某公司主要產品是酞菁藍。采用鹽磨法加工粗酞菁藍，通過球磨機改變晶型和減小晶體的顆粒，提高純度，使之具有鮮明的顏色、較高的著色力和適用性，成為有商品價值的酞菁藍顏料。SM45立式球磨機28臺是顏料工段重要設備之一，球磨機運行狀態的好壞，直接決定產品質量好壞和消耗高低。作為公司重點監控設備，歷年來對其進行了不斷的改進，取得了良好的效果。
1、球磨機的結構和工作機理
1.1基本結構
本設備主要有簡體、筒蓋、筒底、傳動軸、上下槳葉、聯軸器、加料口、吸料口、進氣口、電動機等組成，見圖1。
1.2球磨原理
通過攪拌漿的高速旋轉，帶動鋼球劇烈的撞擊，達到剪切粗酞菁藍晶體，打開銅酞菁分子鏈，使晶體減小到0.01～0.2μm。研磨時加入有機溶劑變成B型酞菁藍。
1.2.1離心力的作用
在360 L的球磨機容積內，加入60～100 kg鋼球，17 kg粗酞菁藍，5 kg氯化鈣，主軸轉速700 r／min。鋼球被下錨片通過橢圓形鍋底拋向整個簡體，又通過上錨把鋼球打擊到橢圓形鍋底上，在離心力和加速度的作用下，鋼球不斷獲得能量，并在有機溶劑的作用下，使粗酞菁藍有效地顏料化，滿足各種產品牌號的要求。
1.2.2鋼球的撞擊和剪切
鋼球是否有效運動，決定了產品的質量和成本。而判斷鋼球是否有效運動的標準，就是鋼球的撞擊力和剪切力。要確保鋼球的撞擊力和剪切力，需保證下面5個要求。(1)錨片的形狀和角度不能走樣；(2)錨片的長度磨損不能超過1 cm；(3)鋼球的直徑總量35%不能小于4 mm; (4)下錨片和鍋底的間隙在10～14mm之間；(5)橢圓形鍋底的形狀不能變形（具體見3結構改進）。
2、問題分析
經過幾年的運行，發現原設計上的一些不合理之處，主要有以下幾點。
2.1軸封噴料
球磨機內運行過程中，溫度達到100℃以上，物料是粉塵和有機溶劑，加之傳動軸上的漿葉受鋼球撞擊受力不平衡，造成轉動軸有微量的晃動。原軸封結構是內嵌式骨架密封圈，如圖2所示。
因受有機溶劑及高溫和粉塵的作用，骨架密封圈壽命很短。對粉塵的密封效果很差，造成軸承處噴料。
2.2傳動軸軸頭和聯軸器的圓錐度配合間隙容易增大
錨片和鍋底間隙有嚴格的要求。廠家設計傳動軸時，考慮拆裝聯軸器方便，把傳動軸軸頭設計為圓錐度。如圖3所示。
因經常拆裝，軸頭和聯軸器的圓錐度配合間隙容易增大，造成轉動軸晃動大，機子震動劇烈，產生軸承損壞、支架破裂、轉動軸斷、錨片斷等一系列嚴重的后果。
2.3進氣閥門易堵塞
機子內有氯化鈣，吸潮后易堵，操作不方便。
2.4鍋底磨損
由于鋼球的球磨作用，鍋底平均壽命為2a。國內同行均采取更換橢圓封頭的辦法，工作量大，成本高。
3、結構改進
3.1將內嵌式骨架密封改為迷宮密封
非接觸型密封——迷宮密封，利用齒和軸之間形成的一組節流間隙與膨脹空腔，氣體流經各個環形的齒頂間隙時，由于粘性摩擦產生的節流效應，使流速減緩，泄漏量降低。當氣體流經各個膨脹空腔時，會產生一系列等焓熱力學過程，使流速進一步降低，密封效果進一步增強。在壓差的推動下，氣體穿過齒頂間隙進入空腔，因突然膨脹而產生劇烈的旋渦，這時，氣流的絕大部分動能轉化為熱能，被腔室中的氣流吸收，使氣流的焓值保持接近于間隙前的數值，起到了密封作用…。如圖4所示。
3.2主軸軸頭改進
把原先圓錐配合方式改成圓柱配合結構上有2個方面的優化，(1)軸和聯軸器的配合緊密；(2)攪拌槳的長度容易計算，錨片與鍋底的間隙能確保。
3.3 進氣口、吸料口閥門改進
由于物料的物性，吸潮后易粘結，閥門常打不開。為此改用鐵塞子替換閥門，吸料管改成可拆軟管，解決了進氣口、吸料口堵塞的難題。
3.4鍋底磨損的處理
鋼球的劇烈磨擦，使橢圓形鍋底周邊磨損嚴重。國內同行球磨機的鍋底平均壽命在1.5～2a，處理的方法是更換鍋底，既費錢，又費力。針對鍋底磨損的部位，采取直接補焊的工藝，電焊條的牌號堆256。投入使用后，效果很好。如圖5所示。
4、結論
通過對原設計的球磨機優化改進，解決了球磨機軸封噴料、聯軸器松動、進氣口、吸料口閥門易堵、鍋底磨損等難題，完善了設備性能，提高了設備穩定長周期運行能力。
