CN1035079A - 改进型的挤压设备 - Google Patents

Abstract

用于挤压并制作橡胶或聚合材料坯料的装置，包 括一对液压活塞驱动的挤压头，并有与公共输送管道 相通的出口，连到该管道的还有一螺旋挤压头，一控 制阀控制各挤压头和管道间的流量以便在阀的一个 位置上一个活塞驱动挤压头连到管道以输出被挤压 物，而另一挤压头连到螺旋挤压头以接收新送入的被 挤压物。

Description

本发明涉及一种将可流动的材料成形并切断成控制体积的，单个坯件的挤出物设备。这种设备常常称做“予成形机”。

英国专利说明书No.1141033描述和揭示了“予成形机”，从1966年以来，压塑行业常常将其用来制造胶压坯，巴威尔工程有限公司(Barwell Engineering Limited)首先引入了一个通过模子挤压橡胶，并在膨胀前，在模子表面切断橡胶的准确装置。在这种装置中，由于使用了液压缸挤压机，因此能准确地监测和控制挤压橡胶的体积，但是这项技术的局限性是：

a)该机必须供给予加温的橡胶，该橡胶在整个加工过程中具有相当平稳的塑性和相应地无空气，这样常常需要使用处理橡胶的滚轧机，但是购买和操纵这些机械设备是昂贵的。

b)柱塞式挤压机是间隙式的机器，至今还不能连续地操作。

c)开始挤压操作前，必须将挤压筒中材料抽空。

巴威尔也生产了一种连续挤压的挤压设备，其中，两个液压缸挤压机经一个转换阀连到一个公用出口导管上。在从一个挤压机转换到另一个挤压机过程中，采用这个设备是很难保持一致的挤压速度的。

近年来，为了满足工业上冷供给机的需要，巴威尔和其它人对设备有了进一步的改进，消除了予加热橡胶的问题。这些尝试包括使用冷供给螺旋挤压机，当橡胶通过筒时，捏合橡胶并通过摩擦导致变热。然后橡胶供到一个传统的柱塞式挤压机中，以产生予成形操作。进一步的改进是使用了旋转编码器以监测柱塞的运动，从而控制切料刀的操纵以取得所需的准确性。但是，这只能实现或保持固定的切刀速度或是控制挤出物体积任意一方。

尽管工业上需要一个连续的，具有半自动化的、供给冷却的橡胶化合物的、相当尖端的予成形机，但是上述两种努力还远远不能全部实现。第一是太复杂了，清洗困难并且橡胶复合物仅仅工作在一个限定的范围内。而第二是对于主要的有兴趣的潜在使用者来说是太大和昂贵了。

德国专利说明书No.1007053揭示了另一种相关技术，其中挤压机包括一对挤压液压缸，在转换开关的控制下，增塑螺旋挤压机交替地带动这对液压缸，并且该装置是这样设置的，当一个液压缸在挤压时，另一个则装填。同时该装置能够将产生的压出物连续地压出，由于每个挤压液压缸相对另一个液压缸的操纵是独立的，因而，挤出的压出物的流动速度不能准确地控制。

在比利时专利说明书No.568274中揭示了一种类似装置，其公开了一种塑性材料的成形坯件注射加工方法。其中，连续地增塑要注射的基本材料，并交替地将其导入第一和第二配料室。通过下述方式操纵，即一个配料室充填的同时，装在另一个配料室的材料被分配进入注射成形空腔。该增塑设备包括一个用于将要注射的材料加工和推进的螺旋杆，该螺旋杆连续地传动，并且配料室包括两个由液压柱塞操纵的挤压液压缸，每个挤压液压缸相对于另一个来说可以独立地操纵，因而不能保证准确地控制压出物的容积流量速度。另一个类似地挤压设备的结构由英国专利No 604241和No 1137430进行了描述和说明。

本发明提供了一种将可流动材料挤压和形成坯件的设备，其包括有一对液操纵的挤压装置，该挤压装置具有挤出可流动材料压制品的多个出口，一个如螺旋挤压机的装置，其带有一个将供入的待挤压的可流动材料供出的出口；一个将动力源连到该液压缸操纵的挤压装置出口的阀装置，该阀具有一个从一个或另一个该液压缸操纵的挤压装置中挤出压制品的公用出口，可操纵的阀装置将动力装置连到其中一个该液压缸操纵的挤压装置上，以使可流动材料填满这个挤压装置，同时使另一个挤压装置连到公用出口上以挤出其压制品，反之亦然，连接该两个液压缸操纵的挤压装置的液压缸的一个封闭的液压回路，从而使其中一个液压缸操纵的挤压装置充料以引起另一个挤压装置的液压缸返回，使得那个液压缸液体经液压回路从那个液压缸流到另一个挤压装置的液压缸中，于是另一个挤压装置的另一个液压缸便前向推进，通过阀机构，将挤压装置中的材料挤到公用出口，反之亦然；以及按照所形成大体上相同体积坯件的压制品的挤出速度，在出口处设有重复地切断压制品的装置。

