温度控制的热动力学混合器的制造方法
【技术领域】
[0001] 一般地，本发明涉及一种热动力学混合器或热动力学混合器，其在下文中还被称 为K-混合器。更具体地，本发明涉及一种轴组件以及一种具有改进的特征的K-混合器，用 于在K-混合器运行时控制K-混合器的叶片的温度。
【背景技术】
[0002] K-混合器是可以在其它应用中用于橡胶的机械再生（参见专利US 5,883, 140 (Fisher 等人）、US 7, 342,052 (Fulford等人）或申请人的申请WO 2011/113148)的高强度混合器（参见Crocker等人的US 4, 332, 479)。K-混合器与搅拌器 和揉捏装置的不同之处在于，其可以在更高的每分钟转数（RPMs)(转/分钟）和高力矩（转 矩）下被操作。因此，其部件承受高温，并且在橡胶再生应用中，部件的热惯量阻止K-混合 器在半连续的过程环境中运行。半连续过程通常是可以在多批之间不必停止或最小程度地 停止设备的情况下被实现的批处理。为了减轻这个问题，可以围绕混合腔设置冷却套管和/ 或可以使冷却剂在轴中循环。尽管这些措施有助于减轻与K-混合器中的过热相关的问题， 但是对于一些应用，特别是对于橡胶的再生，这些措施仍是不足的。
[0003] 搅拌器、揉捏器、叶片转子或包括温度控制系统的其它种类的装置已经在过去被 公开，诸如在美国专利 Nos. 4, 040, 768 (Christian) ;4, 856, 907 (Moriyama)或 7, 540, 651 B2 (Matsumoto等人）中。但是，这些美国专利都没有公开适于K-混合器的温度控制系统。
[0004] 参见Moriyama的US 4, 856, 907,其公开了揉捏器。揉捏器具有轴5,外构件7配 合在轴5上。转子轴5设置有连接至叶片10的空间9的传热通道13、14,其由外构件7 - 体地形成。如本专利的图2所示，轴5的通道13、14位于轴的中心轴线上，意味着其中没有 叶片的轴的外圆周不受传热液体的热控制。此外，叶片的空间9是完全中空的，传热液体自 由地在该空间中循环，该空间在叶片内没有提供有效的流体流动。此外，在外构件7内的流 体流动不能被调节。
[0005] 参见Matsumoto等人的US 7, 540, 651，其公开了特别是适用于搅拌诸如墨水或有 颜色液体的流体的搅拌器。该搅拌器包括旋转轴3和平桨叶片4。轴3包括内管道3a和 外管道3b以及用于冷却剂介质的与通道12-体形成的桨。通道12在桨中成之字形，这使 得冷却剂在桨内在顺时针和逆时针的不同方向上循环。因此，通道的构造需要冷却剂在高 压下被循环，以能够有效地冷却桨。此外，叶片4与轴一体形成，并且不适于K-混合器，对 于K-混合器，叶片有时必须被更换。此外，搅拌器通常具有单叶片并且在具有在轴的方向 上定向的、一体形成在轴端部处的单叶片的情况下遭受低强度负荷。相反地，K-混合器通 常具有垂直于以较高的RPMs旋转并且产生高力矩的轴的多个叶片。
[0006] 鉴于以上所述，因此，需要能够克服或至少最小化上述讨论的顾虑中的一些顾虑 的改进的K-混合器。对于改进的K-混合器，将令人满意的是，允许轴和独立的叶片（多个 叶片）的温度控制，以改进在轴组件和叶片组件内的传热流体的流动，从而增加传热的交 换。此外，还需要在硬化面开始磨损时将有助于叶片的更换并且此外还将允许定制的叶片 设计和更换。此外，允许单独地控制每一个叶片的温度的K-混合器将被证明是有利的。
【发明内容】
[0007] 根据本发明，提供一种K-混合器的温度控制的轴组件，优选用于橡胶的再生过 程。本文公开的K-混合器是申请人的申请WO 2011/113148中所公开的K-混合器的改进， 该申请的内容通过引用被并入本文中。
[0008] 所述改进由嵌入在K-混合器的轴和叶片内的温度控制的轴组件组成，从而在 K-混合器工作时有效地控制和改变轴和叶片的温度。
