赵桂英，王忠光，臧亚南，杨昭，韩松

( 徐州工业职业技术学院,江苏 徐州 221140)

实验室开炼机加料装置的设计*

赵桂英，王忠光，臧亚南，杨昭，韩松

( 徐州工业职业技术学院,江苏 徐州 221140)

通过对实验室开炼机加料装置的设计，包括对加料盒、横梁、锁扣及抓手等的设计，解决了实验室多种橡胶配合剂的加料混炼；该装置可形成一个局部封闭的空间，能使片状（或粒状）塑料、粒状（或脆性）小料受到开炼机辊筒间的挤压、剪切作用时不会飞溅出加料盒，减少物料的损耗和污染；同时还能有效阻止物料加工过程中产生粉尘、气味的扩散，降低环境污染，减少职业病发生的几率；便于操作者近距离地观察物料的吃料过程，设备结构简单，操作方便。

加料装置；加料盒；横梁；损耗；设计

溴为提高橡胶制品的使用性能，改善加工工艺性能（便于压延、压出、成型等）以及节约生胶、降低成本，必须在橡胶中加入各种配合剂[1]。橡胶配合剂的种类繁多，例如硫化剂、促进剂、防老剂、软化剂以及防焦剂等小料，具有用量少，作用大的特点。随着橡塑并用技术的发展，很多塑料也被添加到橡胶中，用于达到改善橡胶的加工性能、提高使用性能，以及降低成本的目的。以上配合剂均在橡胶配方设计中发挥着重要的作用，也成为胶料不可缺少的组成部分。

混炼就是在炼胶机上将各种配合剂均匀地加入具有一定塑性的生胶中的工艺过程，混炼后制得的胶料为混炼胶，混炼胶的质量直接影响着橡胶制品的性能。为此国家标准规定混炼操作时应严格控制各种配合剂的混炼损耗，混炼完毕之后应检查混炼中损耗，要求混炼胶的质量与所有原材料总质量相差不得超过0.5%~-1.5%，否则该胶作废[2]。

1 现有炼胶装置的不足

混炼有两种方法：开炼机混炼和密炼机混炼。开炼机混炼就是借助于两辊筒之间的挤压、剪切作用及人工割胶、翻炼将各种配合剂均匀分散到生胶中的工艺。开炼机混炼灵活性大，适用于小规模、小批量、多品种的生产，是目前各高校实践教学环节常用的一种混炼方法。由于开炼机形成开放式的炼胶环境，而混炼操作时又采用人工加料方法，稍有不当就会导致物料损耗、粉尘飞扬及气味传播等。

具体问题如下：

（1）当试验用塑料的外观为粒状、片状（如高苯乙烯树脂）时，由于受到两个辊筒之间强烈的剪切、挤压作用，部分塑料压碎后会飞溅到其他地方，从而造成物料损耗，或污染物料；

（2）当试验用粒状、棒状、或者脆性较大的小料时，如古马隆、石油树脂、松香等，受力后也会出现蹦出的现象，造成小料损耗，使配方比例发生改变、从而影响胶料的性能；

（3）由于开炼机形成开放式的炼胶环境，物料在混炼过程中产生的气味、粉尘等会污染环境，危害人体健康，严重时会造成职业病。

2 开炼机加料装置的设计

根据现有技术存在的不足，经过调研分析，借助于开炼机辊筒以及辊筒两侧的挡胶板，主要从加料装置和固定方式两个部分来制定设计方案，因此从加料盒、横梁、抓手、锁扣等部分进行设计，提供了一种简易多功能开炼机加料装置；采用该装置可在实验室进行多种橡胶粒状或脆性小料的加料，以及粒状或片状塑料与橡胶的共混操作，减少物料在混炼过程中的损耗，确保实验配比的准确性，防止粉尘、气味等对试验环境的污染，一定程度上确保混炼胶的质量。结合下图1、图2所示，对该装置具体总结阐述如下：

图1 加料装置剖视图

图2 加料装置俯视图

2.1 加料盒的设计

为了在开炼机加料混炼过程中形成局部封闭的炼胶环境，尽量减少物料的损耗，阻止粉尘和气味的飞扬等，设计了一个加料盒，加料盒下窄上宽，呈锥形，上下相通，四周封闭，下部开放；在加料盒的上部设置有可开关的盖子，盖子一端与加料盒铰接成一体，在盖子活动端上面设置一个手柄，方便操作盖子；加料盒的长度略小于开炼机辊筒两侧挡胶板之间的距离；加料盒的高度适当，当加料盒安装到辊筒上部时，确保加料盒底部距辊筒表面高度在3~4 mm之间，不影响辊筒的转动及混炼操作；加料盒的材质为透明材质，便于操作者近距离地观察物料的混炼过程；加料盒内外表面光滑，不易黏附物料，既能减少物料的损耗，又方便清理卫生[3]。

