CN217698773U

CN217698773U - 强力高效混捏缸体

Info

Publication number: CN217698773U
Application number: CN202221922877.2U
Authority: CN
Inventors: 王毅
Original assignee: Shandong Huapeng Precision Machinery Co ltd
Current assignee: Shandong Huapeng Precision Machinery Co ltd
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2032-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种强力高效混捏缸体，缸体内腔用于安装左右两根并排设置的搅刀，搅刀的轴线为前后走向；缸体内壁的横剖面轮廓包括两个与搅刀一一对应且位于搅刀下方的下挤压段，还包括两个与搅刀一一对应的竖直段；下挤压段包括内凹的下圆弧段；缸体内壁的横剖面轮廓还包括两个与搅刀一一对应的侧圆弧段，侧圆弧段的圆心位于缸体内侧；各下圆弧段的外端与所对应的侧圆弧段的下端相切并连接，侧圆弧段的上端与所对应的竖直段的下端相接。本实用新型通过延长挤捏的行程，可以在兼顾混合效果和驱动力需求的前提下，使得混捏效果与混捏效率得到大幅提升。

Description

强力高效混捏缸体

技术领域

本实用新型涉及一种炭材料混捏缸体。

背景技术

随着“双碳”目标的提出，太阳能光伏及新能源汽车等新能源领域迎来了新的发展机遇和挑战。炭材料是主要由元素“碳”构成的材料，随碳原子的成键方式和结合形式呈现不同的结构、形态和性能，它是光伏和新能源汽车等新能源产业的重要基础材料之一，而混捏是炭材料生产的核心工序之一。“双碳”目标及其产业政策极大地推动了相关产业的发展，因而对炭材料工业化生产的产品质量及生产效率均提出新的较高要求，进而对混捏工序的技术水平和生产效率提出了新的更高要求。

现有技术中的炭素混捏缸体的结构大多采用如公开号为CN104155013A的中国发明专利申请《炭素混捏设备精确测温装置》中所记载的方案：缸体底部设有两个内凹的下圆弧段，下圆弧段的轴线与两根搅刀的轴线一一对应并重合，搅刀与下圆弧段之间留有用于对物料进行挤捏的间隙；下圆弧段的外端与竖直的侧壁下端相切，两个侧壁与顶盖在搅刀的上方围成较为宽敞的混合空间。物料在搅刀的作用下沿缸体内壁运动，当物料位于搅刀与圆弧段之间，被搅刀强力挤捏，运动到搅刀上方时，物料相互间充分混合。这种结构的缺陷在于：挤捏的行程十分有限，混捏效果差且效率低下。

为了提高混捏效果和效率，公开号为CN106731975A的中国发明专利申请《炭素强力混捏缸体》提出了一种新型的混捏缸体结构，它在搅刀的上方增加了两个上圆弧段，上圆弧段与搅刀之间的间隙大于下圆弧段与搅刀之间的间隙（或反之）。物料除了在下圆弧段被挤捏，运动到上圆弧段时同样会被挤捏，混捏效果和效率得到明显提升。但是，为了给物料留出充分混合的空间，上圆弧段与搅刀之间的间隙不能太小，否则会导致混合不充分，无法满足质量要求，还会导致所需驱动动力较大的提高。该专利方案提出侧面的过渡段高度与搅刀旋转外圆半径之比k的范围为0.4≤k≤0.6时，可以兼顾混捏效果、混捏效率及适度驱动力匹配的需求。但是，该方案的混捏效果及生产效率提升，相较于当前新能源产业高速发展对于炭材料生产混捏工序提出的新的更高要求，存在比较明显的差距。以生产太阳能光伏产业用炭材料细颗粒高密度特种石墨为例，产品质量标准按由低到高划分为3级、2级和1级，采用该专利方案进行生产，所生产产品达到3级质量标准的比例为61%，产品质量的稳定性需要大幅度提升；所生产产品达到1级质量标准的比例为12%，远远不能满足市场对于高质量炭材料的需求。同时，单批次混捏需要时间180-240分钟，极大地限制了产能的提升，难以满足快速增长的市场需求。如果通过增加混捏设备解决该问题，在土地资源稀缺的背景下受到生产用地供应有限的制约，同时需要大幅增加设备投资。

因此，为满足新能源产业高速发展的需求，亟需开发优质高效的炭材料混捏技术，以大幅度提升混捏质量及生产效率。

实用新型内容

本实用新型提出了一种强力高效混捏缸体，其目的是：进一步提升炭材料生产混捏工序的混捏质量和生产效率。

本实用新型技术方案如下：

一种强力高效混捏缸体，所述缸体内腔用于安装左右两根并排设置的搅刀，搅刀的轴线为前后走向；缸体内壁的横剖面轮廓包括两个与搅刀一一对应且位于搅刀下方的下挤压段，还包括两个与搅刀一一对应的竖直段；所述下挤压段包括内凹的下圆弧段；

