專利名稱：一種連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀。
背景技術(shù)：
流變性是高分子材料在溫度和應(yīng)力作用下流動(dòng)產(chǎn)生的粘性和彈性形變行為，它與 各種因素的關(guān)系是高分子材料成型加工中最基本的工藝參數(shù)，對原料的選用、添加劑的選 擇、加工工藝參數(shù)的確定、成型設(shè)備和模具的設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)作用。 流變特性的測定有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，預(yù)測其產(chǎn)品的最終使用性能，還可以預(yù)測 加工過程中以及完成加工后產(chǎn)品的物理特性。因材料的性能指標(biāo)與材料的加工特性、產(chǎn)品 設(shè)計(jì)和加工工藝等密切相關(guān)，所以在對新材料的生產(chǎn)加工之前，了解材料的流變性能是非 常必要的。目前研究材料流變特性的測試儀器主要是轉(zhuǎn)矩流變儀，按結(jié)構(gòu)分為三部分主機(jī) 控制系統(tǒng)，測量驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔機(jī)附件部分。輔機(jī)附件部分包括密煉混合器、單螺桿擠出機(jī)、 雙螺桿擠出機(jī)、吹膜機(jī)、壓延擠帶機(jī)、電纜包覆裝置和造粒機(jī)等。本發(fā)明涉及螺桿擠出機(jī)和 密煉混合器輔機(jī)附件，旨在拓寬材料性能的研究，特別適用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的模擬實(shí) 驗(yàn)研究。 螺桿擠出機(jī)輔機(jī)，主要有單螺桿和雙螺桿擠出機(jī)兩種形式，目前存在的不足有
1.螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比在20 30左右，如此大長徑比的螺桿對螺桿的制造 和加工要求較高，同時(shí)成本也較高。 2.螺桿擠出機(jī)在實(shí)驗(yàn)?zāi)M加工纖維增強(qiáng)材料時(shí)比較困難。實(shí)驗(yàn)過程中，玻纖分 散的不均勻可能使擠出機(jī)阻塞，同時(shí)產(chǎn)生的巨大的扭矩可能使螺桿折斷或使電機(jī)過載等事 故。 3.螺桿擠出機(jī)在實(shí)驗(yàn)?zāi)M加工纖維增強(qiáng)材料時(shí)，玻纖對螺桿和料筒的摩擦和刮傷
比較厲害，這就要求螺桿要有足夠好的強(qiáng)度、剛度和耐磨性等，造成成本的增加。 4.相對于密煉混合器實(shí)驗(yàn)，螺桿擠出機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中，物料的用量比較大，對資源的
造成較大的浪費(fèi)。 密煉混合器輔機(jī)附件是一個(gè)間接性工作的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其轉(zhuǎn)子包括軋輥轉(zhuǎn)子、凸輪 轉(zhuǎn)子、班布里轉(zhuǎn)子和西格瑪轉(zhuǎn)子等，都為非螺桿型。物料在密煉室中主要受到擠壓、剪切、攪 拌、捏合和撕裂等作用而促使物料均勻混煉塑化的。
目前密煉混合器輔機(jī)存在的缺點(diǎn)有 1.非螺桿型轉(zhuǎn)子對材料的這種作用與材料在螺桿擠出機(jī)中受到螺桿的作用有較
大的差別，特別是在復(fù)合材料的研究中，密煉混合器中轉(zhuǎn)速與剪切和螺桿擠出機(jī)中轉(zhuǎn)速與
剪切還未能夠形成一種轉(zhuǎn)換關(guān)系，因此在研究螺桿對材料的影響存在較大的困難。 2.密煉混合器輔機(jī)屬于間歇性工作的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，每次實(shí)驗(yàn)完成，都必需關(guān)閉電源，
暫停儀器。清理物料時(shí)，必需將混合器拆卸，在工序上比較繁瑣，因此實(shí)驗(yàn)的時(shí)間也較長。 對于以上兩種輔機(jī)附件實(shí)驗(yàn)儀器存在的缺點(diǎn)，有必要設(shè)計(jì)一種儀器，能夠在少量
