CN208727425U - 覆膜颗粒材料的生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型申请属于复合材料生产设备技术领域，具体公开了一种覆膜颗粒材料的生产装置，包括计量容器、用于给基料加热的基料加热单元，以及用于混合基料和树脂的混料单元，所述基料加热单元的下端与混料单元连通，所述计量容器的下端连通有用于微波加热常温树脂的树脂微波加热单元，所述树脂微波加热单元下端连通有保温料筒，所述保温料筒下端连接有用于将树脂加入混料单元的加料机构。与现有技术相比，本装置将基料和树脂同时加热，一方面节省了能源，减少了能量浪费；另一方面大大缩短了覆膜颗粒材料生产的时间，有效提高了覆膜颗粒材料的生产效率；同时使用本装置生产的覆膜颗粒材料，覆膜包裹更为紧实和均匀，覆膜颗粒材料的质量更佳。

Description

覆膜颗粒材料的生产装置

技术领域

本实用新型属于复合材料生产设备技术领域，具体公开了一种覆膜颗粒材料的生产装置。

背景技术

现代材料工业技术的快速发展，在各种不同领域中均有大量的复合材料应用，特别是在传统铸造行业与油气田增产技术领域中，大量使用的以各种颗粒和粉体为基料，与各种有机高分子材料复合制备而成的型芯砂和覆膜支撑剂产品，这类产品通常称之为覆膜颗粒材料，高分子材料一般选用具有行业应用特定效能的高分子树脂。此类产品在使用过程中不断的进行技术改进和功能品质提升，所以基于颗粒和粉体物表面制备树脂膜复合材料的方法与装备，技术创新就显得非常重要。

覆膜颗粒材料传统的生产方法是将基料现行进行升温加热，使得基料的温度超过拟与其复合加工处理的高分子树脂的玻璃化温度(或软化温度)以上，再将基料和高分子树脂混合并在机械作用力的作用下，高分子树脂的温度从加入时的常温玻璃态固体逐渐升温超过其玻璃化(熔点)温度以上成为粘流变态熔融体展开，进而裹覆在基料的表面完成覆膜过程。这种传统方法自上世纪40年代的德国工程师实用新型铸造覆膜砂的制备工艺方法被公开以来一直被采用。

分析传统生产方法，其加工流程为，首先将基料送入到一个与环境隔离且能保温的加热机构中，通过石化燃料燃烧或电热发生器产生的高温度(100～400℃)场空间中，通过发热源与基料间的温度梯度差，利用热传导和热辐射相结合的方法，将处于不断搅动或抛(扬)起的基料，被送到燃烧的火焰或电热场空间内实现加热直至达到要求的温度范围时放出，再送入到另一个具有保温和机械搅拌功能的混料装置中。同时将常温态的高分子树脂加入混料装置与高温基料相混搅，高分子树脂快速升温受热融化，其粘度变低形成易于流动的相对较低粘度粘流态；在基料表面形成一层随形厚度较为均匀树脂复合膜，进而完成后续加工制备成为覆膜颗粒材料产品。

传统的生产方法中，由于高分子树脂在常温状态下与加热后的基料混合，通过基料的温度加热高分子树脂；会导致基料需要加热到较高温度需要进行的时间较长，生产准备节拍较长等，其过程中对设备的绝热保温要求高，覆膜颗粒材料生产过程中会流失大量的热量，导致能源的浪费和生产效率需要改善；另外高分子树脂加热效率低，与基料覆膜不均，生产的覆膜颗粒材料覆膜效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在提供一种覆膜颗粒材料的生产装置，以解决覆膜颗粒材料生产效率低、覆膜效果不佳的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：覆膜颗粒材料的生产装置，包括用于给基料加热的基料加热单元，以及用于混合基料和树脂的混料单元，所述基料加热单元的下端与混料单元连通，其中，还包括用于计量常温树脂的计量容器，所述计量容器的下端连通有用于微波加热常温树脂的树脂微波加热单元，所述树脂微波加热单元下端连通有保温料筒，所述保温料筒下端连接有用于将树脂加入混料单元的加料机构。

本基础方案的工作原理在于：在需要生产覆膜材料时，可使用本装置进行加工。本装置使用时，将粉末或者颗粒的基料通过基料加热单元进行加热，加热到110～120℃后将其送入混料单元中。同时，根据需要使用计量容器称量所需的常温树脂，再将常温树脂送入树脂微波加热单元中，将常温树脂加热融化至高温低粘度流态；将高温低粘度流态的树脂送入保温料筒内进行保温，并根据需要将高温低粘度流态的树脂通过加料机构加入混料单元中。通过混料单元将高温低粘度流态的树脂和被加热已达到规定温度范围的基料进行混合搅拌，使高温低粘度流态的树脂在基料的表面迅速形成一层厚度较为均匀的树脂复合膜，从而得到需要的覆膜颗粒材料。

