張仁廣，于江，郝海龍，劉麗

(大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116036)

適用于白炭黑煉膠工藝的320 L嚙合型密煉機

320 L meshing mixer for white black rubber mixing process

張仁廣，于江，郝海龍，劉麗

(大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116036)

介紹了一種為滿足白炭黑煉膠工藝的嚙合型密煉機，詳細介紹了白炭黑煉膠工藝對設(shè)備的要求，以及為滿足這些要求，對設(shè)備所作出具有針對性的改進和特殊處理；同時還介紹了該設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點。

白炭黑；嚙合；轉(zhuǎn)子；恒溫?zé)捘z；密煉機；結(jié)構(gòu)

近15年來，由于歐洲和北美對環(huán)保和節(jié)能要求日益嚴格，對輪胎提出了新的要求，即所謂的“綠色輪胎”，綠色輪胎具有彈性好、滾動阻力小、耗油低、生熱低、耐磨、耐穿刺、承載能力大、乘坐舒適等優(yōu)點，是以后輪胎市場的發(fā)展方向；而滿足生產(chǎn)出綠色輪胎的必要條件是在煉膠環(huán)節(jié)中添加一種必不可少的原料——白炭黑，其主要成分是二氧化硅多水化合物。由于白炭黑的物理特性和化學(xué)特性，其在煉膠過程中也對煉膠設(shè)備提出了新的要求，要求煉膠設(shè)備能滿足工藝需要，使煉膠效果達到制造綠色輪胎的要求。

在這個前提要求下，大連橡膠塑料機械有限公司（以下簡稱大橡塑）根據(jù)市場走向，適時的開發(fā)出了適合白炭黑工藝的320 L嚙合型密煉機，同時由于320 L嚙合型密煉機的生產(chǎn)能力與270 L切線型密煉機的生產(chǎn)能力相當(dāng)，并且嚙合型密煉機具有更好的煉膠質(zhì)量，所以可以廣泛替代目前的切線型270 L密煉機。

下面就簡單介紹一下320 L 密煉機的主要結(jié)構(gòu)、特點。

1 白炭黑煉膠工藝對密煉設(shè)備的要求

由于白炭黑的主要成分是二氧化硅多水化合物，其本身并不能使輪胎性能更好，需要在膠料中加入一種配合劑——硅烷，其具有很強的活性，不允許與氧氣和水接觸，據(jù)有相關(guān)資料介紹，膠溫在145~155 ℃時硅烷化效果最好，而就煉膠工藝而言，白炭黑的分散主要發(fā)生在混煉初期，為得到好的硅烷化效果，最主要是依賴于溫度，膠溫高的情況下，可以縮短混煉時間，并提高生產(chǎn)效率，但又要防止過硫反應(yīng)。所以理想的煉膠條件是：煉膠溫度的有效控制與保持、密煉空間內(nèi)溫度的均一性，即恒溫?zé)捘z。

另外，由于白炭黑自身較高的物理硬度，對設(shè)備的磨損比較嚴重；同時硅烷化反應(yīng)的附加產(chǎn)物對設(shè)備有一定的影響，所以膠料接觸面必須要進行耐磨耐腐蝕 處理。

綜上所述：適用白炭黑煉膠工藝的密煉設(shè)備必須要具備很好膠料分散性，溫度控制靈敏性、以及恒溫保持與均一性，實現(xiàn)恒溫?zé)捘z；密煉室、轉(zhuǎn)子、卸料門、壓砣等與膠料接觸面必須耐磨耐腐蝕。

2 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

密煉室總?cè)莘e：326 L ；

有效容積：212 L（填充系數(shù)0.65）；

轉(zhuǎn)子形式：嚙合型轉(zhuǎn)子；

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：5~50 r/min，速比1:1；

主機功率：1 500 kW；

壓砣壓力：0.06~0.6 MPa（液壓上頂栓）。

3 主要部件介紹

該320 L密煉機由加料裝置、壓料裝置、密煉裝置、卸料裝置、鎖緊裝置、端面密封裝置、液壓站、溫控單元、潤滑系統(tǒng)等主要部件組成，值得注意的是，該型號的密煉機沒有傳統(tǒng)密煉機中的大底座。

