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1、 第四章 密闭式炼胶机第八节 密炼机上下辅机系统 (第一部分 密炼机上辅机系统)8.1 概述密炼机上辅机系统用于实现密炼机炼胶所需的炭黑、胶料、油料等的自动输送、贮存、配料称量、投料等工艺过程，是密炼机炼胶不可缺少的的配套设备。其控制系统包含了对密炼机主机以及上辅机的网络化和智能化管理及控制。8.2 系统组成及主要技术参数密炼机上辅机系统的工艺流程如图1-3-6-1所示。密炼机上辅机系统主要由以下几部分组成：炭黑气力输送系统；炭黑称量、投料系统；油料输送、贮存、称量、注油系统；胶料导开、称量、投料系统；计算机智能控制系统。图1-3-6-1密炼机上辅机系统的工艺流程图表1-3-6-1和表1-3-
2、6-2列出了密炼机上辅机系统的主要技术参数。 表1-3-6-1 炭黑气力输送系统的输送能力输送管道直径(mm)输送能力（t/h）10046125681508101751015表1-3-6-2称量系统技术参数适用密炼机总容积（l）90160270400炭黑秤最大量程(kg)60100150200分度值(g)20505050称量静态精度0.1(全量程)称量动态精度0.25(全量程) 油料秤最大量程(kg)20306060分度值(g)10102020称量静态精度0.1(全量程)称量动态精度0.25(全量程) 胶料秤最大量程Kg100200300400称量精度0.1(全量程)分度值 (g)505010
3、01008.3 主要装置8.3.1炭黑气力输送系统气力输送是利用空气（或气体）流作为输送动力，在管道中搬运粉、粒状固体物料的方法。空气或气体的流动直接给输送管内物料粒子提供移动所需要的能量，管内空气的流动则是由管子两端压力差来推动。 气力输送的主要目的是将固体物料由一个位置移到另一个位置。气力输送系统应配置压缩空气或气体源、把物料投入到输送管道内的设备、输送管道以及从输送物料和空气的混合中将输送物料和气体分离的分离设备。这些设备的合理选择和布置可使工厂的布局及操作更为灵活。例如，物料可由几个分管输送到一个总管，或者从一个总输送管分配物料到若干个接受贮斗。物料的输送压力和流动速度可以记录和控制，
4、可以将气力输送系统设计成全自动控制系统。物料在管道中的流动状态实际上很复杂，主要随气流速度及气流中所含物料量和物料本身物性等的不同而显著变化。通常，根据管道中气流速度及输送物料量多少，物料在管道中的流动状态，可分为二大类，一类为悬浮流，物料颗粒是依靠高速气流的动压推动的，属于稀相输送；另一类为集团流或栓流，物料颗粒是依靠气流的静压推动的，属于密相输送。气力输送按照在管道中形成气流的方法，将气力输送分为吸送式和压送式两类；按输送压力的高低又可将气力输送系统分为低压式气力输送系统和高压式输送系统；按发送装置又可分机械式气力输送系统和仓压式气力输送系统；按输送管的形式又可分为单管输送系统和双管输送系
5、统，双管输送系统还可分为内管式（空气伴管在输送管内）和外管式（空气伴气管在输送管外）输送系统；按输送过程中气源进气方式分连续供气式输送系统和脉冲供气式输送系统。 目前用于输送炭黑及相关粉料的气力输送方式有：（1）负压式气力输送系统负压式气力输送是利用安装在输送系统终点的罗茨风机或真空泵抽吸系统内的空气，在输送管中形成低于大气压的负压气流。炭黑同气体一起从起吸点吸嘴和料罐经过混合后进入管道，并随气流输送到终点分离。炭黑颗粒受到重力或离心力作用从气流中分离出来进入贮仓贮存，空气则经过滤除尘净化后通过风机排放到大气中。（2）正压式气力输送系统炭黑通过加入到叫作“发送罐”又称“压送罐”的压力仓中，在该
