一種異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其加料段、磨盤混煉段I、填料段、磨盤混煉段II、排氣段以及擠出段依次連接，物料A從加料段進入，物料B從填料段進入，并在磨盤混煉段II與物料A進行混煉，其特征在于：加料段至擠出段形成各螺槽容積的變化與物料熔融過程比容的變化保持一致。本實用新型中加料段至擠出段形成各螺槽容積的變化與物料熔融過程比容的變化保持一致，以達到保證塑化和增強混煉目的。
【專利說明】一種異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種串聯(lián)式磨盤擠出機，具體地涉及一種異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機。特別適用于制取其它螺桿擠出機難以加工的特殊高分子合金材料和高填充物料。
【背景技術】
[0002]混煉是聚合物加工中必不可少的工藝過程，近年來，隨著聚合物共混、改性和增強工藝的發(fā)展，加入到聚合物中填料的種類與數(shù)量也愈來愈多，對混煉加工的工藝和裝備的要求越來越高。因此，如何提高混煉質(zhì)量，將這些填料均勻地分布到聚合物熔體中去，就成為聚合物加工中的一個重要課題。
[0003]目前國際上使用最廣泛的聚合物連續(xù)混煉裝備為同向平行雙螺桿擠出機，但是由于其加工機理特殊、結(jié)構(gòu)復雜，使螺桿、機筒、止推軸承組、傳動裝置等主要部件比單螺桿擠出機要復雜得多，因而成本也相當昂貴，尤其是螺桿芯軸的強度和剛度受到兩螺桿中心距的限制，因此不能傳遞過大的扭矩，這些缺點限制了雙螺桿擠出機在高粘度、高填充物料混煉加工中的應用。
[0004]為此，近年來相繼出現(xiàn)了種類繁多、適應不同混煉工藝要求的新型混煉裝備，以滿足聚合物混煉加工的需要。中國專利(92108894.9)公開了一種能對所有物料產(chǎn)生合適剪切力的連續(xù)捏合機，在螺桿旋轉(zhuǎn)軸上安裝多個動盤，在各個動盤的兩側(cè)面形成圓周方向交替的放射狀延伸的突起與凹部，機筒上安裝有與該動盤相對的同軸定盤，定盤上沿圓周方向也交替分布放射狀延伸的突起與凹部，由于上述突起和凹部呈放射方向傾斜，所以物料從動盤和定盤之間輸送到動盤外圓周方向，再輸送到動盤相反側(cè)與定盤之間中心方向。同時，為使物料受到均勻的壓縮和剪切作用，動盤和定盤凹部的深度按距螺桿軸中心距離成比例增大。中國專利(03266015.4)公開了一種適合加工高填充橡塑原料的連續(xù)混煉設備，由帶有凹槽花紋的定盤、動盤及過渡螺塊組成混煉單元，并可以根據(jù)加工需要進行任意組合。然而，以上盤式擠出機仍存在以下不足:各功能段螺桿(包括動盤外圓周螺紋)外徑和螺槽深度的變化沒有明確說明；所有定盤和動盤之間的間隙是否均勻一致沒有明確說明；上述缺陷導致自擠出機加料段到擠出段螺槽容積的變化與物料熔融過程比容的變化不一致，因此使填料不能均勻分布在聚合物基體中，難以制備高品質(zhì)的復合材料，影響其混煉性能和應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型設計了一種異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其解決的技術問題是在聚合物混煉工藝過程中，填料不能均勻地分布到聚合物基體中，從而影響制備的復合材料的性能。
[0006]為了解決上述存在的技術問題，本實用新型采用了以下方案:
[0007]—種異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其加料段、磨盤混煉段1、填料段、磨盤混煉段I1、排氣段以及擠出段依次連接，物料A從加料段進入，物料B從填料段進入，并在磨盤混煉段II與物料A進行混煉，其特征在于:加料段至擠出段形成各螺槽容積的變化與物料熔融過程比容的變化保持一致。
[0008]進一步，磨盤混煉段I包括動盤機筒(9)、定盤機筒(10)、第一定盤組(111)、第一動盤組(151)以及螺塊(12)，螺塊(12)和第一動盤組(151)內(nèi)圈都連接在芯軸(I)上，第一定盤組(111)外圈與定盤機筒(10 )固定連接，第一動盤組(151)外圈設有動盤機筒(9 )，第一定盤組(111)的各個定盤與第一動盤組(151)的各個動盤形成鋸齒狀的交替配置，各個定盤分別與一螺塊(12)相配合，各個定盤與各個動盤之間形成的間隙沿擠出方向依次由大到小均勻化，各個定盤與各個動盤端面的溝槽沿擠出方向在數(shù)量上依次減少、在深度上依次變淺以及在寬度上依次減小。