2.2 横梁的设计

由于加料盒使用时需固定于开炼机辊筒的上方，位于辊筒两侧档胶板内，因此设计了两根横梁，用于固定加料盒；横梁位于辊筒上方，且与辊筒平行，横梁为可伸缩式，可根据档胶板之间的距离调整长度，横梁的的两端分别设计了一个锁扣，并通过锁扣与辊筒两侧档胶板相连接；横梁表面光滑，断面为圆形。

2.3 抓手的设计

为便于加料盒与可伸缩横梁的固定与拆卸，在与可伸缩横梁平行方向的加料盒上端两侧各设置有两个抓手，抓手与横梁的尺寸相配合；当抓手抱紧横梁时，可将加料盒固定在横梁上，松开抓手，可将加料盒从横梁上取下；抓手松紧有度，使用灵活。

2.4 锁扣的设计

为将两根平行的可伸缩横梁与两侧档胶板固定成一体，在可伸缩横梁的两侧各设置了一个锁扣，锁扣为环形，可伸缩，便于开关，锁扣的尺寸与挡胶板上面的固定螺钉直径相匹配。当锁扣锁住螺钉后，横梁便与开炼机两侧的档胶板固定成一体，松开锁扣，横梁可与档胶板分开。

2.5 螺钉的设计

螺钉固定设置于辊筒两侧的档胶板上，且对称设置，有一定的高度，螺钉的直径与锁扣相配合；当螺钉卡入锁扣中时，可将横梁与档胶板固定成一体，便于下一步操作；不用时，可松开锁扣，使螺钉与锁扣分离，从而达到将横梁从档胶板上取下的目的。

3 开炼机加料装置的使用方法

3.1 加料盒的安装

首先调整开炼机处于使用状态，将横梁一端的锁扣打开，并与辊筒一侧档胶板上面的螺钉锁住，调整横梁的长度，使之与开炼机档胶板相配合，然后将横梁另一端的锁扣与辊筒另一侧档胶板上的螺钉锁紧，将加料盒窄端向下插入两根横梁之间，待加料盒上面与横梁接触时，采用加料盒上端的抓手抱住横梁，将加料盒与横梁固定成一体，安装完毕。

3.2 加料操作

将物料放置于加料盒附近，握住手柄将加料盒的盖子轻轻抬起，将试验所需的塑料、小料等根据混炼要求逐一投入加料盒中，投料完毕迅速合上加料盒的盖子，使物料通过加料盒底部进入两个旋转辊筒之间的缝隙，受到挤压、剪切作用后，飞溅出来的物料碰到加料盒四周的壁体后反弹回落到两个辊筒之间，直至全部通过辊筒的缝隙；轻轻敲打加料盒的壁体，使剩余的物料全部进入辊距中去，当塑料全部熔融塑化呈片状并包辊，或者小料全部吃完后，松开加料盒上面的抓手，从横梁上取出加料盒，清理干净，打开锁扣，拆下横梁，存放以备下一次使用。

4 效果

经过对橡胶开炼机加料装置进行设计，达到了以下效果[4]:

（1）使用时将塑料加到开炼机两个辊筒之间，塑料受到挤压、剪切作用时，不会飞溅出加料盒，防止塑料的损耗和污染；

（2）在棒状、粒状或脆性小料的加料及分散过程中，同样可防止小料飞溅，减少小料损耗和污染，保持试验配比的一致性；

（3）使用时在一定范围内形成一个封闭的空间，能阻止粉尘、气味的扩散，降低环境污染，便于操作者近距离地观察物料的吃料过程，设备结构简单，操作方便。

5 结语

通过对橡胶开炼机加料装置的设计，在实验室开炼机混炼操作时，形成一个局部封闭的空间，能使片状（或粒状）的塑料、粒状（或脆性）的小料 受到开炼机辊筒间的挤压、剪切作用时不会飞溅出加料盒，减少物料的损耗和污染；同时还能阻止物料混炼过程中产生粉尘、气味的扩散，降低环境污染，减少职业病发生的几率；便于操作者近距离地观察物料的吃料混炼过程，设备结构简单，操作方便，实现了多功能化。

[1] 聂恒凯.橡胶通用工艺[M].化学工业出版社.2009.

[2] 赵桂英,王忠光.高分子材料性能测试技术[M].化学工业出版社.2014.

[3] 徐州工业职业技术学院.一种实验室用橡胶小料的称量装置[P]. ZL201520014442.1 .

[4] 徐州工业职业技术学院.一种开炼机加料装置[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）

赵桂英(1969-)，女，副教授，研究方向为高分子材料应用技术。

2016-05-18

*徐州工业职业技术学院院级教改课题编号：201530