CN109968593A - 一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置及方法，包括齿轮泵、与齿轮泵一端进行固定连接的带圆弧形端面的法兰、与齿轮泵另一端进行固定连接的挤出机、挤出机下方连接成型装置的温控***和控制面板，还包括与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面进行球形线性密封连接的螺杆泵定子管、螺杆泵定子管内设有成型流道，螺杆泵定子管与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面的连接处部分设有Y型流道，Y型流道双头端面流道口与螺杆泵定子管内设有的成型流道相连通；本发明解决了现有技术中对于粘度较大的橡胶注射困难、大型制品注射流道过长、设备投资大等技术问题，本发明结构简单紧凑、工作可靠、自动程度高，生产效率高，实现了塑化成型计量连续化。

Description

一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置及方法

技术领域

本发明于橡胶加工技术领域，涉及一种新型的螺杆泵定子橡胶衬套成型装置及方法。

背景技术

螺杆泵自90年代初以其优良的输送特性而被广泛用于下列化学工业、勘探采矿、造船业、陶瓷工业、能源工业、污水处理、造纸业、医药、食品等行业，用于输送化学浆液、钻探泥浆、各种燃油、淡水、污油、粘土多种介质输送。螺杆泵在现代工业中发挥着重要作用，是当今我国主要发展的技术之一，螺杆泵关键部件是定子橡胶衬套，其成型技术是影响产品性能的关键，代表螺杆泵技术先进水平。

螺杆泵定子产品传统的生产方法是:1)注射法,但缺点是：①能耗很大(>350kw)，注射量有限；②大制品多次注射，才能达到所需量要求；③产品寿命短，因分次注射易造成胶料粘结差。2)压注法：但缺点是：①塑化不均匀，影响产品的质量。②注射压力过高，负面影响大。③设备投资大，主机需要2000万左右。

中国专利CN200410024397.4号专利公开了一种普通螺杆泵定子橡胶衬套的一步法注射成型硫化设备及方法，其建立在螺杆旋转注射成型机产生高压、注射成型之上，但是由于螺旋等壁厚空心螺杆泵定子之螺旋管壁薄(6～8mm)无法承受高压。另外，等壁厚橡胶衬套的厚度非常薄(小于10mm)而长(大于7m)，更无法依靠高压注射法成型，难以完成等壁厚橡胶衬套的注射。

由青岛科技大学申请的CN201210076368.7号专利公开了一种螺旋等壁厚空心螺杆泵定子橡胶衬套成型方法，主体结构包括拉合装置、与拉合装置进行内螺纹连接的螺杆泵定子、与拉合装置直接压合的挤出机喷嘴，喷嘴反螺纹连接到冷喂料挤出机中，其中拉合装置安装在加热装置中，该方法提高了产品成型质量，降低一次性投资成本及生产成本，提高产品合格率，提高了工作效率。但是该装置挤出压力偏小，有注射量的限制，并且跟传统注射二步法一样，先在料筒内集聚定量胶料，制品越大，体积越大，对于粘度较大的橡胶，注射越困难，特别是针对大型制品，注射流道过长，因此，发明一种结构简单紧凑、工作可靠、自动程度高，生产效率高的螺杆泵定子橡胶衬套成型装置及工艺变得尤为重要。

发明内容

为解决以上问题，本发明目的在于提供一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置及方法，其装置主体结构包括齿轮泵、与齿轮泵一端进行固定连接的带圆弧形端面的法兰，与齿轮泵另一端进行固定连接的挤出机，挤出机下方连接成型装置的温控***和控制面板；

进一步的，所述成型装置还包括，与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面进行球形线性密封连接的螺杆泵定子管；螺杆泵定子管内设有成型流道，螺杆泵定子管与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面的连接处部分设有Y型流道，Y型流道双头端面流道口与螺杆泵定子管内设有的成型流道相连通；

进一步的，所述带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面具有圆形通孔，Y型流道单头端面流道口与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面的圆形通孔卡合；

进一步的，所述带圆弧形端面的法兰依次包括圆弧形端面，与圆弧形端面一体的中空的圆柱，与所述圆柱一体的法兰盘；

进一步的，所述螺杆泵定子管上下方分别设有上保温机构和下保温机构；所述螺杆泵定子管与里面的芯轴之间形成螺旋状成型流道，上保温机构和下保温机构通过螺钉螺栓固定连接；

进一步的，所述芯轴为螺旋麻花状；所述芯轴的螺旋凹槽与所述螺杆泵定子管形成成型流道；

进一步的，所述下保温机构下方固定有移动支架；

作为本发明的一个实施例，所述成型装置从左到右依次连接有挤出机、齿轮泵、带圆弧形端面的法兰、螺杆泵定子管，螺杆泵定子管右方为对称结构，依次连接有带圆弧形端面的法兰、齿轮泵、挤出机；