所述缸体内壁的横剖面轮廓还包括两个与搅刀一一对应的侧圆弧段，所述侧圆弧段的圆心位于缸体内侧；

各下圆弧段的外端与所对应的侧圆弧段的下端相切并连接，所述侧圆弧段的上端与所对应的竖直段的下端相接。

作为所述强力高效混捏缸体的进一步改进：所述下圆弧段的圆心与侧圆弧段的圆心相重合，且所述下圆弧段的内径与侧圆弧段的内径相等；下圆弧段的上端与搅刀的轴线等高。

作为所述强力高效混捏缸体的进一步改进：所述侧圆弧段的圆弧角度α为大于等于10度且小于等于80度。

作为所述强力高效混捏缸体的进一步改进：所述侧圆弧段的圆弧角度为大于等于40度且小于等于50度。

作为所述强力高效混捏缸体的进一步改进：搅刀的轴线与对应的下圆弧段的圆心相重合。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：（1）本实用新型增加的侧圆弧段作为下圆弧段的延伸，可以显著增加挤捏作用的行程，从而提高混捏效果，减少混捏时间，提高生产效率；（2）相对于公开号为CN106731975A的中国发明专利《炭素强力混捏缸体》所提出的上下两个圆弧段的结构方案，本实用新型中的侧圆弧段与下圆弧段衔接为一体，实现了对物料的长行程、连续挤捏，挤捏效果更好，作用更加充分；（3）进一步的，当搅刀、下圆弧段和侧圆弧段同心且下圆弧段与侧圆弧段直径相等时，由下圆弧段和侧圆弧段组成的圆弧挤捏段与搅刀之间的间隙是一致的，不仅实现了连续挤捏，而且由于延长的部分间隙比《炭素强力混捏缸体》中上半部分的间隙更小，因而挤捏效果提升的更加显著；（4）《炭素强力混捏缸体》中的上半部分同时用于混合和挤捏，在其极其有限的行程内，其间隙大小既要兼顾混合效果和挤捏效果，还要考虑对驱动力的影响，其混捏的效果提升幅度受多种因素制约，而本实用新型充分利用缸体内空间，将挤捏区间和混合区间分开来，延长的侧圆弧段与搅刀间的间隙较小、仅用于挤捏，可以更直接地提高挤捏效果，两个竖直段之间的空间则用于充分混合，因空间宽敞，可以充分保证混合效果，同时可以将驱动力的增加控制在很小的范围内，尤其是当侧圆弧段的角度在40度至50度的区间内，可以在兼顾混合效果和驱动力需求的前提下，使得混捏效果与混捏效率得到大幅提升。

附图说明

图1为本实用新型的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：

如图1，一种强力高效混捏缸体，所述缸体内腔用于安装左右两根并排设置的搅刀4（图中虚线为搅刀的外边缘轮廓），搅刀4的轴线为前后走向。缸体除了前端和后端的两个封板之外，其内壁的横剖面轮廓包括两个与搅刀4一一对应且位于搅刀4下方的下挤压段，还包括两个与搅刀4一一对应的竖直段1。具体的，所述下挤压段包括内凹的下圆弧段3，两个下圆弧段3可以是在搅刀4轴线以下的位置直接相交或通过圆弧段相连接，也可以是在两个搅刀4轴线之间的中间位置相切。

所述缸体内壁的横剖面轮廓还包括两个与搅刀4一一对应的侧圆弧段2，所述侧圆弧段2的圆心位于缸体内侧。

各下圆弧段3的外端与所对应的侧圆弧段2的下端相连接，优选的，下圆弧段3的外端与侧圆弧段2的下端在相接处相切。作为可选的实施例，二者也可以不相切。

本实施例中，所述下圆弧段3的圆心与侧圆弧段2的圆心相重合，且所述下圆弧段3的内径与侧圆弧段2的内径相等，搅刀4的轴线与对应的下圆弧段3的圆心相重合，即下圆弧段3和侧圆弧段2组成的圆弧挤捏段与搅刀4之间的间隙是固定的。同时，下圆弧段3的上端与搅刀4的轴线等高，即以轴线所在的水平面划分下圆弧段3和侧圆弧段2。

作为其它可选的实施方式，所述下圆弧段3与侧圆弧段2还可以在圆心不重合的情况下相切，二者的内径也不相等，此时搅刀4与圆弧挤捏段之间的间隙是随着圆周方向而不断变化的。

