销钉式冷喂料挤出机及其应用_机械/仪表_工程科技_专业资料。中国科技论文在线月 特 种 橡 胶 制 品 S p e c i a l Pu r p o s e Ru b b e r P r o
中国科技论文在线月 特 种 橡 胶 制 品 S p e c i a l Pu r p o s e Ru b b e r P r o d u c t s Vo 1 . 2 4 No . 6 De c e mb e r 2 0 0 3 销 钉 式 冷 喂料 挤 出机 及 其 应 用 曹盛和. 贺建芸 . 刘月星. 程 源 ( 北 京 化工 大学 , 北京 摘 1 O O O 2 9 ) 要: O r 绍各种形式销钉挤 出机的特点及混合 机理及其在橡胶加工 中的应用情况 。 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 5 -4 0 3 0 ( 2 0 0 3 ) 0 6 -0 0 3 9 -0 3 关键 词 : 销 钉式 挤 出 机 ; 冷 喂 料 挤 出 机 中图分类号 : TQ3 3 0 . 4 4 销 钉式 冷 喂料挤 出机在 我 国橡 胶行 业 中 已经 得 到 了广泛 的应 用 。许 多对 挤 出制 品质 量要 求 较 高 的场合 均 采 用销 钉 式 冷 喂料 挤 出机 , 如 子 午 胎 生产 中的胎 面挤 出及 各 种型 胶 的挤 出等 。 无论 是 普 通 冷 喂 料 挤 出 机 还 是 热 喂 料 挤 出 机, 在挤 出过 程 中 , 胶 料在 螺纹 沟 槽 中作 螺旋 式运 钉 传递 挤 出机 、 销 钉 主 副 螺纹 螺 杆 挤 出机 等 多 种 形 式 。 1 销 钉式 冷 喂料 挤 出机 的类 型及 特 点 1 . 1 杆 体 销钉 螺 杆挤 出机 杆 体销 钉螺 杆 挤 出机 是在 普通 螺杆 挤 出机 上 的螺 杆上 加 设 销 钉 而成 。销 钉 有若 干排 , 每 排 沿 圆周 方 向有 数 个 , 如 图 1所 示 。它 主 要 有 3种形 动, 胶 料都 是层 流状态 , 螺槽 中的料 流存 在 “ 死 区” — — 一个 难 以塑 化 好 的核 心 。采 用 销 钉 式 冷 喂料 挤 出机 能很 好 的 消 除这 个 “ 死 区” , 提 高塑 化 混合效果 , 这 不 但 可 以节 省 设 投 资 , 节省能源 , 式: 一是 将销 钉 直接 安装 在普 通 螺纹 的螺槽 中; 二 是将 螺纹 按 周 向切 成沟 槽再 按上 一排 或若 干 排销 钉; 三是 在压 缩 段 的 某 一 位 置 去掉 其 中 一条 螺 纹 并按 规律装 上 一 组销 钉 [ | ] 。前 两种 虽 然能 提 高混 炼和 塑 化 效果 , 但 对 生 产 能力 影 响太 大 , 较少用 。 提 高 塑化 质 量 , 提 高制 品 的质 量 , 而且 排 除人 为 因 素对 质量 的 影响 , 效益 非 常显 著 , 因而 销钉 式 冷喂 料 挤 出机 获得 广泛 应用 [ 1 ] 。 销 钉 式冷 喂料 挤 出机 是在 螺杆 杆 体或 者机 筒 一 后 一 种 由于不 影 响 胶 料 的通 流 截 面 积 , 使 阻 力 大 大减 小 , 它 既能 提 高 混 炼 效 果 , 又 能 提 高 生 产 能 力, 因而 获得较 多的应 用 。 定部 位 上安 装数 排销 钉 而成 。销 钉 式冷 喂 料挤 出机有 杆 体销 钉螺 杆挤 出机 、 销 钉 机筒 挤 出机 、失重式喂料机 销 图 1 杆 体 销 钉 螺 杆 由于 设 置 了数 排销 钉 , 销 钉 比螺纹 要低 一 些 , 作 用下 物料 中间 的 热 交 换 得 到 很 大 的 改 善 , 这 有 利 于胶 料 的 温度 更 趋 于一 致 。