CN113942166B - 可添加纤维材料的混合头及添加方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可添加纤维材料的混合头及添加方法，包括大活塞缸、小活塞缸、位于大活塞缸内的大活塞、位于小活塞缸内的小活塞，所述大活塞缸与小活塞缸在混合腔处连通，所述大活塞内设置有与混合腔连通的纤维通道，所述大活塞朝向混合腔所在方向的端部设置有环形凹陷部，所述环形凹陷部呈直筒状，且环形凹陷部的外径小于大活塞的外径；所述混合腔底部连接散料盘，所述散料盘的内壁设置若干环形均布的出风口。本发明提供可添加纤维材料的混合头，以解决现有技术中的上述问题，实现避免纤维材料因流体压力而难以正常下行、确保纤维材料与原料顺利混合的目的。

Description

可添加纤维材料的混合头及添加方法

技术领域

本发明涉及塑料生产设备领域，具体涉及可添加纤维材料的混合头及添加方法。

背景技术

在某些塑料产品生产的发泡或注射成型工艺中，添加纤维材料能够有效改善产品的物理化学性能，但是对于纤维材料在何处添加、如何添加，一直是本领域内技术难题。现有技术中，CN102341224A公开了“用于制造掺有加强纤维的塑料部件的设备”，其在清洁活塞的外侧壁设置环形槽，并在环形槽内设置若干喷嘴通道与混合腔连通以实现对纤维与原料的混合。但是，本案申请人在大量研究过程中发现，以CN102341224A为代表的现有技术在具体使用时存在诸多缺陷：(1)现有技术的喷嘴通道倾斜向下与混合腔连通，若干股原料在混合腔内的中心处汇聚，由于原料喷射压力较高，若干股原料的汇聚处会形成局部高压的流体“承台”，而由于添加的纤维材料重量极轻难以冲破该“承台”处的压力，因此容易导致纤维材料直接堆积在原料汇聚处的“承台”上无法正常下行；这种现象在原料排量较大或纤维添加量较多时尤为显著：经本案申请人实验证实，在原料排量较大或纤维添加量较多的工况下，纤维材料甚至会迅速堆积在清洁活塞内部的纤维输送通道内，导致纤维材料无法按照设定比例进行混合，在更严重时甚至会向外溢出；(2)现有技术中，原料沿若干喷嘴通道分点下行进入混合腔，难以沿周向均匀的与纤维进行混合；并且由于喷嘴通道是原料的下行通道，残留在喷嘴通道内的原料极易在其中发泡或反应成型，原料一旦成型则会局部或完全堵塞喷嘴通道，而由于喷嘴通道的结构设计与尺寸限制，根本无法有效对其进行清理，严重时甚至会直接导致该清洁活塞的报废。

发明内容

本发明提供可添加纤维材料的混合头，以解决现有技术中的上述问题，实现避免纤维材料因流体压力而难以正常下行、确保纤维材料与原料顺利混合的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

可添加纤维材料的混合头，包括大活塞缸、小活塞缸、位于大活塞缸内的大活塞、位于小活塞缸内的小活塞，所述大活塞缸与小活塞缸在混合腔处连通，所述大活塞内设置有与混合腔连通的纤维通道，所述大活塞朝向混合腔所在方向的端部设置有环形凹陷部，所述环形凹陷部呈直筒状，且环形凹陷部的外径小于大活塞的外径；所述混合腔底部连接散料盘，所述散料盘的内壁设置若干环形均布的出风口。

