本发明涉及一种水下切粒机的气动调节刀杆结构。
背景技术：
水下切粒机可完美地切割加工各种粒径的多种聚合物材料，当多把切刀在适当的压力下，各切刀的刀刃与热切模面紧密贴合，并在刀杆的驱动下沿热切模面作圆周滑动，将从热切机头处挤出的聚合物材料切割成球形或橄榄形颗粒,切粒质量与多把切刀和热切模面的密贴程度有着很重要的关系。
目前，国内、外采用的使多把切刀和热切模面的密贴结构有三种结构：
1、靠压缩弹簧的弹力推动切刀盘，以保证切刀盘上的多把切刀的刀刃同时与热切模面密贴，来保证切粒效果，其缺点是压缩弹簧的弹力不能根据聚合物材料特性进行调整，尤其在切割软质聚合物材料时，会使颗粒产生尾梢和产生较多的碎屑；
2、靠压缩空气推动气缸内的活塞，由活塞推动刀杆，刀杆顶住切刀盘，以保证切刀盘上的多把切刀的刀刃同时与热切模面密贴，来保证切粒效果，其缺点是在压缩空气的推力下，切刀盘上的多把切刀的刀刃与热切模面为硬性密贴，切刀的刀刃极易磨损，增加了生产成本；
3、靠调节丝杆推顶刀杆，水下切粒机每运行一段时间，当切刀的刀刃产生磨损，为保证切刀盘上的多把切刀的刀刃同时与热切模面的密贴程度，由手动调节丝杆，来保证切粒效果，其缺点是在丝杆的硬性压紧力下，切刀的刀刃极易磨损，另外在运行中由于需要经常的手动调节丝杆而增加了人力。
以上三种结构，切刀和热切模面的密封均采用机械密封，结构复杂，不利于维修。另外，由于水下切粒机的工况复杂，容易造成机械密封磨擦端面的损坏而造成漏水现象，提高了维修成本。
技术实现要素：
发明目的：本发明的目的是提供一种水下切粒机的气动调节刀杆结构，通过该气动调节刀杆结构可以确保在高速水流和高水温以及气压工作状态时切刀和热切模面的密贴性，提高切粒质量，避免产生碎屑，减少切刀的刀刃磨损，提高切刀的使用寿命，降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种水下切粒机的气动调节刀杆结构，包括刀杆组成、连接法兰和气动调节结构；所述刀杆组成包括刀杆、轴承座、圆锥滚子轴承、气动柱塞、压缩弹簧、切刀座、刀盘轴、切刀盘、切刀；轴承座的后端与交流电机相连，轴承座的前端通过连接法兰与水下切粒机的水腔后端连接；刀杆的后端通过圆锥滚子轴承安装在轴承座内并与交流电机输出轴连接，刀杆的中部穿过连接法兰，连接法兰与刀杆之间沿轴向间隔设置前端油封和后端油封，前端油封和后端油封之间设有进气口，进气口通过气动调节结构与压缩空气的气源连接，通过气动调节结构调节通入进气口的气压大小，在刀杆与进气口相对应的位置设有进气孔，刀杆的前端伸入水腔内，在刀杆的前端设有柱塞滑孔，柱塞滑孔通过刀杆中心的通气孔与进气孔连通，柱塞滑孔内设有气动柱塞，气动柱塞的前端通过压缩弹簧与切刀座的后端连接，在刀杆的前端外圆沿轴向设有两个滑键槽，每个滑键槽内设有一个滑键，两个滑键分别与切刀座的中部连接，切刀座由两个滑键安装和限位在刀杆前端部，刀盘轴通过螺纹孔安装在切刀座的前端，刀盘轴的球形外表面与切刀盘中心的球形内表面配合，多个切刀固定在切刀盘上。
进一步的，所述连接法兰包括夹具法兰和油封法兰，油封法兰的前端与水下切粒机的水腔后端连接，油封法兰的后端与夹具法兰的前端连接，夹具法兰的后端与轴承座的前端连接；所述前端油封包括油封压盖、铜套、o形密封圈、密封圈座、不锈钢骨架油封i和不锈钢骨架油封ii，铜套设置在油封法兰内孔的中前部，铜套的前端连接油封压盖，油封压盖固定在油封法兰的前端端面上，通过油封压盖轴向固定铜套，铜套与刀杆之间设有密封圈座，不锈钢骨架油封i和不锈钢骨架油封ii固定在密封圈座内；所述后端油封包括不锈钢骨架油封iii和密封圈压板，在夹具法兰与刀杆之间设置不锈钢骨架油封iii，密封圈压板固定在夹具法兰的前端端面，通过密封圈压板轴向固定不锈钢骨架油封iii，所述进气口设置在油封法兰的后部。
