CN108437260B - 一种热塑性弹性体充油设备 - Google Patents

Abstract

一种热塑性弹性体充油设备，包括油泵、恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机、冷混分散釜、控制单元，油泵经管道和大储油罐连接，恒温储油罐和油泵之间通过管道连接，恒温储油罐和高精度柱塞泵之间采用管道连接，高精度柱塞泵和高速混合机通过管道连接，失重秤喂料装置设于高速混合机的上方，高速混合机和冷混分散釜之间采用管道连接，冷混分散釜上设有出料口，油泵、恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机、冷混分散釜与用于控制各组件启动或关闭的控制单元电连接。本发明具有配料称重更精准、热塑性弹性体和矿物油混合更充分、充油更均匀等优点。本发明属于热塑性弹性体技术领域。

Description

一种热塑性弹性体充油设备

技术领域

本发明属于热塑性弹性体技术领域，尤其涉及一种热塑性弹性体充油设备及方法。

背景技术

热塑性弹性体(TPE)是合成橡胶的一种，具备传统交联硫化橡胶的高弹性，同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点。热塑性弹性体种类非常多，而其中不少种类加工过程中需要填充矿物油，以获得较好的加工性能或其他性能。例如，苯乙烯类弹性体，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)，氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SEPS)等等，大部分牌号加工时需要填充矿物油。目前TPE充油基本采用使用人工操作进行充油的方法，即TPE和矿物油分别人工称量后，先后放入高混机内进行高速搅拌，从而获得热塑性弹性体预充油产品(Oil-TPE)，然后再通过挤出机，压延机等设备进行加工。但是，采用传统的人工操作进行充油的方法存在如下缺点。(1)采用人工操作，容易出错；由于塑料橡胶的生产环境相对比较差，随着人们健康意识提高，这些岗位出现难招人，人员流失快等问题，而人员流动过快，又必然增大了配混料出错的几率。(2)配料的准确度差；矿物油容易粘壁、溅洒，每次称量容器内的矿物油难以保证一致，矿物油如果粘在容易外壁，或者倒油时洒到电子秤上，更加影响称量的准确度。(3)产品的均匀度差；每次称量的重量不一，同时，油直接倒在TPE上，使得一部分TPE接触油比较早，从而吸油量比较大，而另外部分就会吸油量比较小，难以达到较好的均化。(4)工人受伤的风险大；矿物油外洒到地面导致地面湿滑，很容易导致工人滑倒。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种配料更精准、充油更均匀的热塑性弹性体充油设备。

一种热塑性弹性体充油设备，包括油泵、恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机、冷混分散釜、控制单元，油泵经管道和大储油罐连接，恒温储油罐和油泵之间通过管道连接，恒温储油罐和高精度柱塞泵之间采用管道连接，高精度柱塞泵和高速混合机通过管道连接，失重秤喂料装置设于高速混合机的上方，高速混合机和冷混分散釜之间采用管道连接，冷混分散釜上设有出料口，油泵、恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机、冷混分散釜与用于控制各组件启动或关闭的控制单元电连接。采用此结构，配料称重更精准，热塑性弹性体和矿物油混合更充分、充油更均匀。

作为一种优选，恒温储油罐、高速混合机、冷混分散釜的外壁和内壁之间均设有夹层，并在外壁上均设置有和夹层相连通的入口和出口，恒温储油罐、高速混合机、冷混分散釜的入口、出口均与温控装置连接，入口、夹层、出口、温控装置形成液体介质流动的回路；恒温储油罐、高速混合机、冷混分散釜均设有温度感应器，温度感应器和温控装置电连接。采用此结构，能更精准地控制生产过程中各工序的温度，生产条件更稳定，产品性能更稳定。

作为一种优选，恒温储油罐为两个或两个以上，恒温储油罐上端设有进油口，进油口通过管道和油泵连接，恒温储油罐的下端设有出油口，各恒温储油罐的出油口接出的管道并入主管道，主管道和高精度柱塞泵连接；进油口、出油口出均设有电动阀门，恒温储油罐内均设置有液位感应器。采用此结构，能在生产过程中交换使用两个恒温储油罐，当使用其中一个时，另一个可以补充矿物油并加热或冷却，从而保证生产连续性。

作为一种优选，恒温储油罐内的温度感应器的探头设于液位感应器设定的下限和罐底之间的中间位置。采用此结构，测量罐内的矿物油的温度更精准。

作为一种优选，恒温储油罐和高精度柱塞泵之间的管道、高精度柱塞泵的外部、高精度柱塞泵和高速混合机之间的管道均使用保温材料包裹。采用此结构，能进一步减少生产中的温度差，提供更稳定的温度环境，进一步确保生产产品性能的稳定。

