CN104768722B - 温度控制的热动力学混合器 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于温度控制的K‑混合器中的轴组件以及包括该轴组件的混合器。轴组件包括限定内通道的内中空轴和同轴地围绕内中空轴的外中空轴。外通道在内中空轴与外中空轴之间延伸。轴还包括从外中空轴延伸用于混合材料的多个叶片。每一个叶片都设置有通路。内通道、通路和外通道形成连续流动路径，该连续流动路径允许加压流体在内中空轴、外中空轴和叶片中循环，用于控制轴和叶片的温度。通路允许叶片中的流体在与轴组件的旋转方向相反的方向上流动。

Description

温度控制的热动力学混合器
技术领域
一般地，本发明涉及一种热动力学混合器或热动力学混合器，其在下文中还被称为K-混合器。更具体地，本发明涉及一种轴组件以及一种具有改进的特征的K-混合器，用于在K-混合器运行时控制K-混合器的叶片的温度。
背景技术
K-混合器是可以在其它应用中用于橡胶的机械再生(参见专利US 5,883,140(Fisher等人)、US 7,342,052(Fulford等人)或申请人的申请WO 2011/113148)的高强度混合器(参见Crocker等人的US 4,332,479)。K-混合器与搅拌器和揉捏装置的不同之处在于，其可以在更高的每分钟转数(RPMs)(转/分钟)和高力矩(转矩)下被操作。因此，其部件承受高温，并且在橡胶再生应用中，部件的热惯量阻止K-混合器在半连续的过程环境中运行。半连续过程通常是可以在多批之间不必停止或最小程度地停止设备的情况下被实现的批处理。为了减轻这个问题，可以围绕混合腔设置冷却套管和/或可以使冷却剂在轴中循环。尽管这些措施有助于减轻与K-混合器中的过热相关的问题，但是对于一些应用，特别是对于橡胶的再生，这些措施仍是不足的。
搅拌器、揉捏器、叶片转子或包括温度控制系统的其它种类的装置已经在过去被公开，诸如在美国专利Nos.4,040,768(Christian)；4,856,907(Moriyama)或7,540,651 B2(Matsumoto等人)中。但是，这些美国专利都没有公开适于K-混合器的温度控制系统。
参见Moriyama的US 4,856,907，其公开了揉捏器。揉捏器具有轴5，外构件7配合在轴5上。转子轴5设置有连接至叶片10的空间9的传热通道13、14，其由外构件7一体地形成。如本专利的图2所示，轴5的通道13、14位于轴的中心轴线上，意味着其中没有叶片的轴的外圆周不受传热液体的热控制。此外，叶片的空间9是完全中空的，传热液体自由地在该空间中循环，该空间在叶片内没有提供有效的流体流动。此外，在外构件7内的流体流动不能被调节。
参见Matsumoto等人的US 7,540,651，其公开了特别是适用于搅拌诸如墨水或有颜色液体的流体的搅拌器。该搅拌器包括旋转轴3和平桨叶片4。轴3包括内管道3a和外管道3b以及用于冷却剂介质的与通道12一体形成的桨。通道12在桨中成之字形，这使得冷却剂在桨内在顺时针和逆时针的不同方向上循环。因此，通道的构造需要冷却剂在高压下被循环，以能够有效地冷却桨。此外，叶片4与轴一体形成，并且不适于K-混合器，对于K-混合器，叶片有时必须被更换。此外，搅拌器通常具有单叶片并且在具有在轴的方向上定向的、一体形成在轴端部处的单叶片的情况下遭受低强度负荷。相反地，K-混合器通常具有垂直于以较高的RPMs旋转并且产生高力矩的轴的多个叶片。
鉴于以上所述，因此，需要能够克服或至少最小化上述讨论的顾虑中的一些顾虑的改进的K-混合器。对于改进的K-混合器，将令人满意的是，允许轴和独立的叶片(多个叶片)的温度控制，以改进在轴组件和叶片组件内的传热流体的流动，从而增加传热的交换。此外，还需要在硬化面开始磨损时将有助于叶片的更换并且此外还将允许定制的叶片设计和更换。此外，允许单独地控制每一个叶片的温度的K-混合器将被证明是有利的。
发明内容
根据本发明，提供一种K-混合器的温度控制的轴组件，优选用于橡胶的再生过程。本文公开的K-混合器是申请人的申请WO 2011/113148中所公开的K-混合器的改进，该申请的内容通过引用被并入本文中。
所述改进由嵌入在K-混合器的轴和叶片内的温度控制的轴组件组成，从而在K-混合器工作时有效地控制和改变轴和叶片的温度。
根据本发明，提供一种热动力学混合器或K-混合器，包括用于容纳所述材料的大致圆柱形的固定腔，该腔具有用于接收所述材料的腔入口和用于排出所述材料的腔出口。该K-混合器包括轴组件，该轴组件与所述腔同轴，并且具有在所述固定腔中延伸的部分。所述轴组件包括内中空轴，该内中空轴限定在其中延伸的内通道。所述轴组件还包括外中空轴，该外中空轴同轴地围绕所述内中空轴并且与所述内中空轴间隔开。所述外中空轴与所述内中空轴形成外通道，所述外通道在所述内中空轴与所述外中空轴之间延伸，所述内通道与所述外通道彼此流体连通。所述轴组件具有能够连接至马达用于使所述轴组件旋转的马达端，和能够连接至旋转接头的接头端。所述接头端具有流体入口和流体出口，所述流体入口和流体出口中的每一个与所述内通道与所述外通道中各自的一个通道连通。所述轴组件包括多个叶片，该多个叶片从所述固定腔中的所述外中空轴延伸，用于混合所述材料。所述叶片中的每一个叶片都设置有在其中延伸的通路，通路入口与所述通道中的一个通道连通，并且通路出口与所述通道中的另一个通道连通。所述内通道和所述外通道形成连续的流动路径，该连续的流动路径使加压流体在内中空轴和外中空轴中并且通过所述多个叶片从所述流体入口循环至所述流体出口，用于控制所述轴的温度和所述叶片的温度。所述通路允许所述叶片中的流体在与所述轴组件的旋转方向相反的方向上流动。
