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封閉式攪拌裝置的制作方法

文檔序號:4485710閱讀:303來源:國知局
專利名稱:封閉式攪拌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種封閉式攪拌裝置,通過在腔室內(nèi)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子攪拌如橡膠、塑料等材料。
分批式封閉攪拌裝置,加工一批攪拌物要通過一系列的操作過程,如橡膠、塑料等攪拌材料通過浮動錘壓入腔室、通過腔室內(nèi)一對轉(zhuǎn)子的攪拌獲得所需狀態(tài)的攪拌物、以及攪拌物通過卸料門放出。
以上的攪拌操作是通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動力在攪拌物上起剪切力的作用完成的。眾所周知,在轉(zhuǎn)子和腔室內(nèi)壁之間的間隙剪切力最大(參考下文涉及的頂端間隙),并且隨著頂端間隙的減小其最大剪切力增大。因此,很顯然,減小頂端間隙促進攪拌由大剪切力而引起的粉碎作用的結(jié)果。然而,如果頂端間隙減小,大剪切力局部地施加給攪拌物,而使攪拌物的溫度升高。
因此,就加工具有較低的可允許溫度的攪拌物所而言,盡管生產(chǎn)率降低也要采用這樣的步驟,即,增大頂端間隙,降低轉(zhuǎn)子速度,為使溫度的升高控制在允許的溫度范圍內(nèi),應(yīng)減少材料加入量,使攪拌效率降低。就加工具有較高的可允許溫度的攪拌物所而言,當認為攪拌效率很重要時,為了獲得大剪切力,應(yīng)盡量減小頂端間隙,提高轉(zhuǎn)子速度。
然而,按上述的慣用結(jié)構(gòu),這樣的頂端間隙僅適用于特定的攪拌條件。除非當攪拌物類型改變使攪拌條件發(fā)生變化時,替換轉(zhuǎn)子以便提供適應(yīng)于攪拌條件的頂端間隙,提供過大或過小的頂端間隙,加劇了攪拌和粉碎不充分的問題,使攪拌物溫度的升高超過了允許的溫度。然而,替換轉(zhuǎn)子以適應(yīng)攪拌條件的辦法是不切實際的。當攪拌物溫度的升高超過了允許的溫度時,在損失了攪拌裝置的吞吐量時,攪拌物的質(zhì)量得到了保證,如通過降低轉(zhuǎn)子速度和減少進料量。
日本特許廳公布的專利號為No.63-47106專利中,當僅僅提高冷卻效率時,可以將封閉式攪拌裝置打開,其中有兩個沿軸向延伸的圓周方向的螺旋形長葉片,刮片用于清理葉片的背面,并通過刮片刮去附在腔室內(nèi)壁表面的攪拌物層,這樣,通過腔室使冷卻效率提高。然而,在上面的封閉式攪拌裝置,僅僅長葉片提供了特定的頂端間隙和完成的剪切功能,刮片的剪切作用的技術(shù)思想也沒有說明,所以對于該裝置頂端間隙變化的了解是不夠的。
另外,封閉式攪拌裝置在葉片轉(zhuǎn)子能夠移動這一方面得到了發(fā)展,這樣使頂端間隙為適應(yīng)攪拌條件能夠任意變化,而不是不切實際的轉(zhuǎn)子的替換。然而,在軸每次移動后,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動軸的移動機構(gòu)需檢查和維修,檢查維修周期增加,檢查操作變得更加復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一種封閉式攪拌裝置,該封閉式攪拌裝置能夠在各種攪拌條件下均勻攪拌和粉碎攪拌物,不需要檢查和維修工序,同時攪拌裝置的固有吞吐量沒有損失,并防止了攪拌物溫度的過度增長。
為了達到上述目的,本發(fā)明第一方面,所提供的封閉式攪拌裝置由腔室、帶葉片的轉(zhuǎn)子,葉片與腔室內(nèi)壁至少沿軸向形成了多個不同的頂端間隙,以便轉(zhuǎn)子在腔室內(nèi)轉(zhuǎn)動時,通過攪拌物在頂端間隙的流動獲得所需攪拌狀態(tài)的攪拌物,同時通過所提供的剪切力粉碎攪拌物。
本發(fā)明第二方面,按照本發(fā)明第一方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中葉片由長葉片和短葉片組成,并且多個不同的頂端間隙至少是沿著長葉片形成的。
本發(fā)明第三方面,按照本發(fā)明第二方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中在所述轉(zhuǎn)子的圓周方向上形成至少兩個長葉片和短葉片,至少在兩個長葉片和短葉片上提供多個不同的頂端間隙。
