本發(fā)明涉及發(fā)泡塑料領(lǐng)域，具體是涉及一種超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)。

背景技術(shù)：

改革開放以來，我國塑料機(jī)械工業(yè)迅速發(fā)展，近年來通過與外商合作、合資及生產(chǎn)許可證轉(zhuǎn)讓，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)以及國內(nèi)的研制研發(fā)，我國的中小型擠出造粒機(jī)已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，基本上已近滿足了我國對中低檔產(chǎn)品的需求，并能向國外提供部分產(chǎn)品。但是與國外相比我國的塑料機(jī)械總體水平偏低，不管是在管理水平、產(chǎn)品水平、技術(shù)規(guī)格型號方面都存在著很大的差距，相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家著名公司的第三、四代產(chǎn)品。

如何實(shí)現(xiàn)不同功能的結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合以及相互結(jié)合之后如何能夠達(dá)到預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從原料到成品的步驟簡化；如何讓超臨界二氧化碳與熔融物更好的形成均相混合物，以至在后期的發(fā)泡過程中得到期望的產(chǎn)品；以及如何利用雙螺桿設(shè)備和配合蒸汽成型的方法來實(shí)現(xiàn)超臨界微發(fā)泡顆粒的連續(xù)制備。本發(fā)明意在通過研究以上問題來發(fā)明一款使用性能好的超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種使用性能好的超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)，包括電機(jī)、齒輪箱、雙螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)、靜態(tài)混合器、電感應(yīng)加熱裝置、注氣系統(tǒng)和水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)；

所述電機(jī)與所述齒輪箱相連，所述雙螺桿擠出機(jī)由所述齒輪箱提供動力；

所述電感應(yīng)加熱裝置用于加熱所述雙螺桿擠出機(jī)；

所述雙螺桿擠出機(jī)將塑料轉(zhuǎn)換為均勻的塑料熔體，所述雙螺桿擠出機(jī)產(chǎn)生的塑料熔體進(jìn)入所述靜態(tài)混合器；

所述注氣系統(tǒng)產(chǎn)生超臨界二氧化碳，所述注氣系統(tǒng)產(chǎn)生的超臨界二氧化碳進(jìn)入所述靜態(tài)混合器；

所述靜態(tài)混合器用于將超臨界二氧化碳和塑料熔體混合形成超臨界二氧化碳和塑料熔體均相體系；

所述單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)用于將超臨界二氧化碳和塑料熔體均相體系輸送到所述水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)；

所述水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)用于將超臨界二氧化碳和塑料熔體均相體系發(fā)泡。

進(jìn)一步，所述雙螺桿擠出機(jī)包括螺桿和機(jī)筒，所述螺桿與所述齒輪箱傳動相連。

進(jìn)一步，所述電感應(yīng)加熱裝置包括電器控制柜、控制器、電磁感應(yīng)圈、保溫套和護(hù)罩，所述電器控制柜、控制器和電磁感應(yīng)圈依次電相連，所述保溫套套在所述機(jī)筒上，所述護(hù)罩套在所述保溫套上，所述電磁感應(yīng)圈繞在所述機(jī)筒上位于所述機(jī)筒和保溫套之間。

進(jìn)一步，所述電感應(yīng)加熱裝置還包括測溫孔，所述測溫孔設(shè)置在所述保溫套和護(hù)罩上。

進(jìn)一步，所述水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生裝置、蒸汽發(fā)泡室、傳輸履帶和蒸汽管道，所述蒸汽發(fā)泡室的上端設(shè)有機(jī)頭，所述蒸汽發(fā)泡室的下端設(shè)有蒸汽注入口，所述蒸汽發(fā)生裝置通過所述蒸汽管道與所述蒸汽注入口相連，所述傳輸履帶安裝在所述蒸汽發(fā)泡室內(nèi)。

進(jìn)一步，所述靜態(tài)混合器為SV型靜態(tài)混合器。

進(jìn)一步，所述注氣系統(tǒng)包括儲氣瓶、柱塞泵、儲氣罐、加熱器、調(diào)壓閥、流量計(jì)、流量控制閥和注氣口，所述儲氣瓶、柱塞泵、儲氣罐、加熱器、調(diào)壓閥、流量計(jì)、流量控制閥和注氣口依次管路相連，所述注氣口與所述靜態(tài)混合器相接。

進(jìn)一步，所述單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)包括單螺桿擠出機(jī)、連接體、熔體泵、壓力傳感器、連接頭、換網(wǎng)裝置以及擠出模頭，所述單螺桿擠出機(jī)、連接體、熔體泵、連接頭、換網(wǎng)裝置和擠出模頭依次相連，所述壓力傳感器安裝在連接體上，用于測量連接體內(nèi)的壓力。