作为一种优选，恒温储油罐设有搅拌部；高速混合机内设有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴和螺旋桨，两个或两个以上的螺旋桨安装在搅拌轴上，各个螺旋桨由上到下平均分布，相邻两个螺旋桨错开形成一定夹角，且错开的夹角均相同。采用此结构，恒温储油罐内的搅拌部能增加恒温储油罐内矿物油的对流，加快不同位置矿物油之间的热量传递，提高罐内矿物油温度的一致性；高速混合机内的搅拌装置能有效提高热塑性弹性体充油的效率和效果。

作为一种优选，高精度柱塞泵可以通过调节柱塞向后的位移量，实现调节柱塞来回一次行程输送矿物油的体积。

作为一种优选，失重秤喂料装置一侧为储料漏斗，另一侧为下料口，储料漏斗和下料口之间设有用于传输物料的喂料螺杆；失重秤喂料装置的下料口和高速混合机的入料口正对；失重秤喂料装置内安装有重量感应器，重量感应器和控制单元电连接。采用此结构，能更精准地将热塑性弹性体喂料送至高速混合机内。

作为一种优选，高速混合机的上端设有进油口，管道进入进油口内的一段为进油段，进油段为蛇形管道，蛇形管道为一段垂直于平面布置、多次来回弯折的管道，蛇形管道至少包含一组依次相连接的垂直向下、水平、垂直向上、水平的管道组件。采用此结构，能锁住管道的残留液体，有效减少管道内残留矿物油流到高速混料机内，从而提高每次加入油量的准确性。

作为一种优选，在高速混合机的上方还设有喷淋装置，喷淋装置和进油段相连接，喷淋装置的内部管径向喷淋装置末端逐渐变小，喷淋装置末端为多个朝下开设的小孔。采用此结构，能使得矿物油和热塑性混合更充分，充油更均匀。

作为一种优选，冷混分散釜内设有搅拌组件，冷混分散釜的上端设有进料口，冷混分散釜的下端设有出料口，出料口处设有电动阀门；搅拌组件的下部接近冷混分散釜的底部。采用此结构，能将物料输送到搅拌组件的螺杆的上部后自由回落，从而加速物料的散热，同时还兼具一定的均化作用。

本发明具有如下优点：

1、在恒温储油罐、高速混合机、冷混分散釜均通过温控装置进行实时的温度控制，同时在恒温储油罐和高精度柱塞泵之间的管道、高精度柱塞泵的外部、高精度柱塞泵和高速混合机之间的管道均使用保温材料包裹，从而确保矿物油的温度、生产混合时的温度、分散冷却时的温度都得到更精准地控制，使得物料在稳定、最优的条件下生产，产品性能更优。

2、通过高精度柱塞泵对矿物油进行精准量取、失重秤喂料装置对热塑性弹性体进行精准喂料，因此配料、称量更精准，制得的产品质量更好。

3、矿物油和热塑性弹性体分别同时添加，并启动搅拌装置同时低速搅拌，并利用喷淋装置喷洒矿物油，矿物油在添加完毕后，再启动高速搅拌，从而使得矿物油和热塑性混合更充分，充油更均匀，产品性能更均衡。

4、本发明中采用两个或两个以上的恒温储油罐，因此能在分开使用两个恒温储油罐，即在一个恒温储油罐供油工作的同时，给另一个恒温储油罐补充矿物油并加热或冷却，因此能在一个恒温储油罐用完时，直接切换过去使用另一个恒温储油罐，保证生产的连续性。

5、本发明中恒温储油罐内的温度感应器的探头设于液位感应器设定的下限和罐底之间的中间位置，因此测出的矿物油的温度更准确，为实际生产提供更可靠的数据和支撑；高速混合机内的进油段设计为蛇形管道，因此能锁住管道的残留液体，有效减少管道内残留矿物油流到高速混料机内，从而提高每次加入油量的准确性；搅拌组件的下部接近冷混分散釜的底部，因此能将物料输送到搅拌组件的螺杆的上部后自由回落，从而加速物料的散热，同时还兼具一定的均化作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中，A-油泵，B-恒温储油罐，C-高精度柱塞泵，D-失重秤喂料装置，E-高速混合机，F-冷混分散釜，1-电动阀门，2-搅拌部，3-恒温储油罐的入口，4-恒温储油罐的出口，5-高速混合机的入口，6-高速混合机的出口，7-搅拌装置，8-蛇形管道、9-喷淋装置、10-喂料螺杆，11-冷混分散釜的入口，12-冷混分散釜的出口，13-搅拌组件、14-大储油罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

