CN110202772B - 液压振动解缠结装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压振动解缠结装置，包括挤压机、机头以及液压系统，机头的内部设置有相互连通的振动腔和压力检测腔，振动腔连接有进料口和振动孔，进料口与挤压机相连，振动孔内设置有振动头；压力检测腔连接有出料口和压力传感器；液压系统包括液压缸、转阀以及液压站，液压缸与振动头相连，液压缸、转阀以及液压站依次通过油管相连。本发明采用液压系统提供振动动力，力量较大，而且通过转阀可实现较高频率的振动，且振动的频率可控，可有效进行熔体解缠结，降低熔体粘度。此外，振动腔用于对熔体进行解缠结，压力检测腔用于检测熔体的压力，两者分开进行，削弱振动对熔体压力的影响，提高对熔体压力的检测准确度。

Description

液压振动解缠结装置

技术领域

本发明属于聚合物加工设备领域，尤其是一种液压振动解缠结装置。

背景技术

独特的长链结构是高分子聚合物区别于其他材料的重要特性，聚合物分子链与分子链之间会不可避免的相互穿插，产生羁绊，阻碍分子链运动，即为缠结。分子链缠结的程度越低，聚合物熔体粘度低，流动性好，加工容易，相反加工困难。所以，在聚合物加工过程中通过降低分子链的缠结程度能有效的降低聚合物熔体粘度，具有比较广阔的应用前景，如：1)可以更好的实现聚合物定构过程。少了羁绊后，分子链运动更简单，更容易形成我们希望形成的凝聚态结构，例如串晶或取向结构，有利于制品性能的提高；2)聚合物的加工性能会得到提高。超高分子链聚乙烯和其他的一些工程塑料的粘度太高，所以成型困难，但是如果生成更少的分子链缠结，它们的粘度会大幅度下降，在成型温度不变的情况下会改善加工性能。对于一般的聚合物来说，可以通过解缠结后使得加工温度减低，减少材料降解的可能；3)产品的缺陷会更少。对于一些轻薄的注塑制品来说，流动阻力小，产生翘曲变形或者短射的可能性就小。

聚合物熔体的粘度其实就是一个缠结与解缠的一个动态平衡，当这个平衡打破后就会发生粘度的变化，这就是所谓的剪切变稀。基于这个理论，许多研究表明，通过在聚合物成型过程中施加一定的外力场，可以有效的减低体系的粘度，成为一种有效的提高聚合物加工性能的方法。目前，已公开的专利及研究表明外力场多分为低频振动和超声振动，对于低频振动，振动频率只有几赫兹到几十赫兹，解缠效果不明显；而超声振动的频率高达几万赫兹，高分子的滞后效应也使得超声振动发挥不出全部作用，并且超声震动对高分子的作用机理复杂。因此，稍高频率的振动对于高分子解缠的效果更为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压振动解缠结装置，在聚合物挤出过程中施加液压振动来进行熔体解缠结，以实现熔体粘度降低的目的。

本发明的目的是这样实现的：液压振动解缠结装置，包括挤压机、机头以及液压系统，所述机头的内部设置有相互连通的振动腔和压力检测腔，所述振动腔连接有进料口和振动孔，所述进料口与挤压机相连，所述振动孔内设置有振动头；所述压力检测腔连接有出料口和压力传感器；所述液压系统包括液压缸、转阀以及液压站，所述液压缸与振动头相连，所述液压缸、转阀以及液压站依次通过油管相连。

进一步地，所述进料口通过浇口套与挤压机相连。

进一步地，所述振动腔和压力检测腔通过熔体通道相连，所述熔体通道处设置有通道大小调节机构。

进一步地，所述通道大小调节机构包括阻尼块、调节杆以及固定块，所述机头内设置有从机头)外壁延伸至熔体通道的调节通孔，所述调节杆位于调节通孔内，且调节杆靠近熔体通道的一端与阻尼块固定连接，所述固定块固定安装在调节通孔外端孔口，所述调节杆贯穿固定块并与固定块螺纹配合。

