橡胶密炼机全自动混炼工艺控制参数的讨论——Ⅰ温度控制

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第 2 4卷

第 1期

特种橡胶制品Sp ca u p s b e o t e ilP r o e Ru b r Pr d c s u

Vo . 4 No 1 12 .Fe u r 003 br a y 2

20 0 3年 2月

橡胶密炼机全自动混炼工艺控制参数的讨论1皿，王巾 I温度控制 叉丁 I J赵志强，张海，铁军，马李俊 (南理工大学工业装备与控制工程学院，华广东广州 5 0 4 ) 1 6 0摘要：论了密炼机全自动混炼工艺条件下 .用温度控制的抗干扰能力。通过混炼过程的热量分析 .控讨采在制填料投放、料投放和排胶温度的工况下，出各种参数的波动和胶料混炼起始温度、油指环境温度等是怎样影响混炼工艺的。 关键词：炼机；度控制；自动；密温全橡胶混炼中图分类号： TQ30 4 3 . 3文献标识码： A文章编号：0 5 O O 2 O ) 1 0 8 3 1 0—4 3 (O 3O -0 3—0

目前，密炼机比较常用的控制参数有时间、温度、量和功率 4种。可以采用单参数控制，可能也以采用多参数控制。这 4种控制参数中，期主早要是时间参数，现在较多用的是温度和时间参数， 而用能量和功率参数的还相对较少，里有设备这问题也有认识问题。在分别讨论这 4种控制参数的优缺点时，手动、自动和全自动操作中，在半它

式中， w功为密炼机转子对胶料做功进而转化生成的热量；为胶料在混炼过程吸收的热量， W胶它等于胶料温升 ( 2丁 )以胶料质量 M和热 T一。乘容 P。 AW n= ( 2 T1 T一 )× M A× PA () 2

w散为传散的热量，般可认为由冷却水吸一收的热量 w散， 密炼机吸收的热量 wt和它传散 到环境中的热量 w散所构成。。W m— W散1 W散+ W散 + 2 3 ( ) 3

们的优缺点会有差别。本文主要讨论在全自动混炼工艺条件下的工况。1温度控制

w散为冷却水吸收的热量，等于冷却水的。它温升( 4 T一 )以冷却水质量 Me和热容 P。乘 W m= ( 4 T3×M B PB 1丁一 )× () 4

为保证每批混炼胶的质量稳定，

混炼过程在中，对胶料温度进行控制，已被证明是有效的。这里指的温度，是密炼室温度传感器检测到的，即亦当时与它接触的胶料温度。一般母炼胶，生胶、在 粉料投入密炼机后，控制投料点的温度、油点应投的温度、排胶点的温度。2温度控制分析

w散为密炼机吸收的热量，等于密炼机的。它温升 ( s T )以胶料质量 M和热容 P。 T— s乘 cW m一 (一 T5× M c× Pc 2 T6 ) ( ) 5

此外，有在混炼过程中 (还时间丁)炼机传密给环境的热量 W散，等于密炼机与环境的温差。它

( 8乘以传热面积 Q和传热系数 K。 T一丁 )W m= ( 8 T7× Q× K。 T一 ) () 6

2 1混炼过程的能量平衡 .在混炼过程中，密炼机转子对胶料做功、因而

2 2传散热量的平衡 .

由公式 ( )知， 4可冷却水热容 P一定，却冷水吸收的热量 w散就由冷却水进入温度。却，冷却水进入温度则和冷却水量质量 M决定。如果密炼机使用恒温水冷是一定的，未使用恒若温水，丁则的波动就比较大。冷却水从密炼机流出的温度丁，进入温度丁，却水流速、受。冷质量 Ms密炼机的传热效率等因素影响而变化。、

生热，整个过程是一个升温过程。热平衡方程为：W功- W E+ W散 - - () 1

收稿日期： 0 2 1— 1 20— 0 9作者简介：志强 ( 9 5 )男，南安 I,南 l大学，:师赵 16-,河人华’】程

从事橡胶工艺设备自动控制系统及机 l乜一体化设计 *基金项目：家自然科学基金资助重点项目( 9 30 0。国 59 3 6 )

环境温度 T和胶料温度 T都受到气候的影响，

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赵志强等

橡胶密炼机全自动混炼工艺控制参数的讨论

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胶料在进人密炼室之前，如未经过预热和加工，那么就可能和丁相近。密炼机温度在

4温度波动对混炼工艺的影响

和丁之间，冷机开始使用时， 8就和如丁

相

从温度控制分析的 ( ) ( )可知，何一 1至 6式任个温度发生波动，都会对混炼工艺产生影响。4 1

冷机效应 .