6、压力仓中空气进入与炭黑混合，然后送入输送管道并被运走。操作压力越高就意味着炭黑能在更高的浓度及更长的距离下输送。（3）脉冲式气力输送系统脉冲式气力输送系统通过脉冲气体将输送管中的炭黑切成一段一段的柱塞，然后连续脉冲气体以一定的压力进入输送管道，并沿整个输送长度将一段一段的柱塞送至管道终点。气力输送系统与其他固体输送系统，如带式输送机、振动给料机及螺旋输送机和埋刮板输送机相比，其优缺点如下： 优点a.所有的固体输送设备与气力输送系统相比，气力输送系统可能是小颗粒固体物料连续输送的最合适的方法，同样也适合间断地将大批量颗粒物料从罐车、铁路车辆和货船输送至贮仓。b.气力输送系统对充分利用空间的设计有
7、极好的灵活性。带式输送机、振动给料机及螺旋输送机和埋刮板输送机在实质上仅为一个方向输送，如果输送物料需要改变方向或提升时，就必须有一个转运点并需要有第二台单独的输送机来接运。气力输送机可向上、向下或围绕建筑物、大的设备及其他障碍物输送物料，可以使输送管道高出或避开其他操作装置所占用的空间。c.气力输送系统所采用的各种固体输送泵、流量分配器以及接收器非常类似于流体设备的操作，因此大多数气力输送系统很容易实现自动化，由一个中心控制台操作，可以节省操作人员的费用。d.与其他固体物料输送方法比较，气力输送系统着火和爆炸的危险性小，因此具有安全的优点。e.一个设计比较好的气力输送系统常常是干净的，消除了
8、对环境的污染。 缺点a.与其他散状固体物料输送设备相比，气力输送系统的动力消耗较高（系指与机械输送系统输送每吨物料所需要的最高功率）。b.使用受到限制。气力输送系统仅能用于输送必须是干燥、没有磨琢性、有时还需要能自由流动的物料。一般，如果最终产品不允许破碎，则脆性的、易于破裂的产品不适合采用气力输送机输送。除非是特殊设计的设备，否则易吸潮及易结块的物料也不宜用气力输送系统输送。易氧化的物料不适合用空气输送，但可以采用带有气体循环返回的惰性气体来代替空气。由于管道、通风机及其他元件与物料接触极易被磨损或损坏。c.输送距离受到限制。至目前为止，气力输送系统只能用于比较短的输送距离，一般物料小于30
9、00米，较粘的物料会更小，比如炭黑的气力输送目前仅能输送500米。d.物料特性的微小的变化（像倾注密度、颗粒大小分布、硬度、休止角、磨琢性、爆炸的潜在危险）都可能引起操作上的困难。6.3.1.1炭黑负压气力输送系统图1-3-6-2 炭黑负压气力输送系统流程图1供料装置；2加料罐；3旋转阀；4输送管道；5分离器；6风机；7贮料罐炭黑负压气力输送系统一般由供料装置、加料罐、输送管道、分离器（袋滤器）、贮料罐、风机等组成。有时为消除高压风机产生的噪声，还装设消音器。如图1-3-6-2所示。该系统的风机作为气源设备装在系统的末端。当风机工作时，系统中的输送管道内即形成负压，整个输送管道长度上产生压差。
10、此时，管道入口的炭黑和空气一起被吸入管道，在管道中移动，最后到达管道末端的分离设备。在分离设备上炭黑和空气实现分离，炭黑留在贮料罐内，净化后的空气经风机排入大气。炭黑负压气力输送系统具有以下特点：（1）适宜于输送干的、松散的、活动性好的炭黑。进料方便，加料罐构造简单。（2）管道和设备的不严密处不会产生炭黑飞扬。（3）管道内炭黑和空气成流态化运动，炭黑对管道的磨损较小。（4）系统设备较简单、使用和维修简便。（5）输送能力和输送距离受到真空度的限制，仅限于在输送距离小于50米，输送能力小于4吨/小时情况下使用。受输送能力和输送距离的限制，因而也就限制了该系统的推广应用。8.3.1.2炭黑正压稀相气
11、力输送系统炭黑正压稀相气力输送系统一般由风机、加料罐、旋转供料阀、输送管道、分离器（袋滤器）、贮料罐等设备组成。如图1-3-（6-3）所示。该系统的风机作为气源设备装在系统的进料端。由于炭黑不能自由地进入输送管道，因而必须使用有密封压力的供料装置。风机工作时，管道中的压力高于大气压力，属正压输送。炭黑从加料罐经旋转供料器加入到输送管道中，压缩空气和炭黑混合后被输送至分离器中。在分离器中，炭黑与空气实现分离，炭黑留在贮料罐内，净化后的空气经风机排入大气。该系统一般采用通风机或罗茨风机吹入空气，输送气压为0.05Mpa左右，单管输送。为防止输送过程炭黑在管道中堵塞，常采取提高输送速度（大于10米/