下面参照附图，描述本发明的一个具体实施例。

图1是使用了两个液压缸挤压装置的予成形设备的正视图，该挤压装置具有一个公用阀控制出口并由螺旋挤压机供料。

图2是图1予成形机的示意图，包括挤压装置的液压缸间的部分液压回路。

图3是整套液压回路示意图。

图4是安装液压缸机体和与控制阀相结合的螺旋挤压机的半剖正视图。

图5是控制阀的套筒的半剖视图。

图6是图5所表示的阀套的侧视图。

图7是图5的7-7线的剖视图。

图8是控制阀可转动的阀芯的平面视图。

图9是图8控制阀芯的平面视图。

图10是控制横表面切刀切断控制同出口处压制品的控制线路示意图。

首先参照图1，在此示出了一个将可流动的材料(如橡胶或其它聚合材料)形成相同体积坯件的予成形机，之后模压以生成一个最后所需的形状。

该予成形机包括一个机座10，一个主机架11安装其上，并围成一个液压动力箱和阀传动装置，这些将在下面结合液压回路详细地说明。水平间隔放置的一对滑动导轨12，用间隔设置的支承座13固定到机架上。纵向叠置的一对由水平伸向液压缸操纵挤压装置17借助于间隔设置的滑块16安装到滑动导轨上，能使挤压装置按照下面将描述的目的沿着机架移动。每个液压缸操纵挤压装置均包括一双动作液压缸14、15，液压缸具有一个从液压缸的前部突出(见图2)的前伸主活塞杆18，以及一个从液压缸后部突出的直径减小的后伸的辅助活塞杆19。每个液压缸的前端分别连接到挤压筒20的后端，液压缸的活塞杆18伸入挤压筒中并且连到挤压活塞21上。(再见图2所示)

上下挤压装置的挤压筒具有公用的，将筒固定在一起的前后安装板22，22a，并且压缸14、15的前端固定到后安装板22a上。来自液压缸向后延伸的小直径活塞杆19伸入设备的控制区23，控制区23将在下面描述。控制区23上部具有一个控制板24，下部是一个装有设备各种电控系统的控制柜25。很显然，控制系统的控制柜可放置在设备附近任何方便的位置上。在挤压筒20的前端，具有一个铰接在纵轴上的挤压头26，转入或转出控制阀安装板30，(见图4)。该板依次安装在支撑结构件27上。挤压头26包括一个用于带模子的(未示出)压制品的出口28，(该模予使压制品成形)在控制空隙，压制品被挤出模子时，由一电机传动的刀具29(见图2)刮模并切断压制品。刀具机构由网罩围住。

现在参照图4-8，将比较详细地说明控制阀。

首先参照图4，这儿示出了一个具有端面31的阀安装板30，该端面31紧靠在支撑挤压筒前端的前安装板22上，上下挤压筒的轴线分别用32、33来表示，板30具有一个通道34，其从端面31延伸穿过轴线35上的板，并且倾斜的通道36、37部分在对着上下挤压筒方向上的通道34的上下侧部上切过，使材料直接地从那儿流入通道34。

见图5-7，通道34包含一个带喷口的套筒38，其穿过通道34并且其端部39固定到板30的端面40上。套筒38具有一个带有上下喷口42，43的中心圆柱形孔41，穿过套筒喷口42、43，使板上的通道36、37与套筒的内孔相连。在套筒外周缘上的喷口42、43一般的是椭圆形的，见图5，而在套筒的内孔41上的喷口42、43一般是矩形的。套筒还带有一对水平伸向的喷口44、45，在套筒外周缘上每个喷口44，45的横断面是圆的，并且在内孔41处，喷口44，45是长圆孔形式(见图6)。套筒一侧上的喷口44与与螺旋挤压机的出口端连通，(见图2)。螺旋挤压机是一种普通型号的，其具有电动机(未示出)和一个进料口46a，该设备挤压用的冷橡胶带状物或其它聚合材料或可流动的材料经该进料口46a进入螺旋挤压机中以输送入阀中。橡胶材料沿着螺旋挤压机筒体的运行过程中，捏合并予热，同时存在于橡胶中的任何气体均放排出。这样，在压力作用下，固结的予热的橡胶被传送到阀中。套筒上的另一个喷口45直接地与阀板30上的横断面为圆形的出口通道47连通，该通道47终止在上述的带挤压模的出口28上。

