專利名稱：轉(zhuǎn)子三角形排列的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子三角形排列的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組，可用于橡膠、涂料、推進(jìn)齊U、炸藥、紙漿、塑料、食品、制藥、飼料等加工中的混合和造粒等工藝過(guò)程。
背景技術(shù)：
混煉是決定高分子制品性能關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，特別是對(duì)橡膠等高黏彈性材料顯得尤其重要。物料混煉的均勻和穩(wěn)定，是確保聚合物制品質(zhì)量的關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)均勻混煉主要依靠混煉技術(shù)設(shè)備，包括開煉機(jī)、密煉機(jī)、雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)和螺桿擠出機(jī)等。工業(yè)上，螺桿擠出機(jī)主要用于塑料和食品及熱塑性彈性體的塑化加工，其他三種則主要用于橡膠、涂料、炸藥和推進(jìn)劑等組分復(fù)雜物料的混煉。開煉機(jī)和密煉機(jī)屬于間歇式混合設(shè)備，不僅效率低，而且難以達(dá)到不同批量物料的相同混煉質(zhì)量。雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)結(jié)合了密煉機(jī)優(yōu)異的混合特性，也以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在工業(yè)批量生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。它主要由機(jī)筒、轉(zhuǎn)子、卸料裝置等部分組成。機(jī)筒上的混煉腔為兩個(gè)相互貫通的、橫截面為圓形的孔，物料在混煉腔中受到轉(zhuǎn)子的剪切、粉碎、捏合和混合的作用。 非嚙合異向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子主要由加料段、混煉段和出料段組成。轉(zhuǎn)子加料段如同兩根非嚙合的雙螺桿，在轉(zhuǎn)子加料段螺紋的推動(dòng)下，由加料口加入的物料，到達(dá)混煉段。轉(zhuǎn)子混煉段表面螺旋角各不相同、錯(cuò)列排布的螺紋，物料在此熔融、混合、塑化。卸料裝置可以控制卸料門的開啟度，達(dá)到控制物料在混煉腔中停留時(shí)間的目的。專利200910250492. 9開發(fā)出三角形排列的錐形三螺桿擠出機(jī)，三根螺桿三角形排列，形成三個(gè)捏合區(qū)和一個(gè)中心區(qū)。相對(duì)兩螺桿擠出機(jī)，三螺桿擠出機(jī)具有摩擦剪切和多個(gè)嚙合區(qū)的正位移輸送特性，物料與螺桿有更大的接觸面積?；旌铣浞帧醾鬟f性好、熔融能力大、排氣能力優(yōu)良以及溫度控制更好，且具有更低的能耗。螺桿尾部直徑增大也增大了螺桿的承載能力；加料段螺槽容積大，易加入較大體積的松密度粉料；排料段螺桿直徑小， 圓周速度較小，產(chǎn)生的剪切較低，摩擦熱也較小，熱損傷的危險(xiǎn)性小；螺槽容積沿?cái)D出方向逐漸減小，物料逐漸得到壓縮，從而使螺槽更快充滿物料，保證物料連續(xù)平緩地塑化；在同樣的生產(chǎn)能力下，背壓可較低。類似的，在雙轉(zhuǎn)子混煉機(jī)的基礎(chǔ)上，采用三個(gè)錐形轉(zhuǎn)子形成新的混煉機(jī)。三根轉(zhuǎn)子平行排列，形成三個(gè)捏合區(qū)和一個(gè)中心區(qū)，混合充分、熱傳遞性好、熔融能力大、排氣能力優(yōu)良以及溫度控制更好；不僅提高產(chǎn)量和節(jié)能，混合效果也會(huì)明顯提高，還能適用于粉料和 PVC等熱敏性材料。

發(fā)明內(nèi)容
