專利名稱:攪拌機(jī)的制作方法
本發(fā)明概括地說涉及了分批混合式攪拌機(jī)。該攪拌機(jī)中有兩個反向轉(zhuǎn)動的帶翼轉(zhuǎn)子。對由往復(fù)式活塞不斷從送料室送入攪拌室的各批待攪拌的配料進(jìn)行攪拌。攪拌結(jié)束，攪拌物就通過出料口排出。隨后，出口蓋關(guān)閉，攪拌室中進(jìn)行下一批配料的攪拌。
本發(fā)明試圖使配料的攪拌效果達(dá)到最佳，它是通過轉(zhuǎn)子以相反的方向至少轉(zhuǎn)一圈時，因帶翼轉(zhuǎn)子間的相互作用而出現(xiàn)的周期性重復(fù)窗口來實現(xiàn)的。
傳統(tǒng)的高密度分批攪拌器有兩個反向轉(zhuǎn)動的帶翼轉(zhuǎn)子，通過連接齒輪以相同的或稍許不同的速度驅(qū)動。帶翼轉(zhuǎn)子作用于配料，把料從攪拌室的一處移到另一處。轉(zhuǎn)子翼片也作用于配料，使料沿著每個轉(zhuǎn)子的軸移動。在1971年10月5日發(fā)表的(專利權(quán)頒分給D.Macleod的，又轉(zhuǎn)讓給他人)，該攪拌器專利3610585中，用圖說明了一種典型的現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。可以看到，這些轉(zhuǎn)子有一些互相不咬合的葉片或翼。因此，這些轉(zhuǎn)子可以用稍許不同的或是相同的速度來驅(qū)動。
本發(fā)明總的目的是，通過在反向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子互相作用的攪拌室內(nèi)，在轉(zhuǎn)子互相作用的窗口中形成一種周期性重復(fù)的流動形式，使攪拌器的攪拌性能最佳。
在本發(fā)明最佳實施例中的攪拌機(jī)包含有一個確定的攪拌室，更詳細(xì)地說是一個開口互相對著的、水平對置的、不完整園柱形的腔。攪拌室由把料通過輸入口送入室內(nèi)的活塞的下端面以及關(guān)閉低處輸出口的，用鉸鏈轉(zhuǎn)動的門來確定?；钊㈤T和室內(nèi)空腔一起確定了攪拌室。在每個不完整園柱形腔內(nèi)，裝有反向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子。每個轉(zhuǎn)子至少有兩個普通螺旋形的翼，每個翼有一個前端和一個尾端。轉(zhuǎn)子在平行的兩個軸上轉(zhuǎn)動，這些軸與攪拌室的側(cè)壁一起，在通過空腔和攪拌室的水平參考平面上確定了一個矩形。由于轉(zhuǎn)子翼片通過該平面運動的結(jié)果，在參考平面上兩個轉(zhuǎn)子之間形成一個幾何尺寸可變的窗口。對每個轉(zhuǎn)子翼片進(jìn)行安排，以使其前端位于攪拌室的一個側(cè)壁附近。而其尾端位于側(cè)壁的中間，在前端的后面沿軸向圓周間隔一個α角。此外，更詳細(xì)地說，在相對的轉(zhuǎn)子上成對地配置翼片。一對在矩形的對角線的兩邊，另一對在矩形另一條對角線的兩邊。因此，這些成對翼片的前端，最好在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動期間以預(yù)定的次數(shù)同步地通過參考平面。這樣，在轉(zhuǎn)子每一轉(zhuǎn)期間，順序形成的窗口形狀和大小都可以重復(fù)。在本實施例中，攪拌機(jī)配有4對轉(zhuǎn)子翼片。每一對相互作用，以使當(dāng)帶翼轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)90°時，形成幾何尺寸可變的窗口。
至少有一對長翼片，沿軸向互相重迭，共同確定窗口。在本實施例中，配有兩對這種長翼片，周期性地作用于攪拌料上。它不僅當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)360度或一圈時進(jìn)行重復(fù)，而且當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)180度時也重復(fù)。
圖1是原理性視圖。表示了整個攪拌機(jī)的垂直剖面;