优选的，所述Y型流道双头端面流道口分别置于螺杆泵定子管的两端，且两个Y型流道双头端面流道***错配置；

优选的，所述挤出机为冷喂料挤出机。

优选的，所述成型装置从左到右依次连接有挤出机、齿轮泵、带圆弧形端面的法兰、螺杆泵定子管，螺杆泵定子管右方为封闭结构；

优选的，所述成型装置的带圆弧形端面的法兰在螺杆泵定子管中间位置与螺杆泵定子管周向端面球形线性密封连接；所述螺杆泵定子管两端为封闭结构。

优选的，当所述螺杆泵定子管两端连接有带圆弧形端面的法兰时，当螺杆泵定子管为4.6m时，挤出机显示压力为18Mpa；其显示压力与螺杆泵定子管的长度呈线性关系；所述螺杆泵定子管最大长度为12m。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

一、本发明双挤出机结构，其生产效率相对于传统机械装置提高30％，产品优品率达98％以上，寿命提高60％以上，降低能耗30％以上。结构简单、紧凑、体积小、工作可靠、易于实现自动化，提高效率，节省能源，设备费用低等，该设备生产的螺杆泵定子橡胶衬套致密性好，无外观缺陷，使用寿命得到较大提高。

二、本发明克服了模压技术的复杂工艺和难冲模的缺点，又克服了传统注射的高压、有限注射量、长流道注射难、庞大体积、昂贵价格的缺点。

三、本发明的无限量成型技术通过螺杆的连续输送结合橡胶齿轮泵高压作用，配合特殊结构喷嘴及冷流道设计实现塑化成型计量连续化，相比注射成型没有注射量的限制，实现按需分配。

四、本发明采用低压均质高压催生环保技术，解决了液压注射设备的庞大机构、高耗能的缺点。

五、本发明突破了定量注射难题，解决了传统注射成型难以生产高均质、大制品问题；克服传统的定量限制，取消了独立的注射料筒和注射液压动力机构，缩小了设备的体积。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明结构三维斜二测视图；

图2是本发明结构二维俯视图；

图3是本发明齿轮泵结构连接处二维局部俯视放大图；

图4是本发明结构二维主视图；

图5是本发明齿轮泵结构连接处二维局部主视放大图；

图6是本发明Y型流道结构二维俯视放大图；

图7(a)是本发明结构剖视图；

图7(b)是本发明压力与装置轴向位置压力曲线示意图；

图中标注：1-Y型流道；2-螺杆泵定子管；3-齿轮泵；4-带圆弧形端面的法兰；5-挤出机；6-上保温机构；7-下保温机构；8-芯轴；9-温控***；10-控制面板；11-移动支架；A-挤出机机筒；B-模具；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。

为使本发明实施例的目的-技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-4所示，本发明实施例所使用的成型装置(见图1)主体结构包括齿轮泵3、与齿轮泵3一端进行固定连接的带圆弧形端面的法兰4，与齿轮泵3另一端进行固定连接的挤出机5，挤出机5下方连接成型装置的温控***9和控制面板10；

进一步的，所述成型装置还包括，与带圆弧形端面的法兰4的圆弧形端面进行球形线性密封连接的螺杆泵定子管2；螺杆泵定子管2内设有成型流道，螺杆泵定子管2与带圆弧形端面的法兰4的圆弧形端面的连接处部分设有Y型流道1，Y型流道1双头端面流道口与螺杆泵定子管2内设有的成型流道相连通；

如图5-6所示，进一步的，所述带圆弧形端面的法兰4的圆弧形端面具有圆形通孔，Y型流道1单头端面流道口与带圆弧形端面的法兰4的圆弧形端面的圆形通孔卡合；

进一步的，所述带圆弧形端面的法兰4依次包括圆弧形端面，与圆弧形端面一体的中空的圆柱，与所述圆柱一体的法兰盘；

进一步的，所述螺杆泵定子管2上下方分别设有上保温机构6和下保温机构7；所述螺杆泵定子管2与里面的芯轴8之间形成螺旋状成型流道，上保温机构6和下保温机构7通过螺钉螺栓固定连接；

