專利名稱:傳送混合型處理機的制作方法
技術領域:
本發(fā)明系關于一種用以對一可流動介質(zhì)本身或與其他介質(zhì)及/或固體、液體、氣體作混合、加工、調(diào)勻及/或復合的機器。特別涉及可塑的粘性與彈性物料諸如橡膠與可熔材料如塑膠,且亦可用以磨碎材料。
連續(xù)運行的混合裝置,通常稱為運送混合型,在英國專利第842,692號中有一段定義一種裝置,包括一外分部,具有一設有螺紋的內(nèi)作業(yè)表面以及一內(nèi)分部,具有一設有螺紋的外作業(yè)表面,其螺紋方向不同于具有螺紋的內(nèi)作業(yè)表面,但卻與之同軸。此二螺紋相互面對,界定一欲混合介質(zhì)的通道,該內(nèi)螺紋齒冠所界定的封套,包在該外螺紋齒冠所界定的封套中,密接而相契。該相互面對的螺紋間之槽,其截面積循該通道的大體上同一段落,在一最大值與最小值之間作相互反向的變化。運行中,介質(zhì)被移動于該通道之中,其中有部份連續(xù)移轉于該相對螺紋面之間充作施者與受者。
此種裝置可以固定,而該介質(zhì)可以泵送。
在此項裝置中,槽截面的最小值可以為零,而二螺紋可為正牙與倒牙。
連續(xù)運行的擠壓機通常由一轉子與一外膛形成一進口段、一傳送混合段與一出口段。轉子具有該外螺紋,外膛具有內(nèi)螺紋于傳送混合段,螺紋與該轉子上的螺紋的旋向相反但與之同一軸線。一個分部上、例如轉子上的螺紋在整個傳送混合段其截面積自全滿而變成了零,而另一分部中(例如外膛中)的螺紋,其在傳送混合段中的截面積自零變成全滿。如可能有后續(xù)傳送混合段時,其情相仿、反之亦然。
運行時,在傳送混合段入口,運送于一個分部中的材料作為施者組份,層層移轉而為受者組份,直到混合段之末,所有材料均經(jīng)移轉、混合并橫向加工完畢,層層依序。
美國專利842,692(授予Frenkea氏)以及1,585,531與1,585,532(授予Meyer氏)諸號中,述及兩代類此的傳送混合機。
此種傳送混合機在化學工程中曾用以混合并擠壓橡膠化合物、塑膠與各種粘性物質(zhì),在橫向混合處理上表現(xiàn)卓越。此間應注意,如果在此類機器出口處欲獲得具有相當均勻度品質(zhì)的物質(zhì),則在傳送混合段進口環(huán)形流的各截面中,所有成份務須按所需比例而提供。
為了達到比例均勻的標準,事先的混合作業(yè)很有必要,除了其他必需的制備作業(yè)之外,縱向與橫向兼具的混合乃不可免。
在橡膠工業(yè)中,Banbury式或相仿型式的內(nèi)分批式混合機常被作為主混合機,以一作為傾卸擠壓機的傳送混合機設置其后,此間即為一有上述需要之例。如果使用一兼具縱向與橫向混合能力的熱饋給傾卸擠壓機作為傳送混合之需時,所述內(nèi)分批式混合機的混合周期需時可以大為節(jié)省。
現(xiàn)下的內(nèi)混合機作業(yè)線在混合機后通常設有研磨機列以便在無需額外的加熱之下施行進一步的混合,或設以單純的非混合性傾卸擠壓機以將混合料形成片狀或粒狀以供后續(xù)之冷卻。為使多種化合物達到必需的混合,在整套設備中常需有兩個或更多混合循環(huán)。此類作業(yè)線亦有改良的可能。在冷饋式傳送混合中,為簡化饋料準備或取消此種準備起見,縱向混合亦有需要。
用于橡膠與塑膠工業(yè)的傳送混合機通常為一擠壓機,其驅動轉子與固定外膛的直徑不超過610/530mm,以3-12rpm的轉速運行。其所需齒輪系甚大,費用昂貴。
用于泥土、化學與冶金工業(yè)以處理大塊泥土與濾餅的傳送混合機規(guī)模較大,例如1000至3000mm以上。此等機器的內(nèi)面部份為固定的,外膛以類似旋轉窯的低速驅動,具有水平或垂直的軸線。