12、秒）、减小炭黑与空气的质量混合比等方法。故称为炭黑正压稀相气力输送系统。图1-3-6-3 炭黑正压稀相气力输送系统流程图1供料装置；2加料罐；3旋转阀；4风机；5输送管道；6分离器及风机；7贮料罐炭黑正压稀相气力输送系统具有如下特点：（1）系统设备较简单、使用和维修简便。（2）输送能力和输送距离有所提高。（3）由于炭黑被高速气流带走，颗粒相互间及其同关闭的碰撞使管道磨损严重，且料粒破损不可避免，炭黑破碎率增加。（4）输送用空气量大，因而能耗也大。虽然降低输送速度有所改善，但又极易引起管道堵塞。因为炭黑破碎率高、消耗空气量大、管道易磨损和堵塞，故该系统的应用也受到影响。8.3.1.3炭黑正压密相
13、气力输送系统 炭黑正压密相气力输送系统是近十几年发展完善起来的一种输送形式。如图1-3-6-4所示，主要由空压机、供料装置、压送罐、输送管道、旁通管及旁通进气管、分配阀、分离器（袋滤器）、贮料罐等设备组成。该系统与炭黑负压气力输送系统和炭黑正压稀相气力输送系统的最大区别在于炭黑输送管的旁通管及旁通进气管。旁通管中通入的是压缩空气。旁通管及旁通进气管的作用就是当炭黑输送管道出现堵塞的迹象时，旁通管中的压缩空气经过旁通进气管进入炭黑输送管道，气流将炭黑切割成短料拴而实现正常输送。炭黑的输送压力一般在0.2Mpa左右。旁通管上两个进气管之间的距离，与被输送炭黑的物性和输送距离有关，一般约为炭黑输送管
14、道直径的5-15倍。旁通管内的气体压力要比输送管道内的输送压力高0.010.05Mpa，为防止旁通管中气流停止时炭黑回流到旁通管中而使旁通管失效，在旁通进气管中设置了单向阀和过滤喷嘴。旁通管与炭黑输送管道的直径比约为d:D=1:8-1:10。图1-3-6-4 炭黑正压密相气力输送系统流程图1气源处理装置；2太空包或小包装加料；3槽车加料；4加料罐；5压送罐；6输送管道；7压力传感器；8压力平衡阀；9分离器；10贮料罐；11破拱装置；12料位计将透明有机玻璃管串接在炭黑密相气力输送管道的水平输送位置和垂直输送位置，通过炭黑输送试验发现，炭黑在水平管道输送时的流动状态如图1-3-6-5所示，炭黑在
15、垂直管道输送时的流动状态如图1-3-6-6所示。图1-3-6-5和图1-3-6-6中的H1和H2以及V1和V2分别表示炭黑在水平和垂直输送管道中正常工作时的流动状态。很明显，正常输送时炭黑的密相气力输送属于栓塞式气力输送和非栓塞式气力输送之间，即炭黑以栓塞状或沙丘状态做集团运动。这种输送方式的气流速度一般在9m/s以下，输送压力一般在0.25MPa左右，料气混合比一般在20左右。图1-3-6-5和图1-3-6-6中H3和V3分别表示炭黑输送结束清扫遗留在输送管道中的炭黑流动状态。当更换炭黑品种时，须执行此工序。为使炭黑清扫彻底，应以足够的空气量才行，因而此时炭黑在管道中的流动状态是典型的稀相悬
16、浮式气力输送，清扫时间视输送管道距离而定，一般10s左右。图1-3-6-5 炭黑在水平管道输送时的流动状态 图1-3-（6-6）炭黑在垂直管道输送时的流动状态炭黑正压密相气力输送系统具有如下特点：（1）适用于炭黑从一处向几处分散输送。供料点是一个，而终点的卸料点可以是一个或几个。所以一套炭黑气力输送系统可以向不同车间的不同密炼机的配料系统供料。（2）黑混合比和输送距离可大大增加。从输送机理上讲，输送距离增加，阻力加大，这只需相应提高空气的压力即可。空气压力提高，空气重度增大，也能保证提高输送能力。旁通管及旁通进气管的设置，使炭黑的输送浓度即混合比的大幅度增加成为可能。低的炭黑输送速度和高的炭黑
17、混合比又使得炭黑破碎率的大幅度降低成为可能。（3）消耗的空气即能耗较少。炭黑易从排料口排出，分离器（袋滤器）构造简单，无需大型分离器。（4）通过检漏装置很容易根据漏气处喷出的炭黑判断破损漏气位置。（5）炭黑压送装置结构比较复杂，对单压送罐形式只能实现间歇压送，只有当双压送罐串联或并联使用时才能实现连续输送，这无形中会增加设备投资。 由于炭黑正压密相气力输送系统克服了炭黑负压气力输送系统和炭黑正压稀相气力输送系统的缺点，特别是输送距离长、输送能力高、炭黑破碎率低、能耗少、管道不易堵塞等突出的优点，因而代表了炭黑气力输送系统的发展方向。8.3.1.4主要零部件的设计与选型 橡胶行业对炭黑气力输送系
