CN110815629B - 一种水流引导型聚合物水下切粒机 - Google Patents
一种水流引导型聚合物水下切粒机 Download PDFInfo
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Abstract
一种水流引导型聚合物水下切粒机，挤出机口模正下方对应处设有接料机构，接料机构位于冷却水槽内冷却水的水平面以下，接料机构末端连接切粒机构，切粒机构下部通过管道连接自吸式离心水泵，自吸式离心水泵另一端通过管道连接出料机构。本发明采用高速水流来牵引从挤出机口模挤出的聚合物料条，挤出的聚合物料条在水流的牵引下，在流向切刀口的同时进行部分冷却，然后在水下被切成所需的粒状制品。既可以避免简易的拉条式切粒机不能用于分子量较小或者熔体强度较低的聚合物切粒的缺陷，又可以不必采用经典、贵昂的水下切粒机，给聚合物加工领域带来一种造价低廉，能耗极低的水下切粒设备。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，涉及一种水流引导型聚合物水下切粒机。
背景技术
材料的熔体需要快速冷却，同时作为一种产品或者中间过渡材料，为了便于使用，往往需要切成一定粒度，甚至一定形状。很多公司也以某一特定形状的粒料作为自己产品区别于其他产品的标志。所以切粒几乎是材料加工，特别是聚合物加工必要的工艺过程。
然而迄今为止，聚合物的切粒机绝大部份是采用一种拉条式的切粒机。聚合物的熔体从孔状的口模中挤出，进入水槽中经历充分冷却，成为具有一定强度的料条。然后被切粒机牵引、拉出水槽，进行切粒。通过调节切粒机的牵引速率，即可控制粒度。拉条切粒机的优点在于造价便宜，操作简单，但缺点也是非常明显的。因为拉条，聚合物的料条就必须具备足够的强度。因而分子量较低的聚合物或者熔体强度较低的聚合物就无法使用。此外切粒量绝对不能大，因为数目众多的料条在快速牵伸通过水槽的过程中，因为某一偶然因素发生一根或多根断裂时，几乎极难在快速切粒的过程中重新拉起，故而造成大批废料。而这类偶然因素又几乎是很难避免的。因此生产线上不能离开人，无法自动控制，所以大工业切粒时均不会采用这种方法。
第二种聚合物的切粒机称为水下切粒机，也即口模以及切刀都是置于水下的。聚合物的料条被挤出到一个置于水下的圆盘形口模上，然后被紧贴在该圆盘形口模上的切刀快速切断。由于熔体刚接触水，冷却并不充分，所以被切下的粒子在冷却过程中还会进一步收缩，成为球状，外形美观。更主要的是不受聚合物熔体强度的限制，以及偶然因素的干扰，故而在大生产中，也不会因为断料条而导致生产中断，产生大量废料。所以现场不需要工人，而且产量可以巨大，通常是万吨级产品的切粒方法。但造价昂贵，而且挤出机头以及口模都必须置于水中，因为熔体的高温，即便有再好的隔热系统，也会导致高额能耗的产生。所以也是优劣参半的。
综上所述，大量分子量较小或者熔体强度较低的聚合物都无法使用拉条式的切粒机。即便可以使用拉条式切粒机的聚合物，也必须工人现场看守，且不时产生废料。当然采用通用水下切粒机应该是可行的，然而却必须面临高额造价以及高能耗的损失。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的不足，提出了一种水流引导型聚合物水下切粒机，包括挤出机口模、接料机构、切粒机构、自吸式离心水泵、出料机构以及恒温控制器，所述的挤出机口模正下方对应处设有接料机构，所述的接料机构位于冷却水槽内冷却水的水平面以下，所述的接料机构末端连接切粒机构，所述的切粒机构下部通过管道连接自吸式离心水泵，所述的自吸式离心水泵另一端通过管道连接出料机构。
所述的接料机构包括多根水流牵引导料管，且水流牵引导料管依次等高平行排列，所述的水流牵引导料管上端设有接料口，所述的接料口位于冷却水槽中的水平面以下。
