Come ho riparato la nostra impastatrice rotta (e cosa ho imparato)

La risposta breve: un rotto Impastatrice È risolvibile: se sai dove cercare

Quando la nostra impastatrice si è rotta a metà lavorazione, la prima reazione è stata il panico. Avevamo il materiale in camera, una scadenza per la produzione e non avevamo assolutamente idea se stavamo cercando una riparazione di 20 minuti o un'attesa di parti di due settimane. Risultò che non era né l'uno né l'altro. La maggior parte dei guasti delle impastatrici rientrano in tre categorie: usura meccanica, guasti elettrici e problemi relativi all'operatore — e la maggior parte può essere risolta in loco senza rispedire l'intera unità al produttore.

Questo articolo illustra esattamente cosa è successo alla nostra macchina, come l'abbiamo diagnosticato, cosa ha comportato la riparazione e cosa abbiamo modificato in seguito per evitare che si ripeta. Se la tua impastatrice non funziona in questo momento, inizia con la sezione diagnostica. Se stai leggendo questo articolo prima che si verifichino problemi, vale la pena dedicare il tuo tempo alla tabella di manutenzione verso la fine.

Cosa è successo: come si è rotta la nostra impastatrice

È iniziato con il rumore. Circa quaranta minuti dopo l'inizio di un ciclo di miscelazione standard, l'impastatrice ha iniziato a produrre un suono ritmico di macinazione: non un botto catastrofico, solo un tono basso e persistente di metallo su metallo che non c'era il giorno prima. Abbiamo fermato il lotto, ripulito il materiale nel miglior modo possibile e spento.

All'ispezione visiva, nulla sembrava evidentemente sbagliato. Le pale del rotore erano intatte. Le pareti della camera non presentavano crepe visibili. La cinghia di trasmissione era sotto tensione normale. Ma quando abbiamo provato a riavviare, il motore girava ma i rotori non giravano. Il cambio si era bloccato.

Questa è in realtà una delle modalità di guasto più comuni negli impastatori interni utilizzati per la mescola di gomma e polimeri. Il cambio dell'impastatrice si trova tra il motore e gli alberi del rotore, riducendo la velocità e moltiplicando la coppia. Quando la lubrificazione fallisce, perché il livello dell'olio è sceso, l'olio si è degradato o una guarnizione ha lasciato entrare contaminanti, gli ingranaggi iniziano a funzionare metallo su metallo. Se lo prendi presto, senti un rumore stridente. Se lo perdi, riceverai un'unità sequestrata.

Nel nostro caso, una guarnizione usurata dell'albero aveva consentito alla polvere fine di gomma di migrare nella scatola del cambio per diversi mesi. L'olio era stato contaminato e aveva perso la sua viscosità. Non l'avevamo notato perché i nostri controlli di manutenzione non riguardavano le condizioni dell'olio, ma solo il livello dell'olio. Questa distinzione è importante ed è qualcosa che abbiamo cambiato immediatamente dopo la riparazione.

Diagnosi di un guasto dell'impastatrice: da dove iniziare

Se la tua impastatrice ha smesso di funzionare o si comporta in modo anomalo, resisti alla tentazione di riavviarla ripetutamente. È così che i problemi minori diventano problemi maggiori. Invece, elabora una diagnosi strutturata prima di toccare qualsiasi altra cosa.

