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1、第第3节节 密闭式炼胶机密闭式炼胶机 RUBBER INTERNAL MIXER3.1 概述概述v 密闭式炼胶机（密闭式炼胶机（internal mixer）简称）简称密炼机，是在开炼机的基础上发展起来的一密炼机，是在开炼机的基础上发展起来的一种高强度间歇式混炼设备。它是一种有一对种高强度间歇式混炼设备。它是一种有一对特定形状并相对回转的转子，在可调压力和特定形状并相对回转的转子，在可调压力和温度的密闭状态下间歇性地对聚合物进行塑温度的密闭状态下间歇性地对聚合物进行塑炼和混炼的机械。炼和混炼的机械。密闭式炼胶机密闭式炼胶机密炼机密炼机全称（在密闭的密炼室中）全称（在密闭的密炼室中）开炼机开炼机
2、基础基础缺点缺点粉尘大粉尘大劳动强度大劳动强度大效率低效率低开放式炼胶机开放式炼胶机实际最早是由德国实际最早是由德国W&P公司的一名商业工程师（英公司的一名商业工程师（英国人）根据该公司的原型机台设计的，由于其发展国人）根据该公司的原型机台设计的，由于其发展较快，产量也大应用较广，故人们一直认为较快，产量也大应用较广，故人们一直认为Banbury密炼机是最早问世的。密炼机是最早问世的。一般均认为一般均认为Banbury在在1916年发明的年发明的密炼机密炼机优点优点 由于它在很大程度上是凭经验发展起来的，因由于它在很大程度上是凭经验发展起来的，因而在发展早期曾出现过认为塑炼效率低，不能用它而在
3、发展早期曾出现过认为塑炼效率低，不能用它来塑炼的说法，但已经为生产实践所否定。因此，来塑炼的说法，但已经为生产实践所否定。因此，密炼机的出现是炼胶机械的一项重要成果，至今仍密炼机的出现是炼胶机械的一项重要成果，至今仍然成为塑炼和混炼中的典型设备，并处于不断发展然成为塑炼和混炼中的典型设备，并处于不断发展完善中。据国外资料统计，在橡胶工业中有完善中。据国外资料统计，在橡胶工业中有88的的胶料是由密炼机制造的，塑料、树脂行业亦广泛应胶料是由密炼机制造的，塑料、树脂行业亦广泛应用密炼机。用密炼机。混炼时间短混炼时间短 生产效率高生产效率高 操作容易，较好地克服粉尘飞扬操作容易，较好地克服粉尘飞扬 减
4、少配合剂的损失减少配合剂的损失 改善劳动条件，减轻劳动强度等改善劳动条件，减轻劳动强度等 v现现代代密密炼炼机机发发展展的的标标志志之之一一是是高高速速、高高压压和和高高效效能能机机台台。通通常常将将转转子子转转速速为为20rpm的的称称为为低低速速密密炼炼机机，3040rpm的的称称为为中中速速密密炼炼机机，60rpm以上的称为以上的称为高速密炼机高速密炼机。v近近年年来来，出出现现了了转转速速达达80rpm甚甚至至更更高高的的密密炼炼机机，亦亦有有对对工工艺艺和和效效能能有有广广泛泛适适应应性性和和处处理理手手段段的的双双速速、三三速速、变变速速密密炼炼机机，也也有有转转子子速速比比可可调
5、调节节的的密密炼炼机机。其其操操作作时时间间大大大大缩缩短短，从从过过去去慢慢速速机机台台的的815min缩缩短短至至1.53.5min，甚甚至至有有的的达达11.5min（包包括括采采用密炼法与补充混炼法配合的工艺过程等）。用密炼法与补充混炼法配合的工艺过程等）。密炼机的结构也在不断发展。密炼机工作过程及整密炼机的结构也在不断发展。密炼机工作过程及整个机组的机械化、自动化水平也在不断提高，采用了程个机组的机械化、自动化水平也在不断提高，采用了程序控制，现在大型引进机台均采用计算机控制。序控制，现在大型引进机台均采用计算机控制。总之，此种发展是在大大强化混炼过程，提高机台效总之，此种发展是在大
6、大强化混炼过程，提高机台效能，减轻体力劳动和改善工作环境等。能，减轻体力劳动和改善工作环境等。在这种剧烈的混炼过程中，当然会带来许多新问题，在这种剧烈的混炼过程中，当然会带来许多新问题，因此，对机械研究设计来说，从机台的捏炼系统、冷却因此，对机械研究设计来说，从机台的捏炼系统、冷却系统、密封系统、加料及压料系统、卸料系统、传动系系统、密封系统、加料及压料系统、卸料系统、传动系统、控制系统、主要零部件、材料到各种参数的技术决统、控制系统、主要零部件、材料到各种参数的技术决定以及理论，都需要相应的发展，以使机台性能优良，定以及理论，都需要相应的发展，以使机台性能优良，为生产过程提供可能的适应性和调