一种热塑性弹性体充油设备，包括油泵、两个恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机和冷混分散釜；油泵两端分别经管道和大储油罐、两个恒温储油罐相连接，两个恒温储油罐经管道和高精度柱塞泵连接，高精度柱塞泵经管道和高速混合机连接，高速混合机上方设有失重秤喂料装置，冷混分散釜设置在高速混合机的下方，冷混分散釜和高速混合机之间采用管道连接，冷混分散釜下方设有出料口。控制单元和油泵、恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机、冷混分散釜电连接，控制单元在生产中控制各组件的启动或开闭，保证生产自动有序进行。

大储油罐中储存有矿物油，并将矿物油经油泵输送至两个恒温储油罐。油泵分接出两个管道和恒温储油罐相连接。

在本实施例中，两个恒温储油罐完全相同。以其中一个恒温储油罐做详细说明。恒温储油罐的内壁和外壁之间设有夹层，恒温储油罐的两侧的外壁分别设有入口和出口。液体介质从温控装置流出后从恒温储油罐的入口进入，流经恒温储油罐的夹层后再从恒温储油罐的出口流出，然后再进入温控装置，形成液体介质流动回路。通过对温控装置的设置或控制，将液体流动回路中的液体介质控制在设定的温度，从而实现对恒温储油罐的恒定生产温度的控制调节。恒温储油罐的顶部设有进油口，管道通过进油口和恒温储油罐相连接；恒温储油罐的侧壁的下部设有出油口，管道通过出油口和恒温储油罐相连接。在和进油口相连接的管道上、和出油口相连接的管道上均设有电动阀门；电动阀门和控制单元电连接。在恒温储油罐内安装有液位器。当恒温储油罐的液位处于液位感应器设置的下限时，和进油口相连接的管道上的电动阀门打开，油泵启动，将矿物油抽入恒温储油罐中；当液位达到液位液位感应器设置的上限时，和进油口相连接的管道上的电动阀门关闭，油泵关闭。恒温储油罐内还安装有温度感应器，温度感应器的探头在液位感应器设定的下限和罐底之间的中间位置，以确温度感应器的探头保始终泡在矿物油中，从而在测量恒温储油罐内的矿物油的温度时减少空气温度和罐壁温度的影响。温度感应器和温控装置电连接，温度感应器将监测的温度信号反馈到温控装置，温控装置根据反馈温度和设定温度之间差值的大小，提高或降低液体介质的温度和流动速度。在恒温储油罐内设置搅拌部。搅拌部的作用是增加恒温储油罐内矿物油的对流，加快恒温储油罐内不同位置的矿物油之间的热量传递，提高罐内矿物油温度的一致性。

本发明中，为保证生产的连续性及无缝切换，应当设置两个或两个以上的恒温储油罐。本实施例中以设置两个恒温储油罐为例，说明两个恒温储油罐的工作过程，两个恒温储油罐分别记作B1和B2，当恒温储油罐B1的矿物油使用到液位下限时，则使用恒温储油罐B2的矿物油。并且，在使用恒温储油罐B2的矿物油的过程中，补充恒温储油罐B1的矿物油，同时对恒温储油罐B1进行温度控制；在恒温储油罐B2的矿物油用到下限前，恒温储油罐B1的矿物油温度将达到生产设定的温度。同理，当恒温储油罐B2的矿物油使用到液位下限时，则使用恒温储油罐B1的矿物油，恒温储油罐B2的矿物油则进行补充并控温，并在恒温储油罐B1的矿物油用到下限前，恒温储油罐B2的矿物油温度将达到设定的温度。恒温储油罐B1、B2交替使用，以满足生产的连续性和生产的无缝切换。

两个恒温储油罐的出油口和管道连接后，再并联入一根主管道；主管道和高精度柱塞泵的入口相连接，高精度柱塞泵经管道和高速混合机的上端相连接。调整高精度柱塞泵的柱塞移动的位移，从而准确抽取或排出相应体积的矿物油。在矿物油温度恒定情况下，矿物油的密度保持一定，因此抽取或排出的矿物油质量也保持一定，也即矿物油的传输保持稳定，避免人工添加所带来的误差。在和高精度柱塞泵的入口相连的主管道上设有电动阀门，在和柱塞泵的出口相连的管道上也设有电动阀门。当柱塞往后退时，入口处的电动阀门打开，出口处的电动阀门关闭，此时高精度柱塞泵处于抽油状态；当柱塞到达指定位置，入口处的电动阀门关闭，出口处的电动阀门打开，然后柱塞往前移动，高精度柱塞泵处于排油状态。

