CN106042260B - 一种在线混炼注塑机的转换阀装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线混炼注塑机的转换阀装置，包括阀体和圆柱形阀芯，圆柱形阀芯位于阀体中，特点是阀体上设置有分别用于与在线混炼注塑机中的挤出装置、注射装置、保压装置和射嘴一一对应连通的第一阀体通道、第二阀体通道、第三阀体通道和第四阀体通道，圆柱形阀芯中设置有沿轴向间隔分布且相互独立的计量通道组、注射通道组和保压通道组，阀体上设置有阀芯移动驱动机构；优点是由于圆柱形阀芯上设置有保压通道，使得注射装置在保压阶段便进行进料，与传统的在线混炼注塑机相比，在相同流道尺寸的情况下，采用本转换阀装置，可缩短在线混炼注塑机的成型周期，生产效率可提高10～20％。

Description

一种在线混炼注塑机的转换阀装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及在线混炼注塑机，即把注塑机和挤出机组合在一起的设备，尤其涉及一种在线混炼注塑机的转换阀装置及其控制方法。

背景技术

众所周知，注塑机及注塑成型工艺被广泛应用于塑料零部件的制造。目前，注塑机和挤出机基本上为两种独立的设备，挤出机主要对塑料原材料进行改性造粒，而注塑机将改性造粒料进行注塑成型，相当于“两步法”成型。但是这种成型方法不但使得原料成本较高，而且在注塑成型过程中，塑料在改性造粒和成型时经过两次加热，这导致塑料的分子结构损伤较严重，影响塑料制品的质量和性能。

为了降低原料成本，提高塑料制品的质量和性能，国外有人设计出在线混炼注塑机，即把注塑机和挤出机结合在一起，其集成了挤出机的塑料配混功能和注塑机的成型功能，可使用原材料直接配混成型塑料制品，实现“一步法”成型。期间，塑料粒子只要经过一次加热，降低了对塑料分子结构的损伤，提高了塑料制品的质量和性能。但是目前的在线混炼注塑机，其通过注射缸把塑料熔体注射到模具里后，并由注射缸在设定的时间内对熔体保压，这使得其成型周期相对较长，生产效率还有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可缩短成型周期，提高生产效率的在线混炼注塑机的转换阀装置及其控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种在线混炼注塑机的转换阀装置，包括阀体和圆柱形阀芯，所述的圆柱形阀芯位于所述的阀体中且可在所述的阀体内滑动，所述的阀体上设置有分别用于与在线混炼注塑机中的挤出装置、注射装置、保压装置和射嘴一一对应连通的第一阀体通道、第二阀体通道、第三阀体通道和第四阀体通道，所述的圆柱形阀芯中设置有沿轴向间隔分布且相互独立的计量通道组、注射通道组和保压通道组，所述的阀体上设置有阀芯移动驱动机构，在所述的阀芯移动驱动机构的驱动下，整个注塑成型过程中，在计量阶段，所述的计量通道组连通所述的第一阀体通道、所述的第二阀体通道和所述的第三阀体通道，在注射阶段，所述的注射通道组将所述的第一阀体通道和所述的第三阀体通道连通、将所述的第二阀体通道和所述的第四阀体通道连通，在保压阶段，所述的保压通道组将所述的第一阀体通道和所述的第二阀体通道连通、将所述的第三阀体通道和所述的第四阀体通道连通。

所述的计量通道组为计量三通通道，所述的计量三通通道用于连通所述的第一阀体通道、所述的第二阀体通道和所述的第三阀体通道，所述的注射通道组包括第一注射通道和第二注射通道，所述的第一注射通道用于连通所述的第一阀体通道和所述的第三阀体通道，所述的第二注射通道用于连通所述的第二阀体通道和所述的第四阀体通道，所述的保压通道组包括第一保压通道和第二保压通道，所述的第一保压通道用于连通所述的第一阀体通道和所述的第二阀体通道，所述的第二保压通道用于连通所述的第三阀体通道和所述的第四阀体通道。

所述的计量通道组、所述的注射通道组和所述的保压通道组依次排列且在所述的圆柱形阀芯中沿圆周方向位置相错开。

所述的阀芯移动驱动机构为摆动液压缸，所述的摆动液压缸的缸体固定连接在所述的阀体上，所述的摆动液压缸的驱动轴与所述的圆柱形阀芯固定连接。

所述的阀芯移动驱动机构包括液压缸和马达，所述的马达的驱动轴与所述的液压缸的缸体固定连接，所述的液压缸的驱动轴与所述的圆柱形阀芯固定连接。

一种利用所述的转换阀装置的控制方法，包括以下具体步骤：

(1)、阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使计量三通通道连通第一阀体通道、第二阀体通道和第三阀体通道，即转换阀装置处于计量阶段，在线混炼注塑机中的挤出装置连续不断地将融化和混合好的塑料熔体经过计量三通通道挤入注射装置中；