Passaggio 1: caratterizzare il sintomo

La natura del guasto dice molto sulla causa. Utilizzare quanto segue come framework di partenza:

• Il motore gira, i rotori non si muovono: Probabile guasto alla scatola del cambio, al giunto o alla chiavetta/sede della chiavetta
• Il motore non si avvia: Controllare l'alimentazione elettrica, il relè di sovraccarico, l'interruttore termico o i codici di errore del VFD
• I rotori girano ma la miscelazione è scarsa: Pale del rotore usurate, gioco errato o problema di controllo della temperatura
• Rumore insolito durante il funzionamento: Usura del cuscinetto, corpo estraneo nella camera o guasto della lubrificazione
• Surriscaldamento: Canali di raffreddamento bloccati, sensore di temperatura guasto o attrito eccessivo nella trasmissione
• Perdita di materiale dalle guarnizioni: Guarnizioni delle punte o guarnizioni delle estremità del rotore usurate, che in genere richiedono una sostituzione programmata

Passaggio 2: controllare prima il lato elettrico

I guasti elettrici sono spesso più facili ed economici da riparare rispetto a quelli meccanici, quindi escludeteli prima. Controlla la tensione in ingresso su tutte e tre le fasi: un'impastatrice che funziona su due fasi surriscalderà il motore e si fermerà sotto carico. Ispezionare l'impostazione del relè di sovraccarico e confrontarla con la corrente di targa del motore. Cercare i codici di errore sul convertitore di frequenza se la macchina ne utilizza uno. In molti casi, quello che sembra un guasto meccanico è in realtà un dispositivo di protezione scattato che si ripristina con la semplice pressione di un pulsante.

Passaggio 3: ispezionare la trasmissione

Con l'alimentazione isolata e bloccata, tentare manualmente di ruotare gli alberi del rotore. Sulla maggior parte delle impastatrici è possibile utilizzare una barra girevole o una presa sull'estremità dell'albero del rotore. Se gli alberi non si muovono, il problema è nella scatola degli ingranaggi oppure i rotori stessi sono grippati, probabilmente a causa del materiale indurito all'interno della camera. Se gli alberi girano liberamente ma il motore non li aziona, il problema è nell'accoppiamento tra motore e riduttore.

Passaggio 4: controllare la lubrificazione

Prelevare un campione di olio del cambio. Dovrebbe essere relativamente trasparente o color ambra a seconda del tipo di lubrificante. Se l'olio è nero, lattiginoso o presenta particelle visibili, il problema è la contaminazione - non solo di basso livello. L'olio lattiginoso significa ingresso di acqua. L'olio nero con particelle metalliche significa usura degli ingranaggi. Un olio scuro e viscoso con particelle di gomma indica un guasto alla guarnizione, ed è ciò che abbiamo riscontrato.

La riparazione: cosa abbiamo effettivamente fatto per riparare l'impastatrice

Una volta confermato che il problema era il cambio, il processo di riparazione si è suddiviso in cinque fasi. L'intero lavoro ha richiesto circa tre giorni, compreso l'approvvigionamento dei componenti, che è la fase più rapida per i lavori sui cambi, principalmente perché avevamo un rapporto ragionevole con un fornitore industriale locale che aveva la guarnizione dell'albero in magazzino.

Fase 1: svuota la camera

Prima di qualsiasi intervento meccanico è stato necessario pulire la camera di miscelazione. Siamo stati fortunati: il materiale non si era completamente indurito e poteva ancora essere rimosso manualmente applicando calore alle pareti della camera. Nei casi in cui il materiale si è indurito completamente, la rimozione può richiedere più tempo della riparazione vera e propria. Questo è uno dei motivi per cui agire rapidamente quando si notano i primi sintomi ripaga.

Fase 2: svuotare e lavare il cambio

Abbiamo scaricato completamente l'olio contaminato, quindi abbiamo lavato la scatola del cambio con un fluido di lavaggio leggero per rimuovere morchie e particelle residue. Questo passaggio viene spesso saltato quando le persone hanno fretta di tornare operativi e saltarlo significa mettere olio nuovo in un ambiente contaminato. I fanghi degraderanno il nuovo olio entro poche settimane.

