CN1036182C - 螺杆注模机塑化装置的改进 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注模机的塑化装置，该装置有一个带圆柱形螺杆(4)的圆柱形机筒(1)，螺杆在机筒中可沿轴向运动并可作旋转运动。该装置还有一个物料进口(2)、压缩段、塑化段(5，6)以及储存已塑化物料的圆柱形容器腔，通过螺杆(4)的轴向移动可将已塑化的物料注入模腔中。塑化段(5，6)为输送型，在该段中螺杆(4)的螺槽的横截面积从全面积变到零面积，机筒(1)中相应的螺槽的横截面从零面积变到全面积，以便将物料输送到机筒槽中，该装置在塑化段(5，6)之后还有一个回复区(7)，回复区将物料再送到容器腔中，螺杆(4)上有一部分(9)的螺槽为零面积，该部分在圆柱形容器腔中起注射活塞的作用。

Description

螺杆注模机塑化装置的改进

本发明涉及螺杆注模机的塑化装置。

用于加工塑料、橡胶或粘弹性材料的螺杆注模机已众所周知，在这些注模机中最基本的是单螺杆挤出机，这种挤出机有一个储料容器，它处于螺杆前方的圆柱形机筒中，螺杆可以在挤出机内沿轴向移动并能作旋转运动，以便将物料装入容器中。当螺杆向后被推到一定位置时就作为活塞从该位置开始迅速向前运动，从而把储料容器中的物料注入模腔中。首先被授予专利的是1960年的DE858310。为了改善注射性能，某些装置中在螺杆末端装有单向阀，这样又附加了一定的死空间。最简单的塑化装置的主要特征为沿着螺杆轴具有直通通路，其缺点是螺杆的轴向运动不能超过约4×D(D为螺杆直径)，以便使机筒的长度不至于太短，而螺杆就是在该机筒中使物料塑化的。换句话说，由于螺杆直径和机筒直径的尺寸的影响使注射容积的大小受到了严格的限制。

为了克服这个难点，现有的改进措施有两种，第一种是，挤出机将位于圆柱形壳体中排出口前方的储料容器填满，在该壳体中，整个塑化装置(机筒+螺杆+进口)可以当作活塞运动。第二种是，挤出机和储料容器处于各自的中心线上，如果没有装有阀的连接机构，它们是完全分开的，在这种分开的情况下，挤出机和储料容器的中心线可以相交于挤出机的出口处，并可通向注射容器，该容器有一个用于实际注射的活塞。

把这两种改进用于较大的注射容器时，会带来大量的机械、传动和控制方面的难题，尤其是机筒/活塞式塑化装置难以精确地设定象用简单的螺杆一射料杆式设备能获得的所需要的注射容积。

此外，上面三种塑化装置一般都有常规的输送螺杆，且都具备主要由机筒传递热量而进行塑化的性能。随着注塑方法实施的日趋完善，对塑化物料均匀性的要求提高了。因而目前那些表面上组份相同的不同批料的非均匀性对模压产品所产生的不良效果已暴露无遗。

因此，当前要求塑化装置具有混合一均化作用。

此外，若将两种化学成分不同的化合物送入挤出机中，并在该挤出机中连续充分地混合到足以形成可在低温下迅速反应的混合物，则在模具中的循环时间会大大缩短，从而使生产能力大大提高。

本发明的目的是：对于螺杆本身就可完成挤料杆功能的最简单的注模机的塑化装置而言，在螺杆的末端不用单向阀，这样就可消除由单向阀引起的死体积；不论设定的注射容积多大，都能保持螺杆的有效塑化范围相同，即取消了对模具充模行程S＜4×D的限制；在具有大、小注射容积的情况下，尤其是具有小注射容积的情况下可以提高控制注射容积的精度；可将混合均化作用和根据各种要求进行调节的更均匀的塑化过程结合在一起；而且还具有适于使两种化合物进行混合的作用，由于这两种化合物的化学性质，将它们混合在一起在较低温度下的硬化作用比单组份化合物要快得多，而且模塑循环时间也比单组份化合物要短得多，这是因为单组份化合物需要存储和处理的缘故。