所述的水流牵引导料管从上到下口径逐步变细，水流牵引导料管最细部分的口径大于但不超过最粗的聚合物料条直径的1.5倍，所述的水流牵引导料管弯曲度不小于120°，并以圆弧过度。
所述的接料口为喇叭状或漏斗状。
所述的切粒机构包括支架管、壳体、密封盖和管道，所述的壳体上端面设有水流牵引导料管接入口和支架管，所述的支架管内设有刀头旋转轴，所述的刀头旋转轴上端连接切粒电机，下端连接十字刀片，所述的十字刀片位于壳体内，所述的壳体底部设有密封盖，所述的密封盖上设有开孔接头，且开孔接头密封连接管道，所述的管道的另一端与自吸式离心水泵相连。
所述的切粒电机采用无级变频调速电机，转速为100-10000rpm。
所述的出料机构包括分离水斗和粒料分离网，所述的粒料分离网位于分离水斗上，且粒料分离网呈倾斜状，所述的粒料分离网的网孔直径小于粒料直径，所述的分离水斗末端连通冷却水槽。
所述的自吸式离心水泵包括壳体和叶片，所述的叶片安装于壳体内，所述的叶片与壳体的间隙≤0.3mm，所述的自吸式离心水泵采用无级变频调速电机，转速为100-10000rpm。
所述的冷却循环水箱内设有恒温控制器，所述的恒温控制器的水流的循环水进水管和循环水出水管分别连通至冷却水槽的下方与上方，温度控制范围为4℃-80℃。
一种水流引导型聚合物水下切粒方法，通过自吸式离心水泵带动冷却水槽中的冷却水高速流进水流牵引导料管的同时也将挤出机口模出的聚合物料条牵引吸入至水流牵引导料管中，在流动过程中冷却成半固体状料条，然后，并通过切粒机构对聚合物料条进行切粒操作，聚合物料条被切割成颗粒后通过自吸式离心水泵将颗粒输送至粒料分离网，并通过成品车接收即可，输出的冷却水回流至冷却水槽。
本发明的有益效果为：提出了一种结构紧凑的一种水流引导型聚合物水下切粒机，采用高速水流来牵引从挤出机口模挤出的聚合物料条，挤出的聚合物料条在水流的牵引下，在流向切刀口的同时进行部分冷却，然后在水下被切成所需的粒状制品。既可以避免简易的拉条式切粒机不能用于分子量较小或者熔体强度较低的聚合物切粒的缺陷，又可以不必采用经典、贵昂的水下切粒机，给聚合物加工领域带来一种造价低廉，能耗极低的水下切粒设备，节省加工时间，提高了工作效率并减少工作流程降低生产成本。
附图说明
图1是水流引导型聚合物水下切粒机械示意图。
图2是水流引导型聚合物水下切粒机刀头的放大图。
1.挤出机口模、2.聚合物料条、3.水流牵引导料管、4.切粒电机、5.切粒机构、6.自吸式离心水泵、7.分离水斗、8.粒料分离网、9.成品车、10.冷却水槽、11.支架管、12.刀头旋转轴、13.水流牵引导料管接入口、14.十字刀片、15.密封盖、16.管道、17.冷却水槽、18.循环水进水管、19.循环水出水管、20.恒温控制器
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1，一种水流引导型聚合物水下切粒机，包括挤出机口模1、接料机构、切粒机构5、自吸式离心水泵6、出料机构以及恒温控制器20，所述的挤出机口模1正下方对应处设有接料机构，所述的接料机构位于冷却水槽17内冷却水的水平面10以下，所述的接料机构末端连接切粒机构5，所述的切粒机构下部通过管道16连接自吸式离心水泵6，所述的自吸式离心水泵6另一端通过管道16连接出料机构。
所述的接料机构包括多根水流牵引导料管3，且水流牵引导料管3依次等高平行排列，所述的水流牵引导料管3上端设有接料口，所述的接料口位于冷却水槽17中的水平面10以下。
所述的水流牵引导料管3从上到下口径逐步变细，水流牵引导料管3最细部分的口径大于但不超过最粗的聚合物料条2直径的1.5倍，以保证该水流牵引导料管3中水流的流速越来越快，起到牵引作用，所述的水流牵引导料管33弯曲度不小于120°，并以圆弧过度。