另 外 , 对 于 大 型 的 形 成 螺纹 与销 钉 的 高 低 差 , 销 钉 代 替 了一 部 分 螺 纹, 因此这 种 螺 杆 的特 点 也 由此 产 生 。 当胶 料 沿 销 钉挤 出机 , 销 钉 可做 成 中空 , 其 中导入 冷 却液 进 行 降温 , 这 样加 速 了胶 料 的冷却 速 度 , 更 有 利于 低 温 挤 出 。但 由于销 钉 的数 量受 到螺 槽结 构 和尺 寸 的 限制 , 而且 物料 在螺 槽 中 的总 流 动 方 向也 受 到 螺 槽 的 限制 , 因此 物料 各 组 分 以不 同 的次 序 和 位 置进 行分 流 和混 合 , 因 而温 度 的均 化 作 用 是 有 限 的。 螺 槽输 送 至销 钉 位 置 , 胶 料 在 销 钉 的 作 用 下 反 复 的分 流 、 搅拌 , 胶 流 在 低 剪切 速 率 下 不 断 的 分 开 、 组 合 和转 移 , 改变 了其 方 向和 速度 分 布 , 使 物 料得 到 了有效 的混 和 ; 同 时销钉 也 是胶 料 回流 的屏 障 , 能 有 效地 减 少逆 流 , 从 而提 高 了生 产 能力 ; 在销 钉 收 穰 日期 : 2 0 0 3 —0 7 —0 7 作者 简介: 曹盛和 , 男, 江西波阳人 , 北 京 化 工 大 学 机 电 学 院硕 士 研 究生 , 主 要从 事螺 杆 构 型 研 究 和 C A D 软件的开发。 杆 体 销钉 螺 杆 挤 出 机 除 上述 特 点 外 , 还 有 结 构简 单 、 自洁 性能 好 和易 于加 工 的特 点 , 然 而 由于 转载 中国科技论文在线 特 种 橡 胶 制 品 第2 4卷 第 6期 销 钉对 胶料 的流 动 有 很 大 的 阻 碍作 用 , 这 使 得杆 体销 钉 螺 杆 挤 出 机 在 提 高 生 产 能 力 方 面 受 到 局 限 。而 机筒 销 钉螺 杆挤 出机 可 以较 好 的解 决 这个 问题 。 胶 料输 送 至销 钉 部 位 , 胶 料 在 销 钉 的作 用 下作 横 向运动 、 分 流运 动 及旋 转 运 动 。 由于这 3种运 动 , 机筒 销 钉螺 杆 除 对 胶 料 的分 流 作 用 外 , 还 起 着 周 向的搅 拌作 用 , 能 够 有 效 地 消 除螺 槽 顺 流 和 横 流 1 . 2 机 筒 销钉 挤 出机 机筒 销 钉挤 出机是 在机 筒 的一定 部 位 上设 置 方 向的 “ 死 区” , 有 效 的 破 坏 胶 料 挤 出过 程 中形 成 的未 塑 化 好 的 核 心 。每 当 未 塑 化 和 未 混 合 好 的 “ 胶核 ” 通 过销 钉 时 , 就会 受 到一 次剪 切 , 螺杆 每旋 若干排销钉而成 , 如 图 2所示 。每 排 销 钉 沿 圆周 又有数 个 , 而 且 在 螺 杆相 应 位 置 上 切 出 与 杆 体底 径 相 切 的环 形 槽 , 销 钉 直 插 入 这 些 环 形 槽 中 。 当 转一周 , 胶 料 便 会 受 到 一 排 数 个 销 钉 的分 割 、 剪 切、 搅拌, 故 销 钉提 高 了塑 化 和混 炼效 果 。 图 2 机 筒 销 钉 螺 杆 由于销 钉 的插 入 , 混合 、 捏 炼和 塑化 的能 力加 螺杆 是直 接 与杆 体相 连 接 的 , 即 当螺 杆旋 转 时 , 销 强, 在相 同 的挤 出条 件下 , 螺 杆 的工作 长 度 可 以缩 短, 由于 长径 比的变 小 , 胶料 在机 筒 内停 留时间 缩 钉 与 杆体 没 有相 对 运 动 , 这样 当胶 料 在 螺 槽 中输 送过程中, 胶料 必 须 克 服 销 钉 的 阻力 才 能 往 前 输 短, 胶 料 的挤 出温度 会有 所 降低 , 电机 的输 入 功 率 也 可 以 降低 。