串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置

摘要

本发明涉及一种串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置，包括加热塑化原料的一阶挤出机，一阶挤出机上设有原料喂料机，一阶挤出机的出料端连接有向原料内增加助剂的二阶挤出机，二阶挤出机上设有助剂喂料机；二阶挤出机的输出端连接有冷却均化原料的三阶挤出机。将一阶挤出机、二阶挤出机以及三阶挤出机依次连接，二阶挤出机可以专门用于混合原料以及助剂，可以最大程度上确保原料与助剂之间的混合效果，确保助剂能够均匀的混合在原料内，从而保证产品质量，三个挤出机的转速以及长径比均可以自由调节，可以根据当前原料以及步骤需要，选择最适合当前阶段转速以及挤出机参数，使得每个步骤的加工效果均可以达到最好。

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物发泡挤出设备技术领域，尤其是涉及一种串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置。

背景技术

目前发泡产品的制造方法为：通过常规的加工设备，如挤出机，注塑机和模压机等，将二氧化碳或惰性气体通入聚合物熔体，使其混合均匀，经卸压后，熔体内溶解的气体膨胀，制得发泡产品。

公告号为CN209095860U的实用新型提供了一种发泡挤出机，包括筒体，筒体包括依次连接的加料段、进气段、挤出段，在筒体内设有螺杆，加料段远离进气段的一侧连接有驱动螺杆转动的驱动装置，工作时，原料从加料段进入筒体内，原料在螺杆的驱动下在筒体内熔融并且延伸，发泡剂从进气段进入筒体，发泡剂和原料在筒体内混合后，从挤出段挤出，从而形成发泡产品。

但是现有技术中的螺杆挤出机，原料的熔融以及原料与发泡剂的混合，均是在一个筒体内完成，由于筒体的长度不能过长，原料在筒体内的停留的时间有限，导致原料与发泡剂的混合效果并不好，这样在发泡成型后，原料内的气孔的分布不均匀，产品质量并不能得到有效保证。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置，发泡剂与原料混合均匀，产品质量可以得到有效保证。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置，包括加热塑化原料的一阶挤出机，所述一阶挤出机上设有原料喂料机，所述一阶挤出机的出料端连接有向原料内增加助剂的二阶挤出机，所述二阶挤出机上设有助剂喂料机；所述二阶挤出机的输出端连接有冷却均化原料的三阶挤出机。

通过采用上述技术方案，将一阶挤出机、二阶挤出机以及三阶挤出机依次连接，二阶挤出机可以专门用于混合原料以及助剂，可以最大程度上确保原料与助剂之间的混合效果，确保助剂能够均匀的混合在原料内，从而保证产品质量。一阶挤出机、二阶挤出机以及三阶挤出机可以分别对原料进行不同步骤的加工，三个挤出机的转速以及长径比均可以自由调节，在生产时，可以根据当前原料以及步骤需要，选择最适合当前阶段转速以及挤出机参数，使得每个步骤的加工效果均可以达到最好，进而有效的保证产品质量以及生产效率。

本发明进一步设置为：所述一阶挤出机与二阶挤出机之间设有聚合物熔体冷却器。

通过采用上述技术方案，聚合物熔体冷却器可以对进入二阶挤出机的原料进行冷却，原料经过适当降温后再进入二阶挤出机内，这样助剂在添加到原料内之后，可以有效提高产品性能，保证产品质量，此外，聚合物熔体冷却器可以根据需要，选择开启或者关闭，当不需要对原料进行冷却时，将聚合我冷却器关闭即可，提高生产过程的适应性。

本发明进一步设置为：所述三阶挤出机的出料端连接有静态混合器，所述静态混合器的后端连接有模具。

通过采用上述技术方案，静态混合器不仅可以稳定的实现原料的输出，而且可以对从三阶挤出机中输出的产品进行再一次混合，进一步提高原料与助剂的混合效果，针对不同产品，更换不同型号的模具即可，适应性强，

