CN106426720B - 一种用于pu材料的浇注头 - Google Patents

Abstract

一种用于PU材料的浇注头，包括主轴、轴承座、连接盘、混合室、外套和料嘴，与浇注原料接触的外套侧壁的内壁和料嘴的内层由PP或PE材料构成，或在它们朝向搅拌空间的一侧表面上具有PP或PE涂层。本发明的浇注设备能够更长时间的连续运行。在使用PU(聚氨酯)原料新料的情况下，本发明的带PP或PE层的浇注头能够在注料600次后还能正常运行，将运行效率提升三倍以上。

Description

一种用于PU材料的浇注头

技术领域

本发明涉及PU(聚氨酯)材料浇注技术领域，尤其是一种用于PU(聚氨酯)材料的浇注头。

背景技术

在PU(聚氨酯)材料浇注工艺中，需要利用浇注设备将如PU发泡材料浇注到模型中，在模型中发泡后得到相应的PU制品。

现有的浇注设备结构复杂，不便于拆装，并且均采用例如不锈钢等金属材料制成。在产品使用过程中，PU材料容易粘结到浇注设备的内壁上，影响浇注质量；需要在使用过程中不断的停机、清洗，生产效率低；而且浇注设备内壁上粘结的PU材料与内壁粘结紧密，较难去除；注料多次后，使用溶剂和气冲清洗,内壁间隙变小，从而影响流速，使制品产生气泡，影响产品质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于PU材料的浇注头，包括主轴、轴承座、连接盘、混合室、外套和料嘴，主轴竖直容置在轴承座内，主轴的一端从轴承座下端穿出；轴承座固定在连接盘上，主轴穿过连接盘伸入到连接盘下方设置的混合室中；主轴伸入到混合室的端部上固定连接有沿主轴轴向延伸的混合头；混合头上部位于混合室的空间中，混合头的中下部从混合室中穿出，容纳到混合室下部固定的外套空间中；外套底部安装有料嘴；与浇注原料接触的外套侧壁的内壁和料嘴的内层由PP或PE材料构成，或在它们朝向搅拌空间的一侧表面上具有PP或PE涂层。

进一步，混合头外表面具有PP或PE涂层。

进一步，混合头包括与混合头形状相适应的芯棒和外层，外层成型在芯棒表面，由PP或PE材料构成，或具有PP或PE涂层。

进一步，芯棒呈中空状，与主轴连接。

进一步，由上至下包括翼片段、第一螺旋段、搅拌凸起段和第二螺旋段，混合头最上端具有翼片段，翼片段具有在其轴向上设置的多片翼片，多片翼片相对于混合头主体的轴向倾斜凸设在混合头主体的表面，所述多片翼片均匀分布在混合头主体的圆周表面上，且具有相同的倾斜角度；第一螺旋段位于翼片段的下端，在其混合头主体的圆周表面上均匀凸设有多条螺旋凸条，多条螺旋凸条的螺旋方向与翼片段的翼片的倾斜方向相同；搅拌凸起段位于第一螺旋段的下端，搅拌凸起段的混合头主体的直径小于翼片段、第一螺旋段和第二螺旋段的混合头主体的直径，在搅拌凸起段的混合头主体圆周方向的表面上均匀设置有多个搅拌凸起；第二螺旋段位于搅拌凸起段的下端，在其混合头主体的圆周表面上均匀凸设有多条螺旋凸条，多条螺旋凸条的螺旋方向与翼片段的翼片的倾斜方向相同。

进一步，所述搅拌凸起段的搅拌凸起呈凸台状，搅拌凸起的横截面为以混合头主体轴向为垂直边的倒置直角梯形，倒置直角梯形的斜边的倾斜方向与第一螺旋段的多条螺旋凸条的螺旋方向相同。

