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密炼机转子密封系统

现今，包含多种组分的混炼胶的生产主要是采用密炼机来进行的。混炼胶中包括有聚合物、微细易散布的粉状填料、炭黑、碳酸钙和少量的化学药品如硫化剂、促进剂或加工助剂以及液体成分如增塑油料。这些液体和细粉状的组分是通过密炼机的转子密封系统来控制以限制其进入外界环境中。起初，人们将这些细微易散布的成份通过油膜粘附进行处理，称为粘结。由于密炼室内压力很高，这些糊状物会沿着转子的轴被慢慢挤出。为了限制这些糊状物的流出，在转子轴的两端均加了密封圈。密封圈本身包括两层环，通常在滑动区具有较硬的表层。一个固定在转子轴上，相对的一个安装在机架上。各个转子密封系统本质上的区别在于所应用的表面压力不同，分为自动转子密封(SSA)、弹簧-加载转子密封(GA)以及水压转子密封(WYH)。防尘设计SSA密封的原理是基于对混炼室内的压力的利用。如果混炼室内压力升高，压力会传递到滑动的密封圈，从而密封圈的锁紧力会提高。为应用最小的表面压力，利用盘状弹簧组件来将内滑动环压到外固定环上。现今，新的密炼机都装备有GA和WYH转子密封系统。在弹簧-加载转子密封(GA)系统中，密封圈位于混炼室外。此处，内环固定于机架，外旋转环装配于转子轴上。通过几个排布在旋转环周围的盘型弹簧组件施加表面压力，通过螺母对弹簧预加压力。润滑增塑剂注入密封圈的环形间隙，将一些细微易散布的胶料组分粘结起来。更深一层的润滑孔位于固定的滑动环内，用以润滑滑动的表面。在水压转子密封(WYH)的情况下，密封位置更接近转子，位于混炼室的机架末端的内部。内旋转滑动环固定于转子轴上。而外固定环通过轭套与之压紧。接触压力是通过液压缸和盘型弹簧组件产生的，压力通过轭套传递到外滑动环的压力环上。润滑方式与GA转子密封系统类似。由于实际上密封系统的横断面方向会向混炼室位移，在转子和耐磨盘片之间的轴间隙里，细微的物料会在此发生粘结。比较这两个系统（GA和WYH密封系统），显而易见密封位置是两者明显区别的因素。WYH密封系统由于接近转子，仅有很小的死角可能积聚物料。另一方面，运动的有磨损作用的填料很容易直接进入滑动表面，从而对设备的磨损产生不利影响。GA密封系统具有相对较长的环形间隙，由于粉料在环形间隙里存留时间长，所以可以被油粘结得更好。因此，滑动表面可以更好地得到保护，密封加载的力可以最小化。然而，与此同时，部分物料在环形间隙内积聚的危险性增大，此处密封油尤显重要。润滑系统密封系统分为两个独立分开的部分。分别为滑动密封圈的润滑和物料粘结。滑动密封圈的润滑作为常规的润滑系统，其功用包括：通过在液体里产生剪切来补偿表面的速度差别；带走摩擦产生的热量；物料黏结失败时起保护作用；冷却机件；带走从接触面磨损下来的微粒；允许外来微粒进入并将其带走，如混炼胶的各种成分以及腐蚀保护。物料粘结部分的任务不能象滑动密封圈的润滑那样清楚地进行说明。其主要任务就象它的名称一样，是粘结细微散布的各种成分。采用很高粘度的操作油保证了粘结效果。在水压密封系统，这一功用非常重要。由于密封系统更接近混炼室，具有磨损作用的填料更易于直接进入滑动表面，同时，自由运动的填料更易于进入外界环境。此外，物料粘结部分可以冲洗机架末端和转子轴之间的间隙，因而不会有物料在此积聚或产生自硫。由于GA密封系统具有较长的环形间隙，这种清洗效果在此系统中变得非常重要。与此同时，操作油的加入降低了橡胶、转子轴和机架末端的之间的粘性，通过这种方式也降低了物料沿着转子轴向密封系统的传输。因此，加入粘结油料是非常必要的。转子密封系统存在的问题抛开滑动密封圈的磨损不讲，物料粘结和滑动密封圈润滑所需要的油也会导致一些实质性的问题。实现上述功用需要使用大量的油料，造成油料采购成本很高。而且，这些包含着混炼胶中的各种成分，如聚合物、填料等的油料，通过转子密封系统从混炼室中出来，也需要进行处理，这也相当昂贵。众所周知，所使用的油料有超过80%的部分流入混炼室，这部分油可能导致重大的质量问题。前已述及，如果物料粘结部分润滑油的量过少，部分混炼胶会积聚在环状间隙中开始自硫，可能会导致下一车料被污染。其次，滑动密封圈部分润滑油用量过少会导致密封圈迅速磨损。更多的密封圈磨损的决定性参数还包括填料的品种及硬度、转子的几何形状、安装位置和表面压力的调整等。将磨损和冲洗处理作为表面压力的函数，可观察到两种对立的趋势。如果独立地考虑压力影响因素，可确定运用较低的接触压力以降低磨损率。反而言之，增大接触压力能够导致密封圈较快地磨损。冲洗处理和磨损之间的交互作用也必须进行考虑。冲洗处理量的增加也会导致经过滑动区有磨损作用填料的数量增加。因此，困难在于针对合适的操作参数来确定密封系统的正确调整。环形间隙过程原理分析下面的研究考察了物料从混炼室传输到密封圈的影响，特别考察了粘结油料的影响。混炼