CN105599167A - 一种用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机，包括驱动装置、挤出压缩装置、脱水装置和造粒装置，其中驱动装置由主电机、弹性联轴器和减速箱组成；挤出压缩装置由螺杆、机筒和销钉组成；脱水装置由滤水板和滤水板框架组成；造粒装置由切粒电机、弹性联轴器、旋切刀和机头组成。本方案采用螺杆逐段均匀挤压技术配合楔形狭缝脱水技术，可使进料含水率由约70％～80％降至20％～30％以下。本发明具有脱水效率高、挤出造粒均匀、天然橡胶胶料及其填充成分在挤出脱水过程中损失少和挤出胶料温度低(对胶料性能无影响)的效果。

Description

一种用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机
技术领域
本发明涉及湿法混炼胶生产技术领域，特别涉及一种用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机。
背景技术
橡胶的湿法混炼技术与传统的将干胶与炭黑、白炭黑等配合剂在密炼机中进行干法混炼完全不同，它是将橡胶胶乳(或橡胶溶液)与经过预先加工的补强填充剂的水(或其它溶剂)分散体在液态下充分混合，再经絮凝、除水(或溶剂)干燥等工序生产混炼胶的方法。其中对于共沉胶的脱水挤出要求脱水后共沉胶的含水率在30％以下，并且在挤出后共沉胶的絮凝状态成分比例变化要小于2％。
天然橡胶与白炭黑的湿法混炼技术是橡胶行业节能减排，实现绿色化生产的重要发展方向。但是长期以来，一直受到天然橡胶乳胶特性的制约，无法实现连续工业化规模生产。
发明内容
有鉴于此，本发明根据湿法炼胶特殊性质进行有针对性地设计研制，提供了一种挤压脱水造粒机，具有脱水效率高，挤出胶料温度低(对胶料性能无影响)的优点，为湿法炼胶生产线产业化生产提供了一种性能优良的设备。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机，包括驱动装置、挤出压缩装置、造粒装置和脱水装置，其中所述驱动装置、挤出压缩装置和造粒装置依次连接，所述挤出压缩装置包括机筒和设置在其内的螺杆，所述脱水装置安装在所述机筒的滤水口处；
所述螺杆沿着物料运动方向分为多段，且每段螺槽容积逐渐变小；所述机筒的内壁上设置有若干沟槽。
优选的，所述螺杆包括螺旋叶片和螺旋辊；所述螺旋叶片和所述螺旋辊都分为喂料段、压缩脱水段和挤出段，且位于所述压缩脱水段的所述螺旋叶片的螺距沿物料运动方向逐渐变小。
优选的，位于所述压缩脱水段的所述螺旋叶片的直径为A，且50mm≤A≤1000mm，螺距依次从0.7～0.8A，缩小为0.6A、0.5A、0.4A和0.2～0.3A。
优选的，位于所述压缩脱水段的所述螺旋辊的长径比为5～20。
优选的，位于所述挤出段的所述螺旋叶片和所述螺旋辊)具有等比压缩结构，所述螺旋辊的直径沿物料运动方向均匀变大。
优选的，位于所述挤出段的所述螺旋叶片相邻螺距间的压缩比变化小于10％。
优选的，所述沟槽的数量为多个，且沿周向均布在所述机筒的内壁上。
优选的，所述沟槽的截面形状为矩形。
优选的，所述挤出压缩装置还包括安设在所述机筒筒壁上的若干销钉。
优选的，所述脱水装置包括滤水板和滤水板框架；所述滤水板由多个外小内大的楔形片组合而成。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机，其中脱水装置中的螺杆每段螺旋螺槽容积根据胶料水分挤出特性逐渐缩小，使胶料水分合理地在各段脱水装置挤出；机筒内壁开设沟槽，能够增加胶料和筒壁的摩擦力，减少胶料与筒壁的相对摩擦，使胶料有效向前挤压脱水而少产生热量，该特征可以确保胶料在较低温度脱水并挤出而不影响胶料的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于天然橡胶/白炭黑湿法混炼连续化生产线的挤压脱水造粒机的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的挤出压缩装置中螺杆的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的挤出压缩装置中机筒的截面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的脱水装置中滤水板的截面结构示意图。
