1 工藝描述

1.1 概述

密煉機，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。對于不同的混煉工藝，起密煉機機械結(jié)構(gòu)和負載類型都是不同的。

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)過一個混煉周期后，直接進入擠出機產(chǎn)生成品。而二段混煉法為，在原料進過一個混煉周期后，還要進入第二段混煉機，進行第二段混煉，才能最終進入擠出機產(chǎn)生成品。

對于連續(xù)混煉，則為進料側(cè)連續(xù)進料，出料口連續(xù)出料，連續(xù)生產(chǎn)。

無論那種工藝，起內(nèi)部混煉過程可分為：細分(break),混入(internal mix, blend),分散(Dispersive mixing),簡單結(jié)合，塑化階段。

經(jīng)過密煉機的橡膠產(chǎn)品，再通過冷卻器，擠出機，成為成品。再將成品作為輪胎，塑料等的原料。

塑料密煉機和橡膠密煉機結(jié)構(gòu)相同，工藝過程一致。

1.2 密煉機類型

國內(nèi)常見的密煉機為分批密煉機，分批密煉機又成為banbury密煉機，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，并在密煉過程中給物料提供持續(xù)的壓力來加速煉膠過程。

壓料缸所提供的壓力可以變化，壓力的大小關(guān)系負載的變化，當負載過大時，可以通過調(diào)制壓料缸的壓力來減小負載。

§ 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，就在由兩個具有螺旋棱的，有速比的，相對回轉(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進行的強烈剪切和擠壓作用，使膠料產(chǎn)生剪切變形，進行了強烈的捏煉。由于轉(zhuǎn)子有螺旋棱，在混煉時膠料反復地進行軸向往復運動，起到了攪拌作用，致使混煉更為強烈。

§ 卸料部分

當一個混煉周期結(jié)束后，卸料門鎖鎖緊裝置被打開，混煉后橡膠通過卸料口被卸到容器或者皮帶上，進入第二道混煉工序或者進入擠出機。在卸料后，當密煉機溫度達到其初始溫度，下一批生料即被加入到密煉機內(nèi)進行密煉。所以，分批密煉得以連續(xù)進行。只有在加料和卸料時，密煉被中斷，所以稱為分批密煉。

2 密煉機負載特性

2.1 機械功率

密煉機機械功率和兩個要素有關(guān)，一個是密煉機容積，一個是密煉機轉(zhuǎn)速。容積越大，轉(zhuǎn)速越高，密煉機機械功率越高。

密煉機容積范圍為25-650L,轉(zhuǎn)速為15~70rpm，甚至達到90rpm。

轉(zhuǎn)速低于20rpm的密煉機稱為低速密煉機，轉(zhuǎn)速30-40rpm的稱為中速密煉機，轉(zhuǎn)速大于60rpm以上稱為高速密煉機。

密煉機功率范圍在50kW-4000kW之內(nèi)，國內(nèi)目前比較常見的功率為1250kW和2500kW。

2.2 轉(zhuǎn)矩負載特性

密煉機負載類型為恒轉(zhuǎn)矩負載，典型的Banbury密煉機負載特性如下圖所示：

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

在整個負載周期內(nèi)，其均方根等于100%，意味著電機在整個工作周期內(nèi)，電機連續(xù)工作不會發(fā)熱。但是其短時過載200%，在選擇電機和傳動時需要注意。

另外，過載時的轉(zhuǎn)矩和壓料缸的壓力有關(guān)系，壓力越大，其負載轉(zhuǎn)矩也越大。通常，壓料缸壓力會根據(jù)負載的大小被調(diào)節(jié)，以保持在密煉過程中，密煉機不會過載。

密煉機的負載特點為高過載，工作周期內(nèi)頻繁過載。

3 密煉機傳動需求

3.1 密煉機機械傳動類型

密煉機傳動根據(jù)容量和機械傳動系統(tǒng)不同，可分為單驅(qū)和雙驅(qū)。

單驅(qū)是指一臺電機驅(qū)動一臺密煉機，這種應用一般在密煉機功率小于2500kW以下。

雙驅(qū)是指兩臺電機共同驅(qū)動一臺密煉機，雙驅(qū)一般應用于密煉機功率大于2500kW以上。

3.2 密煉機傳動趨勢

傳統(tǒng)密煉機調(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 直流傳動系統(tǒng)和施耐德高壓交流傳動系統(tǒng)

傳統(tǒng)的直流傳動系統(tǒng)，主要有以下幾個特點：

1. 體積大，成本低。

2. 功率因數(shù)低(0.5~0.7)，需要無功補償裝置。

3. 諧波含量大，THDI可達30%，需諧波治理裝置。

4. 控制簡單，速度精度高。

5. 受電網(wǎng)和電機條件和參數(shù)影響，魯棒性不強。

施耐德高壓交流傳動系統(tǒng)的特點：

1. 體積小，成本略高。

2. 功率因數(shù)高(0.95以上)，無需無功補償裝置。

3. 諧波含量小，THDI<2%,無需諧波治理裝置。

4. 控制復雜，采用矢量控制算法控制精度可媲美直流電機。

5. 魯棒性強。