周 军

(柳州两面针股份有限公司 广西 柳州 545000)

前言

DINEX LAB-H均质混合机是实验室专门用于制作牙膏的实验设备。该设备是从德国弗科玛公司进口的，它主要包括真空系统，剪切机构，机械密封组件，CIP清洗单元，压缩空气系统，加热/冷却管路，夹套式混合罐体，驱动电机，开关电气元件等。该实验设备的核心部件是机械密封单元，本研究重介绍该进口机械密封组件的降成本实例。

1 剪切机构的作用

1.1 增稠剂CMC简介

众所周知，牙膏是一种具有稠度的粘状膏体，它的这种特性是因为在牙膏成份中含有增稠剂，目前用得最普遍的增稠剂是CMC，其学名叫羧甲基纤维素钠。它是一种为白色或微黄色粉末、粒状或纤维状固体，无臭、无味、无毒。CMC是一种大分子化学物质，能够吸水膨胀，在水中溶胀时，可以形成透明的粘稠胶液，在酸碱度方面表现为中性。CMC能保护胶体、保持水分、抗酶解，对于保持牙膏膏体的稳定性具有极其重要的作用。因此，如果CMC不能均匀分散成细小颗粒，从而形成链状保护膜，就不能达到稳定膏体特性的功用。

1.2 剪切机构的作用

研究对象DINEX LAB-H实验用制膏机是从德国弗科玛公司进口的，它具有强大的高速剪切功能，最高剪切速度可达3000rpm，能轻而易举地把遇水膨胀的CMC剪切成均匀分散的细小颗粒，完成这一重要功能的核心部件是剪切机构。剪切机构的主要零件是定子和转子，由于速度很高，剪切时局部会产生很高温度，这无疑对机械密封组件来说是个巨大的挑战！因此，机械密封组件必须加入冷却液冷却，否则会烧坏机械密封组件，导致漏气，严重影响牙膏膏体质量。

2 机械密封组件剖析

2.1 组成结构

机械密封组件的型号是877X-030,它主要是由定环固定外壳、动环旋转轴套、双端静环/动环、弹簧、封闭冷却液区等几部分组成。其总装图及零部件清单分别见图1及图2。

图1

图2

2.2 定环固定外壳

定环固定外壳的主要作用是使定环能牢固地安装在里面，并保证其同轴度。见图3。

图3

2.3 动环旋转轴套

动环旋转轴套与电机主轴之间是用键联结，于是电机主轴的转动传递到了动环旋转轴套，因此动环旋转轴套随着电机主轴一起转动。因为动环是安装在动环旋转轴套之内的，所以动环也会跟着旋转。

2.4 双端静环/动环

双端静环/动环是机械密封组件的“心脏”，其地位非常重要，因为只有它才能实现密封功能，静环及动环的材料均为碳化硅(SSIC)。碳化硅是一种新型密封材料，它比普通石墨更耐磨，因此发热量会更大，对于冷却的要求也就越高。在使用这种新型密封材料之后，就避免了由于石墨磨损后产生的黑粉混入到牙膏膏体之中，从而造成膏体质量不合格的隐患。另外，所有的O型圈材料均是耐酸碱的氟橡胶，不易老化，增加了密封件的使用寿命。静环/动环的图片见图4。

图4

2.5 弹簧

弹簧对于机械密封组件来说也是非常重要的，因为弹簧的软硬程度、数量多少直接影响到静环与动环的压紧程度，如果静环与动环的贴合面较宽，镜面程度越高，就可以选用较硬、数量较多的弹簧；反之，则要选用较软、数量较少的弹簧。选用的原则是尽可能地减少静环与动环由于磨擦产生的发热量，热量过高超过了碳化硅(SSIC)的碳化点，就会使碳化硅变质碳化变脆，导致碳化硅断裂。在877X-030机械密封组件中，采用了12颗固定式弹簧，安装于定环固定外壳内，这些弹簧是不旋转的，这种设计适用于轴径较大，转速较高的场合(线速度在25m/s以上)

2.6 封闭冷却液区

877X-030机械密封组件采用双端静环/动环的密封形式，因此在两组静环/动环之间自然而然就形成了一个封闭腔，我们这个腔称为封闭冷却液区，这个区间可加注冷却液，在定环固定外壳上两个G1/4″的管牙孔与该区间相通(见图5)。这两个管牙孔分别是冷却液注入孔及流出孔，通过外部的一个冷却液泵实现冷却液的循环冷却，从而保证充分的热交换。之所以采用这种设计，是因为电机主轴的转速很高，最高可达到3000rpm，静环与动环之间的端面磨擦密封会产生很高的温度，就需要保证很好的冷却程度。冷却液的温度在10～15℃之间，冷却液采用甘油与纯净水的混合液(甘油与纯净水的配比为1∶1)。

图5

3 降成本分析

3.1 研究对象

877X-030机械密封组件可作为我们降成本的研究对象，因为它是DINEX LAB-H均质混合机的核心部件，也是最容易磨损的。如果不能保证其完好性，就会出现均质混合机漏气，导致无法抽真空，影响设备的正常工作。

3.2 降成本分析

3.2.1全进口成本

如果从德国进口一套机械密封组件折合人民币约62296元，费用包括材料成本、人工成本、运费、关税等。正常使用寿命约12个月。

3.2.2国内制造成本

实际上，通过对进口机械密封组件的剖析，我们可以很明确地知道，其关键零件就是双端静环/动环，而其余的部件基本上都不容易损坏，因此只要在国内加工静环与动环，就可以大大降低进口机械密封组件的维修成本。通过实际测绘，我们绘制了静环与动环的图纸，见图6及图7。目前随着国内机械加工制造业水平的不断提高，已经有足够的技术实力及设备水平去完成静环与动环的加工。国内加工一套静环/动环密封的价格为人民币330元，因为877X-030机械密封组件采用的是双端静环/动环，所以国内制造成本为330×2=660元。经过上机试用，国产的双端静环/动环也能达到12个月的使用寿命，证明采用这种方式来降成本是完全可行的。

图6

图7

3.2.3成本降低核算

根据以上的测算，进口机械密封组件采用国内加工制造后，按正常使用寿命计算，每年可节约维修成本为：62296-660=61636元(RMB)。这不仅节省了大笔维修费用，而且也大大缩短了备件的供货周期(进口机械密封组件从国外运到国内需要大约两个月的时间，国产机械密封供货周期为一个月)。

4 结论

随着国内制造加工业的产业升级，加工技术的不断提高，许多进口零部件已能完全实现国产化，本文就是一个进口部件国产化制造，从而大大降低维修成本的典型案例。今后国际产业化将逐渐趋向融合，更多的新技术将不断推广，这也将提升国内加工制造业的水平。国内加工制造业将会在国际市场上发挥更大的潜力。

参考文献(略)