一种基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机的制作方法

本发明涉及橡胶连续混炼设备技术领域，尤其涉及一种基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机。

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。橡胶行业的产品种类繁多，后向产业十分广阔。胶料混炼是橡胶制品生产过程中的第一步，也是最重要的一步，现有技术中，可以通过在橡胶颗粒中混入不同组分的物料，使橡胶整体性能产生变化，进行了混料的橡胶能够更好适用于不同场合。橡胶混炼一般采用密炼机完成混炼，然后压片的方法。适用于全天然橡胶或掺有合成橡胶的胶料，在一段混炼操作中，常采用分批逐步加料法，为使胶料不至于剧烈升高，一般采用慢速密炼机，也可以采用双速密炼机。其加料顺序为生胶-小料-补强剂-填充剂-油类软化剂-排料-冷却-加硫磺及超促进剂。工业上橡胶的混炼加工几乎全部采用密炼机进行混炼。

鉴于上述技术问题，Pirell发明的胶料连续混炼系统(CCM)(专利号：US5711904)可用于白炭黑填充胶料的连续生产，解决了间歇生产混炼效果不均匀的问题。Pirell的连续混炼系统由两台双螺杆挤出机和一个过渡贮料仓组成。第一台挤出机的工作温度范围为150℃～200℃，在该挤出机中完成反应过程。混炼好的基础胶料造粒后暂时存放在过渡贮料仓中。交联剂在第二台挤出机上加入，其最高加工温度为120℃。王进文采用行星螺杆挤出机对白炭黑/橡胶进行混炼，结果发现此方法与间歇法相比，混炼制得的胶料经硫化后的性能，如拉伸强度和硬度等与间歇法的相同，而能耗降低65％。行星螺杆挤出机由于具有极强的冷却能力，因此所有胶料组分，包括交联剂都可在同一个喂料段计量加入，可以实现一步混炼挤出。然而，Pirell发明的胶料连续混炼系统与王进文采用的行星螺杆挤出机所用原材料都是颗粒橡胶和散粒状白炭黑。采用颗粒橡胶原料，不仅增加了颗粒橡胶的制备环节，而且由于白炭黑的质量较轻，其与橡胶的混炼很难均匀分散，降低了混炼的均匀性，这严重制约着橡胶制品的性能质量，白炭黑与橡胶的混炼问题至今没有有效的解决办法。

CN 105034187 A披露了一种橡胶连续混炼装置，主要由配合剂计量供给装置、胶片计量输送装置、机筒、主螺杆、行星螺杆、制动环、口模、传动装置、驱动装置、机架等组成，胶片计量输送装置位于机筒两侧，向加料口计量输送胶片，配合剂计量供给装置向加料口计量输送配合剂，两片胶料夹住配合剂输送进机筒内，并随螺杆的转动前进，经刀片的横向切割，使得进入行星螺杆间隙的物料比例基本相同，避免了颗粒橡胶与白炭黑混炼时，由于白炭黑质轻而导致的分散不均匀的现象，增强了混炼效果。

上述专利技术的公开，实现了将小胶片与粉料、添加剂等混合充分均匀、提高生产质量且降低能耗的目的。解决了传统橡胶连续混炼机无法直接对非颗粒状原料胶与其他粉料进行连续进料的问题，采用橡胶胶片作为原料，塑炼胶片可以直接输送至该行星挤出机进行混炼，减少了中间造粒环节。但上述专利又存在另一个问题，即：进入该橡胶连续混炼装置内的物料，需要提前将橡胶胶片原料与其他粉料以及交联剂等催化剂预先按照一定比例混合均匀后加入到图2所示的料斗内，并不能够实现混炼过程中持续的向混炼机内自动进料、自动混料以及自动准确的按照比例将所有混料混合均匀的目的。由于密炼机混炼加工是一种间歇式混炼方式，胶料在加入各种小料后需要混合均匀后再输送到混炼机内，采用上述的装置即使能够将混料混合均匀，但是进入混炼机内的混料不能够持续的供给，由于混炼机在混炼的过程中需要一定的温度控制，在间断供料的时候不能够保证混炼机的稳定温度，而温度是决定混炼胶质量的重要参数，因此也就存在着如各批次间混炼胶质量不均一、能耗高、间歇加工造成热量的损失以及密炼机辅助系统相对复杂等问题。因此要求喂入的原胶料和炭黑及小料无法实现连续不间断供料的问题，严重制约了连续混炼设备的发展和工业化推广。

