CN101214706A - 双工位串联组合式密炼机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双工位串联组合式密炼机，属于橡胶加工机械领域。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：分为上工位和下工位两部分，上工位是一台完整的密炼机，下工位是一台去掉上顶栓的密炼机，通过联接段料筒将上工位的排料口与下工位的进料口联接，上工位采用普通型低温转子，下工位要采用快速吃料型低温转子。通过两台密炼机二合一有机搭配，充分发挥密炼机的加工能力，大大提高了硅胶等温度敏感性胶料的加工效率。由于下工位无上顶栓，填充系数小，所以排汽性非常好，解决了单工位密炼机的排汽问题。解决低效和排汽问题的同时也提高了胶料质量的稳定性，也减少了用工数量和能耗。

Description

双工位串联组合式密炼机

技术领域

本发明属于橡胶加工机械领域，具体的说是一种双工位串联组合式密炼机。

背景技术

密炼机是橡胶加工的传统关键设备，主要结构包括：一套上顶栓装置、一个混炼室、一对具备特有形状的转子及其支撑装置、一套下顶栓装置、四套转子端面密封装置、一个机座，以及配套的润滑装置、驱动装置、温控装置等，组成一套完整而独立的密炼机，属单工位密炼机。

单工位密炼机的基本工作过程是将橡胶和各种小料药品从从位于顶部的上顶栓装置加入密闭的混炼室内，混炼室内的转子以设定速度转动，通过转子之间以及转子与混炼室壁之间的作用，对橡胶和小料药品进行升温、剪切和混合，一段时间的物理化学过程后，胶料的塑性、均匀性等理化指标达到要求，完成胶料的炼制，通过混炼室下部的下顶栓将胶料排出，至此完成一段炼胶。

随着橡胶轮胎工业的发展，出现了许多新特性的胶料(比如加入白炭黑和硅烷偶联剂的胶料)，这些胶料的有两个新特点：一是具有温度敏感性，加工过程中胶料温度需要限制在一定范围内，在一个温度相对稳定的过程中反应一段时间，而炼胶过程是一个不断生热的过程，这就产生设备与工艺温度的适应性矛盾；二是胶料加工过程中会产生大量水汽，需要及时排走，否则就会渗入胶料而且腐蚀设备。为了满足工艺要求，当前主要采用如下办法：

一、加强温控冷却：采用制冷水，转子设计上增强冷却结构；

二、降低转子速度：减速后剪切作用变弱，从而减少生热降低升温速度，但混炼周期需大大延长；

三、开发特殊转子：近年来从四棱转子开始，陆续出现六棱转子、ZZ-2转子、啮合型转子等等低温型转子，可以稍稍减缓升温速度，所以转子速度可以适当提高，但仍不能彻底解决问题，工艺所需要的温度平坦期仍很难达到；

四、增加炼胶段数：先将非热敏性的原料加入，进行高速炼胶，下料冷却停放后再次投入密炼机，同时将热敏性原料加入，以低速进行炼胶，以间断的两段法达到目的，这是当前通用的方法。

五、对于产汽问题，采用炼胶过程中多次提上顶栓排汽的办法，但过多提栓会影响炼胶效果，延长炼胶周期。

以上四种办法在实际中需要综合应用，但不论怎样用都存在着炼胶效率低、能耗高、质量不稳定的问题，这个问题严重困扰着橡胶加工行业，尤其是轮胎生产等大型橡胶企业。

发明内容

为了满足大规模橡胶加工，尤其是轮胎生产中对炼胶工艺性的需求，本发明提供一种双工位串联组合式密炼机，以复合作用取代以往密炼机的单作用方式。该系统的目的就是提供一种新的、适应特殊工艺需求的炼胶设备，解决低效和排汽问题，以获得比传统方法高的生产效率，提高炼胶质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：分为上工位和下工位两部分，上工位是一台完整的密炼机，下工位是一台去掉上顶栓的密炼机，通过联接段料筒将上工位的排料口与下工位的进料口联接，上工位采用普通型低温转子，下工位要采用快速吃料型低温转子。

联接段料筒为矩形垂直管道，管道做成两端法兰式结构，联接段料筒上设有超声波料位计。下工位位于移动导轨上，由液压马达驱动采用整机式移动结构。

本发明的有益效果是，通过两台密炼机二合一有机搭配，充分发挥密炼机的加工能力，大大提高了硅胶等温度敏感性胶料的加工效率，这是从两个方面体现的：一是转子维持高转速，二是两段炼胶集中为一段。由于下工位无上顶栓，填充系数小，所以排汽性非常好，解决了单工位密炼机的排汽问题。解决低效和排汽问题的同时也提高了胶料质量的稳定性，也减少了用工数量和能耗。随着轮胎工业等橡胶加工行业中硅胶用量的逐渐增大，本发明的有益效果会越来越突出。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1，本发明的结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图中1.上工位，2.联接段料筒，3.下工位，4.移动导轨，5.下顶栓装置，6.锁紧装置，7.混炼室，8.转子，9.上顶栓装置，10.主驱动液压站，11.液压马达，12.电机，13.减速箱，14.排烟管道，15.机座，16.基础平台。

