传送混合型处理机

本发明系关于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。特别涉及可塑的粘性与弹性物料诸如橡胶与可熔材料如塑胶，且亦可用以磨碎材料。

连续运行的混合装置，通常称为运送混合型，在英国专利第842，692号中有一段定义：一种装置，包括一外分部，具有一设有螺纹的内作业表面以及一内分部，具有一设有螺纹的外作业表面，其螺纹方向不同于具有螺纹的内作业表面，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封套，包在该外螺纹齿冠所界定的封套中，密接而相契。该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落，在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，其中有部份连续移转于该相对螺纹面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，而二螺纹可为正牙与倒牙。

连续运行的挤压机通常由一转子与一外膛形成一进口段、一传送混合段与一出口段。转子具有该外螺纹，外膛具有内螺纹于传送混合段，螺纹与该转子上的螺纹的旋向相反但与之同一轴线。一个分部上、例如转子上的螺纹在整个传送混合段其截面积自全满而变成了零，而另一分部中（例如外膛中）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，运送于一个分部中的材料作为施者组份，层层移转而为受者组份，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。

美国专利842，692（授予Frenkea氏）以及1，585，531与1，585，532（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、塑胶与各种粘性物质，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，除了其他必需的制备作业之外，纵向与横向兼具的混合乃不可免。

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。

现下的内混合机作业线在混合机后通常设有研磨机列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。

用于橡胶与塑胶工业的传送混合机通常为一挤压机，其驱动转子与固定外膛的直径不超过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。此等机器的内面部份为固定的，外膛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。只要在膛体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，只要环膛外周多配置几个类似的齿轮马达即可轻易办到。

在橡胶与塑胶工业中，可将热馈传送混合机的兼具纵向混合能力者，设以可转的大径外膛，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。

以最大型机子（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机子相接续者能提供较多的冷却表面，此类的一长度为3000mm的机子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机列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，简化欲混合组份的事先混合作业或根本取消此等事先混合作业，使组份能在合理的规律性时隔中、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，以：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，以一橡胶研磨机室为例，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，具有简化驱动与充份 冷却表面的短段，与使用后续机列相比，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撞杆或其他辅助装置。

为达到上述诸目的，本发明提供了：

一种传送混合机，包括一外分部，具有一设以一螺旋纹的内作业表面，与一内分部，具有一设以一不同方向、但与该外分部内作业表面上螺纹同一轴线的螺旋纹，此二螺旋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封套包在该外螺纹齿冠所界定的封套之中，互相密接而相契。该相互面对的螺纹间之槽，其截面积循该通道的同一段落，在一最大值与最小值之间作相互反向的变化。其特征在于该槽截面退减的螺纹含有至少两个起始段，其中在该轴向段一部份上的第一起始段，其槽面积退减率较另一段为小，而在该轴向段另一部份上的第一起始段槽面积退减率较另一段为大。运行时该介质在通道中移动，其中，部份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起始段中的部份，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，并实施了纵向混合。

在此类的传送混合装置中，该施者螺旋槽在至少第一部份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，该二起始段在其各别轴向段中的较低截面积减少率可各为零。

在此类传送混合装置中，相面对的螺纹槽截面积的最小值可以为零。

在此类传送混合装置中，该相面对的螺纹的齿向可为相反。

在此类传送混合装置中，其中该两个分部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，由一转子与一外膛形成一进口段、一传送混合段以及一出口。该转子具有外螺旋纹，该外膛的传送混合段中具有齿向与转子螺纹上相反、但却与其同一轴线的内螺纹。二螺纹封套具有一径向的余隙。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;而外膛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个起始段的施者分部中提供了螺纹。其中在该传送混合段的一部段落中，起先其槽的截面积并未减少;在另一起始段的该部份段落中，则有减少。而在该传送混合段的不同部段中保持其最小截面积，当该第一个起始段在该传送混合段的不同部段中减少其槽的截面积时。而在可能有后续第二个传送混合段中的转子与外膛间，其情相仿，反之亦然。

运行时，运送在转子中的材料自充作施者分部的第一传送混合段的入口移转至作为受者分部的外膛，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起始段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，在一施者分部中的螺纹起始段数为二的倍数。该不同槽截面减少率的此类纵向位移，与所致的进入受者分部介质的部份移转可以施之于其他的起始段。