优选地，所述叶片中的每一个叶片都具有主体，该主体具有可操作地安装至所述外中空轴的安装端，和与所述安装端相反的外端。每一个叶片的通路中的至少一些通路从所述安装端延伸至所述外端。
在优选的实施例中，所述通路被成形并且被构造为同心的U形通路。
优选地，所述叶片中的每一个叶片都包括相反的第一面和第二面，该第一面和第二面大致平行于所述中空轴的横向截面。每一叶片都包括形成在所述侧面之间的空腔；和多个侧壁，该多个侧壁在所述空腔中从所述第一侧面延伸至所述第二侧面。所述侧壁界定所述通路。
优选地，所述叶片中的每一个叶片都包括安装机构，该安装机构将所述叶片能够移除地连接至所述外中空轴。该安装机构允许所述叶片的更换。
优选地，所述轴组件包括与各自的叶片相关联的多对连接管。所述连接管相对于所述中空轴径向地延伸。所述连接管将所述通路入口和所述通路出口分别连接至所述内通道和所述外通道中的一个通道上。
优选地，所述叶片中的每一个叶片都设置有流动调节装置，该流动调节装置的大小被设置为单独地控制每一个叶片中的流体的流动。优选地，该流动调节装置是垫片。
优选地，所述轴组件包括设置在所述内通道与所述外通道之间的回流调节机构，用于控制所述内通道和外通道之间的流体流动以及所述叶片的排出流。
优选地，所述内通道的横截面积大致匹配所述外通道的横截面积。
所述流体可以是冷却流体或加热流体。
优选地，所述叶片的外表面是不一致的，并且一些或全部叶片可以是纵向扭转的。
优选地，所述K-混合器可以包括温度传感器，该温度传感器用于感测多个叶片中的至少一个叶片的温度。
本文中公开的K-混合器的一个优点是可以控制K-混合器的轴和叶片的表面温度(温度被保持为恒定、被降低或被升高)以及轴的旋转运动导致的惯性作用被用来辅助叶片中的流体的循环。结果，如果叶片被有效地冷却，那么K-混合器可以在一致温度下在半连续过程环境中操作，确保可靠的过程参数以及因此再生橡胶的可靠的质量。
基于阅读下面的参照附图的说明，将会更好地理解K-混合器的改进及其优点。
附图说明
图1是K-混合器的透视图。
图2是根据本发明的实施例的示出轴组件的K-混合器的一部分的剖视图。
图3是根据本发明的实施例的图2的轴组件的透视图。
图4是图3的轴组件的分解图。
图5是沿图3中的线V-V截取的横向剖视图。
图6是根据本发明的实施例的轴组件的一部分的示意的纵向剖面图。
图7是根据实施例的扭转叶片的主视图。
图7A是图7的沿线A-A截取的剖视图，示出了形成叶片内的通路的密封焊接位置的轮廓。
图8是根据另一实施例的叶片的正视图。
图8A是图8的沿线A-A截取的剖视图，示出了形成在单个金属板叶片中的机加工通路。
图9是仅当轴对于不同的3组5次试验(曲线“轴5-1”，“轴5-2”和“轴5-3”)被冷却时在轴的8个叶片上测量的平均温度的图形，以及当轴和全部8个叶片根据K-混合器被操作的循环次数而被冷却时在轴的8个叶片上测量的平均温度的图形(曲线“轴&叶片”)。
图10A是仅当轴被冷却时在5次试验期间的在轴的每个叶片上测量的温度的平均值的图形，以及当轴和叶片根据轴上的叶片的位置而被冷却时每个叶片的温度的平均值根据叶片在轴上的位置的图形(曲线“轴&叶片”)。
图10B是如图10A的图形中所使用的指示轴上的每一个叶片的位置的轴组件的侧视图。
图11A是仅在K-混合器的轴被冷却以及在加热步骤期间轴的旋转速度RPM(转/分钟)设置在1780的情况下包括由粒状橡胶再生循环导致的4条曲线的图形。两条曲线图示RPM(在图像左侧的Y轴)，其中一条曲线对应根据时间的设定点RPM并且另一条曲线对应根据时间的过程值RPM。另两条曲线图示根据时间的在混合腔中被混合的粒状橡胶的设定点和过程值温度(在图形右侧的Y轴)。
图11B是在K-混合器的轴和叶片都被冷却以及在加热步骤期间轴的旋转速度RPM(转/分钟)设置在1780的情况下包括由粒状橡胶再生循环导致的四条曲线的图形。两条曲线图示RPM(在图像左侧的Y轴)，一条曲线对应根据时间的设定点RPM并且另一条曲线对应根据时间的过程值RPM。另两条曲线图示根据时间的在混合腔中被混合的粒状橡胶的温度的设定点和过程值(在图形右侧的Y轴)。
图11C是在K-混合器的轴和叶片都被冷却以及在加热步骤期间轴的旋转速度RPM(转/分钟)设置在1800的情况下包括由粒状橡胶再生循环导致的四条曲线的图形。两条曲线图示RPM(在图像左侧的Y轴)，其中一条曲线对应根据时间的设定点RPM并且另一条曲线对应根据时间的过程值RPM。另两条曲线图示根据时间的在混合腔中被混合的粒状橡胶的温度的设定点和过程值(在图形右侧的Y轴)。
具体实施方式
在下面的说明中，相同的附图标记指代相同的元件。本说明书中描述的实施例仅是优选的实施例，其仅出于示例性的目的被给出。
参见图1，示出了K-混合器(10)或K-混合器。该K-混合器(10)受温度控制，并且用于热学地且动力学地处理诸如微粒或粒状材料的材料。“处理”材料包括敲打、混合或搅拌和剪切，但不限于这些动作。本文在下面描述的K-混合器(10)特别适用于再生粒状橡胶。材料可以包括单一成分或各种成分的混合。在橡胶再生的情况下，材料包括油和来自回收的橡胶的橡胶粉。
K-混合器(10)包括料斗(12)，通过该料斗(12)，材料被供给至混合器(10)。“料斗”指的是允许将材料引导或导向进混合器(10)中的部件。大体圆柱形的固定腔(14)，也被称为“混合”腔，能够容纳材料。腔(14)具有与料斗(12)连通的腔入口(16)和用于排出材料的腔出口(18)。轴组件在腔内部延伸(图中未示出)，并且将参照图2至6更详细地被描述。马达34允许轴组件旋转(图2中示出)。混合器(10)还优选地包括冷却系统(19)。冷却系统可以包括多个注射管嘴，该多个注射管嘴可以定位在马达侧和/或在混合腔的螺旋进送/旋转接头侧。混合腔优选为基本上密封的，并且闸板阀(21)可以被用于混合腔的真空。