技术实现要素：

针对现有连续混炼技术连续供料的缺陷存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、改善非颗粒状胶料、粉料、油料无法实现连续不间断均匀混合供料的问题，适用条状橡胶的连续准确称量，且混料均匀、提高连续混炼效率及混炼质量的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，包括具有进料仓的螺杆机筒、设于螺杆机筒内的用于挤压混料的双螺杆、驱动所述双螺杆转动的驱动装置，还包括一与所述进料仓相连的用于持续的自动准确均匀混料并连续输送至连续混炼机内的三相物料连续称量混料系统，所述三相物料连续称量混料系统包括用于驱动并输送连续条状原料胶的胶条输送机构、用于向连续条状原料胶表面提供粉料的搅拌混合供给机构、用于向连续条状原料胶表面提供油料的液体供给机构以及控制器，在所述连续条状原料胶的输送方向上设置有用于检测连续条状原料胶单位时间输送量的检测元件，所述检测元件检测到连续条状原料胶单位时间输送量的信号后发送检测信号给控制器，所述控制器接收检测信号后发送用于驱动搅拌混合供给机构将搅拌均匀后的粉料提供至连续条状原料胶表面的信号至搅拌混合供给机构，以及发送用于驱动液体供给机构将油料提供至连续条状原料胶表面的信号至液体供给机构，在搅拌混合供给机构及液体供给机构上分别设置有当接收到控制器发送的驱动信号后，控制搅拌混合供给机构及液体供给机构提供混料所需的粉料量及油料量大小的流量控制部件。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述胶条输送机构包括沿连续条状原料胶的输送方向设置的固定于支架上的两条输送辊，在两条输送辊之间形成一用于输送连续条状原料胶的水平输送区，在支架上设置有驱动至少一条输送辊转动的第一伺服电机。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述检测元件为设于支架上的用于计算输送辊转动角度的编码器及用于检测连续条状原料胶截面面积的激光光切器，所述控制器接收到检测信号后，读取编码器及激光光切器数据，计算出连续条状原料胶单位时间所运动的速度及横截面积，并得到单位时间内连续条状原料胶的输送质量时，向所述搅拌混合供给机构及液体供给机构发送驱动其分别提供粉料及油料的信号给流量控制部件。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述搅拌混合供给机构包括搅拌部分和供给部分，所述搅拌部分包括一用于收集混合粉料的顶部具有粉料投放口、底部具有粉料排出口的料仓，在料仓内设置有用于搅拌混合粉料的搅拌杆，所述料仓的顶部设置有驱动搅拌杆转动的第二伺服电机，所述控制器发送用于控制运行状态的信号至第二伺服电机；所述供给部分包括一用于输送经粉料排出口排出的粉料的输料筒，输料筒的端部伸向连续条状原料胶的上端形成供料口，在输料筒上开设有与粉料排出口相连的进料口，所述输料筒内设置有用于将粉料经供料口送至连续条状原料胶表面的输料螺杆，在输料筒上设置有用于驱动所述输料螺杆转动的第三伺服电机，所述输料筒的供料口上设置有与第三伺服电机信号连接的控制粉料供料量的压力传感器，所述压力传感器接收控制器发送的控制其粉料排放量大小的信号。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述料仓设置为粉料投放口大于粉料排出口的漏斗形结构，搅拌杆包括一顶部与第二伺服电机相连的搅拌轴，在搅拌轴上设置有用于将料仓内的物料自下而上翻动混合的搅拌头。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述液体供给机构包括一用于储存油料的储液箱，在储液箱上连接有用于将油料输送至连续条状原料胶表面的螺杆泵，所述螺杆泵的进液口连接储液箱，出液口设置在连续条状原料胶表面的上方，在驱动螺杆泵运转的原动机上设置有控制液体供给机构提供混料所需的油料量大小的电磁流量阀，所述电磁流量阀接收控制器发送的控制其排放流量大小的信号。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述搅拌头为沿搅拌轴的轴线方向设置的螺旋搅拌头，螺旋搅拌头由螺旋形金属丝围绕搅拌杆设置，所述螺旋形金属丝自搅拌轴的底部向顶部逐渐展开。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述料仓的仓壁内，沿料仓的轴线自粉料投放口向粉料排出口的方向设置有用于将料仓内粉料预热的电磁加热线圈。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述控制器为PLC控制器。

