专利名称：在塑料连续混合机中带有隔热和冷却的油脂润滑轴颈轴承组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及塑料材料的双转子连续混合机。更具体说，本发明涉及一种润滑这种连续混合机中驱动和被驱动轴颈轴承的方法和设备，其方法是采用了对驱动和被驱动轴颈的局部冷却作用，加上使轴颈与混合机腔体内产生的热隔离，该热是在混合机腔体中的混合腔内在塑料材料中连续转动两个转子而混合塑料材料期间产生的。
一台塑料材料的双转子连续混合机带有一容纳混合腔的混合机腔体，该混合腔带有一位于混合腔上游端附近的入料口和一位于该混合腔下游端附近的出口。待混合的塑料成份输入入料口。两个转子在混合腔内的连续转动使得塑料在混合腔内从入料口到出口向下游移动。产生的混合之融化塑料流出出口。当两个转子在混合腔内连续转动混合塑料时环绕两个转子产生了大量的热。与上游端比较在混合腔下游端附近产生的热更严重。
在现有技术连续混合机中的两个转子中的每一个都是细长结构的一段钢件，它有一用于转子上游端的驱动轴颈和一用于转子下游端的被驱动轴颈。两个转子的驱动和被驱动轴颈可转动地支承在分别位于混合腔上游和下游的驱动和被驱动轴颈轴承组件内。
在现有技术中，这了润滑轴颈轴承组件同时抵消施加于混合腔中各一段转子的主转子段上的严重热效应，常常使油循环以润滑轴颈轴承组件。通常将油泵过一在循环水中冷却的热交换器，使循环油冷却。传统冷却油循环系统的总成，包括油泵，过滤器，油箱，油管及相关连接和金属构件，浸在循环冷却水内的热交换器，安装机架，电路，关闭开关和断路器等，是体积大价格贵的润滑系统，每天它要消耗电力以驱动油泵，并且由于油泵连续工作常产生不愉快的噪音，还必须经常维修。
本发明的一个目的是克服或基本上避免用于在塑料双转子连续混合机中润滑轴颈轴承组件的油循环系统存在的问题。
本发明的另一目的是能安装油脂润滑轴颈轴承并可使之连续不断地用于塑料双转子连续混合机的商业化工作中。
为两个转子的轴颈提供了新的隔热措施。如本发明的示意性实施例所示和所描述的，每个转子包括一三段组件，带有一作为中部部件的主转子体和一驱动轴颈及一被驱动轴颈，每个轴颈为分别位于主转子体上游端和下游端的分离部件。此外，局部冷却提供了用于驱和被驱动轴颈的散热装置。
对分离的驱动和被驱动轴颈的局部冷却作用，加上与主转子体在混合腔内部塑料中连续转动时绕主转子体产生之高热的热隔离，可使轴颈轴承组件由油脂润滑，而非传统的冷却油循环系统。所示的每个轴颈轴承组件包括两个球面滚子轴承，它们的内滚道环绕一轴颈的轴向隔开部分，它们的外滚道安装在一端部支架上，该支架与混合机腔体分离并各带有一个安装着油脂附件的密封盖。与带有一段转子的现有连续混合机的端部支架的较小间隔相比，两个端部支架与混合机腔体的上游和下游端相隔的较远。
根据本发明的一个实施例，提供了一种在塑料双转子连续混合机的驱动和被驱动轴承组件中润滑一组轴承的方法，包括的步骤为将油脂注入在驱动和被驱动轴承组件内的分别可转动地支承驱动和被驱动轴颈的相应轴承内;使作为转子的一个分离部件的每个转子的被驱动轴颈与形成转子另一部件的主转子体隔热;沿被驱动轴颈的一个孔的壁的相当大部分提供液体冷却剂流体以冷却被驱动轴颈;并通过将液体冷却剂流体导向主转子体内一个孔的端壁而提供一驱动轴颈的散热装置，与环绕主转子体上游端的填密件的下游边缘相比该端壁朝向主转子体的上游端部定位的更远。
参照附图，从下面的描述中可更清楚地了解本发明，及其目的，特征，优点和各方面，附图不必按比例制，重要的是能清楚地说明本发明的原理。在所有不同的视图中，相同的参考号表示相同的零件。
图1是一小型塑料处理机的侧视图，包括一混合和挤出组合系统。该小型处理机系统包括一支承在机架上部的双转子连续混合机，用以根据使用者的需要混合塑料材料。产生的融化塑料材料从连续混合机中排出并像一根绳子一样下降通过一滑槽进入支承在机架中间的加热挤出机，挤出机带有安装在机架底部的一驱动电机。
图2是沿图1中2-2线所取的小型处理机的放大剖视图。
图3A和图3B形成图3。为了形成图3，图3A放在图3B的左边(为说明清楚在图3A和3B之间略有叠置)。包括图3A和3B的图3示出了一连续混合机的纵剖视图，该视图是沿图4中3-3平面所取的，3-3平面沿其中两个混合转子的其中一个的轴线延伸，即图4中左边的一个。图3A和3B分别示出了用于被驱动轴颈和驱动轴颈的两个轴承组件，驱动和被驱动轴颈最好是与转子体本身分离的零件。
图4是沿图3A中4-4平面所取的横剖视图，示出了混合腔内两个转子体的混合翼部分。
图5是示意性透视图，示出了双转子混合机的各种零件，用来进行解释。
图6是一局部剖视图，示出了一种将液体冷却剂循环进一冷却剂输入管(在塑料混合机工业中有时称为一“虹吸管”)并排放返回液体的机构，该输入管延伸进入一连续混合机的转子孔内。
图7是沿图6中7-7平面所取的横剖视图，示出了一用于冷却剂输入管的挡块。
图8是沿转子体轴线所取的纵剖视图，示出了沿转子体孔定位的交替的冷却和中性区域的管路安排。一内冷却剂输入管和同心的与循环分道塞相关的外管道产生交替的冷却和中性区域。通过取出冷却剂输入管及相关的外管道，然后按需要插入第二组提供不同的冷却剂循环通道的这种管路，可方便地改变冷却和中性区域的位置及相对长度。这种不同的冷却剂循环通道是因在第二组这种管道中各种分道塞的改变位置产生的，在图8中为清楚起来，转子体被示意性地描绘成一直的圆柱件。
图3A是图8一部分的放大图。