进一步的，所述芯轴8为螺旋麻花状；所述芯轴8的螺旋凹槽与所述螺杆泵定子管2形成成型流道；

进一步的，所述下保温机构7下方固定有移动支架11；

作为本发明的一个实施例，所述成型装置从左到右依次连接有挤出机5、齿轮泵3、带圆弧形端面的法兰4、螺杆泵定子管2，螺杆泵定子管2右方为对称结构，依次连接有带圆弧形端面的法兰4、齿轮泵3、挤出机5；

进一步的，所述Y型流道1双头端面流道口分别置于螺杆泵定子管2的两端，且两个Y型流道1双头端面流道***错配置；

作为本发明的一个实施例，所述挤出机5为冷喂料挤出机。

作为本发明的一个实施例，所述成型装置从左到右依次连接有挤出机5、齿轮泵3、带圆弧形端面的法兰4、螺杆泵定子管2，螺杆泵定子管2右方为封闭结构；

作为本发明的一个实施例，所述成型装置的带圆弧形端面的法兰4在螺杆泵定子管2中间位置与螺杆泵定子管2周向端面球形线性密封连接；所述螺杆泵定子管2两端为封闭结构。

如图7所示，作为本发明的一个实施例的实施方式，当所述螺杆泵定子管2两端连接有带圆弧形端面的法兰4时，当螺杆泵定子管2为4.6m时，挤出机5显示压力为18Mpa；其显示压力与螺杆泵定子管2的长度呈线性关系；所述螺杆泵定子管2最大长度为12m。

本发明实施例所使用的成型装置按照下列方法步骤进行成型：

(1)、首先对成型装置进行螺杆泵定子管2及芯轴8和Y型流道1的安装，螺杆泵定子管2和芯轴8之间进行中心定位，轴向方向以前后螺杆泵定子管2端面的轴向距离进行定位，保证内流道装置的端面距离螺杆泵定子管2的端面距离相等，螺杆泵定子管2悬空，外面为上保温机构6和下保温机构7，等距安装5排以上定位螺钉，每排有2个定位螺钉沿螺钉轴线方向，对螺杆泵定子管2内的成型产品进行保温；螺杆泵定子管2由芯轴8长度部分装置和Y型流道1长度部分装置组成，芯轴8长度部分装置和Y型流道1长度部分装置之间采用平键进行圆周方向的定位，安装完毕后放进预热装置控制温度90-100℃进行预热，预热时间为20-30分钟，保证芯轴8温度上升到90度；设置冷喂料挤出机预热温度，喂料段温度为50℃，挤出段为75℃，机头段为85℃，螺杆为80℃；

(2)、将冷喂料挤出机的口模和模具工装及Y型流道1进行配合锁紧，带圆弧形端面的法兰4与芯轴8和Y型流道1所在的螺杆泵定子管2、齿轮泵3组合成一个整体，不能有相对的滑动和错位，以保证挤出注射工艺的顺利完成；

(3)、启动成型装置，开始在95℃温度、20转/分速度、机头压力保持40Mpa以下进行低温低压低速挤出；低温指胶料的预塑温度要低于100℃，避免胶料在注射过程中造成焦烧，低速指螺杆转速低于30转/分钟，否则胶料的弹性会造成压力的急剧升高，低压指胶料的挤出压力保持在47Mpa以下，当螺杆泵定子管2为4.6m时，压力为18Mpa，压力过高容易造成等壁厚螺杆泵定子管2的壳体变形量过大和挤出机物料的返流，返流易造成胶料的吃料不稳定和温升过高；

(4)、再进行排气、溢流、保压和硫化过程，对橡胶的模压或注射均要使排气性优良，以保持制品中无气泡，保持胶料致密性；胶料的前锋料携带微量杂质，应进行有效地溢流来保证全长质量的均一性，溢流量控制在180-220克；挤胶完毕后进行保压补缩，使得超长制品在长度范围内的密度趋于均一，不会造成缺陷，进一步加大物料的致密性，增加耐磨性能，保压时间不低于15分钟，然后进入硫化工艺所设定的参数进行硫化成型，硫化温度控制在145-170℃，时间60-120分钟进行硫化。

以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案，不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其装置主体结构包括齿轮泵、与齿轮泵一端进行固定连接的带圆弧形端面的法兰，与齿轮泵另一端进行固定连接的挤出机，挤出机下方连接成型装置的温控***和控制面板。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述成型装置还包括，与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面进行球形线性密封连接的螺杆泵定子管；

