同步转子技术专题

1. 同步转子技术专题 • §1 同步转子的概念 • 同步转子技术（Synchronous Rotor Technology)最早是由美国法勒尔公司（Farrel Co.）的N.O.诺泰（N.O.Nortey）在1980年提出的。 • 同步转子不仅仅指的是前后转子的速比是 • 1：1，而且转子的构型也与异步转子的不同 。

2. §2 同步转子的主要技术特征 • （1）前后转子的速比为1:1 • 异步转子前后转子速度不同，其速比一般在 1：1.15左右。过去的混炼理论认为，两转子速比不同可增大胶料在两转子间的剪切、摩擦作用，提高混炼胶填充剂的分散速度，增强混炼效果。

3. 但在实际混炼过程中，转子之间速比的作用远远赶不上开炼机辊筒之间的速比作用。这是因为密炼机的转子结构不同于开炼机的辊筒式结构，辊筒是一个等径圆柱体，而密炼机转子是不规则的，其回转直径是变化的，再加上转子的突棱是螺旋形的，因此，无论是异步转子还是同步转子，在两个转子作相对回转的过程中，其速比都在不断地发生变化。但在实际混炼过程中，转子之间速比的作用远远赶不上开炼机辊筒之间的速比作用。这是因为密炼机的转子结构不同于开炼机的辊筒式结构，辊筒是一个等径圆柱体，而密炼机转子是不规则的，其回转直径是变化的，再加上转子的突棱是螺旋形的，因此，无论是异步转子还是同步转子，在两个转子作相对回转的过程中，其速比都在不断地发生变化。

4. 两转子之间由前后转子转速不同产生的速比，与两转子在相对回转过程相比，其回转半径的变化所产生的速比要大得多。由于异步转子之间存在着的这种变化的、无规则的速比，使得胶料在两半密炼室中受到的剪切、捏炼作用是不同的，物料在两半密炼室中产生了一个温度梯度和粘度梯度，其分布是不均匀的，这对同一车胶料，以及各批胶料之间的质量均一性造成了不良影响。两转子之间由前后转子转速不同产生的速比，与两转子在相对回转过程相比，其回转半径的变化所产生的速比要大得多。由于异步转子之间存在着的这种变化的、无规则的速比，使得胶料在两半密炼室中受到的剪切、捏炼作用是不同的，物料在两半密炼室中产生了一个温度梯度和粘度梯度，其分布是不均匀的，这对同一车胶料，以及各批胶料之间的质量均一性造成了不良影响。

5. 由于两转子转速不同，两转子对物料的“拉力”作用时刻在变化，使胶料在密炼室中的流动也是不均匀的。虽然通过上、下顶栓时，进行了分流、混合，这种误差可相对减小，但总是消除不掉的。另外，随着强剪切转子的使用，混炼时间更加缩短，在转子转速比较低的情况下，这种误差在异步转子密炼机中将难以消除且会越来越大。

6. 同步转子密炼机的速比为1:1，且转子构型完全相同，工作中，突棱间始终保持点啮合的方式，两半密炼室内的速度梯度也完全相同，胶料流动的方式、速度也大体一致，从而保证了两半密炼室内具有相同的温度梯度，并使胶料在相同的粘度下经受剪切、捏炼作用，使其在转子表面及密炼室内具有基本相同的流变特性，从而保证了填料在混炼过程中能得到更好的分散和分布，排出的胶料温度也基本一致，从而优化了混炼工艺，提高了混炼胶的质量。同步转子密炼机的速比为1:1，且转子构型完全相同，工作中，突棱间始终保持点啮合的方式，两半密炼室内的速度梯度也完全相同，胶料流动的方式、速度也大体一致，从而保证了两半密炼室内具有相同的温度梯度，并使胶料在相同的粘度下经受剪切、捏炼作用，使其在转子表面及密炼室内具有基本相同的流变特性，从而保证了填料在混炼过程中能得到更好的分散和分布，排出的胶料温度也基本一致，从而优化了混炼工艺，提高了混炼胶的质量。

7. （2）独特的转子构型 • 同步转子除了两转子间的速比为1:1外，更重要的是两转子的构型发生了变化。它按棱数的不同，可以分为两棱、三棱、四棱和六棱同步转子等，目前广泛采用的是两棱和四棱同步转子。同步转子与异步转子的构型区别，主要表现在：长短棱的长度、分布及排列型式，突棱螺旋角的大小，以及突棱之间螺旋角的差值等等。一般来讲，同步转子螺旋突棱的螺旋角差值可在0～15O范围内选用，最佳值为0～8O。

8. （３）合适的相位关系 • 由于两同步转子的转速相同，当两转子之间的初始位置确定后，在旋转工作中，两转子之间的相对位置，在每转过程中就不再变化了，我们把这一初始位置称作两转子之间的相位关系，这也是它不同于异步转子的主要区别之一。异步转子由于前后转子的转速不同，因此，两转子之间的相位关系是变化的，它不是按转速而循环，而是按时间来循环的，因此，它无规律可循。 • 对同步转子来讲，由于相位固定，如何确定两转子突棱的排列形式，以获得最佳的相位关系以及如何利用相位固定这种特性，是同步转子的技术关键。它直接影响同步转子密炼机的性能、产量和混炼胶的质量。

9. （4）优良的热传导性 • 同步转子具有比异步转子更强的剪切、拉伸和挤压作用，消耗的功率增加，这样形成剪切热更大，因此，密炼室采用小孔串联钻孔冷却，转子采用强制性冷却，如图所示。从图中可以看出，将转子棱峰处的冷却通道与转子中心轴的冷却通道连接起来，使循环水处于强制流动状态，从而对转子棱峰的温度具有强大的 • 控制作用，故在传热 • 方面有了重大改进， • 这一结构还提高了转 • 子的强度和刚度。

10. §3 同步转子的优点 • （1）吃料能力，剪切、撕裂及拉伸等作用均得以增强； • （2）分散和分布混炼效果好； • （3） 炭黑分散度高； • （4）同一车胶料之间和各批次胶料之间的均匀性好、温差小； • （5）虽然消耗的功率峰值较大，但混炼时间短，生产效率高，单位能耗低； • （6）能适应各种配方的混炼或混合。 • 综合同、异步转子密炼机的优、缺点并加以对比，可见，同步转子的性能远远优于异步转子。

11. §4 同步转子构型 二棱同步转子 四棱同步转子 六棱同步转子

12. §5 X(S)M-1.7YTB密炼机简介

13. 主 机 部 分

14. 温控部分

15. 控制部分

16. 液 压 部 分

17. 传动部分和润滑泵

18. 整机的三维造型

19. 混炼室打开的情况 局部放大图