所述的接料口为喇叭状或漏斗状。
所述的切粒机构5包括支架管11、壳体、密封盖15和管道16，所述的壳体上端面设有水流牵引导料管接入口13和支架管11，所述的支架管11内设有刀头旋转轴12，所述的刀头旋转轴12上端连接切粒电机4，下端连接十字刀片14，所述的十字刀片14位于壳体内，所述的壳体底部设有密封盖15，所述的密封盖15上设有开孔接头，且开孔接头密封连接管道16，所述的管道16的另一端与自吸式离心水泵6相连，如图2所示，所述的密封盖15上设有开孔接头，且开孔接头密封连接管道16。
所述的切粒电机4采用无级变频调速电机，转速为100-10000rpm。
所述的出料机构包括分离水斗7和粒料分离网8，所述的粒料分离网8位于分离水斗7上，且粒料分离网8呈倾斜状，所述的粒料分离网8的网孔直径小于粒料直径，所述的分离水斗7末端连通冷却水槽17。
所述的自吸式离心水泵6包括壳体和叶片，所述的叶片安装于壳体内，所述的叶片与壳体的间隙≤0.3mm，以杜绝被切粒料卡在叶片与壳体的间隙中。所述的自吸式离心水泵6采用无级变频调速电机，转速为100-10000rpm，自吸式离心水泵6可以宽幅度地调整水流速度，以便于针对不同熔体强度的聚合物料条2，可以自由地调整水流牵引力，改变聚合物料条2的粗细，以满足切出的颗粒符合对产品外形的要求。
所述的冷却循环水箱内设有恒温控制器20，所述的恒温控制器20的水流的循环水进水管18和循环水出水管19分别连通至冷却水槽17的下方与上方，温度控制范围为4℃-80℃，以保证待切粒的聚合物料条2在通往切刀的途中，冷却均匀，不会出现粘粒、过粗以及过硬的现象。
实施例2、一种水流引导型聚合物水下切粒方法，通过自吸式离心水泵6带动冷却水循环，在冷却水进入水流牵引导料管3的同时也将挤出机口模1出的聚合物料条2牵引吸入至水流牵引导料管3，并通过切粒机构5对聚合物料条2进行切粒操作，聚合物料条2被分割成颗粒后通过自吸式离心水泵6将颗粒输送至粒料分离网8，并通过成品车9接收即可，输出的冷却水回流至冷却水槽17。
本发明采用高速水流牵引从挤出机口模1挤出的聚合物料条2的方式，而并非采用机械牵拉的方式。在高速的水流作用下，水平面下水流牵引导料管3的接料口上必然形成水流漩涡，使挤出垂直流下的聚合物料条2在水流的牵引下很容易进入水流牵引导料管3内，并在水流的引导与牵引下流向切粒机构5，在流向切粒结构的同时进行部分冷却，然后在水下被高速旋转的十字刀片14切断，形成所需的粒状制品。切下的粒料随着高速流动的水流一起进入自吸式离心水泵6，通过自吸式离心水泵6实现出料，由管道16喷洒在向下倾斜的粒料分离网8上，实现冷却水与粒料分离，冷却水进入分离水斗7重新流回冷却水槽17内，被分离出来的聚合物粒料，进入成品车9或干燥设备。其基本原理如图1所示。
实施例3、具体实施方法以及对比案例如下：
比较例1、采用上海石化公司Y1600纤维级聚丙烯为原材料，添加0.2％wt的过氧化二异丙苯，采用双螺杆挤出机通过反应挤出工艺，降解为熔体流动速率(MFR)为60g/10min的细旦丙纶专用料。采用拉条式切粒机切粒，结果如表1所示。
对比例1、原料及工艺过程均同于上述方案，只是换为采用本发明的水流引导型聚合物水下切粒机械进行切粒，参数及其结果也参见表1所示。
比较例2、采用江苏海利集团的回收瓶片PET为原材料，南京越升挤出机械有限公司的Φ75，L/D＝52专用双螺杆挤出机造粒，得到特征黏度为0.5的粒料。采用拉条式切粒机切粒，结果如表1所示。
对比例2、原料及工艺过程均同于上述方案，只是换为采用本发明的水流引导型聚合物水下切粒机械进行切粒，参数及其结果也参见表1所示。
