旋转成型加工装置.pdf

本发明公开了一种旋转成型加工装置，包括以下步骤：(1)预处理：通过预处理装置，对热媒体进行清洁处理；(2)加热热媒体：将清洁处理后的热媒体导入热媒体加热装置，进行加热；(3)热媒体加热旋转炉：加热到工作温度的热媒体通过控制元件导入旋转炉，将热能传递给模具，进行旋转成型；(4)温度控制：通过控制手段和温度检测手段对模具的通热媒体时间、通冷媒体时间和压缩空气清理时间进行控制；(5)开模、脱模和后处理。本发明通过将热媒体导入旋转炉内部，将热能传递给模具进行旋转成型，降低了制备同类型产品所需的加热温度，从而降低了生产成本。

1.  一种旋转成型加工装置，包括预处理装置、热媒体加热装置、冷媒体装置、压缩空气装置、旋转炉、控制元件和管道，所述旋转炉含有横向入气管道和纵向出气旋转轴，预处理装置连接热媒体加热装置，热媒体装置连接控制元件，控制元件连接旋转炉的横向入气管道，旋转炉的纵向出气旋转炉连接预处理装置，所述控制元件还连接压缩空气装置和冷媒体装置，所述冷媒体装置的另一端连接预处理装置。

2.  如权利要求1所述的旋转成型加工装置，其特征在于所述控制元件和旋转炉可以是等量的若干个，每一个控制元件串联连接一个旋转炉，所述热媒体加热装置、压缩空气装置和冷媒体装置分别连接每一个控制元件，每一个旋转炉均连接预处理装置。

3.  如权利要求1所述的旋转成型加工装置，其特征在于所述热媒体加热装置含有回收装置和动力装置，并通过动力装置与所述预处理装置相连接。

4.  一种旋转炉，包括支架、一个马达、横向入气管道、纵向出气旋转轴、入气旋转接头、出气旋转接头、可动齿轮、固定齿轮、配重块和模具，支架支撑横向入气管道，所述横向入气管道与纵向出气旋转轴垂直交叉装配，所述横向入气管道左右两端为入气旋转接头，纵向出气旋转轴底部为出气旋转接头，横向入气管道外壁下部安装固定齿轮，上部安装可动齿轮，所述马达安装在横向入气管道的一端，配重块安装在横向入气管道的两端，模具装配在所述纵向出气旋转轴的外侧。

5.  如权利要求4所述的旋转炉，其特征在于所述控制元件连接所述旋转炉的入气旋转接头，预处理装置连接出气旋转接头。

6.  一种旋转成型加工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)预处理：通过预处理装置，对热媒体进行清洁处理，除去杂质、污染物以及对热媒体加热装置产生损害的物质；
(2)加热热媒体：通过动力装置，将清洁处理后的热媒体导入热媒体加热装置，进行加热；
(3)热媒体加热旋转炉：加热到工作温度的热媒体通过控制元件导入旋转炉横向入气管道的入气旋转接头，将热能传递给模具，通过旋转炉的马达提供动力，带动可动齿轮和固定齿轮实现两个方向的旋转进行旋转成型；
(4)温度控制：通过控制手段和温度检测手段对模具的通热媒体时间、通冷媒体时间和压缩空气清理时间进行控制，完成加工过程；
(5)开模、脱模和后处理：取出生成物，将热媒体回收和冷媒体回收。

旋转成型加工装置
技术领域
本发明涉及一种加热旋转成型装置，特别涉及一种旋转成型加工装置。
背景技术
利用高温加热，为模具提供热能，从而加热模具中的原料，使其在高温下成型。此种方法是工业上常用的成型方法。
以医用产品的加工制造为例，对产品的规格形态和产品生产环境的卫生清洁，都具有较高的要求。大多数医用产品均由PVC和硅橡胶等化合物作为原料制成，要使这些化合物制作成成型的可用医用产品，需要在相应形状的模具中加入原料后，对模具进行高温加热，使原料成型。并且对模具的加热，需使用旋转炉，旋转炉是一种加热模具的装置，利用马达提供动力，使安装在旋转炉上的模具在高温下旋转，在一定的温度和压力下，使模具中的原料成型。