Fase 3: sostituire la guarnizione dell'albero guasta

La causa principale era la guarnizione usurata dell'albero del rotore. Queste guarnizioni si trovano tra la camera di impasto e l'alloggiamento della scatola del cambio, impedendo la migrazione del materiale di processo nel sistema di lubrificazione. Sulla nostra macchina la tenuta è una tenuta radiale del tipo a labbro con superficie di scorrimento in PTFE. L'originale era stato in servizio per circa 4.200 ore — il produttore consiglia l'ispezione ogni 3.000 ore e la sostituzione ogni 5.000 o ogni segno di usura, a seconda di quale evento si verifichi per primo. Sulla carta eravamo entro l'intervallo, ma le condizioni operative (composto abrasivo, temperatura elevata) avevano accelerato l'usura.

La sostituzione della guarnizione di una impastatrice interna non è banale. L'albero del rotore deve essere parzialmente ritirato per accedere all'alloggiamento della tenuta, il che significa scollegare il giunto e sostenere adeguatamente l'albero. Abbiamo utilizzato i punti di sollevamento per la manutenzione della macchina e un dispositivo di supporto dell'albero preso in prestito da uno stabilimento vicino. Tentare questa operazione senza un adeguato supporto dell'albero rischia di danneggiare l'alloggiamento del cuscinetto.

Fase 4: ispezione e riassemblaggio

Con l'albero parzialmente estratto, abbiamo colto l'occasione per ispezionare il cuscinetto del rotore. Ha mostrato i primi segni di indebolimento della razza interna: non ancora critici, ma notati. Lo abbiamo registrato nel registro di manutenzione e lo abbiamo contrassegnato per la sostituzione al prossimo arresto programmato. Gli ingranaggi stessi, nonostante la contaminazione da olio, non presentavano segni di usura oltre il normale schema di usura. Ciò è dovuto in parte al fatto che avevamo individuato il problema prima che la macchina avesse funzionato abbastanza a lungo da causare danni agli ingranaggi.

Fase 5: ricarica, rodaggio e verifica

Abbiamo riempito il cambio con l'olio per ingranaggi specificato dal produttore - ISO VG 220 nel nostro caso - fino al livello corretto. Quindi abbiamo fatto funzionare l'impastatrice senza carico per 30 minuti monitorando la temperatura del cambio e ascoltando eventuali suoni anomali. La temperatura si è stabilizzata a 52°C, che rientra nel normale intervallo operativo. Abbiamo quindi eseguito un lotto di prova al 60% del peso di riempimento normale prima di tornare alla piena produzione.

Punti comuni di guasto dell'impastatrice e cosa li causa

Il nostro problema di contaminazione del cambio non è unico. Dopo aver parlato con gli ingegneri della manutenzione in diverse altre operazioni di compounding, è emerso un chiaro schema di modalità di guasto comuni. La tabella seguente riassume i problemi segnalati più frequentemente con le impastatrici interne, le loro cause tipiche e cosa solitamente comporta la riparazione.

Ciò che risalta in questa tabella è questo ogni modalità di errore elencata è completamente o parzialmente prevenibile . Nessuno di essi è un atto casuale del destino meccanico. Hanno tutti dei precursori – segnali che compaiono prima che la macchina si fermi – e la maggior parte di essi può essere individuata da un programma di manutenzione che va oltre la semplice ispezione visiva.

Comprendere l'impastatrice interna: perché si rompe in questo modo

Per effettuare una corretta manutenzione di un'impastatrice è utile capire cosa sta effettivamente facendo la macchina e perché ciò sottopone a stress componenti specifici. Un impastatore interno, a volte chiamato mixer di tipo Banbury o semplicemente impastatrice, funziona ruotando due rotori interconnessi all'interno di una camera di miscelazione sigillata. Il materiale viene caricato attraverso un pistone superiore, compresso, tranciato tra le pale del rotore e le pareti della camera e progressivamente omogeneizzato.

