CN109228037A - 一种高分子材料正位移强制进料装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高分子材料正位移强制进料方法与装置。该装置包括动力输入轴、斜盘、斜盘座、滑靴、推料活塞、活塞复位弹簧、活塞导向盘、动力传动套。该方法是通过动力输入轴驱动活塞导向盘、动力传动套和螺杆同步旋转，迫使推料活塞在滑靴、斜盘和活塞复位弹簧的共同约束下沿着活塞导向盘的半圆直孔做往复运动；当动力传动套从上极限点逆时针转动至下极限点，推料活塞移后退，半圆直孔的体积逐渐变大，斜孔出口被料筒封堵，物料在半圆直孔内被压实；当动力套从下极限点逆时针转动至上极限点，推料活塞前移，实现高分子材料的正位移强制输送。本发明具有物料输送稳定性高、物料定量输送、物料适应性广等优点。本发明属于高分子材料加工技术领域。

Description

一种高分子材料正位移强制进料装置与方法

技术领域

本发明属于高分子材料加工技术领域，尤其涉及一种高分子材料正位移强制进料装置与方法。

背景技术

在高分子材料加工领域，挤出成型设备、注射成型设备等高分子材料通用加工成型设备除了具备性能优异的塑化单元和成型单元，送料单元的稳定性和送料单元对物料的输送适应性也至关重要。当前主流的高分子材料加料装置主要由加料料斗和上料装置组成，物料主要依靠自重进入螺杆的螺槽中，随后依靠螺杆的旋转运动带动而向前输送。传统进料装置结构简单，但是存在进料量严重依赖于材料物性及物料受热时容易在进料口架桥等重大缺陷。后续出现的双螺杆强制喂料装置、搅拌加料器、螺旋加料器等新型加料方式在一定程度上解决了高分子物料架桥问题，但在共混物进料过程中，尤其对于粉体填料-高分子粒料、长纤维增强等共混体系，容易出现异相分离现象，比如粉体上扬、只进粒料不进粉料、纤维材料无法进料、加料速度慢等众多问题。因此，为保证挤出成型或注射成型生产线的稳定生产，急需开发新型的高分子材料进料装置，要求该装置提高对物料的输送适应性，且不再依赖于物料形态、温度等因素，实现稳定进料。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高分子材料正位移强制进料方法，它能实现在在进料时不依赖于物料形态、温度等因素，提高进料时对物料的适应性，进而实现稳定进料。

本发明的另一目的是提供一种高分子材料正位移强制进料装置，它能实现在进料时不依赖于物料形态、温度等因素，提高进料时对物料的适应性，进而实现稳定进料。

一种高分子材料正位移强制进料方法：通过动力输入轴驱动活塞导向盘、动力传动套和螺杆同步旋转，迫使推料活塞在滑靴、斜盘和活塞复位弹簧的共同约束下沿着动力传动套的半圆直孔做往复运动；当动力传动套从上极限点逆时针转动至下极限点过程中，推料活塞后退，半圆直孔的体积逐渐变大，斜孔出口被料筒封堵，高分子物料经进料通道纳入半圆直孔内并被逐步压实；当动力传动套从下极限点逆时针转动至上极限点，推料活塞前移，半圆直孔的体积逐渐变小，斜孔出口和料筒送料腔连通，物料经斜孔出口输送入送料腔内，进入塑化容腔内随螺杆转动而被逐步熔融塑化、挤出，从而实现高分子材料的正位移强制进料全过程。

其中，上极限点为料筒上的进料腔的峰点(最高点)，下极限点为料筒上的进料腔的谷点(最低点)。优选的，通过调节动力输入轴的转速、斜盘的厚度、推料活塞的数量、推料活塞的长度和直径以调节物料的进料量。

优选地，高分子材料正位移强制进料装置可作为一个独立的进料结构，与螺杆挤出机、叶片挤出机、偏心转子挤出机等塑化设备相配合而组成完整的高分子材料塑化加工设备。

一种所述方法的高分子材料正位移强制进料装置：包括动力输入轴、斜盘、斜盘座、滑靴、推料活塞、活塞复位弹簧、活塞导向盘、动力传动套、进料座、料筒、螺杆；斜盘座、进料座、料筒依次固定连接；斜盘安装于斜盘座上，动力输入轴安装于斜盘座上；动力输入轴、活塞导向盘、动力传动套、螺杆依次设置，四者同心安装；螺杆自由端伸入料筒的塑化容腔内；斜盘座的斜面上设有若干个绕动力输入轴均布的滑靴，滑靴和推料活塞外端连接，推料活塞伸入活塞导向盘、动力传动套内，动力传动套上设有用于连通塑化容腔的斜孔出口，在滑靴和活塞导向盘之间的推料活塞外端上套装有活塞复位弹簧。

