CN100503209C - 螺杆衬胶泵衬胶定子的成型方法 - Google Patents

Abstract

一种由圆筒形金属外壳和橡胶内衬层构成的螺杆泵衬胶定子的成型方法，其特征是，采用冷喂料排气挤出机直接挤入法将该衬胶层胶料挤入由圆筒形金属外壳和金属模芯构成的模具腔内，完成该胶层的成型。对于大规格衬胶泵定子的成型，运用该法，胶料可以一次连续挤入，衬胶层无汽泡，使用性能和寿命均有改善。

Description

螺杆衬胶泵衬胶定子的成型方法

技术领域

本发明涉及一种物料输送用设备——螺杆衬胶泵——中的一个重要部件，即衬胶定子的制造方法。

背景技术

螺杆衬胶泵是由衬胶定子和螺杆转子组成的一种内啮合密封式螺杆泵，属回转式容积泵，其工作原理是借助作为转子的螺杆的旋转运动把物料推送出去的办法来输送物料的。螺杆泵与其它泵比较它的主要特点是传送物料时扰动小，流量大，压力稳定，效率高，吸入性能好，还可以通过改变转子的转速来调节流量，目前在各工业部门已逐渐得到广泛使用，较多地替代离心泵、齿轮泵或往复泵作输送用泵。橡胶作为一种高分子弹性体，除了像一般高分子材料容易加工成型外，还具有高弹性、缓冲阻尼性、耐磨、耐腐蚀等独特的性能，因此在物料输送泵内衬胶可以防止物料对泵体的磨蚀，延长物料输送泵的寿命。为此，衬胶质量的好坏干系重大。

螺杆衬胶泵的衬胶定子是由圆筒形的金属外壳和内壁呈螺旋状的衬胶层组成，该衬胶层一般采用注压成型机或传递模塑法之类压注成型工艺(《橡胶工业手册》，第六分册，第一章第五节，P147，化学工业出版社，1993年6月第一版)，也就是说，一般是将专门配制好的混炼胶置于注胶缸内借助压机的压力把胶压入由圆筒形金属外壳和表面带有专门设计罗纹的模芯组成的模具腔内，完成成型后，送蒸缸硫化。注压机成型硫化机由于它的注胶筒容量有限，只能用于小规格产品的成型制造，传递模塑法虽可用于大规格衬胶定子的制造，但是存在一些缺点，第一：在压注成型大规格的衬胶定子仍存在注压料筒容积有限的问题，需要分几次加料注压，但每次间隔会将空气夹带入制品中，造成制品内残留汽泡，这样在螺杆泵使用过程中随着橡胶定子与螺杆转子之间的啮合运转，气泡在橡胶层内被挤来挤去，造成衬胶层局部早期损坏而影响到螺杆泵的寿命；第二：注压加料需要分几次进行，工艺操作时间延长，而且先前注入的胶料很容易发生早期硫化(焦烧)，从而影响压注料的均匀性和衬胶层的使用寿命。

发明内容

本发明旨在克服上述大规格螺杆泵衬胶定子衬胶层成型工艺的缺陷，提供一种能够以连续方式把衬胶层胶料挤入成型模模腔的成型工艺方法。

也就是说，本发明是这样实现的，其特征是，采用冷喂料排气挤出机直接挤入法将衬胶层胶料挤入由圆筒形金属外壳和金属模芯构成的模具腔内，完成该胶层的成型。冷喂料排气挤出机是一种比较新型的橡胶挤出加工用设备，用它加工橡胶材料时不必对胶料作回炼预热处理，而且在挤出过程中，胶料在机筒的规定区段(排气段)内还会受到负压的作用，从而可脱除夹杂在胶料中的气体，防止气泡产生。按照本发明，将根据螺杆泵的使用条件专门配制好的混炼胶(胶料)喂入该类挤出机的喂料口，胶料在机筒内通过挤出机螺杆转动产生的剪切力，在进一步混和胶料的同时，把胶料连续推向机头并通过口型被挤出而挤入衬胶定子模具的一端，进入模腔。当模具另一端的逃料孔有胶料流出时，说明胶料已充满模腔，衬胶层的成型作业已经完成，即可把模具移离口型，送去蒸缸，进行硫化。

由于本发明方法针对的大规格的衬胶定子，胶料在模腔内的流程较长，采用本发明方法可以避免空气混入，而且胶料不易焦烧。要达到这个目的宜采用螺杆长径比为14～22的强力剪切型冷喂料排气挤出机。这种挤出机的螺杆喂料段采用大升角浅槽四头螺纹，有利于提高吃料能力和吃料频率，达到稳定挤出和适应性强的目的。压缩段采用了主副螺纹强力剪切结构，有利于提高塑化和混合效果，节流段采用偏心截面结构，既能起到节流、增压、强力剪切和计量作用，又起到对胶料的膨胀和压缩作用，为强化排气提供了条件。排气段是螺杆小螺距深槽结构，有利于延长胶料的停留时间，从而提高排气效果，挤出段是一等距等深双头螺纹，其螺槽深度与压缩段一致，这有利于重新建立起压力，保证挤出过程的稳定性。

