CN106239766A - 一种超临界流体连续挤出造粒机 - Google Patents

一种超临界流体连续挤出造粒机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超临界流体连续挤出造粒机，包括电机、齿轮箱、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机—熔体泵系统、静态混合器、电感应加热装置、注气系统和水蒸气发泡系统；本发明的超临界流体连续挤出造粒机在使用过程中所有工艺流程都是连续性没有间断的，从原料到成品的过程中一步到位，使发泡塑料的生产工艺更加稳定，原材料利用率更高，能耗更低，不仅降低了生产成本，也有利于环境保护。

Description

一种超临界流体连续挤出造粒机
技术领域
本发明涉及发泡塑料领域，具体是涉及一种超临界流体连续挤出造粒机。
背景技术
改革开放以来，我国塑料机械工业迅速发展，近年来通过与外商合作、合资及生产许可证转让，引进国外先进技术以及国内的研制研发，我国的中小型挤出造粒机已经形成系列产品，基本上已近满足了我国对中低档产品的需求，并能向国外提供部分产品。但是与国外相比我国的塑料机械总体水平偏低，不管是在管理水平、产品水平、技术规格型号方面都存在着很大的差距，相当于发达国家著名公司的第三、四代产品。
如何实现不同功能的结构之间的结合以及相互结合之后如何能够达到预期的效果，实现产品从原料到成品的步骤简化；如何让超临界二氧化碳与熔融物更好的形成均相混合物，以至在后期的发泡过程中得到期望的产品；以及如何利用双螺杆设备和配合蒸汽成型的方法来实现超临界微发泡颗粒的连续制备。本发明意在通过研究以上问题来发明一款使用性能好的超临界流体连续挤出造粒机。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种使用性能好的超临界流体连续挤出造粒机。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种超临界流体连续挤出造粒机，包括电机、齿轮箱、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机—熔体泵系统、静态混合器、电感应加热装置、注气系统和水蒸气发泡系统；
所述电机与所述齿轮箱相连，所述双螺杆挤出机由所述齿轮箱提供动力；
所述电感应加热装置用于加热所述双螺杆挤出机；
所述双螺杆挤出机将塑料转换为均匀的塑料熔体，所述双螺杆挤出机产生的塑料熔体进入所述静态混合器；
所述注气系统产生超临界二氧化碳，所述注气系统产生的超临界二氧化碳进入所述静态混合器；
所述静态混合器用于将超临界二氧化碳和塑料熔体混合形成超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系；
所述单螺杆挤出机—熔体泵系统用于将超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系输送到所述水蒸气发泡系统；
所述水蒸气发泡系统用于将超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系发泡。
进一步，所述双螺杆挤出机包括螺杆和机筒，所述螺杆与所述齿轮箱传动相连。
进一步，所述电感应加热装置包括电器控制柜、控制器、电磁感应圈、保温套和护罩，所述电器控制柜、控制器和电磁感应圈依次电相连，所述保温套套在所述机筒上，所述护罩套在所述保温套上，所述电磁感应圈绕在所述机筒上位于所述机筒和保温套之间。
进一步，所述电感应加热装置还包括测温孔，所述测温孔设置在所述保温套和护罩上。
进一步，所述水蒸气发泡系统包括蒸汽发生装置、蒸汽发泡室、传输履带和蒸汽管道，所述蒸汽发泡室的上端设有机头，所述蒸汽发泡室的下端设有蒸汽注入口，所述蒸汽发生装置通过所述蒸汽管道与所述蒸汽注入口相连，所述传输履带安装在所述蒸汽发泡室内。
进一步，所述静态混合器为SV型静态混合器。