18、统的要求是大容量、长距离、更节能，同时还要做到智能精确控制、低炭黑破碎率、无污染和更可靠。炭黑正压密相气力输送系统基本能满足，已获得了用户的认可，在此仅介绍该系统的设计及主要部件的选型。(1)系统的方案确定 系统设计时，首先需要了解基本设计数据，如：炭黑的包装形式、炭黑的品种及物性、炭黑的输送能力要求、炭黑的输送管道布置及输送距离、贮料罐的数量及容积等。然后设计出系统流程图。系统设计程序如图1-3-（6-7）所示。(2)主要零部件设计供料装置炭黑的包装形式有三种：太空包、小包装袋、槽车。根据各橡胶企业的现状和自身的发展，首先应考虑设计适合太空包和小包装袋均可投料的双工位供料装置。该装置以人工解
19、包投料为主，同一装置上设有两个工位，分别对应太空包投料和小包装袋投料。同时该装置必须配备袋滤器，以便将投料口飞扬的炭黑及时收集回用，保持工作环境的清洁。另外，为了运输的方便和减少包装费用，炭黑散装槽车的使用正有日益扩大的趋势。槽车以重力卸料为主，内部分割成几个独立的室，用以盛装不同种类的炭黑，槽车下部对应设有各自的卸料口，槽车卸料口对准投料口后，投料口升降气缸升起，压紧槽车的卸料口法兰，此时即可进行槽车卸料。设计开始技术参数确定本方式是否合适? 考虑其它方式否是确定粉料投料形式确定压送罐数量及容积确定输送距离及走向确定输送速度及混合比计算每一循环时间计算输送空气用量、推定压力选定器件组成计算输
20、送能力计算气源风量、压力、功率结果是否正确? 否是绘图设计设计完成 图1-3-6-7 系统设计程序框图 发送装置 炭黑颗粒小、易飞扬，同时作为橡胶的填充材料，炭黑品种多，用量大。良好的工作环境和越来越高的炼胶质量要求使得炭黑密相气力输送装置成为炼胶的必选设备。炭黑密相气力输送装置的关键设备是炭黑压送装置。该装置由发送罐和压送管路及控制阀门组成。它在压力下工作，要求能均匀送料并保证气密。有单罐压送和双罐压送两种形式。单发送罐只能间歇工作，向发送罐加料时不输送，输送时不能加料。双发送罐由两个发送罐并联组合使用，交替工作来实现连续供料。发送罐的工作原理是利用压缩空气将容器内已流态化的炭黑送入输送管道
21、输送，由加料、充气、压送、清洗四个基本过程组成一个工作周期。通过计算机自动检测料位变化、压力变化实现连续输送。为保证在稳定的输送状态下能保证按规定时间可靠地反复装料和压送，应考虑采用料位计、压力传感器、定时器三者同时使用的控制方法，即所谓的三保险控制方法，定时器作为备用，一旦因事故导致料位失灵或压力波动而失控时，定时器即起作用。发送罐是一个空气密封容器，它可交替进行装料、充气（流态化），并由管道按一定量排出炭黑。投料斗一般放在发送罐的上方，以利炭黑加入罐中。在橡胶工业中应用最多的是下送料式发送罐。这种发送罐的出料口与输送管道通过牛角变径管连接，并在牛角变径管尾部引入压缩空气。输送压力与输送炭黑
22、的性能、实际输送距离、管路弯头数量等有关，通常输送压力为0.25MPa左右。炭黑进入密闭的发送罐中后，首先进行流态化，而后进行压送。如果是单发送罐，则属于间歇输送；如果是双压送罐，可实现交替输送，则属于连续输送。如图1-3-6-8所示，由于是间歇输送，在每图1-3-6-8 单炭黑发送罐结构1投料斗；2进料蝶阀；3料位计；4发送罐体；5罐体支架；6出料蝶阀；7牛角变径管次输送的终结期，密相输送的诸多优点如低速、高浓度、炭黑破碎率低等，实际上不存在。其炭黑流动状态属于稀相悬浮式输送。炭黑输送管道，如图1-3-（6-9）所示。当一个罐在装料时，另一个罐正好在送料，反之也一样。这样密相气力输送的优点可