图2图示了轴组件(20)如何设置在K-混合器(10)中。轴组件(20)相对于腔(14)是共轴的并且具有在腔(14)中延伸的部分。轴组件(20)包括可操作地连接至外中空轴(26)的进送螺杆(30)。进送螺杆(30)被定位成与料斗(12)对准，并且用于使材料朝向腔(14)移动。轴组件(20)在腔(14)中的部分包括多个叶片(44)，该多个叶片(44)在固定腔(14)中从外中空轴(26)延伸用于处理材料。叶片(44)还可以被称作“桨叶”。当轴组件(20)以高速(高达2000rpm)或较低速旋转以帮助冷却时，所述叶片能够在腔中混合、剪切、敲打和/或推动材料，用于加热或冷却材料。
轴组件具有可连接至内轴的旋转接头端(36)。“旋转接头”指的是允许轴组件(20)相对于固定结构旋转的接头。在所述特定的实施例中，旋转接头(38)还允许来自流体源(74)的流体流进轴组件(20)以及流出轴组件(20)的循环。所使用的流体是传热流体，诸如水、化学处理的水或植物油。当然，还可以使用其它类型的传热流体。
尽管在本实施例中，料斗(12)和进送螺杆(30)被定位成远离马达，但是可以考虑K-混合器(10)的其它实施例，在该其它实施例中，料斗和进送螺杆(30)可以被定位成靠近马达，并且腔(14)被定位成远离马达。优选地，并且如放大的图2A所示，腔(14)的内表面是不一致的，以在腔(14)的不一致的内表面(23)与待处理的材料之间产生摩擦力和剪切力。可以通过在混合腔(14)的内侧壁上施加硬化面来获得该不一致的表面。优选地，叶片44的侧面也设置有硬化面(23)。
参见图3和4，轴组件(20)的优选实施例可以全部被看到，从旋转接头端(36)至马达端(32)。轴组件(20)包括外中空轴(26)以及内中空轴(22)(图4中示出)。在该实施例中，每一个叶片(44)都具有大体矩形的平坦主体(54)，具有可操作地安装到外中空轴(26)上的安装端(56)和与安装端(56)相反的外端(58)。当然，对于叶片，还可以考虑其它的几何形状。例如通过施加硬化面，叶片可以设置有不一致的表面，以增加叶片与材料之间的摩擦和剪切。叶片(44)具有相反的第一面(60)和第二面(62)，并且叶片(44)其相对于外中空轴(26)径向地延伸。
如图4最佳所示，叶片(44)可移除地连接到外中空轴(26)上，这例如在叶片的硬化表面开始磨损时允许更换叶片。叶片的模块性还允许在不必改变整个轴组件的情况下改变轴上的叶片的构造。因此，叶片(44)包括安装机构，该安装机构允许叶片可移除地连接到中空轴(26)上。
如图3最佳所示，至少一些叶片大致平行于外中空轴(26)的横向截面，诸如位于轴(26)的上侧上的三个最左侧叶片(44i，44ii，44iii)。一些叶片还可以以相对于外中空轴(26)的径向方向成一角度地延伸，诸如位于轴(26)的上侧上的最右侧叶片(44iv)以及位于轴(26)的下侧上的最左侧叶片。以相对于轴(26)的径向方向成一角度延伸的叶片优选位于轴(26)的末端，以用作将材料从腔的侧壁朝向腔的中心引导的刮片。当然，在本发明的其它实施例中，所有的叶片都可以是纵向扭转的。
参见图5和6，将描述允许加压流体在内中空轴(22)和外中空轴(26)中以及通过多个叶片(44)循环的连续流动路径(52)。内中空轴(22)限定在其中轴向延伸的内通道(24)。外中空轴(26)同轴地围绕轴(22)并且与其间隔开。接头端(36)(图6中示出)具有流体入口(40)和流体出口(42)，流体入口(40)和流体出口(42)中的每一个都与内通道(24)和外通道(28)中的一个通道连通。还可以考虑提供具有围绕其的绝热件的内管，以耐回流管的加热。当然，进送和返回可以倒置，即冷却剂的进送可以在外通道28中流动，并且冷却剂的返回可以在内通道24中流动。
如图5最佳所示，外中空轴(26)与内中空轴(22)形成外通道(28)，该外通道(28)在内中空轴(22)与外中空轴(26)之间延伸。内通道(24)与外通道(28)优选地靠近马达端彼此流体连通。优选地，虽然不是必要的，但是，内通道(24)的横截面积大致匹配外通道(28)的横截面积。通过大致匹配进送和回料的横截面积，输入(进送)压力大致等于输出(返回)压力，以使得流体以闭环的形式循环。
仍然参见图5，每一个叶片(44)都设置有提供贯穿所述叶片的流体流动的通路网络。通路被构造为利用轴组件的转动惯量允许流体从叶片的前缘流至叶片的后缘。所述“前缘”和“后缘”是相对于轴的旋转方向而言的。每一个叶片都可以设置有大体同轴的通路(46)。“大体同轴”的意思是通路具有共同的中心或者其是共轴的，但不意味着其需要被构造为同心圆。在本实施例中，通路(46)并排设置并且具有U形形状，但是，当然，可以考虑其它构造。对于每一个叶片(44)，通路入口(48)与通道(24、28)中的一个通道连通，并且通路出口(50)与通道(24、28)中的另一个通道连通。由此可知，通路46在叶片内形成了加热或冷却通道的网络。
现在参见图5和6，内通道(24)、通路(46)和外通道(28)形成了连续的流动路径(52)，以允许加压流体在内中空轴(22)和外中空轴(26)中并且通过多个叶片(44)从流体入口(40)至流体出口(42)循环流动。连续的流动路径允许不仅控制轴(22、26)的温度，还控制叶片(44)的温度。此外，通路(46)的同轴构造允许流体在轴组件(20)的旋转方向的相反方向上流动，从而在使用混合器时利用轴产生的转动惯量。从进送通道进入叶片的流体的流动可以在通路入口(48)处或在叶片(44)内被调节。施加给流体的进送压力(例如，12psi)和叶片旋转的惯性作用将有助于流体从输入通道(多个输入通道)至输出通道(多个输出通道)的循环。
