專利名稱：錐形螺旋噴頭及制備和模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對申請人在前的中國專利02112991.6和200420027147.1的進一步發(fā)展和改進，尤其涉及一種使用壽命長，抗結(jié)垢性好，成型簡單，生產(chǎn)效率高的錐形螺旋噴頭及制備和模具。
背景技術(shù)：
錐形螺旋噴頭在許多場合得到應(yīng)用，尤其在燃煤量較大的煙塵濕式脫硫中得到特別重視。原來一直使用金屬材質(zhì)錐形螺旋噴頭，金屬噴頭存在一些難以克服的不足，為此申請人對其進行了改進，提出了如中國專利02112991.6所述，采用陶瓷制造錐形螺旋噴頭。陶瓷錐形螺旋噴頭雖然克服了金屬噴頭的不足，成為金屬噴頭理想替代品，但經(jīng)幾年實際使用，發(fā)現(xiàn)仍有許多不足需要改進。
例如，陶瓷噴頭由于材質(zhì)原因存在一些固有缺點例如韌性較差，脆性較大，導(dǎo)致抗沖擊性能較差，在運輸、安裝及使用中均容易因碰撞造成噴頭的破損和斷裂；其次，抗沖擊強度差，尤其在噴淋液起動初始階段產(chǎn)生的水錘，較大沖擊力會造成噴頭的斷頭損壞。噴頭經(jīng)常損壞，需停機更換，又會影響脫硫的正常進行。再就是，噴頭在長時間使用過程中，噴淋液中結(jié)垢物質(zhì)(例如硫酸鈣)會在噴頭流道產(chǎn)生結(jié)晶性結(jié)垢，由于陶瓷噴頭為鋼性缺乏彈性變形，結(jié)垢不能自行脫落，結(jié)垢長時間堆積會造成噴頭流道變小，降低噴淋效果，嚴(yán)重會造成噴頭堵塞，喪失功能。此外，陶瓷雖然有較好的耐磨性，但因脫硫噴淋液中夾雜較大量的質(zhì)硬顆粒，使用中仍然極易磨損，一般使用一年左右就必須更換，使用壽命仍然不夠長。陶瓷噴頭耐堿性能較差，不適宜在堿性介質(zhì)中使用，因而限制了使用范圍。
另外，由于錐形螺旋噴頭形狀異型復(fù)雜，陶瓷成型唯一選用注漿成型，需經(jīng)脫臘、燒結(jié)二次燒成，并且生產(chǎn)周期長效率不高；尤其在加工制造及燒結(jié)過程中，損壞及螺旋體變形，成品率較低，尤其是燒成成品率極低，一般成品率不足70％，大規(guī)格型號(例如噴頭口徑在50mm或以上)成品率不足50％，上述原因使得制造成本較高。如通過增大噴霧槽間螺旋體寬度來提高強度，又會使螺旋噴霧槽圈數(shù)減少，這樣不僅噴霧槽縫被減少，而且噴霧槽間距增大，會造成噴霧嚴(yán)重不均勻及分層變形，噴淋成霧性能降低，影響實際使用效果。
針對上述問題，申請人曾對其進行了改進，如中國專利CN200420027147.1所述，提出在非金屬噴頭噴霧槽中設(shè)置螺旋體支撐塊，以此增強噴頭螺旋體強度和剛度，提高制造成品率，降低使用中斷裂等不足。但不僅前述某些缺點還依然客觀存在，并沒有因增加螺旋體支撐塊而得到改進和克服；而且在噴霧槽中設(shè)置支撐塊，還會犧牲噴霧性能，同樣也會影響噴淋效果。
因此至今，技術(shù)人員雖然對錐形螺旋噴頭在制造和使用過程中的缺陷了解十分清楚，并且改進心情也十分迫切，但由于受專業(yè)及知識面的限止，至今未有人能作出更好的改進，導(dǎo)致事實上仍只有申請人提出的兩種螺旋噴頭。而尋找一種更理想既有優(yōu)良綜合性能，同時又有較好的工藝加工性材料制造錐形螺旋噴頭，克服客觀存在的缺陷，成為行業(yè)中技術(shù)人員一直想解決而未解決的懸念。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種耐磨、耐腐優(yōu)良，韌性好、強度高，使用壽命長，并且制造簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，尤其是抗結(jié)垢和自清性好的錐形螺旋噴頭。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述錐形螺旋噴頭的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種制造上述錐形螺旋噴頭的模具。
