專利名稱：雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高分子材料塑化加工設(shè)備，具體是指雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
雙螺桿擠出加工是高分子材料加工過程中的一種重要方法，相對于單螺桿擠出加工，雙螺桿擠出機喂料特性好，且具有更好的混煉、排氣、反應(yīng)和自潔功能，適用于加工熱穩(wěn)定性差的塑料和共混料。雙螺桿擠出加工的物料輸送主要還是依賴于靠螺桿旋轉(zhuǎn)時對物料的拖曳作用，這種輸送過程受剪切應(yīng)力支配，所以當前的高分子材料雙螺桿擠出加工普遍存在物料塑化輸運所經(jīng)歷的熱機械歷程長、塑化混煉效果差、能耗高、設(shè)備結(jié)構(gòu)大、對物料特性依賴性強等缺陷。雖然在雙螺桿擠出共混等加工過程中為了提高混合、混煉效果在螺桿的某些部位增設(shè)捏合元件使局部流場被拉伸流變控制，但是這種局部流場的變化并未改變雙螺桿擠出機或各種多螺桿擠出機中物料的塑化輸運過程受剪切流變支配的機理。特別是近年來擠出機螺桿轉(zhuǎn)速高速化趨勢在實現(xiàn)了高產(chǎn)量、高效率的同時，也帶來了一系列問題:如物料在螺桿內(nèi)停留時間減少會導(dǎo)致物料混煉塑化不均；物料經(jīng)受過度剪切可能造成物料急驟升溫和熱分解；擠出穩(wěn)定性控制困難會造成擠出物幾何尺寸波動等問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備，以解決高分子材料成型加工過程中混煉塑化不均、物料經(jīng)歷的熱機械歷程長、能耗高、物料易熱分解問題。本實用新型目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):雙螺桿體積置換拉伸 形變塑化加工設(shè)備，包括第一螺桿、第二螺桿，所述第一螺桿和第二螺桿位于料筒內(nèi)，分別與驅(qū)動裝置連接，在第一螺桿和第二螺桿的螺槽中都增設(shè)圓周擋塊，圓周擋塊呈圓環(huán)狀，圓周擋塊的高度與螺棱的高度相同；在第一螺桿和第二螺桿的螺棱上都開設(shè)圓周擋塊嚙合槽，圓周擋塊嚙合槽呈圓周凹槽狀，圓周擋塊嚙合槽的深度與螺槽的深度相同；在螺棱上圓周擋塊嚙合槽將螺棱分割成第一曲面菱形實體和第二曲面菱形實體；相鄰兩個圓周擋塊與第一曲面菱形實體和第二曲面菱形實體形成曲面菱形空間；圓周擋塊與第一曲面菱形實體和第二曲面菱形實體端面均存在缺口 ；第一螺桿或第二螺桿為異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿，第一螺桿或第二螺桿上螺槽中的圓周擋塊與第二螺桿或第一螺桿上螺棱上的圓周擋塊嚙合槽嚙合。進一步地，所述缺口的寬度大于O小于1/2第一螺桿或第二螺桿的螺距。更進一步地，所述缺口的寬度為1/5-1/2第一螺桿或第二螺桿的螺距。進一步地，所述第一螺桿和第二螺桿位于料筒內(nèi)，在料筒的一端設(shè)有料斗，另一端設(shè)有模頭。更進一步地，所述設(shè)備還包括集料器和注射料筒；集料器的進料端面與模頭上的出料端面固定連接，集料器的出料端面與注射料筒的進料端面固定連接；注射料筒前端設(shè)有噴嘴，后端設(shè)有注射油缸；注射活塞設(shè)置在注射油缸內(nèi)，并伸入注射料筒的空腔中，注射料筒的空腔還分別與集料器的流道和噴嘴連通，集料器的流道還與模頭上的出口連通。本實用新型采用了基于雙螺桿拉伸流變塑化輸運方法，解決高分子材料成型加工過程中混煉塑化不均、物料經(jīng)歷的熱機械歷程長、能耗高、物料易熱分解問題，與傳統(tǒng)高分子材料加工技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:1、物料在菱形空間的體積置換，可實現(xiàn)物料在拉伸形變支配作用下的塑化輸運過程，相對于傳統(tǒng)剪切流變支配的螺桿拖曳塑化輸送過程，完成塑化輸運過程所經(jīng)歷的熱機械歷程大大縮短，塑化輸運能耗降低；2、物料在雙螺桿輸送過程中具有連續(xù)通道，相對于傳統(tǒng)雙螺桿在輸送過程中物料的非連續(xù)輸送，擠出的穩(wěn)定性大大提高；3、強化了高分子材料塑化混煉效果，對物料適應(yīng)性提高；4、拆裝簡易，便于推廣應(yīng)用。