[0009]進一步，磨盤混煉段II包括動盤機筒、定盤機筒、第二定盤組(112)、第二動盤組(152)以及螺塊，螺塊和第二動盤組(152)內(nèi)圈都連接在芯軸(I)上，第二定盤組(112)外圈與定盤機筒固定連接，第二動盤組(152)外圈設有動盤機筒，第二定盤組(112)的各個定盤與第二動盤組(152)的各個動盤形成鋸齒狀的交替配置，各個定盤分別與一螺塊相配合，各個定盤與各個動盤之間形成的間隙沿擠出方向依次由大到小均勻化，各個定盤與各個動盤端面的溝槽沿擠出方向在數(shù)量上依次減少、在深度上依次變淺以及在寬度上依次減小。
[0010]進一步，磨盤混煉段I與磨盤混煉段II中的各定盤與各動盤之間的間隙大小可為可調(diào)節(jié)，通過調(diào)整機構(gòu)便捷調(diào)節(jié)滿足不同的物料和加工工藝要求。
[0011]進一步，磨盤混煉段I與磨盤混煉段II之間的填料段包括填料機筒(14)和填料動盤(13 )，填料動盤(13 )設置在填料機筒(14 )中，填料動盤(13 )連接在芯軸(I)上，在填料機筒(14)上還設有加料口，磨盤混煉段I完成混煉的物料在填料段與另一種物料進行混合，填料動盤(13)的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
[0012]進一步，加料段包括加料螺桿(6)和加料機筒(8)，加料螺桿(6)設置在加料機筒(8 )中，加料螺桿(6 )連接在芯軸(I)上，在加料機筒(8 )上還設有加料口，加料螺桿(6 )的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
[0013]進一步,排氣段包括排氣機筒(16)和排氣動盤(17),排氣動盤(17)設置在排氣機筒(16)中，排氣動盤(17)連接在芯軸(I)上，排氣機筒(16)上設有排氣孔，排氣動盤(17)的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
[0014]進一步,擠出段包括擠出機筒(18)和擠出螺桿(19),擠出螺桿(19)設置在擠出機筒(18 )中，擠出機筒(18 ) —端與機頭(20 )連接，擠出螺桿(19 )連接在芯軸(I)上，擠出螺桿(19)的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
[0015]進一步，加料段、磨盤混煉段1、填料段、磨盤混煉段I1、排氣段開有通孔并通過拉桿(7)進行固定。
[0016]進一步，芯軸(I)由驅(qū)動裝置(2)帶動旋轉(zhuǎn)，在芯軸(I)和軸套(3)之間裝有兩個半月形調(diào)整墊片(4)，調(diào)整墊片(4)外圍包有緊固套(5)進行周向固定。
[0017]該異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機與傳統(tǒng)磨盤擠出機相比，具有以下有益效果:
[0018](I)本實用新型中加料段至擠出段形成各螺槽容積的變化與物料熔融過程比容的變化保持一致，以達到保證塑化和增強混煉目的。[0019](2)本實用新型中定盤與動盤之間的間隙可以通過調(diào)整機構(gòu)便捷調(diào)節(jié)，從而滿足不同的物料和加工工藝要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1:本實用新型異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2:不同動盤端面溝槽深度時，依據(jù)本實用新型異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機制備的聚苯乙烯/丙烯酸/四氧化三鐵復合材料的分散相粒徑變化；
[0022]圖3:不同動盤端面溝槽數(shù)量時，依據(jù)本實用新型異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機制備的聚苯乙烯/丙烯酸/四氧化三鐵復合材料的分散相粒徑變化；
