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    連續式密煉機的工作原理

    所屬分類:常見問題 點擊次數:253 添加時間:2019-04-30
    關于橡膠雙轉子??連續式密煉機的工作原理及設計理念和轉子參數的探討

    目前我國橡膠制品行業對混煉膠的制備基本是采用間歇式密煉機加工而成。但在一些發達國家也試用連續密煉機制取混煉膠。(如美國FarreL法勒爾公司雙轉子連續密煉機Fcm的推用。)由于理念的不同,造成一些誤區 {如:產量完全由喂料機構控制—(法勒爾(中國)公司銷售工程師)、不適宜配合劑組分較高的膠料混煉—(國內(xx橡塑機械公司)廣告辭)、物料流場有限元分析—按混煉腔充滿物料的假設—(某大學碩士論文)。等};所以就存在設計地毗瑕,但連續密煉機在我國塑料制品行業中已有使用。塑料的混煉與橡膠的密煉又有所不同。對塑料的混煉還可以部分補救現在轉子設計的毗瑕,上述幾種說法也可以成立的。對于橡膠的密煉是不可用的。但本人相信改進后的連續式密煉機取代間歇式密煉機制取混煉膠也將是橡膠制品行業的一個發展趨勢。

    連續式密煉機對比間歇式密煉機密封條件要好處理得多,它不存在混煉腔轉子軸端密封的問題。因此無漏油、漏膠、漏粉之說。連續密煉機的工作原理和轉子的幾何構形與間歇式密煉機的差異決定了連續式密煉機能量消耗較穩定,沒有空載電耗,大小峰值差小,節電。 機械構件應力副較穩定,機械體積就小,結構緊湊,節省材料、節省廠房空間。

    下面我們就雙轉子連續密煉機工作原理及轉子幾何構形參數加以探討:首先我們先看一下連續密煉機密煉工作段的密煉腔構形,(圖1)是密煉腔的軸截面圖。它是由倆個相互平行的圓柱筒相貫而成。(相貫部去掉,是為了可使被混物料做倆腔的相互流動。是否流動要看壓差。)再看雙轉子(一左旋、一右旋)密煉工作段的幾何構形。(圖2)密煉段是由:(1)螺旋喂料段。(2),(4),(6)密煉塑化段,(各段剪切速率不同、前工作面曲率也不盡相同,物料的切入角(投射角)也就不同,各段倆組旋向向反首尾相連的螺旋凸棱螺旋角不同,并設計尾端(出料端)有切送料入(3),(5)擠出混煉段和(7)出料段的凸棱段疊加而成。)

     

    專利轉子(X—WJS)轉子。       

          

     現在我們再來推研它能夠對高聚物混(密)煉的原理。對于一些假設應符合實際。越符合客觀實際越接近科學  

                                            某知名企業到我司打樣驗機

    對于橡膠這個高聚物(非牛頓流體)的混煉——在介紹密煉機的工作原理的科技資料中已經剖析的比較清楚。只是在解析密煉室混煉中的物料流場(流動方向)不夠清析。本人認為在地球這個參考系中,密煉室中的物料地運動還需用牛頓定律來解析才能比較清析。

     

    我們已知橡膠,填充劑,助劑在密煉機中混煉時由轉子軸、密煉室、上栓體的聯合作用和各參入混煉物料的內力、重力、摩擦(因數)共同作用產生的各個方向力對物料—特別是橡膠產生了剪切、撕拉、搓捏、捲折、擠壓等作用。每種作用對于橡膠混煉中的主功能各有所突出。如:剪切、撕拉利于將橡膠塊由大變小再變成更細小以獲得更多斷鏈和可塑度,擠壓、搓捏利于吃粉,捲折、搓捏利于溶質均勻分布,捲折推動物料流動。等。至所以能產生各種作用,是因為各種大小不同,方向不同的(矢量)力(包括物料內力)相加而至。物料(各質點)的流向就應取決于其合力方向與物料的摩擦因數來定。掌握物料的流場(流向)對于連續密煉機的設計更為重要!!!

