一种自动化控制的橡胶混炼挤出装置及控制方法与流程

本发明属于橡胶机械设备技术领域，具体涉及一种自动化控制的橡胶混炼挤出装置及控制方法。

背景技术：

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。可见，橡胶行业的产品种类繁多，后向产业十分广阔。

橡胶的加工过程包括塑炼、混炼、压延或挤出、成型和硫化等基本工序，且每个工序针对制品有不同的要求。过去，橡胶混炼主要用密炼机或单螺杆挤出机，但是混炼效果不理想。尤其是在混炼时需要在原胶中加入一定比例的助剂和再生胶，混炼后橡胶中会有未分散的颗粒，这样的橡胶做成的橡胶制品的物理机械性能、强度、使用寿命、外观等都有降低。所以，橡胶制品的质量优劣与橡胶混炼质量有直接关系。而采用双螺杆混炼时，还是会出现采用大块料直接混炼导致混炼不彻底的情况，从而造成橡胶、炭黑与橡胶助剂混炼不彻底，影响橡胶加工质量的问题，在挤出过程中的冷却设施不到位造成冷却度不够或过度冷却，进一步影响橡胶的加工质量。

作为塑胶成型加工过程中的辅助加工装置，混炼机被广泛地应用于胶料混炼加工过程中；其中，对于混炼机而言，其作用在于将多种胶料均匀混合于一起，以保证后续成型质量。现有技术中存在形式各样的混炼机结构，然而，对于现有的混炼机而言，在实际的使用过程中，其普遍存在设计不合理、自动化程度低、生产效率低、加工质量低的缺陷。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明提供一种自动化控制的橡胶混炼挤出装置及控制方法。

本发明的技术方案为：一种自动化控制的橡胶混炼挤出装置，主要分为一段预混炼模块和二段混炼挤出模块，所述一段预混炼模块和二段混炼挤出模块通过支架固定成为上下结构，所述的一段预混炼模块包括机械塑炼室、压片机、卧式预混筒、药剂投撒装置、副电机，所述压片机与机械塑炼室的底部相连，所述卧式预混筒位于压片机的下方，卧式预混筒左侧连接副电机，所述药剂投撒装置位于卧式预混筒的上方，通过活动槽连接，所述的二段混炼挤出模块包括进料斗、混炼筒、双螺杆、加热装置、冷却装置、双口冷却管道、主电机、减速器和连轴器，所述进料斗连接在所述卧式预混筒的下方，中间隔有活动挡板，所述的混炼筒的右端上方连接进料斗，混炼筒最右端为挤出口，所述双螺杆位于混炼筒的内部，所述加热装置位于混炼筒的上部，所述双口冷却管道位于混炼筒的底部，所述冷却装置与双口冷却管道相连接，所述主电机和减速器从右至左通过所述连轴器与双螺杆的左端相连。

进一步的，所述机械塑炼室上方设有气缸，所述气缸通过压砣与机械塑炼室相连，机械塑炼室内部设有剪切器，侧面设有进料口，机械塑炼室是橡胶预混的第一步，可实现将大块橡胶破碎细化的效果，方便后续橡胶的混合。

进一步的，所述的压片机包括滚轮、刀槽和自控切割器，所述的滚轮有两个，并联位于所述机械塑炼室的下方，所述刀槽在两个滚轮缝隙的正下方，所述自控切割器连接在刀槽的下方，将初步混合的橡胶进行通过滚轮进行压片，再经刀槽切条，最后通过切割器切成颗粒状橡胶，利于橡胶和药剂的充分混合。

进一步的，所述自控切割器包括固定刀片、活动刀片、连杆和磨刀石，所述固定刀片为单刃刀，位于所述刀槽的正下方，所述活动刀片为双刃刀，位于固定刀片的正前方，固定刀片和活动刀片的两端通过所述连杆相连，所述磨刀石套在固定刀片和活动刀片上，活动刀片可实现以一定时间间隔和转动频率旋转，完成切割，磨刀石不仅可以除去橡胶粘附物还可保证刀片的锋利，提高切割效率。

