具有抗磨损装置和固定系统的转子的制作方法

1.本发明总体上涉及橡胶混合物的生产以及由其制备的车辆轮胎。更具体地，本发明涉及一种用于橡胶混合物的混合机中的转子的抗磨损装置。


背景技术：

2.在弹性体生产领域，密炼机(internal mixer)用于混合原材料。“密炼机”(或“混合机(mixer)”或“mi”)是指一种包括金属冲压装置(ram)和两个金属半容器(或“容器”)的机器，每个金属半容器都包含具有一个或多个突棱的金属转子(例如，用于聚合物的本伯里(banbury)或肖氏(intermix)型机器)。当对混合物中的材料进行混合时，弹性体在制造过程中会受到很大的应力。参考图1，参考布置在容器20中并且沿箭头a的方向旋转的转子10来解释这种现象，转子10是平行布置从而可以沿相互相反的方向旋转的一对转子的一部分。转子10具有突棱12，并且每个突棱具有棱峰12a。当棱峰12a旋转时，棱峰12a将描绘出如图1所示的圆形路径12b。在容器20的侧壁20a与圆形路径12b之间限定有间隙e
12
。通过入口22进入容器20的橡胶混合物的原材料穿过转子突棱与每个容器的侧壁之间的间隙e
12
。原材料经过实现了高剪切力的棱峰12a，将产生磨损区域。
3.这种现象出现在密炼机中的“整体(monobloc)”型转子上，其中，观察到磨损区域总是位于转子突棱的同一位置。参考图2，代表性的整体型转子由布置在容器50中的转子30表示(转子30由专利fr2632873公开)。转子30具有轴向轴32，轴向轴32具有旋转轴线，转子沿箭头b的方向围绕该旋转轴线旋转。轴向轴32具有圆周表面32a，一个或多个突棱34从该圆周表面32a径向延伸。在垂直于转子30的旋转轴线的平面内，突棱34的轮廓的曲率由曲率中心c和曲率半径r限定。该曲率对应于容器50的侧壁的曲率。突棱34的边缘34a与容器50的侧壁一起限定了橡胶混合物的材料经过的间隙e
30
(如图1中关于间隙e
12
所述)。
4.沿着间隙e
30
存在长度非常短的区域，在该区域中进行的工作程度非常集中。随着当前橡胶配方正朝着越来越高的增强填料的比率(例如，更高含量的炭黑和二氧化硅)发展，产生的弹性体对密炼机的金属表面具有较高的磨蚀性。同时，对混合周期进行优化以确保最大生产率。
5.磨损是不均匀的：转子本身被侵蚀，转子的一些比较突出的部位(例如，突棱)甚至被侵蚀得更严重。这导致不期望的突棱和侧壁之间的间隙的进展，这对橡胶混合物的生产率和质量产生了负面影响。这些进展的结果是：在密炼机转子上出现了过早磨损的问题。观察到的磨损可达几毫米，而密炼机的其余的金属表面不会受到相同水平的磨损。诸如转子的一些机械部件的使用寿命减少高达50％。更换这些转子(组装和拆卸)的停机时间长且成本高，并且需要完全将密炼机关机。半成品弹性体的生产无法按计划进行。
6.在公认的限制这种现象的解决方案中，有文献cn201389929所公开的装置。该装置涉及附接至容器的圆周表面和/或沿着由单个工件加工而成的转子突棱的表面的一个或多个抗磨损装置。然而，每个已知转子的特征在于：突棱的轮廓(即，垂直于转子的旋转轴线截取的平坦截面，其限定了突棱的轮廓，如图1所示)和突棱在转子的表面上的定位。该解决方
案仅描述了将磨损保护装置直接布置于由单个工件加工而成的转子，而没有解释对转子的几何形状和相应的橡胶混合性能的潜在影响。
7.此外，添加抗磨损装置会降低冷却效率。然而，能够冷却突棱棱峰尤为重要，因为突棱棱峰的温度上升高于转子的其他区域。出于这个原因，转子通常配备有钻入转子内部的几何通道的形式的冷却系统，以控制混合周期期间混合物的温度，该温度能够达到约150℃至170℃。
8.为了保持橡胶分散体、橡胶混合性能和橡胶混合物的质量，本发明因此涉及在发生磨损的区域中，在转子突棱上安装可移除的抗磨损装置。所述抗磨损装置包括可拆卸地固定至适于实现固定的转子的板。当附接至转子时，该板提供了在不改变转子的几何形状的情况下容易更换磨损的转子部件的装置。因此，转子包括以较低的成本用作一体式转子的两个部件，所述两个部件包括一个易于更换的部件。