[0023]圖4:不同動盤端面溝槽寬度時，依據(jù)本實用新型異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機制備的聚苯乙烯/丙烯酸/四氧化三鐵復合材料的分散相粒徑變化；
[0024]圖5:本實用新型異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機的芯軸末端結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6:本實用新型異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機加料螺桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標記說明:
[0027]A—擠出段出一排氣段；C一磨盤混煉段II山一填料段；E—磨盤混煉段I ;F—加料段；1一芯軸；2—驅(qū)動裝置；3—軸套；4一調(diào)整墊片；5—緊固套；6—加料螺桿；7—拉桿；8一加料機筒；9一動盤機筒；10—定盤機筒；111一第一定盤組；112—第二定盤組；12—螺塊；13—填料動盤；14一填料機筒；151—第一動盤組；152—第二動盤組；16—排氣機筒；17一排氣動盤；18—擠出機筒；19一擠出螺桿；20—機頭。`【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合圖1至圖6,對本實用新型做進一步說明:
[0029]如圖1所示，芯軸I由驅(qū)動裝置2帶動，芯軸I上依次安裝有加料螺桿6、第一動盤組151、螺塊12、填料動盤13、第二動盤組152、排氣動盤17和擠出螺桿19。機筒采用組合式結(jié)構(gòu)，加料機筒8、動盤機筒9、定盤機筒10、填料機筒14、排氣機筒16和擠出機筒18之間通過拉桿7相連接。
[0030]聚合物本體料經(jīng)過加料螺桿6，依靠加料機筒8內(nèi)壁和加料螺桿6表面的摩擦作用向前輸送，在第一動盤組151和第一定盤組111之間的間隙內(nèi)受到剪切、破碎，完成熔融、混煉和熔體輸送等過程。第一動盤組151和第一定盤組111內(nèi)物料的流動由三部分組成:(i )第一動盤組151的右側(cè)間隙內(nèi)的物料向第一動盤組151邊緣作發(fā)散流動；(ii)第一動盤組151邊緣處的物料沿該處螺槽作軸向流動；(iii)第一動盤組151的左側(cè)間隙內(nèi)的物
料向第一動盤組151中心作收斂流動。依此類推，在磨盤工作區(qū)內(nèi)形成物料的發(fā)散-軸
向輸送一收斂一軸向輸送一發(fā)散……的流動。物料在磨盤混煉段I內(nèi)經(jīng)過壓縮、分散混合和混煉塑化，已達到粘流態(tài),此時將填料經(jīng)過填料動盤13加入到已熔融的聚合物本體料中，在磨盤混煉段II內(nèi)繼續(xù)經(jīng)過磨盤的混煉塑化，使填料能均勻分布到聚合物基體內(nèi)部。磨盤混煉段II中的第二動盤組152和第二定盤組112結(jié)構(gòu)與工作原理與第一動盤組151和第一定盤組111相同。
[0031]然后在較高的溫度和壓力下物料經(jīng)過排氣動盤17，將熔體內(nèi)包裹的氣體或已汽化的揮發(fā)物排出，最后經(jīng)過擠出螺桿19的壓縮和均化，定壓定量地連續(xù)輸送至機頭20流道擠出成型。
[0032]為保證自加料段到擠出段螺槽容積的變化與物料熔融過程比容的變化保持一致，本實用新型提出的串聯(lián)式磨盤擠出機的加料螺桿6、磨盤混煉段I與磨盤混煉段II中的各定盤與各動盤之間的間隙沿擠出方向依次由大到小均勻化；磨盤混煉段I與磨盤混煉段II中的各定盤與各動盤端面的溝槽沿擠出方向在數(shù)量上依次減少、在深度上依次變淺以及在寬度上依次減小，便于控制與調(diào)整物料經(jīng)受的剪切變形總量，改善混煉質(zhì)量。
[0033]磨盤間隙S為1.2mm和3.2mm時，串聯(lián)式磨盤擠出機制備的聚苯乙烯/丙烯酸/
四氧化三鐵復合材料，隨著磨盤間隙的減小，分散相粒子不但經(jīng)受較大的剪切作用，同時也受到較大的擠壓作用，因此分散相粒子的粒徑相應減小，混煉質(zhì)量大大提高。