23、以充分发挥出来。但这样的组合使投资增加，且占用空间大。因此，在确定是单罐间歇输送还是双罐连续输送时，应全面分析考虑。图1-3-6-9双炭黑发送罐并联结构 1投料斗；2进料蝶阀；3料位计；4发送罐体； 5罐体支架；6出料蝶阀；7牛角变径管炭黑输送管道气力输送管道有单管输送管道和双管输送管道两种形式。由于单管气力输送属于稀相悬浮式气力输送，不能满足输送炭黑的工艺条件，所以已经逐渐淘汰。而双管输送可以实现密相气力输送，所以已经越来越多地采用。输送管道的材料由塑料管、不锈钢管、橡胶管、铝合金外管加橡胶内管，不管采用哪种材料，都应满足内表面要光滑、避免粗糙，防静电，质量轻，不生锈等功能。常见的用于输送炭
24、黑双管输送管道有两种形式：旁通管内置式输送管道和旁通管外置式输送管道。a.旁通管内置式输送管道旁通管内置式输送管道的特点是在炭黑输送管内装设一根细管（旁通管），在细管上以有规律的间距开有排气孔，见图1-3-（6-10）。细管内通有压缩空气，炭黑和空气在发送罐内经过流态化以一定的混合比混合后经由输送主管输送到卸料点。如果被输送的炭黑有任何堵塞的可能时，在这段料柱的后面的气流经旁通管向前运动到某处出现了气体压力高于料栓移动所需压力的状态，于是压缩空气就通过该处的排气孔将料栓分割，形成长度较短的料栓加以输送，这样就可避免堵塞的产生。采用该形式输送管道，结构简单，输送混合比高，输送距离长且炭黑运动速度
25、低，管道磨损小，管道不易堵塞。但由于炭黑颗粒小，又有一定的粘性，工作一段时间后，内置的旁通管内进入炭黑后粘附在内表面上，越积越多，难以清除，最后导致旁通管被堵死，失去了其应有的作用，从而增加了炭黑输送堵塞的可能。因而旁通管内置式输送管道真正用于实际生产的比较少。图1-3-6-10 旁通管内置式输送管道的结构和输送状态1旁通管；2空气喷出口；3炭黑输送主管b.旁通管外置式输送管道旁通管外置式输送管道的特点就是外置的旁通管每隔一定距离与炭黑输送主管连通，但连通是单向的，即只能将旁通管的压缩空气进入到炭黑输送主管，反之不可。为此在连通管上装有一系列空气助推器，见图1-3-（6-11）。当炭黑输送管道
26、内由于炭黑沉积引起输送压力升高时，高压空气及自动从旁通管内喷入到压力升高位置后部，直到将炭黑沉积稀释疏通。这种管道形式可实现密相输送，又较好地解决了炭黑输送时可能产生堵塞的问题，因而目前炭黑的输送基本上采用该形式。但由于旁通管与炭黑输送主管一直是连通的，不是可控的，因而旁通管的压缩空气有相当多的是在后半段进入到炭黑输送主管一同到达了卸料点。这导致了两大缺陷，一个是造成大量压缩空气的浪费；另一个是造成后半部分的炭黑和空气的混合比减小，炭黑的输送介乎在密相和稀相之间，炭黑运动速度增加，炭黑破碎率增高。特别是因突然断电停气而造成的管道堵塞无法自动疏通，只能手动清堵，即不能实现带载自动启动，故并不是一
27、种非常理想的输送管道形式。为了解决上述问题，将上述结构进行修改，形成一种新型旁通管外置式输送管道。这种装置的基本原理是：当输送炭黑时，为防止堵塞和保持尽量低的输送压力，必须阻止并破坏料栓的形成。为此，要在料栓即将形成时就能发现并及时予以破坏掉。如图1-3-6-12所示，在图1-3-6-11的基础上沿炭黑输送主管路每隔一定距离设置一只压力传感器，由PLC随时监测输送过程中各位置输送压力的变化情况。沿旁通管路与炭黑输送主管路相对应，每个相应距离设置一只气动球阀。正常输送情况下，气动球阀是常闭的，旁通管路与炭黑主管路是不相通的。一旦PLC监测到某位置压力传感器提供的压力数据高于正常设定值（假如图1-
28、3-6-12中的压力传感器p4），即表明该位置形成料栓进而有造成堵塞的迹象，此时从旁通管的起始位置至该位置所有旁通管的气动球阀（v1v4）自动全部打开，高压空气到达料栓位置，将料栓稀释，从而避免料栓出现，保持炭黑以沙丘状流畅输送。因旁通管的二次进气是受控的，既能节省气量，减少能源浪费，又能降低输送后期的炭黑移动速度，减少炭黑破碎率，因而远比上述其它形式先进。对于因突然断电停气而造成的管道堵塞当通电送气后也完全可以自动疏通。缺点是由于管道中增加了压力传感器和气动阀门，使得设备成本增加。)图1-3-6-11 旁通管外置式输送管道的结构和输送状态1炭黑输送主管；2旁通管；3空气助推器图1-3-6-1