进一步地，所述调节杆的外端设置有紧固螺母。

进一步地，所述压力检测腔的侧壁设置有缓冲孔，所述缓冲孔内设置有缓冲机构。

进一步地，所述缓冲机构包括弹簧支架、外弹簧固定套、内弹簧固定套以及弹簧，所述缓冲孔为通孔，所述弹簧支架安装在机头外壁且覆盖缓冲孔的外端孔口，所述外弹簧固定套设置在弹簧支架的内壁，所述内弹簧固定套包括呈凹字形的套体和设置在套体开口端外壁的挡板，所述套体的外壁与缓冲孔孔壁滑动且密封配合，所述挡板与缓冲孔外端孔口周围的机头外壁贴合，所述弹簧位于套体内部，且弹簧的一端与套体底部压紧接触，另一端与外弹簧固定套压紧接触。

进一步地，所述弹簧支架上设置有贯穿弹簧支架并与弹簧支架螺纹配合的预紧螺钉，所述预紧螺钉与外弹簧固定套压紧接触。

进一步地，所述机头包括上模体和下模体，所述上模体和下模体可拆卸连接且围成进料口、出料口、振动腔和压力检测腔。

本发明的有益效果是：本发明采用液压系统提供振动动力，力量较大，而且通过转阀可实现较高频率的振动，且振动的频率可控，可有效进行熔体解缠结，降低熔体粘度。此外，振动腔用于对熔体进行解缠结，压力检测腔用于检测熔体的压力，两者分开进行，削弱振动对熔体压力的影响，提高对熔体压力的检测准确度。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是机头的剖视示意图。

附图标记：1—挤压机；2—机头；3—振动腔；4—压力检测；5—振动头；6—出料口；7—压力传感器；8—液压缸；9—转阀；10—液压站；11—浇口套；12—熔体通道；13—阻尼块；14—调节杆；15—固定块；16—紧固螺母；17—弹簧支架；18—外弹簧固定套；19—内弹簧固定套；20—弹簧；21—挡板；22—预紧螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的液压振动解缠结装置，包括挤压机1、机头2以及液压系统，挤压机1采用现有的挤压设备即可。所述机头2的内部设置有相互连通的振动腔3和压力检测腔4，所述振动腔3连接有进料口和振动孔，所述进料口与挤压机1相连，所述振动孔内设置有振动头5，振动头5与振动孔滑动配合，且要具有良好的密封性，避免聚合物熔体泄漏。所述压力检测腔4连接有出料口6和压力传感器7；所述液压系统包括液压缸8、转阀9以及液压站10，所述液压缸8与振动头5相连，所述液压缸8、转阀9以及液压站10依次通过油管相连。

在聚合物振动挤出成型过程中，振动源的位置确定是比较关键的，在本发明的方案中，振动位置是设置在挤压机1出口处的机头2上，聚合物经过振动后就很快完成挤压加工，可以减少分子链缠结回复时间，实现最大程度的降粘。

液压站10为现有技术，用于驱动液压油按照指定的路径流动至转阀9，液压油经过转阀9后流动至液压缸8，驱动液压缸8的活塞杆等执行元件运动。液压缸8的活塞杆等执行元件与振动头5相连，可带动振动头5运动。转阀9包括阀体和电机，电机带动阀体内的阀芯转动后，转阀9输出的液压油的流向改变，因此利用电机不断带动阀体的阀芯转动，即可不断地改变液压油的流向，驱动液压缸8带动振动头5往复运动，振动头5即可不断地剪切振动腔3内的聚合物熔体，达到解缠结的目的。电机的转速越高，油液换向越频繁，形成的往复运动的振动头5的频率也就越高，由于电机的转速可控，因此可以控制液压油的换向频率，从而调节振动头5的振动频率，实现振动频率准确而又方便的控制。上述液压振动系统的力量较大，能够保证振动头5对聚合物熔体进行有力地剪切，确保解缠结的效果。

