CN116571167A - 一种实验室用制粒系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种实验室用制粒系统，包括螺杆挤出机和制粒装置，制粒装置包括转盘制粒器和水冷装置，转盘制粒器包括直立转盘，水冷装置包括冷却水箱，直立转盘转动安装在冷却水箱上，直立转盘上均布安装有若干个制粒模具，直立转盘的上端贴合接触挤出模头，直立转盘的下端浸没在冷却水箱的冷却水内，冷却水箱内安装有脱粒功能架，脱粒功能架能与制粒模具配合动作，本发明采取了创新的转盘制粒结构，在旋转过程中完成模具的填充，再配合水冷装置和脱粒功能架，能自动完成充模、冷却、脱粒等一系列工作，本发明具有制粒大小精度高的优点，且设备产线规模较小，适于在实验室使用，能满足实验室材料制备的需求。
Description
技术领域
本发明涉及新材料制备设备技术领域，尤其是涉及一种实验室用制粒系统。
背景技术
生物基降解材料是一种新型环保材料，其在使用后可以通过环境中的微生物来进行降解，能够很快的分解为无害的物质，作为一种环保材料，其市场前景十分广阔。
生物基降解材料根据配方的不同，性能也会有较大的差异，因此，作为新材料生产企业来说，投产一种新的生物基降解材料之前，首先要做的是进行新材料的制备和新材料的性能检测工作。生物基降解材料的制备通常采取共混挤出设备来进行，挤出的原料为条状，然后通过冷却和切割作业形成颗粒成品(这是材料制粒产线的通用生产流程)。实验室制粒具有产量小，颗粒大小精度要求高等特点，目前企业的制粒产线体积和占地都十分庞大，并不适合在实验室内使用，单独为实验室生产实验材料的话，也会造成设备资源和产能的浪费，而且产线是采取切割制粒，对颗粒大小精度的控制要求并不高，制成的产品颗粒大小也无法满足实验室的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种实验室用制粒系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种实验室用制粒系统，包括螺杆挤出机和制粒装置，所述螺杆挤出机输出端安装有挤出模头，所述制粒装置包括转盘制粒器和水冷装置，所述转盘制粒器包括直立转盘，所述水冷装置包括冷却水箱，所述直立转盘转动安装在冷却水箱上，所述直立转盘上均布安装有若干个制粒模具，所述直立转盘的上端贴合接触挤出模头，所述直立转盘的下端浸没在冷却水箱的冷却水内，所述冷却水箱内安装有脱粒功能架，所述脱粒功能架能与制粒模具配合动作，完成脱粒操作。
若干所述制粒模具均布设置在以直立转盘盘面中心为圆心的圆周线上，所述制粒模具包括模具体，所述模具体上开设有单端敞口的成型孔，所述挤出模头上设有挤出通道，所述成型孔能对接挤出通道。
所述转盘制粒器还包括转盘动力机构，所述转盘动力机构包括轴承座、主转轴和转盘驱动电机，两个所述轴承座平行设置，所述主转轴转动安装在两个轴承座上，所述转盘驱动电机输出端与主转轴相连，所述直立转盘固定连接在主转轴上。
所述制粒模具还包括脱粒座，所述脱粒座连接在模具体后端，所述脱粒座上安装有脱粒组件，所述脱粒座上开设有弹簧孔，所述脱粒组件包括脱粒顶杆、脱粒活塞和弹簧，所述脱粒顶杆贯穿安装在脱粒座上，所述脱粒活塞安装在成型孔内，所述脱粒顶杆一端延伸到成型孔内，并与脱粒活塞相连，所述脱粒顶杆上连接有导向活塞，所述导向活塞安装在弹簧孔内，所述弹簧也安装在弹簧孔内，所述弹簧一端连接在导向活塞上，另一端连接在模具体后端壁上，所述脱粒功能架安装在冷却水箱底部，所述脱粒功能架包括基架和脱粒驱动凸块，所述脱粒驱动凸块连接在基架上，所述脱粒驱动凸块设置在脱粒顶杆的运动轨迹线上。
所述脱粒驱动凸块为弧形凸面块，其弧度半径与制粒模具的运动半径相匹配，所述制粒模具经过脱粒功能架时，脱粒顶杆能沿脱粒驱动凸块的凸面边缘接触运动。
所述水冷装置还包括有循环水箱，所述循环水箱安装在冷却水箱下方位置，所述循环水箱和冷却水箱之间连通安装有循环连通管，所述循环水箱上安装有循环水冷却装置，所述循环水箱管路回流到冷却水箱，所述循环水箱与冷却水箱的回流管路上安装有循环水泵。
所述循环连通管设置在制粒模具的敞口端方向侧。
