[发明专利]一种橡胶加工用挤出机

说明书

本发明提供一种橡胶加工用挤出机，包括驱动装置、变速机构、进料机构、双螺杆挤出机构、传感器和控制系统；其中控制系统与驱动装置电气连接，驱动装置通过变速机构驱动双螺杆挤出机构运行；物料通过进料机构进入双螺杆挤出机构。本发明的一种橡胶加工用挤出机，通过对螺杆的通道深度和螺旋角的优化设计，挤出机的吞吐量达到最大，通过把驱动装置的输入扭矩分流为双螺杆挤出机构的两个输出扭矩，从而使双螺杆的载荷相等，提高了零部件的使用寿命，且传动比大，承载能力强。

技术领域

本发明涉及橡胶制造领域，尤其涉及一种橡胶加工用挤出机。

背景技术

橡胶挤出机，是橡胶工业的一种基本设备，是影响产品质量的关键设备之一，在轮胎和橡胶制品的生产过程中起着非常重要的作用。基于未固化的乙烯-丙烯- 二烯单体橡胶和聚丙烯的共混物被称为热塑性硫化橡胶。生产热塑性硫化橡胶的最实用的方法之一是橡胶挤出机。橡胶挤出机包括进料段、机筒和具有用于成型模具的结构。在进料部分，固体聚合物以粒料或不规则小块的形式通过料斗进料到挤出机中。然后，通过旋转螺杆沿着机筒输送聚合物。机筒壁配有许多熔化聚合物的电加热器。材料被熔化并被推向模具，在该模具中挤出的最终产品被成型并排出。在该过程中，聚合物经历非常复杂的热机械转变，从而引起材料物理性质的变化。通过更好的工艺控制和挤出机参数设置可以减少产品质量的不可预见性，然而在挤出机设计是存在以下几个问题：由于螺杆的通道深度和螺旋角设置不合理，挤出机的吞吐量无法达到最佳；另外，为使胶料得到较好的塑化效果而设计的螺纹结构的螺杆，使挤出产量受到影响，而且需要较大的驱动功率，在一些生产工艺中的使用受到了限制。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种橡胶加工用挤出机，通过对螺杆的通道深度和螺旋角的优化设计，挤出机的吞吐量达到最大；通过把驱动装置的输入扭矩分流为双螺杆挤出机构的两个输出扭矩，从而使双螺杆的载荷相等，提高了零部件的使用寿命，且传动比大，承载能力强。

本发明提供一种橡胶加工用挤出机，其中包括驱动装置、变速机构、进料机构、双螺杆挤出机构、传感器和控制系统；

其中控制系统与驱动装置电气连接，驱动装置通过变速机构驱动双螺杆挤出机构运行；物料通过进料机构进入双螺杆挤出机构；

其中，进料机构包括三个重力进料器，在进料前段通过两个重力进料器分别加入橡胶和聚丙烯，在进料后段通过粉末进料器加入粉末形式的固化剂；使用两个进料器在进料前段加入橡胶和聚丙烯预混合，以便在交联反应步骤之前将橡胶彻底分散在聚丙烯基体中。使用粉末进料器在后端引入粉末形式的固化剂。优选的，以恒定速率加入固化剂。

位于挤出机上的传感器用于连续监测和测量各种变量，包括整个挤出机的螺杆速度、壁温和熔体温度、挤出机马达负荷、熔体压力和进料速率。

其中，双螺杆挤出机构的螺杆的最佳通道深度和用于最佳通道深度的最佳螺旋角通过以下方式获得：

机筒速度v的分量速度v_x和v_z由下式给出：

假设机筒在旋转，而螺杆是静止的，具有几何形状的螺杆的通道可以展开以形成直的矩形通道。机筒变成在螺杆通道的表面上以相对于螺杆的速度和以等于螺旋角的角度滑动以引起材料剪切的无限平板。D是螺杆的直径，th是刮板厚度， W是通道宽度，h是通道深度，Pi是节距，c是间隙，ω是螺杆的角速度，是螺杆的螺旋角。

在下行通道或z方向的矩形通道中的流动的动量方程为：

其中，ρ是密度，p是压力，g是重力加速度。

剪切应力的本构方程为：