在塑料連續混合機中帶有隔熱和冷卻的油脂潤滑軸頸軸承組件的制作方法

專利名稱：在塑料連續混合機中帶有隔熱和冷卻的油脂潤滑軸頸軸承組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及塑料材料的雙轉子連續混合機。更具體說，本發明涉及一種潤滑這種連續混合機中驅動和被驅動軸頸軸承的方法和設備，其方法是采用了對驅動和被驅動軸頸的局部冷卻作用，加上使軸頸與混合機腔體內產生的熱隔離，該熱是在混合機腔體中的混合腔內在塑料材料中連續轉動兩個轉子而混合塑料材料期間產生的。
一臺塑料材料的雙轉子連續混合機帶有一容納混合腔的混合機腔體，該混合腔帶有一位于混合腔上游端附近的入料口和一位于該混合腔下游端附近的出口。待混合的塑料成份輸入入料口。兩個轉子在混合腔內的連續轉動使得塑料在混合腔內從入料口到出口向下游移動。產生的混合之融化塑料流出出口。當兩個轉子在混合腔內連續轉動混合塑料時環繞兩個轉子產生了大量的熱。與上游端比較在混合腔下游端附近產生的熱更嚴重。
在現有技術連續混合機中的兩個轉子中的每一個都是細長結構的一段鋼件，它有一用于轉子上游端的驅動軸頸和一用于轉子下游端的被驅動軸頸。兩個轉子的驅動和被驅動軸頸可轉動地支承在分別位于混合腔上游和下游的驅動和被驅動軸頸軸承組件內。
在現有技術中，這了潤滑軸頸軸承組件同時抵消施加于混合腔中各一段轉子的主轉子段上的嚴重熱效應，常常使油循環以潤滑軸頸軸承組件。通常將油泵過一在循環水中冷卻的熱交換器，使循環油冷卻。傳統冷卻油循環系統的總成，包括油泵，過濾器，油箱，油管及相關連接和金屬構件，浸在循環冷卻水內的熱交換器，安裝機架，電路，關閉開關和斷路器等，是體積大價格貴的潤滑系統，每天它要消耗電力以驅動油泵，并且由于油泵連續工作常產生不愉快的噪音，還必須經常維修。
本發明的一個目的是克服或基本上避免用于在塑料雙轉子連續混合機中潤滑軸頸軸承組件的油循環系統存在的問題。
本發明的另一目的是能安裝油脂潤滑軸頸軸承并可使之連續不斷地用于塑料雙轉子連續混合機的商業化工作中。
為兩個轉子的軸頸提供了新的隔熱措施。如本發明的示意性實施例所示和所描述的，每個轉子包括一三段組件，帶有一作為中部部件的主轉子體和一驅動軸頸及一被驅動軸頸，每個軸頸為分別位于主轉子體上游端和下游端的分離部件。此外，局部冷卻提供了用于驅和被驅動軸頸的散熱裝置。
對分離的驅動和被驅動軸頸的局部冷卻作用，加上與主轉子體在混合腔內部塑料中連續轉動時繞主轉子體產生之高熱的熱隔離，可使軸頸軸承組件由油脂潤滑，而非傳統的冷卻油循環系統。所示的每個軸頸軸承組件包括兩個球面滾子軸承，它們的內滾道環繞一軸頸的軸向隔開部分，它們的外滾道安裝在一端部支架上，該支架與混合機腔體分離并各帶有一個安裝著油脂附件的密封蓋。與帶有一段轉子的現有連續混合機的端部支架的較小間隔相比，兩個端部支架與混合機腔體的上游和下游端相隔的較遠。
根據本發明的一個實施例，提供了一種在塑料雙轉子連續混合機的驅動和被驅動軸承組件中潤滑一組軸承的方法，包括的步驟為將油脂注入在驅動和被驅動軸承組件內的分別可轉動地支承驅動和被驅動軸頸的相應軸承內;使作為轉子的一個分離部件的每個轉子的被驅動軸頸與形成轉子另一部件的主轉子體隔熱;沿被驅動軸頸的一個孔的壁的相當大部分提供液體冷卻劑流體以冷卻被驅動軸頸;并通過將液體冷卻劑流體導向主轉子體內一個孔的端壁而提供一驅動軸頸的散熱裝置，與環繞主轉子體上游端的填密件的下游邊緣相比該端壁朝向主轉子體的上游端部定位的更遠。
參照附圖，從下面的描述中可更清楚地了解本發明，及其目的，特征，優點和各方面，附圖不必按比例制，重要的是能清楚地說明本發明的原理。在所有不同的視圖中，相同的參考號表示相同的零件。


圖1是一小型塑料處理機的側視圖，包括一混合和擠出組合系統。該小型處理機系統包括一支承在機架上部的雙轉子連續混合機，用以根據使用者的需要混合塑料材料。產生的融化塑料材料從連續混合機中排出并像一根繩子一樣下降通過一滑槽進入支承在機架中間的加熱擠出機，擠出機帶有安裝在機架底部的一驅動電機。
圖2是沿圖1中2-2線所取的小型處理機的放大剖視圖。
圖3A和圖3B形成圖3。為了形成圖3，圖3A放在圖3B的左邊(為說明清楚在圖3A和3B之間略有疊置)。包括圖3A和3B的圖3示出了一連續混合機的縱剖視圖，該視圖是沿圖4中3-3平面所取的，3-3平面沿其中兩個混合轉子的其中一個的軸線延伸，即圖4中左邊的一個。圖3A和3B分別示出了用于被驅動軸頸和驅動軸頸的兩個軸承組件，驅動和被驅動軸頸最好是與轉子體本身分離的零件。
圖4是沿圖3A中4-4平面所取的橫剖視圖，示出了混合腔內兩個轉子體的混合翼部分。
圖5是示意性透視圖，示出了雙轉子混合機的各種零件，用來進行解釋。
圖6是一局部剖視圖，示出了一種將液體冷卻劑循環進一冷卻劑輸入管(在塑料混合機工業中有時稱為一“虹吸管”)并排放返回液體的機構，該輸入管延伸進入一連續混合機的轉子孔內。
圖7是沿圖6中7-7平面所取的橫剖視圖，示出了一用于冷卻劑輸入管的擋塊。
圖8是沿轉子體軸線所取的縱剖視圖，示出了沿轉子體孔定位的交替的冷卻和中性區域的管路安排。一內冷卻劑輸入管和同心的與循環分道塞相關的外管道產生交替的冷卻和中性區域。通過取出冷卻劑輸入管及相關的外管道，然后按需要插入第二組提供不同的冷卻劑循環通道的這種管路，可方便地改變冷卻和中性區域的位置及相對長度。這種不同的冷卻劑循環通道是因在第二組這種管道中各種分道塞的改變位置產生的，在圖8中為清楚起來，轉子體被示意性地描繪成一直的圓柱件。
