CN115157498A - 一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及高分子材料技术领域，公开了一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，包括：加工分选件，内部有加工分选腔室，加工分选腔室具有位于低位端的进料口和位于高位端的出料口，加工分选件用于加热调控树脂微球密度并分选微球；供料机构，与进料口相连通，用于向加工分选腔室提供原料微球；加热供气机构，与进料口相连通，用于向加工分选腔室提供匀速的加热气流；成品料筒，与出料口相连通；加工分选腔室用于由低到高漂浮分选密度逐渐减小的多个半成品微球，膨胀完全的成品微球能够漂浮至出料口同一高度并由出料口流向成品料筒。本申请能够在热膨化加工原料微球的同时，对微球进行分选以获得完全膨胀的密度较小的成品微球，加工效率较高。
Description
技术领域
本申请涉及高分子材料技术领域，尤其是一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统。
背景技术
热塑性中空树脂微球是一种热塑性空心高分子聚合物微球，由热塑性聚合物外壳和封入的烷烃气体组成，具有广泛的用途。当加热时，壳内气体压力增加并且热塑性外壳软化，从而使膨胀微球体积显著增加。当冷却时，膨胀微球外壳再次变硬，体积固定，从而可以改变微球的体积以及密度。
通常热塑性中空树脂微球在生产过程中，需要经过加热膨胀至所需密度、冷却以及分选工序，以获取密度合格的树脂微球，该种方案工序复杂且效率较低。
发明内容
为了改善现有技术中树脂微球生产工序复杂且效率低的问题，
本申请提供的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统采用如下的方案：
一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，包括：
加工分选件，内部开设有加工分选腔室，所述加工分选腔室具有位于低位端的进料口和位于高位端的出料口，所述加工分选件用于加热调控树脂微球密度并分选微球；
供料机构，与所述进料口相连通，用于向所述加工分选腔室提供原料微球；
加热供气机构，与所述进料口相连通，用于向所述加工分选腔室提供匀速的加热气流；
成品料筒，用于接收完全受热膨胀完成的成品微球，与所述出料口相连通；
所述加工分选腔室用于由低到高漂浮分选密度逐渐减小的多个半成品微球，膨胀完全的成品微球能够漂浮至所述出料口同一高度并由所述出料口流向所述成品料筒。
通过采用上述方案，设置有加工分选件，加工分选件内部具有加工分选腔室，且加工分选腔室的低位端具有进料口、高位端具有出料口，将原料微球置于加工分选腔室中，通过加热气流使得原料微球膨胀成型的同时，能够使不同密度的微球漂浮于不同的高度，并使得膨胀完全的成品微球上升至高位端的出料口，从而同时实现了对微球的分选。传统技术方案中，对热塑性中空树脂微球加工的工序中，通常在加热膨化工序中，由于多个微球加热后，存在加热至不同程度、膨胀至不同密度的半成品微球，后续需要在微球冷却成型后，将所有微球转运至分选设备，对微球进行分选，整体工序复杂，效率较低。本申技术方案中，加热膨化工序和分选工序同时进行，在通过热气流对微球进行加热的同时，还能够利用气流向上的推力，将不同密度的微球漂浮至不同的高度，使得密度最小的成品微球能够漂浮至出料口所在高度，并且通过气流向出料口的流动，将加工分选腔室高位端的成品微球顺势流向成品料筒。
可选的，所述加工分选腔室的直径由进料口向出料口呈阶梯状逐渐变大，阶梯状的所述加工分选腔室用于使加热气流由进料口向出料口形成流速逐渐变小的多个流速层。
通过采用上述方案，将加工分选腔室设置有阶梯状，使得加工分选腔室由进料口向出料口方向形成多个内径渐大的阶梯腔室，由于稳定输入的加热气流在经过内径变大的腔室时流速会减慢，由此，在进料口向出料口方向形成多个流速渐小的流速层。随着对原料微球的逐渐加热，原料微球的质量不变而密度逐渐减小，由于相邻流速层的交界处加热气流的流速骤降，会导致较为密集的微球堆积在流速层交界处；直到继续加热使微球密度减小至临界密度，致微球所受浮力大于自身重力，则能够将低于临界密度的微球筛出上浮；经过多个流速层交界处的多层筛选后，进一步提升高位端成品微球分选的准确度；由此，本方案通过阶梯状加工分选腔室多层筛选的方式，进一步提升了筛选的准确度。
可选的，还包括出料管以及取料件，所述出料管与所述出料口相连，所述取料件沿所述出料管径向滑移安装在所述取料管上，所述取料件能够滑移伸入所述出料管中以抽选成品微球。