本基础方案的有益效果在于：

1、相比传统生产方法，通过本装置生产覆膜颗粒材料，由于对树脂进行了加热，从而使基料加热的温度相比于传统方法低了18～30℃，一方面节省了能源，减少了能量浪费，另一方面也使基料加热的时间缩短，从而使覆膜颗粒材料的加工效率提高。

2、通过本装置生产覆膜颗粒材料，经过试验证明，经上述方式将树脂加热融化至高温低粘度流态，比传统方法生产周期缩短了40％左右的时间，使覆膜颗粒材料的生产时间大大缩短，生产效率大大提高。

3、传统方法生产覆膜颗粒材料，在常温树脂和高温基料混合过程中，基料温度大大高于加入的树脂温度，树脂受热熔融过程中产生的各种有机低分子组分，会随混料单元的废气出口向环境排放产生一定程度的污染风险。而本装置中，提前将树脂加热，树脂加热期间所产生的各种有机低分子组分废气，可进行专项收集冷凝为液态或固体进行处理，大大降低了覆膜颗粒材料生产过程中造成的气相污染。

4、本装置使用过程中，基料和树脂加热过程同步进行，当使用混料单元相互混合时，树脂的低粘度更易实现液固相界面间浸润效果改善，加快树脂裹覆于颗粒表面，在相同的机械剪切力作用下树脂在基料的外部形成的覆膜裹覆崁合得更紧实；同时，充分地加热和搅拌可使得树脂高分子链节间的重排空间更大有利于提高树脂微观结晶度使得制备的覆膜颗粒物的熔点提高，实际可提高熔点1～10℃。

5、当将装置应用于制备需要预先固化的覆膜颗粒材料时，由于采用同步加热树脂成为高温低粘度熔融流变体，可加快裹覆树脂膜的固化效率和预固化度，使得预固化覆膜颗粒材料的抗破碎强度提高、酸溶解度降低、视密度提高、导流能力提高等效果。

与现有技术相比，本装置将基料和树脂同时加热，一方面节省了能源，减少了能量浪费；另一方面大大缩短了覆膜颗粒材料生产的时间，有效提高了覆膜颗粒材料的生产效率；同时使用本装置生产的覆膜颗粒材料，覆膜包裹更为紧实和均匀，覆膜颗粒材料的质量更佳。

进一步，所述计量容器为体积计量式容器，计量容器的上端设有上气动阀门，计量容器的下端设有下气动阀门。通过体积对常温树脂进行计量，更为方便合适，上气动阀门和下气动阀门便于计量过程中控制常温树脂进出计量容器。

进一步，所述上气动阀门和下气动阀门设有互锁开关。互锁开关可同时可实现上气动阀门打开的同时下气动阀门开启，或者下气动阀门打开的同时上气动阀门开启，使得常温树脂进出计量容器控制更为方便。

进一步，所述树脂微波加热单元上连接有用于搅拌加热树脂的搅拌机构，所述搅拌机构的一侧设有常温树脂进料管，所述常温树脂进料管上设有气动插板阀门，所述计量容器的下端与常温树脂进料管的上端连通。在将常温树脂加入树脂微波加热单元时，可将常温树脂通过常温树脂进料管加入搅拌机构中，通过搅拌机构再加入树脂微波加热单元，避免常温树脂加热过程中，与树脂微波加热单元内已经融化的树脂粘连，堵塞在树脂微波加热单元的进料口；同时搅拌机构还可搅拌微波加热的树脂，使树脂受热熔化过程中搅拌产生的热对流作用加快树脂降黏速率，并且当使用两种以上不同牌号或种类的多组分树脂时的熔体更均匀，加热效果更佳，气动插板阀门便于控制进入微波加热单元中的常温树脂。

进一步，所述计量容器的下端设有送料机构，所述送料机构的下端与常温树脂进料管连接。高温低粘度流态的树脂容易附着，送料机构便于将高温低粘度流态的树脂送入树脂加热单元中。

进一步，所述送料机构包括送料管、第一气缸和与计量容器下端连接的软连接管，所述软连接管与送料管的侧壁连通，第一气缸的活塞滑动连接在送料管内。

软连接管便于送料机构的设置在任意位置，常温树脂通过软连接管进入送料管中，再经送料管进入树脂微波加热单元中；启动第一气缸，第一气缸的活塞可将留在送料管的常温树脂全部推入加热单元中，有效避免因常温树脂在送料机构中滞留，使实际进入树脂加热单元的树脂与计量容器称量的树脂相同。

