CN105216211A - 一种高压多功能混合头 - Google Patents

Abstract

一种高压多功能混合头，它涉及一种混合头。本发明目的是为解决现有混合头的混合料液的程度差且生产的产品孔径不够均匀，质量有待提高的问题。本发明中传动轴用筒体、混合筒、压力缓冲筒顺次连通，传动轴位于传动轴用筒体内，搅拌棒位于混合筒内，混合筒的筒壁上有原料进口，压力缓冲筒中远离混合筒的一端为喷口，该喷口上有出料罩体，压力平衡网栅位于喷口处且可拆卸连接在出料罩体内，传动轴的一端通过传动器与发泡用电机连接，传动轴的另一端可拆卸连接有搅拌棒，搅拌棒上有多排搅拌刺，多排搅拌刺沿搅拌棒的轴向方向交错排列，每排搅拌刺包括多个刺体，每个刺体为弧形条体，刺体的两端固接在搅拌棒的外壁上。本发明用于制备聚氨酯泡沫。

Description

一种高压多功能混合头

技术领域

本发明涉及一种高压多功能混合头。

背景技术

在软质聚氨酯泡沫连续生产中，生产设备直接影响到产品的质量，而生产设备的核心部分就是混合头设计和加工，使混合头在整套设备中占有重要的地位；发泡方式对产品的影响也非常明显，主要包括高压发泡方式和低压发泡方式，而高压发泡方式生产出的产品具有孔径均匀细腻、性能好等特点被广大聚氨酯厂商所认可。目前，国内外许多聚氨酯设备生产厂家生产的水平和垂直连续生产线多采用低压混合头设计的发泡生产线，少数水平连续生产线采用高压发泡方式。被广大聚氨酯业内人士所熟知的高压模塑浇注机，原料进入混合头的压力可达100巴以上，生产出产品的孔径数可达150PPI以上，可得知在压力可控的范围内，压力越大，生产出的产品孔径越细腻，从而性能越好。因此，为了突破聚氨酯连续生产线的混合头压力范围，生产出更优质的聚氨酯泡沫，对高压连续生产的混合头部分进行充分的研究和试验，混合头各部分进行重新设计加工，制作出压力达100巴的喷嘴系统。但在高压连续生产中的混合头还存在混合头的混合料液的混合程度差且生产的产品孔径不够均匀，质量有待提高的问题。

发明内容

本发明为解决混合头的混合料液的程度差且生产的产品孔径不够均匀，有豆孔和流痕产生质量有待提高的问题，进而提出一种高压多功能混合头。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种高压多功能混合头，它包括传动轴用筒体、混合筒、压力缓冲筒、出料罩体、传动轴、搅拌棒、压力平衡网栅和多排搅拌刺，所述传动轴用筒体、混合筒、压力缓冲筒顺次连通，传动轴位于传动轴用筒体内，搅拌棒位于混合筒内，混合筒的筒壁上加工有原料进口，压力缓冲筒中远离混合筒的一端为喷口，该喷口上套装有出料罩体，所述压力平衡网栅位于喷口处且可拆卸连接在出料罩体内，传动轴的一端通过传动器与发泡用电机连接，传动轴的另一端可拆卸连接有搅拌棒，搅拌棒上均布有多排搅拌刺，多排搅拌刺沿搅拌棒的轴向方向交错排列，每排搅拌刺包括多个刺体，每个刺体为弧形条体，刺体的两端固定连接在搅拌棒的外壁上。

本发明与现有技术相比的有益效果：

本发明设计科学合理，使用安全可靠，通过筒体、混合筒和压力缓冲筒之间的配合设置有效延长了料液的混合行程，使料液搅拌时间得以有效延长，传动轴带动搅拌棒高速旋转，使料液混合更加均匀，同时本发明装配有压力平衡网栅使料液在喷口处得以更加均匀的分散和平衡出口混合液的压力分布，使产品的孔径更加均匀细腻，防止了豆孔和流痕的产生。本发明配合发泡用电机生产出多种类型的产品，通用性强，适用范围广泛，市场前景广阔。