挤出压力是影响聚合物质量的因素之一，因此需要在挤出的过程中测量聚合物熔体的压力，在挤压机1中和机头2中，当聚合物熔体稳定流动时，某个位置的压力应该是恒定的，但是在外加振动场，特别是机械振动场的作用下，振动头5的往复运动势必会间歇性地挤压聚合物熔体，所以其压力肯定会有波动，导致压力测量不准确，因此，将振动腔3和压力检测腔4分开设置，振动腔3用于振动解缠结，压力检测腔4用于检测聚合物熔体的挤出压力，可减小压力波动，便于得到准确的压力值。

本发明具体的工作流程为：聚合物经过挤压机1挤压后通过进料口进入机头2的振动腔3，经过振动后流入压力检测腔4，压力传感器7检测压力检测腔4中的聚合物熔体的压力并将压力信号反馈至挤压机1的控制系统，以便于挤压机1调整挤出压力。最后聚合物熔体从出料口6排出。

所述振动腔3和压力检测腔4通过熔体通道12相连，为了调节熔体通道12的大小，也为了调控振动腔3中的压力波动传播到压力检测腔4中，进一步地降低振动腔3中的压力波动影响压力检测腔4中聚合物熔体压力的稳定性，提高压力传感器7的检测精度，所述熔体通道12处设置有通道大小调节机构。

通道大小调节机构可以是与机头2螺纹配合的螺钉等，优选的，所述通道大小调节机构包括阻尼块13、调节杆14以及固定块15，所述机头2内设置有从机头2外壁延伸至熔体通道12的调节通孔，所述调节杆14位于调节通孔内，且调节杆14靠近熔体通道12的一端与阻尼块13固定连接，所述固定块15固定安装在调节通孔外端孔口，所述调节杆14贯穿固定块15并与固定块15螺纹配合。固定块15可通过螺钉固定在调节通孔外端孔口，通过旋转调节杆14，即可带动阻尼块13伸入熔体通道12的长度，从而调节熔体通道12的大小，调节非常地方便。

所述调节杆14的外端设置有紧固螺母16，紧固螺母16与调节杆14螺纹配合，阻尼块13的位置调整好后，旋转紧固螺母16，使紧固螺母16贴紧固定块15，起到辅助定位的作用，保证调节杆14的固定。

由于压力检测腔4中不可避免存在压力波动，为了减小压力波动对压力传感器7检测结果的影响，更进一步的提高压力传感器7的检测准确性，所述压力检测腔4的侧壁设置有缓冲孔，所述缓冲孔内设置有缓冲机构。缓冲机构为弹性机构，可起到缓冲作用，当压力检测腔4内的聚合物压力增加时，缓冲机构被压缩，压力检测腔4的体积增加，避免压力增幅过大，当压力检测腔4内的聚合物压力减小时，缓冲机构复位，压力检测腔4的体积减小，避免压力降幅过大，从而可以减小压力的波动，保证压力传感器7的检测准确性。

缓冲机构可以是弹性块，如橡胶块等，或者是具有弹性的各种弹性组件，优选的，所述缓冲机构包括弹簧支架17、外弹簧固定套18、内弹簧固定套19以及弹簧20，所述缓冲孔为通孔，所述弹簧支架17安装在机头2外壁且覆盖缓冲孔的外端孔口，所述外弹簧固定套18设置在弹簧支架17的内壁，所述内弹簧固定套19包括呈凹字形的套体和设置在套体开口端外壁的挡板21，所述套体的外壁与缓冲孔孔壁滑动且密封配合，所述挡板21与缓冲孔外端孔口周围的机头2外壁贴合，所述弹簧20位于套体内部，且弹簧20的一端与套体底部压紧接触，另一端与外弹簧固定套18压紧接触。弹簧支架17可通过螺钉固定在机头2的外壁，由于套体与缓冲孔滑动配合，当压力检测腔4内的聚合物压力增加时，推动套体朝着弹簧支架17的方向移动，弹簧20被压缩，当压力检测腔4内的聚合物压力减小时，弹簧20复位，起到缓冲的作用。