进一步的，所述复合涂层由以下重量组分组成：30-35％纳米陶瓷粉、8-12％碳化钨、3-5％镧系金属氧化物、余量为聚四氟乙烯，复合涂层可较少橡胶的粘连。

进一步的，所述药剂投撒装置包括多个并联药剂罐及对应的计量阀，药剂投撒装置的投撒方式为移动式批量投撒，移动式批量投撒更均匀，节省预混合时间。

进一步的，所述的冷却装置包括高压水雾喷射器、冷却器、出水口和回水口，所述高压水雾喷射器与冷却器位于冷却装置的内部通过导管联通，所述出水口一头连接高压水雾喷射器另一头连接所述双口冷却管道的其中一端口，所述回水口一头连接冷却器另一头连接双口冷却管道的另一端口，相较于冷风冷却的力度较小和冷水冷却的可控度差，高压水雾冷却力度适中，便于调控。

进一步的，所述的机械塑炼室采用50-60℃低温塑炼，防止橡胶高温碳化和粘连。

一种自动化控制的橡胶混炼挤出装置的工作方法为：将定量的大块橡胶从所述进料口投进所述机械塑炼室，经所述剪切器破损并初步混合，破碎后的橡胶经过所述压砣通过所述气缸作用被挤压进所述压片机，将橡胶进行通过所述滚轮进行压片，再经刀槽切条，所述活动刀片以1-3r/s的速度转动，配合所述固定刀片将橡胶条切成橡胶粒，所述橡胶粒进入所述卧式预混筒中搅拌，期间所述药剂投撒装置通过所述活动槽完成移动批量投撒药剂，使得所述橡胶粒在卧式预混筒中充分混合，混合完毕后所述活动挡板自动打开，使混合后的橡胶粒通过所述进料斗进入所述混炼筒，经所述双螺杆反复挤压混炼后从所述挤出口送出，双螺杆挤压产生的过热时通过所述高压水雾喷射器将水雾通过所述出水口通入所述双口冷却管道的一个端口，再从冷却管道的另一个端口通过所述回水口回流至所述冷却器实现降温。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过加强橡胶预混炼模块来提高橡胶混炼的加工质量，其中大块橡胶在机械塑炼室内破碎后经压砣挤压进压片机，经滚轮压片，再经刀槽切条，最后被自动切割器切成橡胶粒，橡胶细化更利于混炼均匀，此外，一体式设计更加节省时间和空间，药剂投撒装置移动式批量投撒更均匀，节省预混合时间，混炼筒的冷却装置采用高压水雾冷却器，相较于冷风冷却的力度较小和冷水冷却的可控度差，高压水雾冷却力度适中，便于调控。总之，本发明设计合理，且自动化程度高、生产效率高、加工质量高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的压片机的整体结构示意图；

图3是本发明冷却装置与双口冷却管道的组合示意图；

图4是本发明卧式预混筒的俯视图；

其中，1-支架、2-机械塑炼室、21-气缸、22-压砣、23-剪切器、24-进料口、3-压片机、31-滚轮、32-刀槽、33-自控切割器、331-固定刀片、332-活动刀片、333-连杆、334-磨刀石、4-卧式预混筒、5-药剂投撒装置、51-药剂罐、52-计量阀、6-副电机、7-活动槽、8-进料斗、9-混炼筒、10-双螺杆、11-加热装置、12-冷却装置、121-高压水雾喷射器、122-冷却器、123-出水口、124-回水口、125-导管、13-双口冷却管道、14-主电机、15-减速器、16-连轴器、17-活动挡板、18-挤出口。

