密煉機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、 密煉機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 摘要：近年來，隨著汽車工業(yè)及其它各行業(yè)的快速發(fā)展，尤其是節(jié)能與效率方面各種高標(biāo)準(zhǔn)的提出，對密煉機(jī)的性能提出了更高的要求。而我國的密煉機(jī)生產(chǎn)廠家在對國外密煉機(jī)進(jìn)行引進(jìn)吸收的基礎(chǔ)上，對自己的密煉機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行了大量的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，如采用了各種構(gòu)型的轉(zhuǎn)子(銷釘轉(zhuǎn)子、同步轉(zhuǎn)子、可調(diào)距轉(zhuǎn)子)、液壓上頂栓、液壓式轉(zhuǎn)子端面密封、pid溫度自動控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)全自動監(jiān)控等。 關(guān)鍵詞：密煉機(jī)、引進(jìn)、創(chuàng)新、全自動監(jiān)控 正文： 目前我國生產(chǎn)的大型密煉機(jī)主要是大連冰山橡塑機(jī)械公司的xm系列和益陽橡機(jī)廠的gk系列，已實(shí)現(xiàn)了系列化。各密煉機(jī)生產(chǎn)廠家對密煉機(jī)所做的主要改進(jìn)體現(xiàn)在以下一些方面。 1

2、 突出技術(shù)特點(diǎn)，采納開發(fā)新的技術(shù)結(jié)構(gòu) 為適應(yīng)工藝發(fā)展的要求，必須突出技術(shù)特點(diǎn)，采納開發(fā)新的技術(shù)結(jié)構(gòu)。主要改進(jìn)是： 1.1 傳動系統(tǒng)多樣化 為適應(yīng)不同的橡膠工藝需求和國產(chǎn)配套條件的制約，密煉機(jī)的傳動系統(tǒng)采用多種形式。 (1)雙速電動機(jī)配單速減速機(jī)。通過電機(jī)的變速使密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得雙速變化。如xm-2702040密煉機(jī)即為1000500kw雙速電機(jī)，使轉(zhuǎn)子獲得以4020rmin的兩種轉(zhuǎn)速。 (2)單速電動機(jī)配變速減速機(jī)。通過減速機(jī)換檔變速使轉(zhuǎn)子獲得不同的轉(zhuǎn)速。如大連冰山橡塑機(jī)械公司的xm-27020304060型密煉機(jī)就是通過減速機(jī)換四檔而使轉(zhuǎn)子具有20、30、40、60?r/min的四種可變

3、轉(zhuǎn)速。 (3)變速電機(jī)(如：直流電動機(jī)、變頻電動機(jī)等)配單速減速機(jī)，使轉(zhuǎn)子具有無級變速功能，可以適應(yīng)更廣泛的煉膠工藝要求。 1.2 推進(jìn)減速機(jī)強(qiáng)化、優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用集中傳動結(jié)構(gòu) 針對密煉機(jī)負(fù)荷性加大、載荷周變頻率加快而引起偶發(fā)斷齒現(xiàn)象，對減速機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)化cad設(shè)計(jì)。在合理地優(yōu)選材質(zhì)，嚴(yán)格熱處理工藝和中硬齒面的精密加工工藝上下工夫，使減速機(jī)整體結(jié)構(gòu)緊湊、耐用、噪聲低、操作環(huán)境良好。 1.3 加料裝置結(jié)構(gòu)更趨合理、實(shí)用 (1)適當(dāng)加大加料裝置風(fēng)缸直徑，更適合我國橡膠廠、輪胎廠風(fēng)壓普遍偏低的情況，使膠料獲得較大的壓力，以提高煉膠效率。 (2)在風(fēng)缸下加設(shè)支座，使維修和更換密封有較大的空間，更方

4、便。 (3)壓鉈和膠料接觸的表面用堆焊硬質(zhì)合金或鍍硬鉻，使之更加耐磨耐蝕。 (4)壓鉈可以通水冷卻，增強(qiáng)對煉膠的冷卻效果。 (5)在加料裝置與密煉室連接處，采用四塊耐磨板銜接，不僅耐磨和便于維修，而且使密煉室的組裝定位更加簡便可靠。 1.4 混煉部分的結(jié)構(gòu)不斷更新，更趨于先進(jìn) (1)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)多樣化。隨著煉膠配方和工藝的發(fā)展，對密煉機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也提出了新的不同要求。通過多年的研究，除傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子外，還開發(fā)出銷釘轉(zhuǎn)子、同步轉(zhuǎn)子、可調(diào)距轉(zhuǎn)子等。它們不僅在轉(zhuǎn)子形狀結(jié)構(gòu)上有很大改進(jìn)，并且對螺棱部分增加特制冷卻通道，使之更適合不同膠料和煉膠工藝的要求，混煉效果好，效率高。 (2)轉(zhuǎn)子采用新材質(zhì)，機(jī)械性能優(yōu)異，鑄