如图5最佳所示，叶片设置有诸如氯丁橡胶垫片(51)的流动调节装置，该流动调节装置设置在桨形板(54)与连接管(68、70)之间，其优选由金属制成。垫片(51)不仅允许密封叶片主体(54)与管道(68、70)之间的连接，还允许控制或调节叶片中的流体的流动。这可以通过选择垫片的合适的开口尺寸(直径)来实现。垫片开口的尺寸可以被选择以加大或减小叶片中相对于另一些叶片中的流体的流动。例如，如果在K-混合器运行期间多个叶片中的一个叶片比相邻的叶片运行得过热，那么该叶片的垫片开口的直径可以增加，这又将增加叶片中的流体的流动，从而允许其温度下降。垫片(15)的开口尺寸的大小还可以被设置为具有不同的入口尺寸和出口尺寸，以控制叶片(44)内的流体的流动；例如入口尺寸大于出口尺寸。当然，每一个叶片可以具有不止一个入口或出口。
在本发明中，通路(46)的弯曲部和迫使流体在与轴的旋转方向相反的方向上移动的构造允许利用惯性作用并且有利地改进混合器中的流体与被处理材料之间的传热。换句话说，通路被设计为从金属的惯性质量中移除尽可能多的热。所提出的通路的设计一般地引导叶片中的流体从叶片的前侧流至叶片的后侧，叶片的“前侧”和“后侧”由组件的旋转方向确定。
如图5所示，每一个叶片(55)的通路(46)中的至少一个通路从安装端(56)延伸至外端(58)，以提供贯穿叶片(44)的延伸区域的传热通路。叶片(44)中的形成在叶片(44)的相反面之间的空腔(64)包括界定通路(46)的侧壁(66)。一些侧壁具有I形形状，并且一些侧壁具有L形形状。侧壁一起提供具有大体倒置的U形形状的通路(44)。由此可知，通路(46)的大小和形状被设置为促进叶片内的连续流体流动，这又改进传热并且允许控制叶片的温度。在橡胶再生的情况下，控制用于最初的以及重复的循环的叶片温度确保了过程一致性和再生橡胶(RR)产品的质量。还利用喷射通常为水的冷却剂和降低轴的每分钟转数(RPM)来冷却再生橡胶。
每一个叶片44都具有相对于中空轴(22、26)径向延伸的一对连接管(68、70)。连接管(68、70)被连接至各自的垫片(51)，该各自的垫片(51)又被连接至通路入口(48)和通路出口(50)。连接管(68、70)还被分别连接至内通道(24)和外通道(28)。内中空轴(22)和外中空轴(26)(进送轴和返回轴)配备有穿孔，以容纳叶片的连接管。连接管68、70优选地螺旋连接在中空轴(22、26)中，但是，当然可以考虑其它类型的连接方式。
在此情况下并且如图6最佳所示，流体入口(40)被连接至内通道(24)，并且流体出口(42)被连接至外通道(28)。因此，流体从流体入口(40)被进送，然后首先通过内通道(24)，再通过(可选的)回流调节装置(72)。然后流体通过每一个叶片44，并且通过外通道(28)返回到出口(42)。对于每一个叶片(44)，通路入口(48)与内通道(24)连通，并且通路出口(50)与外通道(28)连通。当然，在其它实施例中，可以考虑流体首先在外通道(28)中流动并且从内通道返回到出口。在此情况下，叶片的通路入口(48)将与出口通道(28)连通并且通路出口(40)将被连接至内通道(24)。
仍参见图6，回流调节机构(72)是可选的并且可以设置在内通道(24)与外通道(28)之间，用于控制内通道(24)与外通道(28)之间的流体流动。在接头端(36)处，流体入口(40)和流体出口(42)中的每一个都与内通道(24)与外通道(28)中各自的一个通道连通。
本文中描述的K-混合器尤其适用于粒状橡胶的再生，在一些应用中，粒状橡胶的再生需要将粒状橡胶在高达约225℃的温度下加热大约50秒，然后将其冷却至约120℃约40秒。优选地，该粒状橡胶不必被加热超过230至250℃。为了能够半连续地操作K-混合器，这意味着从一批至另一批不中断(或非常小的延迟，例如2至10秒)，一旦脱硫作用已经发生，那么叶片和脱硫橡胶必须被快速冷却，因此所使用的流体是冷却流体。在轴组件(20)的轴和叶片中延伸的连续流动路径不仅允许控制/限制实现脱硫时腔中的温度增加，还能够减少将再生粒状橡胶冷却下来需要的时间，这又增加了再生过程的产品产量。当然，混合腔的温度还被围绕其的水套控制。优选地，基于叶片的冷却状态控制轴组件的RPM。当达到最高温度并且水被喷射进腔中时，冷却优选地仅在轴和叶片中循环，在此之后冷却阶段开始。“连续”的流动路径指的是中空轴内的通道和叶片内的通路是流体连通的。根据过程的具体需要，路径中的流体流可以连续地流动或间歇地流动。当然，对于其它应用，可以考虑使用加热流体代替冷却流体。使用诸如电线圈或冷冻器的外部装置或内部装置来加热或冷却流体。
为了使轴和叶片中的流体流适于K-混合器应用所需要的功能，温度传感器，优选地红外(IR)传感器，可以被用来感测至少一个叶片、优选地全部叶片的温度。例如，来自LuminSenseTM的IR温度传感器优选地位于腔的底部上，例如内表面下方大约0.010”处，以测量粒状橡胶的温度并且还可以测量叶片温度。测量每一个叶片的温度的另一选择是通过在循环的开始和结束时使用手持式IR温度计。
最好如图7和7A所示，叶片(44)可以具有纵向扭转的形状，用于改进材料的推进。在该特定的情况下，叶片具有矩形形状，但是也可以考虑其它形状。此外，仍然在为了增加叶片与材料之间的摩擦和剪切的情况下，通过施加硬化面(23)，叶片的外表面(60、62)可以是不一致的。在该示例中，通路(46)被机加工成对称的金属部件。顶部部件具有穿过整个厚度的额外通路。然后平坦部件被“密封”焊接在一起。