图9是沿图8中9-9平面所取的放大横剖视图。
图10是沿图8中10-10平面所取的放大横剖视图。
现在参照图1，其中示出了一台用于塑料材料的小型处理机20，包括一个混合和挤出的组合系统，它允许使用按规格混合和挤出待处理的塑料材料。这种组合处理系统包括一个安装在机架24的上部23上的双转子连续混合机22。使用者需要的塑料材料，填充剂，添加剂，颜料及类似物，即要与塑料材料混合的各种成分如箭头26所示送入连续混合机22的一个入料口(有时称为一个“喂料嘴”)。这样产生的融化的塑料材料在重力作用下像一根由垂直滑槽28下降的“绳子”流入一个加热挤出机30。产品从挤出机30经一挤出头32输出，使用者可根据需要将不同类型的挤出装置33安装在挤出头32上。
为了驱动混合机22内的两个转子，示出了一个适当的驱动系统34，例如一种现有技术中已知的带有速度和扭矩反馈控制的驱动电机35，用于以预定的恒定速度转动混合机转子。该电机34连接于一个适当的减速器36，例如一台全斜齿轮减速器，其两个输出轴连接于两个三段转子，用以沿相反的方向使两个转子绕它们各自的纵轴线转动。在该示列中，两个转子以相同的转速(相同的R.P.M)沿相反的方向转动。
混合机22包括一个驱动端支架38(也称为一个“驱动轴承座组件”)，用于可转动地支承一驱动端轴颈(图1未示出)。后面将详细描述该驱动端支架38和其轴颈。混合机还包括一被驱动端支架39(也被称为“水端支架”和“被驱动轴承座组件”)，用于可转动地支承一被驱动端轴颈(图1未示出)。后面也将详细描述被驱动端支架39和其轴颈。在驱动端和被驱动端支架38。39之间安装有一个混合机腔体或壳体40，包括一上半部41和一个下半部42。
为了在加热挤出机30内驱动一挤出机进给螺杆44(图1)，示出了一个安装在机架24的基部48上的电机46。该电机46经一个适当的减速传动机50连接于挤出机螺杆44。
融化的塑料材料5(图2)从混合机22排出并经连接滑槽28下降，槽28带有一护栅观察窗52(图1)，用以允许观察经该滑槽向下移动的融化塑料材料并判断其温度。通过一个手柄53(图2)，可以打开滑槽28上的一进入门。加热挤出机30通过安装在挤出头32上的挤出装置33将塑料材料51挤出。
机架24是一组合结构，包括六个直立支架件54，每侧上有三个，将上部23和基部48刚性连接。上部23和基部48在适当位置带有横梁，用以支承机械设备并加强整个机架24。为了便于运输和安装该组合机架24，在上部机架23的外侧伸出有四个起吊凸块56，每侧有两个。
现在参照图3A，3B，4和5描述并解释实施在双转子连续混合机22上的本发明，即提供进入可打开之混合腔60的快速，方便的入口，以清扫混合腔及其两个转子和进行维修。如图4所示，可打开之混合腔60包括两个相互连通并沿混合机腔体40的中心定位的通常为圆柱状的腔室61和62。第一和第二转子体63和64(也称为“转子段”或“转子”)安装在它们各自的腔室61和62内，以如箭头58所示绕它们的转动轴线65转动。混合机腔体40(也称为“混合机腔壳”)含有一水平以开线66，腔体40的上半部和下半部41，42如现有技术一样铰接在一起，这样在拆下腔体紧固螺钉如机械螺钉67(图4)之后，腔体上半部41就可以蛤壳的形式向上摆动而离开腔体下半部42。
混合腔60由上衬和下初68和69限定，它们由螺钉70(图4)固定在腔体40的各上半部和下半部41和42内。
如图3B所示，混合机腔体40有一入料口或喂料嘴71，它向下延伸穿过上半部41和衬68。如箭头26所示塑料材料和成份经该入料口71进入混合腔60。在图3A和3B中只能看见转子体63，但应当理解各转子体63和64(图4)都包括一个具有多个圈数的通常为螺旋形的螺纹72(图3B)，用以向下游即向图3A和3B中的左侧推动塑料材料。每个转子体63和64还包括一组混合翼73(从图3A中可更清楚地看出)，每个混合翼73都有一个交点74。产生的融化塑料材料51从位于混合机腔体40下游端的出口或出料口75排出。该出料口75从混合腔60向下延伸穿过下初69和腔体下半部42。
为了控制融化塑料材料51从出料口75的排出，有一个可摆动的出口门76，它可由一机械连接件77移动调节。为了控制混合腔体40的上下半部41和42的温度，带有用于筒式加热器的水冷通道78和79。为了调节混合动态特性，有一组具有各种厚度的可拆卸和可更换的插件81，82，83，84，它们由机械螺钉86可拆卸地固定(图4)。如图4所示，不可拆卸的端部插件80和85及可拆卸的插件81-84可以带有一个通气口87，用于为挥发性物质通气或注入添加剂。这些插件80-85安装在一个经腔体上半部41和衬68向下延伸的进入开口88内。还带有衬顶起螺孔89(图3B)，用来从相应的腔体上、下半部41和42内拆卸衬68和69。
如图3A和3B所示，转子体63是一三段转子组件90的中段，该转子组件90包括一驱动轴颈91(图3B)，一被驱动轴颈92(图3A)，转子体63位于其驱动和被驱动轴颈91和92之间并且其转动轴线65与驱动和被驱动轴颈91，92的相应转动轴线65重合。描述到这一点时参看图5十分有帮助，图5示出了整个三段转子90，包括位于其驱动和被驱动轴颈91和92之间的转子体63。
在图5中，可以看出第二转子体64是第二三段转子组件94的中段，该转子组件94包括一第二驱动轴颈95，一第二被驱动轴颈96，第二转子体64位于其驱动和被驱动轴颈95，96之间，并且其转动轴线65(图4)与驱动和被驱动轴颈95，96的相应转动轴线65重合。
