密煉機(jī)常見密封問題的分析及對策

韓幫闊，張津

(大連橡膠塑料機(jī)械有限公司，遼寧 大連 116039)

密煉機(jī)常見密封問題的分析及對策

韓幫闊，張津

(大連橡膠塑料機(jī)械有限公司，遼寧 大連 116039)

介紹了密煉機(jī)的典型主機(jī)結(jié)構(gòu)和工作過程，并就密煉機(jī)主機(jī)部分的密封結(jié)構(gòu)及常見泄漏問題進(jìn)行分析，同時提出了相應(yīng)的對策和建議，以期對行業(yè)同仁提供參考和幫助。

密煉機(jī)；橡膠；環(huán)保；密封；泄漏；對策

密煉機(jī)具有生產(chǎn)效率高、環(huán)保性好（對比開煉機(jī)和加壓式捏煉機(jī)）和自動化程度高等突出優(yōu)點。從實踐看，密煉機(jī)又是輪胎等橡膠制品生產(chǎn)的源頭設(shè)備，其工作性能好壞直接影響著最終制品的品質(zhì)。同時，煉膠又和硫化一起是橡膠制品生產(chǎn)過程中排放最嚴(yán)重的工段，是環(huán)保治理的重點部位和關(guān)注對象。密煉機(jī)車間常見的排放物有：

（1）氣。主要為煉膠產(chǎn)生的煙氣等，配方特殊的膠料所排放的煙氣還會有明顯的異味。

（2）液。主要是轉(zhuǎn)子密封正常淌回的潤滑油等，還有異常情況下泄漏的循環(huán)冷卻水（如旋轉(zhuǎn)接頭泄漏）、減速器潤滑油、軸承等潤滑干油及液壓油（如液壓閥件泄漏）等。

（3）固體。主要為泄漏的炭黑等粉料，還有轉(zhuǎn)子密封處異常泄漏的塊（條）狀物料等。

近年來，隨著國家環(huán)保治理要求越來越嚴(yán)格，再加上泄漏會導(dǎo)致工藝配方不穩(wěn)定（影響最終煉膠品質(zhì)），密煉機(jī)的密封問題引起了行業(yè)越來越多的關(guān)注。所以，基于對密煉機(jī)工作機(jī)理深入研究基礎(chǔ)上的密封對策和建議是有積極意義的。因排放主要發(fā)生在密煉機(jī)的主機(jī)部分，故本文僅就密煉機(jī)主機(jī)部分的密封問題進(jìn)行分析和討論。

1 典型密煉機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)和工作過程

如圖1所示為典型的密煉機(jī)結(jié)構(gòu)示意，以之為例，該密煉機(jī)的典型工作過程是：

（1）卸料裝置中的卸料門關(guān)閉（也要保證鎖緊裝置可靠地進(jìn)行了頂緊）且壓料裝置中的壓砣在上位時，膠料（可以為塊狀NR、BR等生膠，也可以是片狀的混煉膠）與配合劑（可以是硫磺，也可以是各種增塑劑等助劑）從加料裝置正面的開口處投入。

圖1 典型密煉機(jī)主機(jī)剖視圖

（2）加料門關(guān)閉，壓料裝置的壓砣下壓至低位。

（3）物料進(jìn)入密煉室后，由兩個具有螺旋棱的、有速比或者同步的相對回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與密煉室壁、壓砣和卸料門組成的捏煉空間（也就是密煉裝置）內(nèi)受到不斷變化的反復(fù)進(jìn)行的強(qiáng)烈剪切和擠壓作用，使膠料產(chǎn)生剪切變形，進(jìn)行強(qiáng)烈的捏煉，簡而言之，就是進(jìn)行分散或分布混煉。此時，密煉室內(nèi)部的壓力很大，是各處容易發(fā)生泄漏的時候。

（4）壓料裝置中的壓砣升起，通過與加料裝置后墻板或左/右側(cè)板連接的上輔機(jī)通道，自動投入炭黑（工藝需要的話）。

（5）壓料裝置中的壓砣升起，通過安裝于密煉室或側(cè)壁或卸料門上的注油單向閥，自動注入工藝油（工藝需要的話）。

（6）達(dá)到所需要的煉膠效果后（往往以卸料門上的熱電偶檢測溫度為電氣控制點，再輔助以時間監(jiān)控做保護(hù)），壓料裝置中的壓砣升起，鎖緊裝置退鎖，卸料裝置中的卸料門旋轉(zhuǎn)135°排料。

2 常見密封問題分析及對策

2.1 加料裝置

加料裝置是膠料（無論塊狀生膠還是片狀混煉膠）、炭黑/白炭黑、助劑、硫磺等配方組份投入的通道，一般情況下，常見的泄漏發(fā)生在頻繁運(yùn)動的加料門處，主要有：

