某公司主要产品是酞菁蓝。采用盐磨法加工粗酞菁蓝，通过球磨机改变晶型和减小晶体的颗粒，提高纯度，使之具有鲜明的颜色、较高的着色力和适用性，成为有商品价值的酞菁蓝颜料。SM45立式球磨机28台是颜料工段重要设备之一，球磨机运行状态的好坏，直接决定产品质量好坏和消耗高低。作为公司重点监控设备，历年来对其进行了不断的改进，取得了良好的效果。
1、球磨机的结构和工作机理
1.1基本结构
本设备主要有简体、筒盖、筒底、传动轴、上下桨叶、联轴器、加料口、吸料口、进气口、电动机等组成，见图1。
1.2球磨原理
通过搅拌浆的高速旋转，带动钢球剧烈的撞击，达到剪切粗酞菁蓝晶体，打开铜酞菁分子链，使晶体减小到0.01～0.2μm。研磨时加入有机溶剂变成B型酞菁蓝。
1.2.1离心力的作用
在360 L的球磨机容积内，加入60～100 kg钢球，17 kg粗酞菁蓝，5 kg氯化钙，主轴转速700 r／min。钢球被下锚片通过椭圆形锅底抛向整个简体，又通过上锚把钢球打击到椭圆形锅底上，在离心力和加速度的作用下，钢球不断获得能量，并在有机溶剂的作用下，使粗酞菁蓝有效地颜料化，满足各种产品牌号的要求。
1.2.2钢球的撞击和剪切
钢球是否有效运动，决定了产品的质量和成本。而判断钢球是否有效运动的标准，就是钢球的撞击力和剪切力。要确保钢球的撞击力和剪切力，需保证下面5个要求。(1)锚片的形状和角度不能走样；(2)锚片的长度磨损不能超过1 cm；(3)钢球的直径总量35%不能小于4 mm; (4)下锚片和锅底的间隙在10～14mm之间；(5)椭圆形锅底的形状不能变形（具体见3结构改进）。
2、问题分析
经过几年的运行，发现原设计上的一些不合理之处，主要有以下几点。
2.1轴封喷料
球磨机内运行过程中，温度达到100℃以上，物料是粉尘和有机溶剂，加之传动轴上的浆叶受钢球撞击受力不平衡，造成转动轴有微量的晃动。原轴封结构是内嵌式骨架密封圈，如图2所示。
因受有机溶剂及高温和粉尘的作用，骨架密封圈寿命很短。对粉尘的密封效果很差，造成轴承处喷料。
2.2传动轴轴头和联轴器的圆锥度配合间隙容易增大
锚片和锅底间隙有严格的要求。厂家设计传动轴时，考虑拆装联轴器方便，把传动轴轴头设计为圆锥度。如图3所示。
因经常拆装，轴头和联轴器的圆锥度配合间隙容易增大，造成转动轴晃动大，机子震动剧烈，产生轴承损坏、支架破裂、转动轴断、锚片断等一系列严重的后果。
2.3进气阀门易堵塞
机子内有氯化钙，吸潮后易堵，操作不方便。
2.4锅底磨损
由于钢球的球磨作用，锅底平均寿命为2a。国内同行均采取更换椭圆封头的办法，工作量大，成本高。
3、结构改进
3.1将内嵌式骨架密封改为迷宫密封
非接触型密封——迷宫密封，利用齿和轴之间形成的一组节流间隙与膨胀空腔，气体流经各个环形的齿顶间隙时，由于粘性摩擦产生的节流效应，使流速减缓，泄漏量降低。当气体流经各个膨胀空腔时，会产生一系列等焓热力学过程，使流速进一步降低，密封效果进一步增强。在压差的推动下，气体穿过齿顶间隙进入空腔，因突然膨胀而产生剧烈的旋涡，这时，气流的绝大部分动能转化为热能，被腔室中的气流吸收，使气流的焓值保持接近于间隙前的数值，起到了密封作用…。如图4所示。
3.2主轴轴头改进
把原先圆锥配合方式改成圆柱配合结构上有2个方面的优化，(1)轴和联轴器的配合紧密；(2)搅拌桨的长度容易计算，锚片与锅底的间隙能确保。
3.3 进气口、吸料口阀门改进
由于物料的物性，吸潮后易粘结，阀门常打不开。为此改用铁塞子替换阀门，吸料管改成可拆软管，解决了进气口、吸料口堵塞的难题。
3.4锅底磨损的处理
钢球的剧烈磨擦，使椭圆形锅底周边磨损严重。国内同行球磨机的锅底平均寿命在1.5～2a，处理的方法是更换锅底，既费钱，又费力。针对锅底磨损的部位，采取直接补焊的工艺，电焊条的牌号堆256。投入使用后，效果很好。如图5所示。
4、结论
通过对原设计的球磨机优化改进，解决了球磨机轴封喷料、联轴器松动、进气口、吸料口阀门易堵、锅底磨损等难题，完善了设备性能，提高了设备稳定长周期运行能力。
