1 工藝描述
1.1 概述
密煉機(jī)，是橡膠生產(chǎn)線或塑料生產(chǎn)線的起始工序。它的作用是通過(guò)剪切，擠壓，攪拌作用，將生料粉碎，塑化，并將配合劑均勻分散到橡膠產(chǎn)品內(nèi)部。其主要原料有：生橡膠、填充劑(炭黑和其它)、硫化劑和催化劑、塑化劑、特殊材料。
密煉機(jī)混煉工藝一般分為兩種工藝：分批混煉工藝和連續(xù)混煉工藝。對(duì)于不同的混煉工藝，起密煉機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和負(fù)載類型都是不同的。
分批混煉又分為一段混煉法和二段混煉法工藝。一段混煉為在原料經(jīng)過(guò)一個(gè)混煉周期后，直接進(jìn)入擠出機(jī)產(chǎn)生成品。而二段混煉法為，在原料進(jìn)過(guò)一個(gè)混煉周期后，還要進(jìn)入第二段混煉機(jī)，進(jìn)行第二段混煉，才能最終進(jìn)入擠出機(jī)產(chǎn)生成品。
對(duì)于連續(xù)混煉，則為進(jìn)料側(cè)連續(xù)進(jìn)料，出料口連續(xù)出料，連續(xù)生產(chǎn)。
無(wú)論那種工藝，起內(nèi)部混煉過(guò)程可分為：細(xì)分(break),混入(internal mix, blend),分散(Dispersive mixing),簡(jiǎn)單結(jié)合，塑化階段。
經(jīng)過(guò)密煉機(jī)的橡膠產(chǎn)品，再通過(guò)冷卻器，擠出機(jī)，成為成品。再將成品作為輪胎，塑料等的原料。
塑料密煉機(jī)和橡膠密煉機(jī)結(jié)構(gòu)相同，工藝過(guò)程一致。
1.2 密煉機(jī)類型
國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的密煉機(jī)為分批密煉機(jī)，分批密煉機(jī)又成為banbury密煉機(jī)，其結(jié)構(gòu)如下圖：
主要分為三部分：加料部分，混煉部分和卸料部分。
§ 加料部分
加料部分主要由加料漏斗和壓料缸組成。橡膠生料由漏斗加入，關(guān)閉翻板門，由氣缸產(chǎn)生壓力將生料和混合劑壓入密煉室，并在密煉過(guò)程中給物料提供持續(xù)的壓力來(lái)加速煉膠過(guò)程。
壓料缸所提供的壓力可以變化，壓力的大小關(guān)系負(fù)載的變化，當(dāng)負(fù)載過(guò)大時(shí)，可以通過(guò)調(diào)制壓料缸的壓力來(lái)減小負(fù)載。
§ 混煉部分
混煉部分由轉(zhuǎn)子，密煉室和密封裝置組成。物料加入混煉室后，就在由兩個(gè)具有螺旋棱的，有速比的，相對(duì)回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與混煉室壁、上、下頂栓組成的混煉系統(tǒng)內(nèi)受到不斷的變化的反復(fù)進(jìn)行的強(qiáng)烈剪切和擠壓作用，使膠料產(chǎn)生剪切變形，進(jìn)行了強(qiáng)烈的捏煉。由于轉(zhuǎn)子有螺旋棱，在混煉時(shí)膠料反復(fù)地進(jìn)行軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，起到了攪拌作用，致使混煉更為強(qiáng)烈。
§ 卸料部分
當(dāng)一個(gè)混煉周期結(jié)束后，卸料門鎖鎖緊裝置被打開(kāi)，混煉后橡膠通過(guò)卸料口被卸到容器或者皮帶上，進(jìn)入第二道混煉工序或者進(jìn)入擠出機(jī)。在卸料后，當(dāng)密煉機(jī)溫度達(dá)到其初始溫度，下一批生料即被加入到密煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行密煉。所以，分批密煉得以連續(xù)進(jìn)行。只有在加料和卸料時(shí)，密煉被中斷，所以稱為分批密煉。
2 密煉機(jī)負(fù)載特性
2.1 機(jī)械功率
密煉機(jī)機(jī)械功率和兩個(gè)要素有關(guān)，一個(gè)是密煉機(jī)容積，一個(gè)是密煉機(jī)轉(zhuǎn)速。容積越大，轉(zhuǎn)速越高，密煉機(jī)機(jī)械功率越高。
密煉機(jī)容積范圍為25-650L,轉(zhuǎn)速為15~70rpm，甚至達(dá)到90rpm。
轉(zhuǎn)速低于20rpm的密煉機(jī)稱為低速密煉機(jī)，轉(zhuǎn)速30-40rpm的稱為中速密煉機(jī)，轉(zhuǎn)速大于60rpm以上稱為高速密煉機(jī)。
密煉機(jī)功率范圍在50kW-4000kW之內(nèi)，國(guó)內(nèi)目前比較常見(jiàn)的功率為1250kW和2500kW。