3.1 壓料裝置

壓料裝置雙立柱導(dǎo)向桿結(jié)構(gòu)，同樣采用雙油缸對角線布置的驅(qū)動方式，油缸活塞桿一側(cè)鉸接在橫梁上，缸體一側(cè)鉸接在連接座上；壓砣與推桿仍然采用法蘭剛性連接方式，冷卻水管在推桿中間與壓砣相連接，能有效保證冷卻水不滲漏。壓砣采用單面坡結(jié)構(gòu)，底面為V型結(jié)構(gòu)，在四角處安裝有可以更換的耐磨條。

在壓料裝置中還可以配備外置式位移傳感器，可以在整個運行過程當(dāng)中即時顯示并控制壓砣的位置。參見圖1。

圖1 壓料裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 加料裝置

在加料裝置中，其左右側(cè)墻、后墻、上梁等均采用了整體厚鋼板結(jié)構(gòu)，替代了以往的薄鋼板焊接結(jié)構(gòu)，使加料裝置不但外形簡單整潔，還加強了整體的強度，能有效防止變形。整個加料裝置的后墻板設(shè)有炭黑投料口，左右側(cè)墻預(yù)留有輔助投料口。另外，該機臺加料裝置的一個顯著特點是：料口寬度大于加料門寬度，由此形成的凸臺具有導(dǎo)向的作用，能有效限制壓砣在下壓過程當(dāng)中受彎矩而產(chǎn)生變形所帶來的影響。

為適應(yīng)白炭黑的煉膠工藝，整個加料通道內(nèi)表面同樣進行了防腐蝕處理。參見圖2。

圖2 加料裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 密煉裝置

該機臺的密煉裝置采用了新型嚙合型轉(zhuǎn)子，大橡塑專利的加長一體式焊接邊支架，液壓式端面密封。在轉(zhuǎn)子出水端安裝有軸向推力軸承，能有效保證轉(zhuǎn)子在工作狀態(tài)時軸向穩(wěn)定性，不會來回串動。在出水端邊支架上安裝有一個測溫?zé)犭娕?，以監(jiān)測膠料溫度；在密煉室上安裝有單向注油閥。在密煉室入口處四周同樣的安裝有耐磨板。參見圖3。

圖3 密煉裝置結(jié)構(gòu)示意圖

（1）密煉室

密煉室采用薄壁筒焊接結(jié)構(gòu)，為保證強度，在薄壁筒圓周方向上焊接了加強筋板。其中密煉室壁體毛坯為整筒鍛造結(jié)構(gòu)，能有效保證室壁體質(zhì)量。 參見圖4。

圖4 密煉室結(jié)構(gòu)示意圖

（2）邊支架

邊支架為焊接件，采用加高一體落地式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)為大橡塑公司專利，為安裝鎖緊裝置提供空間和基礎(chǔ)。參見圖5。

圖5 邊支架結(jié)構(gòu)示意圖

（3）新型嚙合型轉(zhuǎn)子

該密煉機采用了新型嚙合型轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子體為合金鋼鑄件結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子軸鍛造。

該新型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點是：轉(zhuǎn)子棱的布局設(shè)計有利于膠料在密煉空間里從轉(zhuǎn)子兩側(cè)向中間推進，改善了轉(zhuǎn)子在煉膠過程中軸向的受力情況，加大了膠料在密煉室里往復(fù)折返空間，有利于膠料的攪拌與混合；同時轉(zhuǎn)子棱截面的設(shè)計以及棱的布置增大了轉(zhuǎn)子間的嚙合區(qū)域，增加了膠料在轉(zhuǎn)子棱間的嚙合作用，有利于膠料的分散與均勻?？梢哉f，該轉(zhuǎn)子的煉膠效果達到了一個新的層次。參見圖6。

圖6 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 卸料裝置

卸料裝置采用了雙齒條齒輪下落式排料方式，有齒輪齒條油缸驅(qū)動卸料門軸，帶動卸料門進行旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)關(guān)門與開門動作。整個裝置主要由卸料門，焊接式卸料門座，卸料門軸，卸料油缸等主要部分組成。

卸料門為加長式結(jié)構(gòu)，與擋圈接觸密封，在門體中間帶有2個測溫?zé)犭娕肌Ｐ读祥T軸采用了階梯狀設(shè)計，安裝時只能從出水端向傳動端插入，該方式既方便安裝與拆卸，同時也限制了卸料門軸軸向串動。參見圖7。

圖7 卸料裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.5 鎖緊裝置

鎖緊裝置采用了新型鎖緊結(jié)構(gòu)（該結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功申請專利），其固定方式不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因該320 L密煉機沒有大底座，所以整個鎖緊裝置通過鎖緊底座固定在密煉裝置的左右邊支架上。

