CN109571859B - 气体供给装置 - Google Patents

Abstract

提供一种气体供给装置，能够抑制粉粒体的咬入，并且能够将惰性气体供给至输送管内。该气体供给装置(30)具备向输送管(21)喷出惰性气体的除气喷嘴(512)。除气喷嘴(512)从输送管(21)的外部朝向螺杆(22)延伸。设置于除气喷嘴(512)的前端的喷出口(63)位于输送管(21)内。此外，在喷出口(63)与螺杆(22)的外周部之间存在间隙(G)，间隙(G)的尺寸大于等于1个粉粒体的外径尺寸。因此，能够抑制粉粒体咬入除气喷嘴(512)的喷出口(63)与螺杆之间，并且能够高效地将惰性气体供给至输送管(21)内。

Description

气体供给装置

技术领域

本发明涉及一种气体供给装置，该气体供给装置相对于设备供给惰性气体，上述设备在输送管内加热粉粒体且利用配置在输送管内的螺杆的旋转来输送粉粒体。

背景技术

以往，注射成形机在输送管内利用螺杆的旋转一边输送从前段的颗粒供给装置供给的树脂颗粒(粉粒体)一边对其加热。然后，由于加热而熔融的树脂颗粒从输送管注射到模具内。例如专利文献1记载了以往的注射成形机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-66938号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

注射成形机的输送管内的温度较高。因此，如果在输送管内存在氧，则树脂颗粒有时候会氧化。树脂颗粒的氧化是在成形后的树脂产品中产生变色等缺陷的主要原因。

作为防止这样的树脂颗粒的氧化的方法，考虑向输送管内供给惰性气体使得输送管内的氧浓度降低。例如，考虑将除气喷嘴插入输送管内，从除气喷嘴喷出氮气。此时，为了将输送管内的树脂颗粒的周围的空气高效地置换为氮气，优选地将除气喷嘴的喷出口配置为接近输送管内的树脂颗粒。但是，如果除气喷嘴的喷出口过于接近螺杆，则可能导致树脂颗粒被咬入除气喷嘴的喷出口与螺杆之间。此外，树脂颗粒也有可能侵入除气喷嘴的喷出口而导致堵塞。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种气体供给装置，能够抑制粉粒体咬入除气喷嘴的喷出口与螺杆之间且能够将惰性气体高效地供给至输送管内。

用于解决上述技术问题的方案

本申请的第1方案是气体供给装置，该气体供给装置相对于设备供给惰性气体，上述设备在输送管内加热粉粒体且利用配置在所述输送管内的螺杆的旋转来输送所述粉粒体，

所述气体供给装置具备向所述输送管内喷出惰性气体的除气喷嘴，

所述除气喷嘴从所述输送管的外部朝向所述螺杆延伸、且在所述除气喷嘴的前端设置的喷出口位于所述输送管内，

在所述喷出口与所述螺杆的外周部之间存在间隙，所述间隙的尺寸大于等于1个所述粉粒体的外径尺寸。

本申请的第2方案是第1方案的气体供给装置，所述除气喷嘴具有位于所述输送管的外部的第一管部、以及从所述第一管部弯曲且朝向所述螺杆延伸的第二管部，在所述第二管部的前端设置有所述喷出口。

本申请的第3方案是第1方案或第2方案的气体供给装置，所述喷出口具有使得所述粉粒体不能侵入的大小。

本申请的第4方案是第3方案的气体供给装置，所述喷出口为扁平筒状，所述喷出口的内周部的短径比所述粉粒体的外径尺寸小。

本申请的第5方案是第1～第4方案中任一方案的气体供给装置，所述气体供给装置具备：喷嘴部件，具有圆筒部和从所述圆筒部的内周面延伸的所述除气喷嘴；保持部件，具有供所述圆筒部嵌入的圆孔；一对环状板，夹持所述圆筒部并且固定于所述保持部件。