具体实施方式

在图1、图2中，分为上工位1和下工位3两部分，上工位1是一台完整的密炼机，下工位3是一台去掉上顶栓的密炼机，通过联接段料筒2将上工位1的排料口与下工位3的进料口联接，上工位1采用普通型低温转子8，下工位要采用快速吃料型低温转子。联接段料筒2为矩形垂直管道，管道做成两端法兰式结构，联接段料筒2上设有超声波料位计。下工位3位于移动导轨4上，由液压马达11驱动采用整机式移动结构。

上工位1由液压上顶栓装置9、转子8及剖分式支承、组合式混炼室7、摆动下落式下顶栓装置5、曲拐式锁紧装置6、电机12、减速箱13、温控装置、润滑装置、液压站、控制系统等构成。

下工位3的密炼机没有上顶栓装置9，只是以一个联接段料筒2与上工位连为一体。下工位3主驱动采用液压马达11，主驱动液压站10与液压马达11相连，整机设计为移动式，可以沿移动导轨4移出上层平台外缘，以便于空中行车的操作。下工位3的密炼机安装在基础平台16上，上工位1的密炼机固定在机座15上。密炼机总容量可以扩大或缩小。密炼机下顶栓装置5的锁紧装置6可以采用插块式。密炼机转子也可以是其它的低温快吃式转子。密炼机转子轴承座可以是整体式的。密炼机转子密封结构也可以是液压式。密炼机配套下辅机可以是螺杆挤出压片机，也可以是双辊筒开炼机。上工位1与下工位3的排烟管道1 4连为一体。

本发明的基本原理有四点：

一、结构二合一：将两台普通密炼机的主要结构经过重新组合成为一套新型设备，分为上工位和下工位两部分：上工位是一台完整的密炼机，下工位是一台去掉上顶栓的密炼机，通过联接段将上工位的排料口与上工位的加料口联接；

二、功能二合一：将两段间断的单作用式炼胶整合为一段连续的复合式炼胶，在一台机上利用两个工位来完成传统两台密炼机所能完成的工作，上工位完成升温混炼，下工位完成恒温反应，取消了传统工艺的中间冷却停放和重新热炼的过程；

三、大小搭配：升温混炼工位(上工位)采用小容量大填充系数快速炼胶，恒温反应工位(下工位)采用大容量小填充系数，通过提高散热性来减慢生热速度，达到平衡时即可保证下工位的恒温反应；

四、特殊转子：其中上工位采用普通型低温转子，下工位要采用快速吃料型低温转子。

本发明的工作过程是(以硅胶加工为例)：

第一步，加料：将橡胶、小料药品、炭黑等按要求顺序从上工位上顶栓装置的加料口加入；

第二步，升温混炼：上工位转子高速运行，迅速将原料进行混合和炼制，至130度左右适当降低转速，减缓升温，准备二次投料；

第三步，二次加料粗混：在140度左右将白炭黑和硅烷偶联剂从上工位加入，稍做混合，准备排料至下工位；

第四步，上工位排料下工位吃料：上工位粗混完成后，打开下顶栓使胶料沿联接段顺料筒落至下工位混炼室中，直接由下工位转子吃料，由于下工位没有上顶栓，所以转子的设计形状必须满足快速吃料的要求；

第五步，恒温反应：胶料在下工位继续炼制，由于下工位填充系数较低，冷却面积大，通过转速和温控的配合，可以保证胶料温度不再升高，而是维持在一个相对平稳的范围内，保证硅化反应所需的条件：140~150度；

第六步，下工位排料：达到要求时间后，下工位下顶栓打开，胶料排下至下工序，至此完成整个炼胶过程。

本发明双工位串联组合式密炼机根据产量有不同的规格，按照前述的工作过程，以320/580型密炼机为例，各功能设备简述如下：

一、上工位：总容量为320升，机械锁紧式转子端面机械密封，液压式上顶栓(带有两侧和后部加料孔)，液压下落摆动式下顶栓，下顶栓采用曲拐式锁紧形式。

啮合型转子(5～50转/分)，采用穿轴套装式结构(转子体套装在合金钢通轴上)，一方面提高转子抗弯强度，另一方面可以在转子体内腔上加工出螺旋水道，这样使得强制水冷更加有效。转子体以及与侧壁接触部位的轴颈表面皆堆焊硬质合金，转子轴承座采用剖分式结构。