圖3A是圖8一部分的放大圖。
圖9是沿圖8中9-9平面所取的放大橫剖視圖。
圖10是沿圖8中10-10平面所取的放大橫剖視圖。
現在參照圖1，其中示出了一臺用于塑料材料的小型處理機20，包括一個混合和擠出的組合系統，它允許使用按規格混合和擠出待處理的塑料材料。這種組合處理系統包括一個安裝在機架24的上部23上的雙轉子連續混合機22。使用者需要的塑料材料，填充劑，添加劑，顏料及類似物，即要與塑料材料混合的各種成分如箭頭26所示送入連續混合機22的一個入料口(有時稱為一個“喂料嘴”)。這樣產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“繩子”流入一個加熱擠出機30。產品從擠出機30經一擠出頭32輸出，使用者可根據需要將不同類型的擠出裝置33安裝在擠出頭32上。
為了驅動混合機22內的兩個轉子，示出了一個適當的驅動系統34，例如一種現有技術中已知的帶有速度和扭矩反饋控制的驅動電機35，用于以預定的恒定速度轉動混合機轉子。該電機34連接于一個適當的減速器36，例如一臺全斜齒輪減速器，其兩個輸出軸連接于兩個三段轉子，用以沿相反的方向使兩個轉子繞它們各自的縱軸線轉動。在該示列中，兩個轉子以相同的轉速(相同的R.P.M)沿相反的方向轉動。
混合機22包括一個驅動端支架38(也稱為一個“驅動軸承座組件”)，用于可轉動地支承一驅動端軸頸(圖1未示出)。后面將詳細描述該驅動端支架38和其軸頸。混合機還包括一被驅動端支架39(也被稱為“水端支架”和“被驅動軸承座組件”)，用于可轉動地支承一被驅動端軸頸(圖1未示出)。后面也將詳細描述被驅動端支架39和其軸頸。在驅動端和被驅動端支架38。39之間安裝有一個混合機腔體或殼體40，包括一上半部41和一個下半部42。
為了在加熱擠出機30內驅動一擠出機進給螺桿44(圖1)，示出了一個安裝在機架24的基部48上的電機46。該電機46經一個適當的減速傳動機50連接于擠出機螺桿44。
融化的塑料材料5(圖2)從混合機22排出并經連接滑槽28下降，槽28帶有一護柵觀察窗52(圖1)，用以允許觀察經該滑槽向下移動的融化塑料材料并判斷其溫度。通過一個手柄53(圖2)，可以打開滑槽28上的一進入門。加熱擠出機30通過安裝在擠出頭32上的擠出裝置33將塑料材料51擠出。
機架24是一組合結構，包括六個直立支架件54，每側上有三個，將上部23和基部48剛性連接。上部23和基部48在適當位置帶有橫梁，用以支承機械設備并加強整個機架24。為了便于運輸和安裝該組合機架24，在上部機架23的外側伸出有四個起吊凸塊56，每側有兩個。
現在參照圖3A，3B，4和5描述并解釋實施在雙轉子連續混合機22上的本發明，即提供進入可打開之混合腔60的快速，方便的入口，以清掃混合腔及其兩個轉子和進行維修。如圖4所示，可打開之混合腔60包括兩個相互連通并沿混合機腔體40的中心定位的通常為圓柱狀的腔室61和62。第一和第二轉子體63和64(也稱為“轉子段”或“轉子”)安裝在它們各自的腔室61和62內，以如箭頭58所示繞它們的轉動軸線65轉動。混合機腔體40(也稱為“混合機腔殼”)含有一水平以開線66，腔體40的上半部和下半部41，42如現有技術一樣鉸接在一起，這樣在拆下腔體緊固螺釘如機械螺釘67(圖4)之后，腔體上半部41就可以蛤殼的形式向上擺動而離開腔體下半部42。
混合腔60由上襯和下初68和69限定，它們由螺釘70(圖4)固定在腔體40的各上半部和下半部41和42內。
如圖3B所示，混合機腔體40有一入料口或喂料嘴71，它向下延伸穿過上半部41和襯68。如箭頭26所示塑料材料和成份經該入料口71進入混合腔60。在圖3A和3B中只能看見轉子體63，但應當理解各轉子體63和64(圖4)都包括一個具有多個圈數的通常為螺旋形的螺紋72(圖3B)，用以向下游即向圖3A和3B中的左側推動塑料材料。每個轉子體63和64還包括一組混合翼73(從圖3A中可更清楚地看出)，每個混合翼73都有一個交點74。產生的融化塑料材料51從位于混合機腔體40下游端的出口或出料口75排出。該出料口75從混合腔60向下延伸穿過下初69和腔體下半部42。
為了控制融化塑料材料51從出料口75的排出，有一個可擺動的出口門76，它可由一機械連接件77移動調節。為了控制混合腔體40的上下半部41和42的溫度，帶有用于筒式加熱器的水冷通道78和79。為了調節混合動態特性，有一組具有各種厚度的可拆卸和可更換的插件81，82，83，84，它們由機械螺釘86可拆卸地固定(圖4)。如圖4所示，不可拆卸的端部插件80和85及可拆卸的插件81-84可以帶有一個通氣口87，用于為揮發性物質通氣或注入添加劑。這些插件80-85安裝在一個經腔體上半部41和襯68向下延伸的進入開口88內。還帶有襯頂起螺孔89(圖3B)，用來從相應的腔體上、下半部41和42內拆卸襯68和69。
如圖3A和3B所示，轉子體63是一三段轉子組件90的中段，該轉子組件90包括一驅動軸頸91(圖3B)，一被驅動軸頸92(圖3A)，轉子體63位于其驅動和被驅動軸頸91和92之間并且其轉動軸線65與驅動和被驅動軸頸91，92的相應轉動軸線65重合。描述到這一點時參看圖5十分有幫助，圖5示出了整個三段轉子90，包括位于其驅動和被驅動軸頸91和92之間的轉子體63。
在圖5中，可以看出第二轉子體64是第二三段轉子組件94的中段，該轉子組件94包括一第二驅動軸頸95，一第二被驅動軸頸96，第二轉子體64位于其驅動和被驅動軸頸95，96之間，并且其轉動軸線65(圖4)與驅動和被驅動軸頸95，96的相應轉動軸線65重合。