本申请的第6方案是第5方案的气体供给装置，所述喷嘴部件还具有供所述输送管内的气体流出的流出口。

本申请的第7方案是第6方案的气体供给装置，还具备对从所述流出口流出的气体中的氧浓度进行计测的氧浓度计。

本申请的第8方案是第1～第6方案中任一方案的气体供给装置，还具备向所述除气喷嘴供给惰性气体的供给管道部。

本申请的第9方案是第8方案的气体供给装置，所述供给管道部具有对向所述除气喷嘴供给的惰性气体进行加热的加热部。

本申请的第10方案是第8方案或第9方案的气体供给装置，所述供给管道部具有对向所述除气喷嘴供给的惰性气体中的氧浓度进行计测的氧浓度计。

本申请的第11方案是第8～第10方案中任一方案的气体供给装置，所述供给管道部还具备对向所述除气喷嘴供给的惰性气体的流量进行计测的流量计。

本申请的第12方案是第8～第11方案中任一方案的气体供给装置，所述供给管道部还具备产生作为所述惰性气体的氮气且将该氮气向管道供给的惰性气体产生部。

发明效果

根据本申请的第1～第12方案，能够抑制粉粒体咬入除气喷嘴的喷出口与螺杆之间且能够将惰性气体高效地供给至输送管内。

特别是，根据本申请的第3方案，能够防止粉粒体侵入除气喷嘴的喷出口。

特别是，根据本申请的第4方案，能够防止粉粒体侵入喷出口，将喷出口的开口面积维持在一定面积以上，在抑制紊流发生的同时喷出惰性气体。

特别是，根据本申请的第5方案，通过将环状板从保持部件取下而能够容易地更换喷嘴部件。

特别是，根据本申请的第6方案，能够利用设置在喷嘴部件的采样喷嘴来采集输送管内的气体。

特别是，根据本申请的第9方案，能够抑制粉粒体在被投入输送管之前温度降低。

附图说明

图1是注射成形系统的概略图。

图2是注射成形系统的局部剖视图。

图3是喷嘴组件的剖视图。

图4是喷嘴组件的分解剖视图。

图5是从驱动机构一侧观察除气喷嘴和螺杆得到的图。

图6是从驱动机构一侧观察变形例的除气喷嘴和螺杆得到的图。

图7是变形例的喷嘴组件的剖视图。

图8是变形例的注射成形系统的局部剖视图。

具体实施方式

(1.关于注射成形系统)

图1是包括本发明的一实施方式的气体供给装置30的注射成形系统1的概略图。图2是注射成形系统1的局部剖视图。该注射成形系统1是如下的系统：依次输送粉粒体即树脂颗粒，使树脂颗粒熔融并注射至模具40内，通过使树脂在模具40内固化而制造出树脂产品。如图1以及图2所示，注射成形系统1具有颗粒供给装置10、注射装置20和气体供给装置30。

颗粒供给装置10是向注射装置20供给树脂颗粒的装置。颗粒供给装置10配置在注射装置20的上部。颗粒供给装置10具有料斗11与供给管12。供给前的树脂颗粒存留在料斗11内。供给管12从料斗11的下端部朝向下方延伸。在供给管12设置有开闭阀121。若将开闭阀121打开，则存留在料斗11的内部的树脂颗粒通过供给管12向注射装置20供给。

另外，颗粒供给装置10也可以具有使料斗11内的树脂颗粒加热干燥的机构或者对料斗11内的树脂颗粒进行搅拌的机构。

注射装置20是输送从颗粒供给装置10供给的树脂颗粒并使其熔融、注射到模具40内的装置。注射装置20具有输送管21、螺杆22、驱动机构23以及加热器24。输送管21是在水平方向延伸的圆筒状容器。在输送管21的后部上表面设置有用于接收从颗粒供给装置10供给的树脂颗粒的供给口210。上述的供给管12的下端部经由后述的喷嘴组件31而连接于供给口210。

螺杆22配置于输送管21的内部。如图2所示，螺杆22具有螺杆轴221和叶片222。螺杆轴221沿着输送管21的中央而水平地配置。叶片222从螺杆轴221的外周面朝向外侧突出。此外，叶片222在螺杆轴221的周围呈螺旋状扩展。

螺杆轴221的端部连接于驱动机构23。若使驱动机构23动作，则螺杆22以螺杆轴221为中心进行旋转。由此，输送管内21内的树脂颗粒被推压于叶片222而被向模具40一侧输送。

此外，输送管21内的树脂颗粒一边由螺杆22输送、一边由加热器24加热。由此，树脂颗粒依次熔融。其后，熔融后的树脂从设置于输送管21的前端的注射口211向模具40的内部注射。