本發(fā)明第一目的實現(xiàn)，主要改進是經(jīng)大量試驗篩選，選擇采用澆注型聚氨酯材料制造噴頭，使所得噴頭能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，實現(xiàn)本發(fā)明目的，而成為目前最理想的錐形螺旋噴頭。具體說，本發(fā)明錐形螺旋噴頭，包括由相間噴槽的錐形螺旋噴頭和連接基部，其特征在于至少錐形螺旋噴頭體為澆注型聚氨酯彈性體。
本發(fā)明所述錐形螺旋噴頭，可以是噴頭全部(包括連接基部)由澆注型聚氨酯制作，也可以是僅是錐形螺旋噴頭體由澆注型聚氨酯材料制作，連接基部也可以采用金屬制作的混合結(jié)構(gòu)。此外，為適合在更高壓力噴淋場合使用，至少聚氨酯噴頭體中還可以內(nèi)襯金屬螺旋芯增強，所述金屬螺旋芯可以采用例如金屬絲或金屬條制成與螺旋體同形縮小的內(nèi)芯。
本發(fā)明錐形螺旋噴頭螺旋噴槽迎水面，根據(jù)成霧需要可以是平面(與軸線呈90°)，但其中尤以與軸線呈錐角(例如15-50°)為好。通過設(shè)計噴槽迎水面與軸線不同夾角，可以獲得不同角度的傘狀霧冠。本發(fā)明一種更好是，噴頭螺旋噴槽迎水面與軸線夾角，自噴頭尖錐向基部增大，尖錐部呈小夾角例如15°，最未端螺旋噴槽迎水面呈大夾角例如50°，這樣噴頭噴出霧冠形成不重疊也無間隙傘狀霧冠分布，可以獲得很好的氣、水接觸混合效果，還有利于節(jié)約用水。
本發(fā)明所述澆注型聚氨酯，可以采用現(xiàn)有市售澆注型聚氨酯材料(預(yù)聚體和擴鏈劑)，預(yù)聚體與擴鏈劑的配合比，按通常聚氨酯預(yù)聚體中NCO％游離酸氰氨含量計算確定，無特別要求。為使噴頭能適應(yīng)較高溫度介質(zhì)例如100-150℃，以及有更好的耐磨性，本發(fā)明一種較好為采用由聚己內(nèi)酯與異氰酸酯反應(yīng)得到預(yù)聚體，加入占預(yù)聚體總量的7.5-30wt％、且至少包括1，4-丁二醇、氫醌-雙(β-羥乙基)醚和間苯二酚-雙(β-羥乙基)醚三種的復(fù)合擴鏈劑擴鏈固化聚氨酯；此外，為提高噴頭的耐酸性，聚氨酯噴頭所用預(yù)聚體，可以采用ε-己內(nèi)酯與4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)或甲苯二異氰酸酯(TDI)聚合。
本發(fā)明聚氨酯錐形螺旋噴頭的制備，其特征是分別將組成聚氨酯彈性體的預(yù)聚體加熱，擴鏈劑加熱至熔融，將噴頭澆注模具加熱至與料溫大致接近；將加熱的預(yù)聚體和擴鏈劑充分混合，澆注并充盈于加熱的有錐形螺旋噴頭型腔模具，加溫固化，硫化。
如果采用聚己內(nèi)酯與異氰酸酯反應(yīng)合成預(yù)聚體，擴鏈反應(yīng)則采用占預(yù)聚體總量7.5-30wt％的，且至少由1，4-丁二醇(1，4-BD)、氫醌-雙(β-羥乙基)醚(HOEE)和間苯二酚-雙(β-羥乙基)醚(HER)三種復(fù)合擴鏈劑。其中一種更好是擴鏈劑至少分二次加入，第一次加入擴鏈劑總量10-30wt％且至少包括1，4-丁二醇，第二次加入剩余的一種或多種擴鏈劑，并使擴鏈反應(yīng)大約在1分鐘內(nèi)完成。所述聚己內(nèi)酯與異氰酸酯的量比，與通常制備澆注型聚氨酯預(yù)聚體相仿，無特別要求。
本發(fā)明所述澆注成型，可以是常壓澆注、加壓澆注、真空澆注、旋轉(zhuǎn)澆注等，為增加噴頭聚氨酯密度，進一步提高耐磨性能，本發(fā)明較好采用加壓澆注，即澆注充盈模具型腔后，再加壓使?jié)沧⒘蠅嚎s。
本發(fā)明聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，包括同軸套合的內(nèi)模、外模，其特征在于所說內(nèi)外模成型面呈與噴頭同形錐形，內(nèi)外模成型面間有成型螺旋芯。