圖2是圖1所示機(jī)器下面部分的垂直剖面圖。圖中顯示出活塞在它的最低位置;
圖3是沿圖1的3-3直線所取的水平剖面圖;
圖3A是說明根據(jù)本發(fā)明所推薦的排列的兩個反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間關(guān)系的原理圖;
圖4是與圖3A相類似的，但在兩個轉(zhuǎn)子相對于圖3A所示位置轉(zhuǎn)了90度后的瞬間所取的視圖;
圖5是與圖3A及圖4相類似的圖，但是轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)了90度，即從圖3A的位置轉(zhuǎn)了180度;
圖6以原理形式通過展開包含轉(zhuǎn)子翼片的柱形包絡(luò)，說明圖3A中轉(zhuǎn)子翼片的方位;
圖7與圖6相類似，但它表明轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90度后的轉(zhuǎn)子翼片方位，與圖4相對應(yīng);
圖8與圖6和圖7相類似，但它表明轉(zhuǎn)子翼片在超過圖7位置90度處和超過圖6位置180度處，與圖5相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子翼片方位;
圖9是轉(zhuǎn)子稍偏離其基準(zhǔn)0度，即其中一個轉(zhuǎn)子從圖3A、4和5所示的0度位置偏離了不同的角度時，對轉(zhuǎn)子生產(chǎn)率(公斤/小時)的影響的圖形說明。
圖10用圖形表示了圖9所示轉(zhuǎn)子間稍有非基準(zhǔn)位置時，攪拌粘度的影響。圖9和圖10都具有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)的同一水平的量綱(即0°為基準(zhǔn)，+/-為非基準(zhǔn))。
現(xiàn)在，詳細(xì)地介紹所示各圖。圖1和圖2顯示了攪拌機(jī)，它包括一個可在圖1和圖2所示位置之間移動的垂直往復(fù)式活塞10。把一個批量的待攪拌的配料從裝料室11送入攪拌室17。兩個有翼片的反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子13和13A，作用于配料，從而獲得完全的攪拌。讀者可以參看前面提到的專利3，610，585和1960年11月29日發(fā)表的，頒布給C.F.Gottschalk的專利2，962，186。以對這種攪拌機(jī)的總概念有一個較完整的了解。
配料開始被送入給料斗15。這時，活塞10位于升起位置(圖1)。這樣，配料向下進(jìn)入室11中，在那里，配料由活塞10壓入攪拌室17。一個批量的配料攪拌完畢后，與活塞10相對的，帶鉸鏈14的門打開，排出攪拌好的料。鎖緊裝置25用于保證在攪拌過程中，門14處在關(guān)緊的位置上。活塞10最好由可垂直往復(fù)的液壓馬達(dá)以執(zhí)行機(jī)構(gòu)16的形式來帶動，執(zhí)行機(jī)構(gòu)16包括有裝在氣缸內(nèi)的活塞18帶動傳動桿20運動?；钊?0連在傳動桿20的下端，在氣缸外面，把空氣壓力加到管22中，用來推動活塞向下，從圖1位置運動到圖2位置?；钊?0由空氣壓力退回到活塞18相對的位置上。
如圖3所清楚顯示的那樣，轉(zhuǎn)子13和13a由驅(qū)動馬達(dá)通過普通的齒輪機(jī)構(gòu)24反向轉(zhuǎn)動。齒輪機(jī)構(gòu)24可以具有相同的齒輪，以相同的速度驅(qū)動轉(zhuǎn)子。或者作為選擇，一個典型的攪拌機(jī)一般都有所謂摩擦變速齒輪，以不同的速度驅(qū)動轉(zhuǎn)子。然而，對于本發(fā)明，齒輪機(jī)構(gòu)只能以相同的轉(zhuǎn)速反向驅(qū)動轉(zhuǎn)子13和13a，從而實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點。驅(qū)動馬達(dá)可以是普通類型的，最好包含有能改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的合適裝置，該速度主要由待攪拌的配料來確定。