上述的基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，其特征是：所述的全自动连续称量混料装置还包括用于显示参数信息以及生产数据信息的显示终端。

本发明基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机的优点是：本发明主要是针对非颗粒状的连续原料胶的混炼，其优点是能够保证条状原料胶和炭黑及小料等混合料的严格质量配比，实现了条状原料胶和炭黑及小料等混合料的全自动连续称量，同时炭黑及小料等混合料的搅拌和干燥保证了多种小料的混合均匀和混料质量，并持续不间断的按比例供料，为连续混炼设备和工艺提供了连续供料系统，保证了供料的连续性和性能稳定性，为提高混炼胶的质量和效率提供了保障。本发明油料、粉料及条状原料胶三相物料混料量采用计算机控制，条状原料胶采用光学设备测试，粉料采用高精度压力传感器进行数据采集，通过控制器可以完成自动配比、实时测量、数据分析、数据输出。数据传输及控制装置采用PLC控制器控制，并数据传输系统将测量结果转化成数据信号进行计算机处理，并实现数据分析和输出，保证称量装置的测量精度和相互间质量配比。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明搅拌混合供给机构与胶条输送机构的结构放大图；

图3为图2中A部分的局部结构放大图；

图4为图2中B部分的局部结构放大图；

图5为本发明胶条输送机构的侧视结构放大图。

图6为本发明中液体供给机构的结构放大图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

如图1、2、3、4、5、6所示，基于条状原料胶制备混炼胶的三相物料橡胶连续混炼机，包括机架32，以及设置在机架32上的具有进料仓33的螺杆机筒34，螺杆机筒34的末端形成混炼胶挤出口35，在螺杆机筒34的下方设置用于支撑螺杆机筒34的支架36，在螺杆机筒34内设置有用于挤压混料的双螺杆37、驱动所述双螺杆37转动的驱动装置，驱动装置包括一台直流电机38，在直流电机38上安装主动皮带轮39，主动皮带轮39通过三角带40与设置在机架32上的减速机41连接，减速机41的动力输入端安装从动皮带轮42，主动皮带轮39通过三角带40与从动皮带轮42连接，进而为减速机41提供动力，减速机41的动力输出端连接双螺杆37。