第一和第二驅動軸頸91和95以平行并隔開的關系由軸向隔開有球面滾子軸承97，98可轉動地支承在驅動端支架38內，在軸承97，98之間帶有一個軸承隔套99。軸承98的外滾道由一隔離環100和一密封蓋102上的延伸部101保持在端部支架38內的軸向固定位置，隔離環100抵靠在端部支架38內的環形肩部上。結果，兩個軸承97，98在端部支架38內被保持在各自的軸向固定位置。還有一個用于另一軸承97的密封蓋104。通過拆下機械螺釘107可以將端部支架38的頂部105沿與軸心線65水平對齊的對開線(未示出)從底部106拆下。
為了將轉矩從減速器36(圖1)的兩個輸出軸傳遞至第一和第二驅動軸頸91和95(圖5)，如圖3B中108所示，每個驅動軸頸均鍵連接于減速器36兩個輸出軸中相應的一個輸出軸上。
如后面將要詳細描述的，第一和第二驅動軸頸91和95通過轉矩傳遞連接裝置分別非嚙合地連接于第一和第二轉子體63和64，該轉矩傳遞連接裝置包括一可松開的帶有插頭扳手口(未示出)和定位螺釘111的鎖定套環110。
在混合腔體40的下游端，轉子體63由一粘性密封組件包圍，該組件包括一外套筒112和一帶有螺旋狀盤旋外表面的內套筒113。借助于這一事實，即每個轉子90和94(圖5)分三段制造，每個轉子體的粘性密封113最好如圖所示被安裝成一個包圍各轉子體的非對開零件，從而節省可觀的費用并簡化機構。在各轉子體的下游端上有一個用于容納一個鍵的切口119，以便與密封套筒113鍵連接。一個軟管夾109環繞一個粘性密封外套筒112上的凸出唇部。采用現有技術的一段轉子，就必須在粘性密封組件上使用對開零件，這樣它們就可安裝在每個一段轉子上。第一和第二轉子體63，64的下游端被非嚙合地連接于它們各自的第一和第二被驅動軸頸92和96(圖5)，該連接是通過連接裝置以后面要詳細描述的方式實現的，該連接裝置包括另外一個帶有插頭扳手口(未示出)和定位螺釘111的可松開套環117，第一和第二被驅動軸頸92，96以平行隔開的關系，由軸向隔開的球面滾子軸承114和115可轉動地支承在被驅動端支架39內，軸承14和15由一軸承隔套116隔開。應當注意用于每個被驅動軸頸92和96(圖5)的各軸承114，115的外滾道在被驅動端支架39內沿軸向是可自由位移的，以便容納兩個三段轉子組件90和94(圖5)的熱膨脹和收縮。軸承114和115配備有密封蓋104(圖3A)。一個鎖定螺母118將密封環120，軸承115和114與它們的隔套116和密封環124保持在一起，該密封環124靠在每個被驅動軸頸92和96的擴大軸頸頭142上。通過拆下機械螺釘107被驅動端部支架39的頂部121可以沿一對開線(未示出)從底部122上拆卸下來，該對開線與軸線65水平對齊。
在軸承114附近有一個密封環124(圖3A)，并在在軸承97附近也有一個類似的密封環124(圖3B)。在軸承98附近的密封環125(圖3B)包括一個槽口126，用于為一個安裝在鍵槽108內的鍵(未示出)提供一個間隙。在混合機腔體40的上游端，有適當的填密件128(例如含石墨編織填密件)，它與一個填密密封耐磨套筒129相關并由一個填密壓蓋130壓縮，填密壓蓋130由機械螺釘(未示出)固定在由夾件134固定的填密壓蓋保持件132上。將一個暗銷133插入夾件134上的一個定位孔可保證保持件132的對準。
參照圖5，應當注意僅示出了兩個可松開套環110和117。應當理解實際上有兩個驅動端套環110和兩個被驅動端套環117。為了在圖5中表示清楚起見，僅示出了它們中的其中一個。
當使用者希望清掃混合腔60和清掃第一和第二轉子體63，64時，或希望對這些零件進行維修時，可方便地使第一和第二轉子體63，64分別從它們的第一和第二驅動軸頸91，95上和從它們的第一和第二驅動軸頸92，96上脫開。換句話說，四個套環被脫開，而將各轉子90和94(圖5)分離成三個單獨的零件。在驅動軸承組件38和混合腔體40的上游端之間有足夠的空間，在被驅動軸承組件39和混合腔體40的下游端之間也有足夠的空間，這樣如果需要就不用打開混合腔體40，即可將轉子90和94兩者脫開成為三個單獨的零件。
一旦如彎曲箭頭130(圖4)所示的蛤殼的形式打開該腔體40，兩個脫開的轉子體63和64就可被提升出來，從而提供方便的無阻礙的入口，以進入下襯69上兩個腔室61，62的內表面135。此外，通過以蛤殼的形式(圖4)打開腔體40，上襯68就完全暴露，從而提供了一進入上襯68的內表面136的入口。由于此時脫開的轉子體63和64已提升出去，就有方便的機會以拆卸并更換，如果需要，下襯69。拆下的轉子體63和64可方便地運到工廠中清掃和維修的區域。當轉子體63和64從它們各自的軸頸脫開并提升到混合機腔體40之外后，驅動和被驅動端支架38和39內的軸承組件最好仍是完全組裝在一起的，即基本上保持不變。
為了使三段轉子90和94(圖5)具有快速，方便的脫開能力，在雙轉子連續混合機22中采用了新型的快速脫開聯軸器140和141。在圖5中為了描述清楚起見，只示出了一個驅動端聯軸器140和一個被驅動端聯軸器41。應當理解實際上各有兩個這種聯軸器。
這些快速脫開聯軸器具有以下特征。
(a)有導向的嚙合，以便各轉子體的轉動軸線與其驅動和被驅動軸頸保持對中。
(b)用于傳遞大功率轉矩的鍵連接。
(c)便于快速連接和脫開。
(d)保持強力連接的整體性。
