CN101762437A - 一种连续循环混合器的转子流变仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续循环混合器的转子流变仪，由混合器腔体、混合器后板、转子、密闭阀、流向控制阀、混合器前板和温度测控调节系统组成，混合器后板、混合器腔体和混合器前板依次连接组成混合器，混合器腔体内设有主型腔和副型腔，主型腔和副型腔均为中部空心的柱形结构，主型腔和副型腔两端分别通过型腔通道连接，构成“回”字形结构，加料口位于主型腔的顶部，加料口上设有密闭阀；流向控制阀位于型腔通道内，主型腔和副型腔内均设有转子；混合器后板、混合器腔体和混合器前板分别连接温度测控调节系统。本发明保证了物料循环连续的受到转子的作用，可以在少量物料的情况下，模拟螺杆挤出机中螺杆对物料的连续剪切作用，本发明对物料的需求较少，达到资源的节约。

Description

一种连续循环混合器的转子流变仪

技术领域

本发明涉及一种连续循环混合器的转子流变仪。

背景技术

流变性是高分子材料在温度和应力作用下流动产生的粘性和弹性形变行为，它与各种因素的关系是高分子材料成型加工中最基本的工艺参数，对原料的选用、添加剂的选择、加工工艺参数的确定、成型设备和模具的设计有着重要的指导作用。

流变特性的测定有助于提高产品质量，预测其产品的最终使用性能，还可以预测加工过程中以及完成加工后产品的物理特性。因材料的性能指标与材料的加工特性、产品设计和加工工艺等密切相关，所以在对新材料的生产加工之前，了解材料的流变性能是非常必要的。目前研究材料流变特性的测试仪器主要是转矩流变仪，按结构分为三部分：主机控制系统，测量驱动系统和辅机附件部分。辅机附件部分包括密炼混合器、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、吹膜机、压延挤带机、电缆包覆装置和造粒机等。本发明涉及螺杆挤出机和密炼混合器辅机附件，旨在拓宽材料性能的研究，特别适用于纤维增强复合材料的模拟实验研究。

螺杆挤出机辅机，主要有单螺杆和双螺杆挤出机两种形式，目前存在的不足有：

1.螺杆挤出机的螺杆长径比在20～30左右，如此大长径比的螺杆对螺杆的制造和加工要求较高，同时成本也较高。

2.螺杆挤出机在实验模拟加工纤维增强材料时比较困难。实验过程中，玻纤分散的不均匀可能使挤出机阻塞，同时产生的巨大的扭矩可能使螺杆折断或使电机过载等事故。

3.螺杆挤出机在实验模拟加工纤维增强材料时，玻纤对螺杆和料筒的摩擦和刮伤比较厉害，这就要求螺杆要有足够好的强度、刚度和耐磨性等，造成成本的增加。

4.相对于密炼混合器实验，螺杆挤出机实验过程中，物料的用量比较大，对资源的造成较大的浪费。

密炼混合器辅机附件是一个间接性工作的实验设备，其转子包括轧辊转子、凸轮转子、班布里转子和西格玛转子等，都为非螺杆型。物料在密炼室中主要受到挤压、剪切、搅拌、捏合和撕裂等作用而促使物料均匀混炼塑化的。

目前密炼混合器辅机存在的缺点有：

1.非螺杆型转子对材料的这种作用与材料在螺杆挤出机中受到螺杆的作用有较大的差别，特别是在复合材料的研究中，密炼混合器中转速与剪切和螺杆挤出机中转速与剪切还未能够形成一种转换关系，因此在研究螺杆对材料的影响存在较大的困难。

2.密炼混合器辅机属于间歇性工作的实验设备，每次实验完成，都必需关闭电源，暂停仪器。清理物料时，必需将混合器拆卸，在工序上比较繁琐，因此实验的时间也较长。

对于以上两种辅机附件实验仪器存在的缺点，有必要设计一种仪器，能够在少量物料的情况下，研究螺杆对物料的循环连续剪切作用，同时，能够方便清理物料，节约实验时间。本发明的仪器是研究材料的流动，塑化，热稳定性，剪切稳定性等的理想设备，该流变仪提供了更接近于生产实际加工的动态测试方法，可以在类似实际加工的情况下，循环连续、准确可靠地对材料的流变性能进行测定，如多组份物料的混合、热固性树脂的交联固化、弹性体的硫化，材料的动态稳定性以及螺杆转速对体系加工性能的影响等。可广泛应用于橡塑新材料的研究、开发，材料流变性能的测定，新配方的设计，成型工艺条件的优化，以及产品质量的控制等。对教学、科研和新材料的开发和生产工艺条件的确定有很大的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续循环混合器的转子流变仪，可以在少量物料的情况下，模拟螺杆挤出机中螺杆对物料的连续剪切作用，测量转子在混合混炼过程中扭矩与时间的函数。