进一步，所述注气系统包括储气瓶、柱塞泵、储气罐、加热器、调压阀、流量计、流量控制阀和注气口，所述储气瓶、柱塞泵、储气罐、加热器、调压阀、流量计、流量控制阀和注气口依次管路相连，所述注气口与所述静态混合器相接。
进一步，所述单螺杆挤出机—熔体泵系统包括单螺杆挤出机、连接体、熔体泵、压力传感器、连接头、换网装置以及挤出模头，所述单螺杆挤出机、连接体、熔体泵、连接头、换网装置和挤出模头依次相连，所述压力传感器安装在连接体上，用于测量连接体内的压力。
(三)有益效果
本发明超临界流体连续挤出造粒机能在使用过程中所有工艺流程都是连续性没有间断的，从原料到成品的过程中一步到位，使发泡塑料的生产工艺更加稳定，原材料利用率更高，能耗更低，不仅降低了生产成本，也有利于环境保护。
附图说明
图1为本发明超临界流体连续挤出造粒机的结构示意图；
图2为本发明超临界流体连续挤出造粒机的工作原理图；
图3为本发明超临界流体连续挤出造粒机中双螺杆挤出机的结构示意图；
图4为本发明超临界流体连续挤出造粒机中电感应加热装置的结构示意图；
图5为本发明超临界流体连续挤出造粒机中水蒸气发泡系统的结构示意图；
图6为本发明超临界流体连续挤出造粒机中单螺杆挤出机—熔体泵系统的结构示意图；
图7为本发明超临界流体连续挤出造粒机中注气系统的结构示意图。
其中，1-双螺杆挤出机，2-静态混合器，3-丹螺杆挤出机—熔体泵系统，4-水蒸气发泡系统，5-注气系统，6-齿轮箱，7-电机，8-控制台，11-螺杆，12-机筒，13-料斗，31-单螺杆挤出机，32-连接体，33-熔体泵，34-连接头，35-换网装置，36-挤出模头，41-蒸汽发生装置，42-蒸汽管道，43-蒸汽注入口，44-蒸汽发泡室，45-传输履带，46-机头，51-储气瓶、52-柱塞泵、53-储气罐、54-加热器、55-调压阀、56-流量计、57-流量控制阀，58-注气口，91-电器控制柜，92-控制器，93-电磁感应圈，94-保温套，95-护罩，96-测温孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种超临界流体连续挤出造粒机的结构如图1和图2所示，包括电机7、齿轮箱6、双螺杆挤出机1、单螺杆挤出机—熔体泵系统3、静态混合器2、电感应加热装置、注气系统5和水蒸气发泡系统4；
所述电机7与所述齿轮箱6相连，所述双螺杆挤出机1由所述齿轮箱6提供动力；
所述电感应加热装置用于加热所述双螺杆挤出机1；
所述双螺杆挤出机1将塑料转换为均匀的塑料熔体，所述双螺杆挤出机1产生的塑料熔体进入所述静态混合器2；
所述注气系统5产生超临界二氧化碳，所述注气系统5产生的超临界二氧化碳进入所述静态混合器2；
所述静态混合器2用于将超临界二氧化碳和塑料熔体混合形成超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系；
所述单螺杆挤出机—熔体泵系统3用于将超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系加压输送到所述水蒸气发泡系统4；
所述水蒸气发泡系统4用于将超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系发泡。
在本实施例中，双螺杆挤出机如图3所示，包括的部件有：螺杆11、机筒12、料斗13、机头和模具。螺杆11：螺杆11通过旋转对物料进行剪切混合和输送，螺杆11的工作效率决定了实际的生产效率。机筒12：材料是耐热、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐蚀的金属制成。机筒12与双螺杆11相互配合工作，能够达到将物料熔融混合并输送的作用。料斗13：料斗是物料的进入口，根据不同要求可以设计不同的料斗。机头和模具：机头的存在是将输送来的物料进行固型，通过模具塑型流道来得到想要的形状。所述螺杆11与所述齿轮箱传动相连。