本發(fā)明第四方面,按照本發(fā)明第一方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中所形成多個不同的頂端間隙之一,允許其葉片的頂部緊靠在腔室的內(nèi)壁上,以便刮去附在腔室內(nèi)壁表面上的攪拌物,并且施加很強的剪切力粉碎攪拌物。
本發(fā)明第五方面,按照本發(fā)明第一方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中多個不同的頂端間隙至少包括兩個小頂端間隙、中頂端間隙和大頂端間隙,小頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0025-0.0250范圍內(nèi),中頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0100-0.0500范圍內(nèi),大頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0250-0.1000范圍內(nèi)。
本發(fā)明第六方面,按照本發(fā)明第五方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中小頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.00625-0.0125范圍內(nèi),中頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0125-0.0250范圍內(nèi),大頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0250-0.075范圍內(nèi)。
本發(fā)明第七面,按照本發(fā)明第一方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中葉片包括一個有上述形狀的多級頂端間隙。
本發(fā)明第八面,按照本發(fā)明第七方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中至少一個多級頂端間隙是錐形的。
本發(fā)明第九面,按照本發(fā)明第一方面或第四方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中葉片包括一個有上述形狀的多個錐形頂端間隙。
本發(fā)明第十面,按照本發(fā)明第一方面或第四方面所提供的封閉式攪拌裝置,其中轉(zhuǎn)子的葉片是由分離元件構(gòu)成的。
附圖的簡要說明

圖1按照本發(fā)明封閉式攪拌裝置內(nèi)的轉(zhuǎn)子的前視圖;圖2轉(zhuǎn)子的展開圖;圖3攪拌攪拌物時的狀態(tài)說明圖;圖4A和4B攪拌物的流動狀態(tài)說明圖,其中,圖4A顯示按照本發(fā)明的封閉式攪拌裝置的攪拌物流動狀態(tài)圖,圖4B顯示慣用的封閉式攪拌裝置的攪拌物流動狀態(tài)圖;圖5A和5B轉(zhuǎn)子長葉片和短葉片的狀態(tài)圖,圖5A是轉(zhuǎn)子展開圖,圖5B是轉(zhuǎn)子軸的橫向剖視圖;圖6轉(zhuǎn)子展開圖;圖7轉(zhuǎn)子展開圖;圖8轉(zhuǎn)子展開圖;圖9轉(zhuǎn)子展開圖;圖10轉(zhuǎn)子展開圖;圖11A至11E一個葉片的多個頂端間隙的外觀圖12用于實驗的轉(zhuǎn)子展開圖;圖13當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分時,本發(fā)明轉(zhuǎn)子及比較例的特性曲線圖;圖14當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/分時,本發(fā)明轉(zhuǎn)子及比較例的特性曲線圖;圖15分離元件型轉(zhuǎn)子的透視圖。
下面參考圖1至10對本發(fā)明實施例進行說明。
按照本發(fā)明的封閉式攪拌裝置,包括一對轉(zhuǎn)子即第一轉(zhuǎn)子1和第二轉(zhuǎn)子2,用于支撐轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動的箱體3。冷卻管(圖中未畫出)與箱體3的外壁相連接,以便冷卻攪拌物。用于容納攪拌物的腔室4由箱體3的內(nèi)部形成。如圖3所示,攪拌腔室4的垂直橫斷面是兩個相交圓的形狀,并由一對第一攪拌腔室4a和第二攪拌腔室4b構(gòu)成,其內(nèi)徑都為D,相交部分4c在攪拌腔室4a和4b之間用于連接二者。