通过采用上述方案，通过设置有取料件，取料件能够伸入出料管中，从而对成品微球进行抽选；在一些技术方案中，通常是对最后的成品料筒中进行抽选取料检测，然而此时已经加工完成；若前期加热气流的速度较快，会导致大量未完全膨化的不合格微球进入成品料筒中，还需要返工二次加工分选，效率较低。本申请技术方案中，通过在出料管上设置有能够抽取微球的取料件，将出料管中的成品微球进行抽选；从而能够及时的适配供气机构对加热气流进行调整，进一步提升分选的效率。
可选的，还包括用于将成品微球从气流中分离出来的旋风分离器，所述旋风分离器具有微球入口以及微球出口，所述微球入口与出料管相连通，所述微球出口与所述成品料筒相连通。
通过采用上述方案，设置有与出料管连通的旋风分离器，携带有大量成品微球的热气流从出料口经由出料管进入旋风分离器中，从而能够成品微球从热气流中高效快捷的分离出来。
可选的，还包括用于提供加热气流的空气加热器和热交换装置，所述旋风分离器还包括气流出口，所述热交换装置分别连接所述气流出口和所述空气加热器，所述空气加热器的出气口与所述进料口相连通，所述热交换装置用于回收气体热量并将热量传递至所述空气加热器。
通过采用上述方案，通过设置有热交换装置，旋风分离器的气流出口处流出洁净的热气流进入热交换装置，热交换装置能够有效地回收热量，并将热量传递至空气加热装置，从而有效地降低了该热膨化系统的热量排放，将热量回收对加热供气机构中的空气进行加热，节约了加热所需的燃料成本，具有节能环保的效果。
可选的，所述加热供气机构还包括空气滤清器和用于向所述空气加热器提供空气的空压机，所述空气滤清器连接所述空气加热器与空压机，所述空气滤清器用于滤清流向所述空气加热器的空气。
通过采用上述方案，通过设置有空气滤清器，从而有效地对加热气流起到了滤清的效果。在一些技术方案中，空气加热后直接通入加工分选腔室中以对微球进行加热，然而在微球的加热膨化过程中，可能存在空气中的微尘粘附在微球上，影响微球的性能。本申请技术方案中，通过空气滤清器对空气进行有效地除尘，从而减少树脂微球在加工过程中与灰尘的附着，有效地保证了加工的效果与成品微球的质量。
可选的，所述加热供气机构还包括气流阀门，所述空气加热器与所述进料口之间连接有进气管，所述气流阀门安装在所述进气管上，用于控制加热气流速度。
通过采用上述方案，设置有气流阀门，对于不同的成品微球密度需求，能够通过气流阀门的调节，使得指定密度的成品微球能够到达与出料口同一高度，能够通过气流阀门适配于不同成品微球密度的需求；例如需要较高的密度的成品微球时时，可以采用较大的加热气流，从而提升了整体的适配性。
可选的，还包括有防止微球落入进气管中的过滤网片，所述过滤网片盖合于所述进气管上靠近所述加工分选腔室的一端，所述过滤网片的孔径小于原料微球的直径。
通过采用上述方案，通过设置有过滤网片，且过滤网片的孔径小于原料微球的孔径，从而有效地防止微球落入进气管中。
可选的，所述加工分选腔室内壁上具有保温层，所述保温层为硬质碳纤维制成。
通过采用上述方案，通过在加工分选腔室中设置有保温层，使得微球在加工分选腔室中与加热气流混合的过程中，能够尽量减少热量向加工分选件外的溢散，从而保证了加热膨化的效果，起到了节约能源并且保证加热效率的效果。
可选的，所述供料机构包括螺旋输送机和原料筒，所述螺旋输送机连通所述加工分选腔室的进料口和原料筒所述螺旋输送机用于将原料微球螺旋输送至所述加工分选腔室。
通过采用上述方案，设置有螺旋输送机，通过螺旋输送机进行输送的方式，能够快速且单向的将微球运送至加工分选腔室内；并且，有效地防止微球收到加热气流的吹气而回返。
综上所述，本申请包括至少以下有益技术效果：
1. 加热膨胀的同时分选，效率较高：设置有加工分选件，加工分选件内部具有加工分选腔室，且加工分选腔室的低位端具有进料口、高位端具有出料口，将原料微球置于加工分选腔室中，通过加热气流使得原料微球膨胀成型的同时，能够使不同密度的微球漂浮于不同的高度，并使得膨胀完全的成品微球上升至高位端的出料口，从而同时实现了对微球的分选。传统技术方案中，对热塑性中空树脂微球加工的工序中，通常在加热膨化工序中，由于多个微球加热后，存在加热至不同程度、膨胀至不同密度的半成品微球，后续需要在微球冷却成型后，将所有微球转运至分选设备，对微球进行分选，整体工序复杂，效率较低。本申技术方案中，加热膨化工序和分选工序同时进行，在通过热气流对微球进行加热的同时，还能够利用气流向上的推力，将不同密度的微球漂浮至不同的高度，使得密度最小的成品微球能够漂浮至出料口所在高度，并且通过气流向出料口的流动，将加工分选腔室高位端的成品微球顺势流向成品料筒；