本发明中螺杆机筒34、双螺杆37、驱动装置等均为现有技术，采用现有技术的橡胶双螺杆挤出机即可，在此不多作解释。

本发明还包括一与所述进料仓33相连的用于持续的自动准确均匀混料并连续输送至连续混炼机内的三相物料连续称量混料系统，所述三相物料连续称量混料系统包括用于驱动并输送连续条状原料胶1的胶条输送机构2、用于向连续条状原料胶1的表面提供粉料的搅拌混合供给机构3、用于向连续条状原料胶1的表面提供油料的液体供给机构4以及控制器，所述胶条输送机构2包括沿连续条状原料胶的输送方向设置的固定于支架5上的两条输送辊6，在两条输送辊6之间形成一用于输送连续条状原料胶1的水平输送区7，在支架5上设置有驱动至少一条输送辊6转动的第一伺服电机8。在所述连续条状原料胶1的输送方向上设置有用于检测连续条状原料胶1单位时间输送量的检测元件，检测元件检测到连续条状原料胶1单位时间输送量的信号后发送检测信号给控制器，所述控制器接收检测信号后发送用于驱动搅拌混合供给机构3将搅拌均匀后的粉料提供至连续条状原料胶1表面的信号至搅拌混合供给机构3，以及发送用于驱动液体供给机构4将油料提供至连续条状原料胶1表面的信号至液体供给机构4，在搅拌混合供给机构3及液体供给机构4上分别设置有当接收到控制器发送的驱动信号后，控制搅拌混合供给机构3及液体供给机构4提供混料所需的粉料量及油料量大小的流量控制部件。

本发明所选择的控制器为PLC控制器，由于控制器一般设置于下方的机柜内，以保护控制器，防止被触碰以及被腐蚀性气体或者液体的腐蚀，在图1中未显示出来，所述的控制器优选采用环境适应能力高的PLC控制器，延长装订机的使用寿命。为方便设定各种物料混料时分别所需的比例，便于PLC控制器进行精确的计算，该全自动连续称量混料装置还包括用于显示参数信息以及生产数据信息的显示终端。

本实施例中，检测元件为设于支架5上的用于计算输送辊6转动角度的编码器及用于检测连续条状原料胶1截面面积的激光光切器9，所述控制器接收到检测信号后，读取编码器及激光光切器9的数据，计算出连续条状原料胶1单位时间所运动的速度及横截面积，并得到单位时间内连续条状原料胶1的输送质量时，驱动混合供给机构3提供相应量的粉料，同时驱动液体供给机构4提供相应量的油料。连续条状原料胶1的送料速度的测量通过编码器计算得到，连续条状原料胶1的进料速度通过输送辊6的转动，编码器记录输送辊6单位时间内的旋转角度，计算连续条状原料胶1的线速度，输送辊6通过调节螺栓10和张紧弹簧11控制两输送辊6之间距离，满足对不同厚度规格的连续条状原料胶1进料速度的计算。张进弹簧11的张紧力能够满足不同厚度规格连续条状原料胶1的进料输送，既能够实现对连续条状原料胶1的稳定输送，又不会对连续条状原料胶1进料速度造成影响，

本发明利用激光光切法，通过激光光切器9测量不规则物料的截面面积的方法，它用线光源产生的光平面投射到被测物体表面，形成一条明亮的投影轮廓线，计算机通过CCD摄像机和图像采集卡，可获得投影轮廓的数字图像。利用CCD与激光照明系统之间的相互关系，建立相应数学模型求解截面面积，激光光切器9发出光束经柱面镜变换后形成光切面，照射到被测胶条产生一条光带，即光切面与胶条相交所获截面的轮廓曲线，采用CCD图像传感器24对该轮廓线成像，解算出所围截面面积。本发明激光光切器9采用现有技术常规的结构即可实现，具体可参考：(“激光光切法测量不规则堆料的截面面积”，刘震亚，何平安，王卫平等，全国测绘仪器综合学术年会，2004年)为本领域技术人员所熟知设备，在此不做详细描述。通过编码器计算得到物料的移动速度，即可求出单位时间内物料连续条状原料胶1的供料质量。通过控制器信号的设定，进而控制搅拌混合供给机构3、液体供给机构4的供料量。根据计算公式：质量＝横截面积×速度×密度，得到进料速度和计算出连续条状原料胶1的横截面的面积后，二者的乘积即可得到连续条状原料胶1单位时间的输送体积，进而可以通过连续条状原料胶1的密度计算出单位时间内胶料的供料质量。本发明三相物料量的确定，首先通过得到连续条状原料胶1的单位时间供料量，将数据输送至控制器，通过控制器的程序计算自动得出其余物料的需要量，针对任何规格厚度及宽度的条状原料胶均适用，对于厚度及宽度不均的条状原料胶也能够做到精确的混料要求。