浮動錘5用于將橡膠、塑料等攪拌材料壓入腔室4,其位置在箱體3的上部中間,以便于上下往復(fù)移動。另一方面,卸料門6在底部中間用于放出攪拌物。其結(jié)構(gòu)是這樣的,浮動錘5和卸料門6與箱體3緊密相連接構(gòu)成了腔室4內(nèi)壁的一部分。
第一轉(zhuǎn)子1和第二轉(zhuǎn)子2分別通過第一攪拌腔室4a和第二攪拌腔室4b插入,如圖1所示。轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2的軸線相互平行,并通過驅(qū)動機構(gòu)使其相互反方向轉(zhuǎn)動。另外,具有長葉片7和短葉片8的轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2制成了相同的形狀,后面將說明。
各自的轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2的都制成了在腔室4內(nèi)的轉(zhuǎn)子攪拌部分1a和2a,并具有轉(zhuǎn)子支撐部分1b、1b和2b、2b,它們被支撐在箱體3上可以轉(zhuǎn)動。各自的轉(zhuǎn)子攪拌部分1a和2a有三個長葉片7和短葉片8,并在圓周上按120度等距離排列,并沿軸向延伸,如圖2所示。各自的長葉片7是螺旋形的進料葉片,從腔室壁面的一端延伸至腔室另一壁面的中間。另外,各自的短葉片8是反向螺旋形的出料葉片,從長葉片7的一端至腔室壁4另一表面,以便在長葉片7的另一側(cè)定位。
每一個長葉片7的頂端分成了高端部分7a、中端部分7b和低端部分7c,三個頂端部分在軸向上有不同的高度。也可以說,三個頂端部分在長葉片7的圓周方向上有不同的高度。各自的頂端部分7a、7b和7c的間隙大小是按著小頂端間隙、中頂端間隙、大頂端間隙的順序增加。所以間隙是指頂端部分與腔室4內(nèi)壁之間的距離。
也就是說結(jié)構(gòu)是這樣的,高端部分7a緊靠著腔室4的內(nèi)壁,以形成小的頂端間隙,當轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動時,高端部分7a對攪拌物施加大的剪切力,以提高攪拌效率和粉碎效率,并刮去附在腔室4內(nèi)壁的攪拌物以提高冷卻效率。進一步說,高端部分7a允許大部分進入的攪拌物沿軸向流動,同時加速攪拌物的流動,加速攪拌物在第一攪拌腔室4a和第二攪拌腔室4b之間流動。
另一方面,低端部分7c與腔室4的內(nèi)壁充分分開,以形成大的頂端間隙。使當轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動時,低端部分7c增加了通過頂端間隙攪拌物數(shù)量,同時加速攪拌物的流動,加速攪拌物在第一攪拌腔室4a和第二攪拌腔室4b之間流動,防止了從局部對攪拌物施加大剪切力,避免了攪拌物溫度的過度升高。
中端部分7b形成了介于高端部分7a頂端間隙和低端部分7c頂端間隙之間居中的頂端間隙,以便控制剪切力及高端部分7a和低端部分7c攪拌物的流動。
頂端間隙可以是下列順序排列之一中,小和大頂端間隙;大,中和小頂端間隙;小,大和中頂端間隙。
相對應(yīng)在長葉片7另一側(cè)形成了具有高端部分8a、中端部分8b和低端部分8c的短葉片8,如圖2所示。高端部分8a緊靠著腔室4的內(nèi)壁,以形成小頂端間隙,與長葉片7高端部分7a相似,對攪拌物施加大剪切力,刮去附在腔室4內(nèi)壁的攪拌物,并加速攪拌物的流動,加速攪拌物在攪拌腔室4a和4b之間沿軸向流動。
低端部分8c與腔室4內(nèi)壁充分分開,以形成大頂端間隙。與長葉片7低端部分7c相似,增加了通過頂端間隙的攪拌物數(shù)量,加速攪拌物在攪拌腔室4a和4b之間的流動,避免了從局部對攪拌物施加大剪切力。
中端部分8b形成了介于高端部分8a頂端間隙和低端部分8c頂端間隙之間居中的頂端間隙,與長葉片7低端部分7b相似,以便控制剪切力及高端部分8a和低端部分8c攪拌物的流動。
下面對具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的封閉式攪拌裝置的操作進行說明。