物料的情況下，研究螺桿對物料的循環(huán)連續(xù)剪切作用，同時(shí)，能夠方便清理物料，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。本發(fā)明的儀器是研究材料的流動(dòng)，塑化，熱穩(wěn)定性，剪切穩(wěn)定性等的理想設(shè)備，該流變儀提供了更接近于生產(chǎn)實(shí)際加工的動(dòng)態(tài)測試方法，可以在類似實(shí)際加工的情況下，循環(huán)連續(xù)、準(zhǔn)確可靠地對材料的流變性能進(jìn)行測定，如多組份物料的混合、熱固性樹脂的交聯(lián)固化、彈性體的硫化，材料的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性以及螺桿轉(zhuǎn)速對體系加工性能的影響等。可廣泛應(yīng)用于橡塑新材料的研究、開發(fā)，材料流變性能的測定，新配方的設(shè)計(jì)，成型工藝條件的優(yōu)化，以及產(chǎn)品質(zhì)量的控制等。對教學(xué)、科研和新材料的開發(fā)和生產(chǎn)工藝條件的確定有很大的價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，可以在少量物料的情況下，模擬螺桿擠出機(jī)中螺桿對物料的連續(xù)剪切作用，測量轉(zhuǎn)子在混合混煉過程中扭矩與時(shí)間的函數(shù)。 本發(fā)明提出的連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，由混合器腔體1、混合器后板2、轉(zhuǎn)子3、密閉閥4、流向控制閥5、混合器前板6、螺釘7和溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)8組成，混合器后板2、混合器腔體1和混合器前板6依次通過螺釘7連接組成混合器，混合器腔體1內(nèi)設(shè)有主型腔11和副型腔12，主型腔11和副型腔12均為中部空心的柱形結(jié)構(gòu)，型腔通道10為兩條，主型腔11和副型腔12兩端分別通過型腔通道10連接，構(gòu)成"回"字形結(jié)構(gòu)，加料口 9位于主型腔11的頂部，加料口 9上設(shè)有密閉閥4，當(dāng)加料口 9完成加料后由密閉閥4密封；流向控制閥5位于型腔通道10內(nèi)，用于控制主型腔和副型腔間物料流向，轉(zhuǎn)子3分別位于主型腔11和副型腔12內(nèi)；混合器后板2、混合器腔體1和混合器前板6分別連接溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)8。 本發(fā)明中，所述溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)8采用溫度傳感器和加熱器，所述溫度傳感器
連接有信息輸出單元和顯示單元，通過溫度傳感器測控混合器腔體1中物料的溫度。
本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)子3連接轉(zhuǎn)矩傳感器，轉(zhuǎn)矩傳感器連接有信息輸出單元和顯示單元。 本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)子3為螺桿轉(zhuǎn)子、螺桿銷釘轉(zhuǎn)子或屏障螺桿轉(zhuǎn)子中任一種。
本發(fā)明中，混合器腔體1兩側(cè)分別開有凹槽，兩條凹槽構(gòu)成兩條型腔通道IO，一條凹槽位于混合器腔體1與混合器后板2之間，另一條凹槽位于混合器腔體1與混合器前板6之間。 本發(fā)明中，主型腔11和副型腔12均為單螺桿轉(zhuǎn)子型腔、雙螺桿轉(zhuǎn)子型腔、三螺桿轉(zhuǎn)子型腔或行星螺桿轉(zhuǎn)子型腔中任一種。 在混合器腔體1、混合器后板2和混合器前板6分別設(shè)有溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)8。物料從加料口 9加入混合器腔體1中，加料完成后，關(guān)閉密閉閥4。轉(zhuǎn)子3在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過對轉(zhuǎn)子扭矩?cái)?shù)據(jù)的采集及處理，獲取扭矩值。物料經(jīng)過混煉混合并在轉(zhuǎn)子3作用下，物料從主型腔11中的出料口通過一條型腔通道10進(jìn)入副型腔12，在副型腔12中，在轉(zhuǎn)子3的作用下，物料從另一條型腔通道IO通道進(jìn)入主型腔11中，如此循環(huán)連續(xù)，完成物料的連續(xù)剪切與混煉。 本發(fā)明中，所述混合器腔體內(nèi)的主型腔11和副型腔12是循環(huán)連續(xù)的，為"回"字型型腔，主副型腔之間通過型腔通道相連接；物料在型腔內(nèi)能夠循環(huán)連續(xù)的受到轉(zhuǎn)子的作用。
