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    開煉機和密煉機的混煉工藝

    作者: ‖ 時間:2019/8/30 ‖ 來源: ‖ 點擊:1739

     一、開煉機混煉技術

     

    混煉過程包括三個方面:

     

    三過程:開煉機混煉可分為①包輥②吃粉③翻煉三個階段。

     

    一、包輥不飽和橡膠在開煉機上加工時,改變輥筒溫度會出現四種不同的包輥狀態。溫度較低,膠料較硬,彈性高,橡膠主要停留在堆積膠處滑動,延遲生產過程。溫度適宜,橡膠能正常包于輥筒上,既有塑性流動又有適當高的彈性變形,有利于混煉操作。隨著溫度的提高,流動性增加,分子間力減小,強度降低,膠片不能緊包在輥筒上,出現脫輥或破裂現象。橡膠在更高的溫度下呈粘彈性流體包于輥筒,并產生塑性流動。

     

    二、吃粉膠料包輥后,為使配合劑盡快混入膠中,在輥縫上應保持適量的堆積膠。吃粉時,當膠料進入堆積膠的上層時,由于受到阻力而擁塞、折疊起來,在堆積膠的前方形成縐紋溝,粉劑就能進入這些溝紋中,并被帶進堆積膠的內部。如果無堆積膠存在,則配合劑只靠后輥與橡膠間的剪切力將粉劑擦入橡膠中,這樣并不能使粉劑深入橡膠內部,影響混煉效果。而且未被擦入橡膠中的粉劑會被后輥與橡膠擠壓成薄片落入接料盤。如系液體配合劑則會粘到后輥上或流到接料盤上,而使以后混煉發生困難。在吃粉過程中,堆積膠量必須適中。如無堆積膠或堆積膠量過少時,一方面配合劑只靠后輥筒與橡膠間的剪切力擦入膠料中,不能深入膠料內部而影響分散效果;另一方面未被擦入橡膠中的粉狀配合劑會被后輥筒擠壓成片落入接料盤,如果是液體配合劑則會粘到后輥筒上或落到接料盤上,造成混煉困難。若堆積膠過量,則有一部分膠料會在輥縫上端旋轉打滾,不能進入輥縫,使配合劑不易混入。

    三、翻煉混煉的第三個階段為翻煉。由于橡膠黏度大,混煉時膠料只沿著開煉機輥筒轉動方向產生周向流動,而沒有軸向流動,而且沿周向流動的橡膠也僅為層流,因此大約在膠片厚度約1/3處的緊貼前輥筒表面的膠層不能產生流動而成為“死層”或“呆滯層”,見圖所示。此外,輥縫上部的堆積膠還會形成部分楔形“回流區”。以上原因都使膠料中的配合劑分散不均。

    由于橡膠粘度大,膠料在輥筒表面近層的流動性較差,剪切力促使橡膠流動僅為層流。與輥筒面相接觸的約1/3厚膠片內層配合劑進不去,形成“死層”。

     

    為了彌補堆積膠對混煉的不良影響,工藝上必須輔以切割翻煉,使“死層”中的膠料不斷地被帶到堆積膠頂部并進入“活層”,使左右兩邊膠料互相摻勻,才能破壞死層和回流區,使混煉均勻,確保質地均一。

     

    二、密煉機技術:

     

    1、密煉機的用途:

     

    主要用于橡膠的塑煉和混煉,同時也用于塑料、瀝青料、油氈料、合成樹脂料的混合。它是橡膠工廠主要煉膠設備之一。七十年代以來,國外在煉膠工藝和設備方面雖然發展較快,例如用螺桿擠出機代替密煉機和開煉機進行塑煉和混煉,但還是代替不了密煉機。新的現代工廠中的煉膠設備仍以密煉機為主,混煉方法也仍采用兩段混煉法。

     

    分類:

     

