专利名称：聚合物加工过程检测视窗装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种安装在聚合物加工机械上的检测视窗装置。可以装在螺杆挤出机机筒、机头、注射成型机机筒及模具、密炼机混炼室等部件上，配以检测仪器对聚合物的结构、形态进行宏观及微观的观察与检测。
聚合物在加工中处于高压、高温或中温状态，以非牛顿等温三维高粘度复合流为主要特征，其过程十分复杂。而聚合物的结构、加工工艺、加工设备与制品性能是聚合物加工生产中相互影响和制约的四个重要环节，只有将它们有机地结合起来，统一分析研究，才能揭示聚合物成型加工中的深刻机理。所以，无论是进行机械设备的优化研制，还是改进工艺、提高产品质量都需要掌握聚合物加工的物理化学过程及其结构形态与加工工艺、设备之间的内在关系。为此，近年来，聚合物加工过程的可视化技术得到重视和发展。本申请人(北京化工大学)经多年研究已成功地在工业机SJ-45单螺杆挤出机上采用开设透明视窗的方法，在挤出工艺要求的真实条件下，通过透明玻璃视窗观察聚合物在机筒中的宏观流动。并陆续取得成果和专利。CN93224513·7号及CN95209631·5号专利公开了该挤出机视窗的结构，该挤出机在机筒上排列有若干视窗孔，孔内装有平板矩形玻璃，由压紧块压紧，用螺栓固定在机筒上。它首次解决了在聚合物加工的高温、高压条件下，机筒开视窗的强度及密封等问题，为观察聚合物真实加工过程打下基础。但是，随着可视化技术的进展，要在微观和亚微观的层次上，对加工各个不同阶段聚合物进行动、静态显微结构、形态、加工机理进行观察、检测和分析，就需要通过先进的检测手段进行，如显微镜、激光散射测试、X射线测试、超声波检测等。而上述专利用于宏观观察的视窗装置则不能适应这些仪器设备操作要求。如(1)上述专利公开的视窗结构采用平板矩形块状，尺寸较大，(一般为(130-200)×40×50mm，)厚度较厚(55mm)，目的是方便人的眼睛观察且保证强度。但是用仪器观察、检测时(如显微镜)对物距的要求通常较小(＜15mm)，显然上述视窗玻璃厚度已不能适用于显微观测。
(2)视窗玻璃表面温度较高，没有散热措施，显微镜或其他仪器的镜头不能靠近，否则将烤坏镜头。
(3)玻璃厚度较厚，材质不均，影响仪器检测的精确度。
(4)视窗玻璃与视窗基座用压紧块直接压紧，由螺钉固定，螺钉施力不均时，容易引起应力失衡。
本实用新型的目的是提供一种在聚合物真实加工条件下，既能进行宏观观察，又能适用仪器进行微观观测的视窗装置。
本实用新型是通过以下的技术方案实现的。
视窗装置包括视窗基座、视窗玻璃、密封垫片及压紧块。视窗玻璃呈台阶形，嵌装在基座的阶孔中，由压紧块压紧，压紧块与玻璃之间垫一金属垫片，基座阶孔与视窗玻璃之间有环形间隙。玻璃端面与基座阶孔及金属垫接触的环面之间用耐高温、高压的软质垫片双重密封。
在基座体内开有冷却通风流道，与基座孔检测端相通，压紧块靠近玻璃部位的外周面上开有环形通风槽，槽内径向均布开有通风口，通风槽与基座上的通风流道口相对应。冷却介质经通风流道通入环形通风槽，沿槽内的通风孔均匀地吹进视窗孔腔内进行冷却。
为了更便于安装仪器、透光及散热，基座视窗孔的检测端采用锥形孔，压紧块为锥形压紧套。