[0009] 根据本发明，提供一种热动力学混合器或K-混合器，包括用于容纳所述材料的大 致圆柱形的固定腔，该腔具有用于接收所述材料的腔入口和用于排出所述材料的腔出口。 该K-混合器包括轴组件，该轴组件与所述腔同轴，并且具有在所述固定腔中延伸的部分。 所述轴组件包括内中空轴，该内中空轴限定在其中延伸的内通道。所述轴组件还包括外中 空轴，该外中空轴同轴地围绕所述内中空轴并且与所述内中空轴间隔开。所述外中空轴与 所述内中空轴形成外通道，所述外通道在所述内中空轴与所述外中空轴之间延伸，所述内 通道与所述外通道彼此流体连通。所述轴组件具有能够连接至马达用于使所述轴组件旋转 的马达端，和能够连接至旋转接头的接头端。所述接头端具有流体入口和流体出口，所述流 体入口和流体出口中的每一个与所述内通道与所述外通道中各自的一个通道连通。所述轴 组件包括多个叶片，该多个叶片从所述固定腔中的所述外中空轴延伸，用于混合所述材料。 所述叶片中的每一个叶片都设置有在其中延伸的通路，通路入口与所述通道中的一个通道 连通，并且通路出口与所述通道中的另一个通道连通。所述内通道和所述外通道形成连续 的流动路径，该连续的流动路径使加压流体在内中空轴和外中空轴中并且通过所述多个叶 片从所述流体入口循环至所述流体出口，用于控制所述轴的温度和所述叶片的温度。所述 通路允许所述叶片中的流体在与所述轴组件的旋转方向相反的方向上流动。
[0010] 优选地，所述叶片中的每一个叶片都具有主体，该主体具有可操作地安装至所述 外中空轴的安装端，和与所述安装端相反的外端。每一个叶片的通路中的至少一些通路从 所述安装端延伸至所述外端。
[0011] 在优选的实施例中，所述通路被成形并且被构造为同心的U形通路。
[0012] 优选地，所述叶片中的每一个叶片都包括相反的第一面和第二面，该第一面和第 二面大致平行于所述中空轴的横向截面。每一叶片都包括形成在所述侧面之间的空腔；和 多个侧壁，该多个侧壁在所述空腔中从所述第一侧面延伸至所述第二侧面。所述侧壁界定 所述通路。
[0013] 优选地，所述叶片中的每一个叶片都包括安装机构，该安装机构将所述叶片能够 移除地连接至所述外中空轴。该安装机构允许所述叶片的更换。
[0014] 优选地，所述轴组件包括与各自的叶片相关联的多对连接管。所述连接管相对于 所述中空轴径向地延伸。所述连接管将所述通路入口和所述通路出口分别连接至所述内通 道和所述外通道中的一个通道上。
[0015] 优选地，所述叶片中的每一个叶片都设置有流动调节装置，该流动调节装置的大 小被设置为单独地控制每一个叶片中的流体的流动。优选地，该流动调节装置是垫片。
[0016] 优选地，所述轴组件包括设置在所述内通道与所述外通道之间的回流调节机构， 用于控制所述内通道和外通道之间的流体流动以及所述叶片的排出流。
[0017] 优选地，所述内通道的横截面积大致匹配所述外通道的横截面积。
[0018] 所述流体可以是冷却流体或加热流体。
[0019] 优选地，所述叶片的外表面是不一致的，并且一些或全部叶片可以是纵向扭转的。
[0020] 优选地，所述K-混合器可以包括温度传感器，该温度传感器用于感测多个叶片中 的至少一个叶片的温度。
[0021] 本文中公开的K-混合器的一个优点是可以控制K-混合器的轴和叶片的表面温度 (温度被保持为恒定、被降低或被升高）以及轴的旋转运动导致的惯性作用被用来辅助叶 片中的流体的循环。结果，如果叶片被有效地冷却，那么K-混合器可以在一致温度下在半 连续过程环境中操作，确保可靠的过程参数以及因此再生橡胶的可靠的质量。
[0022] 基于阅读下面的参照附图的说明，将会更好地理解K-混合器的改进及其优点。
【附图说明】
[0023] 图1是K-混合器的透视图。
[0024] 图2是根据本发明的实施例的示出轴组件的K-混合器的一部分的剖视图。
[0025] 图3是根据本发明的实施例的图2的轴组件的透视图。
[0026] 图4是图3的轴组件的分解图。
[0027] 图5是沿图3中的线V-V截取的横向剖视图。
[0028] 图6是根据本发明的实施例的轴组件的一部分的示意的纵向剖面图。
[0029] 图7是根据实施例的扭转叶片的主视图。
[0030] 图7A是图7的沿线A-A截取的剖视图，示出了形成叶片内的通路的密封焊接位置 的轮廓。
[0031] 图8是根据另一实施例的叶片的正视图。
[0032] 图8A是图8的沿线A-A截取的剖视图，示出了形成在单个金属板叶片中的机加