现有的旋转炉包括电加热型旋转炉和柴油燃烧加热型旋转炉，工作时均是通过加热模具外的空气，将热量传递到模具内的原料混合液。然而，此种方法的由于是加热模具外的空气，热传输效率低，需要将模具加热到比实际成型温度高100℃以上的温度，才能保证原料成型，并且后处理过程是在水中急冷冷却到常温，模具易变形。燃油燃烧的过程产生的油烟污染工作环境和制品；还有利用导热油加热模具的工艺，但是导热油燃烧产生大量的有害气体，易产生刺激性气味和烟雾，并且导热油在局部过热时生成的小颗粒，会影响模具接头的密封性，产生泄漏危害。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转成型加工装置，将热媒体通入旋转炉内部，为模具提供热能，可以大大降低加热的温度和时间，提高效率，节约成本。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种旋转成型加工装置，包括预处理装置、热媒体加热装置、冷媒体装置、压缩空气装置、旋转炉、控制元件和管道，所述旋转炉含有横向入气管道和纵向出气旋转轴，预处理装置连接热媒体加热装置，热媒体装置连接控制元件，控制元件连接旋转炉的横向入气管道，旋转炉的纵向出气旋转炉连接预处理装置，所述控制元件还连接压缩空气装置和冷媒体装置，所述冷媒体装置的另一端连接预处理装置。
所述控制元件和旋转炉可以是等量的若干个，每一个控制元件串联连接一个旋转炉，所述热媒体加热装置、压缩空气装置和冷媒体装置分别连接每一个控制元件，每一个旋转炉均连接预处理装置。
所述热媒体加热装置含有回收装置和动力装置，并通过动力装置与所述预处理装置相连接。
一种旋转炉，包括支架、马达、横向入气管道、纵向出气旋转轴、入气旋转接头、出气旋转接头、可动齿轮、固定齿轮和配重块，支架支撑横向入气管道，所述横向入气管道与纵向出气旋转轴垂直交叉装配，所述横向入气管道左右两端为入气旋转接头，纵向出气旋转轴底部为出气旋转接头，横向入气管道外壁下部安装固定齿轮，上部安装可动齿轮，所述马达安装在横向入气管道的一端，配重块安装在横向入气管道的两端。
所述控制元件连接所述旋转炉的入气旋转接头，预处理装置连接出气旋转接头。
一种旋转成型加工方法，包括以下步骤：
(1)预处理：通过预处理装置，对热媒体进行清洁处理，除去杂质、污染物以及对热媒体加热装置产生损害的物质；
(2)加热热媒体：通过动力装置，将清洁处理后的热媒体导入热媒体加热装置，进行加热；
(3)热媒体加热旋转炉：加热到工作温度的热媒体通过控制元件导入旋转炉横向入气管道的入气旋转接头，将热能传递给模具，通过旋转炉的马达提供动力进行旋转成型；
(4)温度控制：通过控制手段和温度检测手段对模具的通热媒体时间、通冷媒体时间和压缩空气清理时间进行控制，完成加工过程；
(5)开模、脱模和后处理：取出生成物，将热媒体回收和冷媒体回收。
本发明的有益效果为：本发明通过将热媒体导入旋转炉内部，将热量传递给模具，而非现有的加热旋转炉周围空气提供热能，大大降低了加热温度，节约大量生产成本；通过控制手段和温度检测手段对旋转加工过程进行控制，利用冷媒体和压缩空气导入旋转炉内部控制反应进程和温度，使温度保持在一个平稳的范围之内，冷媒体不接触模具，模具不易变形，产物合格率大大提高，既降低成本，又提高了生产率。
附图说明
图1是旋转成型加工装置的结构图
图2是以水蒸气为热媒体的旋转成型加工装置的结构图
图3是旋转炉的立体图
图4是旋转炉的主视图
图5是旋转炉俯视图
图6是旋转炉主视图的剖面图
图7是旋转横向入气管道和纵向出气旋转轴的局部放大图
图8是以水蒸气为热媒体，蒸汽加热旋转炉控制时间、温度和马达转速的曲线图
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
首先对本发明整体设备进行介绍。