此類裝置的驅動,較之通常擠壓機的齒輪箱簡單多了。只要在膛體外面設一大直徑的齒環(huán),而由一標準型齒輪馬達驅動即可。如需要任何更大的動力,只要環(huán)膛外周多配置幾個類似的齒輪馬達即可輕易辦到。
在橡膠與塑膠工業(yè)中,可將熱饋傳送混合機的兼具縱向混合能力者,設以可轉的大徑外膛,配以如旋轉窯的簡化驅動,可以用作內(nèi)混合機后面的傾卸擠壓機。
以最大型機子(2100mm長×665mm直徑)可提供的冷卻面積作一十分粗略的比較,以二倍于此項彎卷的面積作為有效冷卻面積(熱由外側輻射),可顯示出,例如,一平均直徑為1500mm的傳送混合機,具有1500mm有效長度者比兩個2100mm機子相接續(xù)者能提供較多的冷卻表面,此類的一長度為3000mm的機子能發(fā)揮更大的冷卻效果。
如此使在內(nèi)混合機后應用傾卸傳送混合機的方式較之以機列來施行冷卻與混合者以相似或更好的效果拓展了其前途。據(jù)知在混有填充料如碳黑的情形下,混合料的溫度愈低,混合的品質(zhì)愈佳。
所以本發(fā)明的目的在于在連續(xù)運行傳送混合型固定式橫向混合機中,其介質(zhì)系以泵送混合時,提供另加的縱向混合能力。
在連續(xù)“冷饋”的傳送混合線中,其饋料需要塑化或熔化,簡化欲混合組份的事先混合作業(yè)或根本取消此等事先混合作業(yè),使組份能在合理的規(guī)律性時隔中、作連續(xù)或批次的饋給,而仍在既定周期之中以正確的比例送入傳送混合機。
在包括批次混合機周期性地傾卸進入熱饋擠壓機的混合作業(yè)線中,提供此類的外加縱向混合,以第一,就作業(yè)線末一個既定混合品質(zhì)標準減少該項批次混合機的循環(huán)時間;及/或第二,以一橡膠研磨機室為例,減少整個作業(yè)線上通道的數(shù)量。
此外,提供前所未有大徑的傳送混合機,具有簡化驅動與充份冷卻表面的短段,與使用后續(xù)機列相比,能提供相同或更佳的冷卻效果。
此類傳送混合機設于垂直軸線以代替水平軸線,并簡化了傳統(tǒng)擠壓機饋給塊料時所需的撞桿或其他輔助裝置。
為達到上述諸目的,本發(fā)明提供了一種傳送混合機,包括一外分部,具有一設以一螺旋紋的內(nèi)作業(yè)表面,與一內(nèi)分部,具有一設以一不同方向、但與該外分部內(nèi)作業(yè)表面上螺紋同一軸線的螺旋紋,此二螺旋紋相互面對面界定一欲混合介質(zhì)的通道;由該內(nèi)螺紋的齒冠所界定的封套包在該外螺紋齒冠所界定的封套之中,互相密接而相契。該相互面對的螺紋間之槽,其截面積循該通道的同一段落,在一最大值與最小值之間作相互反向的變化。其特征在于該槽截面退減的螺紋含有至少兩個起始段,其中在該軸向段一部份上的第一起始段,其槽面積退減率較另一段為小,而在該軸向段另一部份上的第一起始段槽面積退減率較另一段為大。運行時該介質(zhì)在通道中移動,其中,部份傳送于該相互面對二螺紋中的介質(zhì),先后充作施者與受者。起先傳送于施者槽退減較慢的起始段中的部份,其進入受者槽較另一施者槽起始段中者為晚。故而在傳送混合機幾何結構的整個軸向段中,除了橫向混合之外,并實施了縱向混合。
在此類的傳送混合裝置中,該施者螺旋槽在至少第一部份軸向段中可以較快的速率更進一步地減少其槽的截面積;而在其余軸向段中以較慢的速率減少其槽的之截面積。
在此類傳送混合裝置中,該二起始段在其各別軸向段中的較低截面積減少率可各為零。
在此類傳送混合裝置中,相面對的螺紋槽截面積的最小值可以為零。
在此類傳送混合裝置中,該相面對的螺紋的齒向可為相反。
在此類傳送混合裝置中,其中該兩個分部中之一個可以旋轉地安裝著而驅動,以施行該介質(zhì)的運送作用。