(e)在各轉子體的兩端，聯軸器被螺栓固定在轉子體上，從而形成完整的，起作用的主轉子體組件。當脫開的轉子體被提升出打開的混合機腔體外時，這些聯軸器仍可螺栓固定在與轉子體63和64裝配的相應位置上。
(f)各聯軸器和各軸頸之間可脫開的連接帶有導向軸和鍵。
(g)同心度和轉矩考慮進快速脫開聯軸器組件。
(h)帶螺紋的鎖定套環繞軸頸固定，用以將聯軸器接觸面鎖定在一起。
(i)通過利用提供的扳手口用一插頭扳手對帶螺紋鎖定套環預加載而保持連接整體性。
(j)由于所涉及的所有大功率轉矩是由連接處的鍵嚙合承受的，所以帶螺紋鎖定套環不會在其螺紋上卡住。
(k)為了拆開三段轉子90和94，使用者只要簡單地松開并退下帶螺紋鎖定套環，然后通過在導向軸和鍵連接處分離而拆下帶它們的聯軸器的轉子體。
圖3B所示的是兩個驅動端快速脫開聯軸器140中的一個。通過一個疊置在驅動軸頸91上一擴大頭部或凸緣42后面的內凸緣145，帶螺紋鎖定套環110被保持在驅動軸頸91上。該擴大頭部142帶有一個同心的圓形導向緣或唇部143，它沿下游方向伸出而在驅動軸頸頭部142上形一杯狀插座接觸面。一圓柱形轉子導向軸144用四個機械螺釘146(僅示出了三個)螺栓固定在轉子體63的上游端上，該四個螺釘146插在導向軸144的螺栓孔147中(圖5)。該導向軸144帶有一上游同心環形導向表面，該表面緊貼地與在驅動軸頸頭部142上形成插座接觸面的導向唇部143塞狀地配合。導向軸144還帶有一個沿上游方向伸出的徑向延伸的鍵150，它可與一個位于驅動軸頸頭部142下游表面上的相配之徑向延伸鍵槽148嚙合。
除了上游鍵150，導向軸144還帶有一個下游徑向延伸鍵152(圖5)，該鍵152與轉子體63上游端表面上的相配之徑向延伸鍵槽154嚙合。在轉子體63上游端表面帶有一個沿上游方向伸出的同心圓形導向端或唇部156，導向軸144帶有一下游同心環形導向表面158(圖5)，如圖3B所示用以緊貼地與導向唇部156塞狀地配合。
鎖定套環110在160處(圖5)帶有內螺紋，用以與導向軸144上的外螺紋162(圖5)嚙合。通過用一插頭扳手擰緊鎖定套環110可壓縮性地對導向軸144和軸頸頭部142之間的接觸面預加載。
現在注意位于混合機腔體40下游端附近的快速脫開聯軸器141(圖3A)，可以看到鎖定套環117帶有一個疊置在被驅動軸頸92上一擴大頭部或凸緣142后面的內凸緣145，用以將該套環保持在被驅動軸頸上。擴大頭部142帶有一個沿上游方向伸出的同心圓形導向緣或唇部143，從而在軸頸92上形成一杯狀插座接觸面。
一圓柱狀轉子導向軸164(圖3A)由四個機械螺釘146(僅能看到一個)螺栓固定在轉子體63的下游端，這些螺釘146插在導向軸164上的螺栓孔147(圖5)內。介于導向軸164和轉子體63的下游端之間的是一隔熱環166，在后面要解釋其用途。在該隔熱環內的四個螺栓孔147與導向軸164上的螺栓孔147(圖5)對齊。除了四個機械螺釘146之外，兩個轉矩傳遞驅動銷168(僅能看到一個)經隔熱環166上適當的孔從轉子體63的下游端伸出并與導向軸164上的插座170(僅能看到一個)嚙合。在被驅動端上極小的轉矩負載(與驅動端相比)允許采用驅動銷168來作為導向軸164的鍵裝置。
導向軸164帶有一下游同心環形導向表面165(圖5)，該表面與在被驅動軸頸頭部142上形成插座接觸面的導向唇部143緊貼地塞狀配合。導向軸164也有一個沿下游方向伸出的徑向延伸鍵172，該鍵可與被驅動軸頸92的擴大頭部142上的相配之徑向延伸鍵槽174嚙合。要注意有一軸向孔貫穿導向軸164(其理由后面要解釋)，這樣圖5所示的鍵172就包括兩個徑向部分。
在工作中，當使用者希望使兩個轉子體63、64從它們各自的驅動和被驅動軸頸91，92和95，96(圖50上脫開，就可使用一插頭扳手將四個鎖定套環110，117從位于相應兩個驅動端導向軸144和兩個被驅動端導向軸164上的螺紋上退下。鎖定套環的螺紋不會卡住，這是因為在轉子體63和64的上游(驅動)端轉矩負載只由驅動鍵150和152承受。在轉子體的下游(被驅動)端，轉矩負載只由兩個驅動銷168和鍵172承受。
在鎖定套環110和117被退下后，通過在被驅動端支架39內向下游滑移軸承114，115(圖3A)的自由浮動外滾道，使得被驅動軸頸92和96(圖5)向下游位移而提供軸向間隙。如雙頭箭頭176(圖3A)所示，在端部支架39內從環形肩部175開始有大約二分之一英寸的自由浮動間隙。被驅動軸頸92和96向下游移動約二分之一英寸就使得被驅動軸頸頭部142的唇部143從環繞導向軸164的環形導向表面165(圖5)的狀態撤回，并允許轉子體63，64向下游移動四分之一英寸。轉子體63，64的這一向下游的位移使得上游轉子導向軸144(圖3B)的環形導向表面從其與驅動軸頸頭部142的預先環繞之唇部143的塞狀嚙合中撤回。這樣，現在轉子體63，64已從先前與驅動和被驅動軸頸的同心導向中完全脫開。
然后，可方便地將轉子體63和64提升到下襯69的外面;鍵150可很容易地向上滑動，從而使其脫離鍵槽148;鍵172也可很容易地向上滑動，從而脫離鍵槽174。
向上提升的轉子體63，64現在已完全從混合機腔體40內卸下。在下襯69上的混合腔61，62的內表面135已充分暴露，從而可進行無妨礙的清掃和/或維修。最好不必拆卸端部支架38，39內的兩個軸承組件。換句話說，這些軸承組件基本保持不變。此外，導向軸144，164仍完全安裝在它們各自轉子體的上游和下游端上。對這些轉子體63，64也完全可進行無妨礙的清掃和/或維修。
根據需要，根據本發明的轉子區域冷卻方法和設備可使雙轉子連續混合機內兩個轉子的預定區域冷卻，并使其它預定區域仍保持“中性”即不過分冷卻。盡管本發明的本實施例是安裝并用于三段轉子，應當理解本發明也可安裝并應用于雙轉子連續混合機中的一段轉子。
一個不同尋常長的軸向孔180(圖3A)被加工在每個轉子90和94(圖5)上。該孔180從轉子的下游端(也稱為“水端”)一直延伸到孔的終端182(圖3B)。該終端182位于由填密件128包圍的轉子部分內。事實上，圖3B所示的孔180的該終端182位于超出混合機腔體40及其襯68，69上游端的上游。孔180的該終端182與導向軸安裝螺釘146的下游端軸向隔開不到約一英寸。圖3A中示出的孔180的入口184位于轉子的下游端。在圖5中也可在各轉子90的下游端看到該入口184。
為了將液體冷卻劑(通常是水)輸入轉子的長孔180，有一個細長的冷卻劑輸入管186(圖8)，它延伸到離孔的終端182不到一英寸之處。如箭頭188所示，液體冷卻劑流經由該管186限定的通道189。圖8中所見的該輸入管186和所有其它零件和轉子一起轉動(下面將詳細解釋)，所以在圖8所示的任何零件之間沒有相對運動。冷卻劑卻相對于這些不同的零件流動，如下面要解釋的。如流動箭頭190所示，冷卻劑188從輸入管186的排泄端187排出，并沖刷孔終端182及轉子孔180的壁表面，以在轉子內在第一冷卻區域192提供有效的冷卻流體191。
為了形成一第一中性區域194，正在流經轉子孔180壁表面的冷卻劑流體191現在改道進入一第一隔離管段195的內部。通過將該隔離管段195焊接在一對支承環196和197上(它們的各周邊抵靠在轉子孔180的壁上)而相對于輸入管段186以同心的關系支承該管段195。為了將輸入管186同心地支承在孔180內，有一輻射形支承環198(圖9)，其周邊抵靠在轉子孔180的壁上。該輻射環198帶有一組(示出了四個)焊接在輸入管186上的向內延伸徑向支腿200(圖9)。這樣，在這些徑向支腿200之間就限定了四個流體通道202。輻射環198和最近的隔離管支承環196之間由一嵌合環配件204隔開，該環配件204帶有一個疊置在輻射環198上一軸向凸出唇部201上的一周向肩部205(圖8A)。如圖8A的剖視圖所示，環配件204通常為很寬的T形，其第二周向肩部205疊置在支承環196上相鄰的軸向凸出唇部208上。從圖8A中可清楚地看，為了提供一V形槽以容納一密封206(例如-O型圈或唇密封)，輻射環198和配件204的相鄰部分被倒角。類似地，為了提供另一V形槽以容納另一這類密封206，配件204和支承環196的相鄰部分也被倒角。
如圖8中的箭頭203所示，這對與轉子孔180的壁嚙合的密封206使冷卻劑流體從孔壁改道而穿過輻射環通道202(圖9)。在流體203穿過輻射環通道202之后，它被限定在管段195內的隔離通道198中。該隔離管段195與轉子孔壁向內隔開，這樣在第一中性區域194內基本上不會冷卻轉子。
冷卻/中性/冷卻/中性等管裝配技術(圖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疊置在相鄰支承環的唇部上。沿著轉子孔180的長度重復地采用了這一先進技術。這樣，根據這一裝配技術，支承環197的結構是與另一隔離管段195的支承環196有鏡像關系。這樣裝配支承環197，即其唇部疊置于一第二T形環配件204的肩部之下，然后該配件的另一肩部又疊置在相鄰支承環196的唇部之上。另一同心管段207由第二支承環196支承并從轉子孔180的壁向內隔開。
然而，在工作中該管段207的功能與隔離管段195是相反的，這是因為該管段207通過迫使冷卻劑流體210更緊密地靠近轉子孔180的壁而起冷卻加強器(倍增器)的作用。如箭頭210所示，為了迫使冷卻劑在靠近孔壁180的環形通道212內流動，有一環形塞214環繞并焊接在輸入管道186上。在冷卻加強管段207上還有一組開口216(圖10中示出了四個)。相對于管段195內的冷卻隔離通道199之內的冷卻劑流體203來說，這些開口216緊靠著塞214的上游定位，從而如箭頭210所示使得流體改道進入冷卻加強通道212。結果形成第二轉子冷卻區域218。
在該冷卻區域218的下游端，加強管段207包括另一組徑向開口220，以允許流體(箭頭222)向內流入另一隔離管段195之內的另一冷卻隔離通道199。一T形配件204和相鄰管支承環197和196并帶一對孔壁嚙合密封206的組件使得冷卻劑從冷卻加強通道212改道(箭頭222)進入冷卻隔離通道199。這樣就提供了一第二中性區域226。
結果，應當理解，可以提供一系列交替的冷卻/中性/冷卻/中性/冷卻/中性區域，包括的區域可具有各種可能的長度，并具有各種可能數量的交替的區域。當使用者希望改變這些區域的相對位置，相對長度或數量，就可以從轉子孔180內一起拆下冷卻劑輸入管186及其相關的冷卻隔離管段195和冷卻加強管段207等整個組件，并更換另一可提供所需液流通道模式的冷卻劑輸入管組件。
這樣，使用者在安排冷卻和中性區域的模式，它們沿各轉子孔的相對位置，這些區域的相對長度和數量時就有多種選擇，這樣就有機會在沿混合腔60的長度上的各種區域內使這些區域適于帶各種混合溫度要求的塑料的各種成分(圖3A，3B)。例如，在靠近螺旋形螺紋72的區域，產生塑料材料的泵送和輸入動作;然后，在輸入螺紋72下游沿交點74上游的混合翼73的上游部分的較高壓區常產生大量的彌散性混合，然后，在沿交點74下游的混合翼73的下游部分常產生大量的分布性混合。最好能這樣安裝冷卻和中性區域，即使得在沿轉子長度的各區域需要進行的塑料處理最佳化。
為了將冷卻劑228(圖6)供入輸入管186，有一個導入一現有技術中已知的旋轉連接機構232的橫向管道連接230。該旋轉連接機構232包括一與管形件236螺紋連接的可旋轉連接件234，管形件236帶有一個在進入被驅動軸頸的孔180的入口184(圖3A)處與被驅動軸頸92和96貼靠的肩部238。在被驅動軸頸內的該軸向孔180與導向軸164內的一軸向孔相通(如圖3A所示)，導向軸164內的孔然后與隔離環166內的軸向孔相通，該軸向孔然后又與轉子孔180相通。這樣，就有一個用于插入輸入管組件186，195，207的完整的軸向通道從入口184(圖3A)延伸到靠近孔終端182處的輸入管186的排出端187(圖8)。
應當注意在圖6中一隔離管段195在240處被焊接在管形件236的端部。這樣，在最后的隔離通道199之內的返回流體242就經一環形通道244進入管形件并且進入連接件234，連接件234與相應轉子組件90，94(圖5)的轉動58(圖4)一起轉動。環形通道244內的返回冷卻劑流體穿過旋轉連接機構232并如箭頭248所示經出口246排出。
如圖7所示，一個擋塊250在252處有間隙，以允許返回冷卻劑流體通過該擋塊250進入連接件234。一壓縮彈簧254與旋轉連接機構232相聯。如圖8所示，另一壓縮彈簧256抵靠在孔終端182上并壓迫輻射環198，以壓縮性地加載從而以緊密相鄰的疊置關系將所有涉及各種環配件204的嵌接連接組件保持在一起。
本發明沒有采用體積大成本高的常用于潤滑塑料雙轉子混合機軸頸軸承的加壓循環油潤滑系統，而是采用了油脂潤滑端部支架軸承組件的新型系統和方法。借助于采用新型的熱隔離和新型的局部冷卻，高溫油脂可成功地用于實施本發明之塑料雙轉子混合機的軸頸軸承組件上。
如圖3A和3B所示，位于被驅動軸頸端部支架39的相對端上的密封蓋104裝有用于油脂潤滑軸承114和115的潤滑油脂附件260。類似地，位于驅動軸頸端部支架38的相對端上的密封蓋102和104也裝有潤滑油脂附件260，用以油脂潤滑軸承98和97。例如，在這種說明性的雙轉子混合機22中，用于驅動軸頸91和95(圖5)的四個軸承98和97(圖3B中僅示出了兩個)是球面滾子軸承，用于被驅動軸頸92，96的四個軸承114和115(圖3A中僅示出了兩個)也是球面滾子軸承。
一適當的高溫油脂通過油脂附件260被注入軸承。例如，一種可成功地用于本發明該實施例的高溫油脂可從紐約，Rochester的Davis-Howland Oil公司購得(商標是“LUBRIPLATE630-2”)。
為了阻止熱量從混合機腔體40到被驅動軸頸端部支架39的熱傳導，一具有較高壓縮強度的隔熱環166介于各轉子體下游端和導向軸164之間。例如，一種具有足夠的壓縮強度并用于制造這種隔熱環166的隔熱材料是無石棉的“ZIRCAR”纖維陶瓷耐火材料，可由紐約，Florida的Zircar Products公司購得。這種隔熱耐火材料的熱傳導性的范圍在約4.40到約4.42Btu每小時，華氏溫度，每英寸厚度的平方英尺。在約390°F至1，100°F的溫度范圍內都有這種熱傳導性。
為了在隔熱環166的位置提供進一步的熱隔離，延伸穿過該環的四個機械螺釘146和兩個驅動銷168具有不銹鋼成份，其熱傳導性明顯小于具有相同尺寸和形狀的常用的鋼制螺釘和銷。
此外，為了在被驅動軸頸端部支架39(圖3A)和混合機腔體40之間進一步隔熱，這樣安排上面所述的轉子區域冷卻，即在每個被驅動軸頸92，96的孔180的長度的至少大部分上進行加強冷卻，用以在其中形成散熱裝置。
為了在驅動軸頸端部支架38(圖3B)和混合機腔體40之間提供隔熱和冷卻，如上所述轉子孔180非常長，其終端82位于混合機腔體40及其襯68，69的上游端的上游。換句話說，該終端182所處之位置實際上離端部支架38的距離比混合機腔體40及其襯68，69離端部支架38的距離近。自輸入管186的排出端187噴出的新鮮冷卻劑188(圖8)可產生加強冷卻效果并如流體箭頭190所示沖擊終端182。在非常接近轉子體上游端位置處的由新鮮冷卻劑流體188，190產生的該有效冷卻作用作為一散熱裝置以冷卻驅動軸頸91和95(圖5)并且使驅動軸頸端部支架38和混合機腔體40之間隔熱。
此外，應當注意每個端部支架38，39離混合機腔體的相對較遠，從而在混合機腔體和相應的端部支架之間由外界空氣產生一些冷卻作用。
由于本領域技術人員可考慮適于特定工作要求和環境的其它變化和改變，不應認為本發明受以說明為目的之例子的限制，本發明包括不超出后面權利要求書及其等效物所限定之本發明的實質和范圍內所作的所有變化和改變。
權利要求
1.一種用于塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)，其中每個轉子(90，94)包括一細長的主轉子體(63，64)，在主轉子體的上游端帶有一個驅動軸頸(91，95)并且在主轉子體(63，64)的下游端帶有一被驅動軸頸(92，96)，并且其中兩個轉子(90，94)的主轉子體(63，64)在限定于一混合機腔體(40)內的混合腔中可繞它們各自的轉動軸線(65)轉動，并且其中驅動和被驅動軸頸(91，95，92，96)可旋轉地分別由驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)支承，并且其中每個驅動和被驅動軸承組件(97，98，114，115)包括一組軸向隔開的軸承，每個軸承帶有一內和外滾道，滾子件介于內、外滾道之間，并且其中相應軸承的內滾道環繞相應的軸頸以轉動地支承軸頸，潤滑各轉子(90，94)的驅動和被驅動軸頸軸承組件中軸承(97，98，1114，115)組的方法包括以下步驟將油脂注入驅動和被驅動軸承組件(97，98，114，115)中相應軸承內；使被驅動軸頸(92，96)與主轉子體(63，64)隔熱；沿被驅動軸頸(92，96)內一個孔(180)的壁的相當大部分提供液體冷卻劑流體(188，190)，以冷卻被驅動軸頸(92，96)；和通過引導液體冷卻劑流體(188，190)與主轉子體(63，64)內的一個孔(180)的端壁(182)接觸而為驅動軸頸(91，95)提供一散熱裝置，與環繞主轉子體(63，64)上游端的填密件(166)的下游邊緣相比該端壁(182)朝主轉子體(63，64)的上游端定位的更遠。
2.在一種用于塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，其中混合機腔體(40)有一上游端，如權利要求1所述的潤滑各轉子(90，94)的驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)中軸承組的方法，其進一步的特征是通過引導液體冷卻劑流體(188，190)與主轉子體內的孔(180)的端壁(182)接觸，而為驅動軸頸提供一散熱裝置，與混合機腔體(40)的上游端相比該端壁位于上游更遠處。
3.在一種用于塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，如權利要求1所述的潤滑各轉子(90，94)的驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)中軸承組的方法，包括以下進一步的步驟使被驅動軸頸(92，96)作為一第一部件;使主轉子體(63，64)作為與第一部件(92，96)連接并與其分離的第二部件;和當主轉子體(63，64)連接于被驅動軸頸(92，96)時通過在所述部件之間介入一具有較所述部件(92，96，63，64)低的熱傳導性的機械零件(166)，而使被驅動軸頸(92，96)與主轉子體(63，64)隔熱。
4.在用于塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，如權利要求3所述的潤滑各轉子(90，94)的驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)中軸承組的方法，包括以下進一步步驟通過將轉矩從所述第二部件經另一機械零件(146)傳遞到所述第一部件上而在被驅動軸頸(92，96)和主轉子體(63，64)之間提高隔熱效應，所述機械零件(146)的熱傳導性也低于所述部件。
5.在一種用于塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，其中每個轉子(90，94)包括一細長的主轉子體(63，64)，在主轉子體(63，64)的上游端附近定位有一驅動軸頸(91，95)，并且在主轉子體(63，64)的下游端附近定位有一被驅動軸頸(92，96)，并且其中驅動和被驅動軸頸(91，95，92，96)分別可旋轉地由驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)支承，并且其中驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)分別包括驅動和被驅動端部支架(38，39)，并且其中每個驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)包括一組軸向隔開的軸承，每個軸承帶有一環繞軸頸(91，95，92，96)中相應一個軸頸的內滾道，每個軸承還帶有一支承在相應端部支架(38，39)上的外滾道，滾子件介于內、外滾道之間以將內滾道可旋轉地支承在滾道內，采用由油脂潤滑的這種軸承使雙轉子連續混合機的每個轉子商業化運行的設備，所述設備包括一個與各軸承相關的油脂配件(260)，用以將作為潤滑劑的油脂注入相應的軸承;一個機械地位于被驅動軸頸(92，96)和主轉子體(63，64)的下游端之間的隔熱件(166)，用以在主轉子體(63，64)的下游端和被驅動軸頸(92，96)之間隔熱;一個軸向孔(180)，它延伸穿過被驅動軸頸(92，96)并穿過所述隔熱件(166)，并進入主轉子體;一個液體冷卻劑輸入管(186)，它沿所述軸向孔(180)延伸穿過所述被驅動軸頸(92，96)，并穿過所述隔熱件(166)，并進入主轉子體(63，64)，以冷卻所述主轉子體(63，64)，所述隔熱件(166)和所述被驅動軸頸(92，96);和一個在主轉子體(63，64)上游端和驅動軸頸(91，95)之間的一機械接觸面(156，165)，以阻止熱量從主轉子體(63，64)的上游端傳導到驅動軸頸(91，95)。
6.在塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，如權利要求5所述的設備包括使液體冷卻劑流動而與被驅動軸頸(92，96)內軸向孔(180)的壁的較大部分接觸的裝置，以便為被驅動軸頸軸承組件(92，96)內的軸承組(114，115)提供一散熱裝置。
