CN114083708A - 一种密炼机用剪-啮复合转子 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶混炼设备技术领域，涉及一种密炼机用剪‑啮复合转子，前转子与后转子结构相同、整体对称，前转子与后转子之间不存在速比，相位不会发生变化，胶料受到的机械作用力呈现有规律的周期性变化，不同批次的胶料在相同时间内受到的机械作用情况相同，前转子与后转子存在一定的相位差，向密炼室内加入填料和块状橡胶时，一个长棱将一块橡胶拨入前转子与后转子之间后，另一长棱紧跟过来再次拉入一块胶料，通过设置流胶槽以及啮合式的安装方式，能够在剪切力不变的情况下，使胶料在前转子与后转子之间产生交互，保证初混胶料的均一性，提高分布混炼能力，不同旋向的长棱和短棱之间设置的流胶槽，能够实现块状橡胶的破碎和填料的宏观分布混合。
Description
技术领域：
本发明属于橡胶混炼设备技术领域，具体涉及一种密炼机用剪-啮复合转子，适用于块状橡胶母炼和终炼连续化混炼的初混阶段，能够快速实现块状橡胶的破碎和填料的宏观分布混合。
背景技术：
转子是密炼机最主要的零部件，转子的结构直接影响密炼机的工作性能、生产效率和炼胶质量。目前密炼机转子的种类较多，例如：中国专利201921537944.7公开的一种新型密炼机用转子，包括第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架相对设置，第一支架和第二支架的一侧分别通过滑动设置有第一滑动座和第二滑动座，所述第一滑动座和第二滑动座的数量均设置为两个，两个第一滑动座和第二滑动座的一侧分别安装有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承的内部套设有转子本体，所述第一支架的一侧转动安装有调节轴，所述调节轴的端部通过螺丝固定有旋钮，且调节轴的外部套设有转动盘，所述转动盘的外侧活动铰接有连杆，所述连杆的另一端活动铰接有滑动板，所述滑动板滑动设置在所述第一支架上，且滑动板的一侧与所述第一滑动座的一侧通过螺栓固定连接；中国专利201911076971.3公开的密炼机的转子结构，包括转轴本体，所述转轴本体的轴向中部区域为大径段，所述转轴本体的轴向两端分别为动力输入端、冷却水循环端，所述大径段的轴向中心线的两侧布置有一对相向散布的叶片，具体为第一叶片、第二叶片，所述第一叶片、第二叶片的底座分别焊接连接所述大径段的对应外周面，所述冷却水循环端的端面径向中心设置有内凹中心孔，所述内凹中心孔自外而内延伸至远端的第二叶片的焊接位置的轴向位置，所述内凹中心孔的长度范围覆盖第一叶片、第二叶片的底座焊接位置，所述内凹中心孔内注入高压冷却水同时流出冷却水，所述内凹中心孔的孔口位置为密封端口，所述密封端口的内径大于所述内凹中心孔的其余部分内径；中国专利201810733636.5公开的一种新型密炼机转子，包括转子轴和在其上面依次设置的第一混炼区、输送区、第二混炼区、出料区，所述第一混炼区包括基本面相互垂直且沿所述转子轴中心轴线依次设置的长棱和短棱，所述长棱和所述短棱从所述转子轴的端头向所述转子轴中心部位以顺时针螺旋状延伸，所述长棱的起始边与所述转子轴的端头相连；所述转子轴设有所述长棱的一端为首端，其相反的一端为尾端；所述输送区与所述短棱靠近所述转子轴中心的一端连接，所述输送区内设有螺旋线数为至少三条的第一螺纹，所述第一螺纹沿所述转子轴中心轴线向所述转子轴尾端延伸；所述第二混炼区与所述输送区连接，所述第二混炼区内设有螺旋线数为至少三条的第二螺纹，所述第二螺纹同所述第一螺纹方向一致，所述第二螺纹相邻的两条螺纹中间设有第三螺纹；所述出料区与所述第二混炼区连接，所述出料区内设有螺旋线数为至少一条的第四螺纹，所述第四螺纹同所述第一螺纹方向一致；中国专利201920695379.0公开的一种橡塑密炼机转子，包括密炼机转子，所述密炼机转子包括内转轴和外转筒，所述内转轴的表面中部沿长度方向设置有多个均匀分布的凸块，所述外转筒的外表面设置有多个叶棱，所述外转筒的内表面沿长度方向设置有多个均匀分布的