一种橡胶复合挤出机头锁紧装置、挤出机头及方法与流程

1.本发明属于挤出设备技术领域，具体涉及一种橡胶复合挤出机头锁紧装置、挤出机头及方法。


背景技术：

2.挤出机头主要用于提供在橡胶和塑料工业中生产挤出型材的成型出口。用于从一个或多个挤出机连续生产一个或多个挤出型材的挤出机头包括固定不动的固定模体以及至少一个设置在夹紧枢轴上的可移动部件(又称为活动模体)，可移动部件通过夹紧枢轴实现相对于固定模体的运动，使得它们在工作位置中相邻接表面密封，并且能够将它们摆动旋转到打开位置，操作人员能够从打开位置进行清洁和维护。
3.例如，图1、图2所示的实施例中，一个或多个挤出机1安装于挤出机头的固定模体3上，挤出机头包括至少一个设置在枢轴7上的活动模体6，所述活动模体6能基于枢轴7进行转动，使得活动模体6与固定模体3在工作位置中形成相互邻接密封表面，并且能够将活动模体6摆动旋转到打开位置。
4.通常的挤出型材的生产装置包括至少一个连接在挤出机头上的挤出机。这些装置处理输入材料，以使其加热，从而产生压力，使材料塑化。因此，材料通过挤出机头中的流道被挤压到挤压型材所需的形状，该形状是由挤出机头上的输出部分的形状所确定的。通常挤出机头设计成可打开的结构，这样便于对流道进行清洁和维护，但是当挤出机头关闭时，即处于工作位置时，挤出机头必须密封并抵抗塑化材料的压力，因此需要在挤出机头上安装锁紧装置。
5.但是，现有的挤出机头上的锁紧装置体积庞大、结构复杂，且在挤出机的背部设置有大量零部件，安装维修不便，而且采用油缸直接锁紧，无法实现机械自锁，因此对液压系统要求高。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种橡胶复合挤出机头锁紧装置、挤出机头及方法，结构简单，加工装配性好，既提高模体锁紧效率，又为机头后部腾出机头与挤出机连接的空间，还可以配置特殊的挤出装置，拓展适配性强。
7.本发明是通过以下技术方案实现的：
8.本发明的第一个方面，提供了一种橡胶复合挤出机头锁紧装置，所述橡胶复合挤出机头锁紧装置包括锁门、连接座、连接板和移动单元；
9.在所述锁门上开有通孔，所述连接座设置在该通孔内，移动单元安装在所述连接座的内腔中；
10.所述连接板位于所述锁门的外部，且两端分别与锁门连接，同时移动单元与连接板连接；
11.移动单元通过连接板带动锁门进行往复移动。
12.本发明的进一步改进在于，所述锁门为c型结构，其包括依次连成一体的上凸块、本体和下凸块；
13.所述本体为长方体结构，在所述本体的中部开有通孔；
14.所述上凸块、下凸块分别位于通孔的上、下两端，且位于本体的同一个侧面上。
15.本发明的进一步改进在于，在所述上凸块的下部与本体的连接处设置有上楔形斜面；
16.在所述下凸块的上部与本体的连接处设置有下楔形斜面；
17.上楔形斜面、下楔形斜面的角度均为3
°‑
12
°
。
18.本发明的进一步改进在于，所述连接板为板状结构，其与锁门的侧面平行，且其上端位于锁门的通孔的上方，并与锁门连接，其下端位于锁门的通孔的下方，并与锁门连接；
19.所述连接板与上凸块分别位于锁门的两侧。
20.本发明的进一步改进在于，所述连接座为一侧开口的矩形环状结构；
21.所述连接座位于所述锁门的通孔内，且其上、下、左、右外表面分别与锁门的通孔的内壁接触；
22.所述锁门能够沿连接座的上、下、左、右外表面进行往复移动。
23.本发明的进一步改进在于，所述移动单元包括活塞杆和动力机构；
24.所述活塞杆的一端与动力机构连接，另一端与连接板的中部连接；
25.所述动力机构安装在连接座的内腔中；
26.所述动力机构采用液压缸、气缸或者电驱动机构。
27.本发明的第二个方面，提供了一种橡胶复合挤出机头，所述橡胶复合挤出机头包括固定模体、活动模体；
28.在所述固定模体的两侧分别安装有上述橡胶复合挤出机头锁紧装置；
29.一个锁紧装置的连接座的未开口侧与所述固定模体的侧面连接；
30.另一个锁紧装置的连接座的未开口侧与所述固定模体的另一个侧面连接；
