CN108000834B - 一种气流阻抗调压真空成型机头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种气流阻抗调压真空成型机头，对废旧塑料一步法挤出成型、生物质资源破碎处理有较好的应用效果。其包括扩张段、收敛段、液压支撑调整机构、抽真空系统、双螺杆组合及气辅挤出系统。扩张段及收敛段构成的移动副，可对不同流道压力下作出相应调整，同时可调整收敛段上的抽气孔的开合度，调节抽真空程度。不等长的双螺杆组合伸入机头流道内部，保证收敛段建压，扩张段负压，防止物料被真空泵吸出。定型段气辅挤出系统由多个气辅段叠加，高压气体分段、均匀地注入定型段，使熔体与壁面形成完全滑移状态，改善制品质量。可对较大粘度范围、不同杂质及含量的物料或发泡料进行再生成型操作。

Description

一种气流阻抗调压真空成型机头
技术领域
本发明涉及不同物性、不同杂质及含量或发泡的混杂物料挤出成型操作，对于废旧塑料一步法挤出成型、生物质资源破碎处理有较好的应用效果。
背景技术
混杂物料或废旧塑料种类多样、成分复杂，不同时期、不同应用条件下的废塑料基体流变性质不同，储运过程中常含有多种杂质，导致挤出操作时压力变化范围大且易出现波动。常规固定结构机头适应压力范围较小，需要一种可以针对不同流变性质的熔体，自行调压的机头；部分软质废塑料含有气泡，根据需要，再生成型时常需消泡处理。常规消泡过程一般在挤出机机筒处进行，基于此，在机头中也可设置排气道，对物料进行更进一步地消泡处理。同时为改善挤出制品的表面及成型质量，可采用气辅挤出。本发明可适应于多种物料，应用范围较为广泛。
发明内容
本发明重点在于适应不同粘度、不同杂质成分及含量的挤出成型操作，也可应用于生物质资源的破碎处理，对于含有气泡成分的物料可在机头中进行抽真空处理，同时为保证挤出制品的成型及表面质量，在定型段采用多段进气的气辅挤出结构。适应压力范围较大，挤出制品质量得以提高。
针对目前常规机头结构固定、适应物料种类少等问题，本发明通过对机头流道收敛段加以液压机构，不同压力下液压杆可自行伸缩，适应当前压力，可以适应多种物料。当物料粘度较大或杂质含量较高时，流道内压力增大，机头收敛段随之向熔体流动方向移动；当流道内压力减小时，在液压杆反作用下，收敛段向流动方向反向移动。实现较大范围压力的自适应，对于挤出时压力的波动也可自动调整。
针对含有气泡物料的再生问题，在机头扩张段设计有抽气孔，在机筒排气的基础之上，可进一步对机头内物料进行抽真空操作，消除熔体内的气体、挥发分。螺杆设计伸入机头内，终端位于扩张段与收敛段之间，实现收敛段建压，扩张段负压。抽气孔位于负压区，可避免排气时将物料吸出，同时利用机头体之间的相对位移，可以调整抽气孔开闭程度。
针对高聚物常见的熔体破裂及挤出胀大等问题，气辅挤出方法可以有效改善制品质量。本发明在常规气辅挤出基础上，对定型段进行多段化处理，在定型段中部进气，气体经缓冲室分散后，分段注入机头定型段内，使气流在熔体与壁面之间分布更为均匀，改善机头出口处应力集中现象，实现熔体破裂及挤出胀大现象的有效控制。
本发明所涉及的装置如附图1，该装置主要包括自动调压、抽真空、多段进气气辅挤出功能。其特征在于：扩张段(1)用于与挤出机的连接，同时流道渐扩，熔体压力减小。收敛段(4)与扩张段(1)构成移动副，在液压杆(11)、导杆(3)及熔体压力的共同作用下，二者之间可产生相对移动，实现压力调节功能。
在收敛段(4)上，一周均匀设计有多个抽气孔(10)，由于扩张段(1)和收敛段(4)的相对移动，可以调节抽气孔开闭程度，实现不同程度的抽真空能力。螺杆组合(9)为一对长度不等的双螺杆，伸入扩张与收敛段之间的过渡区域，保证抽真空之后良好建压。
机头收敛段(4)、中间气辅段(7)、进气段(8)、出口气辅段(16)之间，依次用螺栓组合(12)连接。各段之间加以密封垫片(6)，依靠垫片的厚度，保证各段间留有一定间隙以使高压气体通入。其中进气段(8)一周设计有一个或个进气孔(15)，用以通入高压气体。中间气辅段(7)的孔板上开有气孔，气孔一侧设计有阻尼装置(13)，在不同气压下可以调整各气体缓冲室内气体压力。可以根据物料特性，相应地调整气辅段数量与组合。
各部分相应地设计有扩张段加热片(2)，收敛段加热片(5)，气辅段加热片(14)，以及冷却水流道(17)，用以控制各位置温度。
收敛段(4)内壁面加工有多条沟槽，少量泄漏的熔体进入收敛段(4)与扩张段(1)之间的沟槽中，形成自密封，减少熔体泄漏。
扩张段(1)末端与收敛段(4)收敛起始位置应有一定距离，保证流道的流线形，二者最大距离应保证收敛段(4)的沟槽不进入流道(图2)。
扩张段(1)与收敛段(4)的相对移动，导致抽气口(10)开合度变化，调整抽真空强度。
双螺杆组合(9)伸入机头内部，头部位于扩张段(1)与收敛段(4)之间的过渡区域，保证扩张段负压，收敛段建压。两根螺杆长度不同。长螺杆头部位于调压流道中的过渡段处，且头部径向尺寸增大为初始尺寸的1.2～1.5倍，尺寸增大部分的长度约为伸入机头长度的1/3～1/2。短螺杆头部不超过长螺杆径向尺寸增大的起始位置，防止螺杆干涉(图3)。
各气辅段间留有一定间隙，间隙尺寸与密封垫片(6)的厚度一致，高压气体由进气段(8)的进气口(15)进入气体缓冲室(18)，孔板(19)用于固定定型段，且开有气孔。缓冲均匀的气体经各气辅段间的间隙，被注入到机头流道(20)中(图4)，使熔体与壁面形成完全滑移状态，改善出口截面的应力状态，制品质量可以显著提高。
附图说明
图1是本发明所涉及的应用于废塑料的可调压气辅挤出机头的纵向剖面图；
图2是本发明所涉及的应用于废塑料的可调压气辅挤出机头的用于调压的移动副示意图；
图3是本发明所涉及的应用于废塑料的可调压气辅挤出机头的横向剖面图；
图4a是气辅挤出定型段剖面二维示意图；
图4b是气辅挤出定型段剖面三维示意图；
图5是实施例1示意图，液压杆与导杆调压机构；
图6a是调压下限示意图；
图6b是调压上限示意图；
图7是实施例2示意图，双螺杆组合；
图8是实施例3示意图，中间气辅段。
具体实施方式
实施例1
用以调节机头流道内压力的扩张段(1)—收敛段(4)移动副与液压机构为本发明的一个实施例，具体结构见图5。结构以对称布置的两个液压杆(11)与两个导杆(3)为轴向约束。
调压的范围见图6，扩张段(1)末端与收敛段(4)收敛起始位置最小距离不低于5mm，保证流道的流线形；二者最大距离应保证收敛段(4)的沟槽不进入流道。当物性不同或不均匀时，流道内压力发生变化或产生波动，扩张段(1)与收敛段(4)产生相对移动，适应不同压力。
扩张段(1)与收敛段(4)的相对移动，导致抽气口(10)开合度变化，调整抽真空强度。抽气口设计在负压部分，可防止抽真空时将熔体吸出。可适应不同物料不同杂质含量下的压力，同时对发泡物料进行更进一步的消泡处理。
实施例2
图7是本发明的一个实施例，双螺杆组合由两根不等长的螺杆构成，长螺杆头部位于调压流道中的过渡段处，且头部径向尺寸增大为初始尺寸的1.2～1.5倍，尺寸增大部分的长度约为伸入机头长度的1/3～1/2。短螺杆头部不超过长螺杆径向尺寸增大的起始位置，防止螺杆干涉。
实施例3
分段进气的气辅挤出结构是本发明的一个实施例，中间气辅段见图8，孔板用于定型段与外壳体之间的连接与固定，焊接于二者之间，孔板上开有通气孔，用作高压气体缓冲室间的连通。通气孔的一侧设计有阻尼装置，可对通过孔板的气体流量进行调节。
各气辅段之间填充有密封垫片(6)，通过控制垫片的厚度，使各气辅段间留有一定的间隙，经缓冲室分布均匀的高压气体由间隙进入定型段，均匀地分布于熔体与定型段壁面之间，达到挤出定型段中完全滑移，改善制品质量。