如图1，是旋转成型加工装置的结构图，包括预处理装置101、热媒体加热装置102、冷媒体装置103、压缩空气装置104、旋转炉105、控制元件106和管道107，旋转炉105含有横向入气管道1051和纵向出气旋转轴1052，预处理装置101连接热媒体加热装置102，热媒体装置102连接控制元件106，控制元件106连接旋转炉横向入气管道1051，旋转炉纵向出气旋转炉1052连接预处理装置101，控制元件106还连接压缩空气装置104和冷媒体装置103，冷媒体装置103的另一端连接预处理装置101。整个设备构成一个完整的回路，可进行循环不间断加工过程，当加工过程结束后，将热媒体和冷媒体进行回收，再下次加工过程开始时，冷媒体和热媒体可以进行再利用。
由于本发明不限于少量加工，在其基础上可以无限延伸。只要热媒体可以提供足够的热能，本发明可以同时进行大量加工过程。即控制元件106和旋转炉105可以是等量的若干个，每一个控制元件106串联连接一个旋转炉105，串联连接好的每一个控制元件106和旋转炉105相当于组成了一个并联模块，将上述模块作为一个整体再连入本发明既有的连接设备中，即热媒体加热装置102、压缩空气装置104和冷媒体装置103分别连接每一个控制元件106，每一个旋转炉105均连接预处理装置101。
热媒体加热装置102含有回收装置1021和动力装置1022，并通过动力装置1022与预处理装置101相连接，以此将待加热的热媒体泵入热媒体加热装置内部。
本设备的工作流程为热媒体进入预处理装置101，预处理装置101对热媒体进行洁净处理，使不易被加热、大气污染物以及对热媒体加热装置102的使用寿命产生危害的杂质滤除；洁净处理后的热媒体通过热媒体加热装置102设置的动力装置1022，将待加热的热媒体泵入热媒体加热装置102，在热媒体加热装置102中进行热媒体加热；当热媒体达到工作温度后，通过控制元件106将热媒体导入旋转炉横向入气管道1051内部，为装配在旋转炉纵向出气旋转轴1052外部的模具提供热能，在旋转炉的动力下进行旋转加工过程；在加工过程中，利用控制手段和温度检测手段可以对反应进程和温度进行时时监控，即设定一个温度范围，在温度高于温度上限时，控制冷媒体装置103像旋转炉105内通入冷媒体，在温度低于温度下限时，停止冷媒体的通入，控制空气压缩装置104通入压缩空气到旋转炉105内部，进行吹干，上述加工过程反复进行，直到加工结束；在加工过程结束后，后处理冷热媒体，可以循环使用，用于下一次加工过程。
以下以制备医用产品为例，以水蒸气作为热媒体，以蒸汽炉作为热媒体加热装置，以冷却水作为冷媒体，将本发明的设备和方法具体化，进行每一个步骤的说明。
实施例1
如图2，是以水蒸气为热媒体的旋转成型加工装置的结构图，包括水处理装置1、软水箱2、水蒸气加热装置3、冷媒体装置4、压缩空气装置5、旋转炉6、电磁阀7、主汽阀327和管道8，水处理装置1连接软水箱2，软水箱2连接水蒸气加热装置3，所述水蒸气加热装置3顶部设置主汽阀327，主汽阀327通过管道8连接电磁阀7，电磁阀7连接旋转炉6，旋转炉6连接软水箱2，冷媒体装置4一端连接电磁阀7，另一端连接水处理装置1，压缩空气装置4连接电磁阀7。整个设备构成一个回路，最终通过水蒸气加热装置3将冷却水排出本设备，不会对环境造成任何污染，符合医用产品生产的洁净的生产环境。
电磁阀7和旋转炉6可以是若干个，每一个电磁阀7串联连接一个旋转炉6，即每一个电磁阀7控制一个旋转炉6，在水蒸气加热装置3提供足够压力的蒸汽后，本发明可以同时为多个旋转炉6提供蒸汽，可以在模具中同时进行若干个医用产品的制备。在每一个电磁阀7和旋转炉6串联连接后，将上述若干个电磁阀7和旋转炉6并联连接，作为一个整体，按照本发明的连接方式，电磁阀7再分别连接压缩空气装置5、冷媒体装置4、水蒸气加热装置3的主汽阀327，旋转炉6再连接软水箱2。
以下对本实施例每一个装置进行详细介绍。
水处理装置1，即作用为热媒体水蒸气的预处理。包括水处理设备11，水处理设备11连接盐水箱12和回收槽13，当水通过阀门进入水处理装置的管道后，在水处理设备中进行洁净处理，由于水中含有钙、镁等金属离子，在加热后会在加热设备上产生结垢，降低加热设备的使用寿命，所以通过水处理设备11，将水中的重金属离子进行置换软化后，再将洁净的软水通入软水箱2。可回收的离子通入盐水箱12，不溶性杂质通入回收槽13。
