王 静，徐道雷，吴士平

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221000）

干混砂浆是指由胶凝材料、细骨料、外加剂和掺合料等按一定比例进行混合而成的一种新型建筑砂浆，具有品质稳定、品种多样、便于施工、绿色环保等优越性［1］。干混砂浆搅拌机是将多种干性粉料和添加剂搅拌均匀混合成干混砂浆的机械设备，由两种不同形式不同用途的搅拌装置组合而成。一种是搅拌物料翻滚的犁刀装置，由固定在搅拌主轴上的数组犁刀装置构成；另一种是将局部粉料结团打散的飞刀装置，由沿搅拌主轴轴向分布的数组飞刀装置构成。其结构如图1所示。

图1 干混砂浆搅拌机结构示意图

干混砂浆搅拌机的工作介质是粉料。粉料在犁刀装置的作用下一方面沿筒体径向作湍流运动，另一方面又沿犁刀两侧面的法线方向飞溅。当径向湍流的粉料流经飞刀时，被高速旋转的飞刀强烈抛散，在犁刀和飞刀的共同作用下，粉料不断掺混、扩散，从而在极短的时间内达到均匀混合［2］。

由于飞刀装置所处的位置比较特殊，如图1所示，与搅拌筒体主轴成一定角度成倒置形状，接触的物料是粉料。同时整个飞刀埋在物料中，且飞刀轴成倒置形状，粉料极易进入密封装置内，出现粉体颗粒与密封件接触的研磨状况，从而破坏密封机能，加剧密封件磨损，产生泄漏使密封失效［2］。密封失效后，粉料进入飞刀轴承腔内，损坏轴承。

本文介绍了一种新型迷宫密封和填气密封组合的干混砂浆搅拌机飞刀密封结构。此密封结构能够有效阻止粉料进入飞刀密封装置，提高密封件使用寿命，改善密封效果。

1 现有飞刀密封结构

1.1 骨架油封和填气密封组合密封形式

行业内现有的一种干混砂浆搅拌机飞刀密封结构采用骨架油封和填气密封组合的密封方式。这种密封结构共有2道密封组成，与搅拌筒体内粉料较近的第一道密封采用填气密封，通过压缩气体在飞刀轴与其轴套的密闭腔体形成气压阻止粉料进入飞刀密封装置；第二道密封采用骨架油封阻止粉料进入轴承腔体内保护轴承。其结构如图2所示。

图2 骨架油封和填气密封结构示意图

这种密封方式对填气密封的依赖性较高。气源气压不足或者气管泄漏、堵塞等因素导致第一道密封失效后，粉料进入飞刀轴与轴套之间的密闭腔体内直接与骨架油封接触，导致骨架油封的工作环境恶化，骨架油封寿命急剧降低。最终在气压作用下一部分粉料通过骨架油封、端盖进入轴承，损坏轴承；另一部分粉料通过轴套与其安装座之间安装面的间隙渗到搅拌筒体外，污染环境。

1.2 单道迷宫密封和填料密封组合密封形式

行业内另外一种飞刀密封方式是单道迷宫密封和填料密封的组合结构。飞刀装置与物料接触面的密封采用单道迷宫密封结构，通过动环的凸台和静环的凹槽相互配合形成迷宫式密封部件。外侧安装密封座，密封座内装有填料密封部件。填料密封部件由压盖封在密封座内，静环、动环、密封部件组成密封装置，对飞刀轴和安装法兰之间形成密封空间，阻止物料泄露。

这种密封装置只有1道迷宫密封，且密封道较短。干混砂浆搅拌机在工作时，搅拌筒体内的粉料高速旋转运动。由于运动惯性以及分子扩散原理，粉料仍然容易随着飞刀轴的转动进入到填料密封装置内部，继续扩散进入到飞刀密封间隙内，进而损坏密封件，减少密封件的寿命。其结构如图3所示。

图3 单道迷宫密封和填料密封结构示意图

2 新型飞刀密封结构及其工作原理

本文提出的新型飞刀密封结构相对比较复杂，由密封盖、座套、O型密封圈、塑料套、骨架油封等零部件构成。其结构如图4所示。

该密封结构采用互相垂直的2组多次变向迷宫密封结构和填气密封结构的组合密封方式。其中互相垂直的2组迷宫密封结构分别是垂直于飞刀轴的径向迷宫结构和沿飞刀轴的轴向迷宫结构。与搅拌筒体内侧物料接触的第一道迷宫是径向迷宫组，密封盖1与座套2通过密封盖上的2个凸台和座套上的2个凹槽紧密连接，形成了径向方向上2道密封槽的迷宫，如图5所示。依次向外第二道是轴向迷宫组，塑料套5和轴套6组成的具有3道密封槽的迷宫密封，如图6所示。第三道是填气密封结构。第一道和第二道两个方向上相互垂直的迷宫密封形成了双层无间隙密封，使得高速粉料无法突破2组互相垂直的迷宫结构进入轴承座腔体内部。另外，第三道填气密封即持续通入的压缩气体在密封盖和轴承座形成的密封空间内形成气压，使得趁虚进入的少量粉料也不会突破骨架油封进入轴承内，如图7所示，上面的气源通道连接气源即可。

图4 新型飞刀密封结构示意图

图5 径向迷宫结构示意图图6 轴向迷宫结构示意图

由图7填气密封结构示意图可以看出，本文第三道密封结构的气源通道是上下呈180°分布的2道。上面的气源通道由上文可知连接气源通入压缩气体；下面的气源通道是预留的积料卸料口，正常使用期间用密封堵头堵上。一旦2组迷宫密封和填气密封同时失效时，粉料进去密封腔体之前，在飞刀轴高速运转下，粉料在离心力作用下沉积在下面的气源通道内，并通过此气源通道卸出，起到卸料口的作用。

图7 填气密封结构示意图

3 结束语

该结构的优点是通过径向和轴向2个相互垂直多次变向的迷宫密封和压缩气体填气密封的组合形式，形成了3道密封，改善了现有单纯的迷宫密封难以有效阻止粉料进入的问题。径向方向上的2道密封槽8次变向和轴向方向的3道密封槽12次变向增大了粉料侵入的难度，几乎无法侵入。在这高难度侵入的情况下又加上了第三道填气密封，阻止了粉料在运动惯性下向外渗透，有效阻止了粉料向密封装置内扩散，进而保护了密封装置的密封性能。另外增设了积料卸料口，定期清理积料，防止粉料突破骨架油封进入轴承，延长了密封件和轴承的使用寿命。