所述螺杆泵定子管内设有成型流道，所述螺杆泵定子管与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面的连接处部分设有Y型流道，所述Y型流道双头端面流道口与螺杆泵定子管内设有的成型流道相连通。

3.根据权利要求2所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面具有圆形通孔，Y型流道单头端面流道口与带圆弧形端面的法兰的圆弧形端面的圆形通孔卡合；

所述带圆弧形端面的法兰依次包括圆弧形端面，与圆弧形端面一体的中空的圆柱，与所述圆柱一体的法兰盘。

4.根据权利要求2所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述螺杆泵定子管上下方分别设有上保温机构和下保温机构；

所述螺杆泵定子管与里面的芯轴之间形成螺旋状成型流道，上保温机构和下保温机构通过螺钉螺栓固定连接；

所述芯轴为螺旋麻花状；所述芯轴的螺旋凹槽与所述螺杆泵定子管形成成型流道。

5.根据权利要求2所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述成型装置从左到右依次连接有挤出机、齿轮泵、带圆弧形端面的法兰、螺杆泵定子管，螺杆泵定子管右方为对称结构，依次连接有带圆弧形端面的法兰、齿轮泵、挤出机。

6.根据权利要求2所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述Y型流道双头端面流道口分别置于螺杆泵定子管的两端，且两个Y型流道双头端面流道***错配置。

7.根据权利要求2所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述成型装置从左到右依次连接有挤出机、齿轮泵、带圆弧形端面的法兰、螺杆泵定子管，螺杆泵定子管右方为封闭结构。

8.根据权利要求2所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述成型装置的带圆弧形端面的法兰在螺杆泵定子管中间位置与螺杆泵定子管周向端面球形线性密封连接；所述螺杆泵定子管两端为封闭结构。

9.根据权利要求2-8所述的一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置，其特征在于：所述挤出机为冷喂料挤出机。

10.一种螺杆泵定子橡胶衬套成型装置的成型方法，包括以下步骤：

(1)、首先对成型装置进行螺杆泵定子管及芯轴和Y型流道的安装，螺杆泵定子管和芯轴之间进行中心定位，轴向方向以前后螺杆泵定子管端面的轴向距离进行定位，保证内流道装置的端面距离螺杆泵定子管的端面距离相等，螺杆泵定子管悬空，外面为上保温机构和下保温机构，等距安装5排以上定位螺钉，每排有2个定位螺钉沿螺钉轴线方向，对螺杆泵定子管内的成型产品进行保温；螺杆泵定子管由芯轴长度部分装置和Y型流道长度部分装置组成，芯轴长度部分装置和Y型流道长度部分装置之间采用平键进行圆周方向的定位，安装完毕后放进预热装置控制温度90-100℃进行预热，预热时间为20-30分钟，保证芯轴温度上升到90度；设置冷喂料挤出机预热温度，喂料段温度为50℃，挤出段为75℃，机头段为85℃，螺杆为80℃；

(2)、将冷喂料挤出机的口模和模具工装及Y型流道进行配合锁紧，带圆弧形端面的法兰与芯轴和Y型流道所在的螺杆泵定子管、齿轮泵组合成一个整体，不能有相对的滑动和错位，以保证挤出注射工艺的顺利完成；

(3)、启动成型装置，开始在95℃温度、20转/分速度、机头压力保持40Mpa以下进行低温低压低速挤出；低温指胶料的预塑温度要低于100℃，避免胶料在注射过程中造成焦烧，低速指螺杆转速低于30转/分钟，否则胶料的弹性会造成压力的急剧升高，低压指胶料的挤出压力保持在47Mpa以下，当螺杆泵定子管为4.6m时，压力为18Mpa，压力过高容易造成等壁厚螺杆泵定子管的壳体变形量过大和挤出机物料的返流，返流易造成胶料的吃料不稳定和温升过高；

(4)、再进行排气、溢流、保压和硫化过程，对橡胶的模压或注射均要使排气性优良，以保持制品中无气泡，保持胶料致密性；胶料的前锋料携带微量杂质，应进行有效地溢流来保证全长质量的均一性，溢流量控制在180-220克；挤胶完毕后进行保压补缩，使得超长制品在长度范围内的密度趋于均一，不会造成缺陷，进一步加大物料的致密性，增加耐磨性能，保压时间不低于15分钟，然后进入硫化工艺所设定的参数进行硫化成型，硫化温度控制在145-170℃，时间60-120分钟进行硫化。