同样在整个挤出加工过程中，对温度和速度的合理控制，也是保证整个作业能顺利进行的关键参数。即挤出机各段的温度宜控制为：喂料区段45～60℃，机头和口型区段65～75℃。挤出机螺杆转速控制为45～65转/分。温度太高会降低挤入的压力而减慢挤入速度，还会引起胶料的早期硫化，温度太低流动性差，不利于挤入作业；螺杆转速太快虽挤出速度增加，但胶料生热过快，一方面对机头形成压力，另一方面还会引起胶料焦烧。螺杆转速太慢，不利于提高生产效率。

再者，胶料门尼粘度的控制也是保证挤出—挤入质量的重要因素，即该门尼粘度ML₁₊₄100℃宜控制在35～45之间，门尼粘度过高时，胶料偏硬，难以挤出，挤入模具后，胶料在模腔内的流动性差，不易充满模腔。门尼粘度过低，则可能产生滑移现象，同样不利于挤出作业。

综上所述，本发明的效果是显而易见的，首先本发明采用排气式冷喂料挤出机挤入成型的方法替代传统的注压成型和传递模塑成型方法，用于大规格螺杆泵衬胶定子的成型，避免了在胶层内部会夹杂空气的缺陷，提高了泵的使用寿命，其次由于挤出机的挤入过程是连续进行的，避免了分几次压注胶料而引起的先期压注胶料可能发生的焦烧现象。曾用本发明方法试制了若干出口螺杆泵产品，比用一般传递模塑压注法加工的制品寿命延长了65—85天，博得用户好评。

附图说明

图1是螺杆衬胶泵衬胶定子的结构示意图；图2是图1中的A-A剖视图；图3是强力剪切型冷喂料排气挤出机螺杆螺纹的结构示意图；图4是螺杆衬胶泵衬胶层挤入成型工艺示意图；图5是螺杆衬胶泵衬胶层挤入成型用模具构成示意图；图6是图5中A-A前模板剖视图。图中标号为：1——衬胶层；2——金属外壳；3——挤出机；4——挤出机与模具的连接装置；5——衬胶层挤入成型用模具；6——前、后模板连接杆；7——后模板；8——紧固螺母；9——排气溢胶口；10——衬胶层；11——模芯；12——胶料挤入口；13——前模板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于该实施例。

实施例1、比较例1、2、3

参见附图1～4。拟向韩国出口的输送物料用105—4型螺杆衬胶泵，螺杆长3～4m，其衬胶定子的结构如图1所示。该泵衬胶层[1]的成型采用天津化工机械厂制造的Φ90螺杆长径比为20的强力剪切型XJP—90×16型橡胶排气式冷喂料挤出机[3]。该机的螺杆结构示意图如图2所示。将衬胶泵挤入成型用模具[5]水平放置在模架上，模具内有两端固定在前、后模板[13、7]中心孔中的模芯[11]。将模具的前端通过连接装置[4]与挤出机的口型连接。开启蒸气阀，将挤出机的加料段温度控制在43±5℃，机头和挤入口型段的温度控制在70±5℃，螺杆的转速为55r/min，机头的压力控制在6.57MPa，把配制好的门尼粘度为ML₁₊₄，100℃40的以天然橡胶为基础的混炼胶胶条连续从挤出机喂料口喂入，当模具的另一端的排气溢胶口[9]有胶料溢出时，说明模具的模腔内已充满胶料，挤入成型过程可以结束，接着从口型连接装置上拆卸模具，并用封口塞将模具的进料口[12]封住。模具移入通直接蒸汽的蒸缸，在0.55～0.6MPa蒸汽压力下硫化8.5小时，脱模取出衬胶定子，为实施例1。

另外，以实施例1的胶料用传统的传递模塑法压注同样的衬胶层，为比较例1，以门尼粘度分别为ML₁₊₄，100℃70和25的两种胶料按实施例1所述的成型工艺制造同样的衬胶定子，为比较例2和3。

各项试验的结果如表1所示。

表1

 

项目	实施例1	比较例1	比较例2	比较例3
					衬胶泵出口韩国使用试验结果	8850小时后，橡胶层部分磨损，其它无异状	6510小时后，橡胶层部分磨损并有部分橡胶掉块
取模具一端排气溢胶进行门尼焦烧时间的测定Ms，120℃，min	12.5	3.7
					产品以垂直于长度方向从排气溢胶一端，每隔10mm截取一块，共10块，观察截面的情况	10块截面，截面橡胶部位都平整完好。	第七块截面中有3×7mm呈扁椭圆状空隙(夹杂空气)
衬胶层挤入成型时间，min	18.1		35.2	43.0

Claims (2)

1、一种由圆筒形金属外壳和橡胶内衬层构成的螺杆泵衬胶定子的成型方法，其特征是，所述的橡胶内衬层采用冷喂料排气挤出机直接挤入法将该衬胶层胶料挤入由圆筒形金属外壳和金属模芯构成的模具腔内，完成胶层的成型，采用的冷喂料排气挤出机是螺杆长径比为14～22的强力剪切型冷喂料排气挤出机，所述的胶料挤入作业过程中，挤出机各段的温度控制为：喂料区段45～60℃，机头和口型区段65～75℃，用于胶料挤入作业的混炼胶的门尼粘度ML₁₊₄100℃控制为35～45。

2、根据权利要求1所述的螺杆泵衬胶定子的成型方法，其特征是，在所述的衬胶层胶料的挤入作业过程中，挤出机螺杆转速控制为45～65转/分。

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