所述循环水箱上安装有成品粒收集盒，所述成品粒收集盒采取抽屉式安装结构，所述成品粒收集盒采用网孔板制成，所述成品粒收集盒的上端敞口正对循环连通管的出口。
本发明的有益效果是：本发明采取了创新的转盘制粒结构，在旋转过程中完成模具的填充，再配合水冷装置和脱粒功能架，能自动完成充模、冷却、脱粒等一系列工作，本发明具有制粒大小精度高的优点，且设备产线规模较小，适于在实验室使用，能满足实验室材料制备的需求。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的制粒装置的具体结构示意图；
图3为本发明的制粒模具的结构示意图；
图4为本发明的脱粒功能架的俯视驱动效果图；
图5为本发明的脱粒功能架的正视结构图。
图中：螺杆挤出机1、挤出模头2、挤出通道21、制粒装置3、转盘制粒器4、直立转盘41、制粒模具42、模具体421、成型孔4211、脱粒座422、弹簧孔4221、脱粒组件423、脱粒顶杆4231、脱粒活塞4232、导向活塞4233、弹簧4234、转盘动力机构43、轴承座431、主转轴432、转盘驱动电机433、水冷装置5、冷却水箱51、循环连通管511、循环水箱52、循环水冷却装置521、循环水泵53、成品粒收集盒54、脱粒功能架6、基架61、脱粒驱动凸块62。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，本发明中的“左”、“右”等描述均是以图1为参照方向：
如图1～图5所示，一种实验室用制粒系统，包括螺杆挤出机1和制粒装置3，螺杆挤出机1用来共混和改性多种生产原材料，最后形成热胶状的产品材料来挤送输出，螺杆挤出机1输出端安装有挤出模头2，挤出模头2用来挤出胶状材料，制粒装置3包括转盘制粒器4和水冷装置5，转盘制粒器4包括直立转盘41，水冷装置5包括冷却水箱51，直立转盘41转动安装在冷却水箱51上，直立转盘41上均布安装有若干个制粒模具42，制粒模具42内能填充热胶状材料，然后在水冷作用下硬化形成材料颗粒，不同于产线上的切割制粒模式，采取模具制粒，虽然效率较低，但是制成的材料颗粒大小控制较好，具有颗粒大小精度高的优点，能充分满足实验室后续检测的需求(颗粒大小一致的情况下，检测的数据才会精准，性能对比数据更具说服力)，直立转盘41的上端贴合接触挤出模头2，以接取挤出的热胶材料，直立转盘41的下端浸没在冷却水箱51的冷却水内，随着直立转盘41的转动，充满的制粒模具42会转入到冷却水中，形成硬化成粒的效果，冷却水箱51内安装有脱粒功能架6，脱粒功能架6能与制粒模具42配合动作，完成脱粒操作，本发明使用在实验室场景内，对产量要求不高，可采用小型的螺杆挤出机1，再加上竖立化设计的制粒装置3，相比于传统的制粒产线来说，长度和体积都大大减小，完全能满足在实验室内使用(传统产线，挤出机加冷却通道加颗粒切割机，整个产线长度十分长，且体积庞大)。
如图2和图3所示，若干制粒模具42均布设置在以直立转盘41盘面中心为圆心的圆周线上，确保直立转盘41转动过程中，每个制粒模具42都能依次去与挤出模头2对接，完成填充作业，制粒模具42采用螺纹连接安装，这样便于更换操作，制粒模具42包括模具体421，模具体421上开设有单端敞口的成型孔4211，成型孔4211内充填入热胶状材料，挤出模头2上设有挤出通道21，成型孔4211能对接挤出通道21，热胶状材料从挤出通道21输出，填充入成型孔4211，形成模具制粒效果，直立转盘41的盘面与挤出模头2保持贴合，要求既不影响直立转盘41的转动，又能形成逐个模具的填充效果，模具转换之间，通过直立转盘41的盘面能封堵住挤出通道21，直至下个制粒模具42的成型孔4211与挤出通道21对接，对接能形成填充效果，直立转盘41的转动又能切断填充，这样相当于完成了材料的切断，完成了单个材料的制备。
如图2所示，转盘制粒器4还包括转盘动力机构43，转盘动力机构43包括轴承座431、主转轴432和转盘驱动电机433，两个轴承座431平行设置，主转轴432转动安装在两个轴承座431上，转盘驱动电机433输出端与主转轴432相连，直立转盘41固定连接在主转轴432上，通过转盘驱动电机433能驱动主转轴432旋转，从而实现直立转盘41的转动。