7、节性。为生产过程提供可能的适应性和调节性。密炼机发展方向：密炼机发展方向：二大二大二高二高一低一低大功率、大规格（大容量）大功率、大规格（大容量）高速、高压高速、高压单位能耗低单位能耗低主要问题主要问题端面密封端面密封3.1.1 用途与类型用途与类型(1)用途用途 密炼机主要用于橡胶的塑炼和混炼，也密炼机主要用于橡胶的塑炼和混炼，也可用于塑料、沥青料、油毡料、搪瓷料及各可用于塑料、沥青料、油毡料、搪瓷料及各种合成树脂料的混炼。种合成树脂料的混炼。(2)(2)分类分类 按转子按转子端面形状不同端面形状不同（Rotor Section Form）椭圆型转子密炼机椭圆型转子密炼机 三棱型转子密炼机三
8、棱型转子密炼机 圆筒型转子密炼机圆筒型转子密炼机椭圆型椭圆型圆圆筒筒型型三棱型三棱型按转子按转子啮合与否啮合与否（Intermeshing）相切型，切线型相切型，切线型 啮合型，联锁型啮合型，联锁型 按转子按转子转速不同转速不同（Rotor Speed）慢速慢速 以以XM250为例为例 20rpm 中速中速 以以XM250为例为例 3050rpm 高速高速 以以XM250为例为例 60rpm 转速与其它机械相比，属低速范围，但对炼胶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，因炼胶要消耗大量能量，产作业来讲却是高速了，因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生大
9、量热量，这两点都限制转速范围。按转子按转子转速变化与否转速变化与否 单速单速 双速双速 转子具有两个速度转子具有两个速度 变速变速 以以密炼机的容量密炼机的容量来分来分大容量（规格）密炼机大容量（规格）密炼机370L中容量中容量 8080270L270L小容量小容量 1050L 试验用密炼机在试验用密炼机在10L以下以下 按按转子速比转子速比 异步转子异步转子 同步转子同步转子 目前规范使用的式椭圆形转子密炼机，圆筒形目前规范使用的式椭圆形转子密炼机，圆筒形可作为对前者工作方式的补充和发展。椭圆形密炼可作为对前者工作方式的补充和发展。椭圆形密炼机的代表是美国机的代表是美国Farrel Co制造
10、的制造的F系列密炼机和德系列密炼机和德国国WP Co生产的生产的GK-N系列密炼机；圆筒形密炼机系列密炼机；圆筒形密炼机的代表是英国的代表是英国Francis Shaw Co研制的研制的K系列密炼系列密炼机与德国机与德国WP Co生产的生产的GK-N系列密炼机。本章主系列密炼机。本章主要以椭圆形转子密炼机为例介绍密炼机的基本概况。要以椭圆形转子密炼机为例介绍密炼机的基本概况。3.1.2 基本结构基本结构v 密炼机主要由转子、密炼室、密封装置、加料密炼机主要由转子、密炼室、密封装置、加料及压料机构、卸料装置、传动装置、气动控制系统、及压料机构、卸料装置、传动装置、气动控制系统、液压系统、加热冷却
11、系统、润滑系统及电控系统等液压系统、加热冷却系统、润滑系统及电控系统等部分组成。部分组成。整体结构整体结构整整体体结结构构六个部分六个部分混炼部分混炼部分Mixing section 加料部分加料部分 Feed module section 压料部分压料部分Pressure ram section 卸料部分卸料部分 Discharge section 传动装置部分传动装置部分Drive section 加热冷却系统加热冷却系统 Heatingcooling system 气压系统气压系统 Compressed air system 液压系统液压系统 Hydraulie system 电控系统电