同 时 , 由于 销钉 的作 用 使 胶 料 连 续 的产 生 和扩 大新 表 面 , 不 但增 加 了胶 料 之 间 的 热 送, 很 明显 销钉 对 胶料 流 动是 起 阻碍作 用 的 , 作 用 力 与胶 料 的流 动 方 向是 相 反 的 ; 而 在 机 筒 销 钉 螺 杆 中, 销 钉 是 固定 在 机 筒 上 的 , 即 当螺 杆旋 转 时 , 传递 , 也增 加 了胶 料 与筒 壁 的热传 递 ; 另 一方 面销 钉 是直 接 插 入胶 料 里 面 的 , 这 样 它 也 可 以加 速 胶 销 钉 与螺杆 是 有相 对运 动 的 , 若 设 螺杆 静止 不动 , 则 机筒 销钉 的 相 对 速 度 就 是 螺杆 旋 转 的线 速 度 。 料 的冷 却 。所 以机筒 销 钉螺杆 挤 出机 可 以实 现低 温挤 出和使 温 度趋 于一 致 。由 于 挤 出 温 度 低 , 故 可 提高 转 速来 提高 产 量 。在稳 定挤 出性 能 和 自洁 性 能方 面 也有 不 可忽视 的优点 。 在 挤 出过程 中 , 螺 杆 中胶 料 的顺 流 速 度 总 是 远 远 小 于螺杆 的旋 转 线 速 度 , 也 就 是 说往 前 的输 送 速 度 小于销 钉 的相 对速 度 , 如 3图所 示 。因此 , 销 钉 输送 来 的胶料 起 拖 曳 作 用 , 机 筒销 钉 螺 杆 的输 送 和 杆体 销 钉 螺杆 中销 钉 相 比 , 由 于 杆 体 销 钉 能力 就 比杆体 销 钉螺 杆强 , 生产 能力 也就高 了 。 b 图 3 胶 料 所 受 的 力 ( a ) 一 杆 体 销 钉 对 胶 料 的作 用 力 ; ( b ) 一 机 简 销 钉 对 胶 料 的作 用 力 但 是 由于 这 种 螺杆 需 要 在 圆 周 方 向 切槽 , 切 力机 头时 的逆 流 的增 大 。 1 . 3 销钉 主 副螺 纹螺 杆 挤 出机 除 了相 当 一部 分 螺 纹 面影 响其 胶 料 输送 能 力 , 因 而也 影 响 了生 产 能 力 的提 高 ; 另外 , 销 钉 易 磨损 , 特别 是 前几 排 销 钉磨 损 严 重 , 而 且 在 生 产 过 程 中 销钉 出现故 障 或变形 将 给维 护 和保 养造 成很 大 困 难 。 目前我 们 已经 克服 了销 钉 弯 曲变形 而造 成 的 困难 。可 以采 用沿 加料 口至机 头销 钉每 排 间距 和 直径 依 次递 减 的方 式 , 来避 免销 钉 的变 形 , 这样 只 销 钉 主副螺 纹 螺杆 挤 出机 螺杆 的结 构 比较 复 杂, 喂料 段一 般 是 4头 螺纹 , 压 缩段前 半 段为 机筒 销钉段, 后半 段 为 主副 螺 纹 段 , 见图 4 。这 种 螺 杆 既有机 筒销 钉 的分 流 搅 拌作 用 , 又 有 主 副 螺纹 的 强 力 剪切作 用 , 具 有 强 力 剪 切 螺 杆 和 分 流 型 螺 杆 的综 合 优 点 。但 是 遇 高 阻 力 机 头 时 产 量 要 受 影 响, 而且 因为 主副 螺 纹 结 构 的存 在 增 大 了剪 切 生 增 加 了前几 排销 钉 的弯 曲强 度 又尽 量避 免 遇高 阻 一T _ T — ■ —— 一 中国科技论文在线 曹盛 和等 销 钉 式 冷 喂料 挤 出 机 及 其 应 用 4 1 热, 因而 出胶 温 度会 大 大提 高 , 不 利 于低 温挤 出 。 因此 它 适 合加 工 粘度 高且 范 围大 的胶 料 。一 般 用 在 门 尼粘度 为 3 0  ̄1 0 0的胶 料 中 。 图4 带 主 副 螺 纹 的机 筒 销钉 螺 杆 1 . 4 销 钉传 递 式螺 杆挤 出机 用 。