根据本发明，注模机的塑化装置包括一个圆柱形机筒和一个装在机筒中作轴向移动和旋转运动的圆柱形螺杆，该塑化装置包括位子机筒上的物料进口、压缩段、由螺杆旋转把物料混合和塑化的塑化段，以及处于机筒中的储存已塑化物料的容器腔，该容器腔有一个成一定形状的端部和一个与注模机的模具相通的通道，螺杆可以轴向移动，以把容器腔中的物料射出，该塑化装置还有一个起动器，以控制注射操作开始，并在容器腔被物料充满时使螺杆停止旋转；在该塑化装置中，塑化段是输送型的(Transfermix type)，该装置中的螺杆上的螺槽的横截面积从全部面积变到零面积，机筒上也有螺旋槽，螺槽的横截面积从零变到全部面积，因此，对物料进行混合和塑化时，物料从螺杆被传送到机筒；该塑化装置的塑化段和容器腔之间有一个回复区，在该区中，再回到机筒的圆柱形分界面及容器腔中的物料流过机筒槽的流动面积从全部面积减少到零；螺杆上有一部分的螺槽面积为零，该部分在圆柱形容器腔中的作用象一个起注射作用的活塞。

在G8-A-842962，GB-A-888884，GB-A-1585531及GB-A-1585532中虽已公开了上述输送型的塑化段，但迄今为止，这种输送型螺杆从未用作注射之用。

输送型塑化段的特征是借助于对流过该段的物料流进行节流调节可增强其塑化效应。在本发明中，通过机筒中槽深为零的输送段的端部和螺杆上槽深为零的部位之间的回复区中的圆柱形空间可形成节流，在这种情况下，由于塑化时螺杆的轴向位置，将物料从机筒槽经圆柱形空间送入容器腔，上述圆柱形空间可以被调节成在完全打开(即机筒槽的横截面积为全部面积)和几乎为零之间的任意状态。最好用与使注射行程为轴向运动的机构制成一体的定位机构来调节螺杆的轴向位置。

实际上在很多情况下都需要调节注射容积，为了具有能调节注射容积的优点，在一个较好的实施例中，螺杆中心有一个圆柱形芯件，该芯件相对于螺杆可作轴向移动，所以，对于沿轴向位置进行塑化的螺杆来讲，芯件的位置是可调的，这样就可将注射容积限定在最小环形空间和最大空间之间，上述最小环形空间即为芯件全部伸出而通过机筒中的圆柱形容器腔并到达出口端时的空间，最大空间为芯件完全缩回时的空间，此最大空间等于整个圆柱形容器腔。该芯件可用于推动起动器，以便一旦物料充满设定的注射容积，物料便开始将芯件从设定位置推回到螺杆中，螺杆则开始注射。

芯件和螺杆都配有连接机构，只要向前作注射运动的螺杆头部接触到芯件的头部，连接机构就使芯件和螺杆作为一个整体向前运动，螺杆的头部和芯件的头部可以做成具有连续的表面，该表面的形状与容器腔的出口精确配合，以便使螺杆前端大体上没有头部空间。此外，上述起动器可以是一个装在容器腔中的压力传感器，它直接根据物料充满设定注射容器后所提高了的压力作出反应，以便防止芯件在开始注射之前移动而离开设定位置，因而注射容积非常精确。

在另一个优选的实施例中，可以使芯件的头部靠近机筒的出口端，这样就可形成防止回流的阀，但是，在该位置可能对模具中的物料形成正压力，该压力会保持一段时间。在该实施例中，注射结束后螺杆只退回到塑化位置，然后，当物料又充满机筒和芯件之间的环形空间时，螺杆开始为下一次塑化工作而旋转。过了一段时间以后，芯件向后移动到作下一次注射的设定位置上。由于输送型几何条件被证明具有很好的塑化效果，用作塑化的螺杆长度不必超过常规的螺杆，因为通过调节上述装置可使所存在的压力合适，螺杆长度反而可以减短。

