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1、密炼机转子 RUBBER INTERNAL MIXER Rotor,密炼机转子,11 密炼机转子的发展概述 12 密炼机转子的工作原理及分类 13 常用密炼机转子的介绍 14 我国密炼机转子的发展,11 密炼机转子的发展概述,1916年，诞生了世界上第一台密炼机。这种密炼机的混炼室内，设有一对相向转动、具有一定速比的椭圆形转子。三十年代，出现了圆筒形转子，这种转子上有一长条大突棱和两个小突棱。炼胶主要靠两个转子的突棱相互啮合来完成，使用该转子具有温度低、混炼质量优良的优点，因此近年来得到了广泛重视。这期间还出现了三角形转子和S形转子。,六十年代开始，国外密炼机的转子突棱由二条螺旋突棱向四条螺旋
2、突棱发展，相继出现了GK型四棱转子、本伯里四棱转子等。密炼机采用四棱转子，对某些胶料可使产量提高1530%。 目前，工业化生产中使用的密炼机转子分为两大类：一类是以本伯里二棱和四棱转子、GK型四棱转子为代表的剪切型转子，主要用在橡胶工业、特别是轮胎工业的大批量生产；另一类是以圆筒形转子为代表的啮合型转子，主要用于要求低温高质量的胶料混炼。,12 转子的工作原理及分类,1、工作原理 物料在加入密炼室后，就在由两个具有螺旋棱的、有速比的、相对回转的转子与密炼室 壁、上、下顶拴组成的捏炼系统内受到不断变化反复进行的强烈剪切和挤压作用，使胶料产生剪切变形，进行了强烈的捏炼。由于转子有螺旋棱，在混炼时胶
3、料反复地进行轴向往复运动，起到了搅拌作用，致使混炼更为强烈。,胶料在捏炼过程中，其经受流动和变形的捏炼作用是很复杂的，大致分为以下四个方面： (1).转子突棱顶与密炼室内壁间隙的捏炼作用（对于椭圆形转子密炼机，这一作用是重要的）； (2).转子间的搅拌作用； (3).转子间的折卷作用； (4).转子间的轴向往返切割、搅拌作用。,2、分类 （1）按转子端面形状不同,椭圆型转子,圆筒型转子,三角型转子,本伯里型 （二棱、三棱、四棱和六棱）,过去叫做GKUK型,GKN 非啮合切线型,GK型,GKE 啮合型,肖氏、K型,圆筒型（二棱、四棱）,椭圆形,圆筒形,三角形,（2）按转子啮合与否,相切型,啮合型
4、,（3）按转子转速变化与否,单速,双速 转子具有两个速度,变速,（4）按转子速比,异步转子,同步转子,（5）按转子转速不同,中速 以XM250为例 3050rpm,慢速 以XM250为例 20rpm,高速 以XM250为例 60rpm,密炼机转子转速与其它机械相比，属低速范围，但对炼胶作业来讲却是高速了，因为炼胶要消耗大量能量，产生大量热量，这两点都限制转速范围。,（6）按转子外表面结构来分,销钉型转子,普通型 四棱、两棱,螺旋型,特殊型,啮合型转子,剪切型转子,1、本伯里密炼机转子 （1）本伯里密炼机的混炼 本伯里密炼机的混炼一般需要三个阶段来完成。在混炼开始时，胶料从加料口投入后落在两个转
5、子上方，并不断地被拉入转子之间，进入混炼室。最初胶料一般都为块状，硬度高，这期间主要在转子之间和卸料门顶部的较大空间内。（见下图的部位）依靠两个相向转动的转子的不同速度所产生的速度梯度，以及时刻变化的转子距离产生剪切作用来对胶料进行破碎和混合。,13 常用密炼机转子的介绍, 这个较大空间供快速进料和初步变形；沿着转子螺旋突棱输送并返回；在转子突棱之前和之上的剪切、摩擦作用,随着混炼过程的进行，开始有一小部分胶料流过螺旋突棱，但胶料主要沿着转子的螺旋进行轴向输送。两侧的胶料不断通过长棱、短棱输送到中间的区间，加上转子间的折卷作用。形成胶料在密炼室内的流动。 随着混炼的进一步加深，混合物粘度显著下
6、降，胶料流过突棱，依靠转子突棱和室壁之间的狭小缝隙产生的剪切作用以及螺旋棱的输送胶料作用，来实现胶料的混合和分散。 混炼结束后，打开卸料门，转子把胶料推下，并打扫密炼室实现完全排空。,（2）本伯里转子形状 本伯里转子标准型为二棱转子。转子可以按操作者的位置分为前转子和后转子，每个转子上有两个螺旋突棱，一为长螺旋棱，螺旋角为右旋30，一为短螺旋棱，螺旋角为左旋45。前后转子的长、短棱因转动方向相反而相反配置。长、短棱的长度比一般为7:4。 本伯里四棱转子是在二棱转子上再加上相同的长、短棱各一个，这样转子每转动一周，胶料均受到两次剪切作用，转子的折卷作用和输送胶料的作用也大大增强。采用四棱转子，可
