PTFE 造粒料粉碎機軸封改造

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 年引進一臺意大利產反擊錘式粉碎機（以下簡稱“粉碎機”），主要用于對聚四氟乙烯造粒料進行粉碎，在生產工藝流程中發揮著重要作用。但是隨著客戶對產品清潔度的要求越來越高，物料的污染問題成了一個棘手的難題。由于無法和原生產企業取得聯系，2014 年在相關廠家的指導下，將粉碎機軸承骨架油封改為單端面機械密封，起到了一定的效果，但沒有從根本上解決污染問題。結合設備使用情況和多年的實踐經驗，將改造后的單端面機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，再未出現物料污染問題，同時大大減小了維修操作的勞動強度。

1 粉碎機的設備概況、工作原理及故障現象

1.1 設備概況

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

圖1 反擊錘式粉碎機結構

1.2 工作原理

粉碎機內部配置6 組刀盤54 把刀片，轉子在左右端蓋的軸承座上高速旋轉，固體物料顆粒在內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，達到粉碎的目的。同時，轉子兩端的大、小葉輪高速運轉，在進口和出口間通過腔體形成渦流效應，使被粉碎顆粒從間隙大到間隙小實現粉碎細化。為提高粉碎效率，防止顆粒粘腔、粘刀、堵齒、結團，在腔體表面的寬腔體水夾套中通入循環水冷卻，使腔內溫度控制在合適的范圍內。

1.3 故障現象

粉碎機設備運行時，由于軸承端蓋內的潤滑脂隨著骨架式油封唇口處泄漏到機腔內，會對生產的高端聚四氟乙烯造成污染，影響出料質量。由于原生產廠家無法聯系，該部位由國內相關廠家將骨架式密封改為徑向單端面機械密封，雖然較改造前有所改善，但沒有從根本上解決問題，產品質量不穩定，無法滿足客戶的要求。

2 原因分析

首先分析污染物進入機腔的路徑，通過分析設備構造及工作原理，結合設備的實際運行情況，認為析污染物進入機腔的途徑有2 個：①軸承的潤滑脂在旋轉過程中，在負壓的作用下，通過骨架式油封的唇口進入機腔內；②空氣中的微塵在粉碎機旋轉負壓的作用下，通過端蓋進入機腔內。

將骨架式密封改為徑向單端面機械密封只改善了一個部位，還需要改進端蓋部位的密封。對此，在端蓋上加工一圈5.2 mm×4.5 mm 的環形槽，放入一個直徑5 mm 的O 形圈進行密封，解決粉塵污染問題。

阻止污染源進入粉碎機機腔最主要的裝置是旋轉部位的密封，雖然經過單端面機封改造問題有所緩解，但實際生產中仍然會有雜質進入機腔內，因此對機械密封在運轉中是否造成污染展開排查。粉碎機改造機械密封時，由于是在原骨架油封的空間位置上安裝機械密封，空間比較狹小，而且無輔助密封和彈性元件，設備運行一段時間后，動靜環的摩擦得不到及行補償，起不到密封作用，原密封動環采用的材料是316L 不銹鋼，靜環材料是碳化硅。

由于機械密封改造缺少輔助密封及彈性補償機構，因此該密封的后續補償能力存在缺陷，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 改造實施效果

3.1 改造方案

通過密封缺陷分析得出，現有的機械密封還會有因摩擦導致的污染，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60 年代末期從氣體動壓軸承的基礎上發展起來的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體力學原理，通過在密封端面開設動壓槽而實現密封端面的非接觸運行。由于密封非接觸運行，因此密封摩擦副材料基本不受PV 值的限制，適合作為離心式設備的軸封使用。

根據對現有密封結構尺寸的測量，發現在軸承端蓋（左右兩個分別為驅動端和非驅動端）中原骨架式油封到機腔的位置可以加工一個30 mm 的空腔安裝氣封。氣封組件明細見表1。

表1 氣封組件明細

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，一路密封機腔與氣封，保證機腔內的粉末不會進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無法進入氣封里。雜質無法通過氣封進入機腔內，從而徹底解決污染問題。

3.2 改造實施

（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；④梳齒環；⑤卡圈；⑥唇封；⑦O 形圈；⑧軸承；⑨軸承壓蓋；⑩六角頭螺栓；內六角螺栓定位環；O 形圈。

圖2 軸封改造

（2）組裝裝配根據改造方案按要求進行零部件的加工，加工后對零部件進行清洗、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，密封效果非常好。

3.3 改造效果及推廣

粉碎機非接觸式干氣密封改造后，經過半年的運行驗證，產品中未出現雜質，產品合格率100%，改造效果顯著。隨后對另外一臺粉碎機實施改造，設備改造后已運行兩年，產品質量穩定，物料污染問題得到徹底解決。