气体供给装置30是向输送管21的内部供给惰性气体即氮气的装置。如图1以及图2所示，气体供给装置30具有喷嘴组件31以及向喷嘴组件31供给氮气的供给管道部32。

图3是喷嘴组件31的剖视图。图4是喷嘴组件31的分解剖视图。如图2～图4所示，喷嘴组件31具有喷嘴部件51、保持部件52以及一对环状板53、54。

喷嘴部件51具有圆筒部511与除气喷嘴512。圆筒部511是支承除气喷嘴512的圆筒状的部位。圆筒部511具有用于导入氮气的贯通孔即气体导入孔513。除气喷嘴512是细筒状的喷嘴。圆筒部511与除气喷嘴512一体化而成为一个部件。

本实施方式的除气喷嘴512是呈大致L字状的喷嘴，具有第一管部61与第二管部62。第一管部61在圆筒部511的内周面中、从设置有气体导入孔513的部位朝向圆筒部511的内侧而水平地延伸。第二管部62从第一管部61的前端弯曲而向下延伸。在第二管部62的前端(下端)，设置有用于喷出氮气的喷出口63。

如图2所示，在气体供给装置30组装到注射成形系统1后的状态下，圆筒部511以及第一管部61位于输送管21的外部。第二管部62从第一管部61的前端朝向输送管21内的螺杆22延伸。第二管部62中至少喷出口63位于输送管21内。

保持部件52是保持喷嘴部件51的板状的部件。保持部件52在中央具有贯通孔即圆孔520。如图2所示，保持部件52配置在输送管21的供给口210的周围的上表面与供给管12的下端部之间。并且，通过螺纹件等的固定工具(省略图示)，使得输送管21、保持部件52与供给管12相互地固定。此外，在保持部件52设置有通气孔521。通气孔521在保持部件52的外端面与内周面之间沿水平方向延伸。喷嘴部件51的圆筒部511嵌入保持部件52的圆孔520，使得通气孔521与气体导入孔513重叠。

环状板53、54是用于相对于保持部件52固定喷嘴部件51的部件。环状板53、54是分别为圆环状且比保持部件52薄的板状部件。其中的环状板53配置在嵌入于保持部件52的喷嘴部件51的圆筒部511的下部。另一个环状板54配置在嵌入于保持部件52的喷嘴部件51的圆筒部511的上部。即、圆筒部511被一对环状板53、54在上下方向上夹持住。此外，一对环状板53、54利用螺纹件等的固定工具(省略图示)而固定于保持部件52。由此，喷嘴部件51、保持部件52和一对环状板53、54相互地固定。

喷嘴部件51、保持部件52和一对环状板53、54的材料例如使用不锈钢等的金属。但是，这些部件的一部分或者全部也可以由金属以外的材料形成。

供给管道部32是用于向除气喷嘴512供给氮气的管道系统。如图2所示，本实施方式的供给管道部32具有：氮气产生部321、流量调整部322、流量计323、氧浓度计324以及加热部325。流量调整部322、流量计323、氧浓度计324以及加热部325，在将氮气产生部321与保持部件52的通气孔521相连的管道320的路径上从上游侧起依次设置。

氮气产生部321使用氮分离膜从空气中分离生成氮气。流量调整部322调整在管道320中流动的氮气的流量。流量计323对在管道320中流动的氮气的流量进行计测。氧浓度计324对管道320中流动的氮气中的氧浓度进行计测。加热部325具有对管道320中流动的氮气进行加热的加热器、以及对氮气的温度进行计测的温度传感器。另外，氮气产生部321也可以未必使用氮分离膜。氮气产生部321例如也可以是深冷式、PSA式的氮气产生器，也可以是氮气瓶。

从氮气产生部321向管道320供给的氮气通过上述的流量调整部322、流量计323、氧浓度计324以及加热部325、向通气孔521以及气体导入孔513导入。然后，被导入的氮气通过除气喷嘴512而从喷出口63向输送管21的内部喷出。由此，输送管21的内部的空气被置换为氮气。其结果是，输送管21的内部空间中的氧浓度降低，树脂颗粒的氧化得到抑制。

图5是从驱动机构23一侧观察除气喷嘴512和螺杆222得到的图。如图2和图5所示，除气喷嘴512的喷出口63配置在输送管21的内部的螺杆22的附近。因此，从喷出口63喷出的氮气被螺杆22搅拌而在输送管21内高效地扩散。因此，输送管21内的空气被更高效地置换为氮气。