第一和第二驱动轴颈91和95以平行并隔开的关系由轴向隔开有球面滚子轴承97，98可转动地支承在驱动端支架38内，在轴承97，98之间带有一个轴承隔套99。轴承98的外滚道由一隔离环100和一密封盖102上的延伸部101保持在端部支架38内的轴向固定位置，隔离环100抵靠在端部支架38内的环形肩部上。结果，两个轴承97，98在端部支架38内被保持在各自的轴向固定位置。还有一个用于另一轴承97的密封盖104。通过拆下机械螺钉107可以将端部支架38的顶部105沿与轴心线65水平对齐的对开线(未示出)从底部106拆下。
为了将转矩从减速器36(图1)的两个输出轴传递至第一和第二驱动轴颈91和95(图5)，如图3B中108所示，每个驱动轴颈均键连接于减速器36两个输出轴中相应的一个输出轴上。
如后面将要详细描述的，第一和第二驱动轴颈91和95通过转矩传递连接装置分别非啮合地连接于第一和第二转子体63和64，该转矩传递连接装置包括一可松开的带有插头扳手口(未示出)和定位螺钉111的锁定套环110。
在混合腔体40的下游端，转子体63由一粘性密封组件包围，该组件包括一外套筒112和一带有螺旋状盘旋外表面的内套筒113。借助于这一事实，即每个转子90和94(图5)分三段制造，每个转子体的粘性密封113最好如图所示被安装成一个包围各转子体的非对开零件，从而节省可观的费用并简化机构。在各转子体的下游端上有一个用于容纳一个键的切口119，以便与密封套筒113键连接。一个软管夹109环绕一个粘性密封外套筒112上的凸出唇部。采用现有技术的一段转子，就必须在粘性密封组件上使用对开零件，这样它们就可安装在每个一段转子上。第一和第二转子体63，64的下游端被非啮合地连接于它们各自的第一和第二被驱动轴颈92和96(图5)，该连接是通过连接装置以后面要详细描述的方式实现的，该连接装置包括另外一个带有插头扳手口(未示出)和定位螺钉111的可松开套环117，第一和第二被驱动轴颈92，96以平行隔开的关系，由轴向隔开的球面滚子轴承114和115可转动地支承在被驱动端支架39内，轴承14和15由一轴承隔套116隔开。应当注意用于每个被驱动轴颈92和96(图5)的各轴承114，115的外滚道在被驱动端支架39内沿轴向是可自由位移的，以便容纳两个三段转子组件90和94(图5)的热膨胀和收缩。轴承114和115配备有密封盖104(图3A)。一个锁定螺母118将密封环120，轴承115和114与它们的隔套116和密封环124保持在一起，该密封环124靠在每个被驱动轴颈92和96的扩大轴颈头142上。通过拆下机械螺钉107被驱动端部支架39的顶部121可以沿一对开线(未示出)从底部122上拆卸下来，该对开线与轴线65水平对齐。
在轴承114附近有一个密封环124(图3A)，并在在轴承97附近也有一个类似的密封环124(图3B)。在轴承98附近的密封环125(图3B)包括一个槽口126，用于为一个安装在键槽108内的键(未示出)提供一个间隙。在混合机腔体40的上游端，有适当的填密件128(例如含石墨编织填密件)，它与一个填密密封耐磨套筒129相关并由一个填密压盖130压缩，填密压盖130由机械螺钉(未示出)固定在由夹件134固定的填密压盖保持件132上。将一个暗销133插入夹件134上的一个定位孔可保证保持件132的对准。
参照图5，应当注意仅示出了两个可松开套环110和117。应当理解实际上有两个驱动端套环110和两个被驱动端套环117。为了在图5中表示清楚起见，仅示出了它们中的其中一个。
当使用者希望清扫混合腔60和清扫第一和第二转子体63，64时，或希望对这些零件进行维修时，可方便地使第一和第二转子体63，64分别从它们的第一和第二驱动轴颈91，95上和从它们的第一和第二驱动轴颈92，96上脱开。换句话说，四个套环被脱开，而将各转子90和94(图5)分离成三个单独的零件。在驱动轴承组件38和混合腔体40的上游端之间有足够的空间，在被驱动轴承组件39和混合腔体40的下游端之间也有足够的空间，这样如果需要就不用打开混合腔体40，即可将转子90和94两者脱开成为三个单独的零件。
一旦如弯曲箭头130(图4)所示的蛤壳的形式打开该腔体40，两个脱开的转子体63和64就可被提升出来，从而提供方便的无阻碍的入口，以进入下衬69上两个腔室61，62的内表面135。此外，通过以蛤壳的形式(图4)打开腔体40，上衬68就完全暴露，从而提供了一进入上衬68的内表面136的入口。由于此时脱开的转子体63和64已提升出去，就有方便的机会以拆卸并更换，如果需要，下衬69。拆下的转子体63和64可方便地运到工厂中清扫和维修的区域。当转子体63和64从它们各自的轴颈脱开并提升到混合机腔体40之外后，驱动和被驱动端支架38和39内的轴承组件最好仍是完全组装在一起的，即基本上保持不变。
为了使三段转子90和94(图5)具有快速，方便的脱开能力，在双转子连续混合机22中采用了新型的快速脱开联轴器140和141。在图5中为了描述清楚起见，只示出了一个驱动端联轴器140和一个被驱动端联轴器41。应当理解实际上各有两个这种联轴器。
这些快速脱开联轴器具有以下特征。
(a)有导向的啮合，以便各转子体的转动轴线与其驱动和被驱动轴颈保持对中。
(b)用于传递大功率转矩的键连接。
(c)便于快速连接和脱开。
(d)保持强力连接的整体性。