在連續(xù)運行擠壓機中,由一轉子與一外膛形成一進口段、一傳送混合段以及一出口。該轉子具有外螺旋紋,該外膛的傳送混合段中具有齒向與轉子螺紋上相反、但卻與其同一軸線的內(nèi)螺紋。二螺紋封套具有一徑向的余隙。在傳送混合段整個軸向段上轉子中的螺紋自一全滿的截面積改變至一零截面積;而外膛中的螺紋則自一為零的截面積改變至一全滿的截面積。且在有可能的后續(xù)傳送混合段存在時,其情相仿,反之亦然。
本發(fā)明在一含有至少兩個起始段的施者分部中提供了螺紋。其中在該傳送混合段的一部段落中,起先其槽的截面積并未減少;在另一起始段的該部份段落中,則有減少。而在該傳送混合段的不同部段中保持其最小截面積,當該第一個起始段在該傳送混合段的不同部段中減少其槽的截面積時。而在可能有后續(xù)第二個傳送混合段中的轉子與外膛間,其情相仿,反之亦然。
運行時,運送在轉子中的材料自充作施者分部的第一傳送混合段的入口移轉至作為受者分部的外膛,直至混合段終了時。所有的材料均經(jīng)移轉、混合與橫向加工,而在起先其截面積并未減少的轉子螺紋的該一起始段的材料較之在起先截面積開始減少的轉子槽的該段中的材料其傳送移轉為晚,故此材料除了橫向混合之外并受到縱向的混合,而在可能有后續(xù)第二傳送混合段中,其情相仿,反之亦然。
在本發(fā)明實施例中,在一施者分部中的螺紋起始段數(shù)為二的倍數(shù)。該不同槽截面減少率的此類縱向位移,與所致的進入受者分部介質(zhì)的部份移轉可以施之于其他的起始段。
在本發(fā)明另一些實施例中,其中施者分部中的螺紋起始段數(shù)加倍,此類不同槽截面減少率的縱向位移可施之于二個以上的連續(xù)起始段。為了提供縱向混合,部份介質(zhì)移轉進入受者分部的作業(yè),可能順序地有所延緩。
本發(fā)明的又一目的在于使傳送混合式機器可用以將材料加以研磨與分碎。通過將機中螺紋間余隙加以放大,以及減少螺紋起始段的配置以在不同速率下減少其截面積,特別適合用以研磨。
茲參照附圖,舉例詳細說明本發(fā)明于后附
圖1為以圖解方式將本發(fā)明的一個傳送混合段的截面加以繪示,其中,內(nèi)分部與外分部系相對相互固定,在一圖形管道中有一介質(zhì)泵送其間。
圖2為內(nèi)“施者”分部的兩個相鄰齒槽的展開圖,其槽的深度改變以斜剖線標示,突入于此圖的平面中。
圖3為本發(fā)明一個擠壓機的部份剖開立面圖,該機有兩個傳送混合區(qū)段作串聯(lián)配置。
圖4為一依垂直軸線而直立的傾卸傳送混合擠壓機的側立面圖,有一受旋轉驅動的外殼與一固定的內(nèi)柱,位于一具有平臺的內(nèi)混合機之下。
圖5為一平面圖,表示圖4中傳送混合機的中柱,旋轉外殼的驅動部份與內(nèi)混合機的臺架略去未繪。
圖6為一“施者”分部的三條螺紋槽展開圖,槽深變化以剖開斜線標示,側向突入于此圖的平面中。
在圖1中,一有內(nèi)分部2的圓管1具有本發(fā)明的傳送混合段3。其中內(nèi)分部2具有四條起始的螺旋槽4,外分部具有一螺旋槽5,可與內(nèi)螺旋槽4的螺牙相倒向,但其螺距不必相異。
依照傳送混合原理,內(nèi)螺紋4的流動截面積自起點6隨混合段的長度而減少,至其端末7終成為零。而外螺紋5的截面積則自為零的起點6增至端末7而告完滿。此兩分部可均為停止不動,二螺旋紋可相互接觸,或甚至相互固定于其相交的背部,圖中虛線8表示二螺紋間的圓錐形界面。
運行時,一介質(zhì)被泵經(jīng)該一環(huán)形通道,內(nèi)螺旋4中的內(nèi)容物送經(jīng)逐個元件、跨越界面8而移入外螺旋5。內(nèi)面的漸減螺旋為“施者”,而外面的螺旋為“受者”。
圖2表示該施者螺旋的四個起始8、10、11與12,各槽的槽深變化用緊密的斜剖線區(qū)突入于圖的平面而指示。