凹槽，所述内转轴通过凸块伸入对应的凹槽与外转筒连接，所述内转轴的两端均设置有长度大于外转筒内径的限位板，所述限位板与凸块可拆卸连接，所述凸块的内部为中空结构，所述中空结构内设置有导热介质；中国专利201920111247.9公开的一种密炼机转子，包括两个转轴，两个所述转轴分为第一连接区、入料区、第一混炼区、第二混炼区、第三混炼区和第二连接区，两个所述入料区上均设有第一螺旋片，两个所述第一螺旋片旋向相反且相互啮合；其中一个所述第一混炼区上设有呈螺旋状且旋向相反的第一搅拌片和第二搅拌片，所述第一搅拌片和第二搅拌片相交且相交处形成有第一棱边和第二棱边，所述第一棱边和第二棱边相互错开；另一个所述第一混炼区上设有呈螺旋状且旋向相反的第三搅拌片和第四搅拌片，所述第三搅拌片和第四搅拌片相交且相交处形成有第三棱边和第四棱边，所述第三棱边和第四棱边相互错开，所述第一搅拌片和第三搅拌片相对且旋向相反，当两个所述转轴处于初始位置时，第一棱边的顶点与第三棱边呈90°分布；所述第三混炼区与第一混炼区结构相同；两个所述第二混炼区上均设有第二螺旋片，两个所述第二螺旋片间隔分布且旋向相反；中国专利201820842637.9公开的一种啮合型密炼机用转子，包括转子本体、固定端和第二冷却槽，所述转子本体的外侧铺设有压合块，且压合块和转子本体的连接处边侧预留有凹槽，所述固定端连接于转子本体的一端，且转子本体的另一端固定安装有连接端，并且连接端上开设有出液孔，所述转子本体内设置有第一冷却槽，且转子本体的两端预留有流通渠，并且流通渠和第一冷却槽贯通连接，所述第二冷却槽设置于压合块内，且第二冷却槽的两端均贯通连接有循环渠，所述循环渠设置于转子本体和压合块的连接处，且循环渠的两端分别与第二冷却槽和第一冷却槽相互连接。根据转子啮合与否，分为剪切型转子和啮合型转子：剪切型转子主要依靠转子和混炼室壁之间的强剪切作用实现填料的分散混合；啮合型转子除了转子与密炼室间的剪切作用外，在转子与转子之间还存在着较强的捏炼作用，能够获得更好的混炼效果。两种转子各有优缺点：剪切型转子被称为“效率型转子”，填充系数更高，吃料能力更强；啮合型转子被称为“质量型转子”，混合效果更好，胶料生热较少。
密炼过程主要包括剪断破碎、浸润一体化、分布混炼和分散混炼几个过程，在块状橡胶母炼和终炼连续化混炼中的初混阶段，并不对填料的分散混炼提出要求，所以，胶料在初混密炼时只经历破碎、浸润过程和宏观分布过程，宏观分布状态可以用“数观分散”来表达，即胶料的任何一部分都含有相同数量的配合剂组分，这就要求转子能够迫使胶料产生流动和位置交换。
在块状橡胶母炼和终炼连续化混炼的初混阶段，块状橡胶和大量的粉体填料被加入到密炼室中，转子需要具有较好的吃入性；同时，为了更快速的实现填料在橡胶基体中的浸润，转子需要有较好的剪断性，以使胶料快速破碎；此外，初混密炼机更重视填料的分布混炼，传统密炼机更看重分散效果，当填料和橡胶进入密炼室后，由于橡胶粘度较大，在混炼过程中几乎不产生紊流，填料无法自行扩散，要实现填料在橡胶基体内的浸润和均匀分布必须依靠机械作用。因此，转子需要具有更好的分布混炼能力，研发设计一种适用于块状橡胶母炼和终炼连续化混炼初混阶段的新型专用转子，具有很高的社会和经济价值以及广阔的应用前景。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种密炼机用剪-啮复合转子，结合剪切型转子和啮合型转子的优势，实现块状橡胶和大量的粉体填料的顺利吃入、填料的快速浸润和宏观分布混炼，在较短的时间内达到初混的要求，提高生产效率和混炼效果。
为了实现上述目的，本发明涉及的密炼机用剪-啮复合转子的主体结构包括前转子和后转子；前转子与后转子互相啮合，前转子与后转子的主体结构相同，均是由转子体、四条突棱和流胶槽组成；具体包括转子体、第一长棱、第一短棱、第二长棱、第二短棱和流胶槽，圆柱形结构的转子体的一端设置有第一长棱和第一短棱，转子体的另一端设置有第二长棱和第二短棱，第一长棱与第二短棱之间和第一短棱与第二长棱之间均设置有流胶槽。
本发明涉及的前转子与后转子之间的速比为1:1，在转动过程中前转子与后转子之间的相位关系不会发生变化。
