防止挤出机真空返料的装置的制作方法

本实用新型涉及高分子材料加工技术领域，具体是防止挤出机真空返料的装置。

背景技术：

高分子材料加工过程中，特别是在塑料挤出造粒生产过程中，由于物料中的水汽、小分子物质、降解物质及挥发分在较高的加工温度下会产生低沸物，低沸物残留在产品中会影响材料的力学性能、热性能、耐老化性、颜色及外观等，为使设备正常运行并保证挤出满足要求的产品，需要将低沸物抽出。若低沸物不能及时被抽出，会导致低沸物积在真空压盖口处，长时间不清理会造成断条，甚至严重影响产品质量。

现有技术中，通常通过负压装置及时将熔体中的低沸物抽出。挤出生产过程中，由于多种因素容易造成熔体在真空排气口堆积、溢出的现象叫真空返料，也叫真空冒料、真空返水等。真空返料溢出后堆积在封闭的真空室内，无法及时观察到并排除。严重时甚至进入负压管路，凝固后堵塞管路使抽真空效果不能发挥，并且低沸物在真空室和管路中冷凝成的液体以及在真空室内停留时间长而变黄、变黑甚至碳化的物料会向下流到挤出机内，逐渐被带入产品中，引起产品变色、黑点等质量问题，造成重大的生产损失。现有技术中，通常定期或根据产品异常，进行停机清理后再继续加工生产。这种常规操作存在以下缺点：不能及时发现真空返料，会带来产品质量隐患，如生产白料时造成黑点缺陷；返料严重会导致断条，停机清理增加员工劳动强度、降低工作效率、增加产品制造成本。

对此，出现了真空装置上设有观察窗和具有防止物料倒流的真空室结构设计的改进方法。但是，现有的真空室结构设计的改进并没有较好的技术效果。低沸物会凝结在观察窗上，影响工人正常观察。生产过程中，多采用负压装置的仪表指示作为判断真空是否正常工作，实际上，真空堵塞后仪表指示仍然正常，但是并未发挥作用，生产中难以及时发现问题并采取解决措施。也有一些采用光学检测物料的方式对真空口积料进行检测和报警，但是真空口高温、高油烟、粉尘、经常拆装以及设备的震动等，影响检测装置的精度，现场环境对于光学组件的检测、线路等都有较大影响，甚至损坏检测报警装置。综上所述，目前还没有较好的技术设备综合解决此类问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了防止挤出机真空返料的装置，具体技术方案如下所示：

一种防止挤出机真空返料的装置，包括挤出机机筒、真空腔体组件、抽真空组件和安全阀，所述真空腔体组件连通所述挤出机机筒，所述抽真空组件连通所述真空腔体组件；

所述安全阀包括阀套组件、阀芯组件和热感应执行元件，所述阀芯组件和热感应执行元件安装在所述阀套组件内，所述阀套组件从外部伸入所述真空腔体组件，所述阀套组件内具有连通所述真空腔体组件的内部和外部的阀路，所述阀芯组件配置为使所述阀路处于常闭状态，所述热感应执行元件配置为在所述真空腔体组件内有熔融物料接近所述热感应执行元件时，在熔融物料的热量作用下所述热感应执行元件升温到相变温度后产生动作以推动所述阀芯组件打开所述阀路。

在一个具体的实施例中，所述热感应执行元件包括形状记忆弹簧，所述形状记忆弹簧的一端作用于所述阀芯组件，所述形状记忆弹簧的另一端作用于所述阀套组件。

在一个具体的实施例中，所述安全阀还包括锁紧弹簧，所述锁紧弹簧配置为压紧所述阀芯组件，所述锁紧弹簧对所述阀芯组件的作用力的方向与所述形状记忆弹簧对所述阀芯组件的作用力方向相反，且所述锁紧弹簧对所述阀芯组件的作用力大于所述形状记忆弹簧在相变前对所述阀芯组件的作用力，但小于所述形状记忆弹簧在相变后对所述阀芯组件的作用力。

