密炼机再造技术

赵冬梅， 刘彦昌，胡庆斌，徐建光，陈正道(.青岛科技大学，山东 青岛 6604；.天津国际联合轮胎橡胶股份有限公司，天津 00457 ；.昆山皓群精密机械有限公司，江苏 昆山 54)

密炼机再造技术

赵冬梅1， 刘彦昌1，胡庆斌2，徐建光1，陈正道3
(1.青岛科技大学，山东 青岛 266042；2.天津国际联合轮胎橡胶股份有限公司，天津 300457 ；3.昆山皓群精密机械有限公司，江苏 昆山 215341)

密炼机在橡胶加工工业中具有极其重要的作用和地位，随着密炼技术的新发展，不断研发出新技术，这些技术不断应用到新的机器上，提高了密炼机的相关性能。如何才能使旧的密炼机在大修或升级改造中提高机械性能，本文主要讨论密炼机再造技术的发展情况。

橡胶；密炼机；再造技术

密炼机在橡胶加工工业中是一关键设备，具有极其重要的作用和地位。它处于橡胶产品加工工艺流程中的首道工序–炼胶工序，起批次塑炼生胶和混炼胶料的炼胶作用。密炼机的水平和质量直接深刻影响炼胶质量（如分布混合、分散混合和排胶温度等）、炼胶效率、单位能耗和环境粉尘等性能，进而影响橡胶产品的质量好坏、成本高低和生产稳定性等。因此，密炼机的性能必须优良和稳定。

然而，由于运行中的正常或异常磨损、热应力和/或机械应力引起的局部结构变形等，经过一定时间（大约4~8年）使用后，将造成上述的密炼机的主要性能严重下降甚至失效。在这种情况下，必须要对密炼机进行所谓的大修，目的是修旧如新，恢复其原有性能。

随着密炼机技术的新发展，一些设计先进的关键技术不断出现，并迅速而广泛地应用到新机台上。实际炼胶效果已经证明：这些先进的关键技术极大地提高了密炼机的相关性能。这就向人们提出了这样一个问题，在大修现有密炼机的同时，是否可以部分地甚至全部地应用上这些先进技术？也就是在大修时，可否同时进行水平升级？对这一问题，工程实际已经得到了可行性的一些肯定答案。但大修与升级相结合（大修升级）的理论支撑还非常缺乏。

我们把上述的密炼机的大修恢复和大修升级统称为密炼机的再造，即密炼机再造可以分为“恢复再造”和“升级再造”二种。

密炼机再造之所以有很好的市场前景，主要原因在于既能大量节约新购成本，又能大幅提升现有机台性能。据统计，一般情况下恢复再造与新购机台的费用之比大约是1:3。

本文主要论述密炼机恢复再造的一般技术和升级再造的初步定性理论分析。

1 恢复再造

密炼机恢复再造的重点包括转子、C型室（密炼室正面壁）、压砣和卸料门。恢复再造的技术主要是如何修复磨损严重的主要零件表面。

对于转子、C型室、压砣和卸料门，它们的恢复再造的一般过程是：

（1）清洗零件（一般用酸清洗）。

（2）测量磨损量。如果零件设计有冷却通道（如转子、C型室和卸料门等），还必须进行水压测试，以便确认渗漏点。

（3）根据测量数据和试压结果，确定恢复再造方案。如果磨损程度低而不影响相关整个工作间隙，进行局部修复；如果磨损程度严重而影响相关整个工作间隙，进行整面修复（有硬质合金层的，需要将该合金层全部去除，重新再堆焊硬质合金层）；如果磨损程度非常严重以致无法修复，则需要更新整个零件。

（4） 恢复再造方案的实施。方案的主要工序为补焊、机加、研磨等。这些工序目前以手工作业为普遍。但采用焊接机器人堆焊整面硬质合金、数控机床加工转子棱等先进加工技术，能够极大地降低劳动强度和提高加工效率，保证精密加工质量。因此，这些类的加工技术也是密炼机恢复再造技术的发展方向。

恢复再造前与恢复再造后的部分效果对比如图1所示。

图1 再造前后效果对比图

2 升级再造

密炼机升级再造的重点包括转子、转子密封装置、压料装置和整机控制系统等。升级再造技术的关键是更换新型零（部）件的可行性分析。密炼机升级再造的内容应当依据价值工程（价值=功能/成本）的原理来进行的可行性确认。要选取水平高、功能高和价值高的方案进行升级再造。

另外，更重要的是更换不同新型零（部）件，还必须考虑相应的因素，如结构许可性、动力满足性等。

2.1 转子

转子升级再造的因素包括转子种类、转子规格、转子中心距和驱动扭矩等。

（1） 不同种类转子（相切型与啮合型），即使是同一规格，由于啮合型转子的最大回转直径大于两转子中心距而相切型转子的最大回转直径小于两转子中心距，因此相切型转子和啮合型转子之间一般不能直接进行互换。