本發(fā)明所說內(nèi)外模成型面間有成型螺旋芯，可以有二種基本結(jié)構(gòu)形式一種為錐型螺旋模芯與內(nèi)、外模分離，即內(nèi)模外錐面與螺旋噴頭內(nèi)錐面吻合，外模內(nèi)錐面與螺旋噴頭外錐面吻合，套合內(nèi)外模間有錐型螺旋模芯；一種為錐型螺旋模芯直接設(shè)置于內(nèi)或外模面上，即內(nèi)外模錐面吻合，其中內(nèi)模外周面或外模內(nèi)周面加工有錐型螺旋凹槽，且至少外模采用分瓣組合結(jié)構(gòu)。如果是內(nèi)模外周面加工有錐型螺旋凹槽，為方便脫模內(nèi)模采用中空填芯分辯組合結(jié)構(gòu)。
為使成型錐形螺旋噴頭螺旋噴槽迎水面有與軸線平角，一種較好是在螺旋模芯成型噴槽迎水面加工有與軸線呈15-50°夾角，此夾角還可以依螺旋呈漸變，如夾角自噴頭尖錐向基部增大，這樣成型噴頭可以不再需要另行加工噴霧角，省略了后續(xù)加工工作量。
為確保模具的同心套合，模具基部設(shè)置有一或若干同心定位環(huán)。
此外，為適應(yīng)加壓澆注，所說模具進料口外有外接料腔。
本發(fā)明模具材料無特別要求，金屬、非金屬、陶瓷等均可以。
本發(fā)明錐形螺旋噴頭，由于至少螺旋體采用聚氨酯制作，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)金屬及陶瓷噴頭的不足，具有韌性好、強度高，不易碎裂，具有極好的運輸、安裝性能；抗沖擊能力強，不易受水錘沖擊損壞，使用壽命長；內(nèi)襯金屬芯，可以確保噴頭在較高水壓中使用；耐磨性更優(yōu)，測試比較在線速度8m/s、固含量15％，料液沖擊耐磨較陶瓷噴頭提高3-4倍，噴霧性能維持好；耐腐優(yōu)良，尤其可在堿性介質(zhì)中使用，擴大了使用范圍；并且制造簡單，批量生產(chǎn)效率和成品率高，成本低，只有陶瓷噴頭的1/4左右；尤其是其具有的微彈性，不僅結(jié)晶結(jié)垢難以形成，而且即使產(chǎn)生結(jié)垢，由于噴頭微量伸長變形，也會導(dǎo)致粘結(jié)在流道內(nèi)表面無伸縮變形的結(jié)垢層與噴頭產(chǎn)生變形性松動，在水流沖擊下也會自行脫落，因而抗結(jié)垢和自潔性好，徹底解決了噴頭行業(yè)性難題——結(jié)垢堵塞，有效保證了長期穩(wěn)定使用；聚己內(nèi)酯預(yù)聚體材料，更是提高了噴頭使用溫度，可以確保在100-150℃溫度下正常使用；ε-己內(nèi)酯預(yù)聚體，使得噴頭耐酸性能有大大提高，可以耐磷酸、氟硅酸及濃度為50％以下的硫酸。
以下結(jié)合幾個非限定性具體實施方式
，進一步說明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明一種帶法蘭連接螺旋噴頭外形示意圖。
圖2為顯示內(nèi)襯金屬加強芯螺旋噴頭示意圖。
圖3為圖2A-A截面示意圖。
圖4為顯示內(nèi)襯金屬加強芯另一種螺旋噴頭示意圖。
圖5為圖2增強金屬芯示意圖。
圖6為圖4增強金屬芯示意圖。
圖7為內(nèi)模、外模、成型芯三體組合模具示意圖。
圖8為圖7外模示意圖。
圖9為圖7螺旋模芯示意圖。
圖10為圖7內(nèi)模示意圖。
圖11為另一種模具結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為一種有增強填芯澆注模具示意圖。
具體實施例方式
實施例1無內(nèi)襯金屬芯澆注型聚氨酯錐形螺旋噴頭。分別加工與螺旋噴頭內(nèi)錐面吻合的錐形內(nèi)模7(圖10)，內(nèi)錐面與螺旋噴頭外錐面吻合的外模5(圖8)，螺旋模芯6(圖9)，三者同軸套合組合成澆注模具(圖7)，并在模具大開口端(基部)設(shè)置有同心定位環(huán)8和9組合定位。分別將聚醚型聚四氫呋喃醚二醇澆注型聚氨酯預(yù)聚體加溫至100℃；MOCA擴鏈劑(3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷)，加溫至120℃使其熔融；模具組件加溫至100℃左右。然后將加溫后的聚氨酯預(yù)聚體及擴鏈劑(用量按聚氨酯預(yù)聚體中NCO％游離酸氰氨含量計算確定)混合，帶溫由頂部澆注口注入并充盈加熱模具型腔；澆注完畢帶模加溫100℃經(jīng)1-2小時固化成型，脫模后，再經(jīng)80-105℃硫化20-30小時，得到聚氨酯錐形螺旋噴頭1。