在一个具体的实施例中，所述阀芯组件包括阀杆和位于所述阀杆上的密封头，所述阀杆穿设在所述阀路内，所述阀套组件在所述阀路具有密封台阶，所述密封头与所述密封台阶配合以关闭或打开所述阀路。

在一个具体的实施例中，所述锁紧弹簧和所述形状记忆弹簧从所述阀芯组件同一端对所述阀芯组件施加作用力；

优选地，所述锁紧弹簧的一端连接所述阀芯组件、另一端连接所述形状记忆弹簧。

在一个具体的实施例中，所述形状记忆弹簧设置在所述阀芯组件的位于所述真空腔体组件内的一端，所述锁紧弹簧设置在所述阀芯组件的另一端。

在一个具体的实施例中，所述安全阀还包括气流发声装置，所述气流发声装置配置为在所述阀路打开时在气流的驱动下发出警报声；

优选地，所述气流发声装置包括气流入口、发声腔和气流出口，所述气流入口与大气环境相通的，所述气流出口与所述阀路相通。

在一个具体的实施例中，所述阀套组件包括上阀盖、阀套本体和下阀盖，所述上阀盖、所述下阀盖分别可拆卸地套接在所述阀套本体的两端，所述阀套本体可拆卸地固定在所述真空腔体组件的开口处，所述下阀盖位于所述真空腔体组件内，所述阀路在所述下阀盖处连通所述真空腔体组件；

所述形状记忆弹簧的另一端连接所述下阀盖的内壁，所述气流发声装置设置在所述上阀盖内。

在一个具体的实施例中，所述上阀盖和所述阀套本体通过螺纹紧固联接，所述下阀盖和所述阀套本体通过螺纹紧固联接，所述下阀盖和所述阀套本体联接处设置有锁紧螺母。

在一个具体的实施例中，所述下阀盖由导热材料制成；

优选地，所述下阀盖在熔融物料为聚烯烃体系时采用铜片材质；

优选地，所述下阀盖在熔融物料为尼龙体系时采用不锈钢材质。

在一个具体的实施例中，所述下阀盖侧圆周面开有用于连通所述阀路和所述真空腔体组件的通孔；优选地，所述通孔从内向外倾斜向下延伸。

在一个具体的实施例中，所述热感应执行元件的相变温度为60℃～180℃；优选地，为70℃～140℃。

在一个具体的实施例中，所述真空腔体组件包括真空压盖和真空室，所述真空压盖安装在所述挤出机机筒的开口处，所述真空室连接所述真空压盖，所述真空压盖内开设有连通所述挤出机机筒的开口和所述真空室的通道。

本实用新型至少具有以下有益效果：

根据本实用新型提供的防止挤出机真空返料的装置，当发生真空返料时，熔融物料上溢至所述真空腔体组件内，熔融物料接近所述热感应执行元件，使所述热感应执行元件温度超过相变温度，所述热感应执行元件相变后产生动作以推动所述阀芯组件打开所述阀路，外部气流经所述阀路进入所述真空腔体组件，实现将真空返料时所述负压组件和所述挤出机机筒的通路压差减小，停止抽取低沸物，抑制真空返料的加剧。进一步地，气流发声装置发出声响，以提醒操作人员。

由此，本实用新型通过简单的机械装置，有效实现阻止真空返料的发生并及时发出声音报警，提醒员工进行工艺调整和清理，提高了产品品质和生产效率。该装置结构简单，不使用光学、电路及传感器，功能可靠，成本低，解决了现有技术中存在的问题。

而且，该设备结构简单，可直接在现有设备上进行修改，改动量小，运行稳定，产品质量稳定可靠，解决了现有技术中存在的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是实施例1中防止挤出机真空返料的装置正常生产的剖视图；