區(qū)別于傳統(tǒng)雙轉(zhuǎn)子混煉機(jī)，本發(fā)明連續(xù)混煉機(jī)采用三根錐形轉(zhuǎn)子呈三角形排列， 形成錐形三轉(zhuǎn)子混煉結(jié)構(gòu)，如圖1?；鞜捰缅F形轉(zhuǎn)子有三個(gè)，安裝時(shí)其中心線位于三棱錐的棱上，斷面內(nèi)呈三角形排列。每個(gè)混煉轉(zhuǎn)子外徑輪廓由大減小呈錐形，具有加料段和混煉段，加料段采用螺旋輸送結(jié)構(gòu)；從垂直于轉(zhuǎn)子外輪廓錐面看，混煉段結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)凸輪形、S形或四棱轉(zhuǎn)子型等典型的轉(zhuǎn)子特點(diǎn)。進(jìn)一步，為連續(xù)混煉，必須將混煉好的物料輸送到機(jī)頭進(jìn)行造粒或成型，即除混煉部分外還需要排料部分。這樣，三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組由混煉部分和排料部分組成。為此形成的完整機(jī)組可以是單階，也可以是雙階的。單階三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)就是轉(zhuǎn)子依次由非嚙合螺桿加料段和混煉轉(zhuǎn)子段及螺桿排料段組成，物料被連續(xù)加入和混煉并經(jīng)輸送段強(qiáng)制排到機(jī)頭進(jìn)行造?；虺尚?，機(jī)頭型腔結(jié)構(gòu)取決于出口制品形狀。為提高出口排料壓力，機(jī)頭前還可連接齒輪泵。雙階的三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組如圖1，主要有混煉部分和排料部分組成。第一階中將非嚙合螺桿加料段和混煉轉(zhuǎn)子段制造成一個(gè)整體，物料被連續(xù)加入和混煉，在末端經(jīng)開度可調(diào)的排料閥門排到第二階。閥門的開度控制排料速率和形成第二階的充滿度，建立壓力， 改變混合段的混合強(qiáng)度。第二階可以是螺桿擠出機(jī)，采用適合熔融物料加入的螺桿結(jié)構(gòu)，經(jīng)螺桿輸送到機(jī)頭進(jìn)行造?；虺尚停瑱C(jī)頭型腔結(jié)構(gòu)取決于出口制品形狀。為提高出口排料壓力，機(jī)頭前還可連接齒輪泵。三轉(zhuǎn)子混煉機(jī)運(yùn)行時(shí)，在加料口加入物料，經(jīng)螺旋輸送到混煉轉(zhuǎn)子段，充分利用有效地轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)的混合和塑煉。由于有三個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間的強(qiáng)拉伸區(qū)和捏合區(qū)成倍增加。本發(fā)明轉(zhuǎn)子混煉段是錐形的，接近加料段直徑大，接近排料段直徑小。相應(yīng)地，包含轉(zhuǎn)子的機(jī)筒也是由三個(gè)圓錐體組合形成。除傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子在周向和軸向結(jié)構(gòu)周期性變化外，錐形轉(zhuǎn)子直徑由大變小，將產(chǎn)生軸向壓縮捏合作用并增強(qiáng)了軸向輸送作用，促進(jìn)混合物料向下游移動(dòng)。因此能明顯提高混煉效果并提高產(chǎn)量，具有節(jié)能減排的效果。同時(shí)，錐形轉(zhuǎn)子尾部直徑增大，加料量增大，也提高了產(chǎn)量；增大了轉(zhuǎn)子承載能力， 齒輪和軸承使用壽命長(zhǎng)，有利于布置止推軸承和齒輪；接近加料段容積大，易加入較大體積的松密度粉料，也有利于熱傳導(dǎo)，更易實(shí)現(xiàn)對(duì)物料加熱或冷卻；接近排料段的容積小，圓周速度較小，產(chǎn)生的剪切較低，摩擦熱也較小，熱損傷的危險(xiǎn)性??；隨著轉(zhuǎn)子外徑逐漸減小，物料逐漸得到壓縮，從而使螺槽更快充滿物料，保證物料連續(xù)平緩地混煉；在同樣的生產(chǎn)能力下，背壓可較低。這樣，該類混煉機(jī)也可用于粉料和PVC等熱敏性材料。