首先,如圖3所示,浮動錘5與箱體3分離,卸料門6與箱體3緊密相接,打開腔室4頂部。在從打開狀態(tài)加入如橡膠、塑料、裝填材料等材料裝入腔室4后,浮動錘5與箱體3接觸并壓入腔室4的相交斷面4c內(nèi)。另外,幾乎同步,冷卻水或類似的物體流入與箱體3的外壁相連接的冷卻管,用于通過箱體3冷卻腔室4內(nèi)的攪拌物。依賴于攪拌材料的類型和結(jié)構(gòu),如熱水、蒸汽等為了加熱攪拌材料能夠在冷卻管內(nèi)流動的熱介質(zhì)。
其次,當剪切和粉碎攪拌材料時,為了獲得所需混合狀態(tài)的攪拌物,第一轉(zhuǎn)子1和第二轉(zhuǎn)子2沿反方向轉(zhuǎn)動。長葉片7的高端部分7a和短葉片8的高端部分8a提供了小間隙,當?shù)谝缓偷诙D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,如果將片裝的橡膠塊類的攪拌材料加入連接部分4c,這些材料通過剪切力被送入第一和第二攪拌腔室4a和4b,如圖3所示。由上所知,在攪拌開始后,甚至攪拌材料具有較大的尺寸和各種攪拌形狀時,攪拌材料總能在短時間內(nèi)被粉碎于腔室4的整個空間。
當攪拌在腔室4內(nèi)上述所需的攪拌材料時,每一個長葉片7的頂端部分7a、7b和7c,每一個短葉片8的頂端部分8a、8b和8c,作用于由攪拌材料和攪拌物所組成的流動的攪拌物上。
圖4A和4B表述了本發(fā)明封閉式攪拌裝置和相應(yīng)的慣用的封閉式攪拌裝置的攪拌物的流動狀態(tài)。在圖中,陰影部分表示攪拌物的添加數(shù)量,矢量表示攪拌物流動的速度和方向,箭頭表示攪拌物在連接部分4c的流動的速度和方向。
參考圖4A,由于在上面所描述的長葉片7的高端部分7a和短葉片8的高端部分8a所提供的小頂端間隙,少量的攪拌物由頂端間隙通過。為此,攪拌物在高端部分7a和8a進料側(cè)沿軸向大量流動,根據(jù)這一點,大部分攪拌物移向與長葉片7的高端部分7a相鄰的短葉片8的中端部分8b的進料側(cè),一部分攪拌物通過頂端間隙。由小頂端間隙產(chǎn)生的大剪切力作用于部分攪拌物使其粉碎。另外對于粉碎來說,被剪切的攪拌物的溫度突然增加。然而,由于大部分攪拌物沿軸向流動,避免了攪拌物整體溫度的升高。由此,攪拌物能夠被大剪切力連續(xù)粉碎,甚至允許攪拌物溫度很低。
另外,長葉片7的高端部分7a和短葉片8的高端部分8a位于緊靠腔室4的內(nèi)壁的位置,以便刮去附在腔室4內(nèi)壁的攪拌物。使附在腔室4內(nèi)壁的攪拌物層變薄,使通過腔室4的冷卻管的冷卻效率提高,進一步避免了攪拌物溫度的升高。當長葉片7的高端部分7a和短葉片8的高端部分8a移動至連接部分4c時,攪拌物被很大的壓力從第一和第二攪拌腔室4a和4b壓入另外的第一和第二攪拌腔室4a和4b,從而加速了攪拌物在第一和第二攪拌腔室間的流動。
在長葉片7的低端部分7c和短葉片8的低端部分8c形成了大頂端間隙,以便于攪拌物大量通過頂端間隙。為此,攪拌物在低端部分7c和8c進料側(cè)沿圓周方向大量流動,根據(jù)這一點,大部分攪拌物移向與長葉片7的中端部分7b相鄰的短葉片8的中端部分8b圓周方向的進料側(cè),一部分攪拌物沿軸向流動。另外,壓出攪拌物的壓力很小,當?shù)投瞬糠?c和低端部分8c移至連接部分4c時,避免了攪拌物流動至另外的第一和第二攪拌腔室。同時加速了攪拌物在相同的一對攪拌腔室4a和4b的流動,由大頂端間隙產(chǎn)生的剪切力作用于攪拌物,避免了攪拌物溫度的過度升高。
長葉片7的中端部分7b和短葉片8的中端部分8b形成了介于高端部分7a頂端間隙和低端部分7c頂端間隙之間居中的頂端間隙,以便控制剪切力及攪拌物的流動。
當攪拌物按上述方法被攪拌時,第一攪拌空間10a允許攪拌物在圓周方向上大量流動,第二攪拌空間10b用于通過剪切力粉碎少量攪拌物,并允許攪拌物沿軸向大量流動,第三攪拌空間10c允許通過施加連續(xù)的介于中間的軸向和圓周方向剪切力使攪拌物沿軸向和圓周方向流動。通過與圖4B所示的慣用的封閉式攪拌裝置的對比,其中長葉片7和短葉片8都具有中間頂端部分7b和8b,相應(yīng)的,第一和第三攪拌空間內(nèi)的攪拌物被均勻粉碎并快速流動。這樣,不用改變頂端間隙來適應(yīng)攪拌物的攪拌條件,也不用犧牲攪拌裝置的吞吐量,例如不改變轉(zhuǎn)子速度、進料量等,便總能獲得具有良好攪拌狀態(tài)的攪拌物。