现在参见图8和8A，示出了叶片的另一个可能的实施例。在该情况下，通路被机加工成实心金属板。焊接插头设置在叶片的一侧以堵塞叶片一侧上的通路，从而使流体从前边缘循环至后边缘。由此可见，叶片的这个变型设置有多个输入端和输出端。
实验结果
进行试验，以表明使用上文描述的改进的轴组件的优点和好处，其中轴和叶片都被冷却的改进的轴组件与其中仅轴被冷却的轴组件作比较。在再生硫化粒状橡胶的情况下进行该试验。全部试验都是使用在65℃至950℃范围上运行的LumaSense PhotrixTM红外(IR)温度传感器(型号ML-GAPX-LO-M3-MP2-05)来测量再生橡胶(RR)的温度而被执行。(在循环的开始或结束时)使用红外手持式温度计测量叶片和轴的温度。
轴与轴/叶片冷却的对应关系
在第一个试验中，在粒状橡胶的再生循环期间，仅冷却K-混合器的轴。换句话说，在过程的冷却阶段期间，冷却剂仅在K-混合器的内中空轴和外中空轴中循环。在被15分钟冷却周期跟随的每一个循环的结束时三次记录5次连续试验中的八个(8)个叶片中的每一个叶片的温度，以获得15次试验的数据。
在第二个试验中，在冷却周期期间，使用在叶片中以及在内中空轴和外中空轴中循环的冷却剂的连续流来冷却轴和全部八个叶片，该冷却周期与当粒状橡胶的最高温度设定点已经达到时水就喷射进腔中相一致。记录15次连续试验的八个叶片的各个叶片的温度。
表1概述了仅轴被冷却时所实现的温度控制与轴和叶片都被冷却时所实现的温度控制的比较。将冷却引导到叶片上将叶片温度显著地(α＝0.05)降低了38℃，即从129℃降低至91℃，从而确保系统可以在具有一致的过程性能以及由此一致的产品质量的情况下被半连续地操作。
表1：15次试验中的8个叶片的平均温度
参见图9，该图形示出了在冷却仅被施加给轴(顶部三个曲线，轴5-1，5-2和5-3)的情况下以及在冷却被施加给轴和叶片的情况下15次连续试验中的八个叶片的各个叶片温度的被记录的平均值。当实施仅轴冷却的试验时，需要15分钟的间歇，否则叶片温度会继续升高。三个顶部曲线之间的不连续与该间歇对应。当仅轴被冷却时八个叶片上测量的温度的平均值是129℃，同时当轴和叶片都被冷却时该平均值是91℃(低38℃或低29.5％)。
按位置的叶片温度
在该实验中，进行五次试验，对于这五次试验，在仅冷却轴的情况下以及在冷却轴和叶片的情况下，按位置记录八个叶片中的每一个叶片的温度。每一个叶片的记录温度被平均，并且结果列出在下面的表中。
表2：5次试验中的8个叶片位置的平均温度
参见图10A，曲线对应使用仅施加给轴以及施加给轴和叶片的5次试验中的八个叶片中的每一个叶片的记录的平均温度。仅轴冷却的平均温度是132℃(σ＝9.3)，而轴和叶片具有的平均温度是92℃(σ＝3.2)，该平均温度被冷却器显著地减少(α＝0.05)40℃(或30％)。此外，当轴和叶片二者被冷却时，叶片之间的差异被明显地减少，其中标准差从9.3℃被减小至3.2℃，而相应的差异系数从0.071下降至0.034(下降了0.037或52％)。由于叶片温度的平均值被显著地减小并且叶片之间的温度差异也被显著地减小，所以该温度一致性允许合适的系统控制和改进的产品质量。图10B表示每一个叶片的位置。
由此可知，增加的叶片冷却显著地降低了每一个叶片的平均值(参见表2)。此外，叶片之间的差异也明显地被减小。
RPM和温度与仅轴冷却以及轴和叶片冷却的时间曲线的对应关系
现在参见图11A至11C，图形提供了橡胶再生过程的比较，1)使用仅轴被冷却的轴组件(图11A)，和2)使用轴和叶片都被冷却的轴组件(图11B和11C)。RPM SP与轴的RPM设定点(目标RPM)相对应，而PRM PV指的是实际的RPM过程值(获得的实际RPM)。同样地，RR SP指的是被混合的粒状橡胶的需要的再生橡胶设定点温度，而RR PV是再生橡胶过程值(实际测量温度)。
下表总结了图形中示出的关键值：
表3：图形11A至11C的关键值
由此可知，轴和叶片冷却允许一致的和降低的过程温度曲线，其改进了生产率同时维持了再生橡胶(RR)产品质量。
图11A中示出了在仅轴冷却的情况下典型的RPM和温度与时间曲线的对应关系。处理时间约是90s，其中约56％(或50s)的时间负责加热(曲线的上升部分)并且约44％(或40s)的时间与RR的冷却相关(曲线的向下斜线)。
参见图11B，对于最后的总的循环时间为92s而言，在轴和叶片都被冷却的情况下维持操作参数使曲线的加热部分从50s增加至61s(或总循环时间的66％)，同时曲线的冷却部分下降至31s(或总循环时间的34％)，该最后的总的循环时间比图11A中的试验的总的循环时间稍长。明显地，叶片的冷却具有明显地减少曲线的冷却阶段的作用，此外由于叶片被冷却，所以通过增加RPM可以减少曲线的加热部分。
在图11C中，RPM从1780增加至1800，以将总循环时间从图11A中的90s减小至77s(减小13s或14.4％)。曲线的加热部分从50s减小至46s(4s)，同时曲线的冷却部分的持续时间从40s减小至31s(9s)。尽管有更高的设定点温度和增加了处理时间的更低的出口温度，但是实现了循环时间的减少。
图11C中的曲线表示目前正在实施的过程构造。总循环时间还可以被进一步压缩。例如，增加RPM将减少循环的加热时间部分。此外，增加PRM以及使用合适的冷却器降低冷却剂温度也将降低总循环时间。
由此可知，将温度从大约220℃降至大约120℃需要的冷却时间从40秒减少至大约30秒。