图2是实施例1中防止挤出机真空返料的装置真空返料时的剖视图；

图3是实施例1中安全阀通路闭合的示意图；

图4是实施例1中安全阀通路开启的示意图；

图5是实施例2中安全阀通路闭合的示意图；

图6是实施例2中安全阀通路开启的示意图。

主要元件符号说明：

1-挤出机机筒；2-挤出螺杆；3-熔融物料；4-法兰；5-真空压盖；6-真空室；7-真空接口管；8-密封压盖；9-安全阀；901，901'-阀套本体；902，902'-密封圈；903，903'-阀杆；904，906'-锁紧弹簧；905，904'-上阀盖；906，909，907'-锁紧螺母；907，905'-气流发声装置；908，908'-转接件；910，910'-形状记忆弹簧；911，909'-下阀盖；9111，9091'-通孔。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供了一种防止挤出机真空返料的装置，包括挤出机机筒1、真空腔体组件、抽真空组件和安全阀9，真空腔体组件连通挤出机机筒1，抽真空组件连通真空腔体组件。

其中，挤出机机筒1内设置有用于输送熔融物料3的挤出组件，例如挤出螺杆2。挤出机机筒1后部(靠近挤出机头的位置)的上部具有与真空腔体组件连通的开口，该区域物料完全熔融，且真空腔体组件安装于开口处。本领域技术人员可以理解的是，为了在挤出机机筒1内输送物料，挤出机筒还具有加热元件，本实施例中不再对挤出机本体的这些部件介绍。

如图1所示，真空腔体组件包括真空压盖和真空室6，真空压盖5安装在挤出机机筒1的开口处，真空室6连接真空压盖5，真空压盖5内开设有连通挤出机机筒1的开口和真空室6的通道。具体地，真空压盖5通过挤出机机筒1开口处的法兰4与挤出机机筒1连接。本实施例中，真空室6压盖具有特定的形状，例如其通道的横截面底部窄、顶部宽，类似倒锥形结构。抽真空组件包括负压产生装置和真空接口管7，真空接口管7与真空室6相通，且真空接口管7与负压产生装置相连接。真空室6包括一体成型壳体或分体式壳体，在为分体式壳体时，真空室6包括下壳和位于下壳顶部的密封压盖8。真空腔体组件具有开口，优选地，真空腔体组件的开口位于顶部，例如位于密封压盖8上。

本实施例中，安全阀9包括阀套组件、阀芯组件和热感应执行元件。其中，阀芯组件和热感应执行元件安装在阀套组件内，阀套组件从外部伸入真空腔体组件，阀套组件内具有连通真空腔体组件的内部和外部的阀路，阀芯组件配置为使阀路处于常闭状态，热感应执行元件配置为在真空腔体组件内有熔融物料3接近热感应执行元件时，在熔融物料3的热量作用下(如热辐射或热传递)热感应执行元件升温到相变温度后产生动作以推动阀芯组件打开阀路。

具体地，如图1-4所示，热感应执行元件包括形状记忆弹簧910，例如形状记忆合金支撑的弹簧，在温度未达到相变温度时，形状记忆弹簧910具有较好的可压缩性，在温度达到相变温度时，形状记忆弹簧910瞬间恢复至记忆状态，并表现出超强的弹性。形状记忆弹簧910的一端作用于阀芯组件，形状记忆弹簧910的另一端作用于阀套组件。

本实施例中，安全阀9还包括锁紧弹簧904，锁紧弹簧904配置为压紧阀芯组件，锁紧弹簧904对阀芯组件的作用力的方向与形状记忆弹簧910对阀芯组件的作用力方向相反，且锁紧弹簧904对阀芯组件的作用力大于形状记忆弹簧910在相变前对阀芯组件的作用力，但小于形状记忆弹簧910在相变后对阀芯组件的作用力。

示例性地，阀套组件包括上阀盖905、阀套本体901和下阀盖911。其中，上阀盖905、下阀盖911分别可拆卸地套接在阀套本体901的两端。

作为一种优选的上阀盖905、下阀盖911的可拆卸连接结构，上阀盖905和阀套本体901通过螺纹紧固联接，下阀盖911和阀套本体901通过螺纹紧固联接，下阀盖911和阀套本体901联接处设置有锁紧螺母909。优选地，上阀盖905和阀套本体901联接处也设置有锁紧螺母906。由于上阀盖905、阀套本体901和下阀盖911通过螺纹紧固联接，可以调节位置使得阀套组件的整体长度能够调整，便于调节形状记忆弹簧910、锁紧弹簧904的压缩力。锁紧螺母可以调节上阀盖905和下阀盖911位置使调整弹簧的回复力合适后固定，起到防震动防松的作用。