2. 分选准确度较高：将加工分选腔室设置有阶梯状，使得加工分选腔室由进料口向出料口方向形成多个内径渐大的阶梯腔室，由于稳定输入的加热气流在经过内径变大的腔室时流速会减慢，由此，在进料口向出料口方向形成多个流速渐小的流速层。随着对原料微球的逐渐加热，原料微球的质量不变而密度逐渐减小，由于相邻流速层的交界处加热气流的流速骤降，会导致较为密集的微球堆积在流速层交界处；直到继续加热使微球密度减小至临界密度，致微球所受浮力大于自身重力，则能够将低于临界密度的微球筛出上浮；经过多个流速层交界处的多层筛选后，进一步提升高位端成品微球分选的准确度；由此，本方案通过阶梯状加工分选腔室多层筛选的方式，进一步提升了分选的准确度；
3.适配性较佳： 设置有气流阀门，对于不同的成品微球密度需求，能够通过气流阀门的调节，使得指定密度的成品微球能够到达与出料口同一高度，能够通过气流阀门适配于不同成品微球密度的需求；例如需要较高的密度的成品微球时时，可以采用较大的加热气流，从而提升了整体的适配性。
附图说明
图1是本申请实施例整体结构的示意图；
图2是本申请实施例整体结构的剖视图；
图3是本申请实施例为展示取料件结构所做的A处放大图。
附图标记说明：
1、加工分选件；11、加工分选腔室；111、进料口；112、出料口；12、阶梯腔室；13、保温层；14、中转块；141、中转通道；
2、供料机构；21、螺旋输送机；211、壳体；212、螺旋轴；213、螺旋叶片；214、原料入口；215、原料出口；22、原料筒；
3、加热供气机构；31、进气管；32、过滤网片；33、气流阀门；34、热交换装置；35、空气加热器；36、换热管道；37、空压机；38、空气滤清器；39、控制器；
4、成品料筒；
5、出料管；51、取料件；511、取料口；512、取料塞；52、旋风分离器；521、微球入口；522、微球出口；523、气流出口。
具体实施方式
以下结合附图，对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统。
参照图1和图2，一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其包括：加工分选件1、供料机构2、加热供气机构3以及成品料筒4，加工分选件1内部开设有加工分选腔室11，加工分选腔室11具有位于低位端的进料口111和位于高位端的出料口112，进料口111与供料机构2以及加热供气机构3相连通，供料机构2和加热供气机构3分别向加工分选件1中提供原料微球和加热气流；出料口112与成品料筒4相连通，膨化完全的成品微球被加工分选件1分选而进入成品料筒4中；原料微球在加工分选件1内部接触加热气流而膨化，且加工分选腔室11中由低到高漂浮密度逐渐减小的多个半成品微球，膨化完全的成品微球能够漂浮至与出料口112同一高度并经由出料口112流向成品料筒4。
参照图1和图2，加工分选件1大体呈现由低位端向高位端逐渐加宽的锥形，加工分选腔室11的直径由低位端到高位端逐渐变大；具体的，加工分选腔室11由进料口111向出料口112呈阶梯状逐渐变大，为了便于理解，将加工分选腔室11分割定义为多个由低到高直径逐渐变大的阶梯腔室12组成。值得一提的是，对应单个阶梯腔室12而言，其大体沿竖直方向设置且高位端具有过渡区，过渡区的内壁倾斜布置以使得过渡区直径沿进料口111向出料口112方向逐渐扩大，由此在多个阶梯腔室12中一一对应的形成多个由进料口111向出料口112流速逐渐减小的流速层，且在单个阶梯腔室12中，加热气流的理想流速不变。值得一提的是，实际生产工况中，加工分选腔室11中的微球并非稳定漂浮不动的，而是在一定的范围内上下浮动；需要注意的时，对于成品微球而言，虽然加热气流在某些时刻可能被下方的半成品微球所挡住，但是在不断浮动的过程中，成品微球总能到达与出料口112同一高度的流速层，从而随着气流从出料口112流出。值得一提的是，加工分选腔室11的内壁上具有保温层13，保温层13为硬质碳纤维制成，具有较佳的保温效果。
参照图1和图2，供料机构2包括原料筒22和螺旋输送机21，螺旋输送机21连通加工分选腔室11的进料口111和原料筒22，从而将原料微球螺旋输送至加工分选腔室11。具体的，螺旋输送机21包括壳体211、螺旋轴212以及安装在螺旋轴212上的螺旋叶片213，壳体211内部沿水平方向开设有输送通道，螺旋轴212沿水平方向沿输送通道的轴线安装在壳体211内部；壳体211上远离加工分选件1的一端开设有开口向上的原料入口214，靠近加工分选件1的一端开设有开口向下的原料出口215，原料入口214与原料料筒相连通；壳体211上还设置有驱动电机，驱动电机与螺旋轴212相连，驱动电机工作能够带动螺旋轴212转动，以驱动原料微球由原料入口214经由输送通道向原料出口215运动。加工分选件1进料口111外侧固定连接有中转块14，所述中转块14内部具有与进料口111相连通的中转通道141，螺旋输送机21的原料出口215与中转通道141相连通，从而能够将原料从原料料筒输送至中转通道141中。值得一提的时，本申请实施例中螺旋叶片213的材料为高锰钢。