优选的，动力传动套的主体呈圆柱形，动力传动套的主体呈圆柱形，动力传动套内设有阶梯式圆孔；主体的外壁上设有若干个在圆周方向上均匀分布的半圆直孔，斜孔出口贯穿主体的侧壁，斜孔出口连通半圆直孔和主体的内腔。

优选的，料筒的中部设有塑化容腔，塑化容腔的直径大于螺杆的外径，塑化容腔在料筒的外端缩小形成料筒出口；料筒的前段设有进料腔，进料腔的弧度大小为180度，料筒和动力传动套配合安装时，料筒的前端筒壁将一半的斜孔出口封堵，另一半的斜孔出口经进料腔和塑化容腔相连通。

优选的，动力传动套的半圆直孔和活塞导向盘的活塞孔相对应，半圆直孔和活塞孔相连通，推料活塞依次伸入活塞孔、半圆直孔内；进料座上方开设有进料通道，进料通道和动力传动套的半圆直孔相连通。

优选的，还包括进料管，进料管安装于进料座上，进料管和进料通道相连通。

优选的，斜盘座、进料座、料筒连接后，在三者之间形成一个安装腔，安装后的活塞导向盘、动力传动套均位于安装腔内；活塞导向盘安装于动力输入轴内端，活动导向盘和动力输入轴通过花键相联接；动力传动套的前端通过螺钉与活塞导向盘相连接；螺杆与动力传动套通过平键相联接。

本发明的有益效果：

1、与现有的高分子材料进料装置相比，高分子材料正位移强制进料装置从物料的纳入到物料被推料活塞强制挤入塑化容腔，实现了完全正位移的强制输送物料过程，进料过程更加稳定，有效避免了物料抱辊打滑、架桥等问题，大大提高了强制输送能力，保证了物料输送过程的可靠性和稳定性。

2、高分子材料正位移强制进料装置可以通过调节转速、斜盘厚度、推料活塞长度和直径、推料活塞数量等手段较为方便地调节高分子物料的进料量，且不再依赖于材料的形态、温度、配比等因素，物料适应性更强，尤其适用于其他传统进料装置难以稳定进料的长纤维增强复合体系、粉体—粒料共混体系等共混物。

附图说明

图1为一种高分子材料正位移强制进料装置的结构示意图。

图2为动力传动套、螺杆、料筒的连接示意图。

图3为动力传动套的结构示意图。

图4为一种高分子材料正位移强制进料塑化挤出设备的结构示意图。

其中，1-动力输入轴，2-斜盘，3-斜盘座，4-斜盘，5-滑靴，6-推料活塞，7-活塞复位弹簧，8-活塞导向盘，9-进料管，10-进料座，11-料筒，12-动力传动套，13-螺杆，14-进料腔，15-上极限点A，16-下极限点B，17-半圆直孔，18-斜孔出口，19-连接管，20-塑化料筒，21-塑化螺杆。

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。

如图1所示，一种高分子材料正位移强制进料装置包括动力输入轴1、斜盘堵头2、斜盘座3、斜盘4、滑靴5、推料活塞6、活塞复位弹簧7、活塞导向盘8、进料管9、进料座10、料筒11、动力传动套12、螺杆13。进料座设于斜盘座和料筒之间，进料座10分别与斜盘座3、料筒11通过螺钉相联接，三者固定不动。动力输入轴1、活塞导向盘8、动力传动套12和螺杆13同心安装，动力输入轴1安装于斜盘座上，并穿过斜盘；螺杆13安装于料筒上且螺杆伸入料筒的塑化容腔内；动力输入轴1与活塞导向盘8通过花键相联接，螺杆13与动力传动套12通过平键相联接，活塞导向盘8与动力传动套12通过螺钉相连接。斜盘4固定于斜盘座3上，若干个滑靴5围绕着动力输入轴1均匀分布于斜盘4的斜面上，推料活塞置于活塞导向盘内，推料活塞外端和滑靴相连接，推料活塞复位弹簧套装于推料活塞外端，且活塞复位弹簧被限制于滑靴和活塞导向盘之间，从而活塞复位弹簧7、滑靴5和斜盘4共同约束推料活塞6。动力传动套12位于进料座的内部，其前端通过螺钉与活塞导向盘8相连接。