针对现有技术在背景技术中记载的诸多技术问题，本发明提出可添加纤维材料的混合头，本混合头中大活塞缸、小活塞缸、大活塞、小活塞、混合腔以及纤维通道等均为本领域内混合头的现有技术，在此不做赘述。本申请中在大活塞朝向混合腔的端部开设直筒状的环形凹陷部，环形凹陷部的外径小于大活塞的外径，可以理解为环形凹陷部是在大活塞的端部薄壁处理而成，当然这并不是对环形凹陷部加工方式的限定，本领域技术人员可使用任意工艺实现环形凹陷部的加工制造。此外，本申请还在混合腔的底部连接环形的散料盘，散料盘的内壁设置若干环形均布的出风口。本申请的使用过程如下：大活塞回退，让出混合腔；小活塞回退，让出注料口；开始注料、同时添加纤维段：原料进入混合腔、喷射在大活塞端部直筒状的环形凹陷部外壁，沿环形凹陷部的直筒圆周下行；纤维段沿大活塞内的纤维通道下行，此过程中原料与纤维完全隔离；原料和纤维段脱离大活塞继续下行至散料盘处，此下行过程中原料在外依然呈近似环状下行，而纤维材料位于该环状的中间；抵达散料盘处时，由散料盘内壁的出风口喷出空气将原料和纤维段吹散混合。本申请相较于现有技术而言：(1)与现有技术在清洁活塞的外侧壁设置环形槽、环形槽的底部封闭、仅仅依靠几个喷嘴通道进行原料输送的方式不同，本申请是在大活塞的端部直接开设环形凹陷部，原料进入环形凹陷部后直接沿其外壁下行，首先解决了现有技术中因喷嘴通道的设置导致若干股原料在混合腔内汇聚、形成高压“承台”的问题，由于原料不会直接汇聚形成局部高压区，而是可以沿整个环形凹陷部的圆筒状外壁下行，因此不会有原料汇聚的高压区产生，所以不会导致纤维材料在高压区上的快速堆积，以此解决了现有技术在使用时纤维材料容易堆积甚至溢出的问题，充分满足了大排量、多纤维工况下的正常混合；(2)其次本申请由于原料是沿环形凹陷部的直筒圆周下行，与现有技术中通过几个喷嘴通道分点下行的方式相比，能够使得纤维材料的周向各方位均有原料存在，在经过散料盘吹散后各方位均能够实现混合，进而显著提高混合均匀性；(3)本申请直接在大活塞端部开设环形凹陷部，原料进入环形凹陷部后直接沿其外壁下行，残留在环形凹陷部外壁的原料，能够在大活塞做清理时将其端部的环形凹陷部伸出，从而能够十分简单方便的对环形凹陷部的外壁进行清理，克服了现有技术中原料需要经过几个喷嘴通道下行，容易将喷嘴通道堵塞，且喷嘴通道也十分难以清理的缺陷；(4)此外，本申请还设置有散料盘，在散料盘内进行原料和纤维的混合，相较于现有技术直接在混合腔内混合的方式而言，为原料和纤维提供了专门的混合空间，避免了将混合物在混合腔内吹散时影响混合物的正常下落的缺陷，杜绝了对混合腔的临时堵塞风险。

进一步的，所述环形凹陷部与纤维通道同轴，且环形凹陷部的内径与纤维通道的内径相等，以确保环形凹陷部的内壁和纤维通道的平整衔接，避免对下落的纤维材料造成任何阻碍。

进一步的，所述散料盘的内径大于所述混合腔的内径，为原料和纤维提供了充分的混合空间，克服了现有技术中在狭小的混合腔内混合所存在的堵塞风险；并且在大活塞端部伸出后，通过内径更大的散料盘，能够更加方便的人工或使用工具对大活塞端部的环形凹陷部进行清理。

进一步的，所述散料盘外壁环形均布若干弧形件，所述弧形件上设置进风口、弧形件内部设置气流通道，所述气流通道用于连通对应弧形件上的进风口和出风口。每个弧形件均对应一个进风口，本方案在使用时将所有进风口与外部气源连通即可，确保了各出风口的相互独立，保证了各出风口吹气的均匀性，避免因压降导致出风口压力逐渐减小的问题，显著提高了散料效果。

进一步的，所述散料盘内壁包括靠近混合腔所在方向的直筒部、远离混合腔所在方向的锥形部，所述锥形部从靠近混合腔的方向至远离混合腔的方向内径逐渐增大。通过锥形部的设置能够更加有利于混合物的下落，同时更加方便对大活塞端部的清理作业。