水蒸气加热装置3包括日用油31箱和蒸汽炉32，其中日用油箱31为蒸汽炉32提供热媒体的加热源，蒸汽炉32内部进行水蒸气加热。
日用油箱31内装有柴油作为热媒体加热源，通过回油管道311和吸油管道312连接蒸汽炉32顶部的真空泵321，将热媒体加热源提供给蒸汽炉32内部进行水蒸气加热。吸油管道312中间设置过滤网313，保证进入蒸汽炉32的柴油洁净无小颗粒或者杂质一类的物质，而影响加热蒸汽的程度和速度，不会产生有害气体，威胁环境和工作人员健康，并且保证蒸汽的洁净度，从而保证产品的质量。日用油箱31外壁上还设置油位控制器314和放油管道315，当箱内的导热油量大于油位控制器314的范围，可以通过放油管道315将多余的导热油放出日用油箱31。当本发明的设备完成制备工作后，可以通过回油管道311将蒸汽炉32内的剩余油导会日用油箱31。
蒸汽炉32顶部设置真空泵321，其上有监控温度和压力的温度表322和压力表323，可以随时监控流入和流出蒸汽炉32的导热油即热媒体的量、内部的压力和温度。蒸汽炉32的底部也设置发动机324，将软水箱2中的水泵入蒸汽炉32，通过热媒体加热源加热软水生成水蒸气，蒸汽炉32的外壁上设置水位控制器325，当炉内水位大于控制上限时，可以通过水位控制器325连接的管道进行排空，将多余的水排出炉外，并且排出炉外的水可以回收再利用，不会对环境进行污染。并且蒸汽炉32的炉身下部也设置另一个排出管道326，当设备停用时，可以将炉内的水一并排空回收。蒸汽炉32可以是任何一种的蒸汽炉，以可以提供8kgf压力蒸汽的蒸汽炉为最佳。蒸汽炉32的顶部设置主汽阀327，通过主汽阀327将加热好的蒸汽通过管道通入电磁阀7，通过电磁阀控制传递给旋转炉6，从而利用蒸汽加热旋转炉6上装配的模具，进行产品的制备。由于蒸汽炉可以提供8kgf压力蒸汽，使蒸汽的加热温度大大降低，可以在制备医用产品的170℃左右进行加工过程，现有加热旋转炉外部空气的方法，需提高上述温度达100℃左右。
当蒸汽通过电磁阀7进入旋转炉6后，开始进行产品的制备。如图3至图7，是本发明内使用的一种旋转炉的各种视图。包括支架61、马达62、横向入气管道63、纵向入气旋转轴69、入气旋转接头64、出气旋转接头65、可动齿轮66、固定齿轮67、配重块68和模具9，如图4、图6和图7，分别为旋转炉的主视图、主视图的剖面图和横向入气管道的局部放大图，由图中可以看出，支架61支撑横向入气管道63，横向入气管道63与纵向出气旋转轴69垂直交叉装配，横向入气管道63左右两端为入气旋转接头64，纵向出气旋转轴69底部为出气旋转接头65，其中图7是将图6中A处进行放大，由图6可以看出，横向入气管道63外壁下部安装固定齿轮67，上部安装可动齿轮66，马达62安装在横向入气管道63的一端，配重块68安装在横向入气管道63的两端。其中图3为旋转炉的立体图，可以看出旋转炉的立体效果。
旋转炉的工作是利用马达提供动力，在可动齿轮66和固定齿轮67的带动下，进行两个方向的旋转，加热装配在纵向出气旋转轴69外部模具，进行加工过程。如图3、图4和图5所示，模具9纵向出气旋转轴69的顶部，通过马达62提供动力，利用可动齿轮66和固定齿轮67像两个方向进行旋转，带动模具9进行旋转。前述提供的蒸汽，通过电磁阀7导入横向入气管道63的入气旋转接头64，即电磁阀7连接旋转炉6横向入气管道63两端的入气旋转接头64，提供蒸汽加热模具9，使模具9内的医用产品原料在高温下旋转成型。由于利用了蒸汽加热旋转炉6，使产品成型温度降低了大约100℃左右，最优可以在170℃左右进行产品的生产，大大降低了成本，缩短了生产时间。由于旋转炉在加热时高速旋转，所以利用配重块68使旋转炉炉身保持平衡。电磁阀7还连接冷媒体装置4和压缩空气装置5，当温度超过设置的上限温度时，利用冷媒体装置4，通过电磁阀7将冷却水导入，当温度低于设置的温度下限时，控制冷媒体装置4停止通入冷却水，电磁阀7控制压缩空气装置5通入空气，将模具吹干。制备完成后的冷却水通过出气旋转接头65连接的管道导入软水箱，进行循环使用。整个过程通过控制手段和温度检测手段进行控制，如PLC程序进行控制。