5、造性能好、可焊性強(qiáng)。并在轉(zhuǎn)子工作部分表面堆焊高硬度的硬質(zhì)合金，做精密的整形加工，或表面鍍硬鉻，使轉(zhuǎn)子具有更好的耐磨耐蝕性能，且自潔性更好。 (3)轉(zhuǎn)子端面密封裝置普遍采用撥叉外壓式密封結(jié)構(gòu)，保證高壓潤滑油注入密封端面，精密地調(diào)整、研合密封面，使整個(gè)端面密封可靠耐用。 (4)改進(jìn)密煉室組裝結(jié)構(gòu)，采用定位耐磨板、定位楔塊及銷，配有硬度適宜的大螺栓組合，使密煉室整體結(jié)構(gòu)剛性足，堅(jiān)固耐用，裝卸方便。 (5)密煉室采用周圍鉆孔的冷卻結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁堆焊硬質(zhì)合金，表面耐磨，冷卻效果極佳。 1.5 采用撐料迅速、密封可靠的下落式卸料結(jié)構(gòu) (1)下落式卸料，其下頂栓表面進(jìn)行嚴(yán)格的精密加工，可以通水冷卻，與膠料接觸面

6、堆焊硬質(zhì)合金，亦可以增鍍硬鉻，使之冷卻效果更好，耐磨且密封可靠。 (2)在中小型機(jī)種中采用結(jié)構(gòu)簡便的液壓插板式鎖緊結(jié)構(gòu)(兩端插銷式，側(cè)面插板式)，在大型機(jī)種上采用曲拐鉸鏈?zhǔn)芥i緊機(jī)構(gòu)，摩擦力小、剛性好、自鎖性強(qiáng)，因此鎖緊可靠、開閉暢通。 (3)卸料門擺動采用液壓齒條、齒輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，較之?dāng)[動旋轉(zhuǎn)油缸等結(jié)構(gòu)受力均勻、結(jié)構(gòu)簡便、安全可靠、無；中擊現(xiàn)象。對大型機(jī)種則采用雙齒條單齒輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，更加平穩(wěn)可靠，提高了卸料的開合速度和使用壽命。 目前，大連冰山橡塑機(jī)械公司和益陽橡機(jī)廠生產(chǎn)的這兩種系列的密煉機(jī)均達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平，已經(jīng)全面占領(lǐng)了國內(nèi)市場，取代了進(jìn)口。而且益陽橡機(jī)廠的gk270密煉機(jī)被米其

7、林公司批量采用，更說明我國的密煉機(jī)已經(jīng)具有了相當(dāng)高的水平。 2 分批混煉與連續(xù)混煉 目前，工業(yè)化國家正在投入大量的人力物力進(jìn)行膠料連續(xù)混煉的研究，因?yàn)檫B續(xù)混煉具有：可大幅提高生產(chǎn)效率、由一條生產(chǎn)線取代密煉機(jī)及上下輔機(jī)、簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)、降低能耗、提高混煉膠質(zhì)量和穩(wěn)定性、容易實(shí)現(xiàn)綠色操作等優(yōu)點(diǎn)。雖然受到喂料必須采用膠粒或膠粉等條件的限制，而遲遲不能推廣，但仍受到高度的重視，被認(rèn)為是未來煉膠設(shè)備的發(fā)展方向。 2.1 分批混煉 2.1.1 分批混煉的優(yōu)點(diǎn) (1)可輸送不同規(guī)格和形狀的原材料。 (2)能在少量物料或無準(zhǔn)備情況下用手動或自動方式加料。 (3)可以采用手動或簡單的plc操作。 (4)通過速度控

8、制或特殊轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)，使原材料得到充分混煉，能得到較高剪切或較低粘度的混煉膠。 (5)不管小批量或大批量生產(chǎn)，均能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)操作。 (6)設(shè)備堅(jiān)固耐用，使用壽命長。 2.1.2 分批混煉的缺點(diǎn) (1)經(jīng)常裝料、卸料，不能充分利用電能。 (2)當(dāng)大批量混煉膠直接通過開煉機(jī)或其它壓片加工時(shí)，熱量改變。 (3)混煉過程中，排出大量含有有害化合物的氣體。 (4)勞動強(qiáng)度大，需一名操作人員。 (5)設(shè)備笨重，安裝費(fèi)用高。 (6)稱重會略有不同，批料與批料之間有重量差異。 (7)混煉膠需要二次設(shè)備進(jìn)行成型或搬運(yùn)。 選擇混煉設(shè)備時(shí)，必須充分了解連續(xù)加工生產(chǎn)線的優(yōu)缺點(diǎn)。 2.2 連續(xù)混煉 2.2.1連續(xù)混煉的優(yōu)點(diǎn)