这 种传 递 式 的混 合 、 塑化 过 程 没 有 突 变 和 强 烈 的剪 切作 用 , 基本 上 是 等体 积 的变换 过程 , 因此 挤 出温度 较 低 , 有 利 于 提 高 生 产 能力 。为 了 进 一 步强 化胶 料 的混 合 、 塑 化效果 , 在传 递段 加上 机 筒 销 钉 结构 , 因此这 种 螺 杆既 有两 者 的优点 , 也 有 两 销钉 传 递式 冷 喂料挤 出机 是 在原 机 筒销 钉 冷 喂 料挤 出机 的基础 上 的一 种改 良设 计 [ 5 ] 。其 螺杆 是机 筒 销 钉 螺 杆 与 传 递 螺 杆 的复 合 螺 杆 , 如图 5 所 示 。传 递式 螺 杆 是 在 塑 化段 设 置 多 头 螺 纹 , 其 螺 纹 深 度 由深 变 浅甚 至 为零 , 继 而 又 由浅 变 深 至 螺槽深度 ; 与此 同时 在 与 螺 杆 传 递 段 相 对 应 的机 者 的缺点 。比 如 : 机 筒 传 递部 分 的 阴螺 纹 加 工 难 度大 , 机筒 销 钉 维 护 也 很 困难 等 。另 外 在 传 递 段 装 有节 流销 , 可 以通 过 改 变节 流销 深 入 机 筒 流 道 筒 部 位设 置 相 同 的传 递 段 , 但 机 筒传 递 段 的阴 螺 槽 是 由浅 变深然 后再 由深 变浅 。 由机筒 成螺 杆 组 内 的深 度 , 起 到类 似 节 流 阀 芯 开 启 大 小 的作 用 。 胶料 经 过加 料 段 销 钉 后 , 从 螺 杆 的沟 槽 转 移 到 机 筒衬 套 的流 道 内 , 通 过 节 流销后 , 再 从机 筒 衬套 流 道 内返 回到 螺杆 的沟槽 。这 样胶 料 受到 均匀 剪 切 合 的传递 段 ,失重式喂料机 胶料 进 入该 段 时受 到如 下作 用 : 螺 杆 螺 槽 的胶 料 被挤 压并传 递 到相 对应 机 筒 阴螺 槽 内 或 阴螺 槽 的胶 料 被挤压 并 被传 递 到相 对应 的螺杆 螺槽内; 胶 料 在传 递过 程 中 , 还 受 到剪 切 和分 流作 和分 流 , 得 到很好 的混合 和 塑化 。 图 5 销 钉 传 递 式挤 出 机 结 构 图 2 应 用 冷 喂料挤 出机 还可 用 于大 型压 延机 的供 料 。采 用 销钉 式 冷 喂 料 挤 出 机 作 为 大 型 压 延 机 的供 料 系 销钉 式 冷 喂料挤 出机 由于其 一 系列 优越 的性 能, 自问世 以来得 到 广泛 的应 用 , 我 国 自引进 销钉 统, 可 以大 量节 省 热炼 机 , 节省 占地 面积 和操 作 人 员, 无人 为 因素 的影 响 , 气 密性好 , 质量 波动 小 , 可 以保 证胶 料 在 限度 内保 持 物理 性能 和 温度 的 一 式 冷 喂料 挤 出机 以来 , 橡 胶 加 工 业 获 得 较 大 的 发 展 。现 在销 钉式 冷 喂料挤 出机 特 别是 国产销 钉式 致, 已经 为大 多数 国 内外 家所用 。 总之, 由于 销钉 式 冷 喂料挤 出机 有 产量 高 、 塑 冷 喂料挤 出机在 我 国橡 胶 行业 中越来 越 广泛 的被 采用 , 内蒙古 呼 和 浩 特 富 特橡 塑机 械 有 限公 司 生 产 的各种 型 号销 钉 式 冷 喂 料 挤 出机 ,失重式喂料机 满 足 了 国 内 各 生 产 家 的需 要 , 其产 品达 到 国外 同类 产 品 先 进水 平 。 化效 果好 、 挤 出温度 低 等一 系列 的优 良性能 , 现 已 成 为普通 冷 喂料 螺 杆挤 出机 和 热 喂料挤 出机 的替 代产 品 , 它 有着 广 阔 的发展 和应 用前 景 。 