近，续使用一段时间后，连密炼机中生成的热和传散的热处于某种平衡时， 8 T就等于 T,时 w敞 e这 z传散的热就很小，至可以说没有了。这时 ( )甚 3式就可改写成 ( ): 7式W墩- W￣+ W敢 - l 3 ( ) 7

人们常说的密炼机冷机效应，开始连续生即

产时，炼机机身温度与已连续生产一段时间后密的温度相比，般都要低。这时冷机生产的混炼一胶门尼粘度要比一般条件下低一些，从公式 ( ) 5也可看出，的密炼机机身温度瓦比一般条件下冷小，而，炼机的吸热比一般条件下大。公式因密 ( ) ( )表明，时，对胶料做更大的功 1和 6也这要 ( )转化生热，可能获得相同的胶料吸收 w功并在热量 ( ) W胶。

3温度控制的实际情况

表 l和表 2分别随机摘录了某厂采用温度控制法生产的母炼胶和终炼胶的生产情况。从表 1 和表 2可以发现，采用温度控制，排料点的温度其也不是一个定值，可能有 1℃的变化。而混也~2炼时间和能量消耗的变化就大多了，大极差值最变化率为 1 . , 4 1, 3 5和 1 .。同 O 2 1 . 4 . 71样一个混炼工艺，炼时间和能量消耗差别这样混大，炼胶的混炼质量就很难保证了。混表 1母炼胶生产情况

4 2胶料起始温度 T变化的影响 .。

采用温度控制，如从整个混炼过程考虑，料胶结束混炼的温度是一定的，排胶温度 ( )如 T。为 1 O,料起始温度 ( 为 2℃, 6℃胶 T ) 5每一批投胶量也是一定的， M P则，也就一定，根据公式 ( ) 1、公式 ( )若 w敛一定，炼机转子对胶料所做的 2,密功( w功)会相同，批混炼胶质量才会相同。就每 胶料起始温度发生变化，公式上反映为 w功和在W胶的改变， W功和 W肢的改变意味着相同的原

材料在不同的胶料起始温度 T下混炼程度是不。一

样的。在冬、两季，夏由胶料起始温度的变

化引起混炼胶质量的变化，在橡胶生产企业都这是经常出现的。

又如密炼机每批混炼起始温度的波动，用采温度控制

,胶温度排一定 ( 5℃)而起始温 15,度从 8℃~ 1 O之间变化， O l℃变化范围有 3℃, O这时，炼做功的温升范围从 7℃缩小到 4℃,混 5 5密炼机对胶料做功将减少 1 3以上。这时，生产/所的混炼胶门尼粘度将大大升高，黑的分散状态炭1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 5 0 1 6 O 15 O 15 O 15 0 1 5 O 16 0 1 4 0 15 0 15 O 18 8 15 6 16 O 13 6 12 5 1 61 1O 6 2 8 2 1O 9 10 8

也会很差。

4 3环境温度和气温的影响 .

对要求高质量和质量均一的混炼胶来说，车

间环境温度和常年气温的影响也是很明显的。它通过冷却水、炼机机身、胶等温度影响混炼的密生质量。如果冷却水的温度和流速能够调节和设

定，么，间环境温度和气温的影响将大大减那车少，密炼室的温度也将处于可控状态。而生胶温度的影响，冬季到夏季的胶温变化将近二十几从

平均值 . 15 1 1 1 7 0 . . 7极差值 2 7 6

变化率，%

19 .