本发明提出的连续循环混合器的转子流变仪，由混合器腔体1、混合器后板2、转子3、密闭阀4、流向控制阀5、混合器前板6、螺钉7和温度测控调节系统8组成，混合器后板2、混合器腔体1和混合器前板6依次通过螺钉7连接组成混合器，混合器腔体1内设有主型腔11和副型腔12，主型腔11和副型腔12均为中部空心的柱形结构，型腔通道10为两条，主型腔11和副型腔12两端分别通过型腔通道10连接，构成“回”字形结构，加料口9位于主型腔11的顶部，加料口9上设有密闭阀4，当加料口9完成加料后由密闭阀4密封；流向控制阀5位于型腔通道10内，用于控制主型腔和副型腔间物料流向，转子3分别位于主型腔11和副型腔12内；混合器后板2、混合器腔体1和混合器前板6分别连接温度测控调节系统8。

本发明中，所述温度测控调节系统8采用温度传感器和加热器，所述温度传感器连接有信息输出单元和显示单元，通过温度传感器测控混合器腔体1中物料的温度。

本发明中，所述转子3连接转矩传感器，转矩传感器连接有信息输出单元和显示单元。

本发明中，所述转子3为螺杆转子、螺杆销钉转子或屏障螺杆转子中任一种。

本发明中，混合器腔体1两侧分别开有凹槽，两条凹槽构成两条型腔通道10，一条凹槽位于混合器腔体1与混合器后板2之间，另一条凹槽位于混合器腔体1与混合器前板6之间。

本发明中，主型腔11和副型腔12均为单螺杆转子型腔、双螺杆转子型腔、三螺杆转子型腔或行星螺杆转子型腔中任一种。

在混合器腔体1、混合器后板2和混合器前板6分别设有温度测控调节系统8。物料从加料口9加入混合器腔体1中，加料完成后，关闭密闭阀4。转子3在电机驱动下转动，通过对转子扭矩数据的采集及处理，获取扭矩值。物料经过混炼混合并在转子3作用下，物料从主型腔11中的出料口通过一条型腔通道10进入副型腔12，在副型腔12中，在转子3的作用下，物料从另一条型腔通道10通道进入主型腔11中，如此循环连续，完成物料的连续剪切与混炼。

本发明中，所述混合器腔体内的主型腔11和副型腔12是循环连续的，为“回”字型型腔，主副型腔之间通过型腔通道相连接；物料在型腔内能够循环连续的受到转子的作用。

本发明中，所述流向控制阀，当关闭料流控制阀，使物料能够在混合器型腔中循环连续运动；开启流向控制阀，则切断物料的这种循环运动，使物料在转子的作用下挤出混合器。

本发明的有益效果在于：如上所述的循环运动方式保证了物料循环连续的受到转子的作用，这种作用更加接近于螺杆挤出机的实际加工情况，可以在少量物料的情况下，模拟螺杆挤出机中螺杆对物料的连续剪切作用，特别适用于玻璃纤维，植物纤维等剪切敏感型纤维复合材料的研究。此发明的设备对物料的需求较少，达到资源的节约。实验完成时，通过流向控制阀的开启，切断物料循环运动，使物料在转子的作用下挤出混合器。这样可以在不必关闭主驱动系统情况下将物料清理出混合器，减少对设备的疲劳损害并缩短实验时间。

附图说明

图1为主副型腔为单转子流变仪局部剖视图。

图2为主副型腔为单转子流变仪俯视图。

图3为主副型腔为单转子流变仪的型腔体。

图中标号：1为混合器型腔体，2为混合器后板，3为转子，4为密闭阀，5为流向控制阀，6为混合器前板，7为螺钉，8为温度测控调节系统，9为加料口，10为型腔通道，11为主型腔，12为副型腔。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：如图1至图3所示，包括混合器腔体1以及腔体内部的转子3，混合器腔体1设有主腔体11、副腔体12、温度测控调节系统8、加料口9及型腔通道10，型腔通道10处的连同与否由流向控制阀5控制，混合器前板6、混合器型腔体1和混合器后板2通过螺钉7组装在一起，加料口9处设有密闭阀4。