本发明进一步设置为：所述一阶挤出机的长径比为16∶1-32∶1，所述二阶挤出机的长径比为24∶1-64∶1，所述三阶挤出机的长径比为16∶1-36∶1，所述二阶挤出机的转速低于一阶挤出机。

通过采用上述技术方案，一阶挤出机设置较短，加热功率大，可以十分迅速的实现原料的熔融塑化，二阶挤出机的转速低于一阶挤出机，二阶挤出机长度较长，这样原料在二阶挤出机中停留的时间就比较长，可以更加充分均匀的实现原料的混合，三阶挤出机选用单螺杆挤出机，三阶挤出机的长度适中，在保证原料冷却效率的情况下，稳定的实现原料的输出。

本发明进一步设置为：所述三阶挤出机的筒体由互相套接的内筒以及外筒组成，所述内筒外周面上设有呈螺旋形设置的冷却流道，所述外筒的两端设有进液管以及出液管，所述进液管以及出液管分别与冷却流道两端相连通，所述进液管与出液管之间串联有换热器以及冷却泵，还包括储存冷却介质的储液箱，所述冷却泵放置在储液箱内。

通过采用上述技术方案，冷却泵将储液箱内的冷却介质输送至冷却流道内，冷却介质吸收热量，从而实现原料的降温，冷却介质从出液管输出后进入换热器，换热器对从冷却流道内输出的冷却液进行冷却，换热器与储液箱连接，从换热器中输出的冷却后的冷却液进入储液箱内重新备用。

本发明进一步设置为：所述外筒外罩设有冷却罩，所述冷却罩环绕外筒设置，所述冷却罩上设有轴流风机，所述冷却罩上设有与轴流风机的出风口相通的进风孔，所述轴流风机为若干个，若干所述轴流风机沿冷却罩长度方向阵列设置在冷却罩上，所述冷却罩上设有若干供气流流出的通风孔。

通过采用上述技术方案，在工作时，轴流风机与通风孔配合，在冷却罩内产生稳定的气流，气流在流动时，可以带走外筒表面的热量，对外筒进行冷却，外冷却系统可以辅助内冷却系统，对外筒进行冷却，这样内冷却系统的负载就会得到减少，从出液管内输出的冷却介质的温度可以得到有效的降低，这样不仅减小了换热器的体积，同时也可以降低冷却泵的负载，延长了冷却泵的使用寿命，降低能耗。

本发明进一步设置为：所述冷却罩的竖直剖面呈正八边形设置，所述轴流风机为两列且对称设置在冷却罩两侧，所述通风孔设置在冷却罩的顶面以及底面上，所述冷却罩由对称设置的左罩体以及右罩体组成，所述左罩体与右罩体关于机筒长度方向对称设置，所述左罩体与右罩体通过搭扣固定连接。

通过采用上述技术方案，两列轴流风机对称设置在冷却罩两侧，通风孔设置在冷却罩的顶面以及底面上，这样轴流风机吹出的气流可以从冷却罩的顶面以及底面排出，可以稳定的实现冷却罩内热气流的排出。当想要对冷却罩内进行清理或者更换时，只需要打开搭扣，即可将左罩体以及右罩体分离，从而拆卸冷却罩。

本发明进一步设置为：所述冷却罩的两端环绕外筒圆周阵列设有若干滚轮，所述滚轮的转轴与外筒的轴线平行设置，所述外筒的外周面上位于冷却罩的两端设有凸环，所述冷却罩两端设有与凸环配合的环形槽，所述凸环侧面设有与电源相连的导电环，所述环形槽上设有与导电环接触的导电片，所述轴流风机与导电片电连接；还包括驱动冷却罩转动的驱动系统。