圖1為雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中曲面菱形實體和曲面菱形空間展開圖；圖3為雙螺桿體積置換拉伸形變塑化擠出設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為雙螺桿體積置換拉伸形變塑化注射設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明，但本實用新型要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。實施例1如圖1、2所示，一種雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備，包括第一螺桿1、第二螺桿2，第一螺桿I或第二螺桿2為異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿，設(shè)置在料桶內(nèi)，分別與驅(qū)動裝置連接；在第一螺桿I和第二螺桿2的螺槽4中都增設(shè)圓周擋塊7，圓周擋塊7呈圓環(huán)狀，圓周擋塊7的高度與螺棱3的高度相同；在第一螺桿I和第二螺桿2的螺棱3上都開設(shè)圓周擋塊嚙合槽9，圓周擋塊嚙合槽9呈圓周凹槽狀，圓周擋塊嚙合槽9的深度與螺槽4的深度相同；在螺棱3上圓周擋塊嚙合槽9將螺棱3分割成第一曲面菱形實體5和第二曲面菱形實體8 ;相鄰兩個圓周擋塊7與第一曲面菱形實體5端面和第二曲面菱形實體8端面形成曲面菱形空間6 ;圓周擋塊7與第一曲面菱形實體5和第二曲面菱形實體8端面均存在缺口10，缺口 10寬度大于O小于1/2螺距，缺口的寬度優(yōu)選為1/5-1/2第一螺桿或第二螺桿的螺距螺距。第一螺桿I或第二螺桿2上的螺棱3與第二螺桿2或第一螺桿I上的螺槽4完全嚙合；第一螺桿I或第二螺桿2上螺槽4中的圓周擋塊7與第二螺桿2或第一螺桿I上螺棱3上的圓周擋塊嚙合槽9完全嚙合。一種雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工方法，第一螺桿I和第二螺桿2嚙合旋轉(zhuǎn)時，嚙合區(qū)的物料被強制向前輸送，進入雙螺桿體積拉伸形變體積置換塑化輸送區(qū)。圖2為雙螺桿物料體積置換區(qū)展開圖，參考圖1、圖2，物料從第二曲面菱形實體8和圓周擋塊7之間的缺口 10進入由兩個圓周擋塊7與第一曲面菱形實體5端面和第二曲面菱形實體8端面形成曲面菱形空間6中，在另一內(nèi)嚙合第二螺桿2的第一曲面菱形實體5的擠壓下，從曲面菱形空間6頂部的缺口 10排出，并進入下一曲面菱形空間6進行連續(xù)塑化擠出，實現(xiàn)體積置換塑化輸運。由于多次菱形空間體積置換可實現(xiàn)拉伸形變支配作用下的物料塑化輸運，而實現(xiàn)體積置換的缺口 10作為塑化輸送過程的連續(xù)通道，將保證物料在連續(xù)塑化輸送過程的穩(wěn)定性，相對于傳統(tǒng)雙螺桿在輸送過程中物料的非連續(xù)輸送，擠出的穩(wěn)定性大大提高；物料在菱形空間的體積置換，可實現(xiàn)物料在拉伸形變支配作用下的塑化輸運過程，相對于傳統(tǒng)剪切流變支配的螺桿拖曳塑化輸送過程，完成塑化輸運過程所經(jīng)歷的熱機械歷程大大縮短，塑化輸運能耗降低；因此雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工方法最終可實現(xiàn)熱機械歷程短、能耗降低、擠出穩(wěn)定的高分子材料塑化輸運過程。該方法強化了高分子材料塑化混煉效果，對物料適應(yīng)性提高；本實用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，拆裝簡易，便于推廣應(yīng)用。實施例2參考圖3，雙螺桿體積置換拉伸形變塑化擠出設(shè)備，主要由第一螺桿1、第二螺桿
2、料斗12、料筒13、模頭14和驅(qū)動裝置組成，其中第一螺桿1、第二螺桿2與圖1、2中的雙螺桿相同，位于料筒13內(nèi)，分別與驅(qū)動裝置連接；在第一螺桿I和第二螺桿2的螺槽4中都增設(shè)圓周擋塊7，圓周擋塊7呈圓環(huán)狀，圓周擋塊7的高度與螺棱3的高度相同；在第一螺桿I和第二螺桿2的螺棱3上都開設(shè)圓周擋塊嚙合槽9，圓周擋塊嚙合槽9呈圓周凹槽狀，圓周擋塊嚙合槽9的深度與螺槽4的深度相同；在料筒13的一端設(shè)有料斗12，另一端設(shè)有模頭14 ;物料從料斗12進入雙螺桿體積拉伸形變塑化單元，經(jīng)過不斷的體積置換塑化，最后再經(jīng)連接在螺桿擠壓單元的料筒13上的模頭14進入模具擠出、冷卻、定型得到制品。實施例3參考圖4，雙螺桿體積置換拉伸形變塑化注射設(shè)備主要由雙螺桿體積拉伸形變塑化輸運設(shè)備1、柱塞注射單元II和集料器15組成；其中，柱塞注射單元II主要由注射油缸