比较例3、采用扬子石化5000s聚丙烯25份，徐州富阳能源科技有限公司的柏木粉70份，佳易容江苏有限公司的接枝马来酸酐的聚乙烯5份，使用南京越升挤出机械有限公司的专用双螺杆挤出机反应挤出造粒，得到高木粉含量的粒料。采用拉条式切粒机切粒，结果如表1所示。
对比例3、原料及工艺过程均同于上述方案，只是换为采用本发明的水流引导型聚合物水下切粒机械进行切粒，参数及其结果也参见表1所示。
本发明采用高速水流来牵引从挤出机口模1挤出的聚合物料条2，挤出的聚合物料条2在水流的牵引下，在流向切刀口的同时进行部分冷却，然后在水下被切成所需的粒状制品。既可以避免简易的拉条式切粒机不能用于分子量较小或者熔体强度较低的聚合物切粒的缺陷，又可以不必采用经典、贵昂的水下切粒机，给聚合物加工领域带来一种造价低廉，能耗极低的水下切粒设备，节省加工时间，提高了工作效率并减少工作流程降低生产成本。
最后说明的是，选取上述实施例并对其进行了详细的说明和描述是为了更好的说明本发明专利的技术方案，并不是想要局限于所示的细节。本领域的技术人员对本发明的技术方案进行修改或同等替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种水流引导型聚合物水下切粒机，包括挤出机口模、接料机构、切粒机构、自吸式离心水泵、出料机构以及恒温控制器，其特征在于：所述的挤出机口模正下方对应处设有接料机构，所述的接料机构包括多根水流牵引导料管，且水流牵引导料管依次等高平行排列，所述的水流牵引导料管上端设有接料口，所述的接料口位于冷却水槽中的水平面以下，所述的接料机构位于冷却水槽内冷却水的水平面以下，所述的接料机构末端连接切粒机构，所述的切粒机构包括支架管、壳体、密封盖和管道，所述的壳体上端面设有水流牵引导料管接入口和支架管，所述的支架管内设有刀头旋转轴，所述的刀头旋转轴上端连接切粒电机，下端连接十字刀片，所述的十字刀片位于壳体内，所述的壳体底部设有密封盖，所述的密封盖上设有开孔接头，且开孔接头密封连接管道，所述的管道的另一端与自吸式离心水泵相连，所述的切粒机构下部通过管道连接自吸式离心水泵，所述的自吸式离心水泵另一端通过管道连接出料机构。
2.如权利要求1所述的一种水流引导型聚合物水下切粒机，其特征在于：所述的水流牵引导料管从上到下口径逐步变细，水流牵引导料管最细部分的口径大于但不超过最粗的聚合物料条直径的1.5倍，所述的水流牵引导料管弯曲度不小于120°，并以圆弧过度。
3.如权利要求1所述的一种水流引导型聚合物水下切粒机，其特征在于：所述的接料口为喇叭状或漏斗状。
4.如权利要求1所述的一种水流引导型聚合物水下切粒机，其特征在于：所述的切粒电机采用无级变频调速电机，转速为100-10000rpm。
5.如权利要求1所述的一种水流引导型聚合物水下切粒机，其特征在于：所述的出料机构包括分离水斗和粒料分离网，所述的粒料分离网位于分离水斗上，且粒料分离网呈倾斜状，所述的粒料分离网的网孔直径小于粒料直径，所述的分离水斗末端连通冷却水槽。
6.如权利要求1所述的一种水流引导型聚合物水下切粒机，其特征在于：所述的自吸式离心水泵包括壳体和叶片，所述的叶片安装于壳体内，所述的叶片与壳体的间隙≤0.3mm，所述的自吸式离心水泵采用无级变频调速电机，转速为100-10000rpm。
7.一种如权利要求1所述的一种水流引导型聚合物水下切粒机的使用方法，其特征在于：通过自吸式离心水泵带动冷却水槽中的冷却水流进水流牵引导料管的同时也将挤出机口模出的聚合物料条牵引吸入至水流牵引导料管中，在流动过程中冷却成半固体状料条，然后，并通过切粒机构对聚合物料条进行切粒操作，聚合物料条被切割成颗粒后通过自吸式离心水泵将颗粒输送至粒料分离网，并通过成品车接收即可，输出的冷却水回流至冷却水槽。
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