如上所述,本實施例的封閉式攪拌裝置,通過攪拌物在第一、第二轉(zhuǎn)子在腔室4內(nèi)轉(zhuǎn)動時在腔室4內(nèi)壁之間的頂端間隙的流動,并通過施加的剪切力粉碎攪拌物,獲得所需狀態(tài)的攪拌物,如圖1所示。第一和第二轉(zhuǎn)子各自具有長葉片7和短葉片8,其等距離位于圓周方向的三個位置上,以便于在軸向和圓周方向形成三個不同的多個頂端間隙。
按照對結(jié)構(gòu)的說明,在由長葉片7和短葉片8形成的三個頂端間隙中的最小頂端間隙中,大部分頂端間隙進料側(cè)的攪拌物沿軸向流動,一部分攪拌物通過間隙,受支配的攪拌物被剪切力粉碎。另一方面,在大頂端間隙內(nèi),進料側(cè)的大部分攪拌物通過,以加速沿圓周方向的流動,并通過小剪切力阻止溫度升高。當大或小的不同頂端間隙在軸向和圓周方向起作用時,攪拌物在整個腔室4內(nèi)快速流動時被大剪切力粉碎,并在粉碎期間避免了攪拌物溫度的升高。因此,在各種攪拌條件總能得到所需要的攪拌狀態(tài)的攪拌物,而不需要對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動機構(gòu)進行維修和犧牲裝置的吞吐量的操作,所有這些在慣用的封閉攪拌裝置中是所必需的。
轉(zhuǎn)子的數(shù)量可以是一個、三個或更多。另外,在本實施例中,通過等距離地位于圓周方向的三個位置上的長葉片7的高端到低端部分7a到7c和短葉片8的高端到低端部分8a到8c,形成了三個不同的頂端間隙。然而,短葉片8構(gòu)造,長葉片7和短葉片8的數(shù)量和螺旋角度、結(jié)構(gòu),形成了葉片的頂端間隙后,葉片的軸向長度可以任意選定,在該長度上至少在軸向上形成兩級或多級的頂端間隙。
更準確地說,轉(zhuǎn)子可以只裝一個長葉片7,或者可以在圓周方向上等距離位于兩個位置上的長葉片7和短葉片8,如圖5A和5B所示。另外,長葉片7的端部可以與短葉片8的端部一致,如圖6和7所示,高端部分7a到低端部分7c提供的三級頂端間隙,在長葉片7上可以制成四個分開的部分,如圖8所示。進一步如圖9所示,長葉片7只有高端部分7a,長葉片7只有中端部分7b,長葉片7只有低端部分7c可以等距離位于圓周方向上,以便形成的頂端間隙在軸向上互相相等,在圓周方向上分為三級。在長葉片7和短葉片8上的頂端間隙分段數(shù)量最好在十個以上,以使葉片容易加工。
更進一步,如圖10所示,長葉片7和短葉片8可以制成大螺旋角度。螺旋角度最好設(shè)置在10度至60度范圍之間。因為小螺旋角度減少了攪拌物的軸向流動,使通過頂端間隙的攪拌物數(shù)量增加,因此加速了粉碎操作;大螺旋角度加大了攪拌物的軸向流動,因此加速了在腔室4內(nèi)的混合,螺旋角度在10度至60度范圍內(nèi)能夠同時具有以上兩個特征。
在所形成的大、中、和小頂端間隙中,未限制多個頂端間隙是直線形式臺階。例如當從轉(zhuǎn)子展開圖2中的葉片表面垂直方向看長葉片7時,長葉片有三個圖形,即第一長葉片,第二長葉片,和第三長葉片,如圖11A所示。第一長葉片形成多個頂端間隙,就一個葉片而言,按大、中、和小頂端間隙順序。第二長葉片形成多個頂端間隙,就一個葉片而言,按小、大、和中頂端間隙順序。第三長葉片形成多個頂端間隙,就一個葉片而言,按中、小、和大頂端間隙順序。
錐形頂端間隙也可制成如圖11B至11E的形式。通過完整的直圓錐形第一長葉片所形成的圖11B的頂端間隙。第二和第三長葉片形成了相同的圓錐形與階梯型的組合。在圖11C中,大頂端間隙保留了直線,頂端間隙的其余部分可以是錐形。在圖11C中,中或小頂端間隙保留了直線,頂端間隙的其余部分可以是錐形。在圖11C中,錐形頂端間隙是組合而成的,以便于形成轉(zhuǎn)彎點而不是階梯部分。在圖11E中,大、中或小頂端間隙由很小的臺階和錐形部分形成。這些錐形頂端間隙可以適用于所有的葉片,或特定葉片,或多個特定葉片頂端間隙的一部分。另外,可以是具有圓滑彎曲的錐形。
從避免斷裂和克服表面缺陷的觀點來看,階梯部分的彎曲點和拐角最好是斜切的,或具有倒圓。
轉(zhuǎn)子可以通過整體鑄造或切削進行加工。然而,可以采用所稱的分離元件系統(tǒng),即所有的葉片或長葉片被分成多個元件。既然是這樣,通過變換分離元件的相位,如圖15所示,攪拌物的流動發(fā)生了很大的變化,因此,攪拌物的攪拌程度更進一步得到提高。
各個分離元件的寬度可以被制成相等或不相等的,葉片旋轉(zhuǎn)的角度可以是固定或變化的??梢宰杂稍O(shè)計而不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想。
