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橡胶机械发展历程炼胶机械:开放式炼胶机(开炼机)

发布时间:2018-07-29 21:11:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

一、炼胶机械

1、开放式炼胶机

开放式炼胶机俗称开炼机,它具有结构简单使用方便的特点,广泛用于橡胶的塑炼、混炼、热炼、冷却胶片、废旧橡胶破碎和细碎、再生胶精炼等作业,是橡胶工业中最早使用的一种最基本的炼胶设备。随着技术的进步,开炼机的应用范围正在逐步缩小,塑混炼作业被密炼机取代,部分热炼作业被销钉机筒冷喂料挤出机取代,多数密炼机的排料冷却压片被双螺杆挤出机取代。

开炼机,开放式炼胶机

图1 早期的双辊筒开炼机

据资料记载,我国开发大规格开炼机皇冠备用源于1954年,传统开炼机的传动系统采用三相交流异步电机通过减速器、大小驱动齿轮和速比齿轮带动两个辊筒作相向回转。一般选用鼠笼式转子封闭自扇冷式异步电机,也有选用绕线式异步电动机的。后者启动性能比前者好。但可靠性差、价格高。前者结构简单。防尘启动性能虽然不如绕线型异步电动机来得大,但由于开炼机多用空车启动的,故启动性能可以满足开炼机的要求。后来大连橡胶塑料机械厂采用双出轴减速器和两个万向联轴器驱动前后辊筒,或采用双电机通过组合式减速箱和万向联轴器分别驱动前后辊筒。四川亚西橡塑机器厂采用行星减速器取代一般齿轮减速器。无锡第一橡塑机械有限公司在中小规格开炼机上采用汽车齿轮箱取代普通齿轮减速器,可降低噪音。欧洲有的开炼机采用液压马达取代电机驱动,在过载时可保护机器。欧洲的液压马达曾在国内做过广告,但未被采用,近年来,国外开炼机有采用低速同步电动机直接驱动的。它的优点是:功率因数高,不需配置减速器。它的缺点是:电动机成本高、体积大,操作与维护都不方便,故在国内产品中尚未采用。

操作开炼机具有一定危险性,因此必须具有良好的制动性能,通常采用抱闸制动或电源反接制动。反接制动大都用在一般传动的开炼机上。不论哪种制动方式,在执行制动动作后,前辊筒继续回转的距离不得大于辊筒圆周长的1/4。早期开炼机的辊筒轴承均为滑动轴承。采用青铜做轴承轴瓦由于铜是我国紧缺资源,因而在20世纪80、90年代推广使用尼龙轴衬及钢背复合轴衬取代青铜铜衬,以节约铜资源。从1990年开始,则采用滚动轴承来取代滑动轴承,以减少摩擦损失,减少能耗。随着橡胶工业的快速发展,对开炼机提出了更高要求。进入21世纪,开炼机的规格已经发展到Φ710×2250(2540)、Φ760×2340和Φ810×2540等,成为当前最大规格开炼机,以便和370L及以上规格密炼机配套使用。

开炼机,开放式炼胶机

图2 大功率开放式热炼机

进入21世纪后,Φ560及以上规格开炼机开始采用许多新技术,在传动系统中采用了硬齿面齿轮减速箱和无级调速直流电机驱动装置。为适应加工硬胶料的需要,增加了电机功率50%以上,同时提高前辊线速度,最高线速度达40m/min。为控制辊面温度。将辊筒中空结构改为圆周钻孔结构。电动调距装置设置了光电编码转速检测系统、间隙消除机构、光电测距和安全片破裂报警系统。液压调距装置利用压片传感器和位移传感器对辊距可作精密调整,并可利用PLC和触摸屏进行控制。 