9、(1)能量消耗穩(wěn)定，沒有大的峰值，節(jié)能。 (2)根據(jù)某些參數(shù)要求(溫度、功率等)，使混煉達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 (3)連續(xù)運(yùn)行，需要的操作人員少。 (4)連續(xù)小批量排膠所產(chǎn)生的熱歷程比分批式混煉所產(chǎn)生熱歷程均勻。上一頁 1 2下一頁 (5)預(yù)混合配合劑均勻且生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定。 (6)安裝費(fèi)低。 2.2.2連續(xù)混煉的缺點(diǎn) (1)不能加工流動性差的材料。 (2)需要采用先進(jìn)的稱量及計(jì)量設(shè)備。 (3)不易手動操作，適于自動控制。 (4)短期生產(chǎn)成本較高。 (5)排膠溫度比分批混煉高。 (6)更換混煉膠時(shí)，需要配置專用的設(shè)備。 分批混煉和連續(xù)混煉各有優(yōu)缺點(diǎn)，須根據(jù)具體情況如膠料性能等確定。但隨著適用于連續(xù)混煉設(shè)備

10、的熱塑性彈性體(如粒狀、流動性好的三元乙丙膠等)在傳統(tǒng)橡膠工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，連續(xù)混煉技術(shù)機(jī)設(shè)備越來越受到重視，經(jīng)多年研究在國外已有很大進(jìn)展，如三海公司的ccc低溫連續(xù)混煉技術(shù)，能降低能耗50%，降低成本62%，這是很有誘惑力的，但這種技術(shù)的詳細(xì)情況仍然處于保密之中。以下介紹的是幾種連續(xù)混煉機(jī)。 3 國外連續(xù)混煉機(jī) 多年來，塑料工業(yè)已有幾種通用的連續(xù)混煉設(shè)備。經(jīng)某些改進(jìn)，這些密煉機(jī)已用于混煉特殊的混煉膠。連續(xù)混煉設(shè)備的型號可以選擇。大多數(shù)采用正旋轉(zhuǎn)雙螺桿，它能夠按各種螺桿部件和機(jī)筒部件規(guī)格定做。有些連續(xù)混煉設(shè)備有明顯的不同。下面是這些連續(xù)混煉設(shè)備類型的簡介。 3.1 fcm連續(xù)混煉機(jī) fcm連續(xù)

11、混煉機(jī)是一種雙轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)裝置。它是一種相當(dāng)短的混煉設(shè)備，其長徑比大約為15：1。該設(shè)備包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子安裝在光滑的混煉室內(nèi)，與本伯里密煉機(jī)的布置相似。密煉機(jī)的一端裝有加料斗，原材料通過該加料斗喂入密煉機(jī)。其對應(yīng)端上裝有一個(gè)卸料門，混煉好的膠料通過該卸料門排出。 其轉(zhuǎn)子是仿制本伯里密煉機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的。轉(zhuǎn)子上有一類似于擠出機(jī)螺桿的供料段，其主要用途是把原材料推進(jìn)密煉機(jī)內(nèi)。與其鄰接的是正、反向螺旋狀物，其主要用途是提供充分和廣泛的混煉。除此之外，還有橢圓形翼，該翼用于通過卸料門開口排出物料。 這種密煉機(jī)最明顯的特征是連續(xù)供料。密煉機(jī)的生產(chǎn)率基于喂料速率。保持恒定供料，可以提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，以得到更大

12、的剪切力，或者稍微關(guān)閉卸料門，提高排膠溫度。密煉機(jī)在常壓下操作，形成獨(dú)立混煉環(huán)境，完全不受成型要求的影響。根據(jù)這一特征，fcm裝置能夠混煉剪切率和溫度高的物料，同時(shí)也能混煉低剪切率和對溫度更為敏感的物料。 目前全世界有1000多臺這樣的密煉機(jī)在使用中。這種密煉機(jī)原為膠料的連續(xù)混煉而設(shè)計(jì)，現(xiàn)大多數(shù)用于塑料工業(yè)。生產(chǎn)能力從100到1000001bh以上。 3.2 法雷爾mvx(混煉，排氣，擠出) mvx包括一臺裝有兩個(gè)三角形相對旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的密煉機(jī)，該密煉機(jī)與一臺擠出機(jī)緊密配置，使混煉和擠出可同時(shí)進(jìn)行。盡管這種密煉機(jī)當(dāng)初是為塑料工業(yè)而設(shè)計(jì)，但后來發(fā)現(xiàn)其更適合橡膠工業(yè)。 加料裝置是一種簡單的氣動上頂栓，