通过采用上述技术方案，通过设置滚轮，冷却罩可以相对外筒转动，这样轴流风机可以对外筒进行全方位冷却，进一步提高轴流风机的冷却效果，驱动系统可以驱动冷却罩转动，提高散热过程的稳定性，安装完毕之后，导电片即可与导电环接触，从而稳定的实现轴流风机的供电，并且将导电片设置在环形槽内，环形槽可以对导电片起到遮挡以及保护作用，提高使用过程的安全性。

本发明进一步设置为：所述驱动系统包括设置在凸环外周面上的轮齿，所述轮齿圆周阵列设置在凸环上，所述冷却罩上转动连接有与轮齿啮合的齿轮，所述冷却罩上设有驱动齿轮转动的驱动件。

通过采用上述技术方案，工作时，驱动件驱动齿轮转动，由于齿轮与轮齿啮合并且凸环是固定的，因此冷却罩既可被驱动转动，结构简单，操作方便。

本发明进一步设置为：所述冷却罩的两端围绕凸环设有呈环形设置的连接环，所述环形槽设置在连接环的内表面上，所述连接环侧面沿外筒轴线方向滑移连接有定位销，所述凸环上设有与定位销配合的定位孔。

通过采用上述技术方案，当不需要转动冷却罩时，关闭驱动件，将定位销插入定位孔内，即可限制冷却罩转动，将冷却罩固定在外筒上。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过采用三阶挤出的方式，二阶挤出机可以专门用于混合原料以及助剂，可以最大程度上确保原料与助剂之间的混合效果，并且二阶挤出机的混合温度以及转速均可调节，可以适应更多助剂的添加混合；

2.采用冷却介质以及轴流风机两种方式组合对三阶挤出机的筒体进行冷却，可以有效提高冷却效果。

附图说明

图1是本发明实施例一的整体结构示意图。

图2是本发明实施例二的冷却罩与外筒安装示意图。

图3是图2的装配爆炸图（内筒与外筒分离）。

图4是图2中竖直方向剖视图。

图5是图4中A部放大图。

图6是本发明的凸环结构示意图。

图7是本发明的实施例三的风轮安装示意图。

图中，1、一阶挤出机；11、原料喂料机；12、聚合物熔体冷却器；2、二阶挤出机；21、助剂喂料机；3、三阶挤出机；31、静态混合器；32、模具；4、内筒；41、冷却流道；5、外筒；51、进液管；52、出液管；53、环形凸棱；6、冷却罩；61、左罩体；611、定位槽；62、右罩体；621、定位块；63、搭扣；64、滚轮；65、齿轮；66、电机；7、轴流风机；71、进风孔；72、通风孔；8、凸环；81、导电环；82、轮齿；83、定位孔；9、连接环；91、环形槽；92、导电片；93、定位销；10、风轮；101、轮轴；102、轮叶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置，包括一阶挤出机1，一阶挤出机1的出料端连接有二阶挤出机2，二阶挤出机2的出料端连接有三阶挤出机3，一阶挤出机1上连接有原料喂料机11，原料喂料机11将原料加入一阶挤出机1内，原料在一阶挤出机1内被加热塑化，形成熔融状态之后，进入二阶挤出机2内；二阶挤出机2上连接有助剂喂料机21，助剂喂料机21可以向二阶挤出机2内送入助剂，熔融状态的原料与助剂在二阶挤出机2内混合，混合完毕之后的原料进入三阶挤出机3内，在三阶挤出机3内冷却均化，最终形成成品从三阶挤出机3内输出。

参照图1，将一阶挤出机1、二阶挤出机2以及三阶挤出机3依次连接，二阶挤出机2可以专门用于混合原料以及助剂，可以最大程度上确保原料与助剂之间的混合效果，确保助剂能够均匀的混合在原料内，从而保证产品质量。一阶挤出机1、二阶挤出机2以及三阶挤出机3可以分别对原料进行不同步骤的加工，三个挤出机的转速以及长径比均可以自由调节，在生产时，可以根据当前原料以及步骤需要，选择最适合当前阶段转速以及挤出机参数，例如一阶挤出机1的转速以及温度可以调至较高状态，这样可以快速实现原料的加热塑化，使得每个步骤的加工效果均可以达到最好，进而有效的保证产品质量以及生产效率。