技术实现要素：

9.本发明涉及一种用于具有混合容器的密炼机中的转子，其中，所述转子在所述混合容器中旋转，所述转子包括：
[0010]-一个或多个突棱，每个突棱具有轮廓为预定曲率的棱峰；
[0011]
抗磨损装置，其能够拆卸地固定于至少一个突棱的棱峰，所述抗磨损装置具有板，所述板具有由下表面和上表面限定的轮廓，下表面具有与棱峰的曲率互补的曲率，上表面具有与容器侧壁的曲率互补的曲率，以在上表面与容器侧壁之间限定能够使混合物能够在板与容器侧壁之间通过的最小间距的区域；以及
[0012]-一个或多个紧固系统，其装配并拧紧至板，从而与转子接合。
[0013]
在一些实施方案中，板的轮廓由板的曲率半径限定，板的曲率半径沿顺时针方向逐渐增加，使得板的轮廓类似于螺旋状。
[0014]
在一些实施方案中，板包括一个或多个沿板的长度轴向延伸的冷却通道，所述冷却通道沿板的轮廓布置，并且与供应管道连接，所述供应管道将相应的冷却液从转子的主管道输送至板。
[0015]
在一些实施方案中，转子进一步包括密封装置。在这样的实施方案的一些实施方案中，密封装置是定位于相应的槽的o形圈。在一些实施方案中，所述槽是梯形槽。
[0016]
在一些实施方案中，每个紧固系统包括：
[0017]-固位螺钉，其包括：
[0018]
细长的大致为圆柱形的螺钉头，其具有与固位螺钉插入的板的埋头孔的直径相对应的圆周表面，所述螺钉头在接合端与进入端之间沿预定长度延伸，所述接合端的接合表面限定为与板的埋头孔的肩部接合，所述螺钉头具有沿螺钉头的长度延伸的具有预定的截面几何形状的插入通道；
[0019]-大致为圆柱形的细长的螺钉体，其从螺钉头的接合表面延伸，具有预定直径的螺钉体保持在安装有固位螺钉的相应的转子的螺纹孔中，所述螺钉体在插入端和固定于转子的相对端之间沿预定长度延伸，所述螺钉体在插入端接收穿过螺钉头的插入通道的紧固装置，所述螺钉体具有沿螺钉体的长度延伸的安装管道；以及
[0020]-紧固装置，其具有中心销，所述中心销包括：
[0021]
插入件，其具有对应于螺钉头的插入通道的预定截面几何形状的截面几何形状，插入件在接合端与相反外端之间沿预定长度延伸，其中，插入件的接合表面限定为对着螺钉头的插入通道的肩部接合；以及
[0022]
大致为圆柱形的细长的杆部，其从插入件的接合端延伸，杆部具有与用于安装中心销的螺钉体的安装管道相对应的预定直径。
[0023]
在一些实施方案中，板的每个埋头孔与相应的转子的螺纹孔对齐，使得相应的固位螺钉能够穿过与转子螺纹对齐的板的埋头孔，在转子的螺纹孔中，固位螺钉相对于转子定位。
[0024]
在一些实施方案中，所述紧固系统进一步包括凸轮锁定垫圈，所述凸轮锁定垫圈设置在螺钉头的接合端与板的埋头孔的肩部之间。
[0025]
在一些实施方案中，转子还包括机械紧固系统。在这样的实施方案的一些实施方案中，机械紧固系统包括定位键。在这样的实施方案的一些实施方案中，定位键包括具有上表面的平键，所述上表面与板的下表面的相应的加强装置接合，所述定位键与棱峰的相应的槽接合。
[0026]
在一些实施方案中，所述转子包括两个突棱，并且所述两个突棱沿彼此相反的方向倾斜。
[0027]
本发明还涉及一种具有至少一个混合容器的密炼机，根据本发明的转子在所述混合容器中旋转的。
[0028]
通过以下详细描述，本发明的其他方面将变得显而易见。
附图说明
[0029]
通过阅读以下详细描述以及所附附图，本发明的性质和各种优点将变得更加清楚，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件，其中：
[0030]
图1表示垂直于已知的密炼机的转子的旋转轴线截取的平面截面。
[0031]
图2表示现有技术的一体式转子的轮廓的示意图。
[0032]
图3表示本发明的转子和抗磨损装置的局部分解图。