本发明涉及的前转子与后转子之间存在设定的相位角，转动时，一个转子的突棱旋入另一转子相邻突棱间的空槽内，交替进行拨料。
本发明涉及的前转子与后转子的中心距小于转子体的外径，前转子与后转子啮合式安装后的最小间隙为1±0.1mm。
本发明涉及的转子体在轴向上的长度为第一长棱、第二短棱和流胶槽的长度和或第一短棱、第二长棱和流胶槽的长度和。
本发明涉及的第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱的棱顶与密炼机的内壁的间隙为1±0.1mm。
本发明涉及的第一长棱与第一短棱的夹角和第二长棱与第二短棱的夹角均为180°。
本发明涉及的第一长棱与第二长棱的旋向相反；第一短棱与第二短棱的旋向相反。
本发明涉及的第一长棱与第二长棱呈180°对称排布；第一短棱与第二短棱呈180°对称排布。
本发明涉及的第一长棱与第二长棱的螺旋角为40±1°；第一短棱与第二短棱的螺旋角为45±1°。
本发明涉及的不同旋向的第一长棱与第二短棱和不同旋向的第一短棱与第二长棱在轴向上不存在重叠区。
本发明涉及的剪-啮复合转子旋转时，第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱的棱顶与密炼机内壁的间隙处对胶料产生强剪切作用，由于第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱的棱顶与密炼机内壁的间隙仅为1±0.1mm，胶料在受到强剪切作用时发生破碎，同时，由于前转子与后转子啮合式安装后的最小间距仅为1±0.1mm，胶料在前转子与后转子之间受到类似啮合型转子的挤压和捏炼作用，使胶料发生变形破碎，从而产生了更多的体积间隙，使得橡胶基体和填料的接触面积增加，更多的填料包覆在橡胶基体的表面并逐渐浸润到橡胶相中。
本发明与现有技术相比，(1)前转子与后转子结构相同、整体对称，使得两半密炼室内的胶料的经历基本一致、不会产生温度梯度和粘度梯度，保证了初混胶料的均一性；(2)由于前转子与后转子之间不存在速比，前转子与后转子的相位不会发生变化，胶料受到的机械作用力呈现有规律的周期性变化，不同批次的胶料在相同时间内受到的机械作用情况相同，使得批次间的一致性提高；(3)前转子与后转子之间不是棱对棱安装，存在一定的相位差，向密炼室内加入填料和块状橡胶时，一个长棱将一块橡胶拨入前转子与后转子之间后，另一长棱紧跟过来再次拉入一块胶料，明显提高了吃料效率；(4)前转子与后转子的啮合式安装结构，增大了长棱交替推动胶料进行轴向运动的推力，使胶料从转子体的一端沿突棱轴向运动到另一端，再在另一端反向突棱的作用下返回，转子体每旋转一圈，胶料进行2次轴向循环流动和4次挤压、释放，同时，前转子与后转子之间也进行胶料的交换，大大提高了分布混炼效果；(5)通过设置流胶槽以及啮合式的安装方式，能够在剪切力不变的情况下，使胶料在前转子与后转子之间产生交互，保证了初混胶料的均一性，提高了分布混炼能力；其结构简单，不同旋向的长棱和短棱之间设置的流胶槽，能够快速实现块状橡胶的破碎和填料的宏观分布混合，在吃入性、强剪切、分布混炼、批次间一致性和胶料均匀性方面具有较高的综合能力，适用于块状橡胶连续化母炼的初混阶段，尤其适用于大量粉体填料和块状橡胶的初期混炼。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明涉及的前转子展开示意图。
图3为本发明涉及的后转子展开示意图。
图4为本发明的工作状态示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1：
本实施例涉及的密炼机用剪-啮复合转子的主体结构包括前转子1和后转子2；前转子1与后转子2互相啮合，前转子1与后转子2的主体结构相同，均是由转子体10、第一长棱11、第一短棱12、第二长棱13、第二短棱14和流胶槽15组成，圆柱形结构的转子体10的一端设置有第一长棱11和第一短棱12，转子体10的另一端设置有第二长棱13和第二短棱14，第一长棱11与第二短棱14之间和第一短棱12与第二长棱13之间均设置有流胶槽15。