参照图1，为适应不同助剂的加工要求，当遇到一些不耐高温的助剂时，进入二阶挤出机2的原料温度不能太高，否则容易对助剂的性能造成影响，因此在一阶挤出机1与二阶挤出机2之间设有聚合物熔体冷却器12，聚合物熔体冷却器12可以对进入二阶挤出机2的原料进行冷却，原料经过适当降温后再进入二阶挤出机2内，这样助剂在添加到原料内之后，可以有效提高产品性能，保证产品质量，此外，聚合物熔体冷却器12可以根据需要，选择开启或者关闭，当不需要对原料进行冷却时，将聚合我冷却器关闭即可，提高生产过程的适应性。

参照图1，为稳定实现产品的输出，在三阶挤出机3的出料端连接有静态混合器31，静态混合器31的出料端连接有模具32，静态混合器31不仅可以稳定的实现原料的输出，而且可以对从三阶挤出机3中输出的产品进行再一次混合，进一步提高原料与助剂的混合效果，原料从静态混合器31输出之后，即可进入模具32内，模具32根据产品需要进行设计，原料从模具32输出之后，即可形成最终成品，针对不同产品，更换不同型号的模具32即可，适应性强。

参照图1，为了有效保证各个阶段的功能能够可靠实现，一阶挤出机1的长径比为16∶1-32∶1，处并且一阶挤出机1选用双螺杆挤出机，一阶挤出机1设置较短，加热功率大，可以十分迅速的实现原料的熔融塑化，二阶挤出机2的长径比为24∶1-64∶1，二阶挤出机2也是双螺杆挤塑机，二阶挤出机2的转速低于一阶挤出机1，二阶挤出机2长度较长，这样原料在二阶挤出机2中停留的时间就比较长，可以更加充分均匀的实现原料的混合，三阶挤出机3的长径比为16∶1-36∶1，三阶挤出机3选用单螺杆挤出机，三阶挤出机3的长度适中，在保证原料冷却效率的情况下，稳定的实现原料的输出。

采用本申请的技术方案，生产范围十分广，可以实现PS发泡、XPS发泡、EPS发泡、PLA挤出发泡以及PU发泡等，助剂可以是发泡剂，也可以是其他功能性助剂，发泡剂可以选用二氧化碳，氮气，酒精，氟利昂，烷烃类等。

本实施例的实施原理为：工作时，原料通过原料喂料机11，进入一阶挤出机1内，原料在一阶挤出机1内加热塑化，熔融的原料通过聚合物熔体冷却器12后，进入二阶挤出机2内，助剂在助剂喂料机21的输送下进入二阶挤出机2内，助剂与原料在二阶挤出机2内混合，混合完毕的助剂进入三阶挤出机3内，原料在三阶挤出机3内冷却均化，最终通过静态混合器31，进入模具32内，从模具32内输出后，即可形成成品。

实施例二：

一种串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置，参照图2以及图3，与实施例一的不同之处在于，本实施例中，三阶挤出机3的筒体由内筒4以及外筒5组成，内筒4外径与外筒5内径相等，冷却流道41包括设置在内筒4外表面上的螺旋槽，在外筒5的两端设有进液管51以及出液管52，进液管51以及出液管52分别与冷却流道41的两端相通，将外筒5套接到内筒4外之后，即可形成冷却流道41，进液管51连接有冷却泵，冷却泵设置在储液箱内，在储液箱内存储有冷却介质，冷却介质一般为冷却油，冷却泵将储液箱内的冷却介质输送至冷却流道41内，冷却介质从出液管52输出后进入换热器，换热器对从冷却流道41内输出的冷却液进行冷却，换热器与储液箱连接，从换热器中输出的冷却后的冷却液进入储液箱内重新备用。

