CN107186907A - 一种高效混炼塑化的密炼机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效混炼塑化的密炼机，主要包括机座、密炼系统、加料及压料系统、卸料装置、减速箱、联轴器、速比齿轮、电动机和控制系统，其中减速箱、联轴器、速比齿轮和电动机构成传动系统，为转子输入工作所需的扭矩；转子和机筒组成密炼系统，机筒上有加料及压料系统、卸料装置；传动系统、密炼系统、控制系统均固接在机座上，机座通过连接结构安装在地面上；上顶栓与物料接触的面上有销钉。本发明利用上顶栓上的销钉，增强密炼机破碎生胶能力，利用橡胶和销钉间生热以及销钉传热，改善密炼机机筒传热性能，通过销钉结构、数量和排布形式控制物料在机筒中翻转回合、轴向和径向流向，提高密炼机的加工性能，加工、制造、维护方便，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种密炼机，具体地说是一种密炼机的上顶栓的改进方法及装置，属于橡胶加工机械领域。
背景技术
密炼机是橡胶工厂中的主要设备之一，其作用是将橡胶原料加工成半成品橡胶。密炼机主要由密炼室、转子、转子密封装置、加料装置、压料装置、卸料装置、传动装置及基座等部分组成。上顶栓是密炼机核心部件，在加工过程中扮演着重要角色，其主要功能有两个：其一是给密炼室内胶料提供一定的压力；其二是起到分流的作用，使胶料在左右密炼室中进行折卷捣换。
不同品质的橡胶有其相应较适宜的上顶栓压力范围，一般多在0.1-0.8MPa之间，最高可达1MPa。适当提高上顶栓压力可以压缩密炼室内的空间，使其填充程度提高，但其提高的能力非常有限，同时压力升高会加速混炼过程胶料生热，并增加混炼时的功率消耗。
上顶栓内部中空便于通冷却水，底部尖，起分流胶料的作用，因此一般为铸造件。转子与上顶栓的壁面留有间隙，转子凸棱与内壁间隙的相对运动将产生高剪切作用，胶料的分散和捏炼主要发生在该高剪切区域内，间隙的大小将直接影响胶料的剪切速率和剪切应力。不同规格型号的密炼机间隙大小不同，间隙范围多在4mm至10mm左右。
近年来，密炼机朝着大规格(大容量)、大功率、高速、高压、单位能耗低的方向发展，对上顶栓的改进在整体的发展道路上显得非常关键。目前，对密炼机上顶栓的改进多集中在控制方法上，如：专利号为200910206135.2、发明名称为密炼机上顶栓压砣的驱动方法及驱动装置的专利公开了一种密炼机上顶栓压砣的上升、下降、加压、浮砣的控制方法。但缺少对密炼机上顶栓结构上的改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效混炼塑化的密炼机，使改进后的密炼机上顶栓的分流效果更好，密炼机的捏炼效果更好，从而达到高效率、高质量混炼，节约能源。
本发明提出的技术方案是：一种高效混炼塑化的密炼机，主要包括机座、密炼系统、加料及压料系统、卸料装置、减速箱、联轴器、速比齿轮、电动机和控制系统。其中减速箱、联轴器、速比齿轮和电动机构成传动系统，为转子输入工作所需的扭矩；转子和机筒组成密炼系统，机筒上有加料及压料系统、卸料装置等；传动系统、密炼系统、控制系统等均固接在机座上，机座通过连接结构安装在地面。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其上顶栓与物料接触的面上有销钉。销钉可以固接在上顶栓上，如：焊接、螺纹连接等，销钉的有效工作长度即与物料的接触长度应小于转子与上顶栓压料面之间的间隙，防止销钉与转动的转子棱发生干涉。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，在上顶栓压料面上根据销钉的形状和排布形式垂直压料面开槽，销钉插在上顶栓压料面上的槽里，销钉沿槽运动，即销钉在其安装孔中可以伸缩。销钉的有效工作长度可以小于、等于、或略大于转子与上顶栓压料面之间的间隙。若销钉的有效工作长度大于转子与上顶栓压料面之间的间隙，转子会与销钉接触。转子与销钉接触时，销钉应能够沿开槽方向收缩，转子离开销钉后，销钉应能够自动回弹，销钉插入上顶栓的一端应有回弹限位结构。回弹方式可采用弹性元件，如：使用合适的弹簧。也可以采用自动回弹结构，如：在上顶栓内设置互通的液压回路，将销钉插入一端相互连通，通入适量的液态工作介质，转子接触销钉时给予销钉压力，使销钉收缩，该压力通过工作介质传递到其他销钉上，使其它销钉往外伸，随着转子的转动，转子与下一个销钉接触，重复上述过程，从而实现自动伸缩；还可以采用控制系统加以控制，如：使用电磁控制各个销钉分别收缩或伸出，在上顶栓内安装电磁铁，通过控制器进行数据采集和动作控制，转子的角度、位置可以通过编码盘等方式测定，将数据输入控制器，当转子即将接触某个销钉时，控制器控制该销钉位置上的电磁铁通电，产生磁力将销钉吸住，从而使销钉回缩，弹簧被压缩，转子转过该销钉后控制器控制该位置的电磁铁断电，通过弹簧的回复力让销钉伸出，从而实现销钉避让转子的过程。