(三)有益效果

本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)能在使用過程中所有工藝流程都是連續(xù)性沒有間斷的，從原料到成品的過程中一步到位，使發(fā)泡塑料的生產(chǎn)工藝更加穩(wěn)定，原材料利用率更高，能耗更低，不僅降低了生產(chǎn)成本，也有利于環(huán)境保護(hù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)的工作原理圖；

圖3為本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)中雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)中電感應(yīng)加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)中水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)中單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)中注氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-雙螺桿擠出機(jī)，2-靜態(tài)混合器，3-丹螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)，4-水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)，5-注氣系統(tǒng)，6-齒輪箱，7-電機(jī)，8-控制臺，11-螺桿，12-機(jī)筒，13-料斗，31-單螺桿擠出機(jī)，32-連接體，33-熔體泵，34-連接頭，35-換網(wǎng)裝置，36-擠出模頭，41-蒸汽發(fā)生裝置，42-蒸汽管道，43-蒸汽注入口，44-蒸汽發(fā)泡室，45-傳輸履帶，46-機(jī)頭，51-儲氣瓶、52-柱塞泵、53-儲氣罐、54-加熱器、55-調(diào)壓閥、56-流量計(jì)、57-流量控制閥，58-注氣口，91-電器控制柜，92-控制器，93-電磁感應(yīng)圈，94-保溫套，95-護(hù)罩，96-測溫孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明的一種超臨界流體連續(xù)擠出造粒機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括電機(jī)7、齒輪箱6、雙螺桿擠出機(jī)1、單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)3、靜態(tài)混合器2、電感應(yīng)加熱裝置、注氣系統(tǒng)5和水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)4；

所述電機(jī)7與所述齒輪箱6相連，所述雙螺桿擠出機(jī)1由所述齒輪箱6提供動力；

所述電感應(yīng)加熱裝置用于加熱所述雙螺桿擠出機(jī)1；

所述雙螺桿擠出機(jī)1將塑料轉(zhuǎn)換為均勻的塑料熔體，所述雙螺桿擠出機(jī)1產(chǎn)生的塑料熔體進(jìn)入所述靜態(tài)混合器2；

所述注氣系統(tǒng)5產(chǎn)生超臨界二氧化碳，所述注氣系統(tǒng)5產(chǎn)生的超臨界二氧化碳進(jìn)入所述靜態(tài)混合器2；

所述靜態(tài)混合器2用于將超臨界二氧化碳和塑料熔體混合形成超臨界二氧化碳和塑料熔體均相體系；

所述單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)3用于將超臨界二氧化碳和塑料熔體均相體系加壓輸送到所述水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)4；

所述水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)4用于將超臨界二氧化碳和塑料熔體均相體系發(fā)泡。

在本實(shí)施例中，雙螺桿擠出機(jī)如圖3所示，包括的部件有：螺桿11、機(jī)筒12、料斗13、機(jī)頭和模具。螺桿11：螺桿11通過旋轉(zhuǎn)對物料進(jìn)行剪切混合和輸送，螺桿11的工作效率決定了實(shí)際的生產(chǎn)效率。機(jī)筒12：材料是耐熱、耐壓強(qiáng)度較高、堅(jiān)固耐磨、耐腐蝕的金屬制成。機(jī)筒12與雙螺桿11相互配合工作，能夠達(dá)到將物料熔融混合并輸送的作用。料斗13：料斗是物料的進(jìn)入口，根據(jù)不同要求可以設(shè)計(jì)不同的料斗。機(jī)頭和模具：機(jī)頭的存在是將輸送來的物料進(jìn)行固型，通過模具塑型流道來得到想要的形狀。所述螺桿11與所述齒輪箱傳動相連。

在本實(shí)施例中，所述電感應(yīng)加熱裝置如圖4所述，包括電器控制柜91、控制器92、電磁感應(yīng)圈93、保溫套94和護(hù)罩95，所述電器控制柜91、控制器92和電磁感應(yīng)圈93依次電相連，所述保溫套94套在所述機(jī)筒12上，所述護(hù)罩95套在所述保溫套94上，所述電磁感應(yīng)圈93繞在所述機(jī)筒12上位于所述機(jī)筒12和保溫套94之間。所述電感應(yīng)加熱裝置還包括測溫孔96，所述測溫孔96設(shè)置在所述保溫套94和護(hù)罩95上。

電器控制柜91和控制器92主要控制電流的變化，電磁感應(yīng)圈93主要產(chǎn)生變換的磁場，機(jī)筒12會在變化的磁場中產(chǎn)生感應(yīng)熱，保溫套94防止熱量的散失，護(hù)罩95主要起保護(hù)作用，通過測溫孔96我們可以了解到機(jī)筒12內(nèi)部的溫度變化，可以根據(jù)其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)做出相應(yīng)的調(diào)整。