其中，1为电机；2为弹性联轴器；3为减速箱；4为螺杆，41为螺旋叶片，42为螺旋辊，43为喂料段，44为压缩脱水段，45为挤出段；5为机筒，51为沟槽；6为销钉；7为机头；8为旋切刀；9为弹性联轴器；10为切粒电机；11为滤水板框架；12为滤水板。
具体实施方式
本发明公开了一种挤压脱水造粒机，根据湿法炼胶特殊性质进行有针对性地设计研制，具有脱水效率高，挤出胶料温度低(对胶料性能无影响)，造粒大小一致性好等优点，为湿法炼胶生产线产业化生产提供了一种性能优良的设备。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图4，图1为本发明实施例提供的用于天然橡胶/白炭黑湿法混炼连续化生产线的挤压脱水造粒机的结构示意图；图2为本发明实施例提供的挤出压缩装置中螺杆的结构示意图；图3为本发明实施例提供的挤出压缩装置中机筒的截面结构示意图；图4为本发明实施例提供的脱水装置中滤水板的截面结构示意图。
本发明实施例提供的用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机，包括驱动装置、挤出压缩装置、造粒装置和脱水装置，其中驱动装置、挤出压缩装置和造粒装置依次连接，挤出压缩装置包括机筒5和设置在其内的螺杆4，脱水装置安装在机筒5的滤水口处；
其核心改进点在于，螺杆4沿着物料运动方向(即其轴向)分为多段，且每段螺槽容积逐渐变小(沿物料运动方向)；机筒5的内壁上设置有若干沟槽51，能够增加机筒5内壁摩擦系数，利于物料挤压前进。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供实施例的用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机，其中脱水装置中的螺杆4每段螺旋螺槽容积根据胶料水分挤出特性逐渐缩小，使胶料水分合理地在各段脱水装置挤出；机筒5内壁开设沟槽51，能够增加胶料和筒壁的摩擦力，减少胶料与筒壁的相对摩擦，使胶料有效向前挤压脱水而少产生热量，该特征可以确保胶料在较低温度脱水并挤出而不影响胶料的性能。本发明实施例主要解决天然橡胶/白炭黑湿法混炼连续化生产线技术中脱水和造粒工序。
在本方案提供的具体实施例中，螺杆4包括螺旋叶片41和螺旋辊42，螺旋叶片41套设在螺旋辊42上，螺旋辊42能够带着螺旋叶片41同步旋转，两者一起组成螺杆4，其结构可以参照图2所示；
螺旋叶片41和螺旋辊42都分为喂料段43、压缩脱水段44和挤出段45，螺杆4的上述三个区段中：喂料段43主要起计量和喂料的作用；压缩脱水段44起压缩物料进行脱水作用；挤出段54对物料进一步进行均匀压缩，实现将物料定压、定量地从挤出口挤出；每一个区段根据功能的不同，采用了不同的螺距和螺旋叶片大小；且位于压缩脱水段44的螺旋叶片41的螺距沿物料运动方向(即其轴向)逐渐变小，在图2中物料运动方向为由左至右。
本发明实施例提供的螺杆4，其压缩脱水段44的螺旋叶片41的螺距设计为渐变式，可以有效地延长絮凝物料在此段压缩停留的时间，但也不至于使物料过度挤压打滑。经过设计与实践验证，该螺杆设计达到了絮凝物挤压脱水后含水量在30％以下以及挤压脱水后絮凝物成分比例变化小于2％的要求，为实现湿法混炼胶工业化生产提供了技术基础。
为了进一步优化上述的技术方案，对压缩脱水段44内螺旋叶片41的直径、叶片螺距和螺旋辊2的长径比经过特殊的计算，可以有效地延长絮凝物料在此段压缩停留的时间，但也不至于使物料过度挤压打滑，当该段的螺旋叶片41直径设计为A(50mm≤A≤1000mm)时，叶片螺距设计为渐变式，即螺距依次从0.7～0.8A，缩小为0.6A、0.5A、0.4A和0.2～0.3A，位于压缩脱水段44的螺旋辊42的长径比为5～20，以达到最好效果。
作为优选，位于挤出段45的螺旋叶片41和螺旋辊42具有等比压缩结构，其结构可以参照图2所示，螺旋辊42的直径沿物料运动方向(即其轴向)均匀变大，此时螺旋叶片41的直径不发生变化。等比压缩设计可以使物料的成分比例不发生变化，同时减少挤压过程中的物料流失率。该设计主要是依据螺杆压缩比理论计算，使相邻螺距间的压缩比变化小于一定范围(优选为10％)，使物料均匀地受到挤压。
本发明实施例提供的挤出机螺杆，压缩脱水段44和挤出段45的螺旋叶片41和螺旋辊42都采用了等比压缩设计，其结构可以参照图2所示。该设计可以保证浆料均匀地受到挤压，压力的上升也比较平稳，使浆料受到一个较长时间的挤压脱水，并且防止挤压过程中的物料成分比例不发送变化。
为了进一步优化上述的技术方案，沟槽51的数量为多个，且沿周向均布在机筒5的内壁上，以提高脱水效果，其结构可以参照图3所示。
在本方案提供的具体实施例中，沟槽51的截面形状为矩形，且为沿着机筒5的轴向开设贯穿，即顺着物料运动方向，以进行更好的摩擦。
作为优选，挤出压缩装置还包括安设在机筒5筒壁上的若干销钉6，其结构可以参照图1所示，在挤出脱水过程中可以有效搅拌胶料，一方面可以使胶料内部的水分充分挤出，另一方面可以使天然橡胶和填充剂更充分混炼均匀。
本发明实施例提供的脱水装置包括滤水板12和滤水板框架11；其中滤水板12由多个外小内大的楔形片平行组合而成，其结构可以参照图4所示，可以理解的是在这里胶料侧即为内侧，出水侧即为外侧；滤水板框架11主要用于把滤水板12组件可靠地箍在机筒5各段滤水口处。通过采用上述楔形狭缝结构，利于水分挤出，并且便于清理。
进一步的，机筒5的底部沿物料运动方向开设有多个滤水口，相应的安装有多个脱水装置，物料在机筒5内通过螺杆4的挤压，将水由滤水板12排出。滤水板12楔形狭缝宽度根据各段出水率及胶料压力大小来设置。具体的，沿着物料的运动方向，上述楔形狭缝宽度越来越小。
在本方案提供的具体实施例中，驱动装置包括主电机1、弹性联轴器2和减速箱3。作为优选，本发明实施例的驱动装置由变频电机驱动，该特征可以满足螺杆转速在线无级调速,可以根据实际产量要求调整主机转速。
造粒装置包括切粒电机10、弹性联轴器9、旋切刀8和机头7；其中切粒电机10采用变频调速，可以在线无级调整旋切刀8，以便配合螺杆4转速来控制胶料切粒大小。
下面结合具体实施方式对本方案作进一步介绍：
图1示意性地显示了一种用于天然橡胶/白炭黑湿法混炼连续化生产线的挤压脱水造粒机设备。如图所示，该设备包括驱动装置、挤出压缩装置、脱水装置和造粒装置，其中驱动装置由主电机1、弹性联轴器22和减速箱3组成；挤出压缩装置由螺杆4、机筒5和销钉6组成；脱水装置由滤水板12和滤水板框架11组成；造粒装置由切粒电机10、弹性联轴器9、旋切刀8和机头7组成。
其中主电机1和减速箱3由弹性联轴器2连接在一起，螺杆4和机筒5安装在减速箱3上，销钉6安装在机筒5上的预留孔里，脱水装置安装在机筒5滤水口处，机头7安装在机筒5端头，切粒电机10和旋切刀8由弹性联轴器9连接在一起，以上所有装置安装在底座上形成统一的整体。
使用时，先要启动主电机1，通过弹性联轴器2驱动减速箱3使速度降至设置速度，再由减速箱3输出端驱动螺杆4，螺杆4在机筒5里按设置转速均匀转动；同时还要启动切粒电机10，使旋切刀8在机头7端面按照设置速度高速旋转；然后从机筒5上的进料口加入胶料，胶料通过螺杆4输送挤压，并结合机筒5内壁沟槽摩擦和销钉6搅拌，胶料体积不断缩小，胶料初始含水率约70％～80％，因此开始脱水装置出水量比较大，通过三段脱水装置后，胶料含水率逐步降至20％～30％以下，随着胶料含水率的降低，胶料的压力也越来越大，在胶料挤压至机头7时压力最大，通过机头7孔板把胶料挤出后，高速旋转的旋切刀8把胶料切割成大小一致的颗粒状胶粒，为后序胶料干燥提供良好条件。