视窗外形及玻璃外形可以呈圆形、矩形或椭圆形。视窗玻璃内表面(接触物料端)的形状可根据机筒等安装部件内壁的曲率半径不同加工成不同曲率的凹、凸圆弧面或平面，以准确地反映物料的状态。玻璃外表面(用于观测端)可采用凸透镜形式，凸出的曲面的曲率半径与仪器物镜相匹配。亦可采用平面。
视窗玻璃为无机光学玻璃，如石英玻璃、冕玻璃、火石玻璃。
本实用新型的效果由于视窗玻璃结构的改进，又加入金属垫片的调节，使视窗玻璃在保证安装、使用强度的前提下，玻璃厚度大大减小，因此其显微物距、折光指数、波传递能力均达到仪器检测的要求。
均匀的通风冷却结构，改善了散热条件，从而借助显微观测、摄录相系统、激光检测、X射线检测和超声检测等先进仪器可以方便、准确地检测聚合物的微观结构与形态等参数。已在SJ-45机、SHJ-50S型螺杆挤出机上使用本视窗，配以显微观察，视窗玻璃厚度8.5mm，直径φ25mm，显微放大倍数20-400倍，连续工作2小时以上，镜头无损坏，使用正常。
除此之外，视窗装置作为一相对独立的部件可以方便地安装在多种聚合物加工设备需要检测的部件上，如挤出机机筒、注射机机筒、机头、模具等部件。安装方便、灵活。
下面通过实施例及附图对本实用新型详细公开。
图1，本实用新型结构示意图。
图2是
图1的剖视图。
图3、图4是视窗玻璃内、外表面形状示意图。
图5、图6直压式视窗结构示意图图7、图8背压式视窗结构示意图图9、
图10托板式视窗结构示意图。
实施例1如
图1、图2所示，本视窗装置为一相对独立的部件，安装在机筒的槽孔中，包括有视窗基座1，视窗玻璃2，软垫片3及压紧块5。在视窗基座上开有视窗孔，孔的观测端为锥形孔，另一端为带有台阶状圆孔，用于安装玻璃，视窗玻璃2是透明的石英玻璃，呈圆形台阶状，大端嵌装在基座的阶孔中，压紧块是一锥形压紧套5，从孔的观测端压紧玻璃，玻璃与压紧套之间垫一铜垫片4，压紧套5由螺栓8固定在基座1上。铜垫片可以减少安装时螺栓施力不均产生的应力不平衡状况，保证玻璃安装时强度，增加密封效果。嵌入基座阶孔中的玻璃与阶孔之间留有环形间隙，以补偿热应力引起的形变。玻璃与阶孔及铜垫片接触环面之间垫有耐高温、高压的石棉密封软垫3进行双重密封。在基座体内开有通风流道6，与视窗孔相通，锥形压紧套靠近玻璃的相应部位的外周面开有环形通风槽9，槽内沿径向均布开有通风口10，压紧套上的通风槽与基座视窗孔上的通风流道口相对沟通，冷却介质(空气)经基座上的通风流道，通入压紧套上的环形通风槽，经槽内通风孔均匀地进入视窗孔腔内，降低视窗玻璃外的介质温度。为了提高冷却效果，在压紧套外锥面与视窗孔内锥面间有密封圈7进行密封。本实例是安装在SJ-45、SHJ-50S型单、双螺杆挤出机筒上，螺杆直径分别为φ45mm、φ50mm，视窗可视面积φ25mm，厚度8.5mm，玻璃内、外表面分别呈平面和圆弧(见图4a)，相配的显微镜放大倍数20-400倍。
上述实例，也可以根据检测要求不同进行结构的改进或简化，按玻璃固定方式和结构不同分为直压式、背压式、托板式。
实施例2如图5、图6所示，直压式视窗结构。基座视窗孔的检测端为阶梯扩口，使观察、透光及散热面积更大，视窗玻璃通过金属垫片4由一圆盘状压紧块5压紧，螺钉8将压紧块固定在视窗检测端的基座上。其他结构如实施例1。
实施例3如图7、图8所示，背压式视窗结构。大部分结构如实施例2，其特点是，基座孔安装玻璃一端为螺纹孔，压紧块为带有外螺纹的螺母11，螺母从玻璃小端拧入基座孔将视窗玻璃压紧固定，这样可以使视窗玻璃在安装和工作过程中所受压力方向相同，力的传递更合理，所受压力直接由基座承受，安装方便。