29、2 新型旁通管外置式输送管道的结构和输送状态1炭黑输送主管；2旁通管；3空气助推器；4压力传感器；5气动球阀两位三通分配阀两位三通分配阀用于对炭黑输送管路的输送方向进行改变，以适用将不同品种的炭黑输送到相应的贮罐中。结构见图1-3-6-13。 图1-3-6-13 二位三通分配阀结构图 1-阀体；2-内衬；3-阀芯；4-密封圈；5-密封圈；6-键；7-位置指示板；8-接近开关；9-行程调节螺杆；10-旋转气缸a.技术参数见表1-3-6-3表1-3-6-3 两位三通分配阀技术参数型号规格HYC-100HYC-125HYC-150HYC-175HYC-200公称通径（MM）1001251501752
30、00工作介质各种炭黑、粉料或其空气混合物工作压力（MPa）00.4控制压力（MPa） 0.50.6介质温度（） 100连接方式法兰b.结构特点 a)阀体采用铝合金材料制作，具有重量轻、安装方便的特点； b)阀芯与端盖间采用了“O”型橡胶密封圈进行密封，密封效果好； c)分配阀通道采用了防静电硫化橡胶内衬，以防止通道内粘附炭黑； d)分配阀装有到位信号指示。采用接近开关指示到位状态，确保工作可靠； e)阀芯的驱动采用具有微调结构的新型齿轮齿条气缸来实现，使用寿命长，调整方便。c.外形及安装尺寸如表1-3-6-4表1-3-6-4 外形及安装尺寸型号规格LaLL1L2L3L4HH13-D3-ZHYC
31、-R(L)12540505260370100803452052408-18HYC-R(L)15045505260370100803602052408-18HYC-R(L)175455352803701201004002202608-18d.安装注意事项a)安装前先检查分配阀的外形，查看分配阀在运输过程中是否发生橡胶内衬、气缸、接线盒、电磁阀和接近开关的损伤；b)二位三通分配阀在安装前应根据系统的布置要求进行检查，以确保通径、旋向的正确； c)二位三通分配阀在现场安装过程中，如遇吊拉，必须使用吊拉环进行吊装；d)安装完毕，完成支架的固定及电、气的接线、接管。分离器 分离器的作用是将炭黑和空气分离
32、，炭黑留在贮料仓中，空气经除尘净化后排出。在炭黑气力输送系统中，分离器又称除尘器，分离器是很重要的一个部件。分离形式为电磁脉冲滤袋。滤袋采用防水、防油、防静电材料。分离器的处理风量应根据炭黑的特性、输送压力、输送速度、输送管道几何参数等计算确定5，一般为2000m3/h-4000m3/h。贮仓及破拱装置炭黑运到厂后，或向炼胶车间输送过程中，需要暂时或长时间的贮存在贮仓中。贮仓的下部以圆锥形或近似圆锥形居多，贮仓的出口一般与给料机（如螺旋输送机、气力输送流槽等）直接相连。贮料仓的按常压容器标准设计，材料为碳钢或不锈钢。如选碳钢材料，内表面应涂防静电油漆；如选不锈钢材料，内表面应抛光。容积一般为6
33、m3-30m3。为配合炭黑自动输送和输送的安全，贮料仓应配备破拱装置、料位计、压力传感器、压力平衡阀等检测仪器。由于炭黑的力学性能、流动性、水分含量、粉粒大小等物性差异较大，使炭黑在贮仓内极易出现料拱或鼠洞等问题，如图1-3-6-14所示，增加了炭黑从贮仓内排出的困难。料拱和鼠洞均为黏性物料的特征，料拱现象发生在整体流动料斗的排料后期，在贮仓的锥部出现并逐渐增强；鼠洞现象发生在中心流动的贮仓中，在一开始就会出现。炭黑在贮仓内出现料拱或鼠洞，除了与炭黑的性质有关外，还与贮仓的形状和结构尺寸、仓壁倾角及出料口的大小等因素有关。因而要使炭黑在贮仓内流动通畅，除了合理正确的设计贮仓（如选择合理的仓形、