(e)在各转子体的两端，联轴器被螺栓固定在转子体上，从而形成完整的，起作用的主转子体组件。当脱开的转子体被提升出打开的混合机腔体外时，这些联轴器仍可螺栓固定在与转子体63和64装配的相应位置上。
(f)各联轴器和各轴颈之间可脱开的连接带有导向轴和键。
(g)同心度和转矩考虑进快速脱开联轴器组件。
(h)带螺纹的锁定套环绕轴颈固定，用以将联轴器接触面锁定在一起。
(i)通过利用提供的扳手口用一插头扳手对带螺纹锁定套环预加载而保持连接整体性。
(j)由于所涉及的所有大功率转矩是由连接处的键啮合承受的，所以带螺纹锁定套环不会在其螺纹上卡住。
(k)为了拆开三段转子90和94，使用者只要简单地松开并退下带螺纹锁定套环，然后通过在导向轴和键连接处分离而拆下带它们的联轴器的转子体。
图3B所示的是两个驱动端快速脱开联轴器140中的一个。通过一个叠置在驱动轴颈91上一扩大头部或凸缘42后面的内凸缘145，带螺纹锁定套环110被保持在驱动轴颈91上。该扩大头部142带有一个同心的圆形导向缘或唇部143，它沿下游方向伸出而在驱动轴颈头部142上形一杯状插座接触面。一圆柱形转子导向轴144用四个机械螺钉146(仅示出了三个)螺栓固定在转子体63的上游端上，该四个螺钉146插在导向轴144的螺栓孔147中(图5)。该导向轴144带有一上游同心环形导向表面，该表面紧贴地与在驱动轴颈头部142上形成插座接触面的导向唇部143塞状地配合。导向轴144还带有一个沿上游方向伸出的径向延伸的键150，它可与一个位于驱动轴颈头部142下游表面上的相配之径向延伸键槽148啮合。
除了上游键150，导向轴144还带有一个下游径向延伸键152(图5)，该键152与转子体63上游端表面上的相配之径向延伸键槽154啮合。在转子体63上游端表面带有一个沿上游方向伸出的同心圆形导向端或唇部156，导向轴144带有一下游同心环形导向表面158(图5)，如图3B所示用以紧贴地与导向唇部156塞状地配合。
锁定套环110在160处(图5)带有内螺纹，用以与导向轴144上的外螺纹162(图5)啮合。通过用一插头扳手拧紧锁定套环110可压缩性地对导向轴144和轴颈头部142之间的接触面预加载。
现在注意位于混合机腔体40下游端附近的快速脱开联轴器141(图3A)，可以看到锁定套环117带有一个叠置在被驱动轴颈92上一扩大头部或凸缘142后面的内凸缘145，用以将该套环保持在被驱动轴颈上。扩大头部142带有一个沿上游方向伸出的同心圆形导向缘或唇部143，从而在轴颈92上形成一杯状插座接触面。
一圆柱状转子导向轴164(图3A)由四个机械螺钉146(仅能看到一个)螺栓固定在转子体63的下游端，这些螺钉146插在导向轴164上的螺栓孔147(图5)内。介于导向轴164和转子体63的下游端之间的是一隔热环166，在后面要解释其用途。在该隔热环内的四个螺栓孔147与导向轴164上的螺栓孔147(图5)对齐。除了四个机械螺钉146之外，两个转矩传递驱动销168(仅能看到一个)经隔热环166上适当的孔从转子体63的下游端伸出并与导向轴164上的插座170(仅能看到一个)啮合。在被驱动端上极小的转矩负载(与驱动端相比)允许采用驱动销168来作为导向轴164的键装置。
导向轴164带有一下游同心环形导向表面165(图5)，该表面与在被驱动轴颈头部142上形成插座接触面的导向唇部143紧贴地塞状配合。导向轴164也有一个沿下游方向伸出的径向延伸键172，该键可与被驱动轴颈92的扩大头部142上的相配之径向延伸键槽174啮合。要注意有一轴向孔贯穿导向轴164(其理由后面要解释)，这样图5所示的键172就包括两个径向部分。
在工作中，当使用者希望使两个转子体63、64从它们各自的驱动和被驱动轴颈91，92和95，96(图50上脱开，就可使用一插头扳手将四个锁定套环110，117从位于相应两个驱动端导向轴144和两个被驱动端导向轴164上的螺纹上退下。锁定套环的螺纹不会卡住，这是因为在转子体63和64的上游(驱动)端转矩负载只由驱动键150和152承受。在转子体的下游(被驱动)端，转矩负载只由两个驱动销168和键172承受。
在锁定套环110和117被退下后，通过在被驱动端支架39内向下游滑移轴承114，115(图3A)的自由浮动外滚道，使得被驱动轴颈92和96(图5)向下游位移而提供轴向间隙。如双头箭头176(图3A)所示，在端部支架39内从环形肩部175开始有大约二分之一英寸的自由浮动间隙。被驱动轴颈92和96向下游移动约二分之一英寸就使得被驱动轴颈头部142的唇部143从环绕导向轴164的环形导向表面165(图5)的状态撤回，并允许转子体63，64向下游移动四分之一英寸。转子体63，64的这一向下游的位移使得上游转子导向轴144(图3B)的环形导向表面从其与驱动轴颈头部142的预先环绕之唇部143的塞状啮合中撤回。这样，现在转子体63，64已从先前与驱动和被驱动轴颈的同心导向中完全脱开。
然后，可方便地将转子体63和64提升到下衬69的外面;键150可很容易地向上滑动，从而使其脱离键槽148;键172也可很容易地向上滑动，从而脱离键槽174。
向上提升的转子体63，64现在已完全从混合机腔体40内卸下。在下衬69上的混合腔61，62的内表面135已充分暴露，从而可进行无妨碍的清扫和/或维修。最好不必拆卸端部支架38，39内的两个轴承组件。换句话说，这些轴承组件基本保持不变。此外，导向轴144，164仍完全安装在它们各自转子体的上游和下游端上。对这些转子体63，64也完全可进行无妨碍的清扫和/或维修。