使用下面的方法得到图11A至11C的图形中示出的结果。硫化粒状橡胶和优选为油的润滑剂被引入第一混合器中，润滑剂处于室温。粒状橡胶和润滑剂在室温下被混合预定的时间段，以形成大致均匀的混合物。然后如上所述该混合物被传送至K-混合器中。
增加轴组件的RPM，以在第一时间段期间增加混合物的温度，直至达到脱硫温度。脱硫温度可以例如是225℃并且在25至60秒的时间段内、优选在大约40-45秒的时间段内达到。轴组件的RPM被增加至1700与2000之间，优选地被增加至大约1750-1850rpm。然后在第二时间段期间温度被降低至较低温度。例如，当仅轴被冷却时可以在约40秒内以及当轴和叶片都被冷却时可以更优地在大约30秒内，粒状橡胶从约225度冷却至大约120度。
在冷却期间，轴的设定点RPM被减小至400与700rpm之间，并且优选地被减小至600rpm。混合腔优选地被围绕混合腔的冷却套和在混合器中喷射优选为水的冷却剂的流或雾的喷嘴冷却。最后，马达被停止，并且再生粒状橡胶从混合腔中被恢复。
本发明的范围不应该被所述示例中提出的优选实施例所限制，而应该规定符合作为整体的说明书的最宽泛的解释。

Claims (24)

1.用于热学地和动力学地处理材料的温度控制的K-混合器，所述K-混合器包括：
-用于容纳所述材料的圆柱形的固定腔，所述固定腔具有用于接收所述材料的固定腔入口和用于排出所述材料的固定腔出口；
-轴组件，所述轴组件与所述固定腔同轴，并且具有在所述固定腔中延伸的部分，所述轴组件包括：
○内中空轴，所述内中空轴限定延伸在其中的内通道；
○外中空轴，所述外中空轴同轴地围绕所述内中空轴并且与所述内中空轴间隔开，所述外中空轴与所述内中空轴形成外通道，所述外通道在所述内中空轴与所述外中空轴之间延伸，所述内通道与所述外通道彼此流体连通；
○马达端，所述马达端能够连接至马达，所述马达用于使所述轴组件旋转；
○接头端，所述接头端能够连接至旋转接头，所述接头端具有流体入口和流体出口，所述流体入口和流体出口中的每一个与所述内通道和所述外通道中各自的一个通道连通；和
○多个叶片，所述多个叶片从所述固定腔中的所述外中空轴延伸，用于混合所述材料，所述叶片分别设置有在其中延伸的多个通路，所述多个通路被机加工在实心金属板中，每个叶片都包括通路入口和通路出口，所述通路入口与所述内通道和所述外通道中的一个通道连通，并且所述通路出口与所述内通道和所述外通道中的另一个通道连通；
其中所述K-混合器适于在大于400RPM的速度下运行，并且其中内通道、通路和外通道形成连续的流动路径，所述连续的流动路径允许加压流体在内中空轴和外中空轴中并且通过所述多个叶片从所述流体入口循环至所述流体出口，用于控制所述内中空轴和外中空轴的温度和所述叶片的温度，所述通路是同心的，以允许所述叶片中的流体在与所述轴组件的旋转方向相反的方向上流动。
2.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片中的每一个叶片都具有主体，所述主体具有能够操作地安装至所述外中空轴的安装端和与所述安装端相反的外端，每一个叶片的通路中的至少一些通路从所述安装端延伸至所述外端。
3.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中对于所述叶片中的每一个叶片，所述通路被成形并且被构造为U形通路。
4.根据权利要求3所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片中的每一个叶片都包括：
-相反的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面平行于所述内中空轴和外中空轴的横向截面；
-空腔，所述空腔形成在所述侧面之间；和
-多个侧壁，所述多个侧壁在所述空腔中从所述第一侧面延伸至所述第二侧面，所述侧壁界定所述通路。
5.根据权利要求4所述的温度控制的K-混合器，其中所述侧壁中的至少一个侧壁具有I形形状或L形形状。
6.根据权利要求4所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片中的每一个叶片都包括安装机构，所述安装机构将所述叶片能够移除地连接至所述外中空轴，以便允许所述叶片的更换。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的温度控制的K-混合器，包括与各自的叶片相关联的多对连接管，所述多对连接管相对于所述内中空轴和外中空轴径向地延伸，所述多对连接管将所述通路入口和所述通路出口分别连接至所述内通道和所述外通道中的一个通道上。
8.根据权利要求7所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片中的每一个叶片都设置有流动调节装置，所述流动调节装置的大小被设置为单独地控制每一个叶片中的流体的流动。
9.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述流体入口被连接至所述内通道，并且所述流体出口被连接至所述外通道，所述流体通过所述内通道被进送并且通过所述外通道返回至所述流体出口。
10.根据权利要求9所述的温度控制的K-混合器，其中对于所述叶片中的每一个叶片，所述通路入口与所述内通道连通，并且所述通路出口与所述外通道连通。
11.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述流体入口连接至所述外通道，并且所述流体出口连接至所述内通道，流体通过所述外通道被进送并且通过所述内通道返回至所述流体出口。