下面將說明通過實驗小型封閉式攪拌裝置獲得了攪拌物測試結(jié)果。一個攪拌腔室具有4升可用容量。轉(zhuǎn)子葉片的結(jié)構(gòu),圖12展開圖所示的完全用于本發(fā)明的大、中、小頂端間隙的結(jié)構(gòu)。大頂端間隙L=6mm(大間隙L與腔室內(nèi)徑128.6mm的比率是0.0467),中頂端間隙M=3mm(中間隙M與腔室內(nèi)徑128.6mm的比率是0.0233),小頂端間隙S=1mm(小間隙S與腔室內(nèi)徑128.6mm的比率是0.0078)。完全用于比較例的葉片結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相同,但所有的頂端間隙是3mm。
在本發(fā)明和比較例中,混合物包括100份天然橡膠(CV60)和50份碳黑(SAF)用于攪拌試驗。另外,加入攪拌腔室的混合物的比率為70%,注入壓力為5kg/cm2,本發(fā)明和比較例中流入箱體和轉(zhuǎn)子的冷卻水的溫度都為30℃。
將測量攪拌物的溫度(℃)隨時間的變化,施加于攪拌物的機械能(KWH/kg)隨時間的變化及攪拌物的門尼粘度。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分時,它們隨時間的變化如圖13所示,當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/分時,它們隨時間的變化如圖14所示。在這些圖中,Y表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子,X表示比較例的轉(zhuǎn)子。
按照圖13和圖14,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子Y和比較例的轉(zhuǎn)子X之間在特性方面存在下列不同。
1)施加于本發(fā)明的轉(zhuǎn)子Y的攪拌物的機械能與比較例的轉(zhuǎn)子X相比較大。
2)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子Y的攪拌物的溫度與比較例的轉(zhuǎn)子X相比較高,但它們實際上是相等的。
3)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子Y的攪拌物的門尼粘度與比較例的轉(zhuǎn)子X相比較低。另外,如圖14所示,隨著時間的推移,比較例的轉(zhuǎn)子X的門尼減小粘度稍有變化;同時,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子Y的門尼粘度減小實際上與經(jīng)過的時間成比例。
上述的不同在特性1)至3)說明了本發(fā)明的轉(zhuǎn)子Y的冷卻能力比比較例的轉(zhuǎn)子X較高,并能施加于攪拌物較大的機械能。另外,施加于攪拌物較大的機械能,攪拌物的粘度更趨向于減小,與比較例的轉(zhuǎn)子X相比,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子Y能夠提供在加工性能方面非常理想的攪拌物。
在發(fā)明的一種形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,用于當轉(zhuǎn)子在腔室轉(zhuǎn)動時,通過攪拌物在頂端間隙即腔室內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子之間流動,獲得所需攪拌狀態(tài)的攪拌物,同時,通過施加的剪切力粉碎攪拌物;其中,提供了帶葉片的轉(zhuǎn)子,用于至少在軸向上形成多個頂端間隙。在發(fā)明的另一種形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中,葉片由長葉片和短葉片組成,至少沿著長葉片形成多個不同的頂端間隙。在發(fā)明的另一種形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中,在所述轉(zhuǎn)子的圓周方向上至少形成兩個長葉片和短葉片,至少在兩個長葉片和短葉片形成多個不同的頂端間隙。