如图2-5所示，制粒模具42还包括脱粒座422，脱粒座422连接在模具体421后端，脱粒座422上安装有脱粒组件423，在水冷作用下，热胶状材料会逐渐冷却硬化，最后形成材料颗粒，这时就需要从模具内脱出材料颗粒，以便后续该模具还能继续填充制粒，脱粒组件423用于实现模具内的自动脱粒效果，脱粒座422上开设有弹簧孔4221，脱粒组件423包括脱粒顶杆4231、脱粒活塞4232和弹簧4234，脱粒顶杆4231贯穿安装在脱粒座422上，脱粒活塞4232安装在成型孔4211内，脱粒顶杆4231一端延伸到成型孔4211内，并与脱粒活塞4232相连，脱粒顶杆4231上连接有导向活塞4233，导向活塞4233安装在弹簧孔4221内，弹簧4234也安装在弹簧孔4221内，弹簧4234一端连接在导向活塞4233上，另一端连接在模具体421后端壁上，脱粒功能架6安装在冷却水箱51底部，在脱粒顶杆4231不受力的情况下，受弹簧4234作用力影响，脱粒活塞4232处于成型孔4211孔底位置，此时不影响热胶材料的填充，在脱粒顶杆4231受力作用下，脱粒顶杆4231会被顶动朝成型孔4211敞口方向运动，此时导向活塞4233会压缩弹簧4234，而脱粒活塞4232会将成型孔4211内的材料颗粒直接顶出，实现脱粒效果，脱粒顶杆4231的受力通过脱粒功能架6来实现，脱粒功能架6包括基架61和脱粒驱动凸块62，脱粒驱动凸块62连接在基架61上，脱粒驱动凸块62设置在脱粒顶杆4231的运动轨迹线上，脱粒功能架6设在制粒模具42的运动最低点，通过脱粒驱动凸块62来顶动脱粒顶杆4231运动，实现脱粒效果。
如图5所示，脱粒驱动凸块62为弧形凸面块，其弧度半径与制粒模具42的运动半径相匹配，也就是说，每个制粒模具42运动到脱粒驱动凸块62位置时，其脱粒顶杆4231都会与脱粒驱动凸块62保持一段行程的接触状态，该段行程内，会形成脱粒效果，制粒模具42经过脱粒功能架6时，脱粒顶杆4231能沿脱粒驱动凸块62的凸面边缘接触运动，如图5所示，脱粒驱动凸块62的边缘是一个逐渐凸起的过程，在脱粒顶杆4231接触通过时，脱粒顶杆4231会被推动朝成型孔4211敞口方向运动，从而实现脱粒效果，本发明中，脱粒功能架6、制粒模具42和转动的直立转盘41之间形成了有效的联动关系，从而能完成从水冷硬化到自动脱粒的作业过程。
如图2所示，水冷装置5还包括有循环水箱52，循环水箱52安装在冷却水箱51下方位置，循环水箱52和冷却水箱51之间连通安装有循环连通管511，冷却水箱51的水自动通过循环连通管511流落到循环水箱52，循环水箱52上安装有循环水冷却装置521，循环水冷却装置521起到再次冷却循环水的作用，冷却水箱51的水在不断进行的冷却作业过程中，水温会有所上升，不加以循环再冷却的话，会影响水冷制粒效果，本发明中，冷却水箱51的水流落到循环水箱52，然后再次冷却，冷却后的循环水再管路回流到冷却水箱51，实现降温冷却水箱51冷却水的目的，以保证水冷质量，循环水箱52与冷却水箱51的回流管路上安装有循环水泵53，通过循环水泵53能将循环水箱52内的再冷水回流输送去冷却水箱51，在本发明中，冷却水箱51起到制粒模具42的主冷却作用，该冷却作用是依靠冷却水来完成，而直立转盘41的转动，其实也起到辅助冷却效果，这是因为直立转盘41转动时，制粒模具42同步转动，在此过程中，会形成一定的风冷效果，因此直立转盘41的转动还能起到辅助预冷硬化，确保最后的水冷成粒效果。
如图2所示，循环连通管511设置在制粒模具42的敞口端方向侧，在制粒模具42脱粒时，材料颗粒会从成型孔4211敞口处脱出，如果不加以吸引，材料颗粒会在冷却水中漂浮，导致不易集中收集，将循环连通管511设置在制粒模具42的敞口端方向侧后(也是成型孔4211敞口方向侧)，由于流水效果，在该侧会形成涡流，涡流会吸引脱出的材料颗粒，使其随着水流去循环水箱52集中收集。
如图2所示，循环水箱52上安装有成品粒收集盒54，成品粒收集盒54采取抽屉式安装结构，成品粒收集盒54采用网孔板制成，成品粒收集盒54的上端敞口正对循环连通管511的出口，材料颗粒会随水流从循环连通管511流落，由于成品粒收集盒54采用网孔板制成，水能通过，而材料颗粒确被阻挡留在成品粒收集盒54内，从而实现材料颗粒的有效收集目的，在收集较多或实验制备结束后，可以抽拉出成品粒收集盒54，方便的取出制备好的材料颗粒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (8)
