CN114248360A - 一种高流动性密炼机啮合型转子结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于密炼机转子技术领域，具体涉及一种高流动性密炼机啮合型转子结构，包括一对结构相同的转子本体，转子本体上设置的长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱，以及转子本体与长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱之间形成的凹槽，与现有技术中相比常规的啮合型转子，允许胶料流经的同时，赋予胶料较大的轴向推动力，使得胶料的轴向流动效果更好，带有坡度的棱顶降低了转子本体对转子本体间胶料的挤压捏炼效果，提升了胶料在转子本体间和转子本体轴向上的流动效果，进而提高了胶料内部的温度交换效率，能够更好的控制温升，使得温度均匀性提高，获得品质更好的混炼胶；其结构简单，原理可靠，胶料的流动方向与转子本体棱顶的降低方向相反。
Description
技术领域：
本发明属于密炼机转子技术领域，具体涉及一种高流动性密炼机啮合型转子结构，以提升混炼效果。
背景技术：
密炼机是密闭式炼胶机的简称，是一种设有一对特定形状并相对回转的转子、在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼的机械，主要用于橡胶的塑炼和混炼，一般由密炼室、转子、转子密封装置、加料压料装置、卸料装置、传动装置及机座等部分组成。其中，转子是密炼机的关键工作部件，转子的结构及形状设计合理与否直接影响密炼机的能耗、生产能力和胶料的质量。
现有技术中的密炼机转子构型主要分为剪切型和啮合型，剪切型转子的主要特点是：在整个运动过程中两转子的棱顶互不接触，当转子旋转时，转子之间存在或大或小的间隙，两转子速度可以单独控制，通常情况下存在一定的速比。例如，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，所述压合块等间距均匀设置有5个，且压合块设计为半圆柱状结构，所述压合块和转子本体为一体化结构设计，且压合块的边侧与转子本体之间存在45°斜向下的夹角，所述固定端为内空结构设计，且固定端和第一冷却槽贯通连接，所述出液孔均匀等间距设置于连接端上，且连接端设计为半中空结构，并且连接端的内径和外径和固定端的内径和外径均相等，所述凹槽的底部设计为弧形结构，且凹槽的底部弧形与压合块的外侧圆柱吻合连接。中国专利201210383685.3公开的一种密炼机啮合型转子，包括转子本体和设置在转子本体上的三条棱，所述三条棱分别为长棱、中棱和短棱，长棱和中棱的螺旋方向一致，短棱的螺旋方向与长棱和中棱的螺旋方向相反，短棱螺旋角大于长棱和中棱螺旋角，短棱长度从转子本体中间截面位置开始向右侧一直延续到端面，中棱长度从转子本体中间截面位置开始向左侧一直延续到端面，长棱长度从转子本体中间截面位置开始向两侧端面方向对称延续，在转子本体的中间截面上，长棱与中棱的截面相位差为180°。
啮合型转子由于在运动过程中转子尖端部分的路径存在重叠情况，转子之间必须保证拥有永久固定的径向关系，转子速比必须保持在1:1。例如，中国专利201420380055.5公开的一种橡塑密炼机剪切型转子，采用四棱转子结构，转子棱包括两条等长的长棱和两条等长的短棱，相邻两个棱为一长一短，两条短棱位于转子两端，所述转子棱位于基圆外表面圆周上，转子冷却水道采用单向强制冷却结构，转子的每条棱在转子基圆上螺旋分布，两转子棱旋向为反向对称，所述转子棱的螺旋角为40°～45°。中国专利202010566300.1公开的一种密炼机转子为剪切型同步转子，主体结构均包括转子体、左挡胶板、右挡胶板、第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱；转子体的左端设置有左挡胶板，转子体的右端设置有右挡胶板，转子体上设置有第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱，第一长棱和第一短棱从左挡胶板向中间螺旋延伸，第二长棱和第二短棱从右挡胶板向中间螺旋延伸，转子体为圆柱形结构，第一长棱、第一短棱、第二长棱和第二短棱设置在转子体的基圆外表面圆周上。
啮合型转子棱顶弧度与密炼室内壁弧度相同，棱顶的作用主要是对处于转子之间的胶料进行挤压捏炼，而胶料的流动效果主要是通过棱的侧边完成，胶料不会通过棱顶，所以，啮合型转子密炼机的混炼过程较长，混合效率较低。因此，研发设计一种高流动性密炼机啮合型转子结构，以解决混炼时间长，混炼效果差的问题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种高流动性密炼机啮合型转子结构，以提高混炼效率。