进一步，所述树脂微波加热单元与保温料筒连通处设有加热单元出料管，所述加热单元出料管上设有出料阀门，所述树脂微波加热单元上连接有树脂微波加热控制箱。出料阀门便于控制被树脂微波单元加热的树脂进入保温料筒中，树脂微波加热控制箱便于控制树脂的加热情况。

进一步，所述保温料筒下端设有与加料机构连通的料筒出料管，所述料筒出料管上设有高温气动阀门。高温低粘度流态的树脂可通过料筒出料管和高温气动阀门控制其流出保温料筒的情况，操作方便快捷。

进一步，所述加料机构包括第二气缸和与混料机连通的下料管，所述料筒出料管的下端与下料管的侧壁连接，所述第二气缸的活塞滑动连接在料筒出料管内。高温低粘度流态的树脂将经过料筒出料管和下料管进入混料单元，由于高温低粘度流态的树脂容易滞留和粘附在下料管内，启动第二气缸，使第二气缸的活塞在下料管中滑动，从而将下料管内的树脂全部推如混料单元中。

附图说明

图1是本实用新型覆膜颗粒材料的生产装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：基料加热单元10、混料单元11、计量容器20、上气动阀门21、下气动阀门22、互锁开关23、软连接管30、送料管31、第一气缸32、搅拌机构40、常温树脂进料管41、气动插板阀门42、树脂微波加热单元50、加热单元出料管51、出料阀门52、树脂微波加热控制箱53、排气通道54、保温料筒60、料筒出料管61、高温气动阀门62、下料管70、第二气缸71。

如图1所示，覆膜颗粒材料的生产装置，包括计量容器20、基料加热单元10、混料单元11和树脂微波加热单元50，基料加热单元10的下端与混料单元11连通；基料加热单元10用于给基料加热至所需温度，并将基料通入混料单元11中，混料单元11用于混合加热后的树脂和基料，树脂微波加热单元50用于将常温树脂加热融化至高温低粘度流态。

计量容器20为体积计量式容器，用于对加热前的常温树脂进行体积计量。计量容器20的上端设有上气动阀门21，计量容器的下端设有下气动阀门22；通过体积对常温树脂进行计量，更为方便合适，上气动阀门21和下气动阀门22便于计量过程中控制常温树脂进出计量容器20。上气动阀门21和下气动阀门22设有互锁开关23；互锁开关23可同时可实现上气动阀门21打开的同时下气动阀门22开启，或者下气动阀门22打开的同时上气动阀门21开启，使得常温树脂进出计量容器20控制更为方便。

树脂微波加热单元50连接有搅拌机构40，搅拌机构40用于搅拌树脂微波加热单元50内正在加热的树脂；搅拌机构40的一侧设有常温树脂进料管41，常温树脂进料管41上设有气动插板阀门42。经过计量容器20计量的常温树脂加入树脂微波加热单元50时，可将常温树脂通过进料管加入搅拌机构40中；通过搅拌机构40再加入树脂微波加热单元50，避免常温树脂加热过程中，与树脂微波加热单元50内已经融化的树脂粘连，堵塞在常温树脂进料管41内。同时，搅拌机构40还可搅拌微波加热的树脂，使树脂受热均匀，加热效果更佳，气动插板阀门42便于控制进入微波加热单元中的常温树脂。

计量容器20的下端设有送料机构，送料机构的下端与常温树脂进料管41连接；送料机构包括第一气缸32、软连接管30和送料管31；软连接管30的一端与计量容器20下端连通，软连接管30的下端与送料管31的侧壁连通；第一气缸32位于送料管31上端，第一气缸32的活塞滑动连接在送料管31的上端。软连接管30便于送料管31的设置在任意位置，常温树脂通过软连接管30进入送料管31中，再经送料管31进入树脂微波加热单元50中；第一气缸32的活塞可将留在送料管31的常温树脂全部推入加热单元中，有效避免因常温树脂在送料机构中滞留，使实际进入树脂微波加热单元50的树脂与计量容器20称量的树脂相同。

树脂微波加热单元50与保温料筒60连通处设有加热单元出料管51，加热单元出料管51上设有出料阀门52，树脂微波加热单元50上连接有树脂微波加热控制箱53；树脂微波加热单元50的上端连接有排气通道54，树脂微波加热单元50对树脂进行微波加热的过程中，产生的水分和气体可经排气通道54排出。出料阀门52便于控制被树脂微波单元加热成高温低粘度流态的树脂进入计量容器20中，树脂微波加热控制箱53便于控制树脂的加热情况。