1.一种实验室用制粒系统，包括螺杆挤出机(1)和制粒装置(3)，其特征在于：所述螺杆挤出机(1)输出端安装有挤出模头(2)，所述制粒装置(3)包括转盘制粒器(4)和水冷装置(5)，所述转盘制粒器(4)包括直立转盘(41)，所述水冷装置(5)包括冷却水箱(51)，所述直立转盘(41)转动安装在冷却水箱(51)上，所述直立转盘(41)上均布安装有若干个制粒模具(42)，所述直立转盘(41)的上端贴合接触挤出模头(2)，所述直立转盘(41)的下端浸没在冷却水箱(51)的冷却水内，所述冷却水箱(51)内安装有脱粒功能架(6)，所述脱粒功能架(6)能与制粒模具(42)配合动作，完成脱粒操作。
2.如权利要求1所述的一种实验室用制粒系统，其特征在于：若干所述制粒模具(42)均布设置在以直立转盘(41)盘面中心为圆心的圆周线上，所述制粒模具(42)包括模具体(421)，所述模具体(421)上开设有单端敞口的成型孔(4211)，所述挤出模头(2)上设有挤出通道(21)，所述成型孔(4211)能对接挤出通道(21)。
3.如权利要求1所述的一种实验室用制粒系统，其特征在于：所述转盘制粒器(4)还包括转盘动力机构(43)，所述转盘动力机构(43)包括轴承座(431)、主转轴(432)和转盘驱动电机(433)，两个所述轴承座(431)平行设置，所述主转轴(432)转动安装在两个轴承座(431)上，所述转盘驱动电机(433)输出端与主转轴(432)相连，所述直立转盘(41)固定连接在主转轴(432)上。
4.如权利要求2所述的一种实验室用制粒系统，其特征在于：所述制粒模具(42)还包括脱粒座(422)，所述脱粒座(422)连接在模具体(421)后端，所述脱粒座(422)上安装有脱粒组件(423)，所述脱粒座(422)上开设有弹簧孔(4221)，所述脱粒组件(423)包括脱粒顶杆(4231)、脱粒活塞(4232)和弹簧(4234)，所述脱粒顶杆(4231)贯穿安装在脱粒座(422)上，所述脱粒活塞(4232)安装在成型孔(4211)内，所述脱粒顶杆(4231)一端延伸到成型孔(4211)内，并与脱粒活塞(4232)相连，所述脱粒顶杆(4231)上连接有导向活塞(4233)，所述导向活塞(4233)安装在弹簧孔(4221)内，所述弹簧(4234)也安装在弹簧孔(4221)内，所述弹簧(4234)一端连接在导向活塞(4233)上，另一端连接在模具体(421)后端壁上，所述脱粒功能架(6)安装在冷却水箱(51)底部，所述脱粒功能架(6)包括基架(61)和脱粒驱动凸块(62)，所述脱粒驱动凸块(62)连接在基架(61)上，所述脱粒驱动凸块(62)设置在脱粒顶杆(4231)的运动轨迹线上。
5.如权利要求4所述的一种实验室用制粒系统，其特征在于：所述脱粒驱动凸块(62)为弧形凸面块，其弧度半径与制粒模具(42)的运动半径相匹配，所述制粒模具(42)经过脱粒功能架(6)时，脱粒顶杆(4231)能沿脱粒驱动凸块(62)的凸面边缘接触运动。
6.如权利要求1所述的一种实验室用制粒系统，其特征在于：所述水冷装置(5)还包括有循环水箱(52)，所述循环水箱(52)安装在冷却水箱(51)下方位置，所述循环水箱(52)和冷却水箱(51)之间连通安装有循环连通管(511)，所述循环水箱(52)上安装有循环水冷却装置(521)，所述循环水箱(52)管路回流到冷却水箱(51)，所述循环水箱(52)与冷却水箱(51)的回流管路上安装有循环水泵(53)。
7.如权利要求6所述的一种实验室用制粒系统，其特征在于：所述循环连通管(511)设置在制粒模具(42)的敞口端方向侧。
8.如权利要求6所述的一种实验室用制粒系统，其特征在于：所述循环水箱(52)上安装有成品粒收集盒(54)，所述成品粒收集盒(54)采取抽屉式安装结构，所述成品粒收集盒(54)采用网孔板制成，所述成品粒收集盒(54)的上端敞口正对循环连通管(511)的出口。
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