进一步，在搅拌凸起段的混合头主体圆周方向的表面上均匀间隔共设置有偶数列搅拌凸起，奇数列的搅拌凸起包括与第一螺旋段邻接的一个第一搅拌凸起和沿混合头主体轴线依次均匀间隔设置的n个第二搅拌凸起；偶数列的搅拌凸起包括对应于奇数列搅拌凸起中的n+1个第一、第二搅拌凸起之间的间隙均匀设置的n个第二列搅拌凸起以及n个第二搅拌凸起之后设置的与第二螺旋段邻接的一个第一搅拌凸起；其中，第一搅拌凸起和第二搅拌凸起呈凸台状，第一搅拌凸起的横截面为以混合头主体轴向为长边的长方形；第二搅拌凸起的横截面为以混合头主体轴向为垂直边的倒置直角梯形，直角梯形的斜边的倾斜方向与翼片段的翼片的倾斜方向相同。

进一步，翼片段顶端具有凸出于混合头主体的凸缘，所述翼片一端连接到凸缘的下表面，另一端延伸到第一螺旋段的上边缘。

进一步，翼片段、第一螺旋段、搅拌凸起段和第二螺旋段具有大体相同的外径；或者，翼片段、第一螺旋段和第二螺旋段具有大体相同的外径，搅拌凸起段的外径略大于翼片段、第一螺旋段和第二螺旋段的外径。

进一步，翼片段、第一螺旋段、搅拌凸起段和第二螺旋段在混合头轴向方向上的长度比为2：3：4：3；翼片段的翼片与第一螺旋段或第二螺旋段的螺旋凸条的高度比为1：1.5-2.0；翼片段的翼片与搅拌凸起段的第一搅拌凸起和第二搅拌凸起的高度比为1：3-4.0。

本发明的浇注设备与PU(聚氨酯)材料等原材料接触的部分由多个部件组装成一体，拆卸清洗方便；并且由于多个组装部件内壁上具有PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)层，PU(聚氨酯)材料等原材料不容易粘结到组装部件的内壁上，相比于现有技术，本发明的浇注设备能够更长时间的连续运行。

实验证明，在使用PU(聚氨酯)原料新料的情况下，全不锈钢材料的浇注头一般在注料200次后就需要清理，而本发明的带PP或PE层的浇注头能够在注料600次后还能正常运行。本发明的浇注头能够将运行效率提升3倍以上。

附图说明

图1为本发明的浇注设备的顶视图；

图2为本发明的浇注设备顶视图沿A-A方向的剖视图；

图3a为本发明的浇注设备的外套的立体图；

图3b为本发明的浇注设备的外套的侧视图；

图3c为本发明的浇注设备的外套的俯视图；

图3d为本发明的浇注设备的外套的沿图3b中C-C方向的截面图；

图3e为本发明浇注设备的又一实施例的外套的沿图3b中C-C方向的截面图；

图4a为本发明的浇注设备的料嘴的立体图；

图4b为本发明的浇注设备的料嘴的截面图；

图5a为本发明的浇注设备的混合头的主视图；

图5b为本发明的浇注设备的混合头的沿图5a中C-C方向的截面图；

图5c为本发明的浇注设备的混合头芯棒的主视图；

图5d为本发明浇注设备的又一实施例的混合头的侧视图；

图5e为本发明浇注设备的又一实施例的混合头的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

浇注设备/浇注头如图1、图2所示，浇注头上部的轴承座1中设置有多个轴承11，主轴2容置在轴承座1内，主轴2两端分别从轴承座1两端穿出，在主轴2穿出轴承座1的端部处设置有密封装置12，该密封装置12可采用本发明人在前专利201410244757.5、201420293401.6中的技术。轴承座1固定在连接盘3上，轴承座1下部的密封装置12穿过连接盘3，主轴2伸入到连接盘3下方设置的混合室4中。混合室4上连接有气缸41、进料阀42、针阀43、清洗阀44、回料调压阀45等，多种PU原料通过一个或多个料接口注入到混合室4中，主轴2伸入到混合室4的端部上固定连接有沿主轴2轴向延伸的混合头5。混合头5上部位于混合室4的空间中，混合头5的中下部从混合室4中穿出，容纳到混合室4下部固定的外套6空间中，外套6底部安装有浇注料嘴7。浇注设备工作时，竖直设置，由电机带动主轴2旋转，主轴2在混合室4的一端上固定的混合头5跟随主轴2一同旋转，多种PU原料(根据制品确定)通过不同的料接口42进入到混合室4，在混合头5的旋转作用下将PU原料在混合室4和外套6空间中进行混合，混合好的PU材料通过料嘴7注入到磨具中进行发泡。