通过喷口42、43、44和45的流体是由图8和图9所示的阀芯50控制的，该阀芯50具有一对间隔设置的毂盘51、52，每个毂盘均带有一个在内孔41上密封各喷口任一侧的环槽53，在毂盘之间的阀芯是板状阀板，用序号54表示，该阀板54圆柱形的侧面55与该内孔配合，阀板可在图7所示的虚线位置间转动，并与螺旋挤压机相连的喷口44与喷口42或43相连，以将图2所示的一个或另一个挤压筒20的料挤出。同时，与挤压机出口相连的喷口45连到另一个挤压筒上，以接收流过那儿的压制品。阀芯50的一端有一个延长部分56，其与双动作液压缸相连接以在图7所示的虚线位置间旋转芯轴，在喷口44从与喷口42相连转换到与喷口43相连的过程中，阀芯经过喷口44的表面旋转，以减少和暂时地切断在阀转换过程中从螺旋挤压机流入阀中的材料。因此该装置使通过阀系统的任何骤增压力减小到最小值，之后在转换过程中到达挤压机出口。从图7中可见，在转换过程中，阀芯转过的角度大约为76°。

下面参照图2；在说明液压和电控线路接通之前先示意地描述该设备。正如前面所述的，螺旋挤压机46将予热形式的橡胶或其它聚合材料传送到控制阀中，并通过挤压头26而进行挤压。阀芯54在图示位置中，来自螺旋挤压机的压制品经阀中的喷口和通道，传送到左边挤压  0中，这就是两个挤压筒上面的那个。应当注意到，为了说明方便，图2中所示的两个液压缸操纵的挤压机以水平对置的方式展开。液压缸14，15的外端直接与管路60连接，所以当橡胶挤入左边挤压筒20时，迫使该挤压筒中的活塞21沿着挤压筒后退，并且同时迫使该液压缸活塞沿着液压缸14后退，筒14后端的液体经管路60排出，之后进入右边液压缸15的后端，以引起那儿的活塞前移。

前移的活塞相应地引起右边挤压筒20的活塞21向前移，通过控制阀中的喷口和通道，在先前填充操纵中填入筒中的橡胶由活塞?其挤入头部出口28的出口处，在那儿由前述的切刀29将其切断。控制系统23检测上部液压缸的移动，当活塞向前移动几乎是全行程时，转换阀54由该活塞操纵，将从螺旋挤压机来的压出物的流向从左边挤压筒向右边挤压筒转换，这时从右边挤压筒流出到出口模子中的压出物被切断，并且左边挤压筒与出口28连通。由于螺旋挤压机46将压出物送入右边挤压筒中，使右边挤压筒的活塞返回，所以液体通过管路60流入到相反方向，使得在左边挤压筒20中的液压缸14的挤压活塞前移，并通过阀，将压出物挤到出口28。当下液压缸15返回走完几乎是全行程时，下挤压筒填满要挤压的新橡胶，再一次地操纵转换阀，将螺旋挤压机来的橡胶转向新的卸料挤压筒，并将新的装料挤压筒与挤压出口28连通，以连续地进行挤压操作。

从上下液压缸14、15后端伸出的活塞杆19携带一个起动元件61，该元件用于操纵沿着起动元件线路间隔设置的近程监测器62，63，它们随着活塞杆前移或返回而运动，以限定活塞行程的极限。通过一个控制系统，来自近程开关62、63的控制信号，使转换阀50开始操纵，这些将在下面叙述。在自动操纵的方式中，活塞向相反方向移动，而只有当在两个活塞移动到相反端点，近程开关动作时，由控制系统予产生的控制信号才能使转换阀转换。一个线性编码器64也安装在上活塞杆19的上方，并与安装在活塞杆上的元件65相配合，以测量实施例所给方式的活塞杆的线性移动，该移动为5微米。该线性编码器是普通光学型的，可用来准确地检测位移。