[0033]
图4表示使用了图3的抗磨损装置的代表性转子的立体图。
[0034]
图5表示使用了图3的抗磨损装置的另一代表性转子的立体图。
[0035]
图6表示本发明的转子和抗磨损装置的局部透视图，图7表示本发明的转子和抗磨损装置的局部截面图。
[0036]
图8表示本发明的实施方案的在转子和抗磨损装置之间使用了密封装置的局部截面图。
[0037]
图9至图11表示利用螺钉紧固系统进行紧固的转子和抗磨损装置的局部截面图，其中所述紧固系统与转子进行安装。
[0038]
图12示出了在图9至图11所示的紧固系统安装之后的完整的紧固系统的局部截面图。
[0039]
图13和图14示出了在移除转子期间图9至图11的紧固系统。
具体实施方式
[0040]
现在参考附图，其中，相同的附图标记表示相同的部件，图3显示了配备有抗磨损装置的转子100，该抗磨损装置用于增加转子的使用寿命并且提高转子对橡胶混合物的磨蚀的抵抗能力。转子100显示为如上所述的一体式转子，具有一个或多个突棱104。可以理解，转子可以选自本领域已知的配置(例如，转子可以是切线型转子、啮合型转子或者等效转子)。转子100由诸如钢(普通钢或高强度钢)的金属材料制成。可以理解，可以使用另一种金属或等效材料(例如，不锈钢、钛等)。可以将已知的化学保护涂层添加至转子100的任何部分。
[0041]
参考突棱104的棱峰104a对抗磨损装置进行布置和附接。对转子100进行加工以形成能够连接板110的突棱104的棱峰104a。在垂直于转子100的旋转轴线的平面内，棱峰104a的轮廓的曲率由转子的曲率中心和转子的曲率半径限定。
[0042]
再次参考图3并进一步参考图4以及图7和图8，抗磨损装置包括可拆卸地附接至转子100的板110。板110的轮廓由板的下表面112和上表面114限定。下表面112具有与棱峰104a的曲率互补的曲率，以便于将板110直接装配于突棱104(和/或在具有两个以上的突棱的实施方案中的突棱)。在图8中，示出了表面112与104a之间的接合处可以是圆形的，这便于加工转子100和板110。
[0043]
上表面114具有与容器侧壁的曲率互补的曲率，以便在上表面114与容器侧壁之间限定能够在板110和容器侧壁之间通过混合物的最小距离的区域。在垂直于转子100的旋转轴线的平面内，板110的轮廓由预定的板的曲率中心和预定的板的曲率半径限定。在所示的实施方案中，板110的轮廓由沿顺时针方向逐渐增加的曲率半径限定，使得板的轮廓类似于螺旋状(即，沿下表面112形成的曲线围绕纵向轴线旋转)。
[0044]
因此，板110的轮廓与技术人员所理解的转子的几何形状和容器的几何形状互补。参考图3，代表性转子100具有加工有附接的抗磨损装置的突棱104。在转子100的一些实施方案中，可以将未加工的第二突棱104'与具有相同轮廓的两个突棱整合在一起(见图5和6)。在转子100的其他实施方案中，代表性转子100具有加工有抗磨损装置(其附接至第一突棱)的两个突棱104。对第二突棱进行加工，以确保抗磨损装置(未示出)的直接附接，从而两个突棱具有相同的轮廓。可以理解，转子100可以基于所选择的密炼机和/或所选择的橡胶混合物配方含有多个突棱。对于两种代表性转子100以及对于含有多个突棱的转子，转子轮廓类似于一体式转子的轮廓。
[0045]
再次参考图3和图4，此外还参考图5和图6，板110具有沿板110的长度轴向延伸的冷却通道120。冷却通道120沿板110的轮廓进行布置(见图6)并且与供应管道122连接。供应管道122将相应的冷却液(例如，水或其他已知的冷却液)从转子100的主管道124(见图6)输送至板110。冷却通道120、供应管道122和主管道124一起在板110内形成控制回路，以在如普通技术人员所理解的混合周期期间调节混合物的温度。对于所示的实施方案，板110具有四个冷却通道120，但冷却通道的数量可以根据需要进行调整。
[0046]