如图3a-3d所示，外套6具有中空圆柱状侧壁60，侧壁60一端设置有与混合室4连接的法兰61。法兰61上设置有用于与混合室4的相应底部凸起卡合连接的连接孔62。法兰61的外缘凸出于外套侧壁60，所述法兰61的端面上形成有环形凹槽64，以便于在与混合室4连接时安装密封圈，形成密封结构。外套侧壁60设置有用于冷却水流通的夹层结构，如图3c、3d所示，包括内壁601和外壁602；内壁601的顶端设置有朝向外壁602的凸圈603，凸圈603密封的抵接到外壁602上，可在凸圈603抵接外壁602的位置上设置凹槽604，通过安放密封圈达到密封目的；凸圈603以上的内壁601和外壁602闭合连接在一起；内壁601的底端向外壁602弯折，在外壁602的承接台611处与外壁602密封连接；两条密封间隔条606设置在外套侧壁60主体的内壁601和外壁602之间，分别从内壁凸圈603下缘向外套6的底部延伸，与内壁601、外壁602和凸圈603密封连接，并分别与内壁601底端与外壁602弯折密封连接部保持间隔，形成孔隙(未示出)，从而对内壁601和外壁602之间的夹层空间进行分割，构成内壁601和外壁602之间的冷却水流通空间中。由此形成外套侧壁60的用于冷却水流通的左右两个相对的夹层部分607、608，其通过所述底部孔隙联通，在两个相对的夹层部分607、608顶部还分别设置有两个冷却水出入口609、610。此外，法兰61可与侧壁的外壁602一体成型。本实施例中，在外壁602的承接台611下部延伸形成外壁延伸部612，在外壁延伸部612内侧上形成有用于与料嘴7连接的内螺纹，外壁延伸部612与外壁承接台611的连接部设有安放密封圈的密封凹槽605。外套侧壁60的内壁601由PP或PE材料构成。

或者，在本发明的又一实施例中，如图3e所示，与图3d所示的构成外套侧壁60中冷却水流通夹层结构的内壁601和外壁602的分体结构不同，本实施例中的内壁601和外壁602为一体结构，其间形成有夹层空间。两条密封间隔条606设置在外套侧壁60主体的内壁601和外壁602之间，分别外套顶部顶部向外套6的底部延伸，与内壁601、外壁602和外套顶部顶部密封连接，并分别与外套底部的内壁和外壁结合部保持间隔，形成孔隙(未示出)，从而对内壁601和外壁602之间的夹层空间进行分割，构成内壁601和外壁602之间的冷却水流通空间中。由此形成外套侧壁60的用于冷却水流通的左右两个相对的夹层部分607、608，其通过所述底部孔隙联通，在两个相对的夹层部分607、608顶部还分别设置有两个冷却水出入口609、610。外套侧壁60的内壁601朝向浇注头外套中空空间的一侧表面上具有PP或PE涂层。

料嘴7呈上宽下窄的漏斗状结构，可以采用螺纹或卡合的方式密封连接到外套上，其具有内外两层结构，如图4a、4b所示，与浇注原料接触的内层701由PP或PE材料构成，或具有PP或PE涂层，包裹在所述内层701之外的外层702由例如不锈钢的高强度材料构成，从而增加料嘴7的整体刚度。料嘴7的漏斗状结构顶部边缘侧面呈环形，其上设置有与外套6内壁601的内侧上的内螺纹连接的外螺纹703，漏斗状结构顶部上表面形成有环形凹槽704，环形凹槽704的内缘和底部由内层701构成，环形凹槽704的外缘由外层702构成，环形凹槽704用于容纳密封圈，从而与外套6密封连接。料嘴7的漏斗状结构外颈部具有棱台705，例如六棱台，以便于料嘴7的安装。