在本实施例中，所述电感应加热装置如图4所述，包括电器控制柜91、控制器92、电磁感应圈93、保温套94和护罩95，所述电器控制柜91、控制器92和电磁感应圈93依次电相连，所述保温套94套在所述机筒12上，所述护罩95套在所述保温套94上，所述电磁感应圈93绕在所述机筒12上位于所述机筒12和保温套94之间。所述电感应加热装置还包括测温孔96，所述测温孔96设置在所述保温套94和护罩95上。
电器控制柜91和控制器92主要控制电流的变化，电磁感应圈93主要产生变换的磁场，机筒12会在变化的磁场中产生感应热，保温套94防止热量的散失，护罩95主要起保护作用，通过测温孔96我们可以了解到机筒12内部的温度变化，可以根据其传输的数据做出相应的调整。
在本实施例中，所述水蒸气发泡系统如图5所述，包括蒸汽发生装置41、蒸汽发泡室44、传输履带45和蒸汽管道42，所述蒸汽发泡室44的上端设有机头46，所述蒸汽发泡室44的下端设有蒸汽注入口43，所述蒸汽发生装置41通过所述蒸汽管道42与所述蒸汽注入口43相连，所述传输履带45安装在所述蒸汽发泡室44内。
水蒸气发泡装置41与熔体泵上的机头相连接，上方为半密闭，中间是传输履带45，下方为水蒸气发生装置41，产生高温水蒸气，传输履带45与机头之间存在一定的高度差，当挤出物被机头的刀具切割成颗粒后会降落到传输履带45上被输送出去，而在其降落的过程中，由于压力降和高温环境，颗粒会被迅速发泡并烘干形成产品。
在本实施例中，所述静态混合器2为SV型静态混合器，SV型静态混合器每一个混合单元是由一组平面斜角为45°的波纹片交错重叠组成。它对流体的主要作用是切割和分散混合，流体流入每一个单元时入口处的波纹片都对流体产生，a个波纹片将流体分割成a+1层，流入下一混合单元时，波纹片互相错开90°，流体再一次被分割。因此，流经n个混合元件后，流体被分割成S份。
S＝(a+1)n
流体在每一个混合单元内沿波纹片的沟槽流动，重叠的波纹片错开为90°，沟槽交叉处可视为一混合小池，流体在混合小池内实现混合后，分散成两股沿沟槽分别流入下一个混合小池，同另一股流体进行混合，再分散流入下一个小池，反复不断以实现流体的分散混合。
在本实施例中，为避免许多额外的影响因素，将加压输送结构设计成单螺杆挤出机—熔体泵系统3，采用这样的设计有以下优点：此系统的挤出波动较小，尺寸精度较高，降低对原材料的消耗，减少挤出机在建压时的机械磨损。挤出量的精确控制，对原料成本昂贵的产品更是重要：可以使用回用料含量高的挤出制品。对于在实际生产过程中会产生许多废品的问题，采用单螺杆挤出机—熔体泵系统3机组可以有效地解决这类问题。可以使用回用料含量高达50％或更高比例的原料挤出高质量的产品：延长挤出机的工作寿命。单螺杆挤出机—熔体泵系统3中配置的挤出机在很低的背压下运行(一般为5MPa左右)，使得螺杆承受的轴向力和扭矩大幅下降，从而有效降低了螺杆、机筒和传动装置的磨损，挤出机的使用寿命延长使生产设备的运行成本进一步降低。
所述单螺杆挤出机—熔体泵系统如图6所述，包括单螺杆挤出机31、连接体32、熔体泵33、压力传感器37、连接头34、换网装置35以及挤出模头36，所述单螺杆挤出机31、连接体32、熔体泵33、连接头34、换网装置35和挤出模头36依次相连，所述压力传感器37安装在连接体32上，用于测量连接体32内的压力。混合熔体经静态混合器2后被传输到单螺杆挤出机—熔体泵系统3中，连接体32将单螺杆挤出机31与熔体泵33连接在一起，压力传感器37将系统中的压力用数据表示出来，熔体泵33对熔体进行加压，然后经挤出模头36挤出。
在本实施例中，所述注气系统如图7所述，包括储气瓶51、柱塞泵52、储气罐53、加热器54、调压阀55、流量计56、流量控制阀57和注气口58，所述储气瓶51、柱塞泵52、储气罐53、加热器54、调压阀55、流量计56、流量控制阀57和注气口58依次管路相连，所述注气口58与所述静态混合器2相接
超临界CO2与熔融物料的混合所需要的量是一定的，所以不能过多或过少，造成在混合的时候不能充分混合或者是CO2过多影响产品的发泡，因此需要对其流量进行检测和控制。采用以上结构能够实现精确稳定的控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，包括电机(7)、齿轮箱(6)、双螺杆挤出机(1)、单螺杆挤出机—熔体泵系统(3)、静态混合器(2)、电感应加热装置、注气系统(5)和水蒸气发泡系统(4)；