根據(jù)本發(fā)明，非互相咬合的轉(zhuǎn)子13和13a，如圖3A中箭頭28和28a所示，反向轉(zhuǎn)動。按對角線布置的成對排列的長翼片32和32a，作用于由轉(zhuǎn)子軸30和30a所確定的水平面上的窗口中的配料。
雖然，普通的長、短軸向結(jié)構(gòu)的螺旋形轉(zhuǎn)子翼片從以前的技術(shù)就已經(jīng)知道，如在前面提到的美國專利3610585中可以很清楚地知道。本發(fā)明專門探討相對的轉(zhuǎn)子間的相位關(guān)系和螺旋形翼片的方位。因而，在圖3A的兩個轉(zhuǎn)子中，每個翼片32和32a的前端34和34a分別移到攪拌室軸向兩個側(cè)壁36和38相近的地方。
首先調(diào)整翼片的方位，使每個翼片的前端搞同時通過由轉(zhuǎn)子軸所確定的參考平面。也使各翼片的前端位于攪拌室側(cè)壁附近。翼片不僅把配料從不完整園柱形空腔的一處推進(jìn)到另一處而獲得橫向和縱向攪拌，而且由于把配料沿軸向壓入攪拌室的中心40而使攪拌強化(其中，中心40是由側(cè)壁36和38，轉(zhuǎn)子軸30和30a所確定的矩形的兩條對角線的交點來確定的)。這樣，得到了更好的攪拌。一條對角線42，含有一對裝于圖3A中兩側(cè)的轉(zhuǎn)子翼片32和32a，該對角線被認(rèn)為是轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置或0°位置。在圖3A上用4個受力圖說明了橫向和軸向擠壓攪拌的綜合。轉(zhuǎn)子翼片32和32a使得配料獲得大致朝著上面確定的對角線42運動的傾向。攪拌器中心的料在翼片的作用下被送入不完整的園柱形空腔，通過剪切作用而被攪拌。
根據(jù)本發(fā)明，分別在轉(zhuǎn)子13和13a上裝有第二對轉(zhuǎn)子翼片52和52a，其前端位于由前面已說明的一對轉(zhuǎn)子翼片32和32a的尾端所確定的軸向平面內(nèi)。更詳細(xì)地說，參考上述圖形，第二對轉(zhuǎn)子翼片52和52a至少位于一對長翼片之后90°的位置上。這些短轉(zhuǎn)子翼片52和52a，以實質(zhì)上與上述長翼片32和32a類似的方式作用于配料。短翼片52和52a的任一個翼片都有一個前端適應(yīng)于在長轉(zhuǎn)子翼片32和32a已經(jīng)穿過基準(zhǔn)平面時，同時與由軸30和30a所確定的基準(zhǔn)面相交。轉(zhuǎn)子周期的后面部分在圖4中說明。注意，參看圖3A，這些短轉(zhuǎn)子翼片52和52a定位于前面敘述過的第二條對角線的兩側(cè)。圖4也給出了類似的圖，說明了翼片作用于配料，以達(dá)到軸向和橫向流動，從而獲得充分的攪拌。
圖3、3A和5說明了水平對置的轉(zhuǎn)子的位置。更詳細(xì)地說，是在轉(zhuǎn)子360°旋轉(zhuǎn)期間，間隔為90°的轉(zhuǎn)子翼片的位置。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，完成一個周期。在這些圖中所說明的最佳轉(zhuǎn)子形式，即在配置有兩對長的和兩對短的轉(zhuǎn)子翼片的場合，很明顯，由翼片和轉(zhuǎn)子體在水平基準(zhǔn)面上所確定的窗口幾何尺寸的周期，在轉(zhuǎn)子每一轉(zhuǎn)期間將重復(fù)兩次。例如，圖5表示了在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180°后的轉(zhuǎn)子13和13a的結(jié)構(gòu)。雖然圖5和圖3相同，但應(yīng)注意到，長轉(zhuǎn)子葉片62和62a占據(jù)著與圖3A中的一對長轉(zhuǎn)子翼片32和32a所占據(jù)的同一位置。
在兩個相對的轉(zhuǎn)子之間，由本發(fā)明的轉(zhuǎn)子翼片結(jié)構(gòu)所獲得的重復(fù)的窗口尺寸在圖6、7和8中用圖表示。這些圖中表示的不同的方框與圖3A、4和5所描述的轉(zhuǎn)子位置相對應(yīng)。在圖6、7和8中，為清楚起見，做了恰當(dāng)?shù)淖⑨?。在圖6中，兩個標(biāo)號為35和35a，在攪拌器中心線39兩側(cè)的相鄰的方框，圖示了安排在對角線42兩側(cè)的長轉(zhuǎn)子翼片32和32a。相鄰的方框描述了前面參照圖4已討論過的其它翼片52和52a以及參照圖5討論過的62和62a的結(jié)構(gòu)。