（1）加料門兩側(cè)的密封鑲條（一般為黃銅或復(fù)合材料）與左/右側(cè)板之間

a.原因分析：加料門頻繁旋轉(zhuǎn)開關(guān)，密封鑲條（結(jié)構(gòu)及功能定義上就是易損件）不可避免產(chǎn)生磨損。因煉膠及泄漏產(chǎn)生的煙氣、油、粉塵等堆積在密封彈簧處，成條的密封鑲條（一般是又細(xì)又長））不能被將其頂緊的彈簧頂動，不能在鑲條磨損后及時自動補(bǔ)償。

b.對策：清理彈簧處堆積的臟東西，并現(xiàn)場將密封鑲條（見圖2中的序4）沿長度方向裁成3截，以便于彈簧將其頂動。

圖2 加料門兩側(cè)密封結(jié)構(gòu)圖

（2）加料門軸（一般處理為較硬狀態(tài)）外圓與其下方的墊板（一般為錫青銅材質(zhì)）之間

a.原因分析：因加料門頻繁開關(guān)，門軸也就頻繁旋轉(zhuǎn)動作，造成其下方的墊板不可避免產(chǎn)生磨損（在潤滑不足的情況，此問題將會更明顯）。當(dāng)墊板因磨損而產(chǎn)生的間隙不能被及時彌補(bǔ)時，將導(dǎo)致泄漏。

b.對策：手動旋轉(zhuǎn)頂緊螺栓（見圖3中的序6），及時彌補(bǔ)因墊板磨損而產(chǎn)生的墊板與加料門軸之間的間隙。同時，要注意清理墊板油槽內(nèi)的臟東西（如結(jié)塊硬化的炭黑等）和保證有足夠的潤滑油量。

圖3 加料門軸旋轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)圖

（3）加料門的上方、除塵法蘭處

此問題會在炭黑投入、壓砣第一次下壓時最明顯，往往可以看到大量的煙柱從加料裝置上梁的除塵管道處噴出，如果此時的粉塵沒有被對接的除塵管道抽走，則將會在密煉車間飄散，造成污染。

表1列出了除塵排風(fēng)系統(tǒng)的一些常見問題及處理措施。

2.2 轉(zhuǎn)子端面密封裝置

從實踐看，轉(zhuǎn)子端面密封是最容易出現(xiàn)泄漏，也是最讓用戶頭疼的地方，因為該處一般都特別臟，且空間小，維護(hù)起來很不方便。同時，由于用戶對設(shè)備細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)一般都不是特別熟悉，自行現(xiàn)場處理的話很難保證精度和質(zhì)量，往往出現(xiàn)處理后反而不如以前的不良后果。基于以上，目前有的企業(yè)會選擇外委專業(yè)單位進(jìn)行現(xiàn)場處理，但費用較高。“大橡塑”公司基于對密煉機(jī)工況和各種摩擦材料的深入研究，研制出了可連續(xù)在線使用3年（用戶潤滑及日常維護(hù)得當(dāng)?shù)那闆r下）以上的密封圈，深受行業(yè)歡迎，用后也紛紛給予好評。

轉(zhuǎn)子端面泄漏，說到底就是動圈（隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，工作面硬度較高）和定圈（相對轉(zhuǎn)子靜止，工作面硬度較低）接觸率不夠的問題。只要保證了接觸率，轉(zhuǎn)子端面密封泄漏問題是很容易解決的。當(dāng)然，因定圈外圓所鑲O型密封圈規(guī)格尺寸或材質(zhì)（推薦使用特氟龍或氟橡膠等耐油、耐溫性能更好的材質(zhì)）不合理也會導(dǎo)致泄漏，在此不對此極端情況進(jìn)行討論。

表1 除塵排風(fēng)系統(tǒng)常見故障及對策

提高動圈和定圈的接觸率，可采用的方法有：

（1）提高密封油缸壓力。可通過手動調(diào)整液壓站上的減壓閥進(jìn)行。目前，一般的密煉機(jī)液壓站是1個共用的轉(zhuǎn)子密封油缸壓力油輸出點，4個端面的密封壓力一起被調(diào)整。有個別液壓站會有4個輸出點，即每個端面的油缸壓力均可單獨調(diào)節(jié)。在提高轉(zhuǎn)子密封壓力的同時，一定要密切關(guān)注定圈溫度的變化（一般操作柜上巡檢儀顯示的1-4點就是定圈溫度）。同時，也要注意排查密封油缸有沒有因為活塞密封圈失效導(dǎo)致的壓力油串腔故障。

（2）對動、定圈進(jìn)行研磨。具體的操作過程，在隨機(jī)說明書中一般都會有。

（3）使用合適的動、定圈潤滑油。N320極壓工業(yè)齒輪油中含有的S、P等成分，可以對動、定圈工作表面的高點進(jìn)行軟化，有利于提高動、定圈接觸率。

（4）如圖4所示的撥叉式外壓式轉(zhuǎn)子密封，要注意保持撥叉保持豎直狀態(tài)。否則，撥叉是2點壓緊定圈，很容易壓偏。

圖4 典型轉(zhuǎn)子端面密封結(jié)構(gòu)圖

2.3 卸料裝置

因結(jié)構(gòu)不同（GK系列常用長卸料門、兩側(cè)O間隙式密封，F(xiàn)系列常用短卸料門、兩側(cè)間隙式密封），卸料裝置處的泄漏表現(xiàn)也有區(qū)別。但也有共性的情況，主要如下：