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其销钉的伸缩方向可以沿上顶栓压料面的垂直方向或偏移一定的角度。偏移角度时，对物料的搅拌作用减弱，销钉的受力减小，物料对销钉的剪切作用降低。另外，偏移角度时，由于销钉倾斜，销钉与物料接触面积增大。偏移角度的值接近垂直为宜，偏移角度的值在0-30度之间选取，从加工的角度来看，还是优选垂直方向的销钉。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，销钉插入上顶栓的那一端可开盲孔，设置冷却水路通道，与上顶栓内部的冷却水道相互连接，冷却水道伸入销钉内部，并充满循环冷却液，由于橡胶在捏炼时将产生高剪切并释放大量的热，容易烧焦物料，销钉连接冷却水道后，增大了热交换面积，且热量流动方向由一维变成了三维，提高了冷却效果。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其使用的销钉外形可以为多种。根据物料不同而选取不同的销钉。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其销钉的有效工作长度大于转子与上顶栓压料面之间的间隙时，销钉前端应有作用面，作用面可以是斜面或弧面等，应保证转子最远端转到销钉位置时可接触到销钉的作用面，让销钉顺利回缩，且作用面与销钉长度方向的夹角在整个接触过程中都不宜过小。这样做的目的是：一方面使销钉回缩，防止销钉与转子干涉；另一方面防止销钉与转子的接触面产生过大的压力，磨损零件。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其销钉的斜面的个数可以是一个，根据转子的旋向确定斜面的方向。也可以在销钉两侧都开有斜面。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其销钉的排布形式可以为多种。如：按照m×n的矩阵形式排列，或者按照隔行一致、相邻行错开一个的形式排列，等等。m和n为大于1的整数，根据物料不同而选取不同的排布间距及个数。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其销钉工作表面应做特殊处理，如堆焊硬质合金或镀硬铬等，以保证销钉的耐磨性。
本发明的有益效果是：利用上顶栓上的销钉，增强密炼机破碎生胶的能力，使生胶与添加剂的混合效果大幅度提高，从而大大提高了密炼机的生产效率以及产品质量。利用橡胶和销钉间的生热以及销钉的传热，改善密炼机机筒的传热性能，提高热使用效率，降低单位能耗。通过不同的销钉结构、数量和排布形式可加工多种生胶种类，同时可以控制物料在机筒中的翻转回合、轴向和径向的流向，达到多种加工目的，从而整体提高密炼机的加工性能。并且加工、制造、维护方便，成本低。
附图说明
图1是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的装配简图；
图2是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的密炼系统的结构示意图；
图3是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的新型上顶栓的销钉排布示意图；
图4是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的在新型上顶栓上安装的尖头销钉的结构示意图；
图5是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的在新型上顶栓上安装的平头销钉的结构示意图；
图6是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的在新型上顶栓上安装尖头销钉的局部放大结构示意图；
图7是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的采用液压自动回弹装置的原理示意图；
图8是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的采用电磁控制回弹装置的原理示意图；
图9是本发明一种高效混炼塑化的密炼机的销钉内通冷却液的原理示意图；