依據(jù)本發(fā)明,在起點6至中間段13之間,槽9與11深度的減少速率較槽10與12為慢;而在13至末段7之間,槽9與11深度的減少速率較槽10與12為快。事實上9與10顯示了其極端情況如下自6至13間,槽9一直維持在全滿的深度,而槽10則自全滿深度減少至零;自13至7之間槽10維持在零而槽9則自全深減少至零。
槽11與12的槽深顯示了逐漸的改變。就槽11而言,自6至13間變化極慢而在13至7間變化快得多了。槽12深度變化情形與此正好相反。這種槽深的發(fā)展情形在圖1中也有所表示,為施者螺旋4相鄰諸槽的情形。
運行時,一不均勻的介質(zhì)用泵送經(jīng)此一混合段,自開始6至13段,“施者”螺紋槽12與10會將幾乎全部或以槽10為其極端情形、將全部內(nèi)容物移轉進入“受者”槽,而自槽11與9移出甚少,尤以槽9完全沒有移出。在段13至末端7間,原來不夠活動的槽11與9將其內(nèi)容移入受者槽,而槽12與10則在此項移轉中收受甚少甚至完全沒有收受。
如此,當一個橫向于圓管中主要流向的完全混合作用按照傳送混合原理進行時,在混合區(qū)的6至13與13至7段間,一清晰限定份量的縱向混合也將進行。
如同橫向混合者一樣,此項縱向混合的強度也取決于相對的“施者”與“受者”螺旋間交會點數(shù)目所決定的移轉元件數(shù);以及此等元件由相對螺紋槽截面積變化率所決定的“厚度”所左右。
由此可知,通過此等元件數(shù)目的最大化與元件厚度的最小化,對于一個移轉來說,實際上可達到任何混合強度,或者必要時可通過變化內(nèi)、外螺紋的“施者”與“受者”的角色而重復其移轉數(shù)。
應該明白,此間改變螺紋槽深度的例子僅為易于說明清楚而已。事實上本發(fā)明亦可通過改變槽的寬度、或同時改變其深度與寬度而達到目的。
圖3表示一擠壓機,部份剖開,可為一例如冷喂橡膠擠壓機,其外膛20有一入口21與一出口突緣22。
在外膛20與擠壓螺旋23之間,形成有傳送混合區(qū)24與25,二者先后相連。在區(qū)24中,螺旋充作“施者”以給料于外膛螺紋26之中,二者造型依本發(fā)明所規(guī)范,每一條第二螺紋槽27自起始到傳送混合區(qū)24的中點29,其深度自全深減少至實質(zhì)上為零;而每隔一條的螺紋槽28,其深度直到中點29并未有所減少。從區(qū)24中的中點29到其末尾,上述變化相反。
在傳送混合區(qū)25中,外膛20中的螺紋槽充作“施者”每一第二槽30在傳送混合區(qū)25的開始點至點32之間,槽深自全深減少至零,而每隔一條的螺紋槽,其槽深一直維持全深截面。自點32到傳送混合區(qū)25的末尾,上述變化相反。
如此,在兩個傳送混合區(qū)中,除了橫向混合外,并各進行了縱向的混合。
此外,所示的擠壓螺旋尚有一計量段33,為利溫度之控制,在螺旋芯34與膛的通道35有液體循環(huán)。此擠壓螺旋23有軸承與驅動,如36所示。
圖4表示一本發(fā)明的傳送混合機置于一在臺架41上的內(nèi)混合機40之下。該機具有一位于垂直軸線上的固定內(nèi)柱42以及一可轉動的外殼。外殼裝在支架45的軸承44上,由齒輪馬達46與47經(jīng)一大徑齒環(huán)48驅動,其恰似常用于水平與垂直旋轉窯,無需成本大的單一齒輪箱,而提供了低速的旋轉。
此傳送混合機的出口49在轉殼43與中柱42下部周緣。可繞周緣配置許多孔,以擠出顆粒產(chǎn)品,被固設于另外組件的刀子所切下。顆粒落于轉臺50之上,可自該處掃落至一導向一冷卻器及/或輾片機的輸送帶上。
圖5乃中柱42的頂視圖,表示內(nèi)混合機落下通道的開口51。
圓錐形外殼43在其內(nèi)側與中柱42的開口內(nèi)具有許多螺紋槽52,使內(nèi)混合機的落料得以循向下且圓滑之坡壁而將成塊的橡膠推向旋轉殼的螺紋,從而確保其拉入傳送混合機體的長孔形開口并向下離開一段距離。