7、以显著提高混炼效果和机器的生产能力。,2、GK型四棱转子 GK型四棱转子的剖面基本上类似于椭圆形转子。混炼机理和本伯里的混炼基本上一致。GK型四棱转子如下图所示。,在转子的工作部分，有主、副棱各一对。主棱由一长棱、一短棱组成。长棱为左旋30，短棱为右旋48，长短棱的长度比约为6:4.在长、短棱之间分别配备一个低平的小棱。这两个小棱旋向相反，旋转角度为30，构成转子的副棱。一般主、副棱的直径比为10:9。 由于副棱直径小于主棱直径，从而在副棱上基本上没有胶料的环向剪切作用。主、副棱与室壁的不同径向间隙使胶料形成两个流动层次，这两个流动层次不断地积聚、分开、补充，大大有助于混炼作用的强化。另外，两
8、个副棱加强了对胶料的分流作用和轴向搅流作用。,因为副棱的存在，使得转子中间具有强烈的输送胶料的作用。一方面有助于胶料的运动，同时也相对减少了对转子轴端防尘装置的压力。副棱横亘在主棱之间，胶料不能自由状态下被拉入两个转子之间，因此吃料性能差，混炼程度强烈依靠上顶拴的压力。 这种转子的扭矩要小于本伯里型转子。卸料比较快捷，卸出的料一般为块状。,3、圆筒形转子 圆筒形转子密炼机 的混炼作用完全不 同于剪切型转子密 炼机。它的炼胶作 用主要靠两个啮合 的圆筒形转子来完 成，啮合的转子呈 圆筒状，如右图所示。,圆筒形转子,圆筒形转子上各有一个大的长条状的螺旋突棱和两个小的突棱，一对转子的小突棱形状并不一
9、致。,圆筒形转子及展开图,两个转子相向转动、转速相同，一个转子凸面啮入另一个转子的凹面中。由于转子突棱根部 和顶部直径相差大，因而形成了不同的圆周速 度，产生较大的速度梯度，对通过转子间的胶 料产生强烈的摩擦剪切作用。长条状螺旋突棱产生的推动作用把胶料从密炼室的一端推向另 一 端；随着转子的旋转，胶料又被另一个转子 的螺旋突棱反向推回。这样循环往复使胶料围绕密炼室运动不止，胶料层次不断更新。同时由于两个转子间隙小，转子转动时两个转子间区域形变剧烈，对胶料进行着强烈的辗炼。,圆筒形转子工作部分的表面积要比相应加料量的其他类型转子面积大50%，因此可以实现很好的热交换，可以以低的混炼温度进行长期混
10、炼。另外圆筒形转子的加料特性较差，上顶拴的作用主要是提高转子的吃料能力。啮合型密炼机的卸料为薄片状，并伴有小的碎屑，排料时间长。,4、同步转子 近年 来 ，随着子午线轮胎的崛起和迅速发展，对其使用的混炼胶提出了越来越严格的质量要 求 ，造成对混炼设备的性能要求也越来越高 。在这 种形势下对密炼机的改进就势在必行 。改进的主要方是转子速比 、转子的构型和转子的热传递3个方面 。 所谓 同步即将转子速比改为1:1。它改变了传统密炼机转子之间存在速比的理论。长期以来前后转子以不同转速运转，使转子循环定位。最 新的研究表明，这会引起两转子的混炼室之间 的物料存在温度梯度，影响胶料的均匀度 。,等速运转
11、的转子则消除了这种温度 梯度 。由于转子工作表面的定向不变 ，保证了峰值功率 的稳 定 一致 ，从而使每批胶料的均匀度及批与批之间胶料的均匀度得到提高。,同步转子,四突棱同步转子,上图转子螺棱的设计与传统的不一样 。在这种转 子的设计中，转子的2个长 棱的相互作用将物料直 接导至2个半密炼室的整个空 间。从 理论上讲，同步转子的构型可以使每个半密炼室成为1台完整的密炼机。同步转子的结构适用于各种规格炼胶机 ，密炼机容量从 40 620L不等。,转子长短棱、的排列方式(以270L密炼机4棱转子为例)，过去是2长棱相差180在一侧，2短棱相差180在另一侧，长短棱相位差为90 胶料在长 、短棱交界
12、处流动性较差，设计制造不精，易形成死角。而同步转子长、短棱是 成对同侧均匀布置，适于同步运转，流道畅通 ，胶料流动性好。,当两转子的初始位置确定后，开始旋转工作的转子之间的相对位置在转动过程中就不会发生改变。我们通常将这一初始位置称为两转子的相位关系，这也是同步转子与异步转子的重要区别之一。如何获得最佳的相位关系，是同步转子的关键技术，它将直接影响同步转子密炼机的性能和混炼胶的质量。,14 我国密炼机转子的发展,我国从1956年开始制造密炼机，主要应用本伯里类型的椭圆形转子。从七十年代开始研制四棱转子，之后又从国外引进了一些GK型转子、圆筒形转子。目前在我国的橡胶工业生产中，本伯里类型的转子应用是最为广泛的。但是这种情况已经不能满足生产实际的需求。新型转子的研究会是以后研究的重要课题。,对剪切型转子来讲，提高混炼能力和混炼质量，关键在于增强胶料在密炼室内的轴向运动,提高和强化转子棱峰和密炼室壁 间的剪切能力。这是因为胶料的混炼过程 主要是混合与分散的过程。 因此（1）具有足够的剪切力，以实现较高的剪切应变速率；（2）充分的胶料运动，以保证混入和分散的均匀。这是研究的重点。,