本發(fā)明的這些特征帶來了以下優(yōu)點。由葉片形成的不同的頂端間隙可以相對地分為小頂端間隙和大頂端間隙。在小頂端間隙,大部分頂端間隙進料側(cè)的攪拌物沿軸向流動,一部分攪拌物通過該間隙,在大剪切力的作用下被粉碎。另一方面,在大頂端間隙,大部分頂端間隙進料側(cè)的攪拌物加速沿圓周方向流動,并避免了由小剪切力所引起的溫度的升高。于是,當大和小不同頂端間隙至少在軸向上時,攪拌物在整個腔室內(nèi)快速流動的同時在大剪切力的作用下被粉碎,并避免了在粉碎期間由大剪切力所引起的攪拌物溫度的升高。因此,不用像在慣用攪拌裝置上那樣維修轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動機構(gòu)和一些犧牲攪拌裝置的吞吐量的操作,各種所需狀態(tài)攪拌物就能被制成。
在發(fā)明的更進一步的形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中通過葉片頂部緊靠在腔室內(nèi)壁所形成多個頂端間隙之一,以便于刮去附在腔室內(nèi)壁表面的攪拌物并給一部分攪拌物施加剪切力。本發(fā)明的這個特征帶來了以下優(yōu)點。葉片頂部緊靠在腔室內(nèi)壁,隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,周期地刮去附在腔室內(nèi)壁表面的攪拌物,以使附在腔室內(nèi)壁表面的攪拌物層變薄,使通過腔室冷卻的攪拌物的冷卻效果提高。
在發(fā)明的更進一步的形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中多個不同的頂端間隙至少包括兩個小頂端間隙、中頂端間隙和大頂端間隙,小頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0025-0.0250范圍內(nèi),中頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0100-0.0500范圍內(nèi),大頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0250-0.1000范圍內(nèi)。本發(fā)明的這個特征帶來了以下優(yōu)點。小頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在預(yù)定范圍內(nèi),完成破裂包括在攪拌物中的添加物和骨料或凝膠體,并使其粉碎而進入攪拌物的功能。中頂端間隙和大頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率各自在預(yù)定范圍內(nèi),同樣的剪切操作能夠施加于攪拌物上。
在發(fā)明的另一種的形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中小頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.00625-0.01250范圍內(nèi),中頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0125-0.0250范圍內(nèi),大頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0250-0.0075范圍內(nèi)。本發(fā)明的這個特征帶來了以下優(yōu)點。骨料或凝膠體二者的粉碎物進入攪拌物中,并且同樣施加于攪拌物上的剪切操作能夠達到穩(wěn)定。
在發(fā)明的更進一步的形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中至少一個多級頂端間隙是錐形的。在發(fā)明的更進一步的形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中葉片包括一個具有以上形狀的多個錐形頂端間隙的葉片,本發(fā)明的這些特征帶來了以下優(yōu)點。錐形頂端間隙能夠改變攪拌物的流動,并能夠采納有利于轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的形狀。
在發(fā)明的更進一步的形式中,所提供的封閉式攪拌裝置,其中轉(zhuǎn)子由分離元件組成。本發(fā)明的這個特征帶來了以下優(yōu)點。葉片易于加工,葉片設(shè)計的自由度增加了。
權(quán)利要求
1.一種封閉式攪拌裝置由以下部件構(gòu)成一個腔室;和轉(zhuǎn)子,所述轉(zhuǎn)子裝有葉片,葉片提供了所述轉(zhuǎn)子與所述腔室內(nèi)壁之間至少沿軸向設(shè)有多個不同的頂端間隙。