圖1為轉(zhuǎn)子三角形排列的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖1-電機(jī)，2-減速和分配箱，3-機(jī)筒，4-加料裝置，5-加熱裝置，6_錐形轉(zhuǎn)子，7-轉(zhuǎn)子冷卻裝置，8-電機(jī)，9-減速箱，10-機(jī)筒，11-加熱裝置，12-螺桿，13-機(jī)頭，14-排料閥門，15-連接筒體。圖2為轉(zhuǎn)子混煉段采用凸輪形狀的斷面示意3為轉(zhuǎn)子混煉段采用S形轉(zhuǎn)子的斷面示意4為轉(zhuǎn)子混煉段采用四棱轉(zhuǎn)子的斷面示意圖
具體實(shí)施方案本實(shí)施案例為一個(gè)雙階的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組。錐形轉(zhuǎn)子三角形排列的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組可以是錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)連接螺桿擠出機(jī)組成，見圖1?；鞜挷糠种饕姍C(jī)1，減速和分配箱2，機(jī)筒3，加料裝置4，加熱裝置5，錐形轉(zhuǎn)子6，轉(zhuǎn)子冷卻裝置7組成。螺桿擠出部分包括電機(jī)8，減速箱9， 機(jī)筒10，加熱裝置11，螺桿12，機(jī)頭口模13組成?；鞜挷糠趾吐輻U擠出部分之間通過(guò)筒體 15連接，其中設(shè)有開度可調(diào)節(jié)的排料閥門14。電機(jī)1、減速和分配箱2組成設(shè)備的傳動(dòng)裝置。混煉部分用三個(gè)錐形轉(zhuǎn)子，安裝時(shí)其中心線位于三棱錐的棱上，斷面內(nèi)呈三角形排列。每個(gè)混煉轉(zhuǎn)子外徑輪廓由大減小呈錐形，具有加料段和混煉段，加料段采用螺旋輸送結(jié)構(gòu)；從垂直于轉(zhuǎn)子外輪廓錐面看，混煉段結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)凸輪形、S形或四棱轉(zhuǎn)子型等典型的轉(zhuǎn)子特點(diǎn)。該連續(xù)混煉機(jī)組的工作原理是電機(jī)1帶動(dòng)減速箱輸入軸旋轉(zhuǎn)，減速箱2內(nèi)進(jìn)行扭矩和轉(zhuǎn)速分配通過(guò)三根輸出軸帶動(dòng)三個(gè)錐形轉(zhuǎn)子6在機(jī)筒內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。三個(gè)錐形轉(zhuǎn)子6 靠末端冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度。轉(zhuǎn)子具有非嚙合螺旋輸送段和轉(zhuǎn)子型混煉段，并安裝于機(jī)筒3內(nèi)，機(jī)筒在加熱裝置5作用下調(diào)節(jié)外部溫度。物料經(jīng)加料裝置4加入機(jī)筒3內(nèi)，經(jīng)螺旋輸送到混煉轉(zhuǎn)子段。依靠從機(jī)筒傳入的熱量、轉(zhuǎn)子的剪切、拉伸和擠壓捏合作用，物料進(jìn)行塑化和混合?；鞜挸浞值奈锪辖?jīng)排料閥門14和連接筒體15進(jìn)入螺桿擠出部分，在螺旋輸送作用下建立壓力經(jīng)機(jī)頭13擠出，進(jìn)行造?；虺尚汀檫M(jìn)一步提高壓力，機(jī)頭前可接入熔體泵。三個(gè)轉(zhuǎn)子混煉段是非嚙合的，因此可以是同速或差速的，三個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向可以進(jìn)行不同組合。為此，可以采用一體化減速和分配箱，也可以采用分離式減速箱和分配箱來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)組合，同時(shí)需要考慮錐形轉(zhuǎn)子軸線呈錐角排布的要求。轉(zhuǎn)子混煉段可充分利用各種典型的混煉轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，如圖2的凸輪形、圖3的S形和圖4的四棱轉(zhuǎn)子型等。