保温料筒60下端连接有用于将树脂加入混料单元11的加料机构，保温料筒60下端设有与加料机构连通的料筒出料管61，料筒出料管61上设有高温气动阀门62；高温低粘度流态的树脂可经高温气动阀门62控制，通过料筒出料管61流出保温料筒60。

加料机构包括第二气缸71和与混料机连通的下料管70，料筒出料管61的下端与下料管70的侧壁连接，第二气缸71的活塞滑动连接在料筒出料管61内。高温低粘度流态的树脂将经过料筒出料管61和下料管70进入混料单元11，由于高温低粘度流态的树脂容易滞留和粘附在下料管70内，启动第二气缸71，使第二气缸71的活塞在下料管70中滑动，从而将下料管70内的树脂全部推如混料单元11中。

在需要生产覆膜材料时，可使用本装置进行加工生产。本装置使用时，将粉末或者颗粒的基料通过基料加热单元10进行加热，加热到110～120℃后将其通入混料单元11中。同时，通过互锁开关23打开上气动阀门21，关闭下气动阀门22，将常温树脂加入计量容器20中；待达到所需体积，通过互锁开关23关闭上气动阀门21打开下气动阀门22，使一定体积的常温树脂经软连接管30进入送料管31中。树脂进入送料管31中后，可启动第一气缸32和气动插板阀门42，使第一气缸32的活塞在送料管31中往复滑动，从而将常温树脂全部经常温树脂进料管41送入树脂微波加热单元50中。

启动搅拌机构40对进入树脂微波加热单元50中的常温树脂进行搅拌，同时通过树脂微波单元对常温树脂进行加热。常温树脂加热过程中，可通过树脂微波加热控制箱53控制其温度，将常温的树脂加热融化至高温低粘度流态；在树脂受热过程中，树脂所含有的水分、低分子有机物等产生的气体将会从排气通道54排出，在排气通道54外部可增加尾气处理系统(图中未示出)，对排出的气体进行处理。待树脂达到所需温度，可打开出料阀门52，并使高温低粘度流态经加热单元出料管51进入保温料筒60中。

高温低粘度流态的树脂通过保温料筒60进行保温，并根据需要打开高温气动阀门62，使高温低粘度流态的树脂通过料筒出料管61进入下料管70中。启动第二气缸71，第二气缸71的活塞在下料管70内往复运动，将高温低粘度流态的树脂加入混料单元11中。通过混料单元11将高温低粘度流态的树脂和加热的基料进行混合搅拌，使高温低粘度流态的树脂在基料的表面形成一层厚度较为均匀的树脂复合膜，从而得到覆膜颗粒材料。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.覆膜颗粒材料的生产装置，包括用于给基料加热的基料加热单元，以及用于混合基料和树脂的混料单元，所述基料加热单元的下端与混料单元连通，其特征在于，还包括用于计量常温树脂的计量容器，所述计量容器的下端连通有用于微波加热常温树脂的树脂微波加热单元，所述树脂微波加热单元下端连通有保温料筒，所述保温料筒下端连接有用于将树脂加入混料单元的加料机构。

2.如权利要求1所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述计量容器为体积计量式容器，计量容器的上端设有上气动阀门，计量容器的下端设有下气动阀门。

3.如权利要求2所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述上气动阀门和下气动阀门设有互锁开关。

4.如权利要求3所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述树脂微波加热单元上连接有用于搅拌加热树脂的搅拌机构，所述搅拌机构的一侧设有常温树脂进料管，所述常温树脂进料管上设有气动插板阀门，所述计量容器的下端与常温树脂进料管的上端连通。

5.如权利要求4所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述计量容器的下端设有送料机构，所述送料机构的下端与常温树脂进料管连接。

6.如权利要求5所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述送料机构包括送料管、第一气缸和与计量容器下端连接的软连接管，所述软连接管与送料管的侧壁连通，第一气缸的活塞滑动连接在送料管内。

7.如权利要求6所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述树脂微波加热单元与保温料筒连通处设有加热单元出料管，所述加热单元出料管上设有出料阀门，所述树脂微波加热单元上连接有树脂微波加热控制箱。

8.如权利要求1-7任一项所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述保温料筒下端设有与加料机构连通的料筒出料管，所述料筒出料管上设有高温气动阀门。

9.如权利要求8所述的覆膜颗粒材料的生产装置，其特征在于，所述加料机构包括第二气缸和与混料机连通的下料管，所述料筒出料管的下端与下料管的侧壁连接，所述第二气缸的活塞滑动连接在料筒出料管内。