在本实施例中，动力传动套12的主体呈圆柱形，动力传动套内设有阶梯式圆孔，阶梯式圆孔贯穿整个动力传动套12；主体的外壁上设有若干个在圆周方向上均匀分布的半圆直孔17，斜孔出口18贯穿主体的侧壁，半圆直孔17和斜孔出口18相连接。动力传动套12上的半圆直孔17和斜盘出口18相对应。料筒11的中部设有塑化容腔，塑化容腔的直径大于螺杆13的外径，塑化容腔在料筒11的外端缩小形成料筒11出口。料筒11的前段设有进料腔，进料腔的弧度大小为180度，料筒11和动力传动套12配合安装时，料筒11的前端筒壁将一半的斜孔出口18封堵，另一半的斜孔出口18经进料腔和塑化容腔相连通。

动力输入轴1驱动活塞导向盘8、动力传动套12和螺杆13同步旋转，推料活塞6在滑靴5和活塞复位弹簧7的约束下随活塞导向盘8的旋转而在活塞导向盘8的活塞孔和动力传动套13的半圆直孔17中作轴向往复运动；活塞导向盘8每旋转一周，动力传动套13的半圆直孔的空腔体积就完成一次由小到大，再由大到小的一个周期的变化。进料过程原理如图2所示，动力输入轴1驱动动力传动套12和螺杆13同步逆时针旋转，从上极限点A15位置转到下极限点B16位置，动力传动套12半圆直孔17的空腔体积由小到大变化，动力传动套13的斜孔出口被料筒11外壁所封堵，半圆直孔17的空腔内纳入高分子物料并不断压实，空腔体积达到最大时被物料完全填满；再由下极限点B16位置转到上极限点A15位置时，动力传动套12的半圆直孔17的空腔体积由大到小变化，动力传动套13的斜孔出口18为料筒11半圆开口位置，由此形成进料腔15；推料活塞6推动空腔内物料轴向运动而从斜孔挤入螺杆13与料筒11组成的塑化容腔内，物料开始随螺杆13转动而被逐步熔融塑化，最后经挤出机外接口模挤出，冷却定型得到所需制品，从而实现高分子材料的稳定进料、稳定塑化、稳定成型过程。

如图4所示，一种高分子材料正位移强制进料塑化挤出设备主要包括正位移强制进料单元Ⅰ、塑化单元Ⅱ和连接管19。正位移强制进料单元Ⅰ即为上述一种高分子材料正位移强制进料装置，主要由动力输入轴1、斜盘堵头2、斜盘座3、斜盘4、滑靴5、推料活塞6、活塞复位弹簧7、活塞导向盘8、进料管9、进料座10、料筒11、动力传动套12、螺杆13等组成。塑化单元Ⅱ主要由塑化料筒20和塑化螺杆21组成。连接管19连接正位移强制进料单元Ⅰ和塑化单元Ⅱ两部分，连接管19的进料端面与塑化输送单元Ⅰ的出料端面固定连接，连接管19的出料端面与塑化单元Ⅱ的塑化料筒20的进料端面固定连接，使得正位移强制进料单元Ⅰ中螺杆13和料筒11所构成的送料容腔与塑化单元Ⅱ中塑化料筒20和塑化螺杆21所构成的塑化容腔相连通。高分子物料通过正位移强制进料单元Ⅰ进行强制喂料和预混，然后经连接管19的容腔进入塑化单元Ⅱ中，在塑化螺杆21的旋转作用下往前输送，逐步熔融塑化和混合混炼，最后经挤出机外接口模挤出，冷却定型得到所需制品。

本实施例中塑化单元Ⅱ包括螺杆挤出机、叶片挤出机、偏心转子挤出机等塑化设备，与正位移强制进料单元Ⅰ相配合而组成新的高分子材料塑化挤出设备，以实现高分子材料的稳定进料、稳定塑化、稳定成型过程。