具体实施方式

为便于对本发明的理解，下面将结合具体实施例为例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。

一种自动化控制的橡胶混炼挤出装置，主要分为一段预混炼模块和二段混炼挤出模块，一段预混炼模块和二段混炼挤出模块通过支架1固定成为上下结构，的一段预混炼模块包括机械塑炼室2其中，机械塑炼室2上方设有气缸21，气缸21通过压砣22与机械塑炼室2相连，机械塑炼室2内部设有剪切器23，侧面设有进料口24，机械塑炼室是橡胶预混的第一步，可实现将大块橡胶破碎细化的效果，方便后续橡胶的混合；其中，的机械塑炼室2采用50-60℃低温塑炼，防止橡胶高温碳化和粘连；压片机3，其中，的压片机3包括滚轮31、刀槽32和自控切割器33，的滚轮31有两个，并联位于机械塑炼室2的下方，刀槽32在两个滚轮31缝隙的正下方，自控切割器33连接在刀槽32的下方，将初步混合的橡胶进行通过滚轮进行压片，再经刀槽切条，最后通过切割器切成颗粒状橡胶，利于橡胶和药剂的充分混合。其中，自控切割器33包括固定刀片331、活动刀片332、连杆333和磨刀石334，固定刀片331为单刃刀，位于刀槽32的正下方，活动刀片332为双刃刀，位于固定刀片331的正前方，固定刀片331和活动刀片332的两端通过连杆333相连，磨刀石334套在固定刀片331和活动刀片332上，活动刀片可实现以一定时间间隔和转动频率旋转，完成切割，磨刀石不仅可以除去橡胶粘附物还可保证刀片的锋利，提高切割效率。卧式预混筒4、药剂投撒装置5及副电机6，其中，药剂投撒装置5包括多个并联药剂罐51及对应的计量阀52，药剂投撒装置的投撒方式为移动式批量投撒，移动式批量投撒更均匀，节省预混合时间；压片机3与机械塑炼室2的底部相连，卧式预混筒4位于压片机3的下方，卧式预混筒4左侧连接副电机6，药剂投撒装置5位于卧式预混筒4的上方，通过活动槽7连接，的二段混炼挤出模块包括进料斗8、混炼筒9、双螺杆10，其中，所述双螺杆上覆有复合涂层，所述复合涂层由以下重量组分组成：32％纳米陶瓷粉、10％碳化钨、4％镧系金属氧化物、54％聚四氟乙烯，复合涂层可较少橡胶的粘连；加热装置11、冷却装置12，其中，的冷却装置12包括高压水雾喷射器121、冷却器122、出水口123和回水口124，高压水雾喷射器121与冷却器122位于冷却装置12的内部通过导管125联通，出水口123一头连接高压水雾喷射器121另一头连接双口冷却管道13的其中一端口，回水口124一头连接冷却器122另一头连接双口冷却管道13的另一端口，相较于冷风冷却的力度较小和冷水冷却的可控度差，高压水雾冷却力度适中，便于调控；双口冷却管道13、主电机14、减速器15和连轴器16，进料斗8连接在卧式预混筒4的下方，中间隔有活动挡板17，的混炼筒9的右端上方连接进料斗8，混炼筒9最右端为挤出口18，双螺杆10位于混炼筒9的内部，加热装置11位于混炼筒9的上部，双口冷却管道13位于混炼筒9的底部，冷却装置12与双口冷却管道13相连接，主电机14和减速器15从右至左通过连轴器16与双螺杆10的左端相连。

一种自动化控制的橡胶混炼挤出装置的工作方法为：将定量的大块橡胶从进料口24投进机械塑炼室2，经剪切器23破损并初步混合，破碎后的橡胶经过压砣22通过气缸21作用被挤压进压片机3，将橡胶进行通过滚轮31进行压片，再经刀槽32切条，活动刀片332以2r/s的速度转动，配合固定刀片331将橡胶条切成橡胶粒，橡胶粒进入卧式预混筒4中搅拌，期间药剂投撒装置5通过活动槽7完成移动批量投撒药剂，使得橡胶粒在卧式预混筒4中充分混合，混合完毕后活动挡板17自动打开，使混合后的橡胶粒通过进料斗8进入混炼筒9，经双螺杆10反复挤压混炼后从挤出口18送出，双螺杆挤压产生的过热时通过高压水雾喷射器121将水雾通过出水口123通入双口冷却管道13的一个端口，再从冷却管道13的另一个端口通过回水口124回流至冷却器122实现降温。

采用上述技术方案是为了便于理解本发明的实施例，本发明还可以有其他实施例，本发明的保护范围并不限于此。在不背离本发明精神和实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。