参照图2以及图3，为进一步提高外筒5的冷却效果，在外筒5外罩设有冷却罩6，冷却罩6环绕外筒5设置，在冷却罩6上设有轴流风机7，在冷却罩6上设有与轴流风机7的出风口相通的进风孔71，进风孔71以及轴流风机7的出风方向均垂直于外筒5轴向，为提高风冷效果，轴流风机7为若干个，若干轴流风机7沿冷却罩6长度方向阵列设置在冷却罩6上，在冷却罩6上设有若干供气流流出的通风孔72。开启轴流风机7，轴流风机7吹出的风即可吹向外筒5，对外筒5外壁进行冷却，吹入冷却罩6内的风通过通风孔72直接排出即可，轴流风机7维护以及安装方便，同时耗电量底，可以有效的降低能耗，节约能源。

参照图2以及图3，在外筒5的外周面上设有若干环形凸棱53，环形凸棱53沿机筒的长度方向阵列设置，环形凸棱53可以增大机筒与空气的接触面积，在气流经过机筒表面时，可以带走机筒上更多的热量，进一步提高机筒的冷却效果，同时设置环形凸棱53，还可以增大机筒整体的抗弯折性能，提高机筒的结构强度。

参照图2以及图3，为方便实现轴流风机7的安装以及拆卸，冷却罩6的竖直剖面呈正八边形设置，即冷却罩6整体大致呈八棱柱状设置，轴流风机7为两列，两列轴流风机7对称设置在冷却罩6两侧，通风孔72设置在冷却罩6的顶面以及底面上，这样轴流风机7吹出的气流可以从冷却罩6的顶面以及底面排出，可以稳定的实现冷却罩6内热气流的排出，此外，在冷却罩6的顶面以及底面上均设有两列通风孔72，进一步增大了通风孔72的排风量，提高风冷效率。

参照图2以及图3，为了方便实现冷却罩6的安装以及拆卸，冷却罩6由对称设置的左罩体61以及右罩体62组成，左罩体61与右罩体62关于机筒长度方向对称设置，左罩体61与右罩体62通过搭扣63固定连接，搭扣63为若干个，若干搭扣63沿冷却罩6的长度方向均匀阵列设置在左罩体61与右罩体62的连接处，当想要对冷却罩6内进行清理或者更换时，只需要打开搭扣63，即可将左罩体61以及右罩体62分离，从而拆卸冷却罩6。

参照图3，为了提高左罩体61与右罩体62之间的连接强度，在左罩体61的顶部以及底部设有定位槽611（见图7），在右罩体62上设有与定位槽611配合的定位块621，拼接时，定位块621嵌入定位槽611内，可以对左罩体61以及右罩体62起到定位以及支撑的作用。

参照图3，为进一步提高冷却罩6对外筒5的冷却效果，在冷却罩6的两端环绕外筒5圆周阵列设有若干滚轮64，滚轮64的转轴与外筒5的轴线平行设置，滚轮64设置在冷却罩6的内部，通过设置滚轮64，冷却罩6可以相对外筒5转动，这样轴流风机7可以对外筒5进行全方位冷却，进一步提高轴流风机7的冷却效果。

参照图4以及图5，为了稳定的实现冷却罩6的转动，在外筒5的外周面上位于冷却罩6的两端设有凸环8，凸环8与冷却罩6两端的侧面贴合设置，凸环8可以在冷却罩6轴线方向对冷却罩6起到限位作用，限制冷却罩6仅能围绕外筒5转动，在外筒5上还设有驱动冷却罩6转动的驱动系统，驱动系统可以驱动冷却罩6转动，提高散热过程的稳定性。