16、注射活塞17、注射料筒18、噴嘴19等組成。集料器15的進料端面與雙螺桿體積拉伸形變塑化輸運設(shè)備I的模頭14上的出料端面固定連接，集料器15的出料端面與柱塞注射單元II的注射料筒18的進料端面固定連接；注射料筒18前端設(shè)有噴嘴19，后端設(shè)有注射油缸16 ;注射活塞17設(shè)置在注射油缸16內(nèi)，并伸入注射料筒18的空腔中，注射料筒18的空腔還分別與集料器15的流道和噴嘴19連通，集料器15的流道還與模頭14上的出口連通。參考圖1、2、3，雙螺桿體積拉伸形變塑化輸運設(shè)備I主要由第一螺桿1、第二螺桿2、料斗12、料筒13和模頭14組成，其中第一螺桿I和第二螺桿2位于料筒13內(nèi)，分別與驅(qū)動裝置連接；在料筒13的一端設(shè)有料斗12，另一端設(shè)有模頭14 ;在第一螺桿I和第二螺桿2的螺槽4中都增設(shè)圓周擋塊7，圓周擋塊7呈圓環(huán)狀，圓周擋塊7的高度與螺棱3的高度相同；在第一螺桿I和第二螺桿2的螺棱3上都開設(shè)圓周擋塊嚙合槽9，圓周擋塊嚙合槽9呈圓周凹槽狀，圓周擋塊嚙合槽9的深度與螺槽4的深度相同。物料從料斗12進入雙螺桿體積拉伸形變塑化單元，由雙螺桿體積拉伸形變塑化輸運設(shè)備I塑化好的熔體經(jīng)過集料器15進入柱塞注射單元II的注射料筒18中，在熔體的壓力下柱塞注射單元II的注射活塞17后退，當柱塞注射單元II的注射料筒18中儲料量達到注射制品要求的計量值時雙螺桿體積拉伸形變塑化輸運設(shè)備I停止塑化，注射機的塑化計量工序結(jié)束。待注射機完成充模、保壓工序后，在制品冷卻階段雙螺桿體積拉伸形變塑化輸運設(shè)備I開始塑化，注射機開始制品成型的新一個周期。
權(quán)利要求1.雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備，其特征在于:包括第一螺桿、第二螺桿，所述第一螺桿和第二螺桿位于料筒內(nèi)，分別與驅(qū)動裝置連接，在第一螺桿和第二螺桿的螺槽中都增設(shè)圓周擋塊，圓周擋塊呈圓環(huán)狀，圓周擋塊的高度與螺棱的高度相同；在第一螺桿和第二螺桿的螺棱上都開設(shè)圓周擋塊嚙合槽，圓周擋塊嚙合槽呈圓周凹槽狀，圓周擋塊嚙合槽的深度與螺槽的深度相同；在螺棱上圓周擋塊嚙合槽將螺棱分割成第一曲面菱形實體和第二曲面菱形實體；相鄰兩個圓周擋塊與第一曲面菱形實體和第二曲面菱形實體形成曲面菱形空間；圓周擋塊與第一曲面菱形實體和第二曲面菱形實體端面均存在缺口 ；第一螺桿或第二螺桿為異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿，第一螺桿或第二螺桿上螺槽中的圓周擋塊與第二螺桿或第一螺桿上螺棱上的圓周擋塊嚙合槽嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備，其特征在于:所述缺口的寬度大于O小于1/2第一螺桿或第二螺桿的螺距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備，其特征在于:所述缺口的寬度為1/5 —1/2第一螺桿或第二螺桿的螺距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備，其特征在于:在料筒的一端設(shè)有料斗，另一端設(shè)有模頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備，其特征在于:所述設(shè)備還包括集料器和注射料筒；集料器的進料端面與模頭上的出料端面固定連接，集料器的出料端面與注射料筒的進料端面固定連接；注射料筒前端設(shè)有噴嘴，后端設(shè)有注射油缸；注射活塞設(shè)置在注射油缸內(nèi)，并伸入注射料筒的空腔中，注射料筒的空腔還分別與集料器的流道和噴嘴 連通，集料器的流道還與模頭上的出口連通。
專利摘要本實用新型公開了雙螺桿體積置換拉伸形變塑化加工設(shè)備。該設(shè)備在第一螺桿和第二螺桿的螺槽中都增設(shè)圓周擋塊，在第一螺桿和第二螺桿的螺棱上都開設(shè)圓周擋塊嚙合槽，第一螺桿或第二螺桿上螺槽中的圓周擋塊與第二螺桿或第一螺桿上螺棱上的圓周擋塊嚙合槽嚙合。雙螺桿旋轉(zhuǎn)時，一根螺桿的螺槽中兩個圓周擋塊與料筒內(nèi)表面形成的曲面菱形空間的容積被另一螺桿的螺棱上兩個圓周擋塊嚙合槽之間的曲面菱形實體體積置換，實現(xiàn)物料的壓實、塑化，并從曲面棱形空間的下游頂部缺口排出。本實用新型可實現(xiàn)高分子材料擠出加工或與柱塞注射單元組合實現(xiàn)注塑加工，具有物料混煉塑化效果奸、熱機械歷程短、能耗低、適應(yīng)性廣、拆裝方便等特點。
文檔編號B29C47/40GK203141814SQ20132010037
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者瞿金平, 楊智韜 申請人:華南理工大學(xué), 廣州華新科實業(yè)有限公司