34、仓壁倾角和出料口尺寸等参数）外，还应有赖于其它设备的辅助，设法破坏炭黑的起拱条件或者在料拱（或鼠洞）形成之后立即破拱，破拱装置就是解决该问题的比较好的方法。 a b 图1-3-6-14 物料排料时的障碍 a鼠洞现象；b料拱现象a.人工破拱最简单的破拱方法是在成拱范围内，以人工用锤击打贮仓或在出料口上方的仓壁上开孔，以人工用棍棒捣捅物料。这种方法最原始，不但破拱效果差，而且劳动强度大，易污染环境，不能实现自动破拱。b.振动破拱a)气动活塞振动破拱气动活塞振动器是用压缩空气推动活塞（锤头）振打仓壁。其动作原理是交替变换气缸的压缩空气管路，使活塞做快速的往复运动，从而产生振动。该形式结构简单、使用方
35、便、价格低廉，但产生的振击力有限。b)电磁振动破拱电磁振动器是用产生的电磁力作为动力。如图1-3-6-15所示，衔铁和锤头连成一体，激磁线圈通电后，衔铁被吸向铁芯，锤头即振打仓壁。断电后，锤头靠重力或弹簧复位。与气动活塞振动器作用类似，两者均垂直于仓壁产生振动，仓壁的受力情况较好，但也同样存在振击力和噪声问题。 图1-3-6-15 电磁振动器示意图 图1-3-6-16气控偏心转动振动器示意图1锤头；2铁芯；3衔铁；4线圈；5仓壁c)偏心转动振动破拱电动控制偏心转动振动器2是利用装在电动机双出轴上的偏心块随电机轴的旋转产生的离心力而振击仓壁。这种振动器由于振击力大并可调，破拱效果较好，但产生的噪
36、声较大。气动控制的偏心转动振动器是利用钢球在环形轨道内的高速运动来产生振击力，如图1-3-(6-16)所示。该振动器为高频振动，产生的振击力小，仓壁材料易出现疲劳破坏。c.气力破拱a)流态化破拱在贮仓的锥部内置多孔板，多孔板可以是烧结金属、塑料、陶瓷、多层金属编制网、毡等材料，其尺寸和数量可根据实际情况选择。其工作原理是在炭黑排出时通气，使炭黑在出料口附近流态化以减少炭黑与仓内壁的摩擦作用，如图1-3-6-17所示。在排料时向贮仓内通气对减少颗粒间的作用力和颗粒对仓内壁的影响是非常有效的，可使炭黑更顺畅的流动。但是对不同的炭黑，需设定不同的压缩空气压力和送气量。如果控制不好，有可能会使炭黑过分
37、流态化，其结果就是造成炭黑从贮仓出料口成不可控制的溢泻。b)脉冲空气破拱在贮仓的锥部外壁上呈环状布置一排或几排喷嘴，压缩空气经电磁阀、过滤喷嘴进入仓内，然后改变方向，沿仓壁扩散，从而清扫仓壁，使炭黑塌落，如图1-3-(6-18)所示。如果设置合理，破拱效果较好。否则，由于气量分配原因，有可能使得某些喷嘴不起作用，起不到破拱的效果。 图1-3-6-17流态化破拱装置示意图 图1-3-6-18脉冲空气破拱装置示意图否则，由于气量分配原因，有可能使得某些喷嘴不起作用，起不到破拱的效果。c)抖动内衬破拱在贮仓的锥部内置一整体光滑橡胶内衬，内衬与炭黑直接接触。利用压缩空气或气缸抖动内衬达到破拱的目的。该
38、形式尤其适用于贮仓尺寸小、某些炭黑黏性大的场合。由于抖动幅度有限，对于尺寸较大的贮仓，破拱效果较差。d)空气清堵器破拱空气清堵器破拱是利用贮存在贮气包中的气体突然喷出直接冲入炭黑的起拱部位，这种突然爆发所产生的气流冲击力，克服了炭黑的静摩擦，使贮仓内的炭黑恢复流动。其工作过程见图1-3-6-19。打开供气阀门，压缩空气经快排阀S进入气缸A；气缸A中的压缩空气迫使活塞P移向位置C，封闭贮气包D，同时打开气缸壁上的进气孔，使压缩空气通过气缸A和进气孔，充满贮气包，此时空气清堵器处于待发射状态；打开气控阀门使S排气，A、D气压失去平衡，使活塞P快速回移，同时贮气包中压缩空气在几微秒时间内喷射出去。
39、a b c图1-3-6-19 空气清堵器工作过程a空气清堵器处于非工作状态；b空气清堵器处于充气状态；c空气清堵器处于喷射破拱状态d.机械破拱在贮仓的内部设置一带有螺旋叶片的轴，由电机减速机带动旋转。通过带有螺旋叶片的轴的旋转，将物料落到出料口。综合分析上述几种破拱装置，针对炭黑的物性特点，结合炭黑贮仓的布置以及对现代化企业的要求，通过比较各种炭黑的破拱方式的实验和实际应用效果，人工破拱是必须淘汰的破拱方法；振动破拱对小型贮仓（10m3），必然要选择较大功率的振动器，此时产生的噪声可能较大甚至超标，同时能否实现破拱也难以控制。在无法预知是否成拱的情况下，振动器的振动只能会使炭黑越振越实，结果是