进一步的，所述出风口设置在锥形部上。在内径更大的锥形部上设置出风口，能够更加确保混合物的顺利下行。

进一步的，所述出风口呈长条形，且出风口的长轴垂直于散料盘的轴线。本方案中出风口的出风方向是倾斜向下的，能够将混合物向下方吹送，进一步提高混合物的下行能力。

基于混合头的纤维材料添加方法，包括以下步骤：

S1、大活塞回退，让出混合腔；小活塞回退，让出两个注料口；

S2、开始注料、同时添加纤维段：两种原料共同进入混合腔、喷射在大活塞端部直筒状的环形凹陷部外壁，沿环形凹陷部圆周下行；纤维段沿大活塞内的纤维通道下行；

S3、原料和纤维段脱离大活塞继续下行至散料盘处，散料盘内壁的出风口喷出空气将原料和纤维段吹散混合；

S4、作业完成。

进一步的，步骤S4结束后，还包括：

S5、小活塞伸出，将小活塞缸内的残留原料推至混合腔内；

S6、大活塞伸出，将混合腔的残留原料和纤维段向外推出。

进一步的，步骤S6中大活塞伸出时，环形凹陷部位于散料盘内部或已超出散料盘，对环形凹陷部外壁进行清理。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明可添加纤维材料的混合头及添加方法，在大活塞的端部直接开设环形凹陷部，原料进入环形凹陷部后直接沿其外壁下行，解决了现有技术中因喷嘴通道的设置导致若干股原料在混合腔内汇聚、形成高压“承台”的问题，由于原料不会直接汇聚形成局部高压区，而是可以沿整个环形凹陷部的圆筒状外壁下行，因此不会有原料汇聚的高压区产生，所以不会导致纤维材料在高压区上的快速堆积，进而解决了现有技术在使用时纤维材料容易堆积甚至溢出的问题，充分满足了大排量、多纤维工况下的正常混合。

2、本发明可添加纤维材料的混合头及添加方法，由于原料是沿环形凹陷部的直筒圆周下行，与现有技术中通过几个喷嘴通道分点下行的方式相比，能够使得纤维材料的周向各方位均有原料存在，在经过散料盘吹散后各方位均能够实现混合，进而显著提高混合均匀性。

3、本发明可添加纤维材料的混合头及添加方法，原料进入环形凹陷部后直接沿其外壁下行，残留在环形凹陷部外壁的原料，能够在大活塞做清理时将其端部的环形凹陷部伸出，从而能够十分简单方便的对环形凹陷部的外壁进行清理，克服了现有技术中原料需要经过几个喷嘴通道下行，容易将喷嘴通道堵塞，且喷嘴通道也十分难以清理的缺陷。

4、本发明可添加纤维材料的混合头及添加方法，设置了散料盘，在散料盘内进行原料和纤维的混合，相较于现有技术直接在混合腔内混合的方式而言，为原料和纤维提供了专门的混合空间，避免了将混合物在混合腔内吹散时影响混合物的正常下落的缺陷，杜绝了对混合腔的临时堵塞风险。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例混合时的剖视图；

图2为本发明具体实施例清理大活塞时的剖视图；

图3为本发明具体实施例中散料盘的结构示意图；

图4为本发明具体实施例中切割装置的结构示意图；

图5为本发明具体实施例中切割装置的主视图；

图6为本发明具体实施例中切割轮的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-大活塞缸，2-大活塞，201-环形凹陷部，3-小活塞缸，4-小活塞，5-纤维通道，6-混合腔，7-散料盘，701-弧形件，702-进风口，703-直筒部，704-锥形部，8-出风口，9-注料口， 10-驱动机构，11-传动箱，12-切割轮，121-切割部，122-凸出部，13-压紧轮，14-主动轮，15- 引导机构，16-割刀，17-安装架，18-纤维丝。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