阀套本体901可拆卸地固定在真空腔体组件的开口处，下阀盖911位于真空腔体组件内，阀路在下阀盖911处连通真空腔体组件。优选地，阀套本体901与真空压盖5连接，连接面间有密封圈902。

需要说明的是，本实施例中阀套组件包括上阀盖905、阀套本体901和下阀盖911仅是阀套组件的一种优选组成结构，其该优选组成结构外，还可以具有其它结构形式，例如阀套组件为一体式结构、两段式结构或其它结构形式。此外，下阀盖911及相关结构根据真空室6的高度和物料种类有不同长度设计。

本实施例中，阀芯组件包括阀杆903和位于阀杆903上的密封头，阀杆903穿设在阀路内，阀套组件在阀路具有密封台阶，密封头与密封台阶配合以关闭或打开阀路。其中，密封台阶将阀路分隔成上下两个中空结构，这两个中空结构可用于放置形状记忆弹簧910和锁紧弹簧904。其中，密封头设置在阀杆903的中部或上部，二者之间优选为一体成型结构。优选地，密封头与密封台阶之间的配合面为锥面，即二者之间形成锥面密封。

本实施例中，形状记忆弹簧910设置在阀芯组件的位于真空腔体组件内的一端，锁紧弹簧904设置在阀芯组件的另一端。

基于本实施前述部分的描述可以得到一种更为具体的安装结构，如图3所示，形状记忆弹簧910位于阀路中密封台阶下方的中空结构内，锁紧弹簧904位于阀路中密封台阶上方的中空结构内。形状记忆弹簧910的一端直接作用于阀杆903或者通过转接件908(例如螺钉或板件)作用于阀杆903，形状记忆弹簧910的另一端作用于下阀盖911的端部的内壁。锁紧弹簧904的一端作用于上阀盖905的端部的内壁，锁紧弹簧904的另一端直接作用于阀杆903或者通过转接件908(例如螺钉或板件)作用于阀杆903，或者锁紧弹簧904的另一端抵接在密封头上。

本实施例中，安全阀9还包括气流发声装置907，气流发声装置907配置为在阀路打开时在气流的驱动下发出警报声。优选地，气流发声装置907设置在上阀盖905内。

作为一种优选的气流发声装置907，气流发声装置907包括气流入口、发声腔和气流出口，气流入口与大气环境相通的，气流出口与阀路相通。当有气流通过发声腔时，发生腔发出声响。优选地，发声腔为类口哨结构。

本实施例中，下阀盖911由导热材料制成，导热材料为常用的铜、铝、铁及其合金等。且下阀盖911在熔融物料3为聚烯烃体系时采用铜片材质，在熔融物料3为尼龙体系时采用不锈钢材质。

本实施例中，下阀盖911侧圆周面开有用于连通阀路和真空腔体组件的通孔9011。优选地，通孔9011从内向外倾斜向下延伸。

本实施例中，形状记忆弹簧910的相变温度为60℃～180℃。优选地，为70℃～140℃。

该防止挤出机真空返料的装置的具体使用方法为：

根据熔融物料3的组分预先设定热感应执行元件的相变温度，当发生真空返料时，熔融物料3上溢至真空腔体组件内，熔融物料3接近热感应执行元件，使热感应执行元件温度超过相变温度，热感应执行元件相变后产生动作以推动阀芯组件打开阀路，外部气流经阀路进入真空腔体组件，实现将真空返料时负压组件和挤出机机筒1的通路压差减小，停止抽取低沸物，抑制真空返料的加剧，同时气流发声装置907发出声响，提醒操作人员进行工艺调整或清理。

具体地，如图1所示，正常生产时，熔融物料3主要在真空室6压盖下部，真空室6中的空气温度主要是挤出机机筒1传递和热空气的热量，低于安全阀9下部形状记忆弹簧910的相变温度。如图3所示，安全阀9上阀盖905内的锁紧弹簧904通过阀杆903和转接件908将形状记忆弹簧910压缩，阀杆903上的密封头与阀套本体901内密封台阶压紧，使阀路闭合，真空室6不与外部环境相通，负压组件保持抽取物料中低沸物的真空度，使得熔融物料3中的低沸物被持续抽出，实现产品的稳定生产。