在本實(shí)施例中，所述水蒸氣發(fā)泡系統(tǒng)如圖5所述，包括蒸汽發(fā)生裝置41、蒸汽發(fā)泡室44、傳輸履帶45和蒸汽管道42，所述蒸汽發(fā)泡室44的上端設(shè)有機(jī)頭46，所述蒸汽發(fā)泡室44的下端設(shè)有蒸汽注入口43，所述蒸汽發(fā)生裝置41通過所述蒸汽管道42與所述蒸汽注入口43相連，所述傳輸履帶45安裝在所述蒸汽發(fā)泡室44內(nèi)。

水蒸氣發(fā)泡裝置41與熔體泵上的機(jī)頭相連接，上方為半密閉，中間是傳輸履帶45，下方為水蒸氣發(fā)生裝置41，產(chǎn)生高溫水蒸氣，傳輸履帶45與機(jī)頭之間存在一定的高度差，當(dāng)擠出物被機(jī)頭的刀具切割成顆粒后會降落到傳輸履帶45上被輸送出去，而在其降落的過程中，由于壓力降和高溫環(huán)境，顆粒會被迅速發(fā)泡并烘干形成產(chǎn)品。

在本實(shí)施例中，所述靜態(tài)混合器2為SV型靜態(tài)混合器，SV型靜態(tài)混合器每一個(gè)混合單元是由一組平面斜角為45°的波紋片交錯(cuò)重疊組成。它對流體的主要作用是切割和分散混合，流體流入每一個(gè)單元時(shí)入口處的波紋片都對流體產(chǎn)生，a個(gè)波紋片將流體分割成a+1層，流入下一混合單元時(shí)，波紋片互相錯(cuò)開90°，流體再一次被分割。因此，流經(jīng)n個(gè)混合元件后，流體被分割成S份。

S＝(a+1)ⁿ

流體在每一個(gè)混合單元內(nèi)沿波紋片的溝槽流動，重疊的波紋片錯(cuò)開為90°，溝槽交叉處可視為一混合小池，流體在混合小池內(nèi)實(shí)現(xiàn)混合后，分散成兩股沿溝槽分別流入下一個(gè)混合小池，同另一股流體進(jìn)行混合，再分散流入下一個(gè)小池，反復(fù)不斷以實(shí)現(xiàn)流體的分散混合。

在本實(shí)施例中，為避免許多額外的影響因素，將加壓輸送結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)3，采用這樣的設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)：此系統(tǒng)的擠出波動較小，尺寸精度較高，降低對原材料的消耗，減少擠出機(jī)在建壓時(shí)的機(jī)械磨損。擠出量的精確控制，對原料成本昂貴的產(chǎn)品更是重要：可以使用回用料含量高的擠出制品。對于在實(shí)際生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生許多廢品的問題，采用單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)3機(jī)組可以有效地解決這類問題。可以使用回用料含量高達(dá)50％或更高比例的原料擠出高質(zhì)量的產(chǎn)品：延長擠出機(jī)的工作壽命。單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)3中配置的擠出機(jī)在很低的背壓下運(yùn)行(一般為5MPa左右)，使得螺桿承受的軸向力和扭矩大幅下降，從而有效降低了螺桿、機(jī)筒和傳動裝置的磨損，擠出機(jī)的使用壽命延長使生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行成本進(jìn)一步降低。

所述單螺桿擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)如圖6所述，包括單螺桿擠出機(jī)31、連接體32、熔體泵33、壓力傳感器37、連接頭34、換網(wǎng)裝置35以及擠出模頭36，所述單螺桿擠出機(jī)31、連接體32、熔體泵33、連接頭34、換網(wǎng)裝置35和擠出模頭36依次相連，所述壓力傳感器37安裝在連接體32上，用于測量連接體32內(nèi)的壓力?；旌先垠w經(jīng)靜態(tài)混合器2后被傳輸?shù)絾温輻U擠出機(jī)—熔體泵系統(tǒng)3中，連接體32將單螺桿擠出機(jī)31與熔體泵33連接在一起，壓力傳感器37將系統(tǒng)中的壓力用數(shù)據(jù)表示出來，熔體泵33對熔體進(jìn)行加壓，然后經(jīng)擠出模頭36擠出。

在本實(shí)施例中，所述注氣系統(tǒng)如圖7所述，包括儲氣瓶51、柱塞泵52、儲氣罐53、加熱器54、調(diào)壓閥55、流量計(jì)56、流量控制閥57和注氣口58，所述儲氣瓶51、柱塞泵52、儲氣罐53、加熱器54、調(diào)壓閥55、流量計(jì)56、流量控制閥57和注氣口58依次管路相連，所述注氣口58與所述靜態(tài)混合器2相接

超臨界CO2與熔融物料的混合所需要的量是一定的，所以不能過多或過少，造成在混合的時(shí)候不能充分混合或者是CO2過多影響產(chǎn)品的發(fā)泡，因此需要對其流量進(jìn)行檢測和控制。采用以上結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)精確穩(wěn)定的控制。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。