本發(fā)明中，所述流向控制閥，當(dāng)關(guān)閉料流控制閥，使物料能夠在混合器型腔中循環(huán)連續(xù)運(yùn)動(dòng)；開啟流向控制閥，則切斷物料的這種循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使物料在轉(zhuǎn)子的作用下擠出混合器。 本發(fā)明的有益效果在于如上所述的循環(huán)運(yùn)動(dòng)方式保證了物料循環(huán)連續(xù)的受到轉(zhuǎn)子的作用，這種作用更加接近于螺桿擠出機(jī)的實(shí)際加工情況，可以在少量物料的情況下，模擬螺桿擠出機(jī)中螺桿對物料的連續(xù)剪切作用，特別適用于玻璃纖維，植物纖維等剪切敏感型纖維復(fù)合材料的研究。此發(fā)明的設(shè)備對物料的需求較少，達(dá)到資源的節(jié)約。實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，通過流向控制閥的開啟，切斷物料循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使物料在轉(zhuǎn)子的作用下擠出混合器。這樣可以在不必關(guān)閉主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)情況下將物料清理出混合器，減少對設(shè)備的疲勞損害并縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。


圖1為主副型腔為單轉(zhuǎn)子流變儀局部剖視圖。
圖2為主副型腔為單轉(zhuǎn)子流變儀俯視圖。
圖3為主副型腔為單轉(zhuǎn)子流變儀的型腔體。 圖中標(biāo)號(hào)1為混合器型腔體，2為混合器后板，3為轉(zhuǎn)子，4為密閉閥，5為流向控制閥，6為混合器前板，7為螺釘，8為溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)，9為加料口， 10為型腔通道，11為主型腔，12為副型腔。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。 實(shí)施例1 :如圖1至圖3所示，包括混合器腔體1以及腔體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子3，混合器腔體1設(shè)有主腔體11、副腔體12、溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)8、加料口 9及型腔通道IO，型腔通道10處的連同與否由流向控制閥5控制，混合器前板6、混合器型腔體1和混合器后板2通過螺釘7組裝在一起，加料口 9處設(shè)有密閉閥4。 如圖1至圖3所示，本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)子3在混合器腔體1內(nèi)，混合器腔體1是通過型腔通道10相連，混合器腔體1和混合器后板2通過螺釘7組裝在一起，加料口 9處設(shè)有密閉閥4。 下面的實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)驗(yàn)前將本裝置連接到扭矩傳感器上，接上電源和熱電偶，打開總電源、計(jì)算機(jī)控制部分的電源，并進(jìn)入控制程序，設(shè)置溫度參數(shù)和轉(zhuǎn)速參數(shù)，然后開啟驅(qū)動(dòng)部分的電源，待溫度達(dá)到設(shè)定值后，預(yù)熱一段時(shí)間，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置，運(yùn)行本裝置，將物料經(jīng)加料口 9處加入混合器腔體l中，加料完成后，關(guān)閉密閉閥4。轉(zhuǎn)子3是由主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，通過對轉(zhuǎn)子3扭矩?cái)?shù)據(jù)的采集及處理，由信息輸出單元和顯示單元記錄轉(zhuǎn)子的扭矩值。物料在轉(zhuǎn)子3的作用下，經(jīng)過剪切混合并沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向向前輸送，物料從主型腔11通過一條型腔通道10進(jìn)入副型腔12，在副型腔12中，在轉(zhuǎn)子3的作用下，物料從另一條型腔通道IO進(jìn)入主型腔11中，如此循環(huán)連續(xù)。實(shí)驗(yàn)完成，通過料流控制閥的開啟，切斷物料循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使物料在轉(zhuǎn)子的作用下擠出混合器。實(shí)驗(yàn)完成后，關(guān)閉電源并清洗流變儀。
本發(fā)明的工作過程如下 如圖1至圖3所示，物料經(jīng)加料口 9加入混合器腔體1中，加料完成后，關(guān)閉密閉