本发明的关键在于，能够得到瞬时，也就是单位时间连续条状原料胶1的输送质量，通过在控制器内设定的混料所需三相物料比例的计算及控制程序，根据连续条状原料胶1的质量将最终混料比例所需的粉料及油料的量输送至连续条状原料胶1上。

搅拌混合供给机构3包括搅拌部分和供给部分，所述搅拌部分包括一用于收集并搅拌混合粉料的顶部具有粉料投放口12、底部具有粉料排出口13的料仓14，在料仓14内设置有用于搅拌混合粉料的搅拌杆15，所述料仓14的顶部设置有驱动搅拌杆15转动的第二伺服电机16，所述控制器发送用于控制运行状态的信号至第二伺服电机16；料仓14设置为粉料投放口12大于粉料排出口13的漏斗形结构，搅拌杆15包括一顶部与第二伺服电机16相连的搅拌轴，在搅拌轴上设置有用于将料仓14内的物料自下而上翻动混合的搅拌头17。所述搅拌头17为沿搅拌轴的轴线方向设置的螺旋搅拌头，螺旋搅拌头由螺旋形金属丝围绕搅拌杆设置，所述螺旋形金属丝自搅拌轴的底部向顶部逐渐展开。该结构的设置，能够使得料仓14内的多种不同粉料混合更加均匀，提高混炼质量的均一性。为提高料仓14内粉料的混合均匀效果，在料仓14的仓壁18内，沿料仓14的轴线自粉料投放口12向粉料排出口13的方向设置有用于将料仓14内的粉料预热的电磁加热线圈19。料仓14为双层不锈钢结构，中间通过电磁加热线圈19实现对料仓14的加热，避免粉料中因吸湿性较强的粉料和颗粒由于吸湿而使粉料粘结成块状，影响粉料的输送和称量精度，提高混炼质量。所述供给部分包括一用于输送经粉料排出口13排出的粉料的输料筒20，输料筒20的端部伸向连续条状原料胶1的上端形成供料口21，在输料筒20上开设有与粉料排出口13相连的进料口22，所述输料筒20内设置有用于将粉料经供料口21送至连续条状原料胶1表面的输料螺杆23，在输料筒20上设置有用于驱动所述输料螺杆23转动的第三伺服电机24，所述输料筒20的供料口21上设置有与第三伺服电机24信号连接的控制粉料供料量的压力传感器，所述压力传感器接收控制器发送的控制其粉料排放量大小的信号。

炭黑及小料等粉料混合料由料仓14进入输料筒20并挤出，通过输料螺杆23的输送经供料口21排出，由压力传感器进行信号采集，得到单位时间内经输料螺杆23挤出的粉料混合料质量，结合控制器内连续条状原料胶1和粉料混合料的配方中的比例关系，通过软件系统根据所需混料供料质量进行配比要求，调节输料螺杆23的转速，实现连续条状原料胶1和炭黑及小料等粉料混合料的自动称量和送料。所述液体供给机构4包括一用于储存油料25的储液箱26，在储液箱26上连接有用于将油料25输送至连续条状原料胶1表面的螺杆泵27，所述螺杆泵27的进液口28连接储液箱26，出液口29设置在连续条状原料胶1的表面的上方，在驱动螺杆泵27运转的原动机30上设置有控制液体供给机构4提供混料所需的油料量大小的电磁流量阀31，所述电磁流量阀31接收控制器发送的控制其排放流量大小的信号。本发明采用模块化设计结构，可以多个装置联合使用组成串联或并联结构，实现效率的提高。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。