实施例1：

如图1至图3所示的可添加纤维材料的混合头，包括大活塞缸1、小活塞缸3、位于大活塞缸1内的大活塞2、位于小活塞缸3内的小活塞4，所述大活塞缸1与小活塞缸3在混合腔6处连通，所述大活塞2内设置有与混合腔6连通的纤维通道5，所述大活塞2朝向混合腔6 所在方向的端部设置有环形凹陷部201，所述环形凹陷部201呈直筒状，且环形凹陷部201 的外径小于大活塞2的外径；所述混合腔6底部连接散料盘7，所述散料盘7的内壁设置若干环形均布的出风口8。其中环形凹陷部201与纤维通道5同轴，且环形凹陷部201的内径与纤维通道5的内径相等。

本实施例进行纤维材料的添加方法包括：

大活塞2回退，让出混合腔6；小活塞4回退，让出两个注料口9；

开始注料、同时添加纤维段，此过程如图2所示：两种原料共同进入混合腔6、喷射在大活塞2端部直筒状的环形凹陷部201外壁，沿环形凹陷部201圆周下行；纤维段沿大活塞2内的纤维通道5下行；

原料和纤维段脱离大活塞2继续下行至散料盘7处，散料盘7内壁的出风口8喷出空气将原料和纤维段吹散混合；

作业完成。

本领域技术人员应当理解，图1中仅示意处一个注料口9，另一个出料口9应该位于图1 中纸面外侧。

在一个或多个优选的实施方式中，还包括作业完成后的清理过程，具体如下：

小活塞4伸出，将小活塞缸3内的残留原料推至混合腔6内；

大活塞2伸出，将混合腔6的残留原料和纤维段向外推出。

如图2所示，大活塞2伸出时，环形凹陷部201位于散料盘7内部或已超出散料盘7，进而对环形凹陷部201外壁进行清理。

对环形凹陷部201外壁进行清理的方式可采用人工刮除残留物质、或直接用水冲洗等。

实施例2：

一种可添加纤维材料的混合头，在实施例1的基础上，所述散料盘7的内径大于所述混合腔6的内径。

散料盘7的具体结构如图3所示，在散料盘7外壁环形均布若干弧形件701，所述弧形件701上设置进风口702、弧形件701内部设置气流通道，所述气流通道用于连通对应弧形件701上的进风口702和出风口8。所述散料盘7内壁包括靠近混合腔6所在方向的直筒部703、远离混合腔6所在方向的锥形部704，所述锥形部704从靠近混合腔6的方向至远离混合腔6的方向内径逐渐增大。图3中的虚线部分是对被遮挡的进风口702的示意。

优选的，所述出风口8设置在锥形部704上。

优选的，所述出风口8呈长条形，且出风口8的长轴垂直于散料盘7的轴线。

实施例3：

在上述任一实施例的基础上，还包括用于向纤维通道5供料的纤维自动切割装置。纤维自动切割装置如图4与图5所示，包括主动轮14、压紧轮13、与主动轮14接触的切割轮12、用于驱动主动轮14转动的驱动机构10，所述切割轮12表面设置若干环形均布的割刀16，所述压紧轮13用于将待切割的纤维材料压紧在主动轮14表面。所述驱动机构10与主动轮14通过传动箱11传动。所述压紧轮13、切割轮12均转动连接在传动箱11上。

优选的，所述割刀16的长度方向平行于切割轮12轴线。

优选的，还包括将纤维材料引导至主动轮14上的引导机构15。所述引导机构15呈空心筒状，且其通径从一端至另一端逐渐减小。

优选的，本实施例中压紧轮13与主动轮14外切或两者之间具有微米级或毫米级的间隙。

优选的，还包括用于安装若干引导机构15的安装架17。安装架17固定在传动箱11上。

本实施例工作时，由引导机构15将纤维丝18引导至主动轮14上，将纤维丝18绕过主动轮14，纤维丝首先被压紧轮13压紧在主动轮上，再通过主动轮14与切割轮12的交汇处，驱动机构10通过传动箱11驱动主动轮14转动(顺时针方向转动)，主动轮14带动切割轮 12进行转动，由切割轮12上均匀分布的割刀16将纤维丝18切成小段掉落至纤维通道5内。