失重秤喂料装置设置在高速混合机的上方，且失重秤喂料装置的下料口正对于高速混料机的进料口。热塑性弹性体倒入至失重秤喂料装置的储料漏斗中，并通过失重秤喂料装置的喂料螺杆以一定的速度从失重秤喂料装置的下料口排出，进而从高速混合机的入料口加入到高速混合机中。失重秤喂料装置内安装了重量感应器，可感应喂料的重量；当达到设定的重量，喂料螺杆停止。

高速混合机的上端设有进油口，管道从进油口穿过，进入进油口后的一段为进油段，进油段为蛇形管道，蛇形管道为一段垂直于平面布置、多次来回弯折的管道，蛇形管道至少包含一组依次相连接的垂直向下、水平、垂直向上、水平的管道组件。蛇形管道的作用是锁住管道的残留液体，有效减少管道内残留矿物油流到高速混料机内，从而提高每次加入油量的准确性。高速混合机内的上部设有喷淋装置，喷淋装置和进油段相连接，喷淋装置的内部管径向喷淋装置末端逐渐变小，喷淋装置末端为多个朝下开设的小孔。矿物油经进油段后经喷淋装置向高速混合机内部喷洒，喷淋装置可提高矿物油的喷洒的压力和分散程度，从而能使得矿物油和热塑性弹性体接触更加均匀。高速混合机内还设有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴和螺旋桨，两个或以上的螺旋桨安装在搅拌轴上，各个螺旋桨由上到下平均分布，相邻两个螺旋桨错开形成一定夹角，且错开的夹角均相同。多个螺旋桨可有效提高热塑性弹性体充油的效率和效果。高速混合机加入矿物油和热塑性弹性体后，搅拌装置开始高速转动。高速转动的速率和时间可根据需求设定。当混合结束后，排料口的电动阀门打开，混合好的物料从排料口被排出。物料排出干净后，排料口的电动阀门重新关闭，搅拌装置的速度降低，进入下一次的混料流程。高速混合机的外壁和内壁之间设有夹层，高速混合机的两侧的外壁上分别设有入口和出口，夹层可通入液体介质，从高速混合机的入口进入，从高速混合机的出口排出，实现对高速混合机进行温度控制。合适的温度可提高热塑性弹性体充油的速率和效果，同时避免物料产生结块。在往高速混合机加料的时候，排料口处的电动阀门始终保持关闭。

冷混分散釜的上端设有进料口，进料口设置在高速混料机的排料口下方，两者之间通过管道相连。冷混分散釜的下端设有出料口，出料口处设有电动阀门。冷混分散釜内设置了搅拌组件。搅拌组件的下部接近冷混分散釜的底部，通过搅拌组件的旋转作用将物料输送到搅拌组件的螺杆的上部后自由回落，从而加速物料的散热，同时还兼具一定的均化作用。冷混分散釜的内壁和外壁之间设有夹层，外壁上开设有和夹层相连通的入口和出口，冷却用的液体介质从温控设备流出后从冷混分散釜的入口进入，再从冷混分散釜的出口流出，再流回温控设备，从而形成液体介质回路，起到加快降低物料温度的作用。完成后，最终出料口处的电动阀门打开，热塑性弹性体预充油产品从出料口放出，进入后续的加工工序。

在本实施例中，冷混分散釜内还设置温度感应器，用以监控釜内物料的温度，温度感应器和温控装置电连接，并将温度信号反馈到温控装置。因此可根据物料实际的温度，提高或降低温控装置的功率，确保产品品质的稳定，同时避免了冷却不到位导致的物料结块或者冷却太甚导致的能量浪费。

在本实施例中，恒温储油罐和高精度柱塞泵之间的管道，以及高精度柱塞泵的外部均使用保温材料包裹，减少矿物油在输送过程中的热量损失和温度变化，进一步提高抽取的矿物油重量的准确性和精确性。

在本实施例中，控制单元选用西门子PLC系统，型号为S7-1200。控制单元和各电动阀门、液位传感器、温控装置电连接，读取生产中的参数并控制各电动阀门及其他组件有序启动或关闭。控制单元还更精准地控制矿物油加入的速度和热塑性弹性体喂料的速度保持一致，同时在矿物油和热塑性弹性体加入的时候，搅拌装置低速转动，从而提高热塑性弹性体充油的均匀程度。