其中，如图2中的放大图和图5所示，在除气喷嘴512的喷出口63与螺杆22的外周部(叶片222的外端)之间，设置有间隙G。因此，除气喷嘴512不会接触螺杆22就能够将氮气喷出到输送管21内。此外，上述的间隙G具有的尺寸大于等于作为处理对象的一个树脂颗粒的外径尺寸(树脂颗粒的外径尺寸的平均值)。这样，能够抑制树脂颗粒咬入除气喷嘴512的喷出口63与叶片222的外端之间。另外，上述的间隙G如果为大于等于两个树脂颗粒的合计外径，则更加优选。具体来说，间隙G的尺寸例如为5mm以上即可。

此外，如图3所示，在本实施方式中，除气喷嘴512的喷出口63呈扁平的筒状。具体来说，喷出口63的内周部从下方来看呈椭圆形。这样，若将喷出口63设为扁平的筒状，则能够一边防止粉粒体向喷出口63的侵入，一边将喷出口63的开口面积维持在一定面积以上。因此，能够在抑制紊流的同时喷出惰性气体。优选地，喷出口63的内周部的至少短径比作为处理对象的树脂颗粒的外径尺寸要小。

此外，如上所述，本实施方式的喷嘴部件51的圆筒部511被一对环状板53、54夹持而相对于保持部件52被固定。因此，通过从保持部件52取下环状板53、54而能够容易地拆装喷嘴部件51。因此，能够容易地对喷嘴部件51进行清扫等维护工作。此外，能够预先准备除气喷嘴512的尺寸不同的多个喷嘴部件51，根据状况不同而更换这些喷嘴部件51。

此外，本实施方式的气体供给装置30具有对向除气喷嘴512供给的惰性气体进行加热的加热部325。由此，能够从除气喷嘴512喷出高温的氮气。被喷出的高温的氮气的一部分也在供给口210附近扩散。因此，能够抑制被投入输送管21之前的树脂颗粒温度降低。特别是，在本实施方式中，在除气喷嘴512的前方部位(管道320的最下游部)就配置有加热部325。因此，能够高效地加热向除气喷嘴512供给的惰性气体。

另外，从除气喷嘴512喷出的氮气的温度优选为比常温(注射成形系统1的周围的环境温度)要高。此外，从除气喷嘴512喷出的氮气的温度优选为比树脂颗粒的熔点低，这是为了防止树脂颗粒因为氮气的吹附而马上熔融。

此外，本实施方式的气体供给装置30具有流量计323与流量调整部322。因此，能够基于流量计323的计测结果来操作流量调整部322，由此调整从除气喷嘴512喷出的氮气的喷出量。若从除气喷嘴512喷出的氮气的喷出量过小，则不能将输送管21内的空气高效地置换为氮气。另一方面，若从除气喷嘴512喷出的氮气的喷出量过大，则在输送管21内产生氮气的紊流，可能会因此导致外部气体从输送管21的间隙卷入。因此，优选地，从除气喷嘴512喷出的氮气的喷出量被调整为如下的量：能够将输送管21内的空气高效地置换为氮气且外部气体也难以卷入。此外，优选地，为了抑制外部气体的侵入，将输送管21内部的气压设为比外部气体压力大的压力。

(2.变形例)

以上，对于本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。

图6是从驱动机构23一侧观察变形例的除气喷嘴512和螺杆22得到的图。在图6的例子中，除气喷嘴512的喷出口63配置在从螺杆轴221的正上方偏离的位置。这样，喷出口63的位置也可以不是螺杆轴221的正上方。喷出口63与螺杆22之间的间隙G的最小尺寸只要大于等于1个粉粒体的外径尺寸即可。其中，在该情况下，优选地，喷出口63配置在从螺杆轴221的正上方沿螺杆22的旋转方向偏离的位置，使得从喷出口63喷出的氮气的喷出朝向与螺杆22的旋转朝向一致。由此，能够良好地得到利用螺杆22的叶片222搅拌氮气的搅拌效果。

图7是其他变形例的喷嘴组件31的剖视图。图8是具有该喷嘴组件31的注射成形系统1的局部剖视图。在图7和图8的例子中，喷嘴部件51具有除气喷嘴512与采样喷嘴514。除气喷嘴512与上述实施方式同样地用于向输送管21内喷出氮气。采样喷嘴514用于采集输送管21内的气体。在采样喷嘴514的前端设置有流出口515。

在使用采样喷嘴514时，输送管21内的气体的一部分从流出口515流出到采样喷嘴514内。如图8所示，上述气体从采样喷嘴514通过流出管道326向氧浓度计324流动。这样，能够对从输送管21内采集的气体的氧浓度进行计测。因此，能够相应于该计测结果而调节从除气喷嘴512排出的氮气的氧浓度。另外，可以利用省略了图示的阀来适当地切换与氧浓度计324连接的管道320或者管道326。此外，也可以计测所采集的气体的氧浓度以外的特性值(例如温度)。