2.2 轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性
密煉機(jī)負(fù)載類型為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，典型的Banbury密煉機(jī)負(fù)載特性如下圖所示：
200%額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)5.4s
160%額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)21.6s
130%額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)81s
80%額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)81s
35%額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)81s
在整個(gè)負(fù)載周期內(nèi)，其均方根等于100%，意味著電機(jī)在整個(gè)工作周期內(nèi)，電機(jī)連續(xù)工作不會(huì)發(fā)熱。但是其短時(shí)過(guò)載200%，在選擇電機(jī)和傳動(dòng)時(shí)需要注意。
另外，過(guò)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩和壓料缸的壓力有關(guān)系，壓力越大，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩也越大。通常，壓料缸壓力會(huì)根據(jù)負(fù)載的大小被調(diào)節(jié)，以保持在密煉過(guò)程中，密煉機(jī)不會(huì)過(guò)載。
密煉機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)為高過(guò)載，工作周期內(nèi)頻繁過(guò)載。
3 密煉機(jī)傳動(dòng)需求
3.1 密煉機(jī)機(jī)械傳動(dòng)類型
密煉機(jī)傳動(dòng)根據(jù)容量和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不同，可分為單驅(qū)和雙驅(qū)。
單驅(qū)是指一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)密煉機(jī)，這種應(yīng)用一般在密煉機(jī)功率小于2500kW以下。
雙驅(qū)是指兩臺(tái)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)密煉機(jī)，雙驅(qū)一般應(yīng)用于密煉機(jī)功率大于2500kW以上。
3.2 密煉機(jī)傳動(dòng)趨勢(shì)
傳統(tǒng)密煉機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，一般采用直流調(diào)速系統(tǒng)，但隨著交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)在的趨勢(shì)是采用交流調(diào)速系統(tǒng)，尤其是高壓變頻系統(tǒng)。
3.2.1 直流傳動(dòng)系統(tǒng)和施耐德高壓交流傳動(dòng)系統(tǒng)
傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)系統(tǒng)，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1. 體積大，成本低。
2. 功率因數(shù)低(0.5~0.7)，需要無(wú)功補(bǔ)償裝置。
3. 諧波含量大，THDI可達(dá)30%，需諧波治理裝置。
4. 控制簡(jiǎn)單，速度精度高。
5. 受電網(wǎng)和電機(jī)條件和參數(shù)影響，魯棒性不強(qiáng)。
施耐德高壓交流傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)：
1. 體積小，成本略高。
2. 功率因數(shù)高(0.95以上)，無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償裝置。
3. 諧波含量小，THDI<2%,無(wú)需諧波治理裝置。
4. 控制復(fù)雜，采用矢量控制算法控制精度可媲美直流電機(jī)。
5. 魯棒性強(qiáng)。