31.当活塞杆伸出到最长时，锁门的上楔形斜面、下楔形斜面分别与活动模体的上、下锁紧面不接触；当活塞杆缩回时，锁门的上楔形斜面、下楔形斜面分别与活动模体的上、下锁紧面完全接触，产生锁紧力实现锁紧。
32.本发明的第三个方面，提供了一种橡胶复合挤出机头锁紧方法，所述方法包括：在挤出机头的固定模体的左、右两侧对称设置上述锁紧装置；
33.需要锁紧挤出机头时，利用两侧的锁紧装置中的移动单元拉动两侧锁紧装置中的锁门同步向内移动，使得每一侧锁门的上楔形斜面、下楔形斜面分别与最外侧活动模体的上、下锁紧面接触，使得各个活动模体被锁紧；
34.需要打开挤出机头时，利用两侧的锁紧装置中的移动单元拉动两侧锁紧装置中的锁门同步向外移动，使得每一侧锁门的上楔形斜面、下楔形斜面分别远离最外侧活动模体的上、下锁紧面，直到上楔形斜面、下楔形斜面与上、下锁紧面不再接触，使得各个活动模体不再被锁紧。
35.本发明的进一步改进在于，所述方法进一步包括：
36.将挤出机头上的所有流道的长度均减短10％-20％。
37.本发明的进一步改进在于，所述方法进一步包括：将挤出机头上的推力板的安装
角度设置为40
°‑
55
°
。
38.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
39.本发明的锁紧结构简单，加工装配性好，提高了模体锁紧效率。锁紧装置在挤出机头的两个侧面对称安装，为机头后部腾出了机头与挤出机连接的空间，可以配置特殊的挤出装置(如橡胶齿轮泵挤出装置等)，拓展适配性强。
附图说明
40.图1本发明橡胶复合挤出机头在工作状态时的结构示意图；
41.图2本发明橡胶复合挤出机头打开后的结构示意图；
42.图3本发明橡胶复合挤出机头锁紧装置在工作状态时锁门的剖视示意图；
43.图4本发明橡胶复合挤出机头锁紧装置在开模状态时锁门的剖视示意图；
44.图5本发明橡胶复合挤出机头锁紧装置中的锁门的侧面剖视示意图；
45.图6本发明橡胶复合挤出机头锁紧装置中的锁门的结构示意图；
46.图7本发明橡胶复合挤出机头锁紧装置中的连接座的结构示意图；
47.图8本发明橡胶复合挤出机头上的推力板的安装角度示意图。
48.1、挤出机；2、锁门；3、固定模体；4、机头流道；5、推力板；6、动模体；7、枢轴；8、连接板；9、连接座；10、移动单元；11、楔形斜面；12、锁紧面。
具体实施方式
49.下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
50.如图1和图2所示，现有的挤出机头是以中间布置的固定模体3为基准，在固定模体3的上下方向各布置多个活动模体6。在所述固定模体3中的上、下背部分别设置有上、下枢轴7，上、下枢轴7用于为活动模体6提供翻转基准，各活动模体6能够沿枢轴7旋转翻开和闭合，进而方便人工对活动模体6的流道型腔进行维修或者对流道型腔内的材料进行清理。在所述固定模体3的后部背面布置有多个挤出机1，不同配方的材料通过挤出机强制喂入各活动模体6及固定模体3的流道型腔内。固定模体3设置于各活动模体6的中间。另外，在现有挤出机头上还安装有推力板。
51.为确保挤出机头在复合压型工况时锁紧的闭合力，在所述固定模体3的左右两侧对称安装有本发明的橡胶复合挤出机头锁紧装置，其与橡胶复合挤出机头的固定模体3的左、右侧面连接，且对称设置，由于本发明在挤出机头的两个侧面分别设置有所述锁紧装置，因此挤出机头的背部(即挤出机安装侧)的空间为敞开式，能够方便配置各种附加部件，也方便了维护和安装。
52.如图3到图5所示，本发明橡胶复合挤出机头锁紧装置包括锁门2、连接座9、连接板8和移动单元10。在所述锁门2上开有通孔，所述连接座9设置在该通孔内，移动单元10安装在所述连接座9的内腔中，所述连接板位于所述锁门的外部，且两端分别与锁门连接，同时移动单元与连接板连接，移动单元能够通过连接板带动锁门沿连接座的外壁进行往复移动。
53.安装时，将一个锁紧装置的连接座的一个侧面与挤出机头的固定模体的侧面连接，将另一个锁紧装置的连接座的一个侧面与挤出机头的固定模体的另一个侧面连接。