Claims (5)

1.一种气流阻抗调压真空成型机头，其特征在于：包括流道自动调压系统、抽真空系统、双螺杆组合及气辅挤出系统；自动调压及抽真空系统包括扩张段(1)、收敛段(4)及收敛段所开抽气口，由液压杆(11)与导杆(3)控制扩张段(1)、收敛段(4)相对移动程度；且扩张段(1)末端与收敛段(4)收敛流道起始位置最小距离不低于5mm；双螺杆组合(9)伸入机头内部，双螺杆组合(9)由两根不等长的螺杆构成，长螺杆头部位于调压流道中的过渡段处，且头部径向尺寸增大为初始尺寸的1.2～1.5倍，尺寸增大部分的长度约为伸入机头长度的1/3～1/2；短螺杆头部不超过长螺杆径向尺寸增大的起始位置，机头加热系统包括扩张段加热片(2)、收敛段加热片(5)与气辅段加热片(14)，定型段设计有冷却水流道(17)；气辅挤出段由中间气辅段(7)、进气段(8)与出口气辅段(16)组合而成，各段间用螺栓组合(12)连接，并加密封垫片(6)，密封垫片(6)使气体能注入定型段之中；气辅段中设计有孔板，焊接于定型段与外壳体之间，用于固定二者，孔板上开有若干气孔，可通过气体；气孔一侧有气体阻尼装置(13)，对气体缓冲室内的气流进行相应调整。
2.根据权利要求1所述机头，其特征在于：扩张段(1)末端与收敛段(4)收敛流道起始位置最大距离需保证收敛段沟槽全部在流道之外。
3.根据权利要求1所述的机头，其特征在于：收敛段(4)内壁面加工多条沟槽。
4.根据权利要求1所述的机头，其特征在于：收敛段(4)上一周均匀布置多个抽气孔，连接真空泵对机头内发泡料进行抽真空操作。
5.根据权利要求1所述的机头，其特征在于：抽气口的开合度由扩张段(1)与收敛段(4)的相对位置进行控制。
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