根据需要，根据本发明的转子区域冷却方法和设备可使双转子连续混合机内两个转子的预定区域冷却，并使其它预定区域仍保持“中性”即不过分冷却。尽管本发明的本实施例是安装并用于三段转子，应当理解本发明也可安装并应用于双转子连续混合机中的一段转子。
一个不同寻常长的轴向孔180(图3A)被加工在每个转子90和94(图5)上。该孔180从转子的下游端(也称为“水端”)一直延伸到孔的终端182(图3B)。该终端182位于由填密件128包围的转子部分内。事实上，图3B所示的孔180的该终端182位于超出混合机腔体40及其衬68，69上游端的上游。孔180的该终端182与导向轴安装螺钉146的下游端轴向隔开不到约一英寸。图3A中示出的孔180的入口184位于转子的下游端。在图5中也可在各转子90的下游端看到该入口184。
为了将液体冷却剂(通常是水)输入转子的长孔180，有一个细长的冷却剂输入管186(图8)，它延伸到离孔的终端182不到一英寸之处。如箭头188所示，液体冷却剂流经由该管186限定的通道189。图8中所见的该输入管186和所有其它零件和转子一起转动(下面将详细解释)，所以在图8所示的任何零件之间没有相对运动。冷却剂却相对于这些不同的零件流动，如下面要解释的。如流动箭头190所示，冷却剂188从输入管186的排泄端187排出，并冲刷孔终端182及转子孔180的壁表面，以在转子内在第一冷却区域192提供有效的冷却流体191。
为了形成一第一中性区域194，正在流经转子孔180壁表面的冷却剂流体191现在改道进入一第一隔离管段195的内部。通过将该隔离管段195焊接在一对支承环196和197上(它们的各周边抵靠在转子孔180的壁上)而相对于输入管段186以同心的关系支承该管段195。为了将输入管186同心地支承在孔180内，有一辐射形支承环198(图9)，其周边抵靠在转子孔180的壁上。该辐射环198带有一组(示出了四个)焊接在输入管186上的向内延伸径向支腿200(图9)。这样，在这些径向支腿200之间就限定了四个流体通道202。辐射环198和最近的隔离管支承环196之间由一嵌合环配件204隔开，该环配件204带有一个叠置在辐射环198上一轴向凸出唇部201上的一周向肩部205(图8A)。如图8A的剖视图所示，环配件204通常为很宽的T形，其第二周向肩部205叠置在支承环196上相邻的轴向凸出唇部208上。从图8A中可清楚地看，为了提供一V形槽以容纳一密封206(例如-O型圈或唇密封)，辐射环198和配件204的相邻部分被倒角。类似地，为了提供另一V形槽以容纳另一这类密封206，配件204和支承环196的相邻部分也被倒角。
如图8中的箭头203所示，这对与转子孔180的壁啮合的密封206使冷却剂流体从孔壁改道而穿过辐射环通道202(图9)。在流体203穿过辐射环通道202之后，它被限定在管段195内的隔离通道198中。该隔离管段195与转子孔壁向内隔开，这样在第一中性区域194内基本上不会冷却转子。
冷却/中性/冷却/中性等管装配技术(图8A放大示出了它的一部分)采用了一T形配件204，其周向肩部205叠置在相邻支承环的唇部上。沿着转子孔180的长度重复地采用了这一先进技术。这样，根据这一装配技术，支承环197的结构是与另一隔离管段195的支承环196有镜像关系。这样装配支承环197，即其唇部叠置于一第二T形环配件204的肩部之下，然后该配件的另一肩部又叠置在相邻支承环196的唇部之上。另一同心管段207由第二支承环196支承并从转子孔180的壁向内隔开。
然而，在工作中该管段207的功能与隔离管段195是相反的，这是因为该管段207通过迫使冷却剂流体210更紧密地靠近转子孔180的壁而起冷却加强器(倍增器)的作用。如箭头210所示，为了迫使冷却剂在靠近孔壁180的环形通道212内流动，有一环形塞214环绕并焊接在输入管道186上。在冷却加强管段207上还有一组开口216(图10中示出了四个)。相对于管段195内的冷却隔离通道199之内的冷却剂流体203来说，这些开口216紧靠着塞214的上游定位，从而如箭头210所示使得流体改道进入冷却加强通道212。结果形成第二转子冷却区域218。
在该冷却区域218的下游端，加强管段207包括另一组径向开口220，以允许流体(箭头222)向内流入另一隔离管段195之内的另一冷却隔离通道199。一T形配件204和相邻管支承环197和196并带一对孔壁啮合密封206的组件使得冷却剂从冷却加强通道212改道(箭头222)进入冷却隔离通道199。这样就提供了一第二中性区域226。
结果，应当理解，可以提供一系列交替的冷却/中性/冷却/中性/冷却/中性区域，包括的区域可具有各种可能的长度，并具有各种可能数量的交替的区域。当使用者希望改变这些区域的相对位置，相对长度或数量，就可以从转子孔180内一起拆下冷却剂输入管186及其相关的冷却隔离管段195和冷却加强管段207等整个组件，并更换另一可提供所需液流通道模式的冷却剂输入管组件。
这样，使用者在安排冷却和中性区域的模式，它们沿各转子孔的相对位置，这些区域的相对长度和数量时就有多种选择，这样就有机会在沿混合腔60的长度上的各种区域内使这些区域适于带各种混合温度要求的塑料的各种成分(图3A，3B)。例如，在靠近螺旋形螺纹72的区域，产生塑料材料的泵送和输入动作;然后，在输入螺纹72下游沿交点74上游的混合翼73的上游部分的较高压区常产生大量的弥散性混合，然后，在沿交点74下游的混合翼73的下游部分常产生大量的分布性混合。最好能这样安装冷却和中性区域，即使得在沿转子长度的各区域需要进行的塑料处理最佳化。