所述弹簧支架17上设置有贯穿弹簧支架17并与弹簧支架17螺纹配合的预紧螺钉22，所述预紧螺钉22与外弹簧固定套18压紧接触。弹簧20始终处于压缩状态，通过旋转预紧螺钉22可推动外弹簧固定套18移动，从而改变弹簧20的压缩量，调节弹簧20的预紧力。

机头2可以是一个整体，为了便于振动腔3和压力检测腔4的加工以及缓冲机构和通道大小调节机构的设置，所述机头2包括上模体和下模体，所述上模体和下模体可拆卸连接且围成进料口、出料口6、振动腔3和压力检测腔4，所述进料口通过浇口套11与挤压机1相连。浇口套11通过螺钉与上模体和下模体相连，将上模体和下模体连接成为一个整体，上模体和下模体之间也可以增加连接螺钉，以提高连接的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.液压振动解缠结装置，其特征在于：包括挤压机(1)、机头(2)以及液压系统，所述机头(2)的内部设置有相互连通的振动腔(3)和压力检测腔(4)，所述振动腔(3)连接有进料口和振动孔，所述进料口与挤压机(1)相连，所述振动孔内设置有振动头(5)；所述压力检测腔(4)连接有出料口(6)和压力传感器(7)；所述液压系统包括液压缸(8)、转阀(9)以及液压站(10)，所述液压缸(8)与振动头(5)相连，所述液压缸(8)、转阀(9)以及液压站(10)依次通过油管相连；所述压力检测腔(4)的侧壁设置有缓冲孔，所述缓冲孔内设置有缓冲机构，所述缓冲机构包括弹簧支架(17)、外弹簧固定套(18)、内弹簧固定套(19)以及弹簧(20)，所述缓冲孔为通孔，所述弹簧支架(17)安装在机头(2)外壁且覆盖缓冲孔的外端孔口，所述外弹簧固定套(18)设置在弹簧支架(17)的内壁，所述内弹簧固定套(19)包括呈凹字形的套体和设置在套体开口端外壁的挡板(21)，所述套体的外壁与缓冲孔孔壁滑动且密封配合，所述挡板(21)与缓冲孔外端孔口周围的机头(2)外壁贴合，所述弹簧(20)位于套体内部，且弹簧(20)的一端与套体底部压紧接触，另一端与外弹簧固定套(18)压紧接触。

2.根据权利要求1所述的液压振动解缠结装置，其特征在于：液压振动解缠结装置，其特征在于：所述进料口通过浇口套(11)与挤压机(1)相连。

3.根据权利要求1所述的液压振动解缠结装置，其特征在于：所述振动腔(3)和压力检测腔(4)通过熔体通道(12)相连，所述熔体通道(12)处设置有通道大小调节机构。

4.根据权利要求3所述的液压振动解缠结装置，其特征在于：所述通道大小调节机构包括阻尼块(13)、调节杆(14)以及固定块(15)，所述机头(2)内设置有从机头(2))外壁延伸至熔体通道(12)的调节通孔，所述调节杆(14)位于调节通孔内，且调节杆(14)靠近熔体通道(12)的一端与阻尼块(13)固定连接，所述固定块(15)固定安装在调节通孔外端孔口，所述调节杆(14)贯穿固定块(15)并与固定块(15)螺纹配合。

5.根据权利要求4所述的液压振动解缠结装置，其特征在于：所述调节杆(14)的外端设置有紧固螺母(16)。

6.根据权利要求1所述的液压振动解缠结装置，其特征在于：所述弹簧支架(17)上设置有贯穿弹簧支架(17)并与弹簧支架(17)螺纹配合的预紧螺钉(22)，所述预紧螺钉(22)与外弹簧固定套(18)压紧接触。

7.根据权利要求1所述的液压振动解缠结装置，其特征在于：所述机头(2)包括上模体和下模体，所述上模体和下模体可拆卸连接且围成进料口、出料口(6)、振动腔(3)和压力检测腔(4)。