此外，参照图4以及图5，因为冷却罩6需要做360°旋转，为稳定实现轴流风机7的供电，在冷却罩6两端设有与凸环8配合的环形槽91，在凸环8的侧面上设有与电源连接的导电环81，导电环81与凸环8同轴设置，在环形槽91的侧壁上设有与导电环81接触的导电片92，轴流风机7与导电片92电连接，当将左罩体61与右罩体62安装完毕之后，凸环8即可进入环形槽91，此时导电片92即可与导电环81接触，从而稳定的实现轴流风机7的供电，并且将导电片92设置在环形槽91内，环形槽91可以对导电片92起到遮挡以及保护作用，提高使用过程的安全性。

参照图4以及图5，为不影响左罩体61以及右罩体62的安装，在冷却罩6的两端面上环绕凸环8设有连接环9，连接环9的厚度大于凸环8的厚度，连接环9的内径小于凸环8的外径，环形槽91设置在连接环9的内周面上，这样在安装时，直接水平滑动左罩体61以及右罩体62即可。驱动系统包括设置在凸环8外周面上的轮齿82，轮齿82圆周阵列设置在凸环8上，在冷却罩6上转动连接有与轮齿82啮合的齿轮65，齿轮65转动设置在冷却罩6端部，在连接环9上设有与环形槽91相通的槽口，齿轮65通过槽口与轮齿82啮合，在冷却罩6上设有驱动齿轮65转动的驱动件，工作时，驱动件驱动冷却罩6两端的齿轮65转动，由于齿轮65与轮齿82啮合并且凸环8是固定的，因此冷却罩6既可被驱动转动，结构简单，操作方便。

本实施例中，参照图2以及图3，驱动件为电机66，电机66可以是4个，两两对称固定在冷却罩6端部，电机66的输出轴平行于外筒5轴线并且与齿轮65连接，电机66与导电片92电连接，开启电机66，即可驱动齿轮65转动，进而带动冷却罩6整体转动。

参照图3以及图6，为了方便在不需要转动冷却罩6时，实现的冷却罩6的固定，在连接环9侧面沿外筒5轴线方向滑移连接有定位销93，在凸环8上设有与定位销93配合的定位孔83，当不需要转动冷却罩6时，关闭驱动件，将定位销93插入定位孔83内，即可限制冷却罩6转动，将冷却罩6固定在外筒5上。

本实施例的实施原理为：工作时，冷却泵将储液箱内的冷却介质送入冷却流道41内，冷却介质带走机筒上的热量，冷却介质从冷却流道41内输出后，经过换热器的降温，重新流回储液箱内；在冷却泵工作的同时，开启轴流风机7，气流经过外筒5外壁之后从通风孔72输出，轴流风机7对外筒5外壁进行散热；当想要拆卸冷却罩6时，打开搭扣63，沿水平方向滑动左罩体61以及右罩体62即可。

实施例三：

一种串联式聚合物发泡挤出加工用三阶挤出装置，参照图7，与实施例一的不同之处在于，本实施例中，驱动件不采用电机66，在冷却罩6内沿冷却罩6长度方向转动连接有风轮10，风轮10相对轴流风扇偏心设置，风轮10的两端伸出冷却罩6后均连接有齿轮65，当轴流风机7转动后，轴流风机7吹动风轮10，通过风轮10的转动，即可带动冷却罩6两端的齿轮65转动，从而实现冷却罩6的转动，在风轮10的两端均设有齿轮65，

此外，为了稳定的实现冷却罩6的驱动，风轮10为两个，两个风轮10关于外筒5中心对称，在两个风轮10的两端均设有齿轮65，这样位于冷却罩6两侧的轴流风机7，均能够在冷却罩6的转动中起到作用，可以更加稳定的实现冷却罩6的驱动。

本实施例中，风轮10包括轮轴101以及圆周阵列设置在轮轴101表面的轮叶102，轮轴101的两端与冷却罩6的两端转动连接并且伸出冷却罩6，轮轴101相对轴流风机7错开设置，这样当开启轴流风机7后，轴流风机7即可吹动风轮10转动。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。