由于有三個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間的強(qiáng)拉伸區(qū)、強(qiáng)剪切區(qū)和強(qiáng)擠壓區(qū)成倍增加，轉(zhuǎn)子間物料交換更加頻繁，使物料在螺桿中的塑煉，均化，剪切的次數(shù)成倍增加；本結(jié)構(gòu)將三轉(zhuǎn)子混煉和錐形轉(zhuǎn)子軸向擠壓捏合作用相復(fù)合，更有效地提高了設(shè)備的塑煉、熔融及分散性能，縮短了加工時(shí)間，具有節(jié)能減排的特點(diǎn)，也可用于粉料和PVC等熱敏性材料的混煉。
權(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)子三角形排列的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組，主要由混煉部分和排料部分組成，可以采用單階或雙階形式；其中混煉部分主要由加料裝置、機(jī)筒、錐形轉(zhuǎn)子、加熱冷卻裝置以及傳動(dòng)裝置組成，其特征在于混煉用錐形轉(zhuǎn)子有三個(gè)，安裝時(shí)其中心線位于三棱錐的棱上，斷面內(nèi)呈三角形排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子三角形排列的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組，其特征在于 每個(gè)混煉轉(zhuǎn)子外徑輪廓由大減小呈錐形，具有加料段和混煉段，加料段采用螺旋輸送結(jié)構(gòu)； 從垂直于轉(zhuǎn)子外輪廓錐面看，混煉段結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)凸輪形、S形或和四棱轉(zhuǎn)子型等典型的轉(zhuǎn)子特點(diǎn)ο
全文摘要
本發(fā)明轉(zhuǎn)子三角形排列的錐形三轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)組，主要由混煉部分和排料部分組成，可以采用單階或雙階形式?；鞜挷糠种饕杉恿涎b置、機(jī)筒、錐形轉(zhuǎn)子、加熱冷卻裝置以及傳動(dòng)裝置組成?；鞜捰缅F形轉(zhuǎn)子有三個(gè)，安裝時(shí)其中心線位于三棱錐的棱上，斷面內(nèi)呈三角形排列。每個(gè)混煉轉(zhuǎn)子外徑輪廓由大減小呈錐形，具有加料段和混煉段，加料段采用螺旋輸送結(jié)構(gòu)；從垂直于轉(zhuǎn)子外輪廓錐面看，混煉段結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)凸輪形、S形或四棱型等典型的轉(zhuǎn)子特點(diǎn)。采用單階形式時(shí)，轉(zhuǎn)子末端采用螺旋結(jié)構(gòu)建立壓力輸送物料到機(jī)頭；采用雙階形式時(shí)，混煉料經(jīng)閥門進(jìn)入下一階螺桿擠出機(jī)建立壓力輸送物料到機(jī)頭。兩種形式都采用適合型腔的機(jī)頭進(jìn)行造?；虺尚?，為進(jìn)一步提高壓力，機(jī)頭前還可接入熔體泵。三個(gè)轉(zhuǎn)子可以是同速或差速的，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)形成多個(gè)剪切、拉伸和捏合區(qū)，轉(zhuǎn)子間物料交換更加頻繁，有效地提高了設(shè)備的塑煉、熔融及分散性能，縮短了加工時(shí)間，提高了產(chǎn)量。該混煉機(jī)組可用于橡膠、涂料、推進(jìn)劑、炸藥、紙漿、塑料、食品、制藥、飼料等加工中的混合和造粒等工藝過(guò)程。
文檔編號(hào)B29B7/46GK102228818SQ201110154690
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者王克儉 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)