(2)、当注射装置内的塑料熔体达到计量行程后，阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使注射通道组中的第一注射通道连通第一阀体通道和第三阀体通道，第二注射通道连通第二阀体通道和第四阀体通道，即转换阀装置处于注射阶段，注射装置将塑料熔体经第二注射通道、射嘴推入模具中注塑成型，同时，挤出装置将塑料熔体经第一注射通道挤入保压装置中；

(3)、注射结束后，阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使保压通道组中的第一保压通道连通第一阀体通道和第二阀体通道，第二保压通道连通第三阀体通道和第四阀体通道，即转换阀装置处于保压阶段，此时，模具内的塑料制品在保压装置的作用下进行保压，同时，挤出装置将塑料熔体经第一保压通道挤入注射装置中，开始计量行程；

(4)、保压结束后，阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使计量三通通道连通第一阀体通道、第二阀体通道和第三阀体通道，即转换阀装置处于计量阶段，挤出装置和保压装置分别将塑料熔体经计量三通通道注入注射装置中，进行注塑周期循环。

与现有技术相比，本发明的优点是由于圆柱形阀芯上设置有保压通道，使得注射装置在保压阶段便进行进料，与传统的在线混炼注塑机相比，在相同流道尺寸的情况下，采用本转换阀装置，可缩短在线混炼注塑机的成型周期，生产效率可提高10～20％；若在相同成型周期的情况下，采用本转换阀装置，可使在线混炼注塑机的流道尺寸缩小15％左右，使得在线混炼注塑机的结构更紧凑，降低了设备成本。

附图说明

图1为本发明结合注射装置、保压装置、射嘴的结构示意图；

图2为本发明实施例一的圆柱形阀芯的立体图；

图3为本发明在计量阶段的配合示意图；

图4为本发明在注射阶段的配合示意图；

图5为本发明在保压阶段的配合示意图；

图6为本发明在计量阶段的配合示意图；

图7为本发明实施例二的圆柱形阀芯的立体图；

图8为传统在线混炼注塑机的动作时序图；

图9为本发明的动作时序图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图所示，一种在线混炼注塑机的转换阀装置，包括阀体1和圆柱形阀芯2，圆柱形阀芯2位于阀体1中且可在阀体1内滑动，阀体1上设置有分别与在线混炼注塑机中的挤出装置3、注射装置4、保压装置5和射嘴6一一对应连通的第一阀体通道11、第二阀体通道12、第三阀体通道13和第四阀体通道14，圆柱形阀芯2中设置有沿轴向间隔分布且相互独立的计量通道组21、注射通道组22和保压通道组23，计量通道组21、注射通道组22和保压通道组23依次排列且在圆柱形阀芯2中沿圆周方向位置相错开，计量通道组21为计量三通通道211，注射通道组22包括第一注射通道221和第二注射通道222，保压通道组23包括第一保压通道231和第二保压通道232，阀体1上设置有摆动液压缸(图中未显示)，摆动液压缸的缸体固定连接在阀体1上，摆动液压缸的驱动轴与圆柱形阀芯2固定连接，在摆动液压缸的驱动下，整个注塑成型过程中，在计量阶段，计量三通通道211连通第一阀体通道11、第二阀体通道12和第三阀体通道13，在注射阶段，第一注射通道221连通第一阀体通道11和第三阀体通道13，第二注射通道222连通第二阀体通道12和第四阀体通道14，在保压阶段，第一保压通道231连通第一阀体通道11和第二阀体通道12，第二保压通道232连通第三阀体通道13和第四阀体通道14。

实施例二：如图所示，一种在线混炼注塑机的转换阀装置，包括阀体1、圆柱形阀芯2、马达和直线运动式的液压缸(图中未显示)，圆柱形阀芯2位于阀体1中且可在阀体1内滑动，阀体1上设置有分别与在线混炼注塑机中的挤出装置3、注射装置4、保压装置5和射嘴6一一对应连通的第一阀体通道11、第二阀体通道12、第三阀体通道13和第四阀体通道14，圆柱形阀芯2中设置有沿轴向间隔分布且相互独立的计量通道组21、注射通道组22和保压通道组23，计量通道组21、注射通道组22和保压通道组23依次排列且在圆柱形阀芯2中沿轴向正对，计量通道组21为计量三通通道211，注射通道组22包括第一注射通道221和第二注射通道222，保压通道组23包括第一保压通道231和第二保压通道232，马达的驱动轴与液压缸的缸体固定连接，液压缸的驱动轴与圆柱形阀芯2固定连接，在液压缸的驱动下，整个注塑成型过程中，在计量阶段，计量三通通道211连通第一阀体通道11、第二阀体通道12和第三阀体通道13，在注射阶段，第一注射通道221连通第一阀体通道11和第三阀体通道13，第二注射通道222连通第二阀体通道12和第四阀体通道14，在保压阶段，第一保压通道231连通第一阀体通道11和第二阀体通道12，第二保压通道232连通第三阀体通道13和第四阀体通道14。