如图1至图3所示，本发明所述的转子3在混合器腔体1内，混合器腔体1是通过型腔通道10相连，混合器腔体1和混合器后板2通过螺钉7组装在一起，加料口9处设有密闭阀4。

下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实验前将本装置连接到扭矩传感器上，接上电源和热电偶，打开总电源、计算机控制部分的电源，并进入控制程序，设置温度参数和转速参数，然后开启驱动部分的电源，待温度达到设定值后，预热一段时间，驱动传动装置，运行本装置，将物料经加料口9处加入混合器腔体1中，加料完成后，关闭密闭阀4。转子3是由主驱动系统驱动，通过对转子3扭矩数据的采集及处理，由信息输出单元和显示单元记录转子的扭矩值。物料在转子3的作用下，经过剪切混合并沿转子转动方向向前输送，物料从主型腔11通过一条型腔通道10进入副型腔12，在副型腔12中，在转子3的作用下，物料从另一条型腔通道10进入主型腔11中，如此循环连续。实验完成，通过料流控制阀的开启，切断物料循环运动，使物料在转子的作用下挤出混合器。实验完成后，关闭电源并清洗流变仪。

本发明的工作过程如下：

如图1至图3所示，物料经加料口9加入混合器腔体1中，加料完成后，关闭密闭阀4。混合器腔体1内的转子3在系统驱动下转动，物料在转子3的作用下，从主型腔11一端到达其中一条型腔通道10进入副型腔12，在副型腔12中，在转子3的作用下，物料再通过另一条型腔通道10进入主型腔11中，如此循环连续；物料在型腔内经转子3剪切一定时间之后，通过对转子扭矩数据的采集及处理，获取扭矩值；开启流向控制阀5，物料在型腔内的循环流动被阻止，并在转子作用下挤出混合器型腔。其中在混合器腔体1、混合器后板2和混合器前板6分别设有温度测控调节系统8。

Claims (6)

1.一种连续循环混合器的转子流变仪，由混合器腔体(1)、混合器后板(2)、转子(3)、密闭阀(4)、流向控制阀(5)、混合器前板(6)、螺钉(7)和温度测控调节系统(8)组成，其特征在于混合器后板(2)、混合器腔体(1)和混合器前板(6)依次通过螺钉(7)连接组成混合器，混合器腔体(1)内设有主型腔(11)和副型腔(12)，主型腔(11)和副型腔(12)均为中部空心的柱形结构，型腔通道(10)为两条，主型腔(11)和副型腔(12)两端分别通过型腔通道(10)连接，构成“回|”字形结构，加料口(9)位于主型腔(11)的顶部，加料口(9)上设有密闭阀(4)，当加料口(9)完成加料后由密闭阀(4)密封；流向控制阀(5)位于型腔通道(10)内，用于控制主型腔和副型腔间物料流向，转子(3)分别位于主型腔(11)和副型腔(12)内；混合器后板(2)、混合器腔体(1)和混合器前板(6)分别连接温度测控调节系统(8)。

2.根据权利要求1所述的连续循环混合器的转子流变仪，其特征在于所述温度测控调节系统(8)采用温度传感器和加热器，所述温度传感器连接有信息输出单元和显示单元，通过温度传感器测控混合器腔体(1)中物料的温度。

3.根据权利要求1所述的连续循环混合器的转子流变仪，其特征在于所述转子(3)连接转矩传感器，转矩传感器连接有信息输出单元和显示单元。

4.根据权利要求1所述的连续循环混合器的转子流变仪，其特征在于所述转子(3)为螺杆转子、螺杆销钉转子或屏障螺杆转子中任一种。

5.根据权利要求1所述的连续循环混合器的转子流变仪，其特征在于混合器腔体(1)两侧分别开有凹槽，两条凹槽构成两条型腔通道(10)，一条凹槽位于混合器腔体(1)与混合器后板(2)之间，另一条凹槽位于混合器腔体(1)与混合器前板(6)之间。

6.根据权利要求1所述的连续循环混合器的转子流变仪，其特征在于所述主型腔(11)和副型腔(12)均为单螺杆转子型腔、双螺杆转子型腔、三螺杆转子型腔或行星螺杆转子型腔中任一种。

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