12.根据权利要求11所述的温度控制的K-混合器，其中对于所述叶片的每一个叶片，所述通路入口与所述外通道连通，并且所述通路出口与所述内通道连通。
13.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，包括设置在所述内通道和所述外通道之间的回流调节机构，用于控制所述内通道和外通道之间的流体流动以及所述叶片的排出流。
14.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片中的至少一个叶片相对于所述外中空轴径向地延伸。
15.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片中的至少一个叶片从所述外中空轴相对于径向方向成一角度地延伸。
16.根据权利要求15所述的温度控制的K-混合器，其中所述固定腔包括相反端侧壁，并且其中至少两个叶片分别接近所述侧壁定位，用作刮片以推动材料远离所述侧壁地朝向混合腔的中心。
17.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述内通道的横截面积匹配于所述外通道的横截面积。
18.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述内通道和所述外通道的大小和形状被设置，以促进所述叶片中的流体流动。
19.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，包括用于为流体提供连续流动路径的流体源。
20.根据权利要求19所述的温度控制的K-混合器，其中所述流体源是冷却流体源。
21.根据权利要求19所述的温度控制的K-混合器，其中所述流体源是加热流体源。
22.根据权利要求1至6和8至21中任一项所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片的外表面是不一致的。
23.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，其中所述叶片中的至少一个叶片是纵向扭转的。
24.根据权利要求1所述的温度控制的K-混合器，包括至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器用于感测多个叶片中的至少一个叶片的温度。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9968223B2 (en) 2015-06-12 2018-05-15 Sunbeam Products, Inc. Blending appliance with paddle blade
CN106426603A (zh) * 2016-12-02 2017-02-22 无锡同心塑料制品有限公司 一种pvc建筑模板生产用高速混合机
US10434483B2 (en) 2017-02-15 2019-10-08 Wenger Manufacturing Inc. High thermal transfer hollow core extrusion screw assembly
CN109382928A (zh) * 2017-08-10 2019-02-26 安丘市云科机械有限公司 一种搅拌机构
CN108816077B (zh) * 2018-08-24 2024-01-09 福建省铁拓机械股份有限公司 一种可加热的连续式搅拌机
WO2021050188A1 (en) * 2019-09-12 2021-03-18 Carlisle Construction Materials, LLC System for predicting auger failure in a tire injection filling mxing machine
BR112022007807A2 (pt) * 2019-10-25 2022-09-13 EcoGensus LLC Rotores agitadores e sistemas agitadores para sólidos
CN113146873B (zh) * 2021-04-14 2023-09-22 浙江宝贝故事实业有限公司 一种阻燃型不饱和聚酯树脂复合材料的加工设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1587840A (en) * 1923-12-13 1926-06-08 Pfaudler Co Inc Impeller or agitator
US3734471A (en) * 1970-11-24 1973-05-22 Draiswerke Gmbh Device for continuous mixing of solids with liquids
US3845940A (en) * 1972-08-12 1974-11-05 W Lodige Mixing tool for machines for applying glue to shavings
US6364520B1 (en) * 2000-06-12 2002-04-02 Dynamic Air Inc. Conduction mixers
CN1514768A (zh) * 2001-06-11 2004-07-21 �ն����ء����� 用于充填支承在壳体内的螺杆的装置及操作该装置的方法