参照图1和图2，加热供气机构3包括用于输送加热气流的进气管31，进气管31与该中转通道141连通以将加热气流输送至中转通道141中；值得一提的是，进气管31上靠近加工分选腔室11的一端具有开口，且该端开口处盖合安装有过滤网片32，值得一提的是，过滤网片32的网孔直径小于原料微球的直径，以防止微球落入进气管31中。进气管31上设置有气流阀门33，通过调节气流阀门33能够控制进入加工分选腔室11中的加热气流的流速和流量，值得一提的是，气流阀门33调整好加热气流的流速后保持稳定不动，从而使得加工过程中的加热气流保持稳定。
参照图2和图3，还包括出料管5、取料件51以及旋风分离器52，旋风分离器52具有微球入口521，出料管5的一端与加工分选腔室11的出料口112相连，另一端与旋风分离器52的微球入口521相连，以将从加工分选腔室11中流出的携带有成品微球的气流送入旋风分离器52中进行固气分离。出料管5的侧壁上沿出料管5的径向贯穿开设有取料孔，取料件51沿出料管5的径向与取料孔产生相对滑移。具体的，取料件51上具有挡料口以及拿料口，挡料口与拿料口之间具有用于供成品微球通过的过料通道，挡料口高于拿料口。取料件51具有取料态以及封闭态，取料态时，挡料口伸入出料管5内部以抽取成品微球进入过料通道；封闭态时，所述挡料口贴合于取料孔内壁。值得一提的是，过料通道远离出料管5的一端插接有用于封堵拿料的取料塞512，取料态时，原料微球由过料通道流至取料门处，通过拔出取料塞512即可取出抽选的原料微球，以供后续检测，滑移设置的取料塞512为常规设置，在此不做赘述。旋风分离器52还具有微球出口522和气流出口523，微球出口522与成品料筒4相连，以将分离出的成品微球送入成品料筒4中。
参照图2和图3，加热供气机构3还包括用于加热气流的空气加热器35和热交换装置34，旋风分离器52的气流出口523与热交换装置34相连通，热交换装置34内具有换热管道36，换热管道36内部流通有换热流体。热交换装置34分别连接气流出口523和空气加热器35，旋风分离器52气流出口523处的热量被换热传递至热交换装置34内，热交换装置34与空气加热器35连通、二者相互配合以对空气进行加热形成加热气流，节能环保；空气加热器35通过进气管31与进料口111相连通，从而将加热气流输向加工分选腔室11。热交换装置34和空气加热器35为常用设备，在此不作赘述。
参照图2和图3，加热供气机构3还包括用于向空气加热器35提供空气的空压机37，空压机37与热交换装置34相连，以将空气加压送入热交换装置34中；热交换装置34与空压机37之间连接有空气滤清器38，空气滤清器38用于将由空压机37流向热交换装置34的空气滤清，有效减少加热气流中的微尘。值得一提的是，热膨化系统还包括控制器39，控制器39与空气加热器35耦接，以检测并调控加热气流的温度。
参照图2和图3，本申请实施例一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统的实施原理为：加工分选件1内部开设阶梯状的加工分选腔室11，并由低位端的进料口111向加工分选腔室11中送入加热气流以及多个原料微球。加热气流在加工分选腔室11中由低到高形成多个流速逐渐降低的流速层，随着原料微球与加热气流的混合而膨化，不同密度的半成品微球被多层筛选于不同的流速层内；完全膨化的成品微球能够漂浮至于出料口112同一高度并流出出料口112；随后旋涡分离器对携带有成品微球的气流进行固气分离并将成品微球送入成品料筒4。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，包括：
加工分选件(1)，内部开设有加工分选腔室(11)，所述加工分选腔室(11)具有位于低位端的进料口(111)和位于高位端的出料口(112)，所述加工分选件(1)用于加热调控树脂微球密度并分选微球；
供料机构(2)，与所述进料口(111)相连通，用于向所述加工分选腔室(11)提供原料微球；
加热供气机构(3)，与所述进料口(111)相连通，用于向所述加工分选腔室(11)提供匀速的加热气流；
成品料筒(4)，用于接收完全受热膨胀完成的成品微球，与所述出料口(112)相连通；