（1）卸料門與密煉室密封斜面處（M面）泄漏

表2為卸料門與密煉室密封處泄漏的2個主要原因及對策。

雖然卸料門與密煉室密封斜面處夾膠（尤其是打丁基等較黏的料時）也會導(dǎo)致泄漏，但如果產(chǎn)生此問題，根源也是卸料門沒有真正關(guān)到位，所以不單獨羅列。

（2）工作狀態(tài)下，卸料門意外打開，未充分混合的物料排出

此問題屬于比較嚴(yán)重的泄漏，行業(yè)俗稱“爆鍋”。導(dǎo)致“爆鍋”的原因可能很多，但最直接的原因就是卸料/鎖緊墊塊接觸點異常，沒有可靠地進(jìn)行機(jī)械自鎖。否則，鎖緊油缸如果不動作，無論如何都不會意外打開卸料門。而卸料/鎖緊墊塊接觸點異常，原因可能有：①卸料門/密煉室密封面夾膠；②鎖緊油缸沒有真正鎖到位（原因有鎖緊/卸料門關(guān)門到位開關(guān)位置異常、卸料/鎖緊墊塊磨損等）。

所以，當(dāng)出現(xiàn)“爆鍋”問題時，第一步要做的是，確認(rèn)卸料/鎖緊位置檢測開關(guān)的位置正確（設(shè)備晃動，時間久了有可能開關(guān)位置跑了），然后看下卸料/鎖緊墊塊的接觸線位置（隨機(jī)說明書中都會有具體的描述，不同規(guī)格密煉機(jī)的接觸位置F尺寸也會有差異），并查看、確認(rèn)卸料/鎖緊墊塊的接觸工作面是否有異常磨損。

（3）兩側(cè)泄漏

圖5所示的為F系列密煉機(jī)典型的兩側(cè)間隙式密封結(jié)構(gòu)。卸料門兩側(cè)與水端/傳動端擋圈工作端面的間隙A1、A2，是很重要的尺寸。如果過大，則工作時會泄漏；如果過小，卸料門膨脹量大（如卸料門冷卻不好或排料溫度同步高）的話，則會出現(xiàn)卸料門打不開的極端情況。

表2 卸料門與密煉室密封處泄漏原因

圖5 卸料裝置密封示意圖

此結(jié)構(gòu)可通過現(xiàn)場冷焊接并打磨卸料門兩端面的方式，縮小A1、A2的值（一般母煉270密煉機(jī)取0.35 mm，終煉270密煉機(jī)取0.25 mm為宜）進(jìn)而解決兩側(cè)泄漏問題。對于GK系列經(jīng)典的加長型卸料門，兩側(cè)插入進(jìn)水端/傳動端擋圈V型槽內(nèi)的臺，密封間隙一般要求為0.15～0.25 mm。當(dāng)間隙過大時，處理方式如前述的 A1、A2。

3 結(jié)語

密煉機(jī)誕生至今已有百年，曾經(jīng)而且也將繼續(xù)為橡膠工業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。雖然大家一直普遍認(rèn)為煉膠工段很容易排放廢棄物，但由于結(jié)構(gòu)上有與開煉機(jī)、加壓式捏煉機(jī)本質(zhì)的區(qū)別，所以是具備做好各部位密封的潛力的。主要是要在了解密煉機(jī)工作機(jī)理的前提下，有針對性地進(jìn)行調(diào)節(jié)和維護(hù)。

Analysis and countermeasures of common sealing problems for mixer

Han Bangkuo, Zhang Jin
(Dalian Rubber & Plastics Machinery Co. LTD., Dalian 116039, Liaoning, China)

The typical structure and work process of the internal mixer are introduced. The sealing structure of internal mixer base unit and the common leakage problems are analyzed. At the same time, some countermeasures and suggestions are put forward to help the industry colleagues to provide reference.

mixer; rubber; environmental protection; seal; leakage; countermeasure

TQ330.43

1009-797X(2018)01-0045-04

B DOⅠ:10.13520/j.cnki.rpte.2018.01.009

韓幫闊（1982-），男，高級工程師，2004年畢業(yè)于青島科技大學(xué)，現(xiàn)主要從事密煉生產(chǎn)線設(shè)備的研發(fā)設(shè)計工作，已發(fā)表論文25篇，獲批國家專利13項（2項發(fā)明專利），參與編寫了第三版《橡膠工業(yè)手冊》，曾獲中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步三等獎和大連市技術(shù)發(fā)明二等獎。

2017-10-16

(R-05)