（2） 相同种类、不同规格的转子之间，显然由于两转子中心距的显著差别，它们也不能直接互换。

（3） 同一种类、相同或相近规格的不同形式转子（相切型：如二棱、四棱和六棱；啮合型：如S、PES1、PES3和PES5等），由于转子中心距接近，只要驱动扭矩满足要求，一般就可以进行直接互换。如果驱动扭矩不能满足需求，则需要改造驱动系统，这需要应用价值工程综合考虑其可行性。

如果更换是在相切型转子之间，则一般有两个方向：一是同棱数高性能转子替代同棱数低性能转子（如高效四棱转子或同步转子替代标准四棱转子）；二是多棱数转子替代少棱数转子（如四棱转子替代二棱转子、六棱转子替代四棱转子）。尽管转子棱数的增加将使密炼机工作容积有所减少，但是填充系数的增加和炼胶效率的提高，能够很好地补偿这一工作容积的减少。

对于在啮合型转子之间的更换，与相切型转子的情况类似。

由上述分析可知，转子的升级再造主要是相同种类、相同规格的高性能形式转子在现有机台上的应用。然而，必须注意的是，尽管新型转子有其先进性能，但并不一定适合更换，这是因为每一工厂的胶料配方、炼胶工艺等都是针对某类产品并且经过长期应用而被固化成熟的，只一味追求转子的先进性，势必干扰原有的生产过程。

2.2 转子密封装置

转子密封装置的升级再造也必须在相同规格的密炼机上进行，主要考虑不同种类的密封装置在结构上更换的难易性。

（1）转子密封装置常见的有内压式密封和外压式密封两种，尽管这两种密封装置的密封原理基本相似，但由于结构相差较大，它们之间一般不能互换。

（2）转子密封装置的更换主要是在各种形式的外压端面接触式转子密封装置之间，通常是液压式转子密封替换机械式转子密封，即液压拨叉式或油缸直压式替换弹簧拨叉式。这种升级再造既结构变动较小、替换容易，又增加许多优点。这些优点包括压力均匀、密封比压稳定、密封比压容易调节等，克服了机械式密封中的弹簧由于制造误差引起弹力不均且需经常调节弹簧力以弥补转子工作中的轴向移动和动定圈磨损，能够确保密封良好。

2.3 压料装置

压料装置的升级再造也必须考虑结构因素，应在相同规格的密炼机上进行，主要是液压式压料装置替换气压式压料装置。这一再造结构变动不大，但会增加许多优点：压砣对密炼室中胶料产生的压力稳定、调节范围宽，压砣升降速度快，无噪音、无污染、节能（如气压式压料耗电75 kW/h，液压式压料耗电40 kW/h）等。

2.4 整机控制系统

整机控制系统再造不存在结构上适合的问题，容易实施，主要方向有：

（1）将老机台的常规继电器控制升级为PLC（可编程序控制器控制），实现PLC计算机监控，具备信息实时输出功能。

（2）可选择性地增加密炼机自诊断监控功能，如磨损、轴承温度、预期寿命等，时时对密炼机进行健康评估，为密炼机装备的可靠良好运行，提供有力的技术保障方法和手段。

（3） 与机械设计制造配合，增加生胶和配合剂配料袋自动投放、终炼胶片自动储存搬运等自动化作业，将PLC控制进一步升级到智能控制，实现密炼机炼胶的全自动化。

3 结语

上述的密炼机再造技术，虽然能够显著提高现有机台性能，但由于受有关结构的限制，一般不会达到最优化状态。然而，作为旧机台的利用，是非常值得的大力推广。

[1] 闫锦涛，孙勇. 密炼机检修杂谈. 橡塑技术与装备.2006, 1: 44~46.

Internal mixer rebuilding technologies

Internal mixer rebuilding technologies

Zhao Dongmei1, Liu Yanchang1, Hu Qingbin2, Xu Jianguang1, Chen Zhengdao3
(1.Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, Shandong, China; 2. Tianjin International Joint Tire and Rubber Co., LTD., Tianjin 300457;
3. Kunshan Hao Chun Precision Machinery Co., LTD., Kunshan 215341, Jiangsu,Jiangsu)

Mixer played an important role in the rubber processing industry. This paper mainly discuss the development of rebuilding technologies for internal mixer.

rubber; Internal mixer; rebuilding technology

TQ330.43

：1009-797X(2016)15-0030-03

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.15.005

(R-03)

赵冬梅 （1968-），男，青岛科技大学，主要从事控制自动化教学和科研工作。

通讯邮箱：zhaodm007@sina.com

2016-04-05