此項設計可以省卻撞桿饋給機的需要,該機如齒輪箱一樣,是另一種費用昂貴的設備,且在一水平中心線上傾卸擠壓機維修極煩。
冷卻設施圖上未示,但可極易在中柱內(nèi)裝設以供壓力循環(huán),鑒于殼體可用面積尚大,可鉆孔或作成部份空心狀,以供冷卻之目的。冷卻水可采用開放循環(huán)式,以免有密封之煩。
在柱周適當處所,并可另設進口53/54以供摻入粉狀助劑,或設一液體接頭55導至下面繞周而間隔設置的眾出口,以利傳送混合機全能運行時的宣泄。助劑可為液狀或浮懸液狀,由該接頭射入。
如前所述,傳送混合機具有大直徑與小徑向深度,且含有多條起始段,可使冷卻與混合實質(zhì)上同時而且有效地進行。本發(fā)明設施可使一內(nèi)混合機的落出料所需的縱向混合仍能確保,尤其當用于縮短的循環(huán)時間下,而在傳送混合機中有需進行額外混合的場合。
圖6與圖2相仿,表示三條“施者”螺紋槽60、61、62的展開情形,其中本發(fā)明關于縱向混合的設施應用于此一相鄰槽群中。
圖示加以斜剖線的槽深乃突入于本圖平面之中,在第一個三分之一的槽段中,槽61自全深減少至零深度,而槽62、63均維持全深。在第二個三分之一槽段中,槽62自全深減至零深度,而槽63仍為全深。在最后的三分之一中,槽63自全深減至零深度。如此完成了施者槽中全部內(nèi)容物的縱向間隔移轉于在整個傳送混合區(qū)中連續(xù)增加其截面積的受者槽。
圖4至6的實施例亦可用于廢橡膠品如舊胎等的打碎。經(jīng)發(fā)現(xiàn)傳送混合裝置的相對運動的螺紋部份間具有相當大的間隙,可用以打碎諸如車胎等廢品,形成大小不一的橡膠碎粒,而其他成份如纖維與金屬絲等相當干凈。
權利要求
1.一種傳送混合型處理機,包括一第一分部(1,20,43),具有一設有一螺旋紋(5,30,31)的內(nèi)作業(yè)表面;及一位于第一分部之內(nèi)的第二分部(2,23,42),其具有一設有一螺旋紋(4,27,28)的外作業(yè)表面;該第二分部的螺旋紋與第一分部方向不同但在同一軸線,二螺紋相互面對,界定一欲處理介質(zhì)的通道;由內(nèi)螺紋齒冠所界定的封套在外螺紋齒冠所界定的封套內(nèi)直至并含二者契合之處,相對二螺紋槽的各截面積循通道的同一軸向長度在最大與最小值之間作反相之改變;其特征在于,截面積減少的螺紋4具有至少兩個起始段(9、10、27、28、30、31),其中第一起始段(9、28、31)在一軸向段落中、其槽截面減小率較第二起始段(10、27、30)者為小,而在另一軸向段落中,第一起始段(9、28、31)的槽面積減小率較第二起始段(10、27、30)者為大。
2.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,該螺紋槽的第二起始段(10、27、30)在至少其軸向段的第一部份中其截面積減少率較快,而在其余部份中其截面積減少率較慢。
3.如權利要求1或2中所述的處理機,其特征在于,其中兩起始段(9、10、27、28、30、31)在其各別軸向長度中較慢的截面積減少率可各為零。
4.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,其相互面對的螺紋槽(4,5)截面積的最小值為零。
5.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,其相互面對的螺紋槽(4,5)的螺牙方向相反。
6.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,在部分(1,2,20,23)的螺紋起始段為二的倍數(shù),螺旋槽截面積不同減少率的縱向位移,施之于相間的起始段。