本实施例解决了现有技术中添加短纤维材料自动化程度低、耗费人力的问题，实现自动对纤维材料进行切割、便于稳定输出纤维段的目的。通过设置不同间距的割刀，即可调整切割的纤维段的长度；通过控制主动轮的转速，即可控制对纤维材料的切割频率，进而控制出料速度。

在一个或多个优选的实施方式中，切割轮12如图6所示，包括切割部121、位于切割部 121轴向两端的凸出部122，所述凸出部122与切割部121同轴，且凸出部122的外径大于切割部121的外径；所述割刀16设置在切割部121上，且割刀16沿切割轮12径向的高度，小于凸出部122与切割部121的半径差。

优选的，所述割刀16的两端分别与两侧的切割部121接触。所述凸出部122与主动轮 14接触。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体，意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

Claims (10)

1.可添加纤维材料的混合头，包括大活塞缸(1)、小活塞缸(3)、位于大活塞缸(1)内的大活塞(2)、位于小活塞缸(3)内的小活塞(4)，所述大活塞缸(1)与小活塞缸(3)在混合腔(6)处连通，所述大活塞(2)内设置有与混合腔(6)连通的纤维通道(5)，其特征在于，所述大活塞(2)朝向混合腔(6)所在方向的端部设置有环形凹陷部(201)，所述环形凹陷部(201)呈直筒状，且环形凹陷部(201)的外径小于大活塞(2)的外径；所述混合腔(6)底部连接散料盘(7)，所述散料盘(7)的内壁设置若干环形均布的出风口(8)。

2.根据权利要求1所述的可添加纤维材料的混合头，其特征在于，所述环形凹陷部(201)与纤维通道(5)同轴，且环形凹陷部(201)的内径与纤维通道(5)的内径相等。

3.根据权利要求1所述的可添加纤维材料的混合头，其特征在于，所述散料盘(7)的内径大于所述混合腔(6)的内径。

4.根据权利要求1所述的可添加纤维材料的混合头，其特征在于，所述散料盘(7)外壁环形均布若干弧形件(701)，所述弧形件(701)上设置进风口(702)、弧形件(701)内部设置气流通道，所述气流通道用于连通对应弧形件(701)上的进风口(702)和出风口(8)。

5.根据权利要求1所述的可添加纤维材料的混合头，其特征在于，所述散料盘(7)内壁包括靠近混合腔(6)所在方向的直筒部(703)、远离混合腔(6)所在方向的锥形部(704)，所述锥形部(704)从靠近混合腔(6)的方向至远离混合腔(6)的方向内径逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的可添加纤维材料的混合头，其特征在于，所述出风口(8)设置在锥形部(704)上。

7.根据权利要求1所述的可添加纤维材料的混合头，其特征在于，所述出风口(8)呈长条形，且出风口(8)的长轴垂直于散料盘(7)的轴线。

8.基于混合头的纤维材料添加方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、大活塞(2)回退，让出混合腔(6)；小活塞(4)回退，让出两个注料口(9)；

S2、开始注料、同时添加纤维段：两种原料共同进入混合腔(6)、喷射在大活塞(2)端部直筒状的环形凹陷部(201)外壁，沿环形凹陷部(201)圆周下行；纤维段沿大活塞(2)内的纤维通道(5)下行；

S3、原料和纤维段脱离大活塞(2)继续下行至散料盘(7)处，散料盘(7)内壁的出风口(8)喷出空气将原料和纤维段吹散混合；

S4、作业完成。

9.根据权利要求8所述的纤维材料添加方法，其特征在于，步骤S4结束后，还包括：

S5、小活塞(4)伸出，将小活塞缸(3)内的残留原料推至混合腔(6)内；

S6、大活塞(2)伸出，将混合腔(6)的残留原料和纤维段向外推出。

10.根据权利要求8所述的纤维材料添加方法，其特征在于，步骤S6中大活塞(2)伸出时，环形凹陷部(201)位于散料盘(7)内部或已超出散料盘(7)，对环形凹陷部(201)外壁进行清理。

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