图5a示出了本发明的混合头5立体图，按照使用状态由上至下(图5a从右至左)包括四段——翼片段501、第一螺旋段502、搅拌凸起段503和第二螺旋段504。

翼片段501位于混合头5的最上端，在其顶端具有凸出于混合头主体506的凸缘5011，在混合头主体506表面上相对于混合头主体506的轴向倾斜凸设有3-5片翼片5012，优选3片，所述多片翼片5012均匀分布在混合头主体506的圆周表面上，高度为3-6mm，翼片5012一端连接到凸缘5011的下表面，另一端延伸到第一螺旋段502的上边缘，所述多片翼片5012具有相同的倾斜角度，本实施例中翼片5012与凸缘5011和第一螺旋段502的上边缘所成的锐角为60°，本领域技术人员可以在50-70°的范围内选择。

第一螺旋段502位于翼片段501的下端，在其混合头主体506的圆周表面上均匀凸设有多条螺旋凸条5021，多条螺旋凸条5021的螺旋方向与翼片段501的翼片5012的倾斜方向相同，高度为2-3mm。在第一螺旋段502的中间位置的圆周表面，向轴心方向均匀间隔挖设有两个相同尺寸的凹槽5022，每个凹槽各占120°圆周，相隔60°圆周，本领域技术人员也可以均匀挖设三个凹槽。

搅拌凸起段503位于第一螺旋段502的下端，搅拌凸起段503的混合头主体506的直径小于翼片段501、第一螺旋段502和第二螺旋段504的混合头主体506的直径，在搅拌凸起段503的混合头主体506圆周方向的表面上均匀间隔设置有四列搅拌凸起，即在混合头主体506圆周方向上90°间隔设置四列搅拌凸起。其中，第一列搅拌凸起包括与第一螺旋段502邻接的一个第一搅拌凸起5031和沿混合头主体506轴线依次均匀间隔设置的三个第二搅拌凸起5032；第一搅拌凸起5031和第二搅拌凸起5032呈凸台状，第一搅拌凸起5031的横截面为以混合头主体506轴向为长边的长方形，第二搅拌凸起5032的横截面为以混合头主体506轴向为垂直边的倒置直角梯形，倒置直角梯形的斜边的倾斜方向与第一螺旋段502的多条螺旋凸条5021的螺旋方向和翼片段501的翼片5012的倾斜方向相同。第二列搅拌凸起包括对应于第一列搅拌凸起中的四个搅拌凸起5031、5032之间的间隙均匀设置的三个第二列搅拌凸起5032以及三个第二搅拌凸起5032之后设置的与第二螺旋段504邻接的一个第一搅拌凸起5031。类似的，第三、第四列搅拌凸起对应于相邻一列搅拌凸起的间隙均匀设置。第一搅拌凸起5031和第二搅拌凸起5032的高度为6-12mm。本实施例中，以四列为例进行了介绍，本领域技术人员可以理解，在圆周上可以如上设置相互间隔的偶数列搅拌凸起来实现本发明。另外，也可以仅在搅拌凸起段503的混合头主体506上均匀设置多个第二搅拌凸起5032来实现本发明。

第二螺旋段504位于搅拌凸起段503的下端，具有多条螺旋凸条5041和凹槽5042，其结构与第一螺旋段502相同。

可以设置，翼片段501、第一螺旋段502、搅拌凸起段503和第二螺旋段504具有大体相同的外径。也可以设置，翼片段501、第一螺旋段502和第二螺旋段504具有大体相同的外径，搅拌凸起段503的外径略大于翼片段501、第一螺旋段502和第二螺旋段504的外径，即搅拌凸起的顶端高出翼片段501、第一螺旋段502和第二螺旋段504的表面。

优选的，翼片段501、第一螺旋段502、搅拌凸起段503和第二螺旋段504在混合头5轴向方向上的长度比为2：3：4：3。

优选的，翼片段501的翼片5012与第一螺旋段502或第二螺旋段504的螺旋凸条5021、5041的高度比为1：1.5-2.0；翼片段501的翼片5012与搅拌凸起段503的第一搅拌凸起5031和第二搅拌凸起5032的高度比为1：3-4.0。

组装时，翼片段501和第一螺旋段502位于混合室4的空间中，并且原料优选打入到翼片段501的中下部，通过混合头的转动，翼片段501可以将原料向下压，并且能够较少打入原料时气泡的产生；搅拌凸起段503和第二螺旋段504位于外套6的空间中。此外，与漏斗状的料嘴7的形状相适应，第二螺旋段504下端混合头主体506设置为倒置的凸台5061。