圖7簡單地描述了方框35和35a從兩個相對的轉(zhuǎn)子所確定的中心窗口離開了，而窗口已由前述的、安排在對角線44兩側(cè)的轉(zhuǎn)子翼片52和52a所確定。
圖8描述的是由圖7的位置又轉(zhuǎn)過了90°，由于轉(zhuǎn)子翼片62和62a向下運動的結(jié)果，中心方框確定了可變幾何尺寸的窗口。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)子13和13a的定位，更詳細(xì)地說，根據(jù)這些圖中翼片的定位，圖6對應(yīng)于圖3A，圖7對應(yīng)于圖4，圖8對應(yīng)于圖5。
圖9和圖10必須一起解釋，這些圖表定性地表示了經(jīng)過上述對準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子，以相同的速度轉(zhuǎn)動，在攪拌室中產(chǎn)生周期性重復(fù)的窗口幾何尺寸而得到的結(jié)果。
每個圖(圖9和10)的垂直基線表示了在轉(zhuǎn)子以互不相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(更詳細(xì)地說，摩擦減速比為1.21到1)情況下獲得的生產(chǎn)率和粘度。
從圖9中可以看出，根據(jù)上述推薦的安排，在轉(zhuǎn)子校準(zhǔn)零度的情況下的生產(chǎn)率(公斤/小時)要比使一個轉(zhuǎn)子以不同于另一個轉(zhuǎn)子的速度轉(zhuǎn)動的隨機(jī)校準(zhǔn)情況下的生產(chǎn)率要稍好一些。事實上，如果轉(zhuǎn)子以同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)並以不同于零度的角度校準(zhǔn)的話，我們甚至可以得到較大的生產(chǎn)率。然而，生產(chǎn)率不是唯一的判據(jù)。因為在這里不是象一個泵那樣簡單地傳送料，而是攪拌料並提供最小粘度的料。所以，我們必須考慮粘度。
圖10表示了在零度轉(zhuǎn)子校準(zhǔn)情況下，粘度的降低情況是最好的。對粘度和生產(chǎn)率試驗的綜合，說明了如上述使轉(zhuǎn)子接近零度校準(zhǔn)的話，本發(fā)明的優(yōu)點可以實現(xiàn)。更明確地說，為獲得最好效果，轉(zhuǎn)子應(yīng)定位在零度的正負(fù)20度內(nèi)。
作為結(jié)論，如上所述，對非咬合的同步轉(zhuǎn)子而言，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和上述的使用，已導(dǎo)致了粘度和生產(chǎn)率的改善。超過了人們對非同步轉(zhuǎn)子所期望獲得的。與以前的專利如3610585號專利所用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)取得的結(jié)果相比，采用上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，配料在較短時間內(nèi)就可呈現(xiàn)較小的粘度。
權(quán)利要求
1.一種分批型攪拌機(jī)，它含有確定兩個開口相對、水平對置的不完整園柱形空腔和確定攪拌室的外殼裝置，該外殼具有和攪拌室和空腔相連的、垂直放置的進(jìn)料口和出料口，空腔和攪拌室的軸向?qū)χ鈿さ膫?cè)壁；一個用來關(guān)閉進(jìn)料口的活塞；一個用來關(guān)閉出料口的門蓋；裝在各空腔內(nèi)的攪拌轉(zhuǎn)子，每個轉(zhuǎn)子至少含有兩個普通螺旋形翼片，每個翼片都有前端和尾端；以及使安裝在不完整柱形空腔內(nèi)軸上的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