    (1)按轉子橫截面的形狀分為:橢圓形轉子密煉機、圓筒形轉子密煉機、三角形轉子密煉機

    (2)按工作原理分為:相切型轉子密煉機、嚙合型轉子密煉機

    (3)按轉子轉速大小及變化分為:低速、中速、高速及單速、雙速、變速密煉機

    (4)按轉子相對轉速:異步和同步轉子密煉機

    (5)按混煉室的結構形式分為:普通型和翻轉式密煉機

    (6)按轉子間的相對間隙分為:定間隙和可調間隙密煉機

     

    2、密煉機的規格與技術特征:

     

    1、規格

    過去采用密煉室的工作容量和主動轉子轉速表示;現在采用密煉室的總容量/主動轉子的轉速表示。

    國產密煉機的規格表示法:

    XM-250/20

    X表示橡膠,M表示密煉機,250表示密煉機的總容量,20表示轉子轉速

    X(S)M-75/35x70

    X表示橡膠,S表示塑料,M表示密煉機,75表示密煉機總容量,雙速(35和70轉/分)

     

    3、密煉機的整體結構及每一部分的作用:

     

    (1)混煉部分:混煉部分主要有轉子、密煉室、密封裝置等組成。

    (2)加料部分:它主要右加料室和斗形的加料口以及翻板門(加料門)11組成,這部分作用主要是用于加料和瞬間存料。

    (3)壓料部分:它主要由上頂栓9和推動上頂栓做上、下往復運動的氣缸14組成,它的主要作用:給膠料一定的壓力,加速煉膠過程,提高煉膠效果。

    (4)卸料裝置部分:主要由安裝在密煉室下面的下頂栓3和下頂栓鎖緊機構2所組成,它的主要作用,就是在煉膠完畢后排出膠料,也就是卸料。下頂栓內可通冷卻水冷卻,下頂栓與物料接觸的‘  ’形表面應堆焊耐磨合金,增加其耐磨性。

    (5)傳動裝置部分:主要有電機22,彈性聯軸節21,減速機20和齒形聯軸節19等組成。安裝在傳動底座上,其作用:傳遞動力,使轉子克服工作阻力而轉動,從而完成煉膠作業。

    (6)底座:主要由機座而組成,有的分為主機底座和傳動底座。其作用:供密煉機使用,在其上安裝主機和傳動系統的部件。

    (7)加熱冷卻系統:主要由管道和分配器等組成,以便將冷卻水或蒸汽通人密煉室、轉子和上、下頂栓等的空腔內循環流動,以控制膠料的溫度。從國外引進的密煉機加熱冷卻系統配有溫控裝置,采用恒溫水加熱冷卻。作用:根據工藝要求,控制煉膠過程中膠料的溫度

    (8)液壓系統:主要由一個雙聯葉片油泵15,旋轉油缸17,往復油缸16,管道和油箱等組成。它是卸料機構動力供給部分。用于控制下頂栓及下頂栓鎖緊機構的開閉。

    (9)氣壓系統:主要由氣缸14,活塞13,加料門的氣缸,氣閥,管道和壓縮空氣等組成。它是加料,壓料機構的動力供給部分。用于控制上頂栓的升降,加壓及翻板門的開閉。

    (10)電控系統:主要由控制箱,操作機臺和各種電氣儀表組成,它是整個機臺的操作中心。

    (11)潤滑系統主要由油泵,分油器和管道組成,目的是為了使各個轉動部分(如旋轉軸、軸承、密封裝置的密封環摩擦面等)減少摩擦。增加使用壽命,向這些摩擦面注入潤滑油。作用:向每個轉動部位,注入潤滑油,以致減少運動部件之間的摩擦,延長其使用壽命。

     

    4、膠料在密煉室中的混煉過程:生膠和配合劑由加料斗加入,首先落入兩個相對回轉的轉子口部,在上頂栓的壓力及摩擦力的作用下,被帶入兩轉子之間的間隙處,受到一定的捏煉作用,然后由下頂栓的尖棱將膠料分開,進入轉子與密煉室壁的間隙中,在此處經受強烈的剪切捏煉作用后,被破碎的兩股膠料又相會于兩個轉子口部,然后再進入兩轉子間隙處,如此循環往復。