为了将冷却剂228(图6)供入输入管186，有一个导入一现有技术中已知的旋转连接机构232的横向管道连接230。该旋转连接机构232包括一与管形件236螺纹连接的可旋转连接件234，管形件236带有一个在进入被驱动轴颈的孔180的入口184(图3A)处与被驱动轴颈92和96贴靠的肩部238。在被驱动轴颈内的该轴向孔180与导向轴164内的一轴向孔相通(如图3A所示)，导向轴164内的孔然后与隔离环166内的轴向孔相通，该轴向孔然后又与转子孔180相通。这样，就有一个用于插入输入管组件186，195，207的完整的轴向通道从入口184(图3A)延伸到靠近孔终端182处的输入管186的排出端187(图8)。
应当注意在图6中一隔离管段195在240处被焊接在管形件236的端部。这样，在最后的隔离通道199之内的返回流体242就经一环形通道244进入管形件并且进入连接件234，连接件234与相应转子组件90，94(图5)的转动58(图4)一起转动。环形通道244内的返回冷却剂流体穿过旋转连接机构232并如箭头248所示经出口246排出。
如图7所示，一个挡块250在252处有间隙，以允许返回冷却剂流体通过该挡块250进入连接件234。一压缩弹簧254与旋转连接机构232相联。如图8所示，另一压缩弹簧256抵靠在孔终端182上并压迫辐射环198，以压缩性地加载从而以紧密相邻的叠置关系将所有涉及各种环配件204的嵌接连接组件保持在一起。
本发明没有采用体积大成本高的常用于润滑塑料双转子混合机轴颈轴承的加压循环油润滑系统，而是采用了油脂润滑端部支架轴承组件的新型系统和方法。借助于采用新型的热隔离和新型的局部冷却，高温油脂可成功地用于实施本发明之塑料双转子混合机的轴颈轴承组件上。
如图3A和3B所示，位于被驱动轴颈端部支架39的相对端上的密封盖104装有用于油脂润滑轴承114和115的润滑油脂附件260。类似地，位于驱动轴颈端部支架38的相对端上的密封盖102和104也装有润滑油脂附件260，用以油脂润滑轴承98和97。例如，在这种说明性的双转子混合机22中，用于驱动轴颈91和95(图5)的四个轴承98和97(图3B中仅示出了两个)是球面滚子轴承，用于被驱动轴颈92，96的四个轴承114和115(图3A中仅示出了两个)也是球面滚子轴承。
一适当的高温油脂通过油脂附件260被注入轴承。例如，一种可成功地用于本发明该实施例的高温油脂可从纽约，Rochester的Davis-Howland Oil公司购得(商标是“LUBRIPLATE630-2”)。
为了阻止热量从混合机腔体40到被驱动轴颈端部支架39的热传导，一具有较高压缩强度的隔热环166介于各转子体下游端和导向轴164之间。例如，一种具有足够的压缩强度并用于制造这种隔热环166的隔热材料是无石棉的“ZIRCAR”纤维陶瓷耐火材料，可由纽约，Florida的Zircar Products公司购得。这种隔热耐火材料的热传导性的范围在约4.40到约4.42Btu每小时，华氏温度，每英寸厚度的平方英尺。在约390°F至1，100°F的温度范围内都有这种热传导性。
为了在隔热环166的位置提供进一步的热隔离，延伸穿过该环的四个机械螺钉146和两个驱动销168具有不锈钢成份，其热传导性明显小于具有相同尺寸和形状的常用的钢制螺钉和销。
此外，为了在被驱动轴颈端部支架39(图3A)和混合机腔体40之间进一步隔热，这样安排上面所述的转子区域冷却，即在每个被驱动轴颈92，96的孔180的长度的至少大部分上进行加强冷却，用以在其中形成散热装置。
为了在驱动轴颈端部支架38(图3B)和混合机腔体40之间提供隔热和冷却，如上所述转子孔180非常长，其终端82位于混合机腔体40及其衬68，69的上游端的上游。换句话说，该终端182所处之位置实际上离端部支架38的距离比混合机腔体40及其衬68，69离端部支架38的距离近。自输入管186的排出端187喷出的新鲜冷却剂188(图8)可产生加强冷却效果并如流体箭头190所示冲击终端182。在非常接近转子体上游端位置处的由新鲜冷却剂流体188，190产生的该有效冷却作用作为一散热装置以冷却驱动轴颈91和95(图5)并且使驱动轴颈端部支架38和混合机腔体40之间隔热。
此外，应当注意每个端部支架38，39离混合机腔体的相对较远，从而在混合机腔体和相应的端部支架之间由外界空气产生一些冷却作用。
由于本领域技术人员可考虑适于特定工作要求和环境的其它变化和改变，不应认为本发明受以说明为目的之例子的限制，本发明包括不超出后面权利要求书及其等效物所限定之本发明的实质和范围内所作的所有变化和改变。
权利要求
