本發(fā)明涉及一種多層共擠機(jī)頭，尤其涉及一種壓力自適應(yīng)的多層共擠機(jī)頭及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、多層共擠能實(shí)現(xiàn)將不同特性的材料在擠出過(guò)程中彼此緊密粘接復(fù)合在一起，使得制品兼具各層材料的隔氧、阻水、保溫、著色、剛度、硬度等特殊性能、外觀以及機(jī)械性能。但是往往各層之間的差異較大，所需的加工溫度差異也較為明顯，例如尼龍與聚乙烯多層共擠時(shí)，溫度相差100℃左右，但為了保證尼龍能有效加工，只能整體將機(jī)頭的溫度升高到尼龍的加工溫度。這樣的情況下，聚乙烯層的熔體強(qiáng)度變得極低，容易使得機(jī)頭壓力變得不穩(wěn)定，進(jìn)一步造成制品的外觀與性能不穩(wěn)定。

2、擠出機(jī)的機(jī)頭內(nèi)熔體壓力一般來(lái)源兩類，一類是通過(guò)螺桿輸送物料在螺桿頭出料后，熔體在流道內(nèi)堆積建立起溶體壓力，一類是熔體經(jīng)過(guò)螺桿出料后增加熔體泵來(lái)穩(wěn)定熔體壓力。這兩類是針對(duì)單種材料擠出的有效手段。熔體在機(jī)頭處壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，無(wú)法再通過(guò)設(shè)備調(diào)節(jié)人為干預(yù)或自動(dòng)矯正。多層共擠的熔體在機(jī)頭內(nèi)各層匯合處，由于熔體溫度不同，材料物性不同，表現(xiàn)為熔體強(qiáng)度和粘度不同，使得匯合后的熔體壓力產(chǎn)生一個(gè)明顯的變化，從而容易造成壓力不穩(wěn)定。

3、此外，纖維增強(qiáng)物料在擠出成型過(guò)程中，經(jīng)常性出現(xiàn)由于纖維分布不均勻而導(dǎo)致的機(jī)頭熔體壓力波動(dòng)，造成擠出產(chǎn)品的外觀缺陷，更加嚴(yán)重的情況則會(huì)出現(xiàn)纖維堵塞流道出料口，出現(xiàn)這種情況現(xiàn)有的做法只能拆開(kāi)模具進(jìn)行清理。

4、因此，有必要開(kāi)發(fā)一種壓力自適應(yīng)多層共擠機(jī)頭，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的壓力波動(dòng)等問(wèn)題。

5、專利cn204773458u提出一種套筒式多層共擠機(jī)頭，結(jié)構(gòu)僅包含三層，做到五層精度會(huì)明顯降低，而且由于內(nèi)外流道均較長(zhǎng)，熔體流到口模出口附近時(shí)，各層的熔體強(qiáng)度差異較大，且此時(shí)熔體壓力不再容易被螺桿建立的壓力所影響，所以層間熔體強(qiáng)度差異大，各層匯合之后熔壓不穩(wěn)，加工纖維增強(qiáng)物料時(shí)容易出現(xiàn)的壓力波動(dòng)等固有缺陷仍然存在。

6、專利cn206983191u通過(guò)改變擠出螺桿的轉(zhuǎn)速改變出料量以調(diào)整熔體壓力，但行業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為擠出過(guò)程中熔體壓力的波動(dòng)是不能夠用螺桿轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整的，因?yàn)槁輻U轉(zhuǎn)速變化過(guò)于劇烈，反而容易造成更加劇烈的壓力不穩(wěn)定；而且螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)整后，要擠出很長(zhǎng)一段時(shí)間的次品才能穩(wěn)定；該方案不具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種壓力自適應(yīng)的多層共擠機(jī)頭及其使用方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明首先提出一種壓力自適應(yīng)的多層共擠機(jī)頭，包括機(jī)頭組件、模芯支架、芯棒、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

4、所述機(jī)頭組件的后側(cè)面安裝有后蓋板；所述模芯支架的一端與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，另一端穿過(guò)后蓋板沿軸向向前延伸并與機(jī)頭組件軸心設(shè)置的芯棒可拆卸連接；所述后蓋板的后側(cè)面固定設(shè)置有模芯支架螺紋板，所述模芯支架螺紋板套設(shè)在模芯支架上并與模芯支架配合相接；

5、所述機(jī)頭組件包括機(jī)頭體、多層熔體腔道、芯棒和口模；多層熔體腔道同軸設(shè)置在機(jī)頭體內(nèi)并套設(shè)在模芯支架和芯棒上；所述機(jī)頭體的前側(cè)面安裝有前蓋板，前蓋板的前側(cè)面安裝有口模安裝件和口模；所述前蓋板和芯棒、口模之間存在共擠容腔，多層熔體腔道的出料口分別與共擠容腔相連通；所述共擠容腔內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器探頭，與固定在前蓋板上的熔體壓力傳感器是一體結(jié)構(gòu)；