本实施例涉及的第一长棱11与第一短棱12的夹角和第二长棱13与第二短棱14的夹角均为180°，第一长棱11与第二长棱13和第一短棱12与第二短棱14均呈180°对称排布，会使胶料产生轴向流动，如图2和3所示，胶料从转子体10的一端沿突棱轴向运动到另一端，再在另一端反向突棱的作用下返回，形成了轴向循环流动，减少了流动死区，促进了分布混炼。
本实施例涉及的前转子1与后转子2啮合式安装后的最小间距仅为1±0.1mm，前转子1与后转子2之间具有设定的相位角，使得当前转子1的突棱旋转到下顶栓尖端时，与后转子2的转子体10构成如图4所示的非对称三角区域，在突棱的挤压作用下，胶料被下顶栓分割成两部分，一部分进入突棱与密炼室的间隙中，另一部分进入另一侧密炼室内，胶料在前后密炼室内发生交换，形成“∞”型流动，有利于填料的分布混炼。
本实施例涉及的不同旋向的第一长棱11与第二短棱14和不同旋向的第一短棱12与第二长棱13在轴向上不存在重叠区，第一长棱11与第二短棱14之间和第一短棱12与第二长棱13之间均设置有流胶槽15，使得部分胶料通过流胶槽15进行周向运动，减小了困胶区，有利于分布混合，当填料达到宏观上的均布状态即可排出胶料，进行下一阶段的混炼。
Claims (5)
1.一种密炼机用剪-啮复合转子，其特征在于，主体结构包括互相啮合的前转子和后转子；前转子与后转子的主体结构相同，均是由转子体、四条突棱和流胶槽组成；具体包括转子体、第一长棱、第一短棱、第二长棱、第二短棱和流胶槽，圆柱形结构的转子体的一端设置有第一长棱和第一短棱，转子体的另一端设置有第二长棱和第二短棱，第一长棱与第二短棱之间和第一短棱与第二长棱之间均设置有流胶槽。
2.根据权利要求1所述的密炼机用剪-啮复合转子，其特征在于，前转子与后转子之间的速比为1:1，在转动过程中前转子与后转子之间的相位关系不会发生变化；前转子与后转子之间存在相位角，转动时，一个转子的突棱旋入另一转子相邻突棱间的空槽内，交替进行拨料；前转子与后转子的中心距小于转子体的外径，前转子与后转子啮合式安装后的最小间隙为1±0.1mm。
3.根据权利要求2所述的密炼机用剪-啮复合转子，其特征在于，转子体在轴向上的长度为第一长棱、第二短棱和流胶槽的长度和或第一短棱、第二长棱和流胶槽的长度和。
4.根据权利要求所述1-3中任一项所述的密炼机用剪-啮复合转子，其特征在于，第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱的棱顶与密炼机的内壁的间隙为1±0.1mm；第一长棱与第一短棱的夹角和第二长棱与第二短棱的夹角均为180°；第一长棱与第二长棱的旋向相反；第一短棱与第二短棱的旋向相反；第一长棱与第二长棱呈180°对称排布；第一短棱与第二短棱呈180°对称排布；第一长棱与第二长棱的螺旋角为40±1°；第一短棱与第二短棱的螺旋角为45±1°；不同旋向的第一长棱与第二短棱和不同旋向的第一短棱与第二长棱在轴向上不存在重叠区。
5.根据权利要求1所述的密炼机用剪-啮复合转子，其特征在于，旋转时，第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱的棱顶与密炼机内壁的间隙处对胶料产生剪切作用，由于第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱的棱顶与密炼机内壁的间隙为1±0.1mm，胶料在受到剪切作用时发生破碎，同时，由于前转子与后转子啮合式安装后的最小间距为1±0.1mm，胶料在前转子与后转子之间受到挤压和捏炼作用，使胶料发生变形破碎，从而产生更多的体积间隙，使得橡胶基体和填料的接触面积增加，更多的填料包覆在橡胶基体的表面并逐渐浸润到橡胶相中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220225 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |