传送混合型处理机

本发明涉及一种用以对一可流动介质本身或与其他介质及/或 固体、液体、气体作混合、加工、调匀及/或复合的机器。特别涉 及可塑化的粘弹性材料诸如橡胶与可熔材料如塑料，且亦可用以 粉碎材料。

连续运行的混合装置，通常称为传送混合型，在英国专利第 842,692号中有一段定义：

一种装置，包括：一个外部件，具有一设有螺纹的内作业表 面；一个内部件，具有一设有螺纹的外作业表面，其螺纹方向不 同于具有内作业表面的外部件上的螺纹，但却与之同轴，此二螺 纹相互面对，界定一欲混合介质的通道；该内螺纹齿冠所界定的 包络面位于该外螺纹齿冠所界定的包络面中；相互面对的螺纹间 之槽，其截面积循该通道的大体上同一段长度，在每个螺纹的一 最大值与最小值之间作相互反向的变化；运行中，介质被移动于 该通道之中，其中有部分连续移转于上述相对的螺纹的槽之间充 作施者与受者。

此种装置可以固定，而该介质可以泵送。

在此项装置中，槽截面的最小值可以为零，而二螺纹可以具 有不同的旋向。

连续运行的挤压机是已知的，其中：一转子与一机筒形成一 进口段、一传送混合段与一出口段，转子具有该外螺纹，机筒在 传送混合段具有内螺纹；该内螺纹与转子上的螺纹的旋向相反但 与之同一轴线；一个部件上例如转子上的螺纹沿传送混合段的轴 向长度的全长其截面积自全满而变成了零，而另一部件中(例如 机筒中)的螺纹，其在传送混合段中的截面积自零变成全满；如 可能有后续传送混合段时，其情相仿，反之亦然。

运行时，在传送混合段入口，运送于一个部件中的材料作为 施者组分，层层移转而为受者组分，直到混合段之末，所有材料 均经移转、混合并横向加工完毕，层层依序。

英国专利第842,692号(授予Frenkel氏)以及第1,585,531 号与1,585,532号(授予Meyer氏)诸号中，述及两代类此的传送 混合机。

此种传送混合机在化学工程中曾用以混合并挤压橡胶化合 物、塑料与各种粘性物质，在横向混合处理上表现卓越。此间应 注意，如果在此类机器出口处欲获得具有相当均匀度品质的物 质，则在传送混合段进口环形流的各截面中，所有成份务须按所 需比例而提供。

为了达到比例均匀的标准，事先的混合作业很有必要，而纵 向与横向兼具的混合则会免除部分或全部制备作业。

在橡胶工业中，Banbury式或相仿型式的内分批式混合机常 被作为主混合机，以一作为倾卸挤压机的传送混合机设置其后， 此间即为一有上述需要之例。如果使用一兼具纵向与横向混合能 力的热馈给倾卸挤压机作为传送混合之需时，所述内分批式混合 机的混合周期需时可以大为节省。

现在的内混合机作业线在混合机后通常设有辊炼机组以便在 无需额外的加热之下施行进一步的混合，或设以单纯的非混合性 倾卸挤压机以将混合料形成片状或粒状以供后续之冷却。为使多 种化合物达到必需的混合，在整套设备中常需有两个或更多混合 循环。此类作业线亦有改良的可能。在冷馈式传送混合中，为简 化馈料准备或取消此种准备起见，纵向混合亦有需要。

用于橡胶与塑料工业的传送混合机通常为一挤压机，其驱动 转子与固定机筒的直径不超过610/530mm，以3-12rpm的转速 运行。其所需齿轮系甚大，费用昂贵。

用于泥土、化学与冶金工业以处理大块泥土与滤饼的传送混 合机规模较大，例如1000至3000mm以上。此等机器的内部件为 固定的，外部件(机筒)以类似旋转窑的低速驱动，具有水平或 垂直的轴线。

此类装置的驱动，较之通常挤压机的齿轮箱简单多了。只要 在机筒外面设一大直径的齿环，而由一标准型齿轮马达驱动即 可。如需要任何更大的动力，只要环绕外周多配置几个类似的齿 轮马达即可轻易办到。

在橡胶与塑料工业中，可将热馈传送混合机的兼具纵向混合 能力者，设以可转的大径机筒，配以如旋转窑的简化驱动，可以 用作内混合机后面的倾卸挤压机。

以最大型辊炼机(2100mm长×665mm直径)可提供的冷却 面积作一十分粗略的比较，以二倍于此项弯卷的面积作为有效冷 却面积(热由外侧辐射)，可显示出，例如，一平均直径为1500mm 的传送混合机，具有1500mm有效长度者比两个2100mm辊炼机 相接续者能提供较多的冷却表面，此类的一长度为3000mm的传 送混合机能发挥更大的冷却效果。

如此使在内混合机后应用倾卸传送混合机的方式较之以混炼 机组来施行冷却与混合者以相似或更好的效果拓展了其前途。据 知在混有填充料如碳黑的情形下，混合料的温度愈低，混合的品 质愈佳。

所以本发明的目的在于：

在连续运行传送混合型固定式横向混合机中，其介质系以泵 送混合时，提供另加的纵向混合能力。

在连续“冷馈”的传送混合线中，其馈料需要塑化或熔化， 简化欲混合组分的事先混合作业或根本取消此等事先混合作业， 使组分能在合理的规律性间隔中，作连续或批次的馈给，而仍在 既定周期之中以正确的比例送入传送混合机。

在包括批次混合机周期性地倾卸进入热馈挤压机的混合作业 线中，提供此类的外加纵向混合：第一，就作业线末一个既定混 合品质标准减少该项批次混合机的循环时间；及/或第二，以一橡 胶混炼车间为例，减少整个作业线上通道的数量。

此外，提供：前所未有大径的传送混合机，具有简化驱动与 充分冷却表面的短段，与使用后续混炼机组相比，能提供相同或 更佳的冷却效果。

此类传送混合机设于垂直轴线以代替水平轴线，并简化了传 统挤压机馈给块料时所需的活塞式喂料器或其他辅助装置。

为达到上述诸目的，本发明提供了：

一种传送混合机，包括：一外部件，具有一设以一螺纹的内 作业表面；一内部件，具有一设有一不同旋向、但与该外部件内 作业表面上螺纹同一轴线的螺纹的外作业表面，此二螺纹相互面 对面界定一欲混合介质的通道；由该内螺纹的齿冠所界定的包络 面位于该外螺纹齿冠所界定的包络面之中；相互面对的螺纹间之 槽，其截面积循该通道的同一段长度，在一最大值与最小值之间 作相互反向的变化；其特征在于：螺旋槽截面积减小的螺纹含有 至少两头螺旋槽，其中第一头螺旋槽在该轴向段一部分上其槽截 面积减小率较第二头螺旋槽为小，而在该轴向段另一部分中，第 一头螺旋槽截面积减小率较第二头螺旋槽为大。运行时该介质在 通道中移动，其中，部分传送于该相互面对二螺纹中的介质，先 后充作施者与受者。起先传送于施者槽退减较慢的螺旋槽中的部 分，其进入受者槽较另一施者槽起始段中者为晚。故而在传送混 合机几何结构的整个轴向段中，除了横向混合之外，还实施了纵 向混合。

在此类的传送混合装置中，该施者螺旋槽在至少第一部分轴 向段中可以较快的速率更进一步地减少其槽的截面积；而在其余 轴向段中以较慢的速率减少其槽的之截面积。

在此类传送混合装置中，该二头螺旋槽在其各别轴向段中的 较低截面积减小率可各为零。

在此类传送混合装置中，相面对的螺旋槽截面积的最小值可 以为零。

在此类传送混合装置中，该相面对的螺纹的旋向可为相反。

在此类传送混合装置中，其中该两个部件中之一个可以旋转 地安装着而驱动，以施行该介质的运送作用。

在连续运行挤压机中，由一转子与一机筒形成一进口段、一 传送混合段以及一出口段。该转子具有外螺纹，该机筒的传送混 合段中具有旋向与转子螺纹相反、但却与其同一轴线的内螺纹。 二螺纹包络面具有一径向的余隙。在传送混合段整个轴向段上转 子中的螺纹自一全满的截面积改变至一零截面积；而机筒中的螺 纹则自一为零的截面积改变至一全满的截面积。且在有可能的后 续传送混合段存在时，其情相仿，反之亦然。

本发明在一含有至少两头螺旋槽的施者部件中提供了螺纹。 螺旋槽中之一在该传送混合段的一部分长度中，起先其槽的截面 积并未减少；在另一螺旋槽的该部分长度中，则有减少，并在该 传送混合段的不同部分长度中保持其最小截面积，而第一头螺旋 槽在该传送混合段的不同部分长度中减少其槽的截面积。而在可 能有后续第二个传送混合段中的转子与机筒间，其情相仿，反之 亦然。

运行时，在第一传送混合段的入口运送在转子中的材料自充 作施者部件的转子移转至作为受者部件的机筒，直至混合段终了 时。所有的材料均经移转、混合与横向加工，而在起先其截面积 并未减少的转子螺纹的该一螺旋槽的材料较之在起先截面积开始 减少的转子槽的该段中的材料其传送移转为晚，故此材料除了横 向混合之外并受到纵向的混合，而在可能有后续第二传送混合段 中，其情相仿，反之亦然。

在本发明实施例中，在一施者部件中的螺纹头数为二的倍 数。该不同槽截面减小率的此类纵向位移，与所致的进入受者部 件介质的部分移转可以施之于相间螺旋槽。

在本发明另一些实施例中，其中施者部件中的螺纹头数至少 为三，此类不同槽截面减小率的纵向位移可施之于二个以上的连 续螺旋槽。为了提供纵向混合，部分介质移转进入受者部件的作 业，可能顺序地有所延缓。

本发明的又一目的在于使传送混合式机器可用以将材料加以 研磨与粉碎。通过将传送混合机中螺纹间余隙加以放大，以及布 置变小的螺纹头数以在不同速率下减少其截面积，特别适合用以 研磨。

兹参照附图，举例详细说明本发明，附图中：

图1为通过本发明的一个传送混合段的示意截面图，其中， 内部件与外部件系相对相互固定，在一环形管道中有一介质泵送 其间。

图2为内“施者”部件的两个相邻齿槽的展开图，其槽的深 度改变以斜剖线标示，表示于此图的平面中。

图3为本发明一个挤压机的部分剖开立面图，该机有两个传 送混合区段作串联配置。

图4为一依垂直轴线而直立的倾卸传送混合挤压机的侧立视 图，有一受旋转驱动的外壳与一固定的内柱，位于一具有平台的 内混合机之下。

图5为一平面图，表示图4中传送混合机的中柱，旋转外壳 的驱动部分与内混合机的台架略去未绘。

图6为一“施者”部件的三条螺旋槽展开图，槽深变化以斜 剖线标示，表示于此图的平面中。

在图1中，一内含内部件2的环形管道1具有本发明的传送 混合段3。其中内部件2为一“施者”部件，并具有含四头螺旋 槽4的内螺纹4，外部件为一“受者”部件并具有一有螺旋槽5 的外螺纹，螺旋槽5可与内螺旋槽4的旋向相反，但其螺距一定 相异。

依照传送混合原理，内螺纹槽4的流动截面积自起点6随混 合段的长度而减少，至其端末7终成为零。而外螺旋槽5的截面 积则自为零的起点6增至端末7而告完满。此两部件可均为停止 不动，二螺纹可相互接触，或甚至相互固定于其相交的螺顶，图 中虚线8表示二螺纹间的圆锥形界面。

运行时，一介质被泵经环形通道，内螺旋槽4中的内容物被 逐个单元地跨越界面8而移入外螺旋槽5。内面的渐减螺旋为“施 者”，而外面的螺旋为“受者”。

图2表示该施者螺旋的四头螺旋槽9、10、11与12的展开 图，各槽的槽深变化用紧密的斜剖线区表示于图平面。

依据本发明，在起点断面6至中间断面13之间，槽9与11 深度的减少速率较槽10与12为慢；而在中间断面13至末断面7 之间，槽9与11深度的减少速率较槽10与12为快。事实上槽9 与10显示了其极端情况如下：自断面6至13间，槽9一直维持 在全满的深度，而槽10则自全满深度减少至零；自断面13至7 之间槽10维持在零而槽9则自全深减少至零。

槽11与12的槽深显示了逐渐的改变。就槽11而言，断面6 至13间变化极慢而在断面13至7间变化快得多了。槽12深度变 化情形与此正好相反。这种槽深的发展情形在图1中也有所表示， 为施者螺旋4相邻诸槽的情形。

运行时，一不均匀的介质用泵送经此一混合段，自开始断面6 至断面13，“施者”螺旋槽12与10会将几乎全部或以槽10为 其极端情形、将全部内容物移转进入“受者”槽，而自槽11与9 移出甚少，尤以槽9完全没有移出。在断面13至末断面7间，原 来不够活动的槽11与9将其内容物移入受者槽，而槽12与10则 在此项移转中收受甚少甚至完全没有收受。

如此，当一个横向于环形管道中主要流向的完全混合作用按 照传送混合原理进行时，在混合区的断面6至13与断面13至7 段间，一清晰限定份量的纵向混合也将进行。

如同横向混合一样，此项纵向混合的强度也取决于相对的“施 者”与“受者”螺旋间交会点数目所决定的移转单元数；并取决 于由相对螺旋槽截面积变化率所决定的这些单元的“厚度”。

由此可知，通过此等单元数目的最大化与单元厚度的最小 化，对于一个移转来说，实际上可达到任何混合强度，或者必要 时可通过变化内、外螺纹的“施者”与“受者”的角色而重复其 移转数。

应该明白，此间改变螺旋槽深度的例子仅为易于说明清楚而 已。事实上本发明亦可通过改变槽的宽度、或同时改变其深度与 宽度而达到目的。

图3表示一挤压机，部分剖开，可为一例如冷喂橡胶挤压机， 其机筒20有一入口21与一出口突缘22。

在机筒20与挤压螺杆23之间，形成有传送混合区24与25。 在区24中，螺杆为“施者”部件而机筒为“受者”部件，螺杆螺 纹充作“施者”以给料于机筒螺纹26之中，二者造型依本发明所 规范，螺杆的每隔一个的螺旋槽27自起始到传送混合区24的中 点29，其深度自全深减少至实质上为零；而其他螺旋槽28，其 深度直到中点29并未有所减少。从区24中的中点29到其末尾， 上述变化相反。

在传送混合区25中，机筒20为“施者”部件，而螺杆23为 “受者部件。机筒20中的螺旋槽充作“施者”，每隔一个的槽30 在传送混合区25的开始断面至断面32之间，槽深自全深减少至 零，而其他螺旋槽，其槽深一直维持全深截面。自断面32到传送 混合区25的末尾，上述变化相反。

如此，在两个传送混合区中，除了横向混合外，并各进行了 纵向的混合。

此外，所示的挤压螺杆尚有一计量段33，为利温度之控制， 在螺杆芯34内与机筒的通道35内有液体循环。此挤压螺杆23有 其支承与驱动装置36。

图4表示一本发明的传送混合机置于一在台架41上的内混合 机40之下。该传送混合机具有一位于垂直轴线上的固定内柱42 以及一可转动的外壳43。外壳装在支架45上的轴承44上，并由 齿轮马达46与47经一大径齿环48驱动，驱动方式恰似常用于水 平与垂直旋转窑中的方式，无需成本大的单一齿轮箱，而提供了 低速的旋转。

此传送混合机的出口49在转壳43和/或中柱42下部周缘。可 绕周缘配置许多孔，以挤出被固设于另外组件的刀子所切下的颗 粒产品。颗粒落于转台50之上，可自该处扫落至一导向一冷却器 及/或用于出片的辊炼机的输送带上。

图5乃中柱42的顶视图，示出内混合机落下通道的开口51。

圆锥形外壳43在其内侧内具有许多螺旋槽52，用于内混合 机的落料的中柱42的开口设计成，其向下且圆滑之坡壁将成块的 橡胶推向旋转壳的螺纹，从而确保其拉入传送混合机体的长孔形 开口并向下离开一段距离。

此项设计可以省却活塞式喂料器，它如齿轮箱一样，是在一 水平中心线上倾卸挤压机的另一种费用昂贵且维修强度大的部 件。

冷却设施图上未示，但可极易在中柱内装设以供压力循环。 鉴于壳体可用面积尚大，可钻孔或作成部分空心状，以供冷却之 目的。冷却水可采用开放循环式，以免有密封之烦。

在柱周适当处所，并可另设进口53/54以供掺入粉状固化剂， 或设一液体接头55导至下面绕周而间隔设置的众出口，以利传送 混合机全能运行时的宣泄。固化剂可为液状或悬浮液状，由该接 头射入。

如前所述，具有多头螺纹的传送混合机的大平均直径与小径 向深度，可使冷却与混合实质上同时而且有效地进行。本发明设 施可使一内混合机的落出料所需的纵向混合仍能确保，尤其当用 于缩短的循环时间下，而在传送混合机中有需进行额外混合的场 合。

图6与图2相仿，表示三条“施者”螺旋槽60、61、62的 展开情形，其中本发明关于纵向混合的设施应用于此一相邻槽群 中。

图示加以斜剖线的槽深乃表示于本图平面之中，在第一个三 分之一的槽段中，槽61自全深减少至零深度，而槽62、63均维 持全深。在第二个三分之一槽段中，槽62自全深减至零深度，而 槽63仍为全深。在最后的三分之一中，槽63自全深减至零深度。 如此完成了施者槽中全部内容物的纵向间隔移转于在整个传送混 合区中连续增加其截面积的受者槽。

图4至6的实施例亦可用于废橡胶品如旧胎等的打碎。业已 发现，在相对运动的螺纹部分间具有相当大的间隙的传送混合装 置，可用以打碎诸如车胎等废品，形成大小不一的橡胶碎粒，而 其他成份如纤维与金属丝等相当干净。