MPM-智能联合破碎机密封形式的分析与应用

MPM-智能联合破碎机密封形式的分析与应用

高述楷1,  ,王子奡1, ,刘智1,  ,冯子佳1,2, ,王小丽1

（1.武汉探矿机械有限公司 430040  2.湖北省地质勘查装备中心 430034）

摘要： MPM-智能联合破碎机是一款全新的联动设备，能够将储氢矿物进行破碎，对此选取MPE－100×250颚式密封破碎机和MPG－400X250密封式对辊机、筛分机进行组合，实现了矿物粗破碎-细破碎-筛分的自动化流程。该机需要具有良好的密封性能，且密封形式必须是可靠的，但目前现有设备各部分密封性能达不到实际工况需求，本文针对于MPM-智能联合破碎机的密封形式进行分析。

关键词: 联动；破碎；密封形式

Analysis and Application of Sealing Forms for MPM Intelligent Combined Crusher

Abstract: MPM-Intelligent Combined Crusher is a brand new linkage equipment that can crush hydrogen storage minerals. MPE-100 is selected for this purpose × The combination of a 250 jaw sealed crusher and an MPG-400X250 sealed roller and screening machine has achieved an automated process of coarse crushing, fine crushing, and screening of minerals. The machine needs to have good sealing performance and the sealing form must be reliable. However, the sealing performance of various parts of the existing equipment cannot meet the actual working conditions. This article analyzes the sealing form of the MPM intelligent combined crusher.

Keywords: Linkage; Crushing; Sealing form

MPM－智能联合破碎机是针对稀土磁材、轻金属及合金和贮氢合金等特殊矿物而专门设计的一种超细破碎筛分设备。该机采用了“模块化”、“自动化”控制系统，并通过抽真空设备及密封方式和联动设备布局模式，使其具有破碎比大、粉碎粒度细而均匀、筛分精度高、强度大、效率高等优良的破碎筛分性能；同时整机具有良好的密封性能，可使被破碎物料隔绝空气，实施充惰性气体保护，避免氧化，防止燃烧和爆炸。该机主要可适用于抗压强度不大于250Mpa， 给料粒度不大于80 mm的各种固体脆性物料的中细破碎，并已经历多年实践，在上述等多种特殊行业得到广泛应用。

1.概述

MPM－智能联合破碎机主要由进料仓、破碎机组件、斗式提升机、对辊机组件、三次元振动筛、电器柜以及真空泵、真空压力表、固定式氧气探测器等主要零部件构成。

工作时将进料仓挡盖打开由料仓内振动给料器将矿物送入φ100×250颚式破碎机中进行第一段破碎，经第一段破碎后的矿物进入斗式提升机①中，通过链轮运输送至对辊机部分振动给料器，在振动给料器的振动下第一段破碎产物匀速进入φ400×250密封对辊机中进行第二段破碎，破碎后的产物由斗式提升机②输送至XF1000-2S-2振动筛中进行筛分并得到各级筛分产品，完成整个粗破碎、细破碎、筛分过程。

该机主要应用于储氢材料的破碎、筛分。利用外力克服颗粒内部各个质点之间的内聚力，从而将物料块破坏成小块的过程，称为粉碎过程。按照破碎力的作用形式及产物粒度，常将粉碎过程细分为破碎和磨矿。[1]储氢材料具有化学性质活泼的特点，在破碎过程中会与氧气反应会产生爆炸及燃烧，十分危险，故在使用的过程中需要隔绝氧气，若密封性能不佳会出现泄漏现象，不但会影响设备的正常运转，还会对工作人员的生命安全产生很大的危害，甚至会导致重大的安全事故。我们采用充入惰性气体对设备内部的空气进行置换的方式来保证设备内部没有氧气的存在，并且设备需要具有良好的密封性能，使外部空气无法进入设备内部。我们将密闭情况下真空度≤2000Pa，真空泵工作20分钟内整体设备（除筛分机外）达到真空度≤2000Pa，运行过程微正压（表压0.098Mpa）作为衡量密封性能的关键指标。

2.密封的结构设计

采取机械密封一定要根据生产的实际情况来设计和造型，尽量选用密封可靠、使用寿命长的摩擦副材料及O型圈。

[2]针对于该MPM－智能联合破碎机的密封结构设计，主要分为两类。一是箱体密封结构设计，普通破碎机组件、对辊机组件二者的工况不是完全密封的，只能使物料破碎的粉尘不逸散，气密性不佳，通过在组件外部设计一套箱体，将破碎机组件、对辊机组件分别安装在其中来实现设备的密封；二是连接处密封结构设计，在各个组件相连接的位置存在泄漏的风险，通过选取合适的标准件使设备与设备相连，保证良好的密封性。

2.1箱体密封结构设计

对于破碎机组件、对辊机组件的密封，采用的是将组件整体安装于型钢架内，试机正常运行后，在框架各个面安装整块钢板，用一圈36个螺钉进行安装，在框架与密封钢板之间安装橡胶密封O型圈，保证其密封性的良好。对于箱体的密封结构，在保证良好的气密性（维持微正压2000pa）的同时，也要保证箱体密封板的强度、刚度及耐久度。

将密封钢板安装于各个面之后，预留气泵接口对其进行抽气，去除设备内的氧气，使其接近于真空状态，在20分钟内，整机达到真空度≤2000Pa，并能保压24小时。

此时由于箱体内部气压低于外部大气压，故密封板受到由外部向内的力F1，密封板边缘由螺钉固定，其边缘受到由内向外的若干力的合力为F2， F1=F2，密封板处于受力平衡状态，其能够保持稳定使设备能够具有良好的密封性能。在外力载荷的作用下，整块密封板会产生十分明显的弹性形变，向内凹陷，导致安装螺钉的边沿向外翘起，大大影响了整机的密封性能。针对这一现象，我们采用了三种办法来解决：1、采用刚度更大不易变形的材料，刚度是指材料在载荷的作用下抵抗弹性形变的能力，在我们常见的使用的材料中，钢含碳量越高，刚度就越高,考虑到成本因素，我们使用的是Q235A碳素结构钢。2、增大密封板的厚度，同样的材料，板件的厚度越大,抗挠度就越大,覆盖件的刚度就越强，结合实际情况，我们采用的δ10的钢板作为密封板。3、在钢板内部增加加强筋，对于钣金结构件，如果要提高刚度，通过局部起筋和增加面差是非常好的方法，不同的加筋方式能够起到不同的效果，在增加刚度、加强效果最好的基础上，还要考虑到节省材料，方便安装的这两个要素。通过以上三种方式，能够使我们的箱体部分具有良好的密封性，达到设备使用的要求。

针对于箱体密封结构设计中提到的在钢板上增加加强筋，我们通过在密封板的内部焊接63×40×4.8  Q235A角铁，来提高其整体的抗形变能力，拟采用如下三种方案：

（1）方形加强筋

（2）横竖交叉型加强筋

（3）对叉型加强筋

2.2连接处密封结构设计

对于连接处密封结构设计，大致采用以下几种方式来处理：1、针对于颚式破碎机给料部分与颚式破碎机箱体、颚式破碎机箱体与一号提升斗、一号提升斗与对辊机箱体，对辊机箱体与二号提升斗，二号提升斗与筛分机这五个单独的连接处，我们采用在接口处焊接法兰盘，再将法兰盘口进行相连接的方式，保证此处不泄漏。2、设备内部电气原件需要通过线缆与外部电器控制箱相连接，才能保证设备的运行，针对于设备内部电器出线部分，我们在箱体密封板上开孔，使用工业级航空插头来进行连接，保证了电路的通常，同时也能保证此处不泄漏。3、针对于设备给料口部分，既要方便设备使用时的上料方便，又要保证此处的密封性能良好，我们在其进口处焊接安装圆形耐压人孔盖，经久耐用，外观匹配度好，保证此处不泄漏。

通过以上几部分的设计，我们保证了整机运行准备工作前对密封性的要求，再将保护气体加入其中，使设备恢复常压状态进行工作，整体运行平稳，破碎过程中的安全能够有保证。

3.实验

将2.1箱体密封结构设计的三种方案的密封板安装于框架上，用气泵将箱体抽气至真空度≤2000Pa后，维持稳定一小时，以密封板四边所在面为基准，使用千分表在密封板表面寻找最凹点，分析三种不同密封板设计方案最凹点的形变量数据，实验结果如下：

综合以上数据得出，方案一密封板形变量最小，方案三最节省材料，由于方案一与方案三最凹点形变量区别不大，但是方案一用料是方案三的1.95倍，故针对于密封板加强筋部分的设计采用方案三。

4.结语

对MPM-智能联合破碎机密封形式的分析设计及设备改良，通过选用合适的材料、最具合理化的设计，总结出了最合适的密封方案。在将设备整体抽气至真空度≤2000Pa后，保压一小时，气密性良好，其能够满足设备使用工况需求，该密封形式的分析设计为后续破碎筛分工序提供了很好的支持。

参考文献

[1] 魏德洲．固体物料分选学[M]，北京：冶金工业出版社，2015.22：:28-29.

[2] 徐波有. 浅析化工机械密封的泄漏原因及对策[J].中国化工贸易，2012（7）：78-79