在一些实施方案中，本发明还涉及板110和转子100之间的密封系统。进一步参考图7和图8，本发明的一个实施方案包括密封装置，其为位于槽152中以对供应管道122进行密封的o形圈150。在该实施方案中，槽152为梯形槽，以免在组装/拆卸抗磨损装置期间丢失密封件。可以理解，o形圈可以用等效的密封件或其他等效的密封装置代替。还可以理解，槽
可以形成为另一有用的几何形状。
[0047]
再次参考图3至图8，此外还参考图9至图12，板110可拆卸地固定至突棱104的棱峰104a。为了实现扭矩传递，该固定通过具有定位键(或“键”)130和一个或多个螺钉紧固系统的机械紧固系统来实现。
[0048]
键130由具有预定总长度的平键表示，该平键通过键的螺钉131固定至棱峰104a(见图3和图5)。键130接合在棱峰104a的相应的槽(未示出)中，使得键的上表面130a可以与板110的下表面112的相应凹部(未示出)接合。可以理解，可以通过等效键(例如，a型、b型或c型平键或者圆盘键(disc key))执行紧固。
[0049]
为了将板110可拆卸地固定至转子100，利用螺钉紧固系统来拧紧相应的固位螺钉。本发明的螺钉紧固系统(或“紧固系统”)135包括固位螺钉(或“螺钉”)137，螺钉(或“螺钉”)137具有大致为圆柱形的细长的螺钉头137a，螺钉头137a具有与固位螺钉137插入的板的埋头孔110a的直径相对应的圆周表面。螺钉头137a在接合端137b与进入端137c之间沿预定长度延伸，其中，所述接合端137b的接合表面137b'限定为与板的埋头孔110a的肩部110a'接合(见图14)，所述进入端137c使得能够进入固位螺钉以执行安装、拧紧和移除固位螺钉的操作。沿螺钉头137a的长度延伸的插入通道137d具有与紧固系统的相应紧固装置(如下所述)的几何形状相对应的截面几何形状。紧固装置将插入插入通道137d中，以执行固位螺钉137相对于转子100的安装。
[0050]
固位螺钉137还包括从螺钉头137a的接合表面137b'延伸的大致为圆柱形的细长的螺钉杆139。螺钉杆139具有预定直径的螺纹，所述螺纹在安装有固位螺钉137的相应转子的螺纹孔100a中进行固位。螺钉杆139在插入端139a和固定于转子100的相对端139b之间沿预定长度延伸，其中，螺钉杆在插入端139a接收穿过螺钉头137a的插入通道137d的紧固装置。安装管道139c沿螺钉杆139的长度延伸，以接收紧固系统135的相应的紧固装置(见图10、图12和图14)。
[0051]
板的每个埋头孔110a与相应的转子的螺纹孔100a对齐，使得相应的固位螺钉137能够穿过与转子的螺纹孔对齐的板的埋头孔，固位螺钉在转子的螺纹孔中相对于转子100定位。为了执行固位螺钉137相对于转子100的定位和拧紧，将每个固位螺钉137插入相应板的埋头孔110a中(见图9)。每个固位螺钉137通过已知的装置(例如，使用预定预加载扭矩的扭矩扳手)进行拧紧，直到螺钉头137a的接合表面137b'与板110的埋头孔的肩部110a'接合。
[0052]
在紧固系统135的一个实施方案中，紧固系统还包括凸轮锁定垫圈141。凸轮锁定垫圈141可以使用于各个固位螺钉137，以防止固位螺钉相对于转子100松动。在该实施方案中，凸轮锁定垫圈141设置在螺钉头137a的接合端与板的埋头孔110a的肩部110a'之间。对于该实施方案，在装配固位螺钉137之前，将凸轮锁定垫圈141装配于板的埋头孔110a中。凸轮锁定垫圈141能够在商业市场中(例如，在由洛帝牢(nord-lock)提供的凸轮锁定垫圈的类型中)获得。
[0053]
紧固系统135还包括与固位螺钉137一起提供的紧固装置。紧固装置包括用作插入件(plug)的中心销(或“销”)143。为了实现固位螺钉137相对于转子100的组装，中心销143包括插入件145，该插入件145的截面几何形状对应于中心销插入的螺钉头137a的插入通道137d的截面几何形状。在所示的实施方案中，插入件145和插入通道137d的横截面几何形状