参考文献 : 销 钉式 冷 喂料挤 出机 可用 于 子午 胎 生产 中的 胎 面挤 出 、 三 角胶 、 型胶 的挤 出等 对胶 料 的塑 化 和 温度 控 制方 面要 求较 高 的生产 中[ 6 ] 。斜交 胎 生产 中, 也 多 数采 用 了销 钉 式 冷 喂 料 挤 出机 。销 钉 式 1 1 3 吕柏 源 .橡 胶 冷 喂 料 挤 出机 螺 杆 构 型分 析 E J 3 .橡 胶 工 业 设 计, 1 9 8 6 , ( 4 ) . [ 2 ] 吕柏源 , 杨 道 路 等 .螺 杆 构 型 影 响 玲 喂 料 挤 出 过 程 的 初 步 研究[ J ] . 橡胶工业 , 1 9 8 4 , ( 9 ) . 【 下转第 4 7页 ) 中国科技论文在线正 赵 光贤 胶 鞋生产 中的烧 罐 4 7 质, 且 无 热风循 环辅 助 , 故 燃烧 的可能 性 就 大大减 轻 了。 颗 粒撞 击 到罐 壁表 面 , 易产 生静 电 , 引发 事故 。 ( 4 ) 对 锅 炉 用水 作 过 滤 、 净 化 和 除 氧处 理 , 除 氧是 为 了减 少 蒸 气 带 人 氧 气 而 加 大 罐 内 的 氧 含 量。 5 如 何 防止烧 罐 的发 生 了解 了烧 罐 的起 因 , 就 能 考 虑 对 应 的预 防 措 ( 5 ) 定期 更换 硫 化罐 的密 封件 和 动轴 密封 。 ( 6 ) 鉴于 滞罐 时 间会增 加 烧罐 的可 能性 , 为 此 施[ 。 ] 。事实 也 证 明 , 烧罐 并非绝 对 的, 如 前 所 述, 很 多 胶 鞋 , 数 十 年无 烧 罐 史 , 关 键 在 于 采 取 应 尽 可能 在停 电 、 蒸气 质 量 骤 降 等 情 况 下 采 取 紧 急 排 除故 障 的措施 , 尽 量缩 短滞 罐 时 间 。 ( 7 ) 平 时 经 常 检 查 硫 化 罐 和 附属 装 置 ( 如 鞋 车、 鞋棒) 的完 好 程 度 , 特 别 要 注 意罐 壁 和 罐 底 部 措施 , 加大 预 防力 度 。以 下 几 方 面 都 是 值 得 考 虑 的。 ( 1 ) 罐 内温 度 不 均 是 引 发 因素 之 一 。设 置 热 风循 环 的 目的就 是保 证 罐 内温 度 均 匀 , 但 如 果 一 旦装 置 发 生故 障或送 风 不均 匀 , 就 会产 生死 角 , 热 量不 能 及 时散发 , 积 累 到一定 成 度 , 就会 达 到燃烧 点 而引 发烧 罐 。所 以必须 经 常检 查罐 内温度 是 否 位 有无 杂 质 、 油污, 如 有应 立 即清 除 。 ( 8 ) 进 罐前 要对 半 成 品鞋进 行 检查 , 如发 现 有 胶 浆外 溢 , 亮 油挂滴 或 鞋 面 、 鞋底 沾上 纱 头 、 布屑 , 均应 除去 。 参考文献 : 均一, 通 过观 察罐 体 各 区点 的温 度计 , 可 以及 时 掌 握信息。 ( 2 ) 要勤 做 罐 内 的清 扫 工 作 。罐 内很 容 易积 存 由未 硫 化 鞋上 掉 下 的胶 疙 瘩 、 浆渣 、 纱 头、 布 屑 等 易 燃物 , 必须 经 常清 除 ( 特别 是 在死 角 处 ) 。 ( 3 ) 要谨 防 由压 缩 空 气 带 进 来 的 尘 粒 和输 气 [ 1 ] 诸葛奎 .胶鞋烧罐原 因浅析[ J ] .橡 胶工业 。 1 9 9 3 , 4 0 ( 1 2 ) : 7 3 3 — 7 3 9 . [ 2 ] 胡 占华 .布 面 鞋 硫 化 着 火 原 因 的 分 析 和 预 防 r J ] .胶 鞋 工 业, 1 9 9 0 , ( 2 ) ; 5 0 . [ 3 3 李 士 忠 .胶 鞋 制 造 [ M1 .北 京 : 化 学 工业 出版 社 , 1 9 8 0 . 管道 中的 油污 。特 别 在 很 高 的 空气 流 速下 , 外来 [ 4 ] 赵光贤 .