由于输送型螺杆可以在比常规塑化螺杆所用的速度高的螺杆速度下运转而不会引起温度过高，所以螺杆长度可以较短，因此，由于芯件较大而直径较大的螺杆也可用于较小的注射容积，既然循环时间取决于充满上述容器所需时间，因此循环时间例如在圆盘输送带装置情况下的循环时间也可以相应缩短。

下面结合附图通过实施例对本发明进行描述，唯一的一幅附图为本发明整个塑化装置的剖面图。

在该图中，塑化装置包括一个圆柱形机筒1，圆柱形螺杆4在该机筒中可作旋转运动和轴向运动。机筒l有一个进料口2和一个与模腔(未示出)相通的排出口3。螺杆4包括压缩段和输送型塑化段5，图中表示的是螺杆退回的位置，在这种状态下，螺杆与机筒的塑化段6一起形成输送区，在该区内，当螺杆螺槽的横截面从全面积减少到零时，反方向的机筒螺槽的横截面从零增大到全面积。螺杆4旋转时，将被塑化并被混合的物料传送到机筒中。随后是机筒的回复区7，该区中机筒螺槽横截面积又减少到零，在该区中，化合物通过回复区7的前边缘8和在螺槽减到零的螺杆4之处所形成的活塞边缘9之间的圆柱形空间而移动到螺杆前方的容器腔中。通过调节螺杆在缩退状态中的轴向位置，圆柱形空间的轴向长度可以从螺杆完全在前端的零变到螺杆回到图示的缩回位置时回复区7的全长。  因此，可调节的圆柱形空间对输送型塑化段而言起节流作用。

通常，螺杆4的轴向位置由液压缸10确定，该液压缸装在坚硬的导向杆11上，通过使螺杆旋转的马达12(通常是液压马达)以及合适的轴承液压缸与上述螺杆4相连。

借助于软管13和阀14可使液压缸动作，软管和阀本身由控制柜15中的电子设备控制。与控制柜15相连的传感器机构16为转子提供一个预置的塑化位置，使圆柱形节流空间具有与待塑化的化合物相适应的开口，该开口处于完全打开和几乎关闭的状态之间，图中所示为开口完全打开状态，在几乎关闭的状态下，螺杆要比图中所示的位置再朝前一些。

螺杆4有中心孔，芯件17装在中心孔内，以便能使芯件相对于螺杆作轴向调节，这是为了将注射容积限定在最小值和最大值之间，上述最小注射容积等于芯件17相对于螺杆4处于全部伸出的状态时芯件17和机筒1内部之间的环形空间，最大注射容积等于芯件17退回到螺杆4中时机筒中的全部容器空间。

芯件17有一个扩大的端部18，端部的前表面正好与机筒出口3的内部形状相配，而它的后表面又正好与螺杆4的前端相配合，这就消除了注射时的死体积。

芯件17的位置由定位机构19限定，定位机构由控制器调节，控制器由控制柜15中的电子设备控制。靠近机筒出口3有一个压力传感器20，该传感器也与电子控制设备相连，一旦物料充满容器使容器中压力增加时，该压力传感器就起动注射动作。机筒有用于温度控制的通道21，螺杆也有用于温度控制的通道22，该通道间接通向芯件17。

挤出机运转时，将通常为条状但也可以为颗粒状的化合物送入进料口2中，由螺杆4容纳这些化合物，并使其在输送段5-6中进行塑化，通过对节流空间进行调节可控制塑化/均化作用的大小。在当前处理机控制盛行的情况下，可以根据温度、螺杆速度、节流调节以及注射容积编出一部分程序，该部分程序还可以考虑节流位置对总容器空间的影响，并相应地标出杆17的位置。当塑化了的化合物物充满设定的注射容积时，容器中就受到背压的作用，压力传感器20检测到此压力，所检测到的压力也可编入程序的一部分驱动液压缸使螺杆朝前移动，在通过机筒中的边缘8以后，螺杆的作用完全象挤料杆或活塞的作用。然后，作为程序的一部分，螺杆停止旋转，同时施加适于模压工作的设定液压。