进一步的，所述不锈钢骨架油封i、不锈钢骨架油封ii和不锈钢骨架油封iii均为双唇聚四氟乙烯油封，并且在唇口内壁设有与刀杆转向相反的螺纹槽。
进一步的，所述铜套前后两端与油封法兰之间设有o形密封圈。
进一步的，两个不锈钢球分别安装在刀盘轴的两侧钢球座内，通过安装在刀盘轴两侧钢球座内的不锈钢球和切刀盘两侧的钢球槽连接刀盘轴和切刀盘，切刀盘以安装在刀盘轴两侧钢球座内的两个不锈钢球为支撑点，切刀盘中心的球形内表面与刀盘轴的球形外表面之间依靠压缩弹簧的弹力作万向运动，以保证所有切刀的刀刃同时与热切模面紧密贴合。
进一步的，所述气动柱塞的前端端面设有螺丝孔。
进一步的，所述气动柱塞的圆周面设有多个o形圈槽，o形圈槽内设有氟橡胶o形圈。
进一步的，所述轴承座上安装有油杯，油杯用于向轴承座内注入润滑脂。
进一步的，所述气动调节结构包括气动手拉阀、气管i、减压阀、气管ii、电磁阀和气管iii，气动手拉阀的进气端接压缩空气的气源，气动手拉阀的出气端由气管i与减压阀的进气端连接，减压阀的出气端由气管ii与电磁阀的进气端连接，电磁阀的出气端由气管iii与进气口连接。
本发明水下切粒机的气动调节刀杆结构具有以下优点：
(1)通过压缩空气推力和压缩弹簧的弹力共同作用于切刀盘，通过压缩空气推动气动柱塞，气动柱塞在气压的作用下推动压缩弹簧，以增加压缩弹簧的压紧力，保证切刀的刀刃与热切模面的密贴性，可以根据物料材质和成形状况调节气压大小，以改善颗粒的成形状态，避免产生碎屑，适用于多种聚合物材料的生产作业中，产量可满足200kg/hr～1000kg/hr的生产范围要求；
(2)可以调节切刀的刀刃与热切模面的密贴程度，减少刀刃磨损，切刀的使用寿命提高了三倍，降低了生产成本；
(3)结构组装简单、利于拆卸维修。
附图说明
图1为本发明气动调节刀杆结构的结构示意图；
图2为连接法兰的结构示意图；
图3为图2中a-a视图；
图4为刀杆组成的结构示意图；
图5为刀杆的结构示意图；
图6为图5中a-a视图；
图7为图5中b-b视图；
图8为图5中c-c视图；
图9为气动柱塞的结构示意图；
图10为刀盘轴的结构示意图；
图11为图10的左视图；
图12为切刀盘的结构示意图；
图13为图12中a-a视图；
图中：1-热切摸头，2-水腔，3-模头夹具，4-连接法兰，5-刀杆组成，6-交流电机输出轴，7-连接螺栓，8-热切模面，9-气动手拉阀，10-气管i，11-减压阀，12-气管ii，13-电磁阀，14-气管iii，15-螺钉i，16-油封压盖，17-不锈钢骨架油封i，18-密封圈座，19-沉头螺钉，20-油封法兰，21-铜套，22-夹具法兰，23-螺钉ii，24-螺钉iii，25-不锈钢骨架油封iii，26-密封圈压板，27-不锈钢骨架油封ii，28-o形密封圈，29-进气口，30-切刀，31-切刀盘，32-刀盘轴，33-不锈钢球，34-切刀座，35-压缩弹簧，36-气动柱塞，37-氟橡胶o形圈，38-刀杆，39-轴承座，40-油杯，41-圆锥滚子轴承，42-圆柱头螺钉，43-滑键，44-滑键槽，45-柱塞滑孔，46-通气孔，47-进气孔，48-o形圈槽，49-螺丝孔，50-螺纹孔，51-钢球座，52-球形外表面，53-球形内表面，54-钢球槽。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1至13所示，本发明的一种水下切粒机的气动调节刀杆结构，包括刀杆组成5、连接法兰4和气动调节结构。