     

    膠料在密煉室中所受的機械作用:

     

    1、轉子外表面與密煉室內壁間的捏煉作用(橢圓型轉子密煉機尤為明顯)

    2 、兩轉子之間的混合攪拌、擠壓作用(嚙合型密煉機尤為明顯)

    3 、上下頂栓分流、剪切和交換作用

    4、轉子的軸向往復切割捏煉作用

    生產能力與填充系數:

    G  ----生產能力,公斤/小時;

    V1 ----密煉機工作容量,升;

    ----膠料的比重,公斤/升;

    t  ----一次煉膠時間,分。

    工作容量V1由下式計算:V1=VβV----密煉室總容量(密煉室總容量減去轉子所占體積)

    β----膠料的填充系數

    提高上頂栓壓力的方法:(1)提高壓縮空氣的壓力;(2)加長風筒直徑;(3)采用液壓代替風壓。

    功率消耗的確定:N=4•η•u2B/h

    N----轉子單位上的功率消耗;

    η----膠料的粘度;

    u----轉子棱頂的回轉線速度;

    B----轉子棱頂寬度;

    h----轉子棱頂與密煉室內壁間隙。

    N=Cuk+1

    k ----膠料特性系數,k<1:

    u----轉子棱頂回轉線速度;

    C----系數。

    密煉機的傳動形式:A按電機同時驅動密煉機臺數:多臺傳動、單臺傳動。B按密煉機的轉子速度:單速、雙速、變速C按電機和密煉機的相對位置:左傳動、右傳動、中間傳動D按減速機構形式:帶大驅動齒輪的傳動、無大驅動齒輪的單獨傳動、采用雙輸出軸減速機對電動機的要求較高。

     

    (1)瞬時過載系數要大于2.48,有耐超負荷特性;

    (2)  起動轉矩大;

    (3)  可以正、反轉;

    (4)  用封閉式電動機。

    轉子材料:在煉膠過程中,轉子承受著膠料的摩擦、擠壓、腐蝕、高溫作用及巨大的扭矩,故要求轉子有足夠的強度和剛度,以及表面耐磨耐化學腐蝕和良好的傳熱性等性能。轉子材料多采用鑄鋼(ZG45)。突棱頂堆焊一層5~8毫米厚的耐磨硬質合金,其余工作表面也要堆焊一層2~3毫米厚的耐磨硬質合金。

     

    轉子的冷卻形式:(1)螺旋夾套式;(2)轉子內表面開螺旋溝槽(GK系列);(3)一般強制冷卻式

     

    密煉室:作用:是密煉室的主要工作部件,它與轉子一起共同完成對膠料的捏煉作用。

    材料:A、正面壁為ZG45,為保證其耐磨性,可在密煉室內壁堆焊2-4mm耐磨硬質合金。B、側面壁為鑄鐵件

     

    密煉室的結構形式:A、前后組合式,由前后兩正面壁14、17,左右兩側面壁組成。B、上下對開式由上、下混煉室及上、下機殼組成。C、開閉式(亮翅式)由前后兩可開閉的正面壁及兩側壁組成。D、傾斜式E、翻轉式

    密煉室常用材料:A、正面壁為ZG45,為保證其耐磨性,可在密煉室內壁堆焊2-4mm耐磨硬質合金。B、側面壁為鑄鐵件

     

    壓料部分(上頂栓)的結構組成:結構:該裝置安裝在密煉室的上部。

     

    ①氣缸-鑄鐵件,為避免活塞在運動中與筒蓋碰撞,在氣缸頂部和下部設有緩沖裝置。

    ②活塞-其密封方式,有用橡膠皮和鑄鐵活塞環。

    ③活塞桿-有一定的強度及穩定性,在加壓過程中不變形。

    ④重錘-即上頂栓,為直接與膠料接觸加壓部件。

    加壓氣缸的主要作用是提供上頂栓上、下運動的動力,提供上頂栓加壓物料的壓力。

     

