機上進行，主要考慮不同種類的密封裝置在結構上更換的難易性。

（1）轉子密封裝置常見的有內壓式密封和外壓式密封兩種，盡管這兩種密封裝置的密封原理基本相似，但由于結構相差較大，它們之間一般不能互換。

（2）轉子密封裝置的更換主要是在各種形式的外壓端面接觸式轉子密封裝置之間，通常是液壓式轉子密封替換機械式轉子密封，即液壓撥叉式或油缸直壓式替換彈簧撥叉式。這種升級再造既結構變動較小、替換容易，又增加許多優點。這些優點包括壓力均勻、密封比壓穩定、密封比壓容易調節等，克服了機械式密封中的彈簧由于制造誤差引起彈力不均且需經常調節彈簧力以彌補轉子工作中的軸向移動和動定圈磨損，能夠確保密封良好。

2.3 壓料裝置

壓料裝置的升級再造也必須考慮結構因素，應在相同規格的密煉機上進行，主要是液壓式壓料裝置替換氣壓式壓料裝置。這一再造結構變動不大，但會增加許多優點：壓砣對密煉室中膠料產生的壓力穩定、調節范圍寬，壓砣升降速度快，無噪音、無污染、節能（如氣壓式壓料耗電75 kW/h，液壓式壓料耗電40 kW/h）等。

2.4 整機控制系統

整機控制系統再造不存在結構上適合的問題，容易實施，主要方向有：

（1）將老機臺的常規繼電器控制升級為PLC（可編程序控制器控制），實現PLC計算機監控，具備信息實時輸出功能。

（2）可選擇性地增加密煉機自診斷監控功能，如磨損、軸承溫度、預期壽命等，時時對密煉機進行健康評估，為密煉機裝備的可靠良好運行，提供有力的技術保障方法和手段。

（3） 與機械設計制造配合，增加生膠和配合劑配料袋自動投放、終煉膠片自動儲存搬運等自動化作業，將PLC控制進一步升級到智能控制，實現密煉機煉膠的全自動化。

3 結語

上述的密煉機再造技術，雖然能夠顯著提高現有機臺性能，但由于受有關結構的限制，一般不會達到最優化狀態。然而，作為舊機臺的利用，是非常值得的大力推廣。

[1] 閆錦濤，孫勇. 密煉機檢修雜談. 橡塑技術與裝備.2006, 1: 44~46.

Internal mixer rebuilding technologies

Internal mixer rebuilding technologies

Zhao Dongmei1, Liu Yanchang1, Hu Qingbin2, Xu Jianguang1, Chen Zhengdao3
(1.Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, Shandong, China; 2. Tianjin International Joint Tire and Rubber Co., LTD., Tianjin 300457;
3. Kunshan Hao Chun Precision Machinery Co., LTD., Kunshan 215341, Jiangsu,Jiangsu)

Mixer played an important role in the rubber processing industry. This paper mainly discuss the development of rebuilding technologies for internal mixer.

rubber; Internal mixer; rebuilding technology

TQ330.43

：1009-797X(2016)15-0030-03

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.15.005

(R-03)

趙冬梅 （1968-），男，青島科技大學，主要從事控制自動化教學和科研工作。

通訊郵箱：zhaodm007@sina.com

2016-04-05