参照图10，该线性编码器64具有一个连接可予置的计算器66的输出端，当予置的计算器接触到一个可编程序的控制器67，同时计算器予置为0时，编码器64给出一个输出信号。控制器67具有一个连到离合制动装置68的输出端，该离合制动装置由电机操纵并常动模于出口处的挤压切刀29。这样，无论那个活塞在挤压时，当编码器显示上液压缸予定的前移或返回，并显示通过出口28的相应的压制品体积时，计算器66给出一个输出信号。来自该计算器66给出的信号通过可编程序控制器67引起切刀传动装置上的制动器释放，而离合器接合。然后，电机转动切刀，使单个贴模切刀横过模子出口处以切断压制品，之后，制动器自动地重新接合。同时，发出的信号传送到控制器，计算器重新将其调至0，并立即重新开始计算来自编码器的信号，(进行如上所述相对于活塞前移的步骤)。直到再一次达到予置的数字，然后切刀再一次操作。

现在参照图3，该图描述了本设备的液压线路图。由电动机73驱动泵72，从液体箱(全图中均用序号70表示)抽出来的液体经过过滤器71，之后将液体进入更细过滤器74后流到具有4个平行支路76，77，78和79的管路75中。分支76上有一个三位电磁阀80和可控单向阀81，液体分别传送到分支76a，76b并进入到压活塞缸的后端。每个分支76a、76b上分别带有一个开或闭的电磁操纵的阀82、83，分支76上带一个压力控制开关84和一个连到液体箱70的安全爆裂盘85 。三位电磁阀80有一个前进位置，通过支路76将液体供到液压缸中(可控单向阀81由直接供给液体压力打开)；一个回程位置，从支路76来的液体经分支81a到可控单向阀的动作一侧以打开该单向阀，而该阀下流的支路76连到液体箱70中；和一个中间位置，在此位置单向阀的动作一侧连到液体箱以关闭该阀，而从泵供应经该阀的流体被截断。当需要在开始操作时或在挤压操作结束时，可把阀80与阀82，83结合起来，使得液压缸14、15的一个或另一个或是两者均被前移。此外，当阀80在中间位置时；两个阀82、83打开，在液压缸14、15后端间支路76a、76b提供了一个封闭回路即构成图2所示的如上所述的回路60。支路77上有一个三位电磁阀86，其分别带有一对导入液压缸14、15前端的出口管路87、88，该阀具有一个顶、臀唬诖宋恢茫绻紫乱貉垢滓禾宸祷?排出则压力液体便进入顶上液压缸，反之亦然。结合阀80操作，分别地返回顶、低液压缸。阀86也有一个中间位置；在此位置液压缸的前端与液体箱相连。

通过一个由控制阀91操作的减压阀90，支路78与液体箱70相连。当回路中保持一压力如3000p·S·i时，减压阀关闭，当减压阀打开时，允许泵供给的液体在最小压力下直接地供入液体箱中。通过一个三位电磁阀92，支路79连到双动作液压缸93的对置端，该液压缸是用于带动前述的转换阀芯50的。电磁控制的阀92具有一个使液压缸93前移的位置，一个锁住液压缸的中间位置和一个液压缸返回的第三位。监测器94、95安装在液压缸移动通道上，通过阀92来控制液压缸的前移和返回，以限定在图7所示两个位置间阀板54的转动。

一对近程开关62、63监测从液压缸14、15后端突活塞杆19的极限移动，该对开关连到在液压回路中控制各种电磁阀操纵的控制器67上。

现在，从挤压筒未装入任何混合物的状态开始描述回路的操纵。

两个液压缸伸入它们的由监测器63监测的前进位置这是由液压泵和各种电磁阀来完成的。应当知道，任何液压缸的移动都可以是独立的，所以将阀80置于它的前进位置，而关闭阀91，83时，顶上液压缸14便前移。

同样地，将阀80置于前进位置，关闭阀91，82，而打开阀83时，下面液压缸15便前移。当阀80置于回程位置，阀86置于顶位并且阀91关闭时，上液压缸14返回，同样地，当阀80置于回程位置，阀86置于低位，并且阀91关闭时，低液压缸15返回。为使两个液压缸均前移，安置转换阀，使螺旋挤压机46与顶挤压筒20相连，通过转换阀，螺旋挤压机开始将混合物输入上面挤压筒中，这将推回顶筒的活塞，依次地，通过支路76a及阀80位于回程位置时，液压缸后部液体流入液体箱中，此时下面液压缸15保持稳定，下面表明当压实的元气体充入的橡胶从螺旋挤压机填入筒中时，挤压活塞的密封摩擦力足够的回程阻力。

当挤压筒填满而液压缸达到它的后位时，监测器62将螺旋挤压机关闭。现在顶筒填满了压实的元气橡胶。转换阀50操纵使螺旋挤压机与低筒相连通。阀82、83、80和86位于中间位置。然后，通过管路 a、76b，液压缸14的后端直接地连到液压缸15的后端。此时液压泵不供给液压缸14、15液体，但当需要时，通过液压缸93自由地操纵转换阀。当不操纵转换液压缸时，通过减压阀90，液压泵以最小液压自由地循环。