在应用一种热塑性弹性体充油设备进行热塑性弹性体充油时，矿物油先预先添加至大储油罐中，并在生产时根据生产实际情况补充大储油罐中的矿物油；启动设备时，控制单元先启动油泵将大储油罐中的矿物油输送至恒温储油罐，输送过程中温控装置同时启动以对恒温储油罐中的实施温控，待恒温储油罐中的矿物油达到设定温度后；高精度柱塞泵的入口处的电动阀门打开，高精度柱塞泵启动，高精度柱塞泵泵入设定质量的矿物油；之后高精度柱塞泵的出口处的电动阀门打开，同时高精度柱塞泵的入口处的电动阀门关闭，矿物油经管道、进油段、喷淋装置喷入高速混合机内；此时，失重秤喂料装置将热塑性弹性体加入到高速混合机内；同时，高速混合机启动搅拌装置低速搅拌，直至矿物油和热塑性弹性体添加完毕；之后，高速混合机开启高速搅拌模式，将热塑性弹性体和矿物油充分搅拌、混合；混合均匀后，混合物料通过高速混合机的排料口、管道排入冷混分散釜，混合物料在冷混分散釜内冷却、分散，最后从冷混分散釜的出料口得到热塑性弹性体预充油产品，热塑性弹性体预充油产品再进入后续加工设备进行加工。实际生产中，至少设置两个恒温储油罐，当一个恒温储油罐内的矿物油低于液位下限时，控制单元控制另一个恒温储油罐进行供油，并对该恒温储油罐泵入矿物油并升温。通过控制单元能实现全生产环节的自动化，系统中的各个电动阀门的开闭、各个设备的启停均通过控制单元的程序进行控制协调，只需设定好参数即可，而无需其他人工操作。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：包括油泵、恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机、冷混分散釜、控制单元，油泵经管道和大储油罐连接，恒温储油罐和油泵之间通过管道连接，恒温储油罐和高精度柱塞泵之间采用管道连接，高精度柱塞泵和高速混合机通过管道连接，失重秤喂料装置设于高速混合机的上方，高速混合机和冷混分散釜之间采用管道连接，冷混分散釜上设有出料口，油泵、恒温储油罐、高精度柱塞泵、失重秤喂料装置、高速混合机、冷混分散釜与用于控制各组件启动或关闭的控制单元电连接；

高速混合机的上端设有进油口，管道进入进油口内的一段为进油段，进油段为蛇形管道，蛇形管道为一段垂直于平面布置、多次来回弯折的管道，蛇形管道至少包含一组依次相连接的垂直向下、水平、垂直向上、水平的管道组件；

恒温储油罐、高速混合机、冷混分散釜的外壁和内壁之间均设有夹层，并在外壁上均设置有和夹层相连通的入口与出口，恒温储油罐、高速混合机、冷混分散釜的入口、出口均与温控装置连接，入口、夹层、出口、温控装置形成液体介质流动的回路；恒温储油罐、高速混合机、冷混分散釜均设有温度感应器，温度感应器和温控装置电连接。

2.根据权利要求1所述一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：恒温储油罐为两个或两个以上，恒温储油罐上端设有进油口，进油口通过管道和油泵连接，恒温储油罐的下端设有出油口，各恒温储油罐的出油口接出的管道并入主管道，主管道和高精度柱塞泵连接；进油口、出油口出均设有电动阀门，恒温储油罐内均设置有液位感应器。

3.根据权利要求2所述一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：恒温储油罐内的温度感应器的探头设于液位感应器设定的下限和罐底之间的中间位置。

4.根据权利要求1所述一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：恒温储油罐和高精度柱塞泵之间的管道、高精度柱塞泵的外部、高精度柱塞泵和高速混合机之间的管道均使用保温材料包裹。

5.根据权利要求1所述一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：恒温储油罐设有搅拌部；高速混合机内设有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴和螺旋桨，两个或两个以上的螺旋桨安装在搅拌轴上，各个螺旋桨由上到下平均分布，相邻两个螺旋桨错开形成一定夹角，且错开的夹角均相同。

6.根据权利要求1所述一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：失重秤喂料装置一侧为储料漏斗，另一侧为下料口，储料漏斗和下料口之间设有用于传输物料的喂料螺杆；失重秤喂料装置的下料口和高速混合机的入料口正对；失重秤喂料装置内安装有重量感应器，重量感应器和控制单元电连接。

7.根据权利要求1所述一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：在高速混合机的上方还设有喷淋装置，喷淋装置和进油段相连接，喷淋装置的内部管径向喷淋装置末端逐渐变小，喷淋装置末端为多个朝下开设的小孔。

8.根据权利要求1所述一种热塑性弹性体充油设备，其特征在于：冷混分散釜内设有搅拌组件，冷混分散釜的上端设有进料口，冷混分散釜的下端设有出料口，出料口处设有电动阀门；搅拌组件的下部接近冷混分散釜的底部。