综上所述，本发明实施例公开了一种用于天然橡胶/白炭黑湿法混炼连续化生产线的挤压脱水造粒机，包括驱动装置、挤出压缩装置、脱水装置和造粒装置，其中驱动装置由主电机、弹性联轴器和减速箱组成；挤出压缩装置由螺杆、机筒和销钉组成；脱水装置由滤水板和滤水板框架组成；造粒装置由切粒电机、弹性联轴器、旋切刀和机头组成。本方案采用螺杆逐段均匀挤压技术配合楔形狭缝脱水技术，可使进料含水率由约70％～80％降至20％～30％以下。本发明具有脱水效率高、挤出造粒均匀、天然橡胶胶料及其填充成分在挤出脱水过程中损失少和挤出胶料温度低(对胶料性能无影响)的效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于湿法混炼胶生产的挤压脱水造粒机，包括驱动装置、挤出压缩装置、造粒装置和脱水装置，其中所述驱动装置、挤出压缩装置和造粒装置依次连接，所述挤出压缩装置包括机筒(5)和设置在其内的螺杆(4)，所述脱水装置安装在所述机筒(5)的滤水口处；
其特征在于，所述螺杆(4)沿着物料运动方向分为多段，且每段螺槽容积逐渐变小；所述机筒(5)的内壁上设置有若干沟槽(51)。
2.根据权利要求1所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，所述螺杆(4)包括螺旋叶片(41)和螺旋辊(42)；所述螺旋叶片(41)和所述螺旋辊(42)都分为喂料段(43)、压缩脱水段(44)和挤出段(45)，且位于所述压缩脱水段(44)的所述螺旋叶片(41)的螺距沿物料运动方向逐渐变小。
3.根据权利要求2所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，位于所述压缩脱水段(44)的所述螺旋叶片(41)的直径为A，且50mm≤A≤1000mm，螺距依次从0.7～0.8A，缩小为0.6A、0.5A、0.4A和0.2～0.3A。
4.根据权利要求3所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，位于所述压缩脱水段(44)的所述螺旋辊(42)的长径比为5～20。
5.根据权利要求2所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，位于所述挤出段(45)的所述螺旋叶片(41)和所述螺旋辊(42)具有等比压缩结构，所述螺旋辊(42)的直径沿物料运动方向均匀变大。
6.根据权利要求5所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，位于所述挤出段(45)的所述螺旋叶片(41)相邻螺距间的压缩比变化小于10％。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，所述沟槽(51)的数量为多个，且沿周向均布在所述机筒(5)的内壁上。
8.根据权利要求7所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，所述沟槽(51)的截面形状为矩形。
9.根据权利要求1所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，所述挤出压缩装置还包括安设在所述机筒(5)筒壁上的若干销钉(6)。
10.根据权利要求1所述的挤压脱水造粒机，其特征在于，所述脱水装置包括滤水板(10)和滤水板框架(11)；所述滤水板(12)由多个外小内大的楔形片组合而成。
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