CN103380147A (zh) * 2010-03-15 2013-10-30 凤凰创新技术公司 用于再生硫化橡胶的方法及装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1200521B (de) * 1964-07-28 1965-09-09 Baehre Metallwerk K G Vorrichtung zum Beleimen von Spaenen
AT328710B (de) * 1972-03-22 1976-04-12 Loedige Wilhelm Flussigkeitsgekuhltes mischwerkzeug fur maschinen zum beleimen von spanen sowie mit solchen werkzeugen ausgestattete beleimungsmaschine
JPS5265360A (en) * 1975-11-25 1977-05-30 Kishihiro Yamaoka Continuous kneading machine
US4183676A (en) * 1976-12-03 1980-01-15 Draiswerke Gmbh Method of and apparatus for gluing wood chips
DE3304129A1 (de) * 1983-02-08 1984-08-09 Draiswerke Gmbh, 6800 Mannheim Verfahren und mischer zum kontinuierlichen beleimen von aus holz-spaenen, -fasern od. dgl. bestehendem mischgut
JP2609578B2 (ja) * 1988-02-26 1997-05-14 呉羽化学工業株式会社 粉粒体等撹拌装置
JPH0634696B2 (ja) 1989-02-15 1994-05-11 株式会社佐々木貞治商店 温度調節撹拌装置及び同装置を備えた醗酵タンク
US5410984A (en) * 1993-03-01 1995-05-02 Bepex Corporation System for polymer crystallization
US6105490A (en) * 1998-08-03 2000-08-22 Horn; Darrell Apparatus for marinating meat products
US6548560B1 (en) * 2000-03-29 2003-04-15 The Goodyear Tire & Rubber Company Process for devulcanization of cured rubbers
US6709146B1 (en) * 2000-07-28 2004-03-23 David Little Thermokinetic mixer and method of using
JP4489017B2 (ja) * 2003-02-27 2010-06-23 株式会社エムアンドエフ・テクノロジー 混合粉砕装置、混合溶融方法およびバインダーが含浸されたセルロース系材料の成形方法
EP1779923B1 (en) 2004-03-29 2007-12-26 Kansai Paint Co., Ltd. Mixer with a stirrer having tapered blades
JP2006305971A (ja) * 2005-05-02 2006-11-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 混練装置
US20110113148A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-12 Nokia Corporation Method and apparatus for providing a meeting point and routes for participants to a proposed meeting

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1587840A (en) * 1923-12-13 1926-06-08 Pfaudler Co Inc Impeller or agitator
US3734471A (en) * 1970-11-24 1973-05-22 Draiswerke Gmbh Device for continuous mixing of solids with liquids
US3845940A (en) * 1972-08-12 1974-11-05 W Lodige Mixing tool for machines for applying glue to shavings
US6364520B1 (en) * 2000-06-12 2002-04-02 Dynamic Air Inc. Conduction mixers
CN1514768A (zh) * 2001-06-11 2004-07-21 �ն����ء����� 用于充填支承在壳体内的螺杆的装置及操作该装置的方法
CN103380147A (zh) * 2010-03-15 2013-10-30 凤凰创新技术公司 用于再生硫化橡胶的方法及装置

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