在本发明另一些实施例中，其中施者分部中的螺纹起始段数加倍，此类不同槽截面减少率的纵向位移可施之于二个以上的连续起始段。为了提供纵向混合，部份介质移转进入受者分部的作业，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分碎。通过将机中螺纹间余隙加以放大，以及减少螺纹起始段的配置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于后：

附图1为以图解方式将本发明的一个传送混合段的截面加以绘示，其中，内分部与外分部系相对相互固定，在一图形管道中有一介质泵送其间。

图2为内“施者”分部的两个相邻齿槽的展开图，其槽的深度改变以斜剖线标示，突入于此图的平面中。

图3为本发明一个挤压机的部份剖开立面图，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面图，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，旋转外壳的驱动部份与内混合机的台架略去未绘。

图6为一“施者”分部的三条螺纹槽展开图，槽深变化以剖开斜线标示，侧向突入于此图的平面中。

在图1中，一有内分部2的圆管1具有本发明的传送混合段3。其中内分部2具有四条起始的螺旋槽4，外分部具有一螺旋槽5，可与内螺旋槽4的螺牙相倒向，但其螺距不必相异。

依照传送混合原理，内螺纹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。而外螺纹5的截面积则自为零的起点6增至端末7而告完满。此两分部可均为停止不动，二螺旋纹可相互接触，或甚至相互固定于其相交的背部，图中虚线8表示二螺纹间的圆锥形界面。

运行时，一介质被泵经该一环形通道，内螺旋4中的内容物送经逐个元件、跨越界面8而移入外螺旋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个起始8、10、11与12，各槽的槽深变化用紧密的斜剖线区突入于图的平面而指示。

依据本发明，在起点6至中间段13之间，槽9与11深度的减少速率较槽10与12为慢;而在13至末段7之间，槽9与11深度的减少速率较槽10与12为快。事实上9与10显示了其极端情况如下：自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，自6至13间变化极慢而在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6至13段，“施者”螺纹槽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。在段13至末端7间，原来不够活动的槽11与9将其内容移入受者槽，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，当一个横向于圆管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6至13与13至7段间，一清晰限定份量的纵向混合也将进行。

如同横向混合者一样，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元件数;以及此等元件由相对螺纹槽截面积变化率所决定的“厚度”所左右。

由此可知，通过此等元件数目的最大化与元件厚度的最小化，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，此间改变螺纹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，部份剖开，可为一例如冷喂橡胶挤压机，其外膛20有一入口21与一出口突缘22。

在外膛20与挤压螺旋23之间，形成有传送混合区24与25，二者先后相连。在区24中，螺旋充作“施者”以给料于外膛螺纹26之中，二者造型依本发明所规范，每一条第二螺纹槽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;而每隔一条的螺纹槽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，外膛20中的螺纹槽充作“施者”每一第二槽30在传送混合区25的开始点至点32之间，槽深自全深减少至零，而每隔一条的螺纹槽，其槽深一直维持全深截面。自点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，所示的挤压螺旋尚有一计量段33，为利温度之控制，在螺旋芯34与膛的通道35有液体循环。此挤压螺旋23有轴承与驱动，如36所示。

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。外壳装在支架45的轴承44上，由齿轮马达46与47经一大径齿环48驱动，其恰似常用于水平与垂直旋转窑，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与中柱42下部周缘。可绕周缘配置许多孔，以挤出颗粒产品，被固设于另外组件的刀子所切下。颗粒落于转台50之上，可自该处扫落至一导向一冷却器及/或辗片机的输送带上。

图5乃中柱42的顶视图，表示内混合机落下通道的开口51。

圆锥形外壳43在其内侧与中柱42的开口内具有许多螺纹槽52，使内混合机的落料得以循向下且圆滑之坡壁而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。

此项设计可以省却撞杆馈给机的需要，该机如齿轮箱一样，是另一种费用昂贵的设备，且在一水平中心线上倾卸挤压机维修极烦。

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，可钻孔或作成部份空心状，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以供掺入粉状助剂，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。助剂可为液状或浮悬液状，由该接头射入。

如前所述，传送混合机具有大直径与小径向深度，且含有多条起始段，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”螺纹槽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突入于本图平面之中，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。经发现传送混合装置的相对运动的螺纹部份间具有相当大的间隙，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。