硫化罐烧 罐[ J ] . 鞋 业信息 , 1 9 9 9 , ( 2 ) : 2 2 — 2 3 . Vu l c a ni z e r Bu r ni ng i n Ru b b e r Fo o t we a r Pr o d u c t i o n ZH A0 Gu a n g — xi a n ( S h a n g h a i Ru b b e r Fo o t we a r Re s e a r c h I n s t i t u t e ,S h a n g h a i 2 0 0 0 5 1 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : The c a us e s o f v ul c a n i z e r b ur ni ng of r ubb e r f o o t we a r du r i n g p r od uc t i o n we r e d i s c u s s e d a n d a na l y z e d.The pr e c a ut i on me a s u r e we r e a l s o s ug ge s t e d . Ke y wo r d s : r u b b e r f o o t we a r , v u l c a n i z e r b u r n i n g,h o r i z o n t a l v u l c a n i z e r ( 上接第 4 1页 ) [ 3 ] 韩 富志, 程卓 勇 .销钉 式冷喂料 橡胶挤 出机 及其应 用[ J ] . 橡胶技术与装 , 1 9 9 9 , ( 4 ) . [ 5 ] 吕柏源 , 常林 .冷喂料挤 出机与喂料装 置更新设计 的探讨 [ J ] .橡 胶 技 术 与装 , 1 9 9 8 , 2 4 ? [ 4 ] 北京化工 大学橡机教研组 .冷喂 料挤 出机螺杆 的初步实验 研究 [ J ] .北京 化工大学学报 , 1 9 7 7 , ( 3 ) . [ 6 ] 张 丽叶 . 挤 出成型[ M] .北京 : 化学工业 出版社 ? Pi n Ba r r e l Co l d Fe e d Ex t r u d e r a n d i t s Ap pl i c a t i o n CAO S h e n g — h e, H E Ji a n — y u n, LI U Yu e — xi n g, CH EN G Yu a n ( Be i j i n g Un i v e r s i t y o f Ch e mi c a l Te c h n o l o g y , Be i j i n g 1 0 0 0 2 9 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : Th e c h a r a c t e r i s t i s a n d mi x i n g me c h a n i s m o f e v e r y t y p e o f p i n b a r r e l e x t r u d e s a n d t h e i r a p pl i c a t i o n t o r ub be r p r oc e s s i ng we r e i n t r od uc e d . Ke y wo r d s: pi n b a r r e l e x t r ud e r,c o l d f e e d e xt r u d er
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