是六边形(见图12)。当然，也可以使用其他的几何形状。插入件145在接合端145a与相反外端145b之间沿预定长度延伸，其中插入件的接合表面145a'限定为对着螺钉头137a的插入通道137d的肩部137d'接合。
[0054]
中心销143还包括从插入件145的接合端145a延伸的细长的大致为圆柱形的杆部147。杆部147具有与螺钉体139的安装有中心销143的安装管道139c相对应的预定直径。杆部147的直径和安装管道139c的直径限定为实现过盈配合，从而防止中心销143在没有明显外力的情况下移动。
[0055]
为了插入并拧紧紧固系统135，中心销143定位在螺钉头137a的插入通道137d中。中心销143的插入件145装配在固位螺钉137内并且对着插入通道137d的肩部137d'(见图10和图12)。然后切割固位螺钉137和插入件145，使其与板的外表面(例如，上表面114)齐平(见图11和图12)。这种切割可以通过已知的装置(包括但不限于研磨装置或其他便携的切割装置)进行。
[0056]
对包括固位螺钉137和插入件145的所有紧固系统重复这些操作。在切割之后，固位螺钉137和插入件145具有符合板110的上表面114的外部形状的几何形状，避免了任何滞留混合物的区域。
[0057]
再次参考图3至图12，此外还参考图13和图14，当必须更换板110时，使用锤子和卡环(未示出)移除紧固系统135。使用卡环和锤子，推回中心销143以释放固位螺钉137的凹部(例如，图12中所示的六边形的凹部)。插入与插入件145的外端145b的凹部相对应的特定的端盖(例如，图14的六角端盖200)。以与插入件145的外端145b的表面相同的角度对端盖200进行切割。利用装配于端盖200的诸如棘轮扳手的工具，使固位螺钉137松动。对所有在板110中拧紧的固位螺钉137重复这些操作。
[0058]
添加诸如板110的抗磨损装置使得可以实现与一体式转子相同的几何形状。因此，添加物的微分散(由突棱和容器侧壁之间的通道提供)和成分的分布(通过容器之间的材料沿着每个容器中的转子100的质量传递实现)的效果不会受影响。
[0059]
当板110磨损时(带有头部和插入件，或者没有头部和插入件)，进行原位干预以替换板110。此外，转子的磨损部件能够更容易地进行更换的事实将允许更频繁的更换，从而限制了容器侧壁和转子之间的间隙变化。因此，在保持橡胶分散、橡胶混合性能和橡胶混合物质量的同时，停机时间和相关成本受到限制。
[0060]
磨损问题利用容易地根据转子的精确尺寸加工和定制的抗磨损装置而得到简单地解决。所公开的板可以应用于新购买的转子以及已经使用的转子，并且重新调试时间非常短。保证工业生产所需的转子更换可以限于更换本发明的磨损装置，而不会造成生产损失。板和转子可以以包括每个转子至少一个附加板的一个或多个套件提供。因此，所述板能够根据需要进行提供，以减少与预期组装/拆卸相关的时间和投资。此外，转子的板的使用不会改变转子的运行参数。
[0061]
对于整体型转子或其他的尺寸和重量阻止了涂层的添加的已知转子类型(例如，在尺寸有限的真空炉中)，添加一定的涂层是不可能的。所公开的发明使得可以将涂层(包括例如但不限于物理气相沉积(pvd)(例如氮化铬)、化学气相沉积(cvd)(例如氮化钛)及其等效物)应用于抗磨损装置。已经包含涂层的装置可以添加至套件中，为用户提供更多选择。
[0062]
术语“至少一个”和“一个或多个”可互换使用。表示为“在a与b之间”的范围包括“a”和“b”值两者。
[0063]
尽管已经示出和描述了构成本发明的具体实施方案，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、增加和修改。因此，除了所附权利要求所陈述的范围外，不应对本发明的范围施加任何限制。