附图说明

图1是本发明的主视结构剖面图；

图2是本发明与发泡用电机6-1、传动器6-5之间的连接关系示意图；

图3是多排搅拌刺6-3-8在搅拌棒6-3-6上的分布示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式包括传动轴用筒体6-3-1、混合筒6-3-2、压力缓冲筒6-3-3、出料罩体6-3-4、传动轴6-3-5、搅拌棒6-3-6、压力平衡网栅6-3-7和多排搅拌刺6-3-8，所述传动轴用筒体6-3-1、混合筒6-3-2、压力缓冲筒6-3-3顺次连通，传动轴6-3-5位于传动轴用筒体6-3-1内，搅拌棒6-3-6位于混合筒6-3-2内，混合筒6-3-2的筒壁上加工有原料进口6-3-10，压力缓冲筒6-3-3中远离混合筒6-3-2的一端为喷口6-3-9，该喷口6-3-9上套装有出料罩体6-3-4，所述压力平衡网栅6-3-7位于喷口6-3-9处且可拆卸连接在出料罩体6-3-4内，传动轴6-3-5的一端通过传动器6-5与发泡用电机6-1连接，传动轴6-3-5的另一端可拆卸连接有搅拌棒6-3-6，搅拌棒6-3-6上均布有多排搅拌刺6-3-8，多排搅拌刺6-3-8沿搅拌棒6-3-6的轴向方向交错排列，每排搅拌刺6-3-8包括多个刺体，每个刺体为弧形条体，刺体的两端固定连接在搅拌棒6-3-6的外壁上。

本发明还需要与贮罐区、计量泵配合设置，计量泵与原料进口6-3-10相连通，贮罐区为本发明提供料液。贮罐内的原料由带压空气压送到计量泵的入口处，计量泵将原料以一个规定流量高压输送到高压喷嘴6-3-11处，从高压喷嘴6-3-11以一个规定压力喷入混合筒6-3-2，各种料液在混合筒6-3-2混合后从混合头喷口6-3-9流出。

本发明中传动器6-5为已有产品，传动器6-5包括三角带、皮带轮和混合头用皮带轮，皮带轮套装在发泡用电机6-1的输出轴上，混合头用皮带轮套装在传动轴6-3-5上，皮带轮通过三角带和混合头用皮带轮连接并通过三角带与传动轴6-3-5连接实现动力传动。

本发明中搅拌棒6-3-6与多排搅拌刺6-3-8配合设置形成叶片式搅拌模式，本发明中的原料经过搅拌棒6-3-6搅拌后，进入压力缓冲筒6-3-3内的压力缓冲形腔中，在该处两次混合后的原料在此处聚集，较长的形腔长度使原料在不断混合的同时也降低涡旋速度带来的压力不均和流速的多向性。

本发明中压力平衡网栅6-3-7是采用多孔柱状设计，混合料液在经过此位置时，去除混合料液旋转的流向，避免了可能出现的背压现象，保证混合料液均匀稳定流动，为产品的质量提供了保证。

发泡用电机6-1启动后，皮带轮带动混合头传动轴、混合头传动轴带动搅拌棒6-3-6转动，经过计量的原料通过耐高压管道、原料高压喷嘴6-3-11进入混合筒6-3-2的混合形腔内，首先是主料经过进料管道进入混合形腔内，其次是小料经过耐高压管道和高压喷嘴6-3-11进入混合形腔内。在各组分原料进入混合形腔的同时，搅拌刺在不停的旋转，对原料进行充分的搅拌混合，原料快速注满混合形腔，进入压力缓冲筒6-3-3的压力缓冲形腔中，没有搅拌棒6-3-6的作用原料涡旋速度逐渐减弱，降低了由涡旋速度所产生的压力不均。混合液到达压力平衡网栅6-3-7，进一步使混合液消除水平方向的运动，使混合液稳定的流向混合头出口，注入到发泡甬道的底纸上，实现泡沫的均相流动和均匀起发。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中所述混合筒6-3-2的筒壁上还加工有与耐高压管道连通的多个原料高压喷嘴6-3-11。

现有的高压喷嘴对流量的要求很高，在超出流量的范围后就会失去高压后原料雾状喷出的效果，失去了初混合的过程。在这一问题上，本发明采用独特的喷嘴设计，针对在聚氨酯生产线上的大流量要求，设计出可调试和固定式两种高压喷嘴。可调式主要针对用于各小料组分的使用，喷嘴采用柱塞式、压力调节可用气缸和弹簧调节，由于喷嘴喷口尺寸实现了系列化，因此适用于多种流量范围，所以在流量小的组分、中等流量的组分以及大流量的组分，在通过高压形式进入形腔时，都能获得同样的雾化效果即分散效果。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中所述压力缓冲筒6-3-3内为压力缓冲行腔，所述压力缓冲行腔的长度为L，L的取值范围为15cm～30cm。原料经过叶片式搅拌器后，进入压力缓冲形腔，在该处两次混合后的原料在此处聚集，较长的形腔长度使原料在不断混合的同时也降低涡旋速度带来的压力不均和流速的多向性。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式中多排搅拌刺6-3-8均分为多排第一搅拌刺和多排第二搅拌刺，多排第一搅拌刺中的每个刺体倾斜向上设置，多排第二搅拌刺中每个刺体倾斜向下设置，每个刺体的长度方向与搅拌棒6-3-6的径向之间夹角为θ，θ的取值范围为5°～15°。

本实施方式中多排第一搅拌刺和多排第二搅拌刺的分布方式可随机分布，也可交替分布。当多排搅拌刺6-3-8的排数为四个时，即四排搅拌刺6-3-8均分为两排第一搅拌刺和两排第二搅拌刺，四排搅拌刺6-3-8有两排第一搅拌刺是向下倾斜设计，两排第二搅拌刺是向上倾斜设计，如此设置使混合头在混合料液时提供了水平方向和垂直方向两个方向上对料液的剪切和搅拌。混合头的这种搅拌能使料液整体均匀一致，从而减少，甚至消除了存在于最终泡沫产品中的流痕，消除了泡沫质量事故隐患。

搅拌刺6-3-8中的每个刺体还可设置为扇形形状，通过扇形形状的刺体的搅拌具有最低的剪切力和最高的捏合力，通过采用这种搅拌方式，使本发明生产出均匀孔径的大孔径聚氨酯泡沫，这种大孔泡沫可以加工成高端网状泡沫。

本实施方式中每个刺体为叶片式结构，每个刺体的长度方向与搅拌棒6-3-6的径向之间有夹角θ，即形成带角度叶片式搅拌刺。带角度叶片式搅拌刺对混合头6-3内的行腔压力做到可控操作。通过调整转动方向和转动速度即可达到要求压力值，具体调整过程为在顺时针旋转时，压力增加，逆时针旋转时，压力减少。转动速度快与慢可增加或减少压力增减的程度。在聚醚和聚酯的生产中，其他因素不变的前提下，混合头6-3内的行腔压力对泡孔细度范围调节起到关键的作用。叶片式的刺体在搅拌增压时，可使网绵的孔径增大，提高大孔绵的孔径范围。叶片减压时，在一定范围内可使细孔绵的孔径更加细小，更近一步提高泡孔细腻程度，为生产出更优质的海绵创造了条件。

带角度叶片式搅拌刺不但调高了搅拌能力，使混合液均匀程度好，还降低了剪切力，尤其是对加固体填料的产品生产中，不易损坏填料，保持良好的完整性，起到增强、增韧的作用。在添加片状固体填料可膨胀石墨的阻燃聚氨酯泡沫产品中，搅拌方式不当时，增大了石墨的破碎程度，会使内部酸质成分溢出，减弱石墨的膨胀倍率，减低阻燃效果并给工艺带来危害。带角度叶片式搅拌方式极大的降低了剪切力的同时也有非常好的混合效果，使石墨能够均匀的分散在料液中，满足连续的生产线的需求，达到产品的质量标准。在使用针状和短纤类的固体填料时，这种搅拌方式在不破坏固体填料结构的情况下，既能达到很好的混合均匀程度，又能使填料无序分布在料液中，无局部缺陷，最终达到增加强度、增加韧性的目的。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式三相同。

通过喷嘴的各组分原料进入混合形腔后进行第一次的混合是依靠高压带来的雾状分散和高速运动来实现。叶片式搅拌刺来进行第二次混合。搅拌刺采用小叶片进行搅拌，叶片带有一定的倾斜角度，范围是5°～15°。由于叶片角度的作用，因此在搅拌的过程当中，原料既受到水平方向的推力和剪切力，同时也受到一个垂直方向的推力，原料同时进行上下和水平方向的快速运动，会使搅拌效果更佳，消除了可能出现的搅拌死角，从而保证了最终产品中没有豆孔和流痕的产生。同时，根据泡沫种类的不同，调整搅拌刺的旋转方向，可改变形腔内混合液体压力的大小，从而能生产出所希望的大孔泡沫或细孔泡沫。

下表是高压泡沫与低压泡沫的各种性能的对比表：

项目	本发明制备出的泡沫	低压发泡机制备出的泡沫
			密度kg/m	30	30
PPI值孔数/英寸长度	100	90
			豆眼个/㎡	≤5	≥30
大豆孔Ф≥3mm	无	有
			流痕	无	经常有
拉伸强度kpa	150	130
			伸长率％	180	150
硬度kpa	3.8	3.8
			回弹％	45	42

具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式还包括两个抱箍6-3-12，一个所述抱箍6-3-12套装在混合筒6-3-2外壁与压力缓冲筒6-3-3外壁的交汇处，压力缓冲筒6-3-3与喷口6-3-9通过另一个所述抱箍6-3-12固定连接。两个抱箍6-3-12均起到紧固的作用。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一或四相同。

具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式中它还包括密封装置6-3-13，所述传动轴6-3-5和混合筒6-3-2之间套装有密封装置6-3-13。

本实施方式中的密封装置6-3-13靠近搅拌棒6-3-6设置。本实施方式中的密封装置6-3-13为密封组件，具体为密封套结构。

由于高压生产对喷嘴和底座的密封要求很严，因此在设计和加工过程中，要保证喷嘴和底座的机械接触面能有良好的密封效果。在混合腔中，传动轴6-3-5是运动部件，而混合形腔是静止部件，其运动部件和静止部件的间隙的密封效果非常重要，因为如果间隙渗入混合料，混合料反应变成固体，从而严重阻碍搅拌效果，同时由于反应后的固体在搅拌的时候会受到非常大的摩擦力，造成局部迅速升温，过高的局部温度会严重影响混合料反应的均衡性，造成质量事故。而本发明的密封装置6-3-13由原来的垂直方向的摩擦面变为水平方向的摩擦面，这样，在搅拌刺转动的过程中，会及时将渗入的料液甩出，从而避免了积料的产生，同时在密封段采用单料注入，和混合段分离，这样混合料就不容易接触到密封部位，因此，即使有渗透也不会产生固体积料。通过以上两个手段，可完全做到有效密封，保证工艺效果。

本发明的装配及工作过程：

发泡用电机6-1连接皮带轮，皮带轮通过三角带和混合头皮带轮连接，混合头里皮带轮通过传动轴和搅拌棒6-3-6连接，传动轴6-3-5通过轴承和传动轴用筒体6-3-1连接，传动轴用筒体6-3-1和混合筒6-3-2用螺栓连接，密封装置6-3-13分别和混合形腔与传动轴6-3-5连接，混合筒6-3-2上配有原料进口，原料进口分别与原料管道或原料喷嘴连接，混合筒6-3-2通过抱箍6-3-12与压力缓冲筒6-3-3连接，压力缓冲筒6-3-3通过抱箍6-3-12与喷口6-3-9连接。发泡用电机6-1通过各种连接带动搅拌棒6-3-6转动，各种原料通过原料进口6-3-10或高压喷嘴6-3-11进入混合筒6-3-2的混合形腔，进行搅拌，然后从压力平衡网栅6-3-7处流出。

Claims (6)

1.一种高压多功能混合头，其特征在于：它包括传动轴用筒体(6-3-1)、混合筒(6-3-2)、压力缓冲筒(6-3-3)、出料罩体(6-3-4)、传动轴(6-3-5)、搅拌棒(6-3-6)、压力平衡网栅(6-3-7)和多排搅拌刺(6-3-8)，所述传动轴用筒体(6-3-1)、混合筒(6-3-2)、压力缓冲筒(6-3-3)顺次连通，传动轴(6-3-5)位于传动轴用筒体(6-3-1)内，搅拌棒(6-3-6)位于混合筒(6-3-2)内，混合筒(6-3-2)的筒壁上加工有原料进口(6-3-10)，压力缓冲筒(6-3-3)中远离混合筒(6-3-2)的一端为喷口(6-3-9)，该喷口(6-3-9)上套装有出料罩体(6-3-4)，所述压力平衡网栅(6-3-7)位于喷口(6-3-9)处且可拆卸连接在出料罩体(6-3-4)内，传动轴(6-3-5)的一端通过传动器(6-5)与发泡用电机(6-1)连接，传动轴(6-3-5)的另一端可拆卸连接有搅拌棒(6-3-6)，搅拌棒(6-3-6)上均布有多排搅拌刺(6-3-8)，多排搅拌刺(6-3-8)沿搅拌棒(6-3-6)的轴向方向交错排列，每排搅拌刺(6-3-8)包括多个刺体，每个刺体为弧形条体，刺体的两端固定连接在搅拌棒(6-3-6)的外壁上。

2.根据权利要求1所述的一种高压多功能混合头，其特征在于：所述混合筒(6-3-2)的筒壁上还加工有与耐高压管道连通的多个原料高压喷嘴(6-3-11)。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压多功能混合头，其特征在于：所述压力缓冲筒(6-3-3)内为压力缓冲行腔，所述压力缓冲行腔的长度为L，L的取值范围为15cm～30cm。

4.根据权利要求3所述的一种高压多功能混合头，其特征在于：多排搅拌刺(6-3-8)均分为多排第一搅拌刺和多排第二搅拌刺，多排第一搅拌刺中的每个刺体倾斜向上设置，多排第二搅拌刺中每个刺体倾斜向下设置，每个刺体的长度方向与搅拌棒(6-3-6)的径向之间夹角为θ，θ的取值范围为5°～15°。

5.根据权利要求1或4所述的一种高压多功能混合头，其特征在于：它还包括两个抱箍(6-3-12)，一个所述抱箍(6-3-12)套装在混合筒(6-3-2)外壁与压力缓冲筒(6-3-3)外壁的交汇处，压力缓冲筒(6-3-3)与喷口(6-3-9)通过另一个所述抱箍(6-3-12)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种高压多功能混合头，其特征在于：它还包括密封装置(6-3-13)，所述传动轴(6-3-5)和混合筒(6-3-2)之间套装有密封装置(6-3-13)。