2.按照權(quán)利要求1所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,葉片由長葉片和短葉片組成,并且多個不同的頂端間隙至少是沿著所述長葉片形成的。
3.按照權(quán)利要求2所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,在所述轉(zhuǎn)子的圓周方向上提供至少兩個所述長葉片和短葉片,至少在所述兩個長葉片和短葉片上形成多個不同的頂端間隙。
4.按照權(quán)利要求1所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,由允許其所述葉片的頂部緊靠在所述腔室內(nèi)壁上,形成所述多個不同的頂端間隙之一,以便刮去附在所述腔室內(nèi)壁表面上的攪拌物,并對部分攪拌物施加很強的剪切力。
5.按照權(quán)利要求1所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,多個不同的頂端間隙包括至少兩個小頂端間隙、中頂端間隙和大頂端間隙,小頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0025-0.0250范圍內(nèi),中頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0100-0.0500范圍內(nèi),大頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0250-0.1000范圍內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求5所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,小頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.00625-0.0125范圍內(nèi),中頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0125-0.0250范圍內(nèi),大頂端間隙與腔室內(nèi)徑的比率在0.0250-0.075范圍內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1或4所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,葉片包括一個具有上述形狀的多級的頂端間隙。
8.按照權(quán)利要求7所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,至少一個所述多級頂端間隙是錐形的。
9.按照權(quán)利要求1或4所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,所述葉片包括一個有具有上述形狀的多個錐形頂端間隙。
10.按照權(quán)利要求1或4所述的封閉式攪拌裝置,其特征在于,所述轉(zhuǎn)子的葉片是由分離元件構(gòu)成的。
全文摘要
一種封閉式攪拌裝置,該封閉式攪拌裝置能夠在各種攪拌條件下均勻攪拌和粉碎攪拌物,不需要維修第一和第二轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動機構(gòu)工序,同時攪拌物裝置的吞吐量沒有損失,避免了攪拌物溫度的過度增長。在該裝置中,當?shù)谝缓偷诙D(zhuǎn)子在腔室內(nèi)轉(zhuǎn)動時,通過攪拌物在腔室內(nèi)壁和第一和第二轉(zhuǎn)子之間的頂端間隙的流動獲得所需攪拌狀態(tài)的攪拌物,并通過所施加的剪切力粉碎攪拌物。相對應(yīng)第一和第二轉(zhuǎn)子裝有三個具有多個頂部的螺旋形長葉片,并沿著軸向形成了三個頂端間隙。
文檔編號B29B7/38GK1185371SQ9712644
公開日1998年6月24日 申請日期1997年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月19日
發(fā)明者井上公雄, 嬉野夏四郎, 山田則文, 高倉功, 黑川好德 申請人:株式會社神戶制鋼所
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