40、使炭黑排料困难；气力破拱是解决炭黑贮仓起拱问题较好的办法，其中的脉冲空气破拱是较简单、较实用的炭黑破拱方法，但存在破拱是否可靠的问题；机械破拱是一种比较可靠的方法，但由于结构复杂，维护麻烦，难以布置，在炭黑贮仓中较少采用。由于空气清堵器破拱通入的空气压力高（高达0.7MPa，但不得超过0.8MPa）、速度快（接近音速），故空气可到达最可能出现料拱或鼠洞的部位。喷出气体的动能足以移动炭黑并引发流动。即使出现如：附着性极强的炭黑、受潮吸湿的炭黑、因长期贮存而固结的炭黑、贮仓的锥角平缓或出口狭小等情况，也能实现破拱（见图1-3-6-20）。因而是一种理想的破拱方法。图1-3-6-20空气清堵器破拱示
41、意图8.3.2 炭黑称量、投料系统8.3.2.1 炭黑气力流槽气力流槽是利用物料的位能，炭黑经压缩空气“流态化”并在炭黑本身重量的作用下进行输送（图1-3-6-21）。压缩空气进入空气室5通过过滤板3均匀地进入物料室2，完成炭黑流态化输送。气力流槽只能将炭黑从高处输送到低处，流槽倾角一般为5-20。气力流槽结构简单，输送效率高，适用范围广，对炭黑的破碎率是所有输送方式中最小的。其输送能力取决于流槽截面积、倾角、压缩空气流量、空气压力、过滤板材质和厚度以及气隙。过滤板有各种纤维制成的过滤板和塑料微孔板。输送炭黑所用的过滤板一般采用三防针刺毡（防油、防水、防静电）压制而成。气力流槽的输送能力可由下
42、列公式计算：Q3600F (1)Q气力流槽的输送能力，t/hF流槽物料室横截面积：m2炭黑在物料室中的运动速度，m/s。实际运动速度是由流槽的倾斜角度、炭黑的内磨擦性能、粘性、压缩空气流量和压力等因素决定，其速度一般在0.75-2.0m/s。炭黑的松散密度,t/m3炭黑在物料室内填充系数，一般取0.2-0.5在密炼机上辅机系统中气力流槽适用于大贮仓向发送罐、炭黑贮仓向炭黑秤喂料和进密炼机后加料等场合。但由于气力流槽内的气体需分离出来，故须考虑在流槽的出口配置炭黑和气体分离设备。图1-3-6-21 气力流槽结构示意图1-进料口2-物料室3-过滤板4-压缩空气管5-空气室6-检查手阀7-观察孔8.
43、3.2.2 螺旋输送机螺旋输送机是化工、建材、粮食等部门中广泛应用的一种输送设置，主要用于输送粉状、粒状和小块状物料。不适宜输送易变质的粘性和易结块的物料。在密炼机上辅机系统中常用来输送不同种类的炭黑和粉料，其输送可靠，输送能力可以采用变频调速控制电机转速来控制。并可通过电机点动来实现微下料，螺旋输送机在密炼机上辅机系统中多用于向炭黑秤供料，有些情况下可以代替气力流槽输送。表1-3-6-5表示了螺旋输送机主要技术参数。螺旋输送机与其它输送设备相比较，具有结构简单，横截面积小，密封性能好、可以中间多点装料和卸料、操作安全方便、以及制造成本低等优点。但它由于运动部件多，机件磨损较严重，同时输送距离
44、受限。对于粘性大的物料，易粘附螺杆，消耗功率大以及物料在运输过程中易被破碎。螺旋输送机螺旋面目前多数采用钢板围焊或经过特殊拉伸而成（图1-3-6-22）。螺槽内表面和螺旋表面涂有防粘的环氧树脂涂料。根据被输送炭黑的特性和输送螺旋的实际长度，可设计为等距螺旋、断续螺旋或变距螺旋。对于粘性大的炭黑，甚至应该采用带状螺旋输送来减小粘附面。但在转速、公称直径相同的条件下，带状螺旋输送能力明显要小于同规格螺旋输送机。螺旋输送机除了对炭黑产生破损外，在更换品种时也不容易清除螺槽中残余的物料。表1-3-6-5 螺旋输送机主要技术参数螺旋规格（mm）Dg100Dg150Dg200Dg250Dg300螺距(mm)一般选取与螺旋外径相等，最大不超过1.5倍螺旋外径电机减速器速比/功率(kW)25/1.525/2.225/329/42529/5.5出口蝶阀直径(mm)DN100DN150DN200DN250DN300轴端密封形式填料密封，密封材料：浸油四氟乙烯盘根F10X10图1-3-6-22 螺旋输送器示意图1-轴承 2-气动蝶阀 3-压环 4-密封填料 5-输送螺旋 6-螺旋槽7-搭扣 8