所述电机(7)与所述齿轮箱(6)相连，所述双螺杆挤出机(1)由所述齿轮箱(6)提供动力；
所述电感应加热装置用于加热所述双螺杆挤出机(1)；
所述双螺杆挤出机(1)将塑料转换为均匀的塑料熔体，所述双螺杆挤出机(1)产生的塑料熔体进入所述静态混合器(2)；
所述注气系统(5)产生超临界二氧化碳，所述注气系统(5)产生的超临界二氧化碳进入所述静态混合器(2)；
所述静态混合器(2)用于将超临界二氧化碳和塑料熔体混合形成超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系；
所述单螺杆挤出机—熔体泵系统(3)用于将超临界二氧化碳和塑料熔体混合物加压并输送到所述水蒸气发泡系统(4)；
所述水蒸气发泡系统(4)用于将超临界二氧化碳和塑料熔体均相体系发泡。
2.如权利要求1所述的超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，所述双螺杆挤出机(1)包括螺杆(11)和机筒(12)，所述螺杆(11)与所述齿轮箱(6)传动相连。
3.如权利要求2所述的超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，所述电感应加热装置包括电器控制柜(91)、控制器(92)、电磁感应圈(93)、保温套(94)和护罩(95)，所述电器控制柜(91)、控制器(92)和电磁感应圈(93)依次电相连，所述保温套(94)套在所述机筒(12)上，所述护罩套(95)在所述保温套(94)上，所述电磁感应圈(93)绕在所述机筒(12)上位于所述机筒(12)和保温套(94)之间。
4.如权利要求3所述的超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，所述电感应加热装置还包括测温孔(96)，所述测温孔(96)设置在所述保温套(94)和护罩(95)上。
5.如权利要求1所述的超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，所述水蒸气发泡系统(4)包括蒸汽发生装置(41)、蒸汽发泡室(44)、传输履带(45)和蒸汽管道(42)，所述蒸汽发泡室(44)的上端设有机头，所述蒸汽发泡室(44)的下端设有蒸汽注入口(43)，所述蒸汽发生装置(41)通过所述蒸汽管道(42)与所述蒸汽注入口(43)相连，所述传输履带(45)安装在所述蒸汽发泡室(44)内。
6.如权利要求1所述的超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，所述静态混合器(2)为SV型静态混合器。
7.如权利要求1所述的超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，所述注气系统(5)包括储气瓶(51)、柱塞泵(52)、储气罐(53)、加热器(54)、调压阀(55)、流量计(56)、流量控制阀(57)和注气口(58)，所述储气瓶(51)、柱塞泵(52)、储气罐(53)、加热器(54)、调压阀(55)、流量计(56)、流量控制阀(57)和注气口(58)依次管路相连，所述注气口(58)与所述静态混合器(2)相接。
8.如权利要求1所述的超临界流体连续挤出造粒机，其特征在于，所述单螺杆挤出机—熔体泵系统(3)包括单螺杆挤出机(31)、连接体(32)、熔体泵(33)、压力传感器(37)、连接头(34)、换网装置(35)和挤出模头(36)，所述单螺杆挤出机(31)、连接体(32)、熔体泵(33)、连接头(34)、换网装置(35)和挤出模头(36)依次相连，所述压力传感器(37)安装在连接体(32)上，用于测量连接体(32)内的压力。
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