混炼室，为组合式，前后壁剖分，左右侧壁将前后壁联为一个整体，侧壁内孔装有可拆卸的耐磨环，耐磨环和前后混炼室壁内皆有冷却水通道，而且接触胶料的部位堆焊硬质合金，HRC40。混炼室后下方和左侧壁装有胶温检测热电偶，混炼室后下方和前下方皆装有注油嘴。

二、下工位：总容量为580升，快速吃料啮合型转子(5～50转/分)，机械锁紧式转子端面机械密封，液压下落摆动式下顶栓装置，下顶栓装置采用曲拐式锁紧装置，无上顶栓。混炼室结构同上工位，转子为啮合型转子，为加强吃料需特别设计转子形状。

三、联接段料筒：是一段联接上工位排料口和下工位加料口的矩形垂直管道，胶料由此进入下工位，为便于维修和处理异常故障，管道做成两端法兰式，而且前后两面皆留有活门用于人员进出。为监控下工位吃料情况，在联接段设超声波料位计。

四、驱动装置：为便于下层设备的监控和维护，对下工位采用便于移动的液压驱动方式，而上工位仍可采用传统的直流电机加硬齿面减速箱的驱动方式。最大功率：上工位1500KWH，下工位800KWH。

五、下工位移出装置：下工位进行设备大修时，需要将设备移出上平台外缘，这样才可以利用空中行吊进行操作。为实现整体移动，一方面将下工位的驱动设计为液压马达式，另一方面将下工位设计为带有导轨的齿条移动式结构，液压站油管驳离后整机可沿轨道移出平台。

六、附属装置：包括干油润滑装置、稀油润滑装置、液压站、水温控制装置、排烟管道14等。

控制系统：采用控制和操作分离的方式，总控柜和整流柜安装在专门的控制室内，操作台安装在现场，中间联络采用现场总线的PLC控制。控制系统除控制上下工位的运转外，还协调上下工位的联动，对温度进行监控，保证混炼充分按时排料，同时保证两车料无掺混。

设备的应用原理是以复合作用方式取代以往密炼机的单作用方式，将升温混炼和恒温反应两个工艺阶段合理安排在两个容积不同的工位上完成，这样就可避免传统上通过低速炼胶和多次提栓等方式加工热敏性胶料和产汽性胶料所带来的低效率和质量不稳的问题。该系统的目的就是提供一种新的、适应特殊工艺需求的炼胶设备，解决低效和排汽问题，以获得比传统方法高的生产效率，提高炼胶质量。

该设备由上下两个工位串联而成，上工位类似于一台啮合型320升密炼机，由液压上顶栓装置、转子及剖分式支承、组合式混炼室、摆动下落式下顶栓、液压锁紧装置、电机减速箱式驱动装置、温控装置、润滑装置、液压站、控制系统等构成。

下工位类似于一台啮合型580升密炼机，没有上顶栓装置，只是以一个联接段料筒与上工位连为一体。下工位主驱动采用液压马达，整机设计为移动式，可以沿导轨移出上层平台外缘，以便于空中行车的操作。

本设备革命性地解决了传统上通过低速炼胶和多次提栓等方式加工热敏性胶料和产汽性胶料所带来的低效率和质量不稳的问题。与传统方法相比，减少了一半的操作工人，生产效率方面预计可提高100％以上(从每车料约12分钟缩短为约5分钟)，使胶料质量的一致性得到提高和有效保障。因为密炼机是橡胶加工业普遍采用的关键设备，近年来热敏性和产汽性胶料的应用呈现越来越多的趋势，本发明的采用解决了困扰行业的一个突出问题，尤其是在热敏性胶料和产汽性胶料的高效混炼方面起到无可替代的作用，能够稳定炼胶质量，提高效率，降低能耗，对最终橡胶制品的质量奠定原料基础，必将对行业发展产生重大影响。

Claims (3)

1.一种双工位串联组合式密炼机，分为上工位和下工位两部分，其特征是：上工位是一台完整的密炼机，下工位是一台去掉上顶栓的密炼机，通过联接段料筒将上工位的排料口与下工位的进料口联接，上工位采用普通型低温转子，下工位要采用快速吃料型低温转子。

2.根据权利要求1所述双工位串联组合式密炼机，其特征在于所说的联接段料筒为矩形垂直管道，管道做成两端法兰式结构，联接段料筒上设有超声波料位计。

3.根据权利要求1所述双工位串联组合式密炼机，其特征在于所说的下工位位于移动导轨上，由液压马达驱动采用整机式移动结构。

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