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图3 实验室开放式炼胶机

2、密炼机

(1)相切型转子密炼机和啮合型密炼机转子密炼机

我国开发和应用密炼机经历了一个漫长的过程。解放前上海正泰橡胶厂和上海大中华橡胶厂曾分别向英国 Framcisshaw公司和美国 Farrel公司订购K5密炼机和11D密炼机皇冠备用,时值全国解放前夕,正泰橡胶厂收到了KS密炼机,而大中华橡胶厂仅收到主电机和减速器,主机没有收到。正泰橡胶厂的K5密炼机成了解放初期全国橡胶企业唯ー一台密炼机。在1952~1953年期间,青岛橡胶二厂和棒林橡胶厂等单位从英国进口3A密炼机和从苏联进口PC-2密炼机。我国生产密炼机始于1955年,当时苏联援助我国的橡胶机械图纸资料收藏于轻工业部设计公司沈阳分公司,其中包括PC-2密炼机图纸。从1956~1957年大连橡胶塑料机械厂产成第一台国产密炼机。PC-2密炼机实为20世纪40年代美国技术,转子为双棱椭圆形结构,转子转速为20r/min,压料装置气缸直径200mm,压砣对胶料单位面积的压力为0.15MPa左右,主电机功率240kW。因此,属于低速、低压、小功率密炼机、混炼一车胶料需时13~15min,混炼胶的实测能耗高达0.25-0.35 kwh / kg。PC-2型密炼机后来改称为XM[-253/20密炼机,之后又有两款改进型XM245/40和X253/4020型密炼机。

 

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图4 密炼机和密炼机转子

由于大规格密炼机具有很大的制造难度,在相当长的一段时间内,一直为大连橡胶塑料机械厂在家制造,因此产能有限,一机难求。且早期国产密炼机由于水平所限混炼室内壁和转子凸棱耐磨性差,使用3~4年后,转子凸棱和混炼室内壁之间的间隙可达13-15mm,影响效率和炼胶质量。在1970年后期,有的用户对PC-2型密炼机进行技改,将压料装置气缸直径增大至410mm,从而可使压砣对胶料单位面积压力提高到0.4MPao同时将前后转子速比齿轮对调,可适当提高转子转速。技改后的密炼机,可减少炼胶时间,提高炼胶质量。随着密炼机向高速、高压、大功率方向的发展,以及机器结构的改进及对转子的研究,从1970年开始,国外密炼机转子功率从20rmin提高到30-60r/min,可以单速、双速及无级调速,两转子从有速比到无速比,压砣对混炼胶胶料单位面积的压力从从0.17MPa提高到0.45-0.6MPa,转子每转消耗的功率,从12kW提提高到25~-50kW,压料装置由气压改为液压。1985年,开始和德德国W&P进行技术合作,引进GKN型和GK-E型两种密炼机的制造技术,由此开始步入密炼机的设计制造行列。GN型为自行开发产品。对于转子断面呈圆形的啮合式转子密炼机,从英国 Framcisshaw公司开发成功以后的约80年时间内,由于填充系数相对较小等原因,市场需求一直不旺,但被橡胶制品行业认可,用于混炼难混炼的胶料。


图5 全4凸棱剪切型转子

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皇冠备用 图6 NST四棱转子


图7 ZZ2型转子

 

图8 NR5型转子

进入21世纪,国内外提倡生产所谓的“绿色轮胎”,“绿色轮胎的配方中使用白炭黑(SiO2)。这种轮胎具有噪声低、省油和提高湿路面抓着力的特点。实践证明,用相切型转子密炼机皇冠备用混炼白炭黑胶料时,温升高,混炼室和转子磨损厉害,只有用具有类开炼机炼胶机理的啮合型转子密炼机比较适用,炼胶温度低,机器耐用。为此,这种密炼机开始受到国内外市场的关注。益阳橡塑机械厂在生产GK90E和GK190E密炼机的基础上,自行开发了GE5、GE20GE45、GE135、GE250和GE320型密炼机,2006年开发成功了最大规格GE580啮合型密炼机。一直生产相切型转子密炼机的大连橡胶塑料机械有限公司进入21世纪后,也介入了啮合型转子密炼机的开发生产,目前已有XMN-90(6-60)、XMN-190(6-60)、XMN270(4-40)等规格型号。四川亚西机器厂从生产XMY-90一个规格扩展到MN-60、XMY-90E、XMY-110、XMY-150、XMY-190和XMY270等多种规格型号。啮合型转子密炼机自1934年在英国问世以来,目前是生产使用和发展的最好历史时期。

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图9 实验室用同步转子X(S)M-1.7YTB密炼机


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图10 密炼机炼胶过程

(2)串联式密炼机

皇冠备用 串联式密炼机又被称为叠加式密炼机,是在20世纪80年代发展起来的新机种,由德国大陆橡胶公司退休董事 j . peter博土所发明。第一台叠加式密炼机安装在 Kraigaug工厂,1991年2月开始使用,1993年( Rubber world)No5刊文介绍。