一种利用上述实施例一的转换阀装置的控制方法，包括以下具体步骤：

(1)、摆动液压缸驱动圆柱形阀芯2移动，使计量三通通道211连通第一阀体通道11、第二阀体通道12和第三阀体通道13，即转换阀装置处于计量阶段，如图3所示，在线混炼注塑机中的挤出装置3连续不断地将融化和混合好的塑料熔体经过计量三通通道211挤入注射装置4中；

(2)、当注射装置4内的塑料熔体达到计量行程后，摆动液压缸驱动圆柱形阀芯2移动，使注射通道组22中的第一注射通道221连通第一阀体通道11和第三阀体通道13，第二注射通道222连通第二阀体通道12和第四阀体通道14，即转换阀装置处于注射阶段，如图4所示，注射装置4将塑料熔体经第二注射通道222、射嘴6推入模具中注塑成型，同时，挤出装置3将塑料熔体经第一注射通道221挤入保压装置5中；

(3)、注射结束后，摆动液压缸驱动圆柱形阀芯2移动，使保压通道组23中的第一保压通道231连通第一阀体通道11和第二阀体通道12，第二保压通道232连通第三阀体通道13和第四阀体通道14，即转换阀装置处于保压阶段，如图5所示，此时，模具内的塑料制品在保压装置5的作用下进行保压，同时，挤出装置3将塑料熔体经第一保压通道231挤入注射装置4中，开始计量行程；

(4)、保压结束后，摆动液压缸驱动圆柱形阀芯2移动，使计量三通通道211连通第一阀体通道11、第二阀体通道12和第三阀体通道13，即转换阀装置处于计量阶段，如图6所示，挤出装置3和保压装置5分别将塑料熔体经计量三通通道211注入注射装置4中，进行注塑周期循环。

一种利用上述实施例二的转换阀装置的控制方法，包括以下具体步骤：

(1)、液压缸驱动圆柱形阀芯2移动，使计量三通通道21连通第一阀体通道11、第二阀体通道12和第三阀体通道13，即转换阀装置处于计量阶段，如图3所示，在线混炼注塑机中的挤出装置3连续不断地将融化和混合好的塑料熔体经过计量三通通道211挤入注射装置4中；

(2)、当注射装置4内的塑料熔体达到计量行程后，液压缸驱动圆柱形阀芯2移动，使注射通道组22中的第一注射通道221连通第一阀体通道11和第三阀体通道13，第二注射通道222连通第二阀体通道12和第四阀体通道14，即转换阀装置处于注射阶段，如图4所示，注射装置4将塑料熔体经第二注射通道222、射嘴6推入模具中注塑成型，同时，挤出装置3将塑料熔体经第一注射通道221挤入保压装置5中；

(3)、注射结束后，液压缸驱动圆柱形阀芯2移动，使保压通道组23中的第一保压通道231连通第一阀体通道11和第二阀体通道12，第二保压通道232连通第三阀体通道13和第四阀体通道14，即转换阀装置处于保压阶段，如图5所示，此时，模具内的塑料制品在保压装置5的作用下进行保压，同时，挤出装置3将塑料熔体经第一保压通道231挤入注射装置4中，开始计量行程；

(4)、保压结束后，马达带动液压缸转动，同时带动圆柱形阀芯2同步转动，转过一个角度后，马达停止工作，液压缸驱动圆柱形阀芯2回到轴向的原位，然后马达带动液压缸反转，同时带动圆柱形阀芯2反向转动相同角度后，使计量三通通道211连通第一阀体通道11、第二阀体通道12和第三阀体通道13，即转换阀装置处于计量阶段，如图6所示，挤出装置3和保压装置5分别将塑料熔体经计量三通通道211注入注射装置4中，进行注塑周期循环。

举例说明：设定要注塑的塑料制品重5kg，在线混炼注塑机中挤出装置的产量为7.5kg/分钟，即125g/秒，注塑周期为40秒，其中每个阶段的时间分配为：注射5秒、保压5秒、冷却15秒、开模5秒、顶出取件5秒、合模5秒。

如果采用传统的装置，由于其通过注射装置在设定的时间内对熔体保压，这使得保压装置的储料时间为10秒，注射装置的进料时间为30秒，熔体的最大流率为5000g÷30s＝167g/s，其动作时序图见图8。

