實驗室開煉機加料裝置的設計*

趙桂英，王忠光，臧亞南，楊昭，韓松

( 徐州工業職業技術學院,江蘇 徐州 221140)

實驗室開煉機加料裝置的設計*

趙桂英，王忠光，臧亞南，楊昭，韓松

( 徐州工業職業技術學院,江蘇 徐州 221140)

通過對實驗室開煉機加料裝置的設計，包括對加料盒、橫梁、鎖扣及抓手等的設計，解決了實驗室多種橡膠配合劑的加料混煉；該裝置可形成一個局部封閉的空間，能使片狀（或粒狀）塑料、粒狀（或脆性）小料受到開煉機輥筒間的擠壓、剪切作用時不會飛濺出加料盒，減少物料的損耗和污染；同時還能有效阻止物料加工過程中產生粉塵、氣味的擴散，降低環境污染，減少職業病發生的幾率；便于操作者近距離地觀察物料的吃料過程，設備結構簡單，操作方便。

加料裝置；加料盒；橫梁；損耗；設計

溴為提高橡膠制品的使用性能，改善加工工藝性能（便于壓延、壓出、成型等）以及節約生膠、降低成本，必須在橡膠中加入各種配合劑[1]。橡膠配合劑的種類繁多，例如硫化劑、促進劑、防老劑、軟化劑以及防焦劑等小料，具有用量少，作用大的特點。隨著橡塑并用技術的發展，很多塑料也被添加到橡膠中，用于達到改善橡膠的加工性能、提高使用性能，以及降低成本的目的。以上配合劑均在橡膠配方設計中發揮著重要的作用，也成為膠料不可缺少的組成部分。

混煉就是在煉膠機上將各種配合劑均勻地加入具有一定塑性的生膠中的工藝過程，混煉后制得的膠料為混煉膠，混煉膠的質量直接影響著橡膠制品的性能。為此國家標準規定混煉操作時應嚴格控制各種配合劑的混煉損耗，混煉完畢之后應檢查混煉中損耗，要求混煉膠的質量與所有原材料總質量相差不得超過0.5%~-1.5%，否則該膠作廢[2]。

1 現有煉膠裝置的不足

混煉有兩種方法：開煉機混煉和密煉機混煉。開煉機混煉就是借助于兩輥筒之間的擠壓、剪切作用及人工割膠、翻煉將各種配合劑均勻分散到生膠中的工藝。開煉機混煉靈活性大，適用于小規模、小批量、多品種的生產，是目前各高校實踐教學環節常用的一種混煉方法。由于開煉機形成開放式的煉膠環境，而混煉操作時又采用人工加料方法，稍有不當就會導致物料損耗、粉塵飛揚及氣味傳播等。

具體問題如下：

（1）當試驗用塑料的外觀為粒狀、片狀（如高苯乙烯樹脂）時，由于受到兩個輥筒之間強烈的剪切、擠壓作用，部分塑料壓碎后會飛濺到其他地方，從而造成物料損耗，或污染物料；

（2）當試驗用粒狀、棒狀、或者脆性較大的小料時，如古馬隆、石油樹脂、松香等，受力后也會出現蹦出的現象，造成小料損耗，使配方比例發生改變、從而影響膠料的性能；

（3）由于開煉機形成開放式的煉膠環境，物料在混煉過程中產生的氣味、粉塵等會污染環境，危害人體健康，嚴重時會造成職業病。

2 開煉機加料裝置的設計

根據現有技術存在的不足，經過調研分析，借助于開煉機輥筒以及輥筒兩側的擋膠板，主要從加料裝置和固定方式兩個部分來制定設計方案，因此從加料盒、橫梁、抓手、鎖扣等部分進行設計，提供了一種簡易多功能開煉機加料裝置；采用該裝置可在實驗室進行多種橡膠粒狀或脆性小料的加料，以及粒狀或片狀塑料與橡膠的共混操作，減少物料在混煉過程中的損耗，確保實驗配比的準確性，防止粉塵、氣味等對試驗環境的污染，一定程度上確保混煉膠的質量。結合下圖1、圖2所示，對該裝置具體總結闡述如下：

圖1 加料裝置剖視圖

圖2 加料裝置俯視圖

2.1 加料盒的設計

為了在開煉機加料混煉過程中形成局部封閉的煉膠環境，盡量減少物料的損耗，阻止粉塵和氣味的飛揚等，設計了一個加料盒，加料盒下窄上寬，呈錐形，上下相通，四周封閉，下部開放；在加料盒的上部設置有可開關的蓋子，蓋子一端與加料盒鉸接成一體，在蓋子活動端上面設置一個手柄，方便操作蓋子；加料盒的長度略小于開煉機輥筒兩側擋膠板之間的距離；加料盒的高度適當，當加料盒安裝到輥筒上部時，確保加料盒底部距輥筒表面高度在3~4 mm之間，不影響輥筒的轉動及混煉操作；加料盒的材質為透明材質，便于操作者近距離地觀察物料的混煉過程；加料盒內外表面光滑，不易黏附物料，既能減少物料的損耗，又方便清理衛生[3]。

2.2 橫梁的設計

由于加料盒使用時需固定于開煉機輥筒的上方，位于輥筒兩側檔膠板內，因此設計了兩根橫梁，用于固定加料盒；橫梁位于輥筒上方，且與輥筒平行，橫梁為可伸縮式，可根據檔膠板之間的距離調整長度，橫梁的的兩端分別設計了一個鎖扣，并通過鎖扣與輥筒兩側檔膠板相連接；橫梁表面光滑，斷面為圓形。

