某公司主要產(chǎn)品是酞菁藍(lán)。采用鹽磨法加工粗酞菁藍(lán)，通過球磨機(jī)改變晶型和減小晶體的顆粒，提高純度，使之具有鮮明的顏色、較高的著色力和適用性，成為有商品價(jià)值的酞菁藍(lán)顏料。SM45立式球磨機(jī)28臺(tái)是顏料工段重要設(shè)備之一，球磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的好壞，直接決定產(chǎn)品質(zhì)量好壞和消耗高低。作為公司重點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備，歷年來對(duì)其進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，取得了良好的效果。
1、球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理
1.1基本結(jié)構(gòu)
本設(shè)備主要有簡(jiǎn)體、筒蓋、筒底、傳動(dòng)軸、上下槳葉、聯(lián)軸器、加料口、吸料口、進(jìn)氣口、電動(dòng)機(jī)等組成，見圖1。
1.2球磨原理
通過攪拌漿的高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鋼球劇烈的撞擊，達(dá)到剪切粗酞菁藍(lán)晶體，打開銅酞菁分子鏈，使晶體減小到0.01～0.2μm。研磨時(shí)加入有機(jī)溶劑變成B型酞菁藍(lán)。
1.2.1離心力的作用
在360 L的球磨機(jī)容積內(nèi)，加入60～100 kg鋼球，17 kg粗酞菁藍(lán)，5 kg氯化鈣，主軸轉(zhuǎn)速700 r／min。鋼球被下錨片通過橢圓形鍋底拋向整個(gè)簡(jiǎn)體，又通過上錨把鋼球打擊到橢圓形鍋底上，在離心力和加速度的作用下，鋼球不斷獲得能量，并在有機(jī)溶劑的作用下，使粗酞菁藍(lán)有效地顏料化，滿足各種產(chǎn)品牌號(hào)的要求。
1.2.2鋼球的撞擊和剪切
鋼球是否有效運(yùn)動(dòng)，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。而判斷鋼球是否有效運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，就是鋼球的撞擊力和剪切力。要確保鋼球的撞擊力和剪切力，需保證下面5個(gè)要求。(1)錨片的形狀和角度不能走樣；(2)錨片的長(zhǎng)度磨損不能超過1 cm；(3)鋼球的直徑總量35%不能小于4 mm; (4)下錨片和鍋底的間隙在10～14mm之間；(5)橢圓形鍋底的形狀不能變形（具體見3結(jié)構(gòu)改進(jìn)）。
2、問題分析
經(jīng)過幾年的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)上的一些不合理之處，主要有以下幾點(diǎn)。
2.1軸封噴料
球磨機(jī)內(nèi)運(yùn)行過程中，溫度達(dá)到100℃以上，物料是粉塵和有機(jī)溶劑，加之傳動(dòng)軸上的漿葉受鋼球撞擊受力不平衡，造成轉(zhuǎn)動(dòng)軸有微量的晃動(dòng)。原軸封結(jié)構(gòu)是內(nèi)嵌式骨架密封圈，如圖2所示。
因受有機(jī)溶劑及高溫和粉塵的作用，骨架密封圈壽命很短。對(duì)粉塵的密封效果很差，造成軸承處噴料。
2.2傳動(dòng)軸軸頭和聯(lián)軸器的圓錐度配合間隙容易增大
錨片和鍋底間隙有嚴(yán)格的要求。廠家設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸時(shí)，考慮拆裝聯(lián)軸器方便，把傳動(dòng)軸軸頭設(shè)計(jì)為圓錐度。如圖3所示。
因經(jīng)常拆裝，軸頭和聯(lián)軸器的圓錐度配合間隙容易增大，造成轉(zhuǎn)動(dòng)軸晃動(dòng)大，機(jī)子震動(dòng)劇烈，產(chǎn)生軸承損壞、支架破裂、轉(zhuǎn)動(dòng)軸斷、錨片斷等一系列嚴(yán)重的后果。
2.3進(jìn)氣閥門易堵塞
機(jī)子內(nèi)有氯化鈣，吸潮后易堵，操作不方便。
2.4鍋底磨損
由于鋼球的球磨作用，鍋底平均壽命為2a。國內(nèi)同行均采取更換橢圓封頭的辦法，工作量大，成本高。
3、結(jié)構(gòu)改進(jìn)
3.1將內(nèi)嵌式骨架密封改為迷宮密封
非接觸型密封——迷宮密封，利用齒和軸之間形成的一組節(jié)流間隙與膨脹空腔，氣體流經(jīng)各個(gè)環(huán)形的齒頂間隙時(shí)，由于粘性摩擦產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)，使流速減緩，泄漏量降低。當(dāng)氣體流經(jīng)各個(gè)膨脹空腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列等焓熱力學(xué)過程，使流速進(jìn)一步降低，密封效果進(jìn)一步增強(qiáng)。在壓差的推動(dòng)下，氣體穿過齒頂間隙進(jìn)入空腔，因突然膨脹而產(chǎn)生劇烈的旋渦，這時(shí)，氣流的絕大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，被腔室中的氣流吸收，使氣流的焓值保持接近于間隙前的數(shù)值，起到了密封作用…。如圖4所示。
3.2主軸軸頭改進(jìn)
把原先圓錐配合方式改成圓柱配合結(jié)構(gòu)上有2個(gè)方面的優(yōu)化，(1)軸和聯(lián)軸器的配合緊密；(2)攪拌槳的長(zhǎng)度容易計(jì)算，錨片與鍋底的間隙能確保。
3.3 進(jìn)氣口、吸料口閥門改進(jìn)
由于物料的物性，吸潮后易粘結(jié)，閥門常打不開。為此改用鐵塞子替換閥門，吸料管改成可拆軟管，解決了進(jìn)氣口、吸料口堵塞的難題。
3.4鍋底磨損的處理
鋼球的劇烈磨擦，使橢圓形鍋底周邊磨損嚴(yán)重。國內(nèi)同行球磨機(jī)的鍋底平均壽命在1.5～2a，處理的方法是更換鍋底，既費(fèi)錢，又費(fèi)力。針對(duì)鍋底磨損的部位，采取直接補(bǔ)焊的工藝，電焊條的牌號(hào)堆256。投入使用后，效果很好。如圖5所示。
4、結(jié)論
通過對(duì)原設(shè)計(jì)的球磨機(jī)優(yōu)化改進(jìn)，解決了球磨機(jī)軸封噴料、聯(lián)軸器松動(dòng)、進(jìn)氣口、吸料口閥門易堵、鍋底磨損等難題，完善了設(shè)備性能，提高了設(shè)備穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行能力。