實施例2澆注模具還可以采用如圖11結(jié)構(gòu)，內(nèi)外模錐面吻合(其中內(nèi)模外錐面與螺旋噴頭內(nèi)錐面吻合)，外模內(nèi)錐面加工有與噴頭螺旋同形的螺旋成型凹槽10，并且外模采用縱向分瓣組合結(jié)構(gòu)。
實施例3內(nèi)襯金屬芯澆注型聚氨酯錐形螺旋噴頭。如前述1，參見圖12，在組合模具螺旋凹槽中加入內(nèi)襯不銹鋼螺旋模芯3(圖5、6)，即可得到具有內(nèi)襯金屬芯的聚氨酯錐形螺旋噴頭1如(圖2、圖4)。
實施例4如前述，將模具螺旋模芯成型噴槽迎水面，加工成與軸線夾角自噴頭尖錐向基部依漸變增大，可以得到具有噴槽迎水面4夾角漸變增大的噴頭。
實施例5如前述，澆注聚氨酯預(yù)聚體由聚己內(nèi)酯與異氰酸酯(MDI)聚合所得，加入預(yù)聚體總量13％的復(fù)合擴鏈劑，其中第一次加入擴鏈劑量12％的1，4-丁二醇、3.6％的三羥甲基丙烷，第二次加入59.4％的氫醌-雙(β-羥乙基)醚(HOEE)，和25％的間苯二酚-雙(β-羥乙基)醚，一分鐘內(nèi)完成攪拌反應(yīng)，注入模具。可以獲得使用溫度可達130℃，耐磨性更好的聚氨酯螺旋噴頭。
實施例6如實施例1-3，聚氨配預(yù)聚體采用ε-己內(nèi)酯與4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)聚合。所得噴頭可以耐磷酸、氟硅酸及濃度為50％以下的硫酸。
實施例7如實施例1-3，聚氨配預(yù)聚體采用ε-己內(nèi)酯與甲苯二異氰酸酯(TDI)預(yù)聚體，擴鏈劑采用3，3′-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺。所得噴頭可以耐磷酸、氟硅酸及濃度為50％以下的硫酸。
按聚氨酯現(xiàn)有技術(shù)，調(diào)整異氰酸酯和/或擴鏈劑用量，可以獲得不同硬度聚氨酯螺旋噴頭。
權(quán)利要求
1.錐形螺旋噴頭，包括由相間噴槽的錐形螺旋噴頭和連接基部，其特征在于至少錐形螺旋噴頭體為澆注型聚氨酯彈性體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述錐形螺旋噴頭，其特征在于噴頭螺旋噴槽迎水面與軸線夾角為15-50°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述錐形螺旋噴頭，其特征在于噴頭螺旋噴槽迎水面與軸線夾角自噴頭尖錐向基部增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述錐形螺旋噴頭，其特征在于錐形螺旋噴頭體內(nèi)襯有金屬螺旋芯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述錐形螺旋噴頭，其特征在于聚氨酯由聚己內(nèi)酯與異氰酸酯聚合預(yù)聚體，與占預(yù)聚體總量7.5-30wt％、且至少包括1，4-丁二醇、氫醌-雙(β-羥乙基)醚和間苯二酚-雙(β-羥乙基)醚三種復(fù)合擴鏈劑擴鏈固化而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述錐形螺旋噴頭，其特征在于聚氨酯預(yù)聚體由ε-己內(nèi)酯與4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯聚合。