4. 35

度，而胶温的变化又是影响混炼工艺和混炼胶质

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量波动的重要原因之一。因此应采取措施，定稳胶料温度。 5温度控制的抗干扰能力

因素。在温度控制条件下，仅设定了投炭黑、仅投油料和排料温度时，度的波动是影响混炼工艺温

和胶料质量的主要和常见的干扰因素，温度控而制对这些温度波动的抗干扰能力是很弱的。 由上分析可见，度控制法有很多优点，自温全 动条件下采用温度控制，须将各种温度的变化必都加以控制，否则，产高质量和质量均一的混炼生胶是很难实现的。

在全自动混炼工艺的条件下，哪些干扰因有素呢？观察发现：投料量超差、炭黑时间波有投

动、车混炼间隔时间长短、顶栓压力波动、两上各种温度的波动以及原材料质量的波动等诸多干扰

Dic s i n o nt o r m e e s i t i i s u so n

Co r lPa a t r n Au o M x ng

I. mp r t r n r l Te e a u eCo toZHAO iq a g,ZHANG i Zh— in Ha,MA ej n,LJJu Ti- U n( o t i a U n v r iy o c n l g S u h Ch n i e st fTe h o o y,Gu n z o a gh u 5 0 4, hn ) 1 6 0 C ia

Ab ta t Th n i a sr c: ea t j mmi g a i t ftmp r t r o to na t xn sds u s d— n b l y o e e au ec n r l u o mii g wa ic s e .Ba e n i i s dot na y i ne gy i i i r e s,i wa ou ow he i ii tv e p r t r nd e io he a l s sofe r n m x ng p oc s t s f nd h t n ta i e t m e a u e a nv r nme nt t m p r t r t .t fe tt i i o e s e e a u e e c o a f c he m x ng pr c s .Ke r s:n e i e, t m pe a ur on r l a o a i r y wo d i t rm x r e r t e c t o, ut m tc, ubb r m i i e x ng

(接第 2上 6页 )

( )带体的上、 3平下覆盖胶层使用短纤维复合胶体后其抗拉性能和耐磨性能改善，使用软性起动在方式驱动条件下可使其带体的平均使用寿命达到9 0 0 1 00。 0 2O h

表 3聚酯短纤维作输送带填充增强材料的应用效果概况【 R=0 1~0 3 ) . 5 . 5

波形挡边输送带的带体结构如图 2所示，在其各部位使用聚酯短纤维复合胶体的实际效果概况如表 3示。所3结语

提高波形挡边输送带的使用寿命这一课题与带体材料、结构、使用环境和使用过程中的调整维修都有着直接的关系，带体材料性能的改进提而输送带的波形挡边使用非定向处理的短纤维复合胶体，由于其复合胶体的抗拉性能和耐循环应力的提高，可使其波形挡边的强力层 (布层或线层 ) 省去，现了省工省料工艺简化从而使成本降低。实 高则是一项影响其使用寿命的关键，聚酯

短纤对维复合胶体材料的推广使用和深入研究对于提高

橡胶产品质量和经济效益都具有极大的现实意义。

Appl a i n o l e t r S a e t l i to f Po y s e t pl o Be t cLJ Ji一 U n叫P( h n o g Ch n l b e a h n r p rm e tPl n, h n o g Ch n l 2 2 0 Ch n ) S a d n a g e Ru b rM c i a y Ex e i n a t S a d n a g e 6 4 0, i aAb t a t The t nsl op r is,t a e it nc,a a i e it n ean unc ur e it n e we e sr c: e ie pr e te e rr ss a e br son r s s a c d p t e r ss a c ri pr v d e f ci e y b i l s e t p e a enf cng m a e i lt ub rp o uc s A n r a e i m o e fe tv l y usng po ye t r s a l sr i or i t ra o r be r d t . i c e s n

s if s n e s l op r is i i l r c i f t o p ie o p nd w e e o ane hr ugh tfne s a d t n ie pr e te n sng e die ton o he c m ost c m ou r bt i d t ot e tng s a l n ore t d p oc s . r a i t p ei i n e r e s K e r: l s e t pl y wo ds po ye t r s a e,c m post o p nd, c m p nd n a i o i nt d a r n o ie c m ou o ou i g r to, re e r a gm e t c l n, a—

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