54.具体的，如图6所示，锁门2为c型结构，包括依次连成一体的上凸块、本体和下凸块。其中，所述本体为长方体结构，在所述本体的中部开有通孔，上凸块、下凸块分别位于通孔的上、下两端，且位于本体的同一个侧面上。这样整个锁门2的质量轻，空间紧凑，零部件数量少，结构简单，可靠性更高。优选的，所述通孔为长方形孔。
55.优选的，在所述上凸块的下部与本体的连接处设置有上楔形斜面11，在所述下凸块的上部与本体的连接处也设置有下楔形斜面。如图6所示，从锁门的纵剖面看，上凸块、下凸块的形状均为直角梯形，且上凸块的下底与本体的上端侧面固定连接，上凸块的直角腰与本体的顶边位于同一条直线上，上凸块的斜腰形成上楔形斜面11，下凸块的下底与本体的下端侧面固定连接，下凸块的直角腰与本体的底边位于同一条直线上，下凸块的斜腰形成下楔形斜面。
56.优选的，上楔形斜面、下楔形斜面的角度均为3
°‑
12
°
(该角度是根据接触面的摩擦系数计算得到的，角度的正切函数小于摩擦系数，即可实现机械自锁)。在yz平面上，该角度使锁门2能在液压或电力失效状态下实现机械自锁，在液压系统失去动力的条件下，机头依然能保证密封性、安全性。
57.优选的，在所述本体上没有连接上凸块、下凸块的另一侧的上、下两端分别倒圆角，一方面满足了铸造工艺需要，并且该位置应力小，不需要那么多材料，另一方面避免了尖锐的转角伤人。
58.所述连接板8为板状结构，其与锁门的侧面平行设置，并与本体上安装有上凸块、下凸块的侧面相对的侧面连接，即连接板、上凸块(下凸块)分别位于锁门的两侧。具体的，所述连接板的上端位于锁门的通孔的上方，并与锁门连接，所述连接板的下端位于锁门的通孔的下方，并与锁门连接，连接板与锁门2可以通过螺栓连接，这样，当连接板往复移动时，通过其上端、下端能够带动锁门2进行往复移动。
59.如图7所示，所述连接座9整体为带“c”型矩形状，即一侧开口的矩形环状结构，所述连接座9位于所述锁门2的通孔内，且其上、下、左、右外表面分别与锁门的通孔的内壁接触。连接座9的上、下侧的外表面形状为平行四边形，左、右侧的外表面为c形面。通过四个平面来导向锁门2，保证锁门2在xy，yz两轴线面的约束条件下移动，而且锁门2的通孔的内表面与连接座9的外平面接触限制导向，保证楔形斜面能够沿y轴向移动锁紧机头。
60.进一步，为了保证锁门的通孔内壁与连接座9的外壁之间顺滑的相对运动，可以在两者的接触面之间设置自润滑块。
61.安装时，将所述连接座9的未开口的一侧的外表面与固定模体3的侧面固定连接，固定连接方式可以采用现有的多种连接方式，例如采用螺栓和止口配合联接形式。
62.安装在连接座9内腔中的移动单元10可配置液压或电力驱动等机构来实现锁门2的移动，通过连接座9的开口处从外部引入管线来实现移动单元的动力的传输。
63.具体的，所述移动单元10包括活塞杆和动力机构，活塞杆的一端与动力机构连接，另一端与连接板8的中部连接，动力机构驱动活塞杆伸出或者缩回，进而带动连接板8向远离连接座9或者向靠近连接座9的方向移动，连接板8同时带动锁门2远离挤出机头或者卡入到挤出机头上。所述动力机构安装在连接座9的空腔内.所述动力机构可以采用现有的液压缸、气缸或者电驱动机构，只要能够推动活塞杆进行往复移动即可。图3、图4、图5所示的实施例中，移动单元10采用液压缸。
64.当活塞杆伸出到最长时，连接板与连接座之间的距离最大，此时锁门的上、下楔形斜面与活动模体6上的上、下锁紧面12不接触，当活塞杆缩回时，连接板与连接座之间的距离靠近，此时锁门的上、下楔形斜面与活动模体6上的上、下锁紧面12完全接触，产生锁紧力实现锁紧。
65.优选的，连接座9具有流体介质或固态保温功能，具体可以通过在连接座9上钻孔并通入冷却水或者安装保温材料来实现该保温功能。通过保温功能能够控制移动单元10的工作温度，保证移动单元10长期工作的稳定性和可靠性。
66.锁门2通过连接板8与移动单元10连接(图5所示的实施例中是去掉连接板8后的结构)，移动单元10拉动锁门2沿连接座9的外表面移动，最终通过楔形斜面11锁紧机头。