13、上頂栓迫使自由流動物料進(jìn)入混煉室。上頂栓往復(fù)運(yùn)動可保持所需的壓力。當(dāng)物料直接通過混煉室時(shí)，將成為六個(gè)滾動堆積膠團(tuán)，滾動堆積膠團(tuán)由擋膠板擋住，以防未混煉物料短循環(huán)。 機(jī)組的生產(chǎn)率與擠出速度有關(guān)。水和空氣由喂料螺桿后端排出。擠出機(jī)頭端部可以安裝膠條輸送裝置或造粒裝置。該機(jī)組的生產(chǎn)率為1000-100001bh。 3.3 ftx雙螺桿擠出機(jī) ftx是一種正旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，見圖2，有各種配置，以滿足用戶各種混煉要求。這些配置由多種螺桿和機(jī)筒部件組成。由于工程樹脂需在高溫下混煉，使這種連續(xù)混煉設(shè)備變得更為通用。遺憾的是，這種螺桿)令卻問題很難解決，不適于混煉溫度敏感的物料?；鞜捠覚C(jī)筒部件的設(shè)計(jì)可在不破

14、壞構(gòu)造的前提下獲得最佳的混煉效果。這些機(jī)筒部件也可用真空排氣以及在下道工序添加其它配合劑如增塑劑的設(shè)計(jì)。該機(jī)的長徑比幾乎不受限制。 捏煉件呈螺旋狀，可提供起碼的充分混煉。最近采用的新結(jié)構(gòu)對混煉溫度敏感的物料提供了較大的可能性，這些部件為六角型和fcm設(shè)計(jì)。這兩種設(shè)計(jì)混煉時(shí)產(chǎn)生的熱能較低，也可以采用流動形式，以確保物料良好的分散和均勻分布。fcm區(qū)段實(shí)現(xiàn)了正向和反向混煉，而六角區(qū)段則給出流動形狀，以便進(jìn)行混煉操作。這些設(shè)計(jì)為雙螺桿混煉混煉膠獲得成功打下理論基礎(chǔ)。 顯然，橡膠工業(yè)已準(zhǔn)備采用連續(xù)混煉。雖然由于投資巨大，分批式混煉機(jī)還不會很快被淘汰，但是流動性好的原材料以及設(shè)計(jì)新型的連續(xù)加工設(shè)備的采用

15、，使這一發(fā)展成為必然趨勢，這將開辟混煉工藝的新領(lǐng)域。通過對連續(xù)混煉設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用，許多混煉過程中的難題將迎刃而解，從而可以生產(chǎn)出更為優(yōu)質(zhì)的橡膠產(chǎn)品。 4 結(jié)語 今后，我國的密煉機(jī)生產(chǎn)廠家應(yīng)注意進(jìn)一步做好向密煉室大容量、主電機(jī)大功率，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高速化、多級或無級化方向的發(fā)展，并解決好隨之而來的主要零部件的加工及精度問題、關(guān)鍵部件的材質(zhì)及表面處理問題、適應(yīng)短周期的上、下輔機(jī)配套問題、聯(lián)動和自動控制相配套問題以及高轉(zhuǎn)速與橡膠加工工藝相適應(yīng)的問題等，進(jìn)一步提高我國密煉機(jī)的整體水平。 但與此同時(shí)各密煉機(jī)生產(chǎn)廠家應(yīng)當(dāng)注意到，煉膠設(shè)備未來的主要發(fā)展方向是連續(xù)混煉。雖然受到喂料必須采用膠?；蚰z粉等條件的限制，而

16、遲遲不能推廣，但因?yàn)檫B續(xù)混煉具有可大幅提高生產(chǎn)效率、由一條生產(chǎn)線取代密煉機(jī)及上下輔機(jī)，簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)、降低能耗、提高混煉膠質(zhì)量和穩(wěn)定性、容易實(shí)現(xiàn)綠色操作等等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其具有廣闊的發(fā)展前景，尤其是隨著熱塑性彈性體等適宜連續(xù)混煉的新材料的廣泛使用，這種趨勢就更加明顯。發(fā)達(dá)工業(yè)國家早就投入了大量的人力物力和財(cái)力進(jìn)行研究，并取得了一定的進(jìn)展。如倍耐力公司的ccm連續(xù)混煉技術(shù)，與傳統(tǒng)的煉膠方式相比，在設(shè)備投資、廠房面積、生產(chǎn)效率等方面都有很大的優(yōu)勢，以年產(chǎn)300萬套輪胎為例，在煉膠車間設(shè)備投資方面，傳統(tǒng)方法需2500萬歐元，而ccm只需1000萬歐元；廠房面積ccm只需800m2，而傳統(tǒng)方法需3000m2；采用ccm技術(shù)可提高生產(chǎn)效率25%，節(jié)省能料消耗21%，且可得到更好的產(chǎn)品質(zhì)量。另外，采用ccm技術(shù)后，生產(chǎn)周期可由原來的24h減少到4.7h(指從訂貨到出貨所需時(shí)間)，且更為環(huán)保。這