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皇冠备用 图11 串联式密炼机

国内开发叠加式密炼机皇冠备用与国外相比晚了约20年。2010年左右,益阳橡塑机械集团有限公司和大连橡胶组料机城有限公司先后分别开发了GE320EGE5OT叠加式密炼机和XMN320X(5-50)XMN-580X65-50叠加式密炼机,2011年交付使用。叠加式密炼机的上位密炼机的排料口与下位密炼机的投料口相扣接,因此下位密炼机没有压料装置。上下位密机均采用啮合型转子,因此适用于混炼制造“绿色轮胎”的白炭胶料。串联式密炼机的下位机的容量大于上位机承接量,混炼功能主要在上位机完成,下位机承接上位机排出的胶料,进行冷却和补充混炼。在快速降温到合适温度条件时继续完成白炭黑胶料的硅烷反应。由于用叠加式密炼机混炼胶料时无需进行多段混炼而节能,混合节能达30%6,生产效率提高50%以上,节约厂房和和设备投资20%~30%,并可提高混炼胶的均匀性和分散性。


(3)销钉转子密炼机

皇冠备用 在国内密炼机的发展史上,20世纪80年代,原山东化工学院现青岛科技大学赵嘉澎等老师提出开发销钉转子密炼机,研究销钉转子密炼机结构和混炼机理。先后设计了X(S)M-50和X(S)M-50D两种型号,前者由常州第二轻工机械厂制造,无无锡橡胶三厂使用。后者由上海橡机一厂制造,准坊橡胶厂使用。两种型号的销钉转子密炼机分别于1986年10月和1991年通过了由中国化工装备总公司组织的技术鉴定。鉴定认为胶料混炼质量好,炭炭黑分散度高。与普通密炼机相比生产效率提高259%6~45%,单位能耗降低15%~309%,节约用水11.5吨/吨胶。


(4)一步法炼胶系统

一步法炼胶系统是由一台密炼机和5~6台(一般为6台)开炼机组成的炼胶系统,可将传统的多段炼胶改变成一段炼胶。这种炼胶系统约在2008年左右传入我国,立即受到了轮胎企业的认可,并有多个橡机企业进行开发和生产。步法炼胶系统工作时先由密炼机高温炼胶后,排下的胶料先通过第一台开炼机进行冷却,然后通过中央输送系统分配到多台开炼机进行连续低温补充混炼,直接得到终炼胶,强化了下辅机(开炼机)的混炼作用。生产过程自控。根据大连机材有限公司的介绍,密练机需采用液压压料装置,对胶料的单位压力达0.6MPa,采用高效同步转子或用1:1.2~1.7的速比,转子转速70 r / min或40.6r/min,以用70r/min为多,无级调速,并对密炼机作扩容处理,扩容后MX-270提高产量6.49%,XM370提高了7.69%,主电机变频。一步法炼胶系统也称低温一次法炼胶系统,生产数据表明明工艺吨胶电耗下降,生产效率提高200%,胶者料性能和磨耗里程分别提高15%和7.2%

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(5) 翻转式密炼机

翻转式密炼机又被称为加压式捏炼机,20世纪80年代中成都电缆厂人日本进口了第一台55L翻转式密炼机,随后由大连橡胶塑料机械厂据此设计制造了国产第一台翻转式密炼机。我国胶鞋生产企业在20世纪80年代后期到90年代,从日本和台湾地区引进了大量翻转式密炼机。在此基础上,在市场需求推动下,催生了约30个翻转式密炼机生产企业,先后开发了XN-55×30、XN-75×30、XN110×30、XN-150×30、XN-200X30、XN-300X30等规格型号。从这些规格型号的翻转式密炼机可以看出,不论机器大小,转子转速均为30rmin。目前,已有企业在传统机型上进行了改进,采用了四棱同步转子和直流或交流变频调速驱动,转子转速可在4-40r/min之间无级调实际上,翻翻转式密炼机是在传统密炼机的基础上所做的变形设计,转子结构形式与普通密炼机相似,为相切型转子,其最大的不同点是没有卸料门,炼胶完毕卸料时,上提加料装置和压砣,转动混炼室向外倾倒140°,将胶料排入接料斗或通过卸料输送带运走。由于翻转式密炼机结构相对比较简单,安装使用方便,装机功率小,价格便宜,在一般橡胶企业是取代开炼机炼胶的绝好设备。

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