    它不同于間歇式密煉機可把每個鍋次所需要的物料全部投入混煉室,只要留有空間(必須的填充系數),混煉膠的質量與效率就主要看轉子幾何構形設計地好壞。國內一些密煉機專家都在研發高效轉子。綜合高效轉子的研發要經過多次試驗才能選優。本人在設計膠粉專用脫硫密煉機四棱轉子((4WHS轉子(專利))時深有感觸。

    連續密煉機投送料的方式和出料方式與間歇式密煉機不同。它要求被混物料連續從投料端向出料端運動,在運動中被混煉好。它不需要上栓體對物料施壓,它有自己的完整混煉腔。施壓本就是錯誤概念。此點在另一專利設計:全液壓翻斗密煉機的工作中已得到印證。

    (橡膠混煉當剪切應力超過破碎填充劑二次聚集體的吸附力之后,填充劑分散勻度取決于所獲總剪切應變量。∑τ=τmax ×t 

    為了混煉膠的密煉質量。特設計了 七段疊加連續密煉機左、右旋雙轉子——(X-WJS轉子。它的第2、4、6、段是按間歇式密煉機轉子工作原理來設計的。為了便易加工和截面慣性矩的考慮及對剪切速率、物料切入角、控制物料流向的要求,所以每段都設計有兩組螺旋方向相反首尾相連尾端有切送料段的凸棱。至所以各段的凸棱寬度不同、螺旋角方向不同、螺旋角大小不同、工作直徑不同、前工作面曲率不同(密煉時的物料高壓區)。是因為對各段工作時突出工作性能要求的不同而定的。無論如何這三個密煉段都應在橡膠混煉時保持有一定的流動空間。為了達到此目的,為了把在各混煉段完成自己混煉階段的混煉膠輸送到下一個密煉段。我們特設計了螺棱尾端有一段切送料給(3)、(5)擠出密煉段的凸棱。擠出密煉段對混煉膠的密煉作用不大,但他可以阻止混煉膠回流。切送料段的設計是為了控制各密煉段的流動空間(填充系數)以保在本段的密煉質量和穩定的產量。 第(1)段為螺旋喂料段。它只負責將喂料裝置按工藝配方混好的物料并按轉子設計的產能(控制好質量流量)均勻地投入本段的物料送入(2)混煉段。第(7)段為擠壓排料段。

    ((如無切送料段的設計就無法控制各密煉段的流動空間(填充系數)和穩定的產量。))!考查了國內外生產的幾種規格、型號的連續密煉機轉子都無此結構設計。因此轉子產能不確定。產量的多少、產品質量的好壞要靠喂料機構調整喂料量來適應,再確定。產量也就是一個范圍,而且范圍較大。設計存在的問題就顯現出來:溶融的塑料裹協著干粉從出料口流出,沒有密煉(塑化)好的物料從出料口流出。法雷爾(FarreL)的連續密煉機就往密煉段插銷釘或堵塊。國內產品就急關卸料門、減少喂料量。這都不是解決問題的根本辦法。

    X—WJS轉子 ——解決的這些問題的理念是設計了七段主功用各異又互相聯結的工作段疊加而成的轉子。在三段密煉段的螺旋凸棱尾端連接了一段切送料凸棱。三個密煉段密煉容量相等,切送料量相等。并保證在相等時間把各自的任務完成。第一個密煉段(2)。是把膠塊由大塊剪切、撕拉成小塊和更小塊,獲得足夠的尺寸斷鏈把填充劑吃進。形成二次聚集體膠料。第二個密煉段(4)。則利用高剪切速率破碎二次聚集體并使一次聚集體得到基本分散。第三個密煉段(6)。則為了獲取更好的可塑度和填充劑均勻地分散。這些要求都要料在進入本段切送料段前完成。這是一個復雜、困難,但又不是不能做到的空想。

    前面我們已講過,密煉室中物料的運動方向應取決于其所得合外力方向與物料摩擦因數來決定。負于物料運動力的是兩轉子螺旋前工作面。它的法向角;arctgGn=tgGn*CoSβ(笛卡爾坐標系)。再轉換極坐標系計算切向加速度、法向加速度。合成其速度方向±摩擦角(arctg摩擦因數)就是物料應去的方向。

    但是我們知道在進入第一段密煉段的橡膠是粘彈體并且塊粒較大,粘流指數大,流動性差。并且接觸轉子前工作面的還夾有其他填充劑。如;補強碳黑等。所以膠料的流向不能較準確確定,只能是一個大至方向。這就是密煉機轉子設計的一個困難點。國外有實驗設備可以觀察密煉時物料的動態。我們只有多搞實驗,修正參數。最終綜合優選最佳。

    只有當橡膠由粘彈體轉變為粘流體時它的流向方驅于穩定。同時電動機功率也驅于平穩。根據經驗和實驗:此時膠料已經密煉好了。也就是說在第三個密煉段(6)的膠料總量L3/ts(滯留時間)×3600s

    =該轉子(該規格密煉機)每小時產量。為了瞬時產量的穩定、電動機功率小并平穩。我們設計將兩支向相旋轉的轉子在三個密煉段凸棱交匯點成90度相位角安裝。為同步連續密煉機。

    昶豐機械科技有限公司,專業生產密煉機、連續式密煉機、陶瓷密煉機、造粒機、金屬密煉機、造粒機


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