图中：1-机座，2-旋转油缸，3-控制系统，4-密炼系统，5-加料及压料系统，6-气缸，7-速比齿轮箱，8-联轴器，9-减速箱，10-电动机，11-转子，12-卸料装置，13-机筒，14-加料口，15-上顶栓，16-推拉杆，17-尖头销钉，18-平头销钉，19-弹簧，20-斜面，21-液体，22-控制器，23-电磁铁，24-限位结构，25-冷却液。
具体实施方式
本发明一种高效混炼塑化的密炼机如图1和图2所示，由机座1、密炼系统4、加料及压料系统5、卸料装置12、减速箱9、联轴器8、速比齿轮7、电动机10、控制系统3组成。其中减速箱9、联轴器8、速比齿轮7和电动机10构成传动系统，为转子11输入工作所需的扭矩；转子11和机筒13组成密炼系统4，机筒13上有加料及压料系统5、卸料装置12等；加料及压料系统5由气缸6、加料口14、上顶栓15组成；传动系统、密炼系统4、控制系统3等均固接在机座上1，机座1通过连接结构安装在地面上。
本发明涉及的一种高效混炼塑化的密炼机，其上顶栓15上有销钉。销钉可以固接在上顶栓15上，如：焊接、螺纹连接等，销钉的有效工作长度应小于转子11与上顶栓15压料面之间的间隙。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，销钉也可以插在上顶栓压料面上。在上顶栓15压料面上根据销钉的形状和排布形式垂直压料面开槽，销钉装配在槽里，销钉可沿槽运动或不动。销钉的有效工作长度可以小于、等于、或略大于转子11与上顶栓15压料面之间的间隙，可采用尖头销钉17(如图4所示)、平头销钉18(如图5所示)或其他结构的销钉。若销钉的有效工作长度大于转子11与上顶栓15压料面之间的间隙，转子11会与销钉接触，这种情况时使用的销钉应有合适的作用面，应保证转子11最远端转到销钉位置时可接触到销钉的作用面，让销钉顺利回缩。作用面可以是斜面20(如图4所示)，且斜面20与转子11接触的过程应始终形成合适的接触角，从而销钉能够沿开槽方向收缩而且不至于造成过大的磨损，转子11离开销钉后，销钉能够自动回弹，销钉插入上顶栓15的一端应有回弹限位结构24。回弹方式可采用弹性元件，如图6所示，可使用合适的弹簧19。也可以采用自动回弹结构，如：在上顶栓15内设置互通的液压回路，销钉插入一端相互连通，通入适量的液态工作介质，如图7所示的转子11接触尖头销钉17上时给予尖头销钉17压力，使销钉回缩，该压力通过工作介质传递到其他销钉上，使其它销钉往外伸，随着转子11的转动，转子11与下一个销钉接触，重复上述过程，从而实现自动伸缩；还可以采用控制系统加以控制，如：使用电磁控制各个销钉分别收缩或伸出，如图8所示在上顶栓15内安装电磁铁23，通过控制器22进行数据采集和动作控制，转子11的角度、位置可以通过编码盘等方式测定，将数据输入控制器22，当转子11即将接触某个销钉时，控制器22控制该销钉位置上的电磁铁23通电，产生磁力将销钉吸住，从而使销钉回缩，弹簧19被压缩，转子11转过该销钉后控制器22控制该位置的电磁铁23断电，通过弹簧19的回复力让销钉伸出，从而实现销钉避让转子11的过程。销钉的伸缩方向可以沿上顶栓15压料面的垂直方向或偏移一个适当的角度。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，销钉插入上顶栓15的那一端可与上顶栓内部的冷却水道相互连接，如图9所示，尖头销钉17焊接在上顶栓15上，冷却水道伸入尖头销钉17内部，并充满循环冷却液25，由于橡胶在捏炼时将产生高剪切并释放大量的热，容易烧焦物料，销钉连接冷却水道后，增大了热交换面积，且热量流动方向由一维变成了三维，提高了冷却效果。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，销钉插入上顶栓15的那一端可开盲孔，设置冷却水路通道，与上顶栓15内部的冷却水道相互连接，由于橡胶在捏炼时将产生高剪切并释放大量的热，容易烧焦物料，销钉连接冷却水道后，增大了热交换面积，且热量流动方向由二维变成了三维，提高了冷却效果。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其使用的销钉外形可以为多种。如尖头销钉和平头销钉，分别如图4和图5所示，根据物料不同而选取不同的销钉。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其销钉的有效工作长度大于转子11与上顶栓15压料面之间的间隙时，销钉前端应有作用面，作用面可以是斜面或弧面等，应保证转子11最远端转到销钉位置时可接触到销钉的作用面，让销钉顺利回缩，且作用面与销钉长度方向的夹角在整个接触过程中都不宜过小。