5閥4。混合器腔體l內(nèi)的轉(zhuǎn)子3在系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在轉(zhuǎn)子3的作用下，從主型腔11一端到達(dá)其中一條型腔通道10進(jìn)入副型腔12，在副型腔12中，在轉(zhuǎn)子3的作用下，物料再通過另一條型腔通道10進(jìn)入主型腔11中，如此循環(huán)連續(xù)；物料在型腔內(nèi)經(jīng)轉(zhuǎn)子3剪切一定時(shí)間之后，通過對轉(zhuǎn)子扭矩?cái)?shù)據(jù)的采集及處理，獲取扭矩值；開啟流向控制閥5，物料在型腔內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)被阻止，并在轉(zhuǎn)子作用下擠出混合器型腔。其中在混合器腔體1、混合器后板2和混合器前板6分別設(shè)有溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)8。
權(quán)利要求
一種連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，由混合器腔體(1)、混合器后板(2)、轉(zhuǎn)子(3)、密閉閥(4)、流向控制閥(5)、混合器前板(6)、螺釘(7)和溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)(8)組成，其特征在于混合器后板(2)、混合器腔體(1)和混合器前板(6)依次通過螺釘(7)連接組成混合器，混合器腔體(1)內(nèi)設(shè)有主型腔(11)和副型腔(12)，主型腔(11)和副型腔(12)均為中部空心的柱形結(jié)構(gòu)，型腔通道(10)為兩條，主型腔(11)和副型腔(12)兩端分別通過型腔通道(10)連接，構(gòu)成“回|”字形結(jié)構(gòu)，加料口(9)位于主型腔(11)的頂部，加料口(9)上設(shè)有密閉閥(4)，當(dāng)加料口(9)完成加料后由密閉閥(4)密封；流向控制閥(5)位于型腔通道(10)內(nèi)，用于控制主型腔和副型腔間物料流向，轉(zhuǎn)子(3)分別位于主型腔(11)和副型腔(12)內(nèi)；混合器后板(2)、混合器腔體(1)和混合器前板(6)分別連接溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，其特征在于所述溫度測控調(diào) 節(jié)系統(tǒng)(8)采用溫度傳感器和加熱器，所述溫度傳感器連接有信息輸出單 元和顯示單元， 通過溫度傳感器測控混合器腔體(1)中物料的溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(3)連 接轉(zhuǎn)矩傳感器，轉(zhuǎn)矩傳感器連接有信息輸出單元和顯示單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(3)為 螺桿轉(zhuǎn)子、螺桿銷釘轉(zhuǎn)子或屏障螺桿轉(zhuǎn)子中任一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，其特征在于混合器腔體(1) 兩側(cè)分別開有凹槽，兩條凹槽構(gòu)成兩條型腔通道(IO)，一條凹槽位于混合器腔體(1)與混 合器后板(2)之間，另一條凹槽位于混合器腔體(1)與混合器前板(6)之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，其特征在于所述主型腔(11) 和副型腔(12)均為單螺桿轉(zhuǎn)子型腔、雙螺桿轉(zhuǎn)子型腔、三螺桿轉(zhuǎn)子型腔或行星螺桿轉(zhuǎn)子型 腔中任一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)循環(huán)混合器的轉(zhuǎn)子流變儀，由混合器腔體、混合器后板、轉(zhuǎn)子、密閉閥、流向控制閥、混合器前板和溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，混合器后板、混合器腔體和混合器前板依次連接組成混合器，混合器腔體內(nèi)設(shè)有主型腔和副型腔，主型腔和副型腔均為中部空心的柱形結(jié)構(gòu)，主型腔和副型腔兩端分別通過型腔通道連接，構(gòu)成“回”字形結(jié)構(gòu)，加料口位于主型腔的頂部，加料口上設(shè)有密閉閥；流向控制閥位于型腔通道內(nèi)，主型腔和副型腔內(nèi)均設(shè)有轉(zhuǎn)子；混合器后板、混合器腔體和混合器前板分別連接溫度測控調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本發(fā)明保證了物料循環(huán)連續(xù)的受到轉(zhuǎn)子的作用，可以在少量物料的情況下，模擬螺桿擠出機(jī)中螺桿對物料的連續(xù)剪切作用，本發(fā)明對物料的需求較少，達(dá)到資源的節(jié)約。
文檔編號(hào)G01N11/14GK101762437SQ20091020062
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者王宗明, 邱軍 申請人:同濟(jì)大學(xué)