所述侧圆弧段2的上端与所对应的竖直段1的下端相接，两组竖直的竖直段1之间的区域为物料的混合提供了足够的空间。

加工时，下圆弧段3、侧圆弧段2和竖直段1分别加工，最终通过固定连接方式连接为一体。

工作时，物料随搅刀4的转动而在缸体内做圆周运动，当物料运动到搅刀4与圆弧挤捏段（下圆弧段3与侧圆弧段2衔接而成）之间时。物料被充分挤捏，当物料运动到两个竖直段1之间时，物料在搅刀4的作用下充分混合。由于挤捏的行程显著延长，同时挤捏区间和混合区间被清晰地划分开来，因此在在兼顾混捏效果和驱动力需求的前提下，混捏效果与混捏效率得到大幅提升。

下面通过实验对比，说明本实用新型的提升效果：

实验组1、采用本实施例方案，侧圆弧段2的圆弧角度为10度。

实验组2、采用本实施例方案，侧圆弧段2的圆弧角度为40度。

实验组3、采用本实施例方案，侧圆弧段2的圆弧角度为45度。

实验组4、采用本实施例方案，侧圆弧段2的圆弧角度为50度。

实验组5、采用本实施例方案，侧圆弧段2的圆弧角度为80度。

对照组1、采用如公开号为CN104155013A的中国发明专利《炭素混捏设备精确测温装置》中所记载的方案。

对照组2、采用如公开号为CN106731975A的中国发明专利《炭素强力混捏缸体》中所记载的方案，参数k=0.5。

以上所有实验组和对照组的搅刀4直径、下圆弧段3的直径、以及缸体内投放的物料质量都是相等的，并且所使用的原料及其他工序工艺技术完全相同。

以投放的物料达到混捏工艺质量标准为混捏工作的结束标准（即混捏糊料成品标准），实验组和对照组所需要的混捏时间、耗电量及按太阳能光伏产业用炭材料细颗粒高密度特种石墨的质量标准衡量质量等级(产品质量标准按由低到高划分为3级、2级和1级)的品级如下：

组别	时间（min）	耗电量（kW.h）	质量等级及比例
				实验组1	180	18	1级21%、2级55.1%、3级23%、不合格0.9%
实验组2	160	18.1	1级26%、2级53.2%、3级20%、不合格0.8%
				实验组3	120	18.2	1级32%、2级52.5%、3级15%、不合格0.5%
实验组4	115	18.5	1级31%、2级53%、3级15.5%、不合格0.5%
				实验组5	112	18.6	1级30.5%、2级53.8%、3级15.2%、不合格0.5%
对照组1	300	16	1级6%、2级11%、3级71%、不合格12%
				对照组2	210	17	1级12%、2级26%、3级61%、不合格1%

由此可见，采用相同的原料及其配套工艺，本实用新型方案在混捏质量及生产效率上具备明显优势，且耗电量基本不变。

除此之外，通过对以上各组混捏后的炭素产品的质量检验数据进行比较可以发现，实验组2、3、4混捏的炭素产品，在密度、强度、电阻率及热膨胀系数等质量指标方面明显优于其它组别。

综上，本实用新型方案的混捏效果和效率明显优于现有技术方案，并且增加的侧圆弧段2的角度为45度是最佳实施方案。

Claims

1.一种强力高效混捏缸体，所述缸体内腔用于安装左右两根并排设置的搅刀（4），搅刀（4）的轴线为前后走向；缸体内壁的横剖面轮廓包括两个与搅刀（4）一一对应且位于搅刀（4）下方的下挤压段，还包括两个与搅刀（4）一一对应的竖直段（1）；所述下挤压段包括内凹的下圆弧段（3）；其特征在于：

所述缸体内壁的横剖面轮廓还包括两个与搅刀（4）一一对应的侧圆弧段（2），所述侧圆弧段（2）的圆心位于缸体内侧；

各下圆弧段（3）的外端与所对应的侧圆弧段（2）的下端相连接，所述侧圆弧段（2）的上端与所对应的竖直段（1）的下端相接。

2.如权利要求1所述的强力高效混捏缸体，其特征在于：所述下圆弧段（3）的圆心与侧圆弧段（2）的圆心相重合，且所述下圆弧段（3）的内径与侧圆弧段（2）的内径相等；下圆弧段（3）的上端与搅刀（4）的轴线等高。

3.如权利要求2所述的强力高效混捏缸体，其特征在于：所述侧圆弧段（2）的圆弧角度α为大于等于10度且小于等于80度。

4.如权利要求3所述的强力高效混捏缸体，其特征在于：所述侧圆弧段（2）的圆弧角度为大于等于40度且小于等于50度。

5.如权利要求1所述的强力高效混捏缸体，其特征在于：搅刀（4）的轴线与对应的下圆弧段（3）的圆心相重合。