Le forze coinvolte sono notevoli. Potrebbe funzionare un'impastatrice di produzione che mescola una mescola di gomma riempita di nerofumo coppie superiori a 50.000 Nm sugli alberi del rotore. Quel carico passa direttamente attraverso il cambio. Il cambio di un'impastatrice non è un'unità per servizio leggero - è un pesante ingranaggio elicoidale o cilindrico industriale con grandi ingranaggi cementati - ma ha ancora dei limiti e tali limiti sono definiti dalla qualità della lubrificazione, dalle condizioni dei cuscinetti e dall'integrità delle guarnizioni.

L’ambiente termico aggiunge un altro livello di stress. Gli impastatori normalmente funzionano a temperature della camera comprese tra 60°C e 180°C a seconda del composto. Alcuni processi vanno più in alto. Il calore penetra nella struttura della macchina, influisce sui materiali delle guarnizioni e accelera la degradazione del lubrificante. Un olio del cambio valutato per 5.000 ore a 60°C potrebbe degradarsi in 2.500 ore se la temperatura ambiente intorno al cambio è costantemente di 90°C.

Il sistema di tenuta è il ponte tra l'ambiente di processo contaminato, ad alta temperatura e il sistema di azionamento pulito e lubrificato. Quando funziona, non ci pensi mai. Quando fallisce, il cambio segue poco dopo.

Cosa abbiamo cambiato dopo il crollo

Rimettere in funzione l'impastatrice è stato il primo passo. Assicurarsi che non si rompesse di nuovo nello stesso modo era il secondo passo. Abbiamo apportato quattro modifiche specifiche al nostro approccio alla manutenzione, nessuna delle quali ha richiesto investimenti significativi.

Monitoraggio delle condizioni dell'olio invece del monitoraggio del livello

Abbiamo aggiunto un semplice controllo delle condizioni dell'olio alla routine di manutenzione settimanale. Ciò comporta il prelievo di un piccolo campione dal punto di scarico del cambio e l'esecuzione di un controllo visivo: colore, limpidezza, presenza di particelle o schiuma. Ci vogliono circa cinque minuti. Ogni sei mesi inviamo anche un campione per l'analisi di laboratorio. Il test di laboratorio costa circa 80 euro per campione e ci dice la viscosità, il livello di contaminazione e lo stato di ossidazione. Si tratta di un'assicurazione economica contro una ricostruzione del cambio da 15.000 euro.

Intervallo di sostituzione delle guarnizioni ridotto per le nostre condizioni

Abbiamo seguito l'intervallo standard del produttore di 5.000 ore per la sostituzione della guarnizione dell'albero. Dopo il guasto, abbiamo parlato con il team di assistenza dell'OEM e abbiamo appreso che per i composti con un elevato carico di riempitivo, che descrive la maggior parte di ciò che utilizziamo, consigliano di ridurlo a 3.000 ore. Abbiamo aggiornato di conseguenza il nostro programma di manutenzione. I sigilli costano circa 120€ ciascuno. Sostituirli in modo proattivo costa una frazione del costo di un guasto del cambio indotto dalla contaminazione.

Andamento della temperatura sul cambio

Abbiamo aggiunto un economico controllo tramite termometro a infrarossi ai turni giornalieri degli operatori. La temperatura della superficie del cambio viene registrata ogni mattina. Il nostro valore di riferimento durante il normale funzionamento è 48–55°C. Se la temperatura supera i 65°C senza una spiegazione ovvia (come una giornata insolitamente calda), ciò avvia un'indagine prima che diventi un fallimento. Questo tipo di tendenza semplice individua tempestivamente i problemi di lubrificazione: un lubrificante che si degrada perde efficienza termica e la scatola del cambio diventa più calda.

Magazzino Ricambi per Impastatrice

Una delle cose che ha prolungato i nostri tempi di inattività è stata l'attesa dell'arrivo della guarnizione dell'albero. Ora conserviamo sullo scaffale un set di guarnizioni della punta del rotore, una guarnizione dell'albero per rotore e un elemento di accoppiamento del motore. Il valore totale delle parti è inferiore a € 500. Le parti occupano un piccolo spazio sullo scaffale. Ma averli a disposizione significa che se domani si verificasse lo stesso guasto, saremmo di nuovo operativi in ​​un giorno invece che in tre.