如图2所示，当发生真空返料时，熔融物料3上溢至真空室6中，熔融的高温物料距离安全阀9下部的下阀盖911较近，使下阀盖911及其内部的形状记忆弹簧910的温度升高。如图4所示，形状记忆弹簧910的温度超过其相变温度，瞬间表现出强弹性并回复至记忆状态，高于安全阀9上部锁紧弹簧904压缩力的回复力通过转接件908传递给阀杆903，将上部的锁紧弹簧904压缩，使阀杆903上的密封头与阀套本体901内密封台阶脱离，阀路开启。外部气流经上阀盖905顶部的气流发声装置907的结构进入阀路，气体穿过转接件908上的通孔并通过置于下阀盖911的通孔9111向下吹向熔融物料3，进而外部气体进入真空室6，实现将返料时负压组件和挤出机机筒1的通路压差减小，停止通过真空室6抽取熔融物料3中的低沸物，抑制真空返料的加剧，同时气流发声装置907发出连续的声响，提醒操作人员进行工艺调整或清理。

由此，本实施例通过简单的机械装置，有效实现阻止真空返料的发生并及时发出声音报警，提醒员工进行工艺调整和清理，提高了产品品质和生产效率。该装置结构简单，不使用光学、电路及传感器，功能可靠，成本低，解决了现有技术中存在的问题。

实施例2

与实施例1相比，本实施例的主要区别在于：

本实施例中，锁紧弹簧906'和形状记忆弹簧910'从阀芯组件同一端对阀芯组件施加作用力。具体地，锁紧弹簧906'和形状记忆弹簧910'均在安全阀9的下部。

优选地，锁紧弹簧906'的一端连接阀芯组件、另一端连接形状记忆弹簧910'。

如图5所示，正常生产时，下阀盖909'所处的温度较低，其内部的形状记忆弹簧910'非常容易被压缩变形，锁紧弹簧906'伸张将转接件908'向下压，下阀盖909'内的形状记忆弹簧910'受到转接件908'向下的力被压缩，转接件908'将向下的力传给阀杆903'，传给阀杆903'的密封头与阀套本体901'的密封台阶紧密配合，使安全阀通路闭合。此时，真空室6不与外部环境相通，负压组件保持抽取熔融物料中低沸物的真空度，使得熔融物料中的低沸物被持续抽出，实现产品的稳定生产。锁紧螺母907'可以在调节下阀盖909'位置使弹簧的回复力合适后固定，起到防震动防松的作用。转接件908'优选为与阀杆螺纹连接的调节螺母，可以调节锁紧弹簧906'和形状记忆弹簧910'的行程和状态，确保安全阀正常工作。

如图6所示，当发生真空返料时，熔融物料上溢至真空室6中，熔融的高温物料距离安全阀9下部的下阀盖909'较近，使下阀盖909'及其内部的形状记忆弹簧910'的温度升高，形状记忆弹簧910'的温度超过其相变温度，形状记忆弹簧910'的回复力高于锁紧弹簧906'的压缩力，形状记忆弹簧910'瞬间表现出强弹性并回复至记忆状态，通过转接件908'向上将锁紧弹簧906'压缩。同时阀杆903'上移，使阀杆903'上的密封头和阀套本体901'的密封台阶之间配合面脱离，阀路开启。外部空气经上阀盖904'顶部气流发声装置905'的结构进入阀套本体901'，气体下阀盖909'的通孔9091'向下吹向熔融物料，进而外部气体进入真空室6，实现将真空返料时负压组件和挤出机机筒的通路压差减小，停止通过真空室6抽取熔融物料中的低沸物，抑制真空返料的加剧，同时气流发声装置905'发出连续的声响，提醒操作人员进行工艺调整或清理。

本实施例中的其它特征与实施例1相同，不再赘述。

如本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。