7.聚氨酯錐形螺旋噴頭制備，其特征是分別將組成聚氨酯彈性體的預(yù)聚體加熱，擴鏈劑加熱至熔融，將噴頭澆注模具加熱至與料溫大致接近；將加熱的預(yù)聚體和擴鏈劑充分混合，澆注并充盈于加熱的有錐形螺旋噴頭型腔模具，加溫固化，硫化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述聚氨酯錐形螺旋噴頭制備，其特征在于預(yù)聚體由聚己內(nèi)酯與異氰酸酯聚合而成，擴鏈反應(yīng)采用占預(yù)聚體總量7.5-30wt％，且至少包括1，4-丁二醇(1，4-BD)、氫醌-雙(β-羥乙基)醚和間苯二酚-雙(β-羥乙基)醚三種復(fù)合擴鏈劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述聚氨酯錐形螺旋噴頭制備，其特征在于擴鏈劑至少分二次加入，第一次加入擴鏈劑總量10-30wt％且至少包括1，4-丁二醇，第二次加入剩余的一種或多種擴鏈劑，并使擴鏈反應(yīng)大約在1分鐘內(nèi)完成。
10.聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，包括同軸套合的內(nèi)模、外模，其特征在于所說內(nèi)外模成型面為與噴頭同形的錐形，內(nèi)外模成型面間有成型螺旋芯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于內(nèi)模外錐面與螺旋噴頭內(nèi)錐面吻合，外模內(nèi)錐面與螺旋噴頭外錐面吻合，套合內(nèi)外模間有錐型螺旋模芯。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于內(nèi)外模錐面吻合，其中內(nèi)模外周面或外模內(nèi)周面加工有錐型螺旋凹槽，且至少外模采用分瓣組合結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于外模內(nèi)周面加工有錐型螺旋凹槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求10、11、12或13所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于螺旋模芯凹槽中有金屬螺旋填芯。
15.根據(jù)權(quán)利要求10、11、12或13所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于螺旋模芯成型噴槽迎水面與軸線呈15-50°夾角。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于螺旋模芯成型噴槽迎水面與軸線夾角自噴頭尖錐向基部增大。
17.根據(jù)權(quán)利要求10、11、12或13所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于模具基部有同心定位環(huán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10、11、12或13所述聚氨酯錐形螺旋噴頭澆注模具，其特征在于模具進料口外有外接料腔。
全文摘要
本發(fā)明是對螺旋噴頭、制備和成型模具的進一步發(fā)展和改進，其特征是至少錐形螺旋噴頭體為澆注型聚氨酯彈性體。克服了現(xiàn)有技術(shù)金屬及陶瓷噴頭的不足，具有韌性好、強度高，不易碎裂，具有極好的運輸、安裝性能，抗沖擊能力強，不易受水錘沖擊損壞，耐磨性更優(yōu)，噴霧性能維持好，耐腐優(yōu)良，制造簡單，批量生產(chǎn)效率和成品率高，尤其是其具有的微彈性，具有很好的抗結(jié)垢和自潔性，徹底解決了噴頭行業(yè)性難題——結(jié)垢堵塞，有效保證了長期穩(wěn)定使用。
文檔編號B29C39/00GK1817477SQ20061003895
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者蔣龍福 申請人:蔣龍福