所述刀杆组成5包括刀杆38、轴承座39、圆锥滚子轴承41、气动柱塞36、压缩弹簧35、切刀座34、刀盘轴32、切刀盘31、切刀30；轴承座39的后端与交流电机相连，轴承座39的前端通过连接法兰4与水下切粒机的水腔2后端连接；刀杆38的后端通过圆锥滚子轴承41安装在轴承座39内并与交流电机输出轴6连接，刀杆38的中部穿过连接法兰4，连接法兰4与刀杆38之间沿轴向间隔设置前端油封和后端油封，前端油封和后端油封之间设有进气口29，进气口29通过气动调节结构与压缩空气的气源连接，通过气动调节结构调节通入进气口29的气压大小，在刀杆38与进气口29相对应的位置设有进气孔47，刀杆38的前端伸入水腔2内，在刀杆38的前端设有柱塞滑孔45，柱塞滑孔45通过刀杆38中心的通气孔46与进气孔47连通，柱塞滑孔45内设有气动柱塞36，气动柱塞36的前端通过压缩弹簧35与切刀座34的后端连接，在刀杆38的前端外圆沿轴向设有两个滑键槽44，每个滑键槽44内设有一个滑键43，两个滑键43分别与切刀座34的中部连接，切刀座34由两个滑键43安装和限位在刀杆38前端部，刀盘轴32通过螺纹孔50安装在切刀座34的前端，刀盘轴32的球形外表面52与切刀盘31中心的球形内表面53配合，多个切刀30由圆柱头螺钉42固定在切刀盘31上。切刀座34在压缩弹簧35的弹力作用下沿滑键槽44前、后移动，可以调节切刀30的刀刃与水腔2前端热切模头1上的热切模面8之间的密贴程度。
如图1至3所示，本实施例中，所述连接法兰4包括夹具法兰22和油封法兰20，油封法兰20的前端通过模头夹具3与水下切粒机的水腔2后端连接，油封法兰20的后端通过螺钉ii23与夹具法兰22的前端连接，夹具法兰22的后端通过连接螺栓7与轴承座39的前端连接。所述前端油封包括油封压盖16、铜套21、o形密封圈28、密封圈座18、不锈钢骨架油封i17和不锈钢骨架油封ii27，铜套21设置在油封法兰20内孔的中前部，铜套21的前端通过沉头螺钉19连接油封压盖16，油封压盖16由螺钉i15固定在油封法兰20的前端端面上，通过油封压盖16轴向固定铜套21，铜套21与刀杆38之间设有密封圈座18，不锈钢骨架油封i17和不锈钢骨架油封ii27固定在密封圈座18内，密封圈座18为四个，不锈钢骨架油封i17和不锈钢骨架油封ii27的数量均为两个。为确保油封法兰20内腔的气密性，所述铜套21前后两端与油封法兰20之间设有o形密封圈28。所述后端油封包括不锈钢骨架油封iii25和密封圈压板26，不锈钢骨架油封iii25设置在夹具法兰22与刀杆38之间，密封圈压板26由螺钉iii24固定在夹具法兰22的前端端面，通过密封圈压板26轴向固定不锈钢骨架油封iii25，不锈钢骨架油封iii25数量为两个。所述不锈钢骨架油封i17、不锈钢骨架油封ii27和不锈钢骨架油封iii25均为双唇聚四氟乙烯油封，并且在唇口内壁设有与刀杆38转向相反的螺纹槽。所述进气口29设置在油封法兰20的后部。
如图1所示，所述气动调节结构包括气动手拉阀9、气管i10、减压阀11、气管ii12、电磁阀13和气管iii14，气动手拉阀9的进气端接压缩空气的气源，气动手拉阀9的出气端由气管i10与减压阀11的进气端连接，减压阀11的出气端由气管ii12与电磁阀13的进气端连接，电磁阀13的出气端由气管iii14与进气口29连接。
如图4所示，所述轴承座39上安装有油杯40，油杯40用于向轴承座39内注入润滑脂。