这样做的目的是：一方面使销钉回缩，防止销钉与转子11干涉；另一方面防止销钉与转子11的接触面产生过大的压力，磨损零件。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，其销钉的斜面20的个数可以是一个，根据转子11的旋向确定斜面20的方向。也可以在销钉两侧都开有斜面20。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，销钉的排布形式可以为多种，可如图3所示，按照m×n的矩阵形式排列，或者按照隔行一致、相邻行错开一个的形式排列等等。图3中m为7、n为3，上顶栓与物料接触的两个面上都均布有21个销钉。根据物料不同可选取不同的排布间距及个数。
本发明一种高效混炼塑化的密炼机，销钉工作表面应做特殊处理，如堆焊硬质合金或镀硬铬等，以保证销钉的耐磨性。
以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。
Claims (10)
1.一种高效混炼塑化的密炼机，主要包括机座、密炼系统、加料及压料系统、卸料装置、减速箱、联轴器、速比齿轮、电动机和控制系统，其中减速箱、联轴器、速比齿轮和电动机构成传动系统，为转子输入工作所需的扭矩；转子和机筒组成密炼系统，机筒上有加料及压料系统、卸料装置；传动系统、密炼系统、控制系统均固接在机座上，机座通过连接结构安装在地面上；其特征在于：上顶栓与物料接触的面上有销钉，销钉固接在上顶栓上，销钉与物料的接触长度应小于转子与上顶栓压料面之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：销钉固接在上顶栓上的连接方式是焊接或螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：在上顶栓压料面上根据销钉的形状和排布形式垂直压料面开槽，销钉插在上顶栓压料面上的槽里，销钉沿槽运动。
4.根据权利要求3所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：销钉的有效工作长度大于转子与上顶栓压料面之间的间隙，销钉能够沿开槽方向收缩，转子离开销钉后，销钉能够自动回弹，销钉插入上顶栓的一端有回弹限位结构；回弹方式采用弹性元件或自动回弹结构。
5.根据权利要求4所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：自动回弹结构为在上顶栓内设置互通的液压回路，将销钉插入一端相互连通，通入液态工作介质，转子接触销钉时给予销钉压力，使销钉收缩，转子对销钉施加的压力通过液态工作介质传递到其他销钉上，使其它销钉往外伸，随着转子的转动，转子与下一个销钉接触，重复上述过程，从而实现自动伸缩。
6.根据权利要求4所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：自动回弹结构采用控制系统加以控制，使用电磁控制各个销钉分别收缩或伸出，在上顶栓内安装电磁铁，通过控制器进行数据采集和动作控制，转子的角度、位置通过编码盘测定，将数据输入控制器，当转子即将接触某个销钉时，控制器控制该销钉位置上的电磁铁通电，产生磁力将销钉吸住，从而使销钉回缩，弹簧被压缩，转子转过该销钉后控制器控制该位置的电磁铁断电，通过弹簧的回复力让销钉伸出，从而实现销钉避让转子的过程。
7.根据权利要求3所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：销钉的伸缩方向可以沿上顶栓压料面的垂直方向或偏移一定角度。
8.根据权利要求1所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：销钉插入上顶栓的那一端开盲孔，设置冷却水路通道，与上顶栓内部的冷却水道相互连接，冷却水道伸入销钉内部，并充满循环冷却液。
9.根据权利要求3所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：销钉的有效工作长度大于转子与上顶栓压料面之间的间隙，销钉前端有作用面，作用面是斜面或弧面，转子最远端转到销钉位置时接触到销钉的作用面，让销钉顺利回缩。
10.根据权利要求1所述的一种高效混炼塑化的密炼机，其特征在于：销钉的排布形式为多种，按照m×n的矩阵形式排列，或者按照隔行一致、相邻行错开一个的形式排列，m和n为大于1的整数。
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