1.一种用于塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)，其中每个转子(90，94)包括一细长的主转子体(63，64)，在主转子体的上游端带有一个驱动轴颈(91，95)并且在主转子体(63，64)的下游端带有一被驱动轴颈(92，96)，并且其中两个转子(90，94)的主转子体(63，64)在限定于一混合机腔体(40)内的混合腔中可绕它们各自的转动轴线(65)转动，并且其中驱动和被驱动轴颈(91，95，92，96)可旋转地分别由驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)支承，并且其中每个驱动和被驱动轴承组件(97，98，114，115)包括一组轴向隔开的轴承，每个轴承带有一内和外滚道，滚子件介于内、外滚道之间，并且其中相应轴承的内滚道环绕相应的轴颈以转动地支承轴颈，润滑各转子(90，94)的驱动和被驱动轴颈轴承组件中轴承(97，98，1114，115)组的方法包括以下步骤将油脂注入驱动和被驱动轴承组件(97，98，114，115)中相应轴承内；使被驱动轴颈(92，96)与主转子体(63，64)隔热；沿被驱动轴颈(92，96)内一个孔(180)的壁的相当大部分提供液体冷却剂流体(188，190)，以冷却被驱动轴颈(92，96)；和通过引导液体冷却剂流体(188，190)与主转子体(63，64)内的一个孔(180)的端壁(182)接触而为驱动轴颈(91，95)提供一散热装置，与环绕主转子体(63，64)上游端的填密件(166)的下游边缘相比该端壁(182)朝主转子体(63，64)的上游端定位的更远。
2.在一种用于塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，其中混合机腔体(40)有一上游端，如权利要求1所述的润滑各转子(90，94)的驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)中轴承组的方法，其进一步的特征是通过引导液体冷却剂流体(188，190)与主转子体内的孔(180)的端壁(182)接触，而为驱动轴颈提供一散热装置，与混合机腔体(40)的上游端相比该端壁位于上游更远处。
3.在一种用于塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，如权利要求1所述的润滑各转子(90，94)的驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)中轴承组的方法，包括以下进一步的步骤使被驱动轴颈(92，96)作为一第一部件;使主转子体(63，64)作为与第一部件(92，96)连接并与其分离的第二部件;和当主转子体(63，64)连接于被驱动轴颈(92，96)时通过在所述部件之间介入一具有较所述部件(92，96，63，64)低的热传导性的机械零件(166)，而使被驱动轴颈(92，96)与主转子体(63，64)隔热。
4.在用于塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，如权利要求3所述的润滑各转子(90，94)的驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)中轴承组的方法，包括以下进一步步骤通过将转矩从所述第二部件经另一机械零件(146)传递到所述第一部件上而在被驱动轴颈(92，96)和主转子体(63，64)之间提高隔热效应，所述机械零件(146)的热传导性也低于所述部件。
5.在一种用于塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，其中每个转子(90，94)包括一细长的主转子体(63，64)，在主转子体(63，64)的上游端附近定位有一驱动轴颈(91，95)，并且在主转子体(63，64)的下游端附近定位有一被驱动轴颈(92，96)，并且其中驱动和被驱动轴颈(91，95，92，96)分别可旋转地由驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)支承，并且其中驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)分别包括驱动和被驱动端部支架(38，39)，并且其中每个驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)包括一组轴向隔开的轴承，每个轴承带有一环绕轴颈(91，95，92，96)中相应一个轴颈的内滚道，每个轴承还带有一支承在相应端部支架(38，39)上的外滚道，滚子件介于内、外滚道之间以将内滚道可旋转地支承在滚道内，采用由油脂润滑的这种轴承使双转子连续混合机的每个转子商业化运行的设备，所述设备包括一个与各轴承相关的油脂配件(260)，用以将作为润滑剂的油脂注入相应的轴承;一个机械地位于被驱动轴颈(92，96)和主转子体(63，64)的下游端之间的隔热件(166)，用以在主转子体(63，64)的下游端和被驱动轴颈(92，96)之间隔热;一个轴向孔(180)，它延伸穿过被驱动轴颈(92，96)并穿过所述隔热件(166)，并进入主转子体;一个液体冷却剂输入管(186)，它沿所述轴向孔(180)延伸穿过所述被驱动轴颈(92，96)，并穿过所述隔热件(166)，并进入主转子体(63，64)，以冷却所述主转子体(63，64)，所述隔热件(166)和所述被驱动轴颈(92，96);和一个在主转子体(63，64)上游端和驱动轴颈(91，95)之间的一机械接触面(156，165)，以阻止热量从主转子体(63，64)的上游端传导到驱动轴颈(91，95)。
6.在塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，如权利要求5所述的设备包括使液体冷却剂流动而与被驱动轴颈(92，96)内轴向孔(180)的壁的较大部分接触的装置，以便为被驱动轴颈轴承组件(92，96)内的轴承组(114，115)提供一散热装置。