图10至13所示，刀盘轴32的球形外表面52与切刀盘31中心的球形内表面53配合。两个不锈钢球33分别安装在刀盘轴32的两侧钢球座51内，通过安装在刀盘轴32两侧钢球座51内的不锈钢球33和切刀盘31两侧的钢球槽54连接刀盘轴32和切刀盘31。切刀盘31以安装在刀盘轴32两侧钢球座51内的两个不锈钢球33为支撑点，切刀盘31中心的球形内表面53与刀盘轴32的球形外表面52之间依靠压缩弹簧35的弹力作万向运动，以保证所有切刀30的刀刃同时与热切模面8紧密贴合。
如图9所示，所述气动柱塞36的前端端面设有螺丝孔49。在拆卸气动柱塞36时，可将拆卸螺栓的螺丝部拧入螺丝孔49内，可方便地通过拆卸螺栓将气动柱塞36从柱塞滑孔45中拉出。所述气动柱塞36的圆周面设有多个o形圈槽48，o形圈槽48内设有氟橡胶o形圈37。氟橡胶o形圈37起到气动柱塞36和柱塞滑孔45之间的气密作用。
当水腔2与连接法兰4由模头夹具3连接后，操作气动手拉阀9接通压缩空气的气源，水腔2体上的光电传感器动作，聚合物材料由热切机头1处挤出至水腔2内的高速水流中，刀杆38在交流电机输出轴6的驱动下开始旋转，驱动切刀30对聚合物材料进行切割，电磁阀13通电闭合，导通减压阀11的出气端经由气管ii12、电磁阀13和气管iii14至进气口29的气路，减压后的压缩空气进入连接法兰4内腔。
本实施例中的气动手拉阀9的进气端接8kg/cm2压缩空气的气源，操作气动手拉阀9的手柄可以切断或接通经由气管i10进入减压阀11的压缩空气，调节减压阀11的气压调节旋钮，可将经由气管ii12、电磁阀13和气管iii14进入连接法兰4内腔的压缩空气压力根据工艺要求调节为4～7kg/cm2。
压缩空气进入连接法兰4内腔后，不锈钢骨架油封ii27和不锈钢骨架油封iii25为双唇聚四氟乙烯油封，采用无弹簧的宽唇动力结构，刀杆38高速旋转与油封唇口产生的磨擦热会使油封唇口不断收缩，使油封唇口紧紧抱在刀杆38表面上，使刀杆38表面与唇口之间无间隙存在，又能补偿磨损；双唇聚四氟乙烯油封的唇口内壁刻有与刀杆38转向相反的螺纹槽，当刀杆38旋转时会产生一个向内推力，阻止压缩空气外流，这个推力很高，致使能封住30kg/cm2的流体压力，以确保进入连接法兰4内腔的压缩空气在刀杆38高速旋转时不泄漏。不锈钢骨架油封i17为双唇聚四氟乙烯油封，当刀杆38旋转时，阻止水腔2内的高速水流沿着刀杆38进入油封法兰20内腔。
压缩空气进入连接法兰4内腔后，经由刀杆38的进气孔47和通气孔46进入柱塞滑孔45，推动气动柱塞36，气动柱塞36在气压的作用下推动压缩弹簧35，以增加压缩弹簧35的压紧力，保证切刀30的刀刃与热切模面8的密贴性。根据切粒的状况，调节减压阀11的气压调节旋钮，以改善颗粒的成形状态。
当刀杆38停止转动，或水腔2与连接法兰4脱离连接，电磁阀13断电打开，切断压缩空气通往连接法兰4内腔的气路，将连接法兰4内腔的压缩空气排空至大气，以确保操作人员的安全。更换切刀时，由于刀杆38停止转动以及水腔2与连接法兰4脱离了连接，电磁阀13自动断电打开，将连接法兰4内腔的压缩空气排空至大气，使连接法兰4内腔的压缩空气压力为零，以防止在拆卸安装在刀杆38前端部的切刀座34时，气动柱塞36和压缩弹簧35在气压的作用下，射出刀杆38的柱塞滑孔45而造成人身伤害。
拆卸或安装气动柱塞36、压缩弹簧35和切刀座34之前，为了确保操作人员的人身安全，可通过气动手拉阀9切断压缩空气的气源，将气管i10、减压阀11和气管ii12内的压缩空气排空至大气，使减压阀11压缩空气压力显示为零，以增加操作人员的人身安全系数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。