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同步转子技术专题

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同步转子技术专题. §1 同步转子的概念 同步转子技术( Synchronous Rotor Technology ) 最早是由美国法勒尔公司( Farrel Co.) 的 N.O. 诺泰( N.O.Nortey) 在1980年提出的。 同步转子不仅仅指的是前后转子的速比是 1:1,而且转子的构型也与异步转子的不同 。. §2 同步转子的主要技术特征 (1)前后转子的速比为1:1 异步转子前后转子速度不同,其速比一般在 1:1.15左右。过去的混炼理论认为,两转子速比不同可增大胶料在两转子间的剪切、摩擦作用,提高混炼胶填充剂的分散速度,增强混炼效果。.

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同步转子技术专题
  • §1 同步转子的概念
  • 同步转子技术(Synchronous Rotor Technology)最早是由美国法勒尔公司(Farrel Co.)的N.O.诺泰(N.O.Nortey)在1980年提出的。
  • 同步转子不仅仅指的是前后转子的速比是
  • 1:1,而且转子的构型也与异步转子的不同 。
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§2 同步转子的主要技术特征
  • (1)前后转子的速比为1:1
  • 异步转子前后转子速度不同,其速比一般在 1:1.15左右。过去的混炼理论认为,两转子速比不同可增大胶料在两转子间的剪切、摩擦作用,提高混炼胶填充剂的分散速度,增强混炼效果。
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但在实际混炼过程中,转子之间速比的作用远远赶不上开炼机辊筒之间的速比作用。这是因为密炼机的转子结构不同于开炼机的辊筒式结构,辊筒是一个等径圆柱体,而密炼机转子是不规则的,其回转直径是变化的,再加上转子的突棱是螺旋形的,因此,无论是异步转子还是同步转子,在两个转子作相对回转的过程中,其速比都在不断地发生变化。但在实际混炼过程中,转子之间速比的作用远远赶不上开炼机辊筒之间的速比作用。这是因为密炼机的转子结构不同于开炼机的辊筒式结构,辊筒是一个等径圆柱体,而密炼机转子是不规则的,其回转直径是变化的,再加上转子的突棱是螺旋形的,因此,无论是异步转子还是同步转子,在两个转子作相对回转的过程中,其速比都在不断地发生变化。
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两转子之间由前后转子转速不同产生的速比,与两转子在相对回转过程相比,其回转半径的变化所产生的速比要大得多。由于异步转子之间存在着的这种变化的、无规则的速比,使得胶料在两半密炼室中受到的剪切、捏炼作用是不同的,物料在两半密炼室中产生了一个温度梯度和粘度梯度,其分布是不均匀的,这对同一车胶料,以及各批胶料之间的质量均一性造成了不良影响。两转子之间由前后转子转速不同产生的速比,与两转子在相对回转过程相比,其回转半径的变化所产生的速比要大得多。由于异步转子之间存在着的这种变化的、无规则的速比,使得胶料在两半密炼室中受到的剪切、捏炼作用是不同的,物料在两半密炼室中产生了一个温度梯度和粘度梯度,其分布是不均匀的,这对同一车胶料,以及各批胶料之间的质量均一性造成了不良影响。
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由于两转子转速不同,两转子对物料的“拉力”作用时刻在变化,使胶料在密炼室中的流动也是不均匀的。虽然通过上、下顶栓时,进行了分流、混合,这种误差可相对减小,但总是消除不掉的。另外,随着强剪切转子的使用,混炼时间更加缩短,在转子转速比较低的情况下,这种误差在异步转子密炼机中将难以消除且会越来越大。
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同步转子密炼机的速比为1:1,且转子构型完全相同,工作中,突棱间始终保持点啮合的方式,两半密炼室内的速度梯度也完全相同,胶料流动的方式、速度也大体一致,从而保证了两半密炼室内具有相同的温度梯度,并使胶料在相同的粘度下经受剪切、捏炼作用,使其在转子表面及密炼室内具有基本相同的流变特性,从而保证了填料在混炼过程中能得到更好的分散和分布,排出的胶料温度也基本一致,从而优化了混炼工艺,提高了混炼胶的质量。同步转子密炼机的速比为1:1,且转子构型完全相同,工作中,突棱间始终保持点啮合的方式,两半密炼室内的速度梯度也完全相同,胶料流动的方式、速度也大体一致,从而保证了两半密炼室内具有相同的温度梯度,并使胶料在相同的粘度下经受剪切、捏炼作用,使其在转子表面及密炼室内具有基本相同的流变特性,从而保证了填料在混炼过程中能得到更好的分散和分布,排出的胶料温度也基本一致,从而优化了混炼工艺,提高了混炼胶的质量。
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(2)独特的转子构型
  • 同步转子除了两转子间的速比为1:1外,更重要的是两转子的构型发生了变化。它按棱数的不同,可以分为两棱、三棱、四棱和六棱同步转子等,目前广泛采用的是两棱和四棱同步转子。同步转子与异步转子的构型区别,主要表现在:长短棱的长度、分布及排列型式,突棱螺旋角的大小,以及突棱之间螺旋角的差值等等。一般来讲,同步转子螺旋突棱的螺旋角差值可在0~15O范围内选用,最佳值为0~8O。
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(3)合适的相位关系
  • 由于两同步转子的转速相同,当两转子之间的初始位置确定后,在旋转工作中,两转子之间的相对位置,在每转过程中就不再变化了,我们把这一初始位置称作两转子之间的相位关系,这也是它不同于异步转子的主要区别之一。异步转子由于前后转子的转速不同,因此,两转子之间的相位关系是变化的,它不是按转速而循环,而是按时间来循环的,因此,它无规律可循。
  • 对同步转子来讲,由于相位固定,如何确定两转子突棱的排列形式,以获得最佳的相位关系以及如何利用相位固定这种特性,是同步转子的技术关键。它直接影响同步转子密炼机的性能、产量和混炼胶的质量。
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(4)优良的热传导性
  • 同步转子具有比异步转子更强的剪切、拉伸和挤压作用,消耗的功率增加,这样形成剪切热更大,因此,密炼室采用小孔串联钻孔冷却,转子采用强制性冷却,如图所示。从图中可以看出,将转子棱峰处的冷却通道与转子中心轴的冷却通道连接起来,使循环水处于强制流动状态,从而对转子棱峰的温度具有强大的
  • 控制作用,故在传热
  • 方面有了重大改进,
  • 这一结构还提高了转
  • 子的强度和刚度。
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§3 同步转子的优点
  • (1)吃料能力,剪切、撕裂及拉伸等作用均得以增强;
  • (2)分散和分布混炼效果好;
  • (3) 炭黑分散度高;
  • (4)同一车胶料之间和各批次胶料之间的均匀性好、温差小;
  • (5)虽然消耗的功率峰值较大,但混炼时间短,生产效率高,单位能耗低;
  • (6)能适应各种配方的混炼或混合。
  • 综合同、异步转子密炼机的优、缺点并加以对比,可见,同步转子的性能远远优于异步转子。
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§4 同步转子构型

二棱同步转子

四棱同步转子

六棱同步转子

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