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 (9)

1.一种高分子材料正位移强制进料方法，其特征在于：通过动力输入轴驱动活塞导向盘、动力传动套和螺杆同步旋转，迫使推料活塞在滑靴、斜盘和活塞复位弹簧的共同约束下沿着动力传动套的半圆直孔做往复运动；当动力传动套从上极限点逆时针转动至下极限点过程中，推料活塞后退，半圆直孔的体积逐渐变大，斜孔出口被料筒封堵，物料纳入半圆直孔内并被逐步压实；当动力传动套从下极限点逆时针转动至上极限点，推料活塞前移，半圆直孔的体积逐渐变小，斜孔出口与料筒送料腔连通，物料经斜孔出口输送入送料腔内，进入塑化容腔内随螺杆转动而被逐步熔融塑化、挤出，从而实现高分子材料的正位移强制进料全过程。

2.根据权利要求1所述一种高分子材料正位移强制进料方法，其特征在于：通过调节动力输入轴的转速、斜盘的厚度、推料活塞的数量、推料活塞的长度和直径可以调节物料的进料量。

3.根据权利要求1所述一种高分子材料正位移强制进料方法，其特征在于：高分子材料正位移强制进料装置作为一个独立的进料结构，与螺杆挤出机、叶片挤出机、偏心转子挤出机相配合而组成完整的高分子材料塑化加工设备；高分子物料经正位移强制进料装置进行强制进料和预混，然后被送入螺杆挤出机、叶片挤出机、偏心转子挤出机的塑化容腔中进一步熔融塑化和混合混炼，最后挤出。

4.一种实现权利要求1-3任一所述一种高分子材料正位移强制进料方法的高分子材料正位移强制进料装置，其特征在于：包括动力输入轴、斜盘、斜盘座、滑靴、推料活塞、活塞复位弹簧、活塞导向盘、动力传动套、进料座、料筒、螺杆；斜盘座、进料座、料筒依次固定连接；斜盘安装于斜盘座上，动力输入轴安装于斜盘座上；动力输入轴、活塞导向盘、动力传动套、螺杆依次设置，四者同心安装；螺杆自由端伸入料筒的塑化容腔内；斜盘座的斜面上设有若干个绕动力输入轴均布的滑靴，滑靴和推料活塞外端连接，推料活塞伸入活塞导向盘、动力传动套内，动力传动套上设有用于连通塑化容腔的斜孔出口，在滑靴和活塞导向盘之间的推料活塞外端上套装有活塞复位弹簧。

5.根据权利要求4所述一种高分子材料正位移强制进料装置，其特征在于：动力传动套的主体呈圆柱形，动力传动套内设有阶梯式圆孔；主体的外壁上设有若干个在圆周方向上均匀分布的半圆直孔，斜孔出口贯穿主体的侧壁，斜孔出口连通半圆直孔和主体的内腔。

6.根据权利要求4所述一种高分子材料正位移强制进料装置，其特征在于：料筒的中部设有塑化容腔，塑化容腔的直径大于螺杆的外径，塑化容腔在料筒的外端缩小形成料筒出口；料筒的前段设有进料腔，进料腔的弧度大小为180度，料筒和动力传动套配合安装时，料筒的前端筒壁将一半的斜孔出口封堵，另一半的斜孔出口经进料腔和塑化容腔相连通。

7.根据权利要求4所述一种高分子材料正位移强制进料装置，其特征在于：动力传动套的半圆直孔和活塞导向盘的活塞孔相对应，半圆直孔和活塞导向盘的活塞孔相连通，推料活塞依次伸入活塞孔、半圆直孔内；进料座上方开设有进料通道，进料通道和动力传动套的半圆直孔相连通。

8.根据权利要求7所述一种高分子材料正位移强制进料装置，其特征在于：还包括进料管，进料管安装于进料座上，进料管和进料通道相连通。

9.根据权利要求4所述一种高分子材料正位移强制进料装置，其特征在于：斜盘座、进料座、料筒连接后，在三者之间形成一个安装腔，安装后的活塞导向盘、动力传动套均位于安装腔内；活塞导向盘安装于动力输入轴内端，活塞导向盘和动力输入轴通过花键相联接；动力传动套的前端通过螺钉与活塞导向盘相连接；螺杆与动力传动套通过平键相联接。