此外，采样喷嘴514也可以在将输送管21内的空气置换为氮气时被用作从输送管21内向外部排出空气的路径。输送管21内的气压由于氮气的供给而变为正压，所以空气自然地从输送管21内向采样喷嘴514排出。但是也可以使用真空泵等来主动地将输送管21内的空气向采样喷嘴514抽吸。这样，能够提高从空气向氮气置换的置换速度。此外，也可以经由采样喷嘴514将从输送管21内的树脂颗粒产生的外气向外部排出。

此外，在上述实施方式中，除气喷嘴512的喷出口63为椭圆状。但除气喷嘴512的喷出口63也可以为圆形等其他形状。

此外，在上述实施方式中，使用氮气作为惰性气体。但也可以取代氮气，而使用氧浓度低的其他气体来作为惰性气体。

此外，也可以将上述实施方式或变形例中出现的各要素能够在不矛盾的范围内适当地组合。

附图标记说明

1 注射成形系统

10 颗粒供给装置

11 料斗

12 供给管

20 注射装置

21 输送管

22 螺杆

23 驱动机构

24 加热器

30 气体供给装置

31 喷嘴组件

32 供给管道部

40 模具

51 喷嘴部件

52 保持部件

53 环状板

54 环状板

61 第一管部

62 第二管部

63 喷出口

121 开闭阀

210 供给口

211 注射口

221 螺杆轴

222 叶片

320 管道

321 氮气产生部

322 流量调整部

323 流量计

324 氧浓度计

325 加热部

511 圆筒部

512 除气喷嘴

513 气体导入孔

514 采样喷嘴

520 圆孔

521 通气孔

G 间隙。

Claims (10)

1.一种气体供给装置，该气体供给装置相对于设备供给惰性气体，上述设备在输送管内加热粉粒体且利用配置在所述输送管内的螺杆的旋转来输送所述粉粒体，其特征在于，

所述气体供给装置具备向所述输送管内喷出惰性气体的除气喷嘴，

所述除气喷嘴从所述输送管的外部朝向所述螺杆延伸、且在所述除气喷嘴的前端设置的喷出口位于所述输送管内，

在所述喷出口与所述螺杆的外周部之间存在间隙，所述间隙的尺寸大于等于1个所述粉粒体的外径尺寸,

所述喷出口具有使得所述粉粒体不能侵入的大小且为扁平筒状，

所述喷出口的内周部的短径比所述粉粒体的外径尺寸小。

2.如权利要求1所述的气体供给装置，其特征在于，所述除气喷嘴具有位于所述输送管的外部的第一管部、以及从所述第一管部弯曲且朝向所述螺杆延伸的第二管部，

在所述第二管部的前端设置有所述喷出口。

3.如权利要求1或者2所述的气体供给装置，其特征在于，所述气体供给装置具备：

喷嘴部件，具有圆筒部和从所述圆筒部的内周面延伸的所述除气喷嘴；

保持部件，具有供所述圆筒部嵌入的圆孔；

一对环状板，夹持所述圆筒部并且固定于所述保持部件。

4.如权利要求3所述的气体供给装置，其特征在于，所述喷嘴部件还具有供所述输送管内的气体流出的流出口。

5.如权利要求4所述的气体供给装置，其特征在于，还具备对从所述流出口流出的气体中的氧浓度进行计测的氧浓度计。

6.如权利要求1或者2所述的气体供给装置，其特征在于，

还具备向所述除气喷嘴供给惰性气体的供给管道部。

7.如权利要求6所述的气体供给装置，其特征在于，所述供给管道部具有对向所述除气喷嘴供给的惰性气体进行加热的加热部。

8.如权利要求6所述的气体供给装置，其特征在于，所述供给管道部具有对向所述除气喷嘴供给的惰性气体中的氧浓度进行计测的氧浓度计。

9.如权利要求6所述的气体供给装置，其特征在于，所述供给管道部还具备对向所述除气喷嘴供给的惰性气体的流量进行计测的流量计。

10.如权利要求6所述的气体供给装置，其特征在于，所述供给管道部还具备产生作为所述惰性气体的氮气且将该氮气向管道供给的惰性气体产生部。

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