飲料產(chǎn)品在我們的生活中隨處可見，在生產(chǎn)過程中一般需經(jīng)過配料、灌裝、包裝等工藝，自動灌裝機是生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備之一。調(diào)配好的料液通過進料管輸人灌裝機，進料管處于固定靜止狀態(tài)，而在生產(chǎn)時灌裝機處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此需要實現(xiàn)進料管和灌裝機之間的動態(tài)密封[。目前國際、國內(nèi)各種型號的灌裝機的動態(tài)密封主要采用“V型”密封圈來實現(xiàn)。"V型”密封圈安裝在靜止管道上，與旋轉(zhuǎn)管道的內(nèi)壁接觸摩擦實現(xiàn)密封，此種動態(tài)密封技術(shù)的特點是:對灌裝機的旋轉(zhuǎn)精度要求高;對密封圈的耐熱性、耐磨性、耐酸堿性要求高;密封圈易老化、壽命短、更換難度大;灌裝機的旋轉(zhuǎn)管道內(nèi)壁易磨損且不易修復(fù)等。如何進行技術(shù)改進，有效的解決傳統(tǒng)設(shè)計的不足，這已經(jīng)成為飲料生產(chǎn)等行業(yè)的熱點問題之一。

一、傳統(tǒng)動態(tài)密封

1 .傳統(tǒng)動態(tài)密封結(jié)構(gòu)介紹

傳統(tǒng)的灌裝機進料管動態(tài)密封結(jié)構(gòu)是直接采用"V型”密封圈，實現(xiàn)內(nèi)、外管道之間的圓周密封。如圖所示，料液自下而上從外部進料管道輸人到灌裝閥，先后經(jīng)過外部進料管道一進料對接管一內(nèi)部密封管一旋轉(zhuǎn)進料管一分配器一灌裝閥一瓶子，從內(nèi)部密封管向下的各部件固定在設(shè)備機架上，從旋轉(zhuǎn)進料管向上的部分隨灌裝機旋轉(zhuǎn)。如圖所示，為管道密封結(jié)構(gòu)局部放大圖，傳統(tǒng)的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)在內(nèi)部密封管和旋轉(zhuǎn)進料管之間設(shè)計了管道密封環(huán)，在管道密封環(huán)上裝配兩只保護支撐環(huán)和一只“V型”密封圈，從而實現(xiàn)了靜止管道與旋轉(zhuǎn)管道之間的密封。

2分析

在實際使用過程中，作者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)動態(tài)密封結(jié)構(gòu)雖然密封效果好，但也存在一定的不足之處，主要體現(xiàn)在動態(tài)密封的機械結(jié)構(gòu)和密封圈的選用上。

（1）傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)導致了密封圈及旋轉(zhuǎn)進料管的決速磨損
①灌裝機的直徑通常達到1.5 m以上，在轉(zhuǎn)動時，徑向跳動誤差偏大，引起上、下進料管同軸度誤差較大，導致密封圈圓周受力不均勻，局部擠壓力過大而引起密封圈及旋轉(zhuǎn)進料管的內(nèi)壁快速磨損;
②傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)在更換密封圈時對裝配精度要求高，需保證上、下進料管道的垂直度與同軸度，其誤差不超過15mm，但由于更換后無法通過工具進行測量校正，只能依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗，若不垂直或不同軸，必然會引起密封圈和旋轉(zhuǎn)進料管的受力不均勻，加速了二者的磨損。

（2） "V型”密封圈的成本高:由于灌裝機需定期進行酸、堿清洗以及熱水殺菌，溫度變化大，對密封圈的耐熱性、耐磨性、耐酸堿性要求很高，需采用進口的高分子材料制作，價格昂貴。

（3）維修成本高:密封圈的使用壽命一般為3個月，在生產(chǎn)過程中需定期更換，若旋轉(zhuǎn)進料管的內(nèi)壁出現(xiàn)磨損，則需及時更換旋轉(zhuǎn)進料管，否則會降低密封效果并加速密封圈的磨損，而這2種部件的成本均比較高。

（4）故障率高，易耽擱生產(chǎn):由于傳統(tǒng)動態(tài)密封技術(shù)故障率高，生產(chǎn)過程中易漏液，浪費大，同時由于更換密封圈時維修時間較長，直接影響生產(chǎn)線的正常運行。

針對傳統(tǒng)的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)中的諸多缺點，作者逐一進行了分析研究，設(shè)計了一種新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)動態(tài)密封結(jié)構(gòu)的不足，實現(xiàn)了灌裝機進料管動態(tài)密封成本低、故障少，易維護等特點。

二、.新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)

1.新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計與裝配

如圖所示，是新型動態(tài)密封技術(shù)局部裝配圖，在傳統(tǒng)動態(tài)密封的機械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計增加了一對碳化硅密封圈、壓力彈簧、彈簧定位柱、0型密封圈等，采用彈簧結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了上下管道的柔性連接，使上、下2段進料管道同步旋轉(zhuǎn)，將摩擦密封面轉(zhuǎn)移到兩只碳化硅密封圈處。一方面，消除了由于灌裝機旋轉(zhuǎn)時的跳動誤差和上、下2段進料管的同軸度誤差及垂直度誤差產(chǎn)生的影響，另一方面，"V型”密封圈與旋轉(zhuǎn)進料管相對靜止，有效保護了“V型”密封圈與旋轉(zhuǎn)進料管不受磨損，大大延長了二者的使用壽命，降低的設(shè)備故障率及維修成本，同時此“V型”密封圈可采用"0型”密封圈取代，進一步降低了備件成本。

上圖為新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)的局部示意圖，根據(jù)內(nèi)部密封管下端法蘭和進料對接管的尺寸設(shè)計上、下2只不銹鋼法蘭，嵌套2只碳化硅密封圈(具體的安裝位置如圖所示)，其中一只碳化硅密封圈安裝在內(nèi)部密封管的下端法蘭上，密封面朝下，另一只安裝在進料對接管的上端，密封面朝上，在法蘭的接縫處均采用0型密封圈密封，6只壓力彈簧及相應(yīng)的彈簧定位柱如圖4所示進行裝配。內(nèi)部密封管在其自有重力及彈簧壓力作用下，使得上、下2只碳化硅密封圈的密封面緊密接合，起到良好的密封作用。在灌裝機旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)進料管與灌裝機同步轉(zhuǎn)動，通過彈簧定位柱及彈簧的作用力，內(nèi)部密封管也發(fā)生同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)“V型”密封圈與旋轉(zhuǎn)進料管的內(nèi)壁相對靜止，從而將旋轉(zhuǎn)摩擦面轉(zhuǎn)移到兩只碳化硅密封圈的密封面上。目前碳化硅密封圈的加工技術(shù)比較成熟，其密封面的光潔度可達到鏡面的水平，灌裝機旋轉(zhuǎn)過程中在彈簧的柔性作用力下，可以有效抵消上、下同軸度及垂直度的誤差，確保上下密封圈的緊密接觸，對液體有良好的密封性。

2.新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

該新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)于2008年應(yīng)用于灌裝機的進料管動態(tài)密封，通過3年的使用實踐證明，與傳統(tǒng)的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)相比，新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)對其不足之處有了顯著的改善。

三、結(jié)論

新型動態(tài)密封結(jié)構(gòu)在各項指標上均優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，密封圈的使用壽命得到明顯提高，安裝難度降低，同時節(jié)約了能源、原材料、備件等方面的成本，是對飲料灌裝機進料管道動態(tài)密封技術(shù)的突破和創(chuàng)新，具有良好的推廣前景。