7.在塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，其中各转子(90，94)的细长主转子体(63，64)在限定于混合机腔体(40)内的混合腔(60)内旋转，如权利要求6所述的设备进一步包括所述轴向孔(180)延伸进入主转子体(63，64)至轴向孔(180)的终端(182)，与混合机腔体(40)和驱动端部支架(38)之间的轴向间隔相比所述终端(182)在主转子体(63，64)内轴向位于离所述被驱动端支架(39)更近之处;和所述冷却剂输入管(86)有一朝向所述终端(182)的排出口，用以将液体冷却剂(188)导向所述终端(188)，以便为驱动轴颈轴承组件(97，98)内的轴承组提供一散热装置。
8.在一种塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，其中各转子(90，94)的细长主转子体(63，64)在限定于一混合机腔体(40)内的混合腔中转动，如权利要求5所述的设备，其中与现有技术的相同大小的塑料材料双转子连续混合机中混合机腔体(40)和端部支架(38，39)之间的间隔相比，所述驱动和被驱动端部支架(38，39)离所述混合机腔体(40)间隔更远，且与所述混合机(22)的大小及所述端部支架(38，39)的大小有关，以便在所述混合机腔体(40)和所述驱动和被驱动端部支架(38，39)之间提供增加的相对间隔，外界空气在其中循环从而在所述混合机腔体(40)和所述驱动及被驱动端部支架(38，39)之间提供增加的隔热效果。
9.在一种用于塑料材料(24)的双转子连续混合(22)中，其中每个转子(90，94)包括一细长的主转子体(63，64)，在主转子体的上游端附近定位有一个驱动轴颈(91，95)并且在主转子体(63，64)的下游端附近定位有一被驱动轴颈(92，96)，并且其中两个转子(90，94)的主转子体(63，64)在限定于一混合机腔体(40)内的混合腔中可绕它们各自的转动轴线(65)转动，并且其中驱动和被驱动轴颈(91，95，92，96)可旋转地分别由驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)支承，该驱动和被驱动轴承组件分别包括驱动和被驱动端部支架(238，39)并且其中每个驱动和被驱动轴颈轴承组件(97，98，114，115)包括一组轴向隔开的轴承，每个轴承带有一环绕轴颈(91，95，92，96)中相应一个轴颈的内滚道，每个轴承还带有一支承在相应端部支架(35，39)上的外滚道，滚子件介于内、外滚道之间以将内滚道可旋转地支承在外滚道内，采用由油脂润滑的这种轴承使双转子连续混合机运行以混合塑料的设备，所述设备包括一个与各轴承相关的油脂配件(260)，用以将作为润滑剂的抗高温油脂注入相应的轴承(97，98，114，115);两个三段转子(90，94)，它们各包括一个与其相应之驱动和被驱动轴颈(91，95，92，96)机械分离的主转子体(63，64);在两个主转子体(63，64)的上游端和下游端与混合机腔体(40)机械隔开的驱动和被驱动端部支架(38，39);阻止热从主转子体传导到它们相应的驱动和被驱动轴颈的装置(166);液体冷却剂输入装置(180)，它延伸穿过各被驱动轴颈(92，96)并进入各主转子体(63，64)而到达这样一个位置，即超出进入混合腔的一入口的上游，待混合之塑料即经该入口输入混合腔;
10.在一种塑料材料(24)的双转子连续混合机中，如根据权利要求9所述的设备，其中用于转子的阻止热从各转子主转子体传导到被驱动轴颈的所述装置包括一隔热件(166，164)，它们位于主转子体(63，64)的下游端和被驱动轴颈(92，96)之间。
11.在一种塑料材料(24)的双转子连续混合机(22)中，如权利要求9所述的设备，其中用于转子的阻止热从各转子主转子体(63，64)传导到驱动轴颈(91，95)的所述装置包括一在主转子体(63，64)上游端之间的可机械分离的接触面(156，165);和阻止热传导的所述装置还包括液体冷却剂输入装置，其排出口对着所述主转子体(63，64)内的孔(180)在所述位置的表面，从而为驱动轴颈(91，95)提供一散热装置。
12.在一种塑料材料的双转子连续混合机(22)中，如权利要求10所述的设备，进一步包括至少一个延伸穿过所述隔热件的转矩传递件(68)，以将转矩从主转子体(63，64)传递到被驱动轴颈;和与制造主转子体(63，64)的材料的热传导性相比，制造所述转矩传递件(168)的材料具有更低的热传导性，与制造被驱动轴颈(92，96)的材料相比，制造转矩传递件(168)的材料也具有更低的热传导性。
全文摘要
塑料连续混合机带有油脂润滑轴承组件，而非体积大成本高的传统循环油润滑系统。两个转子的轴颈隔热装置将轴承与转子连续转动混合塑料时产生的高热隔缘。局部冷却为转子驱动和被驱动轴颈提供了散热装置。转子为三段转子，驱动和被驱动轴颈与转子体分离。对轴颈的局部冷却加上使轴颈与高热隔绝就可使轴承用油脂而非循环油润滑，每个轴颈轴承组件都包括两个轴向隔开的球面滚子轴承。组件离混合机腔体的距离比现有混合机的远。
文档编号B29B7/48GK1067603SQ92104288
公开日1993年1月6日 申请日期1992年6月6日 优先权日1991年6月7日
发明者伊恩·洛, 达雷恩·G·罗德斯, 威廉姆·H·斯威林, 米歇尔·R·卡尼 申请人:法莱尔公司