6、所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括控制器和依次安裝在尾座上的動(dòng)力輸出空心軸、減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述尾座與導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；所述動(dòng)力輸出空心軸通過(guò)連接半軸與模芯支架連接；所述模芯支架可在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)并前后移動(dòng)，同時(shí)共擠容腔的容積發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)壓力自適應(yīng)。

7、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述口模安裝件上套設(shè)有調(diào)偏螺絲蓋板，用于將口模安裝件壓在前蓋板上并通過(guò)多個(gè)沿前蓋板徑向方向分布的調(diào)偏螺絲進(jìn)行口模的偏心調(diào)整。

8、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述機(jī)頭體上設(shè)置有熱電偶。

9、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述模芯支架螺紋板和后蓋板通過(guò)緊固螺釘固定相接。

10、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述模芯支架與芯棒通過(guò)螺紋進(jìn)行可拆卸連接。

11、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述模芯支架螺紋板與模芯支架的連接方式為螺紋連接，或者滾珠絲杠連接。

12、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述連接半軸(6)和模芯支架通過(guò)聯(lián)軸器剛性連接。

13、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述導(dǎo)軌固定安裝在模具機(jī)身上；所述機(jī)頭組件通過(guò)支撐桿安裝在模具機(jī)身上。

14、作為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的一些優(yōu)選示例，所述控制器與熔體壓力傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)電信號(hào)相連。

15、在本發(fā)明提供的多層共擠機(jī)頭中，可選地多層共擠機(jī)頭內(nèi)部多層熔體腔道可以為3層或者5層。當(dāng)擠出物料包括纖維增強(qiáng)材料時(shí)，若多層熔體腔道為3層，建議使纖維增強(qiáng)材料走第2層，若多層熔體腔道為5層，建議使纖維增強(qiáng)材料走第2、3、4層中的任意一層或多層，以避免出現(xiàn)表面浮纖等管材外觀缺陷，同時(shí)最內(nèi)層與最外層建議為保護(hù)層或耐介質(zhì)層，更有利于保護(hù)管材，纖維增強(qiáng)材料作為中間層可提高管材整體強(qiáng)度。

16、其次，本發(fā)明還提供一種如前文所述的壓力自適應(yīng)的多層共擠機(jī)頭的壓力調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：

17、s1、開(kāi)機(jī)初始化后，根據(jù)擠出工況輸入熔體壓力設(shè)定值；

18、s2、生產(chǎn)過(guò)程中，熔體壓力傳感器實(shí)時(shí)采集當(dāng)前共擠容腔內(nèi)的熔體壓力信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電壓或者電流信號(hào)被控制器識(shí)別；

19、s3、控制器將熔體壓力采集值與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比后得到差值，并將差值的正負(fù)值轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)；

20、s4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)接收到正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)動(dòng)力輸出空心軸帶動(dòng)模芯支架正向或反應(yīng)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生向前運(yùn)動(dòng)或向后運(yùn)動(dòng)的位移，實(shí)現(xiàn)熔體壓力自適應(yīng)的調(diào)節(jié)；

21、優(yōu)選地，當(dāng)熔體壓力過(guò)大時(shí)，根源以上壓力調(diào)節(jié)方法控制模芯支架產(chǎn)生向后運(yùn)動(dòng)的位移，使共擠容腔的容積增大，釋放熔體壓力；當(dāng)熔體壓力過(guò)小時(shí)，根源以上壓力調(diào)節(jié)方法控制模芯支架產(chǎn)生向前運(yùn)動(dòng)的位移，使共擠容腔的容積減小，維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

22、本發(fā)明通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)模芯支架以及芯棒前后移動(dòng)，以調(diào)節(jié)共擠容腔處的熔體壓力，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多層共擠機(jī)頭壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)過(guò)程，解決層間出料不穩(wěn)，壓力波動(dòng)的固有缺陷，而且還特別適用于解決纖維增強(qiáng)物料擠出過(guò)程中纖維分布不均造成的壓力波動(dòng)缺陷，可以保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性以及管材的厚度均勻性。

23、說(shuō)明書(shū)附圖

24、圖1為本發(fā)明中多層共擠機(jī)頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

25、圖2為五層熔體腔道的機(jī)頭組件的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

26、圖3為三層熔體腔道的機(jī)頭組件的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

27、圖4為熔體壓力過(guò)大時(shí)調(diào)整模芯支架后移的共擠容腔狀態(tài)示意圖。

28、圖5為熔體壓力過(guò)小時(shí)調(diào)整模芯支架前移的共擠容腔狀態(tài)示意圖。

29、圖中，1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2、減速器；3、動(dòng)力輸出空心軸；4、導(dǎo)軌；5、尾座；6、連接半軸；7、模芯支架；8、支撐桿；9、模具機(jī)身；10、口模；11、口模安裝件；12、調(diào)偏螺絲蓋板；13、調(diào)偏螺絲；14、前蓋板；15、熔體壓力傳感器；16、機(jī)頭體；17、熱電偶；18、多層熔體腔道；19、后蓋板；20、模芯支架螺紋板；21、緊固螺釘；22、芯棒。