湖南省韶山市2019捏合机机器暨会

摘要：从理论依据出发，准确计算捏合机驱动功率，依据桨叶及螺杆构型等设计要领，摆脱了传统捏合机生产需要依据经验设计的盲目性

捏合机是胶类产品较重要的加工设备之一，主要用于橡胶塑料等高分子与配剂的混合。根据捏合机的工作原理可知，加入捏合室的胶料主要受搅拌桨叶与捏合机室壁的剪切和拖拽作用达到混炼效果，因此桨叶形状直接影响高分子材料与各种添加剂的分散和混合的均匀性，另外驱动功率，出料方式等都对生产工艺的效率和优化有着不可忽视的作用。以下我们通过对设计一台2000L丁基热熔胶捏合机来探讨下设计要点：

PVC 100; 三盐 2.0；二盐 1.0；Pbst 0.8；DOP 20；CaCO3 30；Hst 0.5；Wax 0.5。

以热熔胶生产为例：热熔胶是大块的丁基胶、聚合物和填充剂的分散混合，恩索公司选用的是SIGMA双桨结构，两只拌桨采用相切式排放，速比为1:1.44，其W结构形成了两个分散混合区:A.SIGMA搅叶与槽壁旋转区域;B.两搅叶相切区域，其采用整体碳钢铸造，具有较高的强度，其双拐的形状能够很好的破碎大块的丁基胶块的，其螺旋式的结构能够使物料进行上升下降动作达到快速混合并分散加入的填充料，从而制得较好的热熔胶产品；

出料效率验算：计算每旋转一周的出料量约为942克，根据螺杆转速62RPM，可以推算出每小时出料量为3504KG（比重为1时），热熔胶成品比重0.9-1.3kg/L，估算可以满足出料速率要求；

捏合机能应用于5000Pa.s左右的流动性极差的高粘度浆体或塑性固体，槽体的夹套中可以用导热油或水进行加热或冷却。特殊的需要场合，还可以设计在真空下操作，捏合机上盖有加液导管，双轴的速度差为7.52r/min.其优点是，由于物料不断地改变位置，使混合较快，且单位体积的传热面积大等。

根据物料的特性或捏合中所加液料的性质，分为普通型、增安型和防爆型。

该机广泛用于塑料、橡胶、硅橡胶、颜料、油墨、胶基、碳素、纤维素、食品、医药等行业。该机拌缸、拌桨均为不锈钢制造，其拌缸夹套内可设计成电加热、汽加热或水冷却形式、出料方式有液压翻缸、螺杆挤出及下出料等形式。

主要有电机、减速机、连轴器、轴承、传动结构、真空系统、电控系统等；

高速捏合机属于粉料共混设备，其工作原理是：高速旋转的搅拌浆借助呈一定角度倾斜的表面与物料产生的摩擦力使物料沿浆面切向运动，同时由于离心力的作用，物料被抛向混合室内壁，并沿壁面上升，当上升到一定的高度后，由于重力作用，又落回叶轮中心，接着又被抛起。这种上升运动与切向运动的结合，使物料实际上处于连续的螺旋式运动状态。由于浆叶转速很高，物料运动速度也很快，快速运动着的粒子间相互碰撞、摩擦，使得粒子或疑聚在一起的团块被碎，同时物料的温度也相应升高，这有利于树脂对各种助剂的吸附。混合室内的折流板面呈流线型，其高度和角度可调，它可以使螺旋运动的物料流动状态被搅乱，使物料呈无规运动，并在圻流板附近形成强烈的旋涡，这增强了混合效果，使各徂分形成均匀分散的粉、粒状聚合物混合体。另外，折流板内的热电偶可实现对料温的控制。

值，都是基于熔体输送理论，针对丁基型热熔胶粘度为范围2000cps(150℃)-150000cps(200℃)，由于捏合机的螺杆主要功能是输送，一般长径比较小，螺杆与桶壁的间隙也比较大（1mm),一般单螺杆挤出机0.220-0.394mm,根据国产单螺杆挤出机的一些数据统计，得出一个估算挤出机功率的公式 ，这里D代表螺杆直径，k为系数，n为螺杆转速，根据目前单螺杆行业生产和统计，对系数，当D<90mm时，k取0.00354，当D>90mm是，k取0.008，在捏合机行业，因螺杆长径比较小（一般1:4-6，单螺杆挤出机1:7-25），螺杆与桶壁间隙大，挤出阻力较小，根据恩索公司在多年制造和试验过程中推算得知，当D>120mm时，k取0.0007(已计入1.5倍的安全系数）；我们将相关数据代入计算 ，考虑功率损耗，因此选用30KW的驱动功率较为安全可靠。