如图8，是蒸汽加热旋转炉控制时间、温度和马达转速的曲线图，横坐标为加工经过时间，纵坐标为模具温度。通过P控制手段，设置模具温度控制下限T1，通过控制手段将冷媒体装置中的冷却水温度送入加热后的模具，当模具温度出现下降时，利用温度检测手段检测模具温度，当模具温度低于设定的T1时，停止冷却水温度送入模具，将压缩空气装置中的压缩空气通入模具进行吹干；通过控制手段，设置模具温度控制上限T2，通过控制手段将蒸汽的热量送入模具，模具温度开始上升，利用温度检测手段检测模具温度，当模具温度达到设定的T2时，控制手段维持模具温度。
图8中t1为对模具进行加热温度上升到T2所用时间，t2为对模具进行加热温度维持在T2所用时间，t3为对加热后的模具进行冷却后温度下降到T1所用时间，t4为对冷却后的模具排出水滴所用时间，N为由控制手段决定的马达旋转圈数。
在制备过程中，t2和t4一般为固定不变的时间，由控制手段决定，调整t2和t4可以用来对应制备物的大小变化；t1和t3为根据环境温度的不同而变化的时间，由温度检测手段和控制手段共同来决定。即整个制备过程所需要的时间为t1+t2+t3+t4，是根据环境温度及制备物大小的不同而变化，本发明可以将此事件控制在数分钟内结束，节约大量生产时间。控制手段决定马达旋转启动时间、旋转圈数和停止位置。以上为一台旋转炉的控制原理，当同时控制多台旋转炉时，各台的控制原理相同。
本实施例制备医用产品的方法流程如下：
(1)水处理：通过水处理装置将水中的重金属离子置换软化，处理好的软水流入软水箱，通过水蒸气加热装置下部的发动机将软水泵入水蒸汽加热装置；
(2)热媒体加热水蒸气：水蒸气加热装置的蒸汽炉内部含有从日用油箱导入的热媒体，本实施例优选为柴油燃烧，通过柴油燃烧加热软水，生成8kgf左右的水蒸气，当水蒸气达到工作温度后，通过主汽阀连接的管道使蒸汽通过电磁阀通入旋转炉；
(3)蒸汽加热旋转炉：蒸汽是通过电磁阀导入旋转炉的横向入气管道中，在横向入气管道中将热能传递给旋转炉上模具内的原料，进行加热，旋转炉的马达带动模具旋转，进行医用产品的制备；
(4)利用冷媒体和压缩空气控制旋转炉工作：通过控制手段和温度检测手段对旋转炉上模具温度和反应进程进行控制，首先分别设置温度下限和温度上限T1和T2，设置旋转炉马达带动齿轮模具旋转的圈数N，进行模具加热，当温度达到T2后，通过温度检测手段检测模具温度，通过通入冷却水维持温度，当温度低于T1时，通过温度检测手段检测温度，并利用控制手段停止冷却水的通入，开始通入压缩空气对模具进行吹干。其中冷却水可以通过旋转炉的出气旋转接头连接的管道流出旋转炉，进入软水箱循环使用；
(5)开模、脱模和冷却水处理：在整个工艺结束后，对旋转炉上的模具进行开模和脱模，取出制备好的产品，将冷却水全部导入蒸汽炉，通过蒸汽炉下部的排出管道将整个设备的冷却水排出，导热油通过回油管道回收至日用油箱，通过日用油箱的放油管道亦可以进行排空。冷却水可以放入水处理装置进行下次生产时再利用。
本实施例利用蒸汽作为加热媒介，工作环境洁净，符合医用产品的制造要求，使复杂医用产品的合格率由60％提高到80％；整个过程通过电磁阀和PLC程序控制，模具的冷却和干燥过程平稳，模具不易变形；最终流出物为水，不会对环境造成污染。
本发明的旋转成型加工方法，可以利用广泛的热媒体加热装置，不同的热媒体，多种控制元件及控制手段，使本发明应用在多种多样的加热成型工业中，大大降低了生产成本，同时提高生产效率。