的裝置，軸和側(cè)壁在通過空腔和攪拌室的參考平面上確定了一個矩形，轉(zhuǎn)子以相同的速度反向轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)子間並在矩形內(nèi)形成一個窗口，該窗口有周期性可變尺寸，每個翼片的前端位于一個側(cè)壁附近，而其尾端在側(cè)壁中間，在軸向圓周上，相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向，位于前端后面一個角度(α)，兩個成對的翼片相向成對布置，一對在矩形的一條對角線的兩側(cè)，該翼片有幾乎同時通過基準(zhǔn)平面的前端，第二對轉(zhuǎn)子翼片位于矩形第二條對角線的兩側(cè)，因此，第二對相對的翼片也幾乎是同時通過基準(zhǔn)面，第一對與第二對轉(zhuǎn)子翼片分別以互相間有一個安裝角來定位，因此，各對翼片一起依次地確定窗口形狀和大小，它們在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈期間可以重復(fù)出現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求
1所說的攪拌機(jī)，其中，一對轉(zhuǎn)子翼片沿軸向有足夠的長度，一對翼片互相重迭。
3.如權(quán)利要求
2所說的攪拌機(jī)，其中第二對轉(zhuǎn)子翼片具有比第一對翼片短的軸向長度。
4.如權(quán)利要求
3所說的攪拌機(jī)，其中一對轉(zhuǎn)子翼片的每一個前端和尾端的角度關(guān)系(α)大約是90°。
5.如權(quán)利要求
4所說的攪拌機(jī)，其特點是第三對轉(zhuǎn)子翼片相對于一條對角線定位，因此該第三對轉(zhuǎn)子翼片和一對轉(zhuǎn)子翼片相對應(yīng)，然而第三對轉(zhuǎn)子翼片具有前端，它在第二個基準(zhǔn)點幾乎是同時穿過基準(zhǔn)平面並確定第二個基準(zhǔn)位置。
6.如權(quán)利要求
5攪拌機(jī)其進(jìn)一步特征為第三對轉(zhuǎn)子翼片相對于另一條對角線而定位，因此第四對轉(zhuǎn)子翼片具有在第二基準(zhǔn)位置和第一基準(zhǔn)位置零度之間定位的翼片前端，第二轉(zhuǎn)子翼片位于對應(yīng)轉(zhuǎn)子上的第四對轉(zhuǎn)子，翼片和對應(yīng)軸的對面，第二基準(zhǔn)點離第一基準(zhǔn)點180°的地方。
7.如權(quán)利要求
6的攪拌機(jī)，其中第二和第四對轉(zhuǎn)子翼片分別具有互相在徑向上相對定位的前端，第一和第三對轉(zhuǎn)子翼片分別具有互相在徑向上相對定位的前端，成對前端的徑向定位就是互相成合適的角度布置。
8.如權(quán)利要求
1的攪拌機(jī)，其中相對的轉(zhuǎn)子確定了翼片間轉(zhuǎn)子體部分，一對轉(zhuǎn)子翼片具有和第一對翼片相對的轉(zhuǎn)子體部分以形成周期性可變窗口的尺寸和形狀。
9.如權(quán)利要求
1的攪拌機(jī)，其中第二對轉(zhuǎn)子翼片具有和第二對翼片相對的轉(zhuǎn)子體部分以形成周期性的可變窗口尺寸和形狀。
10.如權(quán)利要求
5的攪拌機(jī)。其中，上述一對和第三對轉(zhuǎn)子翼片一起確定它們之間的轉(zhuǎn)子體部分，並且上述一對和第三對轉(zhuǎn)子翼片具有與上述一對和第三對轉(zhuǎn)子翼片相對的轉(zhuǎn)子體，以形成周期性的可變窗口的尺寸和形狀。
專利摘要
本攪拌機(jī)的兩個水平相對布置的帶翼轉(zhuǎn)子同步運動，以在它們間確定一個周期性的變化窗口，因而使攪拌效果得到改善，翼片從對角線兩側(cè)成對的配備，因此所有翼片的前端成對的通過窗口的水平面。
文檔編號B29B7/18GK87103521SQ87103521
公開日1988年1月27日 申請日期1987年5月15日
發(fā)明者弗蘭克J·波爾雷斯基, 那爾庫O·諾爾蒂 申請人:法萊爾公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan