1转子端面密封型式
密炼机的密封装置形式有端面密封、迷宫密封、反螺纹密封、填料密封等，密炼机转子轴端密封通常采用由一对相对滑动的动环与静环耐磨环组成的平面摩擦副，通过作用力使动环和静环紧密贴合的接触式端面密封形式。使动静耐磨环贴紧的作用力为弹簧力的称为机械密封，机械密封根据动环相对密封面位置不同，从而作用于静环上力的方向不同，分为外压式和内压式，外压式又分螺栓弹簧压紧式、拨叉弹簧压紧式；使动静耐磨环贴紧的作用力由液压油缸提供的称为液压密封，根据液压油缸的作用位置不同分为拨叉（杠杆）式和油缸直接作用式。原方案采用的是FYH型端面密封装置。每套密封装置上都设计有4个进油孔，压力为32MPa的两股高压软化油和高压润滑油分别通入，以加强密封装置的密封效果和减少密封环的磨损。如图1所示，X（S）M系列的密炼机转子端面密封原装置由4个液压缸同步提供的压力来实现端面密封，并且选用的是蓄能器保压方式。
2液压系统压力增强控制技术
用增压的方式来实现保压，实际上是性价比更高，保压效果更好的方式。2.1液压系统增压的关键元件在增压回路中，提高压力的主要液压元件是增压缸或增压器。增压缸能将输入压力变换，即较低压力输入，较高压力输出的液压元件。增压缸一般可分为：预压式、行程可调式、直压式、加大回程拉力式、紧凑并列型、迷你型缸、油气隔离型、快速型等种类。以预压式增压缸为例：当工作气压在液压油（或活塞）表面时，液压油会压缩空气作用而流向预压行程腔，此时液压油会迅速推动式件作位移，当工作位移遇到阻力大于气压压力时缸则停止动作，此时，增压缸的增压腔因为电信号（或气动信号）的动作，开始增压从而达到系统要求的工作压力。2.1.1增压缸工作原理如图2所示是一个增压缸，增压缸是将一油压缸与增压器作一体式相结合，工作面积不同的两个油缸，根据帕丝卡原理，在压力不变的情况下，受压面积的变化会带来相应的压强变化。进入大油缸的低压油液，从小油缸输出时变为高压油，增压的倍数等于大小两个油缸的面积之比，从而达到将液压或气压压力提高到数十倍的压力效果。2.1.2增压缸产品增压能力现代的增压缸结合了气缸和油缸的优点，液压油与压缩空气严格隔离，缸内的活塞杆接触工作件后自动启程，动作速度快，且较气压传动稳定，缸体装置简单，出力调整容易，相同条件下可达到油压机之高出力，能耗低。增压缸外形由图3所示，它由油缸，空油转换筒，增压器三部分结合而成。增压器+油缸=分体式增压缸；直压式增压器+油缸=直压式增压缸；预压式增压器+油缸=标准型增压缸。增压缸的工作频率，按照不同的行程及缸径，一般在每分钟10~70次；动作方式为双动；操作速度为每秒50～1000mm；出力范围为1～100吨。可见，增压缸产品的增压性能是强大的。它的低压压缩空气（0.2～0.7MPa）按增压比转换为高压油压，压力可达数十倍（8～25MPa）的高压油能量。输出力可高达1～40吨，增压缸设备简单轻巧、节能、成本低、维修使用方便，并且采用气动控制，操作简便可靠，容易实现自动化控制。目前，许多国外大公司的产品中已开始采用空气-液压增压器来增压，保压效果更佳。2.2液压缸增压回路方案2.2.1采用单作用缸的增压回路增压原理：增压器受力平衡方程∵p1A1=p2A2p1×π/4·D2=p2π/4·d2∴p2=p1×D2/d2=kp1其中：k为增压比。其增压倍数等于大小两腔有效面积之比。工作原理：在图4所示工作位置，液压油P1进入大活塞无杆腔，此时，小活塞腔获得较高的压力P2；当电磁铁通电，二位四通电磁阀的右位进入工作状态，液压油进入小活塞无杆腔系统时，增压缸返回，辅助油箱中的油液经单向阀补充进入小活塞腔。分析可见，单作用增压回路只能断续增压。2.2.2采用双作用缸的增压回路工作原理：在图5所示工作位置，液压油经换向阀5和单向阀1进入增压缸左端的大、小活塞腔，推动活塞右移，右端小活塞腔增压后的高压油经单向阀4输出。当活塞右移到位时，电磁铁通电，二位四通电磁阀右位接入系统，液压油经换向阀5和单向阀2进入增压缸右端的大、小活塞腔，活塞向左移动，左端小活塞腔的液压油增压后通过单向阀3输出。增压缸的活塞不断地往复运动，从而两端便交替输出高压油。分析可见，双作用增压回路可以连续增压。
3对密炼机转子端面密封装置的增压方案设计
由于转子端面密封装置处需要短时高压但流量不大的液压油，所以基于制造成本控制的要求，用低压输入，高压输出的方式实现能耗节约，考虑设计增压回路，在系统不采用高压泵的情况下，通过提高这一支路的工作压力，来满足转子端面密封工作机构的需要。3.1使用蓄能器稳压和保压本研究保留蓄能器NXQ2-L10/10-H，考虑到整个系统的压力稳定需要，继续使用NXQ2-L10/10-H蓄能器，且安装位置不变。3.2采用双作用增压缸构建增压回路如图6所示，油泵1输出的低压油经电磁换向阀3右位后，进入增压缸4的左腔，推动活塞右移，使增压缸4的右腔流出高压油，从而使工作缸6得到高压油，根据密炼机的工作过程特点，为使其连续增压，在4个工作油缸前分别接入4个双作用增压缸，以增加对转子端面密封的施压压力值，达到提升密封性能的设计目的，从而实现更良好的密封效果。3.3使用单杆活塞缸替换柱塞缸如图6所示，用单杆活塞缸6替换原方案的柱塞缸。考虑到支路采用增压装置增压后，鉴于增压装置的实质是一种能量转换装置即遵从从能量守衡的原则，其总能量P总=pq是保持不变，所以输出压力的增加必然导致输出流量的减少，即压力上去了，流量却减少了，施压速度会减慢。对于即将出现的高压小流量的情况，接下来是应该对增加其流量，增加其速度的工作要求进行相关的进一步的设计，而单杆活塞缸的差动连接方式是实现增速的当然选择，所以用4个单杆活塞缸替换原方案的4个柱塞缸。3.4对设计方案性能效果进行仿真测试针对转子端面密封装置的新液压系统设计方案可以使用AMESim软件，经过下面4个步骤得出仿真结果：第1步，用Sketch模式从不同的应用库中选取现存的图形模块来建立系统的模型或新建图形模块；第2步，用Submodeds模式为每个图形模块选取数学模型；第3步，用Paiameteis模式为每个图形模块设置参数值；第4步，用Simudation模式运行仿真并得到仿真结果。在仿真修调完善方案的基础上，找到最佳匹配参数后，可以在企业产品上试用推广。
4结语
在密炼机发展过程中，为满足其剧烈混炼的工作需求，因此，在机械研究设计上，密炼室、转子、加压料机构、卸料机构、下顶栓锁紧机构、气控系统、液压系统、冷却系统、转子密封装置、润滑软化系统、电气系统、行星减速机、主电机等各种技术参数的选取与优化均需要配套的相应发展，以使密炼机性能更优良。本课题专项研究密炼机转子密封装置的液压系统。针对X(S)M系列密炼机现有的转子端面密封装置方案，以双作用增压缸串接在原来的普通液压缸之前，实现增压。后续研究将以液压缸差动连接方式代替普通连接方式，实现增速，并通过对仿真得到的图形的分析，找到增压、增速和同步动作的最佳匹配参数，可以达到提升X(S)M系列密炼机工作性能的目的。
作者：陈英 单位：乐山职业技术学院
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