除非在最大注射容积时工作外，螺杆/挤料杆与芯件17的头部18的后表面接触，同时将上述头部送到注射行程的端点。使螺杆/挤料杆端部和头部18的结合面的形状做成能与机筒出口端的内部相配合，因而不存在死空间。

对具有头部18的芯件17也可编出电子控制程序，以便在为了下一次注射螺杆退回到开始塑化时芯件能保持在前方位置，当容器空间某些部分已被物料充满时还可对下一次的注射容积设定编了程序的位置。

Claims (7)

1.一种注模机的塑化装置，它包括：一个圆柱形机筒(1)以及装在机筒(1)中作轴向移动和旋转运动的圆柱形螺杆(4)，该装置的机筒(1)上有一个物料进口(12)，一个压缩段，一个通过螺杆(4)的旋转将物料进行混合和塑化的塑化段(5，6)，一个位于机筒中用于储存已塑化物料的容器腔，该容器腔的端部具有一定的形状，并有一条与注模机模具相通的通道(3)，螺杆(4)可以轴向移动以便使物料从容器腔中射出，该装置还有起动机构(20)，物料充满容器腔时，该起动机构使注射动作开始并使螺杆(4)停止旋转，其特征在于上述塑化段(5，6)为输送型塑化段，在该段中螺杆(4)的螺槽的横截面从全部面积变到零面积，机筒(1)也有螺槽，该槽的横截面积从零面积变到全部面积，物料被混合和塑化的同时由螺杆(4)输送到机筒(1)中；该装置在塑化段(5，6)和容器腔之间有一个回复区(7)，在该区中，再回到机筒(1)的圆柱形分界面及容器腔的物料流过机筒槽的流动面积从全部面积减小到零面积；螺杆(4)上有一部分(9)的螺槽为零面积，该部分(9)在圆柱形容器腔中起注射活塞的作用，该塑化装置还包括用于调节在塑化作用时的螺杆(4)的轴向位置的机构(10，15，16)，因此，物料从筒槽进入容器腔所通过的回复区的圆柱形空间的长度可以调节到完全打开(即等于机筒槽的全部横截面积)和几乎为零之间的任何状况，从而为上述输送型塑化段提供了节流调节。

2.根据权利要求1所述的塑化装置，其中上述调节在塑化作用时螺杆(4)的轴向位置的机构(10，15，16)被组装在保证螺杆(4)在注射行程中作轴向运动的装置中。

3.根据上述权利要求1或2所述的塑化装置，其中螺杆(4)有一个中心圆柱形芯件(17)，该芯件相对于螺杆可作轴向运动，该装置还有调节芯件(17)相对于螺杆(4)的位置的机构(19)，以便将注射容积限定在最小环形空间和最大空间之间，上述最小环形空间即为芯件(17)全部伸出而通过机筒(1)中的圆柱形容积腔并到达出口端时的环形空间，上述最大空间等于芯件(17)完全退回时的整个容器腔空间。

4.根据权利要求3所述的塑化装置，其中芯件(17)具有一个扩大的头部(18)，该头部的形状与容器腔的出口端相配合。

5.根据权利要求4所述的塑化装置，其中芯件(17)的头部(18)和螺杆(4)均有连接机构，一旦向前作注射运动的螺杆(4)的头部接触到芯件(17)的头部(18)，该连接机构就使芯件(17)和螺杆(4)作为一体向前移动。

6.根据权利要求4所述的塑化装置，其中螺杆(4)的头部和芯件(17)的头部(18)在注射行程中朝前移动时其形状应形成一个连续的表面，该表面大体上与容器腔的出口端相吻合，以使螺杆(4)的前方大体上不存在死空间。

7.根据权利要求3所述的塑化装置，还包括一个装在容器腔中的压力传感器(20)，当物料充满设定的注射容积后，该压力传感器直接感应到物料所引起的压力的增加，以起动螺杆(4)开始注射运动，从而在注射开始以前避免芯件(17)作任何移动而离开设定位置，这样就可保证注射容积的精度。