为了实现上述目的，本发明涉及的高流动性密炼机啮合型转子结构包括一对结构相同的转子本体，转子本体上设置的长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱，以及转子本体与长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱之间形成的凹槽。
本发明涉及的两个转子本体的转向相反，转速相等；两个转子本体通过各自的长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱啮入对方的凹槽实现啮合。
本发明与现有技术中相比常规的啮合型转子，允许胶料流经的同时，赋予胶料较大的轴向推动力，使得胶料的轴向流动效果更好，带有坡度的棱顶降低了转子本体对转子本体间胶料的挤压捏炼效果，提升了胶料在转子本体间和转子本体轴向上的流动效果，进而提高了胶料内部的温度交换效率，能够更好的控制温升，使得温度均匀性提高，获得品质更好的混炼胶；其结构简单，原理可靠，胶料的流动方向与转子本体棱顶的降低方向相反，且转子本体棱顶与密炼室内壁之间的间隙由大变小，使得混炼效率得到提升。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明的主体结构展开示意图。
图3为本发明的主体结构剖视图。
图4为本发明涉及的胶料流动轨迹示意图。
图5为本发明涉及的常规密炼机转子的胶料流动轨迹图。
图6为本发明涉及的高流动性密炼机啮合型转子的胶料流动轨迹图。
图7为本发明涉及的常规密炼机转子的胶料流动微观矢量图。
图8为本发明涉及的高流动性密炼机啮合型转子的胶料流动微观矢量图。
具体实施方式：
下面结合附图并结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1：
本实施例涉及的高流动性密炼机啮合型转子结构的主体结构如图1-4所示，包括一对结构相同的圆柱形结构的转子本体1，转子本体1的圆周上设置有一条长螺旋棱2、一条短螺旋棱3和一条多边形棱4，转子本体1的圆周与长螺旋棱2、短螺旋棱3和多边形棱4的顶部之间形成的空间构成凹槽5。
本实施例涉及的转子本体1的旋转方向与长螺旋棱2、短螺旋棱3和多边形棱4的棱顶的棱顶高度降低方向的夹角小于90°；长螺旋棱2、短螺旋棱3和多边形棱4的棱顶的高度沿棱延伸方向的法向逐渐降低，最高处与最低处的高差为2mm。
本实施例涉及的高流动性密炼机啮合型转子结构使用时，胶料在流经转子本体1的过程中，长螺旋棱2、短螺旋棱3和多边形棱4的棱顶和棱侧给予胶料较大的轴向推动力，使得胶料在轴向的流动更加剧烈，胶料在转子本体1之间的交换更加频繁。
实施例2：
本实施例涉及高流动性密炼机啮合型转子结构的混炼效果测试：利用EDEM离散元分析软件对实施例1的高流动性密炼机啮合型转子和常规密炼机啮合型转子的混炼效果进行对比和分析，由图5和6所示的两种转子的胶料某颗粒的运动轨迹可知，胶料在高流动性密炼机啮合型转子上的轴向流动更加剧烈，活动轨迹更加宽广；由图7和8所示的胶料在转子棱顶与密炼室内壁之间的微观运动矢量图可知，在高流动性密炼机啮合型转子的棱顶处有更多的胶料通过，且棱顶处具有涡流，转子本体1转动的同时对胶料产生较大的轴向推动力。
Claims (6)
1.一种高流动性密炼机啮合型转子结构，其特征在于，包括一对结构相同的转子本体，转子本体上设置的长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱，以及转子本体与长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱之间形成的凹槽。
2.根据权利要求1所述的高流动性密炼机啮合型转子结构，其特征在于，两个转子本体的转向相反，转速相等。
3.根据权利要求1或2所述的高流动性密炼机啮合型转子结构，其特征在于，两个转子本体通过各自的长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱啮入对方的凹槽实现啮合。
4.根据权利要求3所述的高流动性密炼机啮合型转子结构，其特征在于，转子本体的旋转方向与长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱的棱顶的棱顶高度降低方向的夹角小于90°。
5.根据权利要求4所述的高流动性密炼机啮合型转子结构，其特征在于，长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱的棱顶的高度沿棱延伸方向的法向逐渐降低，最高处与最低处的高差为2mm。
6.根据权利要求5所述的高流动性密炼机啮合型转子结构，其特征在于，使用时，胶料在流经转子本体的过程中，长螺旋棱、短螺旋棱和多边形棱的棱顶和棱侧给予胶料轴向推动力，使得胶料轴向流动，并在转子本体之间交换。
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