如图5b、5c所示，混合头5由与混合头形状相适应的芯棒51和外层52构成，外层成型在芯棒表面，由轻质材料构成，可由PP或PE材料构成，或具有PP或PE涂层；芯棒51优选为例如不锈钢的金属材料，呈中空状，与主轴2连接，在主轴2的带动下转动。

芯棒51包括棒头511、连杆512和棒尾连接部513，棒头511、连杆512和棒尾连接部513的横截面外缘呈圆形且相互同轴连接，连杆512的两端分别与棒头511和棒尾连接部513同轴连接。棒头511顶端沿和底端沿附近分别设置有环状凸起5112、5113，棒头511底端面上形成有向下延伸的锥面5111。棒尾连接部513与连杆512连接的底端沿附近设置有一环状凸起5131，在棒尾连接部513的该环状凸起5131和棒尾连接部513的顶端沿之间还设置有另一环状凸起5132。主轴2通过棒尾连接部513插入到芯棒51的中空空间中。

由于外层材料选用了轻质材料，芯棒采用了类似哑铃的造型，相比于现有技术中金属材料的混合头，本发明的混合头容易制造，能够保证均匀转动，减少偏心程度，从而在混合工序中，减少原料中气泡的产生，提高产品质量。

图5d、5e示出了本发明又一实施例的混合头8的立体图，混合头8包括混合头主体81、顶端连接部82、底端凸台部83和底端连接部84，混合头主体81、顶端连接部82、底端倒置凸台部83和底端连接部84的横截面外缘呈圆形且相互同轴连接，混合头主体81的顶端与顶端连接部82连接，混合头主体81的底端与底端连接部84的一端连接，底端连接部84的另一端与底端倒置凸台部83连接。可选择的，混合头8可以省略底端连接部84，混合头主体81的底端直接与底端倒置凸台部83连接。

混合头主体82呈圆柱状，混合头主体81的侧壁上均匀间隔设置有6排(大于等于3排)搅拌部件，其中在混合头主体的底部边缘上设置有一排搅拌部件。每排搅拌部件包括环绕柱体圆周的6个(大于等于3个)第一搅拌凸条85，在同一圆周上的6个第一搅拌凸条85沿其长度方向均匀间隔设置。每个第一搅拌凸条85呈等腰凸台状，具有沿其宽度方向的等腰梯形截面。

底端连接部84呈圆柱状，其高度不大于混合头主体81上的两排搅拌部件之间的间距，其直径小于混合头主体81的直径。在底端连接部84与底端倒置凸台部83连接的一侧边缘上具有一排搅拌部件，包括环绕柱体圆周的6个(大于等于3个)第二搅拌凸条86，在同一圆周上的6个第二搅拌凸条86沿其长度方向均匀间隔设置。每个第二搅拌凸条86呈等腰凸台状，具有沿其宽度方向的等腰梯形截面。第二搅拌凸条86的长度小于第一搅拌凸条85的长度。

底端倒置凸台部83为倒置的圆锥状凸台，与漏斗状的料嘴7的形状相适应，其底面与底端连接部84或混合头主体81连接。

顶端连接部82呈圆柱状，在顶端连接部82与混合头主体81连接的底面位置上形成有倒角面87，在顶端连接部82的顶面上形成有旋齿88。

与前一实施例的混合头5相同，混合头8包括由芯棒和外层构成，外层成型在芯棒表面，由轻质材料构成，可由PP或PE材料构成，或具有PP或PE涂层；芯棒51优选为例如不锈钢的金属材料，呈中空状，与主轴2连接，在主轴2的带动下转动。本实施例中的芯棒与前一实施例的芯棒结构相同，在此不赘述。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种用于PU材料的浇注头，其特征在于：包括主轴、轴承座、连接盘、混合室、外套和料嘴，