采用本装置，由于通过保压装置5对熔体保压，保压装置5的储料时间为5秒，注射装置4在保压期间容纳挤出装置3出来的料，在剩余的30秒内容纳从挤出装置3和保压装置5出来的料，因此，注射装置4的进料时间总共为35秒，熔体的最大流率为5000g÷35s＝143g/s，其动作时序图见图9。据此可得到，在相同注塑周期的情况下，采用本装置的流道尺寸比传统装置可缩小15％左右，使得在线混炼注塑机的结构更紧凑；若保持流道尺寸相同，则采用本转换阀装置可使注塑周期缩短15％左右，生产效率得到提高。

Claims (6)

1.一种在线混炼注塑机的转换阀装置，包括阀体和圆柱形阀芯，所述的圆柱形阀芯位于所述的阀体中且可在所述的阀体内滑动，其特征在于所述的阀体上设置有分别用于与在线混炼注塑机中的挤出装置、注射装置、保压装置和射嘴一一对应连通的第一阀体通道、第二阀体通道、第三阀体通道和第四阀体通道，所述的圆柱形阀芯中设置有沿轴向间隔分布且相互独立的计量通道组、注射通道组和保压通道组，所述的阀体上设置有阀芯移动驱动机构，在所述的阀芯移动驱动机构的驱动下，整个注塑成型过程中，在计量阶段，所述的计量通道组连通所述的第一阀体通道、所述的第二阀体通道和所述的第三阀体通道，在注射阶段，所述的注射通道组将所述的第一阀体通道和所述的第三阀体通道连通、将所述的第二阀体通道和所述的第四阀体通道连通，在保压阶段，所述的保压通道组将所述的第一阀体通道和所述的第二阀体通道连通、将所述的第三阀体通道和所述的第四阀体通道连通。

2.如权利要求1所述的一种在线混炼注塑机的转换阀装置，其特征在于所述的计量通道组为计量三通通道，所述的计量三通通道用于连通所述的第一阀体通道、所述的第二阀体通道和所述的第三阀体通道，所述的注射通道组包括第一注射通道和第二注射通道，所述的第一注射通道用于连通所述的第一阀体通道和所述的第三阀体通道，所述的第二注射通道用于连通所述的第二阀体通道和所述的第四阀体通道，所述的保压通道组包括第一保压通道和第二保压通道，所述的第一保压通道用于连通所述的第一阀体通道和所述的第二阀体通道，所述的第二保压通道用于连通所述的第三阀体通道和所述的第四阀体通道。

3.如权利要求1所述的一种在线混炼注塑机的转换阀装置，其特征在于所述的计量通道组、所述的注射通道组和所述的保压通道组依次排列且在所述的圆柱形阀芯中沿圆周方向位置相错开。

4.如权利要求3所述的一种在线混炼注塑机的转换阀装置，其特征在于所述的阀芯移动驱动机构为摆动液压缸，所述的摆动液压缸的缸体固定连接在所述的阀体上，所述的摆动液压缸的驱动轴与所述的圆柱形阀芯固定连接。

5.如权利要求1或3所述的一种在线混炼注塑机的转换阀装置，其特征在于所述的阀芯移动驱动机构包括液压缸和马达，所述的马达的驱动轴与所述的液压缸的缸体固定连接，所述的液压缸的驱动轴与所述的圆柱形阀芯固定连接。

6.一种利用如权利要求2所述的转换阀装置的控制方法，其特征在于包括以下具体步骤：

(1)、阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使计量三通通道连通第一阀体通道、第二阀体通道和第三阀体通道，即转换阀装置处于计量阶段，在线混炼注塑机中的挤出装置连续不断地将融化和混合好的塑料熔体经过计量三通通道挤入注射装置中；

(2)、当注射装置内的塑料熔体达到计量行程后，阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使注射通道组中的第一注射通道连通第一阀体通道和第三阀体通道，第二注射通道连通第二阀体通道和第四阀体通道，即转换阀装置处于注射阶段，注射装置将塑料熔体经第二注射通道、射嘴推入模具中注塑成型，同时，挤出装置将塑料熔体经第一注射通道挤入保压装置中；

(3)、注射结束后，阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使保压通道组中的第一保压通道连通第一阀体通道和第二阀体通道，第二保压通道连通第三阀体通道和第四阀体通道，即转换阀装置处于保压阶段，此时，模具内的塑料制品在保压装置的作用下进行保压，同时，挤出装置将塑料熔体经第一保压通道挤入注射装置中，开始计量行程；

(4)、保压结束后，阀芯移动驱动机构驱动圆柱形阀芯移动，使计量三通通道连通第一阀体通道、第二阀体通道和第三阀体通道，即转换阀装置处于计量阶段，挤出装置和保压装置分别将塑料熔体经计量三通通道注入注射装置中，进行注塑周期循环。