7.在塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，其中各轉子(90，94)的細長主轉子體(63，64)在限定于混合機腔體(40)內的混合腔(60)內旋轉，如權利要求6所述的設備進一步包括所述軸向孔(180)延伸進入主轉子體(63，64)至軸向孔(180)的終端(182)，與混合機腔體(40)和驅動端部支架(38)之間的軸向間隔相比所述終端(182)在主轉子體(63，64)內軸向位于離所述被驅動端支架(39)更近之處;和所述冷卻劑輸入管(86)有一朝向所述終端(182)的排出口，用以將液體冷卻劑(188)導向所述終端(188)，以便為驅動軸頸軸承組件(97，98)內的軸承組提供一散熱裝置。
8.在一種塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，其中各轉子(90，94)的細長主轉子體(63，64)在限定于一混合機腔體(40)內的混合腔中轉動，如權利要求5所述的設備，其中與現有技術的相同大小的塑料材料雙轉子連續混合機中混合機腔體(40)和端部支架(38，39)之間的間隔相比，所述驅動和被驅動端部支架(38，39)離所述混合機腔體(40)間隔更遠，且與所述混合機(22)的大小及所述端部支架(38，39)的大小有關，以便在所述混合機腔體(40)和所述驅動和被驅動端部支架(38，39)之間提供增加的相對間隔，外界空氣在其中循環從而在所述混合機腔體(40)和所述驅動及被驅動端部支架(38，39)之間提供增加的隔熱效果。
9.在一種用于塑料材料(24)的雙轉子連續混合(22)中，其中每個轉子(90，94)包括一細長的主轉子體(63，64)，在主轉子體的上游端附近定位有一個驅動軸頸(91，95)并且在主轉子體(63，64)的下游端附近定位有一被驅動軸頸(92，96)，并且其中兩個轉子(90，94)的主轉子體(63，64)在限定于一混合機腔體(40)內的混合腔中可繞它們各自的轉動軸線(65)轉動，并且其中驅動和被驅動軸頸(91，95，92，96)可旋轉地分別由驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)支承，該驅動和被驅動軸承組件分別包括驅動和被驅動端部支架(238，39)并且其中每個驅動和被驅動軸頸軸承組件(97，98，114，115)包括一組軸向隔開的軸承，每個軸承帶有一環繞軸頸(91，95，92，96)中相應一個軸頸的內滾道，每個軸承還帶有一支承在相應端部支架(35，39)上的外滾道，滾子件介于內、外滾道之間以將內滾道可旋轉地支承在外滾道內，采用由油脂潤滑的這種軸承使雙轉子連續混合機運行以混合塑料的設備，所述設備包括一個與各軸承相關的油脂配件(260)，用以將作為潤滑劑的抗高溫油脂注入相應的軸承(97，98，114，115);兩個三段轉子(90，94)，它們各包括一個與其相應之驅動和被驅動軸頸(91，95，92，96)機械分離的主轉子體(63，64);在兩個主轉子體(63，64)的上游端和下游端與混合機腔體(40)機械隔開的驅動和被驅動端部支架(38，39);阻止熱從主轉子體傳導到它們相應的驅動和被驅動軸頸的裝置(166);液體冷卻劑輸入裝置(180)，它延伸穿過各被驅動軸頸(92，96)并進入各主轉子體(63，64)而到達這樣一個位置，即超出進入混合腔的一入口的上游，待混合之塑料即經該入口輸入混合腔;
10.在一種塑料材料(24)的雙轉子連續混合機中，如根據權利要求9所述的設備，其中用于轉子的阻止熱從各轉子主轉子體傳導到被驅動軸頸的所述裝置包括一隔熱件(166，164)，它們位于主轉子體(63，64)的下游端和被驅動軸頸(92，96)之間。
11.在一種塑料材料(24)的雙轉子連續混合機(22)中，如權利要求9所述的設備，其中用于轉子的阻止熱從各轉子主轉子體(63，64)傳導到驅動軸頸(91，95)的所述裝置包括一在主轉子體(63，64)上游端之間的可機械分離的接觸面(156，165);和阻止熱傳導的所述裝置還包括液體冷卻劑輸入裝置，其排出口對著所述主轉子體(63，64)內的孔(180)在所述位置的表面，從而為驅動軸頸(91，95)提供一散熱裝置。
12.在一種塑料材料的雙轉子連續混合機(22)中，如權利要求10所述的設備，進一步包括至少一個延伸穿過所述隔熱件的轉矩傳遞件(68)，以將轉矩從主轉子體(63，64)傳遞到被驅動軸頸;和與制造主轉子體(63，64)的材料的熱傳導性相比，制造所述轉矩傳遞件(168)的材料具有更低的熱傳導性，與制造被驅動軸頸(92，96)的材料相比，制造轉矩傳遞件(168)的材料也具有更低的熱傳導性。
全文摘要
塑料連續混合機帶有油脂潤滑軸承組件，而非體積大成本高的傳統循環油潤滑系統。兩個轉子的軸頸隔熱裝置將軸承與轉子連續轉動混合塑料時產生的高熱隔緣。局部冷卻為轉子驅動和被驅動軸頸提供了散熱裝置。轉子為三段轉子，驅動和被驅動軸頸與轉子體分離。對軸頸的局部冷卻加上使軸頸與高熱隔絕就可使軸承用油脂而非循環油潤滑，每個軸頸軸承組件都包括兩個軸向隔開的球面滾子軸承。組件離混合機腔體的距離比現有混合機的遠。
文檔編號B29B7/48GK1067603SQ92104288
公開日1993年1月6日 申請日期1992年6月6日 優先權日1991年6月7日
發明者伊恩·洛, 達雷恩·G·羅德斯, 威廉姆·H·斯威林, 米歇爾·R·卡尼 申請人:法萊爾公司