[发明专利]卧式双轴搅拌机

说明书

本发明与用于橡胶搅拌作业的卧式双轴搅拌机有关，特别是与叶轮横截面有特点的卧式双轴搅拌机有关。

通常，转筒混合机（密闭式混合机）或卧式双轴闭式搅拌机用于橡胶搅拌和混合物添加，这二类机器都装有旋转桨叶，其截面形状类似于凸透镜或带角的圆形。

上述典型闭式混合机搅拌橡胶的效果已经得到认可。但迄今为止，尚不清楚每种桨叶的截面形状和尺寸，以及截面形状因素（例如，尖部间隙，刃部宽度，叶尖前边的咬入角，即桨叶和混合室周壁之间的前角）对其搅拌效果的影响。

此外，至今还很少有人研究不同桨叶截面形状对加料口下方和连桥上方中间区内橡胶混合特性的变化的影响。整个搅拌机的三维混合特性已被研究过，而搅拌机中某一截面上的二维混合特性至今尚未被研究。这是因为加料口下方和连桥上方之间中间区内橡胶的混合特性会在桨叶每转中发生变化，并且这些特性也极为复杂。这是因为桨叶虽然具有相同的形状，但沿轴向桨叶成形为螺旋形，而且密闭式混合机中二个桨叶以大约1∶1.2的速比转动，因此会引起相位 差随着转动而变化。

在由密闭式混合机所代表的常规卧式双轴闭式搅拌机中，桨叶每转动一周，桨叶具有如图10所示的相位差，而且在桨叶之间混合物交换次数少。另外，就具有图12所示截面形状桨叶而言，其叶尖后边的刮削角，即桨叶与混合室内周壁之间的后角较小。在桨叶尖部后边在桨叶与混合室内壁之间空间较窄，因而，混合物转移或混合空间也就较小。因此，尽管在叶尖后边能产生有利于混合物分离的较大负压，但实际上却不容易将混合室内周壁附着混合物从内壁上分离下来，故混合效率极低。这就不可避免地导致常规搅拌机混合率低下和性能不适。

在具有类似透镜截面形状的桨叶的卧式双轴搅拌机中，桨叶每转一周就会产生如图10所示的相位差，桨叶间混合物交换的次数也少。另外，如图11所示，每个桨叶的后边缘都呈凸形，叶尖后边的刮削角较大，在混合室内，在叶尖后边，桨叶与混合室内周壁之间的空间较宽。所以，在桨叶后边所产生的负压较小，混合物转移或混合空间虽不会像用带角圆截面桨叶的情况下那么小，但也不是足够大。故混合效率也极低。这样就不可避免地会导致这类搅拌机混合率低下和性能不适。

考虑到混合作业涉及到高粘性物质的刮削，本发明的发明人通过测量一个容器内壁的正应力分布，获得了在刮削高粘性流体时，刮削刀尖前后边所产生的压力分布情况，测量结果如图8所示。图8表 明在刮削刀尖前边产生正压（正的正应力），而后边则产生负压（负的正应力）。刮削刀尖后边的刮削角δ越小，则所产生的负压就越大。刮削刀的能耗主要受其刀尖后边刮削角δ的影响。刮削角δ为45°时，其能耗达到最小值。根据上述情况，本发明人产生了如图9所示的推测：即混合室内周壁处的压力会极大地影响能耗和混合效率，该压力随叶尖前边咬入角γ和其后边刮削角δ变化而变化。咬入角γ减小时，正压力增加;而刮削角δ减小时，负压力变大。另外，本发明人还考虑到由于叶尖前边和后边之间存在着较大的压差，当叶尖转至加料口下方和连桥上方区域时，随着二个桨叶的叶尖之间位置关系（相位差）的改变，该区域内的压力会产生相当大的变化。由此，为了改进桨叶，本发明人研究了在二叶轮以等速沿相对方向旋转，以维持二桨叶叶尖之间的位置关系为一定状态时，桨叶横截面形状对橡胶搅拌的影响。

本发明已经成功地解决了上述问题。本发明的目的是提供一种新的卧式双轴搅拌机，该搅拌机每一桨叶的叶尖后边的混合物分离与混合很好，而且，通过两桨叶的下方和连桥上方之间的中间区能够使二桨叶间的混合物得到有效地交换。

按照本发明，提供了一种卧式双轴搅拌机，包括二个并列的混合室和在两混合室中设置的转轴，上述二个混合室通过加料口下方和连桥上方的中间区相连接，而在上述两根转轴上都装有一个至少具有二个叶翼的桨叶，二转轴互相平行布置和转动地设置在混合室内。 通过沿相对方向转动的桨叶，即可在混合室之间交换混合室内的混合物。本搅拌机的特征在于每个叶翼尖部后边的刮削角δ大于其前边的咬入角γ。采用上述结构形式，即可实现前述本发明的目的。

图1A、1B、1C和1D是各种桨叶的截面视图;

图2和图3分别是一个卧式双轴搅拌机的一种二维模型混合机的垂直截面视图和平面视图，图中示出了混合室内周壁上的压力测量位置;

图4和图5是上述模型混合机的立面前视图和水平截面视图，示出了混合室内侧壁上的压力测量位置;