該結(jié)構(gòu)中的鎖緊底座采用焊接式結(jié)構(gòu)，最大限度的減少螺栓連接方式，以避免產(chǎn)生螺栓松動的問題。

該鎖緊結(jié)構(gòu)的主要特點是：由于鎖緊裝置在工作當(dāng)中所受沖擊力較大，這些沖擊力來源于密煉裝置，通過卸料裝置傳遞給鎖緊裝置，而整個鎖緊裝置又是固定在邊支架上，所以到最后，力又傳遞到密煉裝置上，從外部看，整個裝置的受力情況是封閉的。這個結(jié)構(gòu)可以說從根本上解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中將鎖緊裝置固定在大底座的螺栓的松動問題。

同時該結(jié)構(gòu)嚴格控制了鎖緊油缸的行程，使鎖緊最大行程不會超過曲拐鎖緊時的死點，以避免產(chǎn)生過鎖現(xiàn)象，造成不必要的麻煩。參見圖8。

圖8 鎖緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.6 端面密封裝置

本機的端面密封裝置采用油壓式密封結(jié)構(gòu)。每套密封裝置采用3油缸推動定圈，一臺設(shè)備上的4套密封裝置共12個油缸，所有端面密封油缸的液壓管路是相通的，有效保證工作狀態(tài)下各個密封面密封壓力一致。

每套密封裝置的潤滑有接觸面潤滑油與工藝軟化劑之分，其中潤滑油3個點，工藝軟化劑2個點，能有效保證潤滑與密封效果。另外，定圈通水冷卻，有效降低了密封面工作時的溫度，延長了動定圈的使用壽命。該機臺動定圈的搭配方式為合金與合金的搭配方式。參見圖9。

圖9 端面密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖

4 主要技術(shù)特點

為滿足白炭黑煉膠工藝，本機臺與膠料接觸部分進行了硬化處理，包括壓砣底部的V型面，密煉室內(nèi)表面、擋圈、卸料門，以及加料口通道內(nèi)壁，均采用特殊的硬質(zhì)合金及特殊的堆焊工藝，以保證耐磨性和耐腐蝕性。

同時為提高冷卻效果及冷卻控制，壓砣，卸料門，密煉室以及擋圈均采用鉆孔冷卻方式，并且改進鉆孔冷卻流道結(jié)構(gòu)，增加了冷卻面積，并減少了冷卻水流通阻力，以達到冷卻效果和恒溫控制性能。

為更好的實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的冷卻效果，轉(zhuǎn)子的冷卻方式為強制循環(huán)冷卻，其冷卻流道由不封閉的C形環(huán)流道串聯(lián)而成，環(huán)與環(huán)之間由小角度螺旋槽流道過渡。該結(jié)構(gòu)增大了冷卻面積，能有效的保證和控制轉(zhuǎn)子整體的冷卻效果。轉(zhuǎn)子表面進行了耐磨耐腐蝕處理，堆焊了特殊材質(zhì)的微裂紋合金，并且采用獨有的堆焊工藝使其比普通的硬質(zhì)合金更加耐磨，更能滿足白炭黑的煉膠工藝要求。

為更好的監(jiān)測煉膠溫度以及控制，使密煉空間內(nèi)的膠料溫度保持一致，實現(xiàn)恒溫?zé)捘z，該設(shè)備共安裝3個測溫?zé)犭娕?，出水端邊支架?個，卸料門上2個，用來控制及輔助檢測煉膠溫度以及控制密煉機排膠。

5 結(jié)語

大橡塑320 L嚙合型密煉機是專門為滿足白炭黑煉膠工藝要求而研制的一種密煉機，同時在結(jié)構(gòu)上和工藝上作出了相應(yīng)的改進和創(chuàng)新，大大提高了設(shè)備性能，能有效實現(xiàn)恒溫?zé)捘z，滿足白炭黑煉膠工藝的需要。同時其生產(chǎn)能力與270 L切線型密煉機的生產(chǎn)能力相當(dāng)，并且嚙合型密煉機具有更好的煉膠質(zhì)量，具有廣泛的適用性。

（R-01)

TQ330.43

1009-797X(2016)07-0023-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.07.006

張仁廣（1980-），男，高級工程師，畢業(yè)于東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，現(xiàn)主要從事密煉機、擠出壓片機等的設(shè)計工作，Buzuluk公司密煉機項目組中方負責(zé)人，已累計在捷克工作近9個月。

2016-01-20