12、控系统 Elestric controller(system)润滑系统润滑系统 Lubrication system五五个个系系统统底座底座XM250/40椭圆型密炼机结构图椭圆型密炼机结构图密密 炼炼 机机3.1.3 工作原理工作原理 在密炼室内，生胶的混炼和混炼胶的混炼过程，在密炼室内，生胶的混炼和混炼胶的混炼过程，比开炼机的塑炼和混炼要复杂的多，物料加入密炼比开炼机的塑炼和混炼要复杂的多，物料加入密炼室后，就在由两个具有室后，就在由两个具有螺旋棱、有速比螺旋棱、有速比、相对回转相对回转的转子与密炼室壁，上、下顶栓组成的混炼系统内的转子与密炼室壁，上、下顶栓组成的混炼系统内受到不断变化反复
13、进行的强烈受到不断变化反复进行的强烈剪切剪切和和挤压挤压作用，使作用，使胶料产生剪切变形，进行了强烈的捏炼。由于转子胶料产生剪切变形，进行了强烈的捏炼。由于转子有螺旋棱，在混炼时胶料反复地进行轴向往复运动，有螺旋棱，在混炼时胶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。起到了搅拌作用，致使混炼更为强烈。密炼机的炼胶过程是比较复杂的，我们可以从下面的密炼机的炼胶过程是比较复杂的，我们可以从下面的图简单地表示炼胶过程。图简单地表示炼胶过程。混炼过程混炼过程基基本本步步骤骤1 1、细分（、细分（break）2 2、混入、混入(捏炼捏炼)（intermix，blend）3 3、分散、分
14、散（微观分散微观分散,分散混炼分散混炼）（Dispersive Mixing）4 4、简单结合、简单结合(单纯混合单纯混合,宏观分散、分布混炼宏观分散、分布混炼)5、塑化阶段、塑化阶段w 生生胶胶和和配配合合剂剂由由加加料料斗斗加加入入，首首先先落落入入两两个个相相对对回回转转的的转转子子口口部部，在在上上顶顶栓栓的的压压力力及及摩摩擦擦力力的的作作用用下下，被被带带入入两两转转子子之之间间的的间间隙隙处处，受受到到一一定定的的捏捏炼炼作作用用，然然后后由由下下顶顶栓栓的的尖尖棱棱将将胶胶料料分分开开，进进入入转转子子与与密密炼炼室室壁壁的的间间隙隙中中，在在此此处处经经受受强强烈烈的的剪剪切
15、切捏捏炼炼作作用用后后，被被破破碎碎的的两两股股胶胶料料又又相相会会于于两两个个转转子子口口部部，然然后后再再进进入入两两转子间隙处，如此循环往复。转子间隙处，如此循环往复。胶料在密炼室中的混炼过程胶料在密炼室中的混炼过程胶料在密炼室中的混炼过程示意图胶料在密炼室中的混炼过程示意图 密炼机对物料的捏炼作用可分为转子突密炼机对物料的捏炼作用可分为转子突棱顶与密炼室内壁之间及两个转子之间两方棱顶与密炼室内壁之间及两个转子之间两方面的四种作用来讨论。面的四种作用来讨论。v（1）转子外表面与密炼室内壁之间的高剪切）转子外表面与密炼室内壁之间的高剪切作用作用v（2）转子间的搅拌、折卷作用）转子间的搅拌、
16、折卷作用v（3）转子的轴向往返切割、搅拌作用）转子的轴向往返切割、搅拌作用v（4）上下顶栓分流、剪切和交换作用）上下顶栓分流、剪切和交换作用v（1）转转子子外外表表面面与与密密炼炼室室内内壁壁间间的的捏捏炼炼作作用用（椭圆型转子密炼机椭圆型转子密炼机尤为明显尤为明显）（A）密炼机中流线和填充情况示意图）密炼机中流线和填充情况示意图（B）局部放大，转子突棱棱峰处物料流动情况）局部放大，转子突棱棱峰处物料流动情况 v 转转子子表表面面与与密密炼炼室室内内壁壁间间形形成成了了一一个个环环形形间间隙隙，当当胶胶料通过此环形间隙时，则受到捏炼作用。料通过此环形间隙时，则受到捏炼作用。v 由由于于转转子子表表面面制制有有螺螺旋旋突突棱棱，它它与与密密炼炼室室形形成成的的间间隙隙是是变变化化的的（如如XM-50密密炼炼机机间间隙隙为为4-80mm,XM-250密密炼炼机机间间隙隙为为2.5-120mm），最最小小间间隙隙在在转转子子棱棱峰峰与与密密炼炼室室内内壁壁之之间间。当当胶胶料料通通过过此此最最小小间间隙隙时时，受受到到强强烈烈的的挤挤压压、剪剪切切、拉拉伸伸作作用用，这这种种作作用用与与开开
