[发明专利]一种密炼机渐开线形转子

说明书

技术领域

本发明涉及密炼机转子，具体是一种高聚物加工的密炼机渐开线形转子，属于高聚物加工机械技术领域。

背景技术

物料的混炼是指各种配合剂和填料在高聚物中均匀分散的过程，其为高聚物加工中的重要环节。物料加入混炼室后，在混炼室与转子构成的混炼空间中物料受到强烈挤压、剪切和搅拌，从而完成各类配合剂和填料在高聚物中的混入与均匀分散。

一般而言，物料混炼过程分为两个阶段：混入和分散。混入主要与剪切变形有关；分散主要与剪切应力的大小有关。良好且均匀的分散比简单混入的过程更难。由于高聚物材料加工的特殊性，使得密炼机转子的造型设计成为物料混炼均匀和功率消耗的决定性因素，转子的造型设计合理与否直接影响到密炼机的耗能、生产能力和物料的质量。

目前密炼机椭圆形转子凸棱曲率形状的技术缺陷主要体现在：“弯月镰刀”区内转子凸棱工作面上的绝大部分圆弧段对物料的压力方向相对混炼室法线作用角总是大于物料与混炼室的摩擦角，从而驱动物料沿混炼室滑移，滑移摩擦白白耗能发热，而对混入与分散无益，致使“弯月镰刀”内混炼作用微小；“弯月镰刀”区内转子凸棱工作面圆弧曲线在凸棱顶部“高剪切”区入口处形成的楔入角过大，物料不能平滑稳定顺利地楔入“高剪切”区，所以不能够获得最大、最有效的剪切应力；转子凸棱顶部的“平顶”造型使得凸棱工作面圆弧与凸棱顶相交处形成楞角突变，不但不利于吃料，而且会影响胶料流动的连续性，容易发生碎裂或滑动，还会因瞬间局部剪切应力和剪切速率的急剧加大造成物料升温过快；转子凸棱顶部的“平顶”与混炼室形成的前后间隙相等的狭缝流道“高剪切”区，比喇叭形间隙产生的剪切应力低3倍；椭圆形转子所提供的狭缝流道“高剪切”区容量太低，影响混炼效率和混炼物料的质量。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种密炼机渐开线形转子，能够克服椭圆形转子的缺陷，使得渐开线形转子更加优质、高效、节能、并且渐开线形转子在工作时，生热小、混炼温度低，适合面足够广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种密炼机渐开线形转子，包括转子基体，在转子基体表面一次成型有长螺旋凸棱和短螺旋凸棱，所述转子基体、长螺旋凸棱和短螺旋凸棱组成的转子的任意处横截面的外轮廓线由转子基圆的圆弧、渐开线形转子凸棱工作面、直线或内凹曲线形转子非工作面、圆弧过渡线组成。

进一步，所述渐开线形转子凸棱工作面的渐开线基圆和所述转子基圆是同心圆。

进一步，所述渐开线形转子凸棱工作面的渐开线基圆和所述转子基圆不是同心圆。

进一步，所述渐开线形转子凸棱工作面是渐开线基圆发生的渐开线的非起始段。

进一步，所述渐开线基圆发生的非起始段渐开线形转子凸棱工作面，其适用压力角区间是不小于45°并且不大于82°，在该压力角区间相对应的渐开线上部分截取一段。

进一步，所述转子基圆的圆弧、渐开线形转子凸棱工作面、直线或内凹曲线形转子凸棱非工作面相互连接处都用所述圆弧过渡线平滑连接。

本发明的有益效果是：该转子凸棱的工作面为渐开线形，渐开线曲率中心在其基圆上有规律的连续改变，曲率半径也相应有规律地由小逐渐在一定范围上连续变大。渐开线与混炼室组成了比目前密炼机椭圆形转子弯度更大、曲率中心与曲率半径时时变化的“弯月镰刀”区，在渐开线尾段与室壁自然形成了平滑渐缩的喇叭形间隙。

本发明的一种密炼机渐开线形转子不仅适用于橡胶、塑料行业，还适用于轻工、化工、建材、循环利用等行业的各种物料的混合、搅拌和破碎，尤其是用于高填充补强物料、特别是用于混炼高填充二氧化硅物料其技术优势更加明显。如混炼高填充白炭黑绿色轮胎胶料。目前低速密炼机混炼高填充白炭黑胶料需25min/次以上，本发明的渐开线形转子密炼机仅8min/次，工艺与物理性能好于前者。因此，本发明应用产业领域广泛。

本发明的一种密炼机渐开线形转子可用于现有密炼机的旧机改造和更新。该装置的渐开线形转子经过放大，缩小设计后可直接替换现有密炼机的转子。也可以把本发明渐开线形转子应用到在产密炼机的转子设计中。因此，本发明具有较大的实用价值。

附图说明

图1为本发明密炼机混炼室及渐开线形转子主视结构示意图；

图2为本发明密炼机混炼室及渐开线形转子A-A剖面示意图；

图3为渐开线形转子凸棱与混炼室壁组成的“弯月镰刀”区中高弹态物料的受力图；

图4为渐开线形转子凸棱与混炼室壁组成的“弯月镰刀”区中粘流态物料的受力和流变分析图；