主轴竖直容置在轴承座内，主轴的一端从轴承座下端穿出；

轴承座固定在连接盘上，主轴穿过连接盘伸入到连接盘下方设置的混合室中；

主轴伸入到混合室的端部上固定连接有沿主轴轴向延伸的混合头；

混合头上部位于混合室的空间中，混合头的中下部从混合室中穿出，容纳到混合室下部固定的外套空间中，

所述混合头由上至下包括翼片段、第一螺旋段、搅拌凸起段和第二螺旋段，

混合头最上端具有翼片段，翼片段具有在其轴向上设置的多片翼片，多片翼片相对于混合头主体的轴向倾斜凸设在混合头主体的表面，所述多片翼片均匀分布在混合头主体的圆周表面上，且具有相同的倾斜角度；

第一螺旋段位于翼片段的下端，在其混合头主体的圆周表面上均匀凸设有多条螺旋凸条，多条螺旋凸条的螺旋方向与翼片段的翼片的倾斜方向相同；

搅拌凸起段位于第一螺旋段的下端，搅拌凸起段的混合头主体的直径小于翼片段、第一螺旋段和第二螺旋段的混合头主体的直径，在搅拌凸起段的混合头主体圆周方向的表面上均匀设置有多个搅拌凸起；

第二螺旋段位于搅拌凸起段的下端，在其混合头主体的圆周表面上均匀凸设有多条螺旋凸条，多条螺旋凸条的螺旋方向与翼片段的翼片的倾斜方向相同，

外套底部安装有料嘴，

与浇注原料接触的外套侧壁的内壁和料嘴的内层由PP或PE材料构成，或在它们朝向搅拌空间的一侧表面上具有PP或PE涂层，

多种PU原料通过一个或多个料接口注入到混合室中，PU原料在混合室和所述外套空间中进行混合。

2.如权利要求1所述的浇注头，其特征在于：混合头外表面具有PP或PE涂层。

3.如权利要求2所述的浇注头，其特征在于：混合头包括与混合头形状相适应的芯棒和外层，外层成型在芯棒表面，由PP或PE材料构成，或具有PP或PE涂层。

4.如权利要求3所述的浇注头，其特征在于：芯棒呈中空状，与主轴连接。

5.如权利要求1所述的浇注头，其特征在于：所述搅拌凸起段的搅拌凸起呈凸台状，搅拌凸起的横截面为以混合头主体轴向为垂直边的倒置直角梯形，倒置直角梯形的斜边的倾斜方向与第一螺旋段的多条螺旋凸条的螺旋方向相同。

6.如权利要求1所述的浇注头，其特征在于：在搅拌凸起段的混合头主体圆周方向的表面上均匀间隔共设置有偶数列搅拌凸起，

奇数列的搅拌凸起包括与第一螺旋段邻接的一个第一搅拌凸起和沿混合头主体轴线依次均匀间隔设置的n个第二搅拌凸起；

偶数列的搅拌凸起包括对应于奇数列搅拌凸起中的n+1个第一、第二搅拌凸起之间的间隙均匀设置的n个第二列搅拌凸起以及n个第二搅拌凸起之后设置的与第二螺旋段邻接的一个第一搅拌凸起；

其中，第一搅拌凸起和第二搅拌凸起呈凸台状，第一搅拌凸起的横截面为以混合头主体轴向为长边的长方形；第二搅拌凸起的横截面为以混合头主体轴向为垂直边的倒置直角梯形，直角梯形的斜边的倾斜方向与翼片段的翼片的倾斜方向相同。

7.如权利要求1所述的浇注头，其特征在于：翼片段顶端具有凸出于混合头主体的凸缘，所述翼片一端连接到凸缘的下表面，另一端延伸到第一螺旋段的上边缘。

8.如权利要求1所述的浇注头，其特征在于：翼片段、第一螺旋段、搅拌凸起段和第二螺旋段具有大体相同的外径；或者，翼片段、第一螺旋段和第二螺旋段具有大体相同的外径，搅拌凸起段的外径略大于翼片段、第一螺旋段和第二螺旋段的外径。

9.如权利要求1所述的浇注头，其特征在于：翼片段、第一螺旋段、搅拌凸起段和第二螺旋段在混合头轴向方向上的长度比为2∶3∶4∶3；

翼片段的翼片与第一螺旋段或第二螺旋段的螺旋凸条的高度比为1∶1.5-2.0；翼片段的翼片与搅拌凸起段的第一搅拌凸起和第二搅拌凸起的高度比为1∶3.0-4.0。