Programma di manutenzione preventiva per una macchina impastatrice

Sulla base della nostra esperienza e delle conversazioni con altri operatori, il seguente programma rappresenta una base pratica per mantenere un'impastatrice interna in uso a produzione continua. Regola gli intervalli in base al tipo di composto, alle ore di funzionamento giornaliere e alle condizioni ambientali.

Quando chiamare uno specialista invece di risolvere il problema da soli

Non tutte le riparazioni delle impastatrici rientrano nell'ambito della manutenzione interna. Sapere dove si trova quella linea può evitarti di peggiorare il problema.

Il lavoro interno è generalmente appropriato per: sostituzione delle guarnizioni con procedura documentata, cambio dell'olio e monitoraggio delle condizioni, sostituzione dell'elemento di accoppiamento, diagnosi dei guasti elettrici e ispezione di base del rotore con la camera aperta.

È consigliabile il coinvolgimento di uno specialista per: smontaggio e ispezione degli ingranaggi oltre al campionamento dell'olio, rimozione del rotore e sostituzione dei cuscinetti, ispezione delle pareti della camera per usura o crepe, misurazione e correzione dell'allineamento dopo la sostituzione di componenti principali e qualsiasi situazione in cui la modalità di guasto non è chiara dopo un'approfondita diagnosi in loco.

Alcuni produttori di impastatrici offrono contratti di assistenza che includono ispezioni periodiche specialistiche. Questi possono valere il costo per le macchine che eseguono tre turni di produzione continua, dove i tempi di fermo non pianificati sono molto costosi. Per le macchine che funzionano su un turno con finestre di manutenzione settimanali pianificate, in genere è sufficiente un programma interno efficace.

Una cosa che vale la pena notare: se la tua macchina non è più in garanzia e devi scegliere tra una riparazione importante e una sostituzione, ottieni una valutazione adeguata prima di decidere. Un'impastatrice ben mantenuta può funzionare in modo affidabile per 20-30 anni. Una macchina che è stata trascurata e che ha accumulato problemi contemporaneamente nella scatola del cambio, nei cuscinetti e nel sistema del rotore, potrebbe costare di più da riparare di quanto valga, ma tale valutazione deve essere fatta da qualcuno che abbia effettivamente osservato la macchina, non stimata a distanza.

Lezioni dalla nostra analisi dell'impastatrice: riassunte

Passare attraverso il processo di guasto e riparazione non è stato piacevole, ma ha prodotto chiarezza su cosa stavamo facendo di sbagliato e cosa doveva essere cambiato. Se c'è una versione breve di tutto quanto sopra, è questa:

• Controllare il livello dell'olio non è la stessa cosa che controllare le condizioni dell'olio: entrambi contano e le condizioni contano di più
• Gli intervalli di sostituzione delle guarnizioni indicati dal produttore si riferiscono a condizioni standard; composti aggressivi o temperature elevate richiedono intervalli più brevi
• L'andamento della temperatura rileva i problemi in via di sviluppo prima che diventino fallimenti
• Mantenere una piccola scorta di pezzi di ricambio critici riduce drasticamente i tempi di inattività quando qualcosa va storto
• Agire sui primi segnali di allarme – rumore, aumento della temperatura, perdite visive – è sempre più economico che aspettare un guasto completo

L'impastatrice funziona ormai da sette mesi dopo la riparazione senza ulteriori problemi. Le modifiche di manutenzione che abbiamo apportato non sono complicate o costose. Sono solo più approfonditi di quello che facevamo prima e, in retrospettiva, il divario tra "approfondito" e "adeguato" è stato il luogo in cui il problema è sempre esistito.