    上頂栓安全裝置:為防止重錘連接部件斷裂造成重錘落入密煉室引起重大機械事故,必須采用一定安全措施。①加大活塞桿上銷孔尺寸。②混煉室的上部安裝擋銷。③冷卻水管上焊接擋塊。

    加料部分的結構組成:該裝置安裝在密煉室的上部,主要由加料斗、翻板門、后門、填料箱等組成。

    卸料部分形式:⑴、滑動式⑵、擺動下落式⑶翻轉式

     

    密煉機的密封裝置形式:1、端面密封2、迷宮密封3、反螺紋密封4、填料密封

     

    (1)、外壓端面密封裝置:

    A、分類按壓緊方式分螺栓彈簧壓緊式、撥叉彈簧壓緊式、撥叉液壓油缸壓緊式。

     

    B、結構及其密封原理:

     

    a、螺栓彈簧壓緊式:在彈簧壓力機構作用下,轉動環和壓緊環的接觸面產生一定的壓力,阻止物料的泄漏。用于低壓低速的密煉機,結構簡單、密封可靠,使用壽命長但使用時要求有良好的維護。

     

    b、撥叉液壓油缸壓緊式(簡稱FYH)優點是:各密封環工作面受壓均恒,密封面比壓保持相當穩定,同時工作時可以調整,密封可靠、維修方便。

     

    C、撥叉彈簧壓緊式其結構形式:與撥叉液壓油缸壓緊式相似,即把圖中油缸換成了彈簧。結構簡單,壓力較小適用與中小型密煉機和翻轉式密煉機。

     

    (2)內壓端面接觸式自動密封裝置主要是依靠密煉室在混煉時的膠料向外擠出時的壓力使內密封圈始終壓緊在外密封圈上,以達到良好的密封效果。這種密封裝置可由膠料的壓力變化而自動調整內密封圈的壓緊程度,密封效果較好。適用于高壓快速密煉機上的密封裝置。

     

    (3)反螺紋與端面復合式自動密封裝置當物料從密煉室向外露出時,反螺紋可把它盡量返回到密煉室里面去。

     

    (4)反螺紋迷宮式復合密封裝置:該裝置結構簡單,制造維護方便,但轉子下沉,使兩個迷宮圓環接觸,則迷宮很快磨損。當轉子軸承成為滑動軸承時,不宜采用此種密封裝置。

     

    (5)外壓迷宮式密封裝置:密封原理是:當密煉室內的物料外泄時,需通過相當長的很窄的路徑才能到達內外密封圈的接觸面,起到“迷宮”的作用。該密封裝置可以滿足高壓快速混煉的需要,但結構復雜,裝卸、調節和維護工作量較大,如GK型密煉機采用這種密封裝置。

     

    (6)雙重反螺紋填料式復合密封裝置這種密封裝置,結構簡單,拆開壓蓋便可更換填料。但填料磨損較厲害,壽命不長,需經常更換,只有當物料受中壓時,效果較好。

    密煉機上輔機系統:炭黑氣力輸送系統;炭黑稱量、投料系統;油料輸送、貯存、稱量、注油系統;膠料導開、稱量、投料系統;計算機智能控制系統。

     

    密煉機下輔機系統:主要有A壓片機:目前常用的壓片機有開煉機壓片或雙螺桿擠出壓片兩種形式。

     

    和B膠片冷卻機組:經壓片后的膠料必須進行冷卻,冷卻的目的是降低膠片溫度和涂隔離劑,避免膠片存放時相互粘結和發生自硫。塑煉膠或混煉膠經壓片機或擠出壓片機出片后,噴涂或浸漬皂液隔離劑,進行冷卻、切割(或折疊)疊片停放,以供下道工序使用。目前可供選用的膠片冷卻機組裝置有掛架式膠片冷卻裝置。有兩種形式:落地式或架空式。架空式可充分利用空間,有利于車間膠料存放和車輛的通行。


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