67.锁门2内的通孔的内表面与连接座9的外表面接触形成了xy，yz两个轴线面的约束，保证了固定模体3两侧左右对称布置的移动单元10驱动锁门2在连接座9上沿y轴线同步向内移动锁紧挤出机头。锁门同步向内锁紧是通过动力机构来保证的，例如如果动力机构采用液压缸，则通过阀门流量控制两侧的锁门同步向内锁紧，如果动力机构采用电驱动机构，则通过电机转速同步控制两侧的锁门同步内向锁紧，同步控制方法采用现有方法即可实现，在此不再赘述。
68.工作过程中，移动单元10拉动锁门2在连接座9上移动，锁门2从两侧同步向内移动，最终通过楔形斜面11锁紧机头活动模体6，并且通过楔形斜面11实现机械自锁，利用楔形斜面11产生的闭合力抵抗橡胶材料的压力，以达到邻接表面密封的效果。
69.本发明还提供了一种挤出机头锁紧方法，所述方法包括：在固定模体3的左、右两侧对称设置上述锁紧装置，移动单元10通过液压或电力措施拉动两侧锁紧装置中的锁门同步向内移动，使得每一侧锁门的上、下楔形斜面分别与最外侧活动模体6的上、下锁紧面12接触，楔形斜面11与锁紧面12接触产生的闭合力使得各个活动模体6被锁紧。当需要将挤出机头切换到打开位置时，按照与上述运动相反的顺序进行装置操作，即控制移动单元10通过液压或电力措施拉动两侧锁紧装置中的锁门同步向外移动，使得每一侧锁门的上、下楔形斜面分别远离最外侧活动模体6的上、下锁紧面12，直到上、下楔形斜面不再与上、下锁紧面12接触，此时挤出机头不再锁紧，锁门与活动模体达到一定间距，能够打开各个活动模体。
70.对于现有挤出机头，利用本发明的锁紧装置能够实现锁紧。但是，由于现有挤出机头的流道4的长度比较长，其对锁紧装置的锁紧力学参数要求比较高，因此，优选的，所述方法还可以进一步包括：
71.基于保证熔融体复合层之间的结合强度及材料挤出温度的综合考虑，可以从受力平衡结果上对固定模体3的负载进行重新配置，即减短所有流道4的长度进而使负载降低，优选的，将流道4的长度减短10％-20％。减短流道4的长度，不仅减少了部件受到的胶料负载，而且减少了胶料停留时间，降低了压力和胶温，提高了产量。而且，在减短了所有流道4的长度后，也减小了对锁紧装置的锁紧力学参数要求，进而可以减小锁紧装置的尺寸。
72.另外，从挤出机头的受力分析可知，锁门2施加的压力、推力板5施加的压力需要与螺杆轴向橡胶推力、流道面橡胶推力、口型面橡胶推力达到平衡，因此，优选的，所述方法还可以进一步包括：
73.通过增大现有挤出机头上的推力板5的安装角度使得同等负载条件下能够减少锁
门的受力。推力板5是安装在固定模体3上的，推力板安装角度增大可减小动力需求，但安装角度过大会造成活动模体无法打开，因此同时考虑这两个条件，选择合适的安装角度，本发明中推力板的安装角度优选为40
°‑
55
°
。采用现有的调整推力板支撑位置尺寸的方法来实现推力板安装角度的变化即可，在此不再赘述，如图8所示，通过调整推力板的安装角度a来减少锁门的受力。
74.调整推力板5的安装角度后，使得固定模体3与锁门2的受力重新分配，让锁门2的受力更均匀，进而大幅减少了锁门的受力，能够使得锁紧装置的尺寸更小，更加轻量化。而且，减小锁门的压力需求后，侧面的锁门对动力系统(例如液压系统)要求更低，模体的应力更小，锁紧也更加可靠。
75.综上所述，本发明通过锁短流道、增大推力板的安装角度，降低了锁紧挤出机头所需的平衡力，进而降低了对移动单元10的尺寸要求和移动单元10的额定动力，同时具有装配面积较小的优点，减少了挤出机头的锁紧装置所需的操作面积。本发明在设备尺寸较小的情况下，降低了投资成本，也降低了对运行的操作要求和能耗。
76.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
77.在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，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。
78.最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。