7.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,在分部(1,2,20,23)的螺紋起始段為倍數(shù),螺旋槽截面積不同減少率的縱向位移,施之于連續(xù)兩個以上的起始段。
8.如權利要求1中的所述的處理機,其特征在于,諸分部(2,23,43)中之一為可旋轉地安裝著且被驅動,以執(zhí)行介質(zhì)運送的作用。
9.如權利要求8中所述的處理機,其特征在于,其中該第二部分(42)為固定,而第一分部為可轉動,且被驅動。
10.如權利要求9中所述的處理機,其特征在于,兩分部(42,43)的軸線是垂直的,而第二分部(42)設有一饋給開口51。
11.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,諸分部固定于一介質(zhì)泵送經(jīng)過的管道之中。
12.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,該機系用以混合形成介質(zhì)組份,使在作業(yè)時介質(zhì)被移動于通道中,其中若干部分移轉于充作施者與受者的相互面對的螺紋(4,5)中,其在施者槽的第一起始段(9)中部分移入于受者槽較施者槽的第二起始段(10)中部分為晚,從而在傳送混合幾何結構的軸向段上除了橫向混合之外,并施行了縱向混合。
13.如權利要求1中所述的處理機,其特征在于,配置該機以將該介質(zhì)分碎成其組份,螺紋(4,5)間的間隙予以放大。
14.一種擠壓機,具有一運行于一外膛(20)中的轉子(23),形成了一個進口段(21),一傳送混合段(24、25)、充作欲擠壓材料的塑化區(qū),以及一出口段(22),轉子(23)具有外螺紋(27、28),而外膛(20)在傳送混合段中則有一與轉子螺紋反相而與其軸線相同的內(nèi)螺紋(30、31),二螺紋的封套間有徑向的間隙;在傳送混合段的一個軸向段中,轉子螺紋的截面自全滿變成為零,而外膛螺紋則自零截面變成全滿,這種情況在傳送混合段的任何后續(xù)段中反之亦然,其特征在于,在施者分部中的螺紋包括了至少兩個起始段(27、28,30、31),其中第一起始段(28、31)在該傳送混合段的一個分段上、其槽截面并不減少,而第二起始段(27、30)在該一分段上則有如所述的減少;在該傳送混合段的另一分段上,第二起始段維持其最小的槽截面不變,而第一起始段的截面則有了改變。
15.如權利要求14中所述的擠壓機,其特征在于,轉子(23)在傳送混合段進口充作施者分部,使作業(yè)中在傳送混合段(24、25)進口、而由轉子(23)運送中的材料,以外膛(20)作為受者分部而移轉,直到混合段終了,所有材料均經(jīng)移轉、混合并橫向加工完畢,在起先截面積未有減少的轉子螺紋起始段(28)中的材料較之在起先截面積有所減少的轉子螺紋起始段(27)中的材料的移轉為晚,從而除了該橫向混合外,尚有縱向混合施之于該材料,這種情形在傳送混合段的任何后續(xù)部份中,反之亦然。
全文摘要
一種傳送混合型處理機,其包括一具有內(nèi)螺紋5的第一分部與一具有一外螺紋4的第二分部,與該第一螺紋相異向但同軸,二者相協(xié)同使二螺紋相互面對面界定一欲處理介質(zhì)的通道。螺紋槽的截面積循長度方向在最大與最小值之間作反相改變。截面積減少的螺紋4具有至少兩個起始段9,10,11,12,第一起始段9在一縱長段落中其減少速率較第二起始段10者為小,而在另一縱長段落中,其減小速率較第二起始段10者為大。
文檔編號B01F5/06GK1098025SQ9310890
公開日1995年2月1日 申請日期1993年7月24日 優(yōu)先權日1993年7月24日
發(fā)明者保羅梅爾 申請人:弗倫凱爾西迪公司