当螺旋挤压机工作时，低挤压筒20由该螺旋挤压机充料，这时如前所述的低筒返回，液压缸处的液体使上筒活塞前移，并且通过阀50使压出物挤出。由于材料被挤压，为形成相同体积的压制品，切刀29重复地操纵，横刮模面，切断压制品。(这些是在线性编码器的控制下)当上液压活塞杆19的起动器61带动近程开关62时，用于转换阀的液压缸93操纵，使螺旋挤压机来的压出物在两个挤压筒中转换，以使卸料筒中的压出物流入出口28。只有当要挤压的橡胶或其它材料用完不能供到螺旋挤压机中或是螺旋挤压机关机时，挤压工作才不能连续地进行。然后，设备中的任何剩余物可由第一个前移的挤压机卸料，之后另一个走完其向前的极限位置。为了在挤压操作末端去除设备中任何剩余物，挤压筒在滑轨上返回，以除去保留在挤压筒的前端的材料，并且除去置于阀的喷口内的任何材料。应当注意到阀中的所有喷口均向外敝开，以便于除去喷口中的任何剩余物。同样地，切刀头可偏到一侧，以使任何最后残留材料从出口28中除去。

虽然上面描述了本设备的具体的一个螺旋挤压机，但根据材料的性质，也可以采用能供给可流动材料的其它形式的泵。

两个挤压筒20，阀安装板30和螺旋挤压机46具有一个控制温度的水循环系统，以保证这些部件的予定温度。温度的要求是根据要挤压的材料而定的。

Claims (9)

1.一种将可流动材料挤压并形成坯料的设备，其包括有一对液压缸操纵的挤压装置，该挤压装置具有传送可流动材料压出物的多个出口；一个供应待挤压的可流动材料的供料装置；一个将供料装置与液压缸式挤压装置的出口相连的阀装置；该阀装置具有从一个或另一个液压缸式挤压装置中挤出压制品的一个公用出口，可操纵的阀装置将供料装置连到一个液压缸式挤压装置上以使该挤压装置充料，同时把另一个挤压装置连到该阀装置的公用出口上，以挤出那儿的压制品，反之亦然；一个连接该两个液压缸操纵的挤压装置的液压缸封闭的液压回路，从而使其中一个液压缸挤压装置充料，即引起该挤压装置的液压缸返回，使得那个返回液压缸液体经液压回路流到另一个挤压装置的液压缸中，而另一个挤压装置的另一个液压缸便前进，通过阀机构，将挤压装置中的材料卸到公用出口，反之亦然；以及按照所形成的大体上相同体积坯料的压制品的挤出速度，在出口处有一个重复地切断压制品的装置。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于：相应于液压缸之一的前进或返回，压制品切断装置配有控制装置，相对于液压缸前进或返回的予定的时间间隔，切断压制品，从而产生实际上体积一致的坯料。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于：具有一个自动地将所说阀装置从一个位置转换到另一个位置的装置，这是根据一个液压缸完成了它的前进行程和另一个液压缸完成了它的返回行程而定的，反之亦然。

4.按照权利要求3所述的设备，其特征在于：每个液压缸具有一个随着液压缸移动的跟随元件和间置的近程开关，监测和限制液压缸的行程，用于自动地操纵所说的转换装置。

5.按照上述任何一项权利要求所述的设备，其特征在于：该阀装置包括一个阀体，其带有一个阀室，一个可转动的阀芯安装在阀室中，该阀体具有间置的与阀室、螺旋挤压装置和公用出口连通的阀喷口，该喷口与液压缸挤压装置相连。

6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于：阀体具有一个带阀芯的圆柱形套筒，套筒四周设置喷口，阀芯在套筒中旋转以有选择地将螺旋挤压装置与其中一个液压挤压装置相连，而另一个挤压装置与公用出口相连，反之亦然。

7.按照上述任何一项权利要求所述的挤压设备，其特征在于：公用出口用于接收一个挤压模，带切刀的切割装置安装在模附近以横刮和切断那儿出现的压制品。

8.按照权利要求7所述的挤压设备，其特征在于：具有监测液压缸之一前进和返回的装置，当挤压材料显示予定的体积，液压缸每次予定的移动时，以操纵切割装置。

9.按照上述任何一项权利要求所述的设备，其特征在于：将可流动材料装入阀装置的供料装置，它包括一个螺旋挤压机或其它形式的泵。

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