所述加工分选腔室(11)用于由低到高漂浮分选密度逐渐减小的多个半成品微球，膨胀完全的成品微球能够漂浮至所述出料口(112)同一高度并由所述出料口(112)流向所述成品料筒(4)。
2.根据权利要求1所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，所述加工分选腔室(11)的直径由进料口(111)向出料口(112)呈阶梯状逐渐变大，阶梯状的所述加工分选腔室(11)用于使加热气流由进料口(111)向出料口(112)形成流速逐渐变小的多个流速层。
3.根据权利要求2所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，还包括出料管(5)以及取料件(51)，所述出料管(5)与所述出料口(112)相连，所述取料件(51)沿所述出料管(5)径向滑移安装在所述取料管上，所述取料件(51)能够滑移伸入所述出料管(5)中以抽选成品微球。
4.根据权利要求3所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，还包括用于将成品微球从气流中分离出来的旋风分离器(52)，所述旋风分离器(52)具有微球入口(521)以及微球出口(522)，所述微球入口(521)与出料管(5)相连通，所述微球出口(522)与所述成品料筒(4)相连通。
5.根据权利要求4所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，还包括用于提供加热气流的空气加热器(35)和热交换装置(34)，所述旋风分离器(52)还包括气流出口(523)，所述热交换装置(34)分别连接所述气流出口(523)和所述空气加热器(35)，所述空气加热器(35)的出气口与所述进料口(111)相连通，所述热交换装置(34)用于回收气体热量并将热量传递至所述空气加热器(35)。
6.根据权利要求5所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，所述加热供气机构(3)还包括空气滤清器(38)和用于向所述空气加热器(35)提供空气的空压机(37)，所述空气滤清器(38)连接所述空气加热器(35)与空压机(37)，所述空气滤清器(38)用于滤清流向所述空气加热器(35)的空气。
7.根据权利要求5所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，所述加热供气机构(3)还包括气流阀门(33)，所述空气加热器(35)与所述进料口(111)之间连接有进气管(31)，所述气流阀门(33)安装在所述进气管(31)上，用于控制加热气流速度。
8.根据权利要求7所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，还包括有防止微球落入进气管(31)中的过滤网片(32)，所述过滤网片(32)盖合于所述进气管(31)上靠近所述加工分选腔室(11)的一端，所述过滤网片(32)的孔径小于原料微球的直径。
9.根据权利要求1所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，所述加工分选腔室(11)内壁上具有保温层(13)，所述保温层(13)为硬质碳纤维制成。
10.根据权利要求1所述的一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统，其特征在于，所述供料机构(2)包括螺旋输送机(21)和原料筒(22)，所述螺旋输送机(21)连通所述加工分选腔室(11)的进料口(111)和原料筒(22)所述螺旋输送机(21)用于将原料微球螺旋输送至所述加工分选腔室(11)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210757496.1A CN115157498B (zh) | 2022-06-30 | 一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202210757496.1A CN115157498B (zh) | 2022-06-30 | 一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115157498A true CN115157498A (zh) | 2022-10-11 |
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