一種新型干混砂漿攪拌機飛刀密封結構

王 靜，徐道雷，吳士平

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

干混砂漿是指由膠凝材料、細骨料、外加劑和摻合料等按一定比例進行混合而成的一種新型建筑砂漿，具有品質穩(wěn)定、品種多樣、便于施工、綠色環(huán)保等優(yōu)越性［1］。干混砂漿攪拌機是將多種干性粉料和添加劑攪拌均勻混合成干混砂漿的機械設備，由兩種不同形式不同用途的攪拌裝置組合而成。一種是攪拌物料翻滾的犁刀裝置，由固定在攪拌主軸上的數(shù)組犁刀裝置構成；另一種是將局部粉料結團打散的飛刀裝置，由沿攪拌主軸軸向分布的數(shù)組飛刀裝置構成。其結構如圖1所示。

圖1 干混砂漿攪拌機結構示意圖

干混砂漿攪拌機的工作介質是粉料。粉料在犁刀裝置的作用下一方面沿筒體徑向作湍流運動，另一方面又沿犁刀兩側面的法線方向飛濺。當徑向湍流的粉料流經(jīng)飛刀時，被高速旋轉的飛刀強烈拋散，在犁刀和飛刀的共同作用下，粉料不斷摻混、擴散，從而在極短的時間內(nèi)達到均勻混合［2］。

由于飛刀裝置所處的位置比較特殊，如圖1所示，與攪拌筒體主軸成一定角度成倒置形狀，接觸的物料是粉料。同時整個飛刀埋在物料中，且飛刀軸成倒置形狀，粉料極易進入密封裝置內(nèi)，出現(xiàn)粉體顆粒與密封件接觸的研磨狀況，從而破壞密封機能，加劇密封件磨損，產(chǎn)生泄漏使密封失效［2］。密封失效后，粉料進入飛刀軸承腔內(nèi)，損壞軸承。

本文介紹了一種新型迷宮密封和填氣密封組合的干混砂漿攪拌機飛刀密封結構。此密封結構能夠有效阻止粉料進入飛刀密封裝置，提高密封件使用壽命，改善密封效果。

1 現(xiàn)有飛刀密封結構

1.1 骨架油封和填氣密封組合密封形式

行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有的一種干混砂漿攪拌機飛刀密封結構采用骨架油封和填氣密封組合的密封方式。這種密封結構共有2道密封組成，與攪拌筒體內(nèi)粉料較近的第一道密封采用填氣密封，通過壓縮氣體在飛刀軸與其軸套的密閉腔體形成氣壓阻止粉料進入飛刀密封裝置；第二道密封采用骨架油封阻止粉料進入軸承腔體內(nèi)保護軸承。其結構如圖2所示。

圖2 骨架油封和填氣密封結構示意圖

這種密封方式對填氣密封的依賴性較高。氣源氣壓不足或者氣管泄漏、堵塞等因素導致第一道密封失效后，粉料進入飛刀軸與軸套之間的密閉腔體內(nèi)直接與骨架油封接觸，導致骨架油封的工作環(huán)境惡化，骨架油封壽命急劇降低。最終在氣壓作用下一部分粉料通過骨架油封、端蓋進入軸承，損壞軸承；另一部分粉料通過軸套與其安裝座之間安裝面的間隙滲到攪拌筒體外，污染環(huán)境。

1.2 單道迷宮密封和填料密封組合密封形式

行業(yè)內(nèi)另外一種飛刀密封方式是單道迷宮密封和填料密封的組合結構。飛刀裝置與物料接觸面的密封采用單道迷宮密封結構，通過動環(huán)的凸臺和靜環(huán)的凹槽相互配合形成迷宮式密封部件。外側安裝密封座，密封座內(nèi)裝有填料密封部件。填料密封部件由壓蓋封在密封座內(nèi)，靜環(huán)、動環(huán)、密封部件組成密封裝置，對飛刀軸和安裝法蘭之間形成密封空間，阻止物料泄露。

這種密封裝置只有1道迷宮密封，且密封道較短。干混砂漿攪拌機在工作時，攪拌筒體內(nèi)的粉料高速旋轉運動。由于運動慣性以及分子擴散原理，粉料仍然容易隨著飛刀軸的轉動進入到填料密封裝置內(nèi)部，繼續(xù)擴散進入到飛刀密封間隙內(nèi)，進而損壞密封件，減少密封件的壽命。其結構如圖3所示。

圖3 單道迷宮密封和填料密封結構示意圖

2 新型飛刀密封結構及其工作原理

本文提出的新型飛刀密封結構相對比較復雜，由密封蓋、座套、O型密封圈、塑料套、骨架油封等零部件構成。其結構如圖4所示。

該密封結構采用互相垂直的2組多次變向迷宮密封結構和填氣密封結構的組合密封方式。其中互相垂直的2組迷宮密封結構分別是垂直于飛刀軸的徑向迷宮結構和沿飛刀軸的軸向迷宮結構。與攪拌筒體內(nèi)側物料接觸的第一道迷宮是徑向迷宮組，密封蓋1與座套2通過密封蓋上的2個凸臺和座套上的2個凹槽緊密連接，形成了徑向方向上2道密封槽的迷宮，如圖5所示。依次向外第二道是軸向迷宮組，塑料套5和軸套6組成的具有3道密封槽的迷宮密封，如圖6所示。第三道是填氣密封結構。第一道和第二道兩個方向上相互垂直的迷宮密封形成了雙層無間隙密封，使得高速粉料無法突破2組互相垂直的迷宮結構進入軸承座腔體內(nèi)部。另外，第三道填氣密封即持續(xù)通入的壓縮氣體在密封蓋和軸承座形成的密封空間內(nèi)形成氣壓，使得趁虛進入的少量粉料也不會突破骨架油封進入軸承內(nèi)，如圖7所示，上面的氣源通道連接氣源即可。

圖4 新型飛刀密封結構示意圖

圖5 徑向迷宮結構示意圖圖6 軸向迷宮結構示意圖

由圖7填氣密封結構示意圖可以看出，本文第三道密封結構的氣源通道是上下呈180°分布的2道。上面的氣源通道由上文可知連接氣源通入壓縮氣體；下面的氣源通道是預留的積料卸料口，正常使用期間用密封堵頭堵上。一旦2組迷宮密封和填氣密封同時失效時，粉料進去密封腔體之前，在飛刀軸高速運轉下，粉料在離心力作用下沉積在下面的氣源通道內(nèi)，并通過此氣源通道卸出，起到卸料口的作用。

圖7 填氣密封結構示意圖

3 結束語

該結構的優(yōu)點是通過徑向和軸向2個相互垂直多次變向的迷宮密封和壓縮氣體填氣密封的組合形式，形成了3道密封，改善了現(xiàn)有單純的迷宮密封難以有效阻止粉料進入的問題。徑向方向上的2道密封槽8次變向和軸向方向的3道密封槽12次變向增大了粉料侵入的難度，幾乎無法侵入。在這高難度侵入的情況下又加上了第三道填氣密封，阻止了粉料在運動慣性下向外滲透，有效阻止了粉料向密封裝置內(nèi)擴散，進而保護了密封裝置的密封性能。另外增設了積料卸料口，定期清理積料，防止粉料突破骨架油封進入軸承，延長了密封件和軸承的使用壽命。