实施例4如图9、
图10所示，托板式视窗结构。视窗玻璃为大块平板矩形，直接安置在机筒等部件的槽孔内，压紧块5为一中间开有视孔的台阶状扩口的金属托板，将托板直接固定在机筒上。托板大部分用作支撑玻璃托架，同时留有可视检测孔。密封软垫垫在玻璃与机筒及托板接触的环面上。本实例用于SJ-45型和SHJ-505型挤出机，外形尺寸分别为130×0×12mm3，和200×40×12mm3，厚度均为12mm，用于观察检测的可视孔面积为28×30mm，视窗玻璃内侧表面采用平面或圆弧面，外表面为平面，相配的显微镜放大倍数为20-80倍，工作方式为短时间歇式。
实施例2、3、4所述三种视窗省去了冷却通风结构，适用于显微放大倍数不大，检测精度不高和加工温度较低的间歇观测场合，配以温度要求不高的检测仪器使用。
以上各实施例的视窗装置，换用相同形状和尺寸的金属堵块，配装流变测量仪，取样放料器、压力传感器和测温热电等，可以进行加工、操作参数的在线检测和取样分析，以进行聚合物结构性能的分析。
以上各实施例的视窗，内、外表面、形状可以采用凹、凸圆弧面或平面(见图3、图4)，以安装部件内壁的曲率半径和使用仪器物镜的需要为选择根据。
权利要求1.一种聚合物加工过程检测视窗装置，包括视窗基座、视窗玻璃、密封垫片及压紧块，其特征在于，视窗玻璃呈台阶形，嵌装在基座的阶孔中，由压紧块通过一金属垫片压紧，基座阶孔与视窗玻璃之间有环形间隙，玻璃端面与基座阶孔及金属垫片接触的环面之间用耐高温、高压的软垫片密封；在基座体内开有冷却通风流道，与基座孔检测端相通，压紧块靠近玻璃部位的外周面上开有环形通风槽，槽内沿径向均布开有通风口，通风槽与基座上的冷却通风流道口相对应。
2.根据权利要求1所述的视窗装置，其特征在于，基座孔的观察端为锥形孔，压紧块为锥形套。
3.根据权利要求1所述的视窗装置，其特征在于，视窗玻璃内表面为平面或凹、凸圆孤面，外表面为平面或凸圆孤面。
4.根据权利要求1所述的视窗装置，其特征在于，基座孔的观测端为阶梯扩口状。
5.根据权利要求4所述的视窗装置，其特征在于，基座孔安装玻璃一端为螺纹孔，压紧块为带有外螺纹的螺母，拧入基座孔中，从玻璃小端压紧固定玻璃。
6.根据权利要求1所述的视窗装置，其特征在于，金属垫片为铜垫片。
7.根据权利要求1所述的视窗装置，其特征在于，视窗玻璃为无机光学玻璃石英玻璃或冕玻璃、或火石玻璃。
专利摘要本实用新型是聚合物加工过程检测视窗装置，主要安装在螺杆挤出机的机筒、机头，注射成型机筒、模具、密炼机混炼室等需要进行检测的部件上。本装置包括视窗基座、视窗玻璃、密封垫片及压紧块。视窗玻璃为台阶状，嵌装在基座阶梯孔中，由压紧块通过金属垫片压紧，用螺栓固定在基座上。在基座体内开有冷却通风流道，与基座孔相通，并通过压紧块上均布的通风口，将冷却介质吹送到视窗玻璃表面附近，均匀冷却。本视窗不但适用于宏观观察聚合物流动情况，而且更适于用包括显微镜等多种检测仪器进行聚合物微观检测。
文档编号B29C47/08GK2262986SQ9621438
公开日1997年9月24日 申请日期1996年7月9日 优先权日1996年7月9日
发明者袁明君, 朱复华, 郭奕崇, 邢应生 申请人:北京化工大学