2.3 抓手的設計

為便于加料盒與可伸縮橫梁的固定與拆卸，在與可伸縮橫梁平行方向的加料盒上端兩側各設置有兩個抓手，抓手與橫梁的尺寸相配合；當抓手抱緊橫梁時，可將加料盒固定在橫梁上，松開抓手，可將加料盒從橫梁上取下；抓手松緊有度，使用靈活。

2.4 鎖扣的設計

為將兩根平行的可伸縮橫梁與兩側檔膠板固定成一體，在可伸縮橫梁的兩側各設置了一個鎖扣，鎖扣為環形，可伸縮，便于開關，鎖扣的尺寸與擋膠板上面的固定螺釘直徑相匹配。當鎖扣鎖住螺釘后，橫梁便與開煉機兩側的檔膠板固定成一體，松開鎖扣，橫梁可與檔膠板分開。

2.5 螺釘的設計

螺釘固定設置于輥筒兩側的檔膠板上，且對稱設置，有一定的高度，螺釘的直徑與鎖扣相配合；當螺釘卡入鎖扣中時，可將橫梁與檔膠板固定成一體，便于下一步操作；不用時，可松開鎖扣，使螺釘與鎖扣分離，從而達到將橫梁從檔膠板上取下的目的。

3 開煉機加料裝置的使用方法

3.1 加料盒的安裝

首先調整開煉機處于使用狀態，將橫梁一端的鎖扣打開，并與輥筒一側檔膠板上面的螺釘鎖住，調整橫梁的長度，使之與開煉機檔膠板相配合，然后將橫梁另一端的鎖扣與輥筒另一側檔膠板上的螺釘鎖緊，將加料盒窄端向下插入兩根橫梁之間，待加料盒上面與橫梁接觸時，采用加料盒上端的抓手抱住橫梁，將加料盒與橫梁固定成一體，安裝完畢。

3.2 加料操作

將物料放置于加料盒附近，握住手柄將加料盒的蓋子輕輕抬起，將試驗所需的塑料、小料等根據混煉要求逐一投入加料盒中，投料完畢迅速合上加料盒的蓋子，使物料通過加料盒底部進入兩個旋轉輥筒之間的縫隙，受到擠壓、剪切作用后，飛濺出來的物料碰到加料盒四周的壁體后反彈回落到兩個輥筒之間，直至全部通過輥筒的縫隙；輕輕敲打加料盒的壁體，使剩余的物料全部進入輥距中去，當塑料全部熔融塑化呈片狀并包輥，或者小料全部吃完后，松開加料盒上面的抓手，從橫梁上取出加料盒，清理干凈，打開鎖扣，拆下橫梁，存放以備下一次使用。

4 效果

經過對橡膠開煉機加料裝置進行設計，達到了以下效果[4]:

（1）使用時將塑料加到開煉機兩個輥筒之間，塑料受到擠壓、剪切作用時，不會飛濺出加料盒，防止塑料的損耗和污染；

（2）在棒狀、粒狀或脆性小料的加料及分散過程中，同樣可防止小料飛濺，減少小料損耗和污染，保持試驗配比的一致性；

（3）使用時在一定范圍內形成一個封閉的空間，能阻止粉塵、氣味的擴散，降低環境污染，便于操作者近距離地觀察物料的吃料過程，設備結構簡單，操作方便。

5 結語

通過對橡膠開煉機加料裝置的設計，在實驗室開煉機混煉操作時，形成一個局部封閉的空間，能使片狀（或粒狀）的塑料、粒狀（或脆性）的小料 受到開煉機輥筒間的擠壓、剪切作用時不會飛濺出加料盒，減少物料的損耗和污染；同時還能阻止物料混煉過程中產生粉塵、氣味的擴散，降低環境污染，減少職業病發生的幾率；便于操作者近距離地觀察物料的吃料混煉過程，設備結構簡單，操作方便，實現了多功能化。

[1] 聶恒凱.橡膠通用工藝[M].化學工業出版社.2009.

[2] 趙桂英,王忠光.高分子材料性能測試技術[M].化學工業出版社.2014.

[3] 徐州工業職業技術學院.一種實驗室用橡膠小料的稱量裝置[P]. ZL201520014442.1 .

[4] 徐州工業職業技術學院.一種開煉機加料裝置[P]. ZL201520058624.9.

Design of open mill feeding device for laboratory

Design of open mill feeding device for laboratory

Zhao Guiying, Wang Zhongguang，Zang Yanan, Yang-zhao，Hansong
( Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221140,Jiangsu,China)

Through the design of the laboratory open mill feeding device, including the design of the feeding box, beam, locking and starting point, solved the feed mixing on a variety of rubber ingredients in the laboratory, the device can form a partially enclosed space, by extrusion and shear action between the open mill roller, the sheet (or granular) plastics, granular (or brittle) small materials will not splash out the feeding box, reduce material loss and pollution, to effectively prevent the spread of dust and odor during materials processing simultaneously, reduce environmental pollutionand the incidence of occupational diseases, the feeding process of the material can be conveniently observed by the operator, the device has simple structure and convenient operation.

feeding device; feeding box; beam; loss; design

TQ330.43 TH 879

1009-797X(2016)21-0038-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.21.007

（R-03）

趙桂英(1969-)，女，副教授，研究方向為高分子材料應用技術。

2016-05-18

*徐州工業職業技術學院院級教改課題編號：201530