[0034]圖2-圖4分別是不同動盤端面溝槽深度、數(shù)量和寬度時，串聯(lián)式磨盤擠出機制備的聚苯乙烯/丙烯酸/四氧化三鐵復合材料的分散相粒徑變化，可見隨著動盤端面溝槽深度、數(shù)量和寬度的減小，分散相粒子的粒徑亦相應減小，從而實現(xiàn)良好的混煉效果。
[0035]通過設置磨盤混煉段I與磨盤混煉段II中不同厚度的動盤和螺塊12，使上述磨盤混煉段I與磨盤混煉段II中的各定盤與各動盤之間的間隙沿擠出方向依次由大到小均勻化，并且可以通過調(diào)整機構(gòu)便捷調(diào)節(jié)，從而滿足不同的物料和加工工藝需要。
[0036]如圖5所示，在芯軸I和軸套3之間裝有兩個半月形調(diào)整墊片4，調(diào)整墊片4可設計一系列厚度滿足不同工藝要求，其外圍包有緊固套5進行周向固定。
[0037]為了滿足高扭矩、大功率擠出的要求，加料螺桿6采用深槽、大直徑設計，不僅可以增強螺桿的剛性和強度，而且還可大幅度地提高產(chǎn)量。
[0038]如圖6所示，加料螺桿6包含兩部分:I部分螺槽等深；II部分螺槽深度逐漸變淺，以保證加料的順暢進行。
[0039]上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性的描述，顯然本實用新型的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其加料段、磨盤混煉段1、填料段、磨盤混煉段I1、排氣段以及擠出段依次連接，物料A從加料段進入，物料B從填料段進入，并在磨盤混煉段II與物料A進行混煉，其特征在于:加料段至擠出段形成各螺槽容積的變化與物料熔融過程比容的變化保持一致。
2.根據(jù)權利要求1所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:磨盤混煉段I包括動盤機筒(9)、定盤機筒(10)、第一定盤組(111)、第一動盤組(151)以及螺塊(12)，螺塊(12)和第一動盤組(151)內(nèi)圈都連接在芯軸(I)上，第一定盤組(111)外圈與定盤機筒(10)固定連接，第一動盤組(151)外圈設有動盤機筒(9)，第一定盤組(111)的各個定盤與第一動盤組(151)的各個動盤形成鋸齒狀的交替配置，各個定盤分別與一螺塊(12)相配合，各個定 盤與各個動盤之間形成的間隙沿擠出方向依次由大到小均勻化；各個定盤與各個動盤端面的溝槽沿擠出方向在數(shù)量上依次減少、在深度上依次變淺以及在寬度上依次減小。
3.根據(jù)權利要求1所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:磨盤混煉段II包括動盤機筒、定盤機筒、第二定盤組(112)、第二動盤組(152)以及螺塊，螺塊和第二動盤組(152)內(nèi)圈都連接在芯軸(I)上，第二定盤組(112)外圈與定盤機筒固定連接，第二動盤組(152)外圈設有動盤機筒，第二定盤組(112)的各個定盤與第二動盤組(152)的各個動盤形成鋸齒狀的交替配置，各個定盤分別與一螺塊相配合，各個定盤與各個動盤之間形成的間隙沿擠出方向依次由大到小均勻化，各個定盤與各個動盤端面的溝槽沿擠出方向在數(shù)量上依次減少、在深度上依次變淺以及在寬度上依次減小。
4.根據(jù)權利要求1-3中任何一項所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:磨盤混煉段I與磨盤混煉段II中的各定盤與各動盤之間的間隙大小可為可調(diào)節(jié)，通過調(diào)整機構(gòu)便捷調(diào)節(jié)滿足不同的物料和加工工藝要求。
5.根據(jù)權利要求1所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:磨盤混煉段I與磨盤混煉段II之間的填料段包括填料機筒(14)和填料動盤(13)，填料動盤(13)設置在填料機筒(14)中，填料動盤(13)連接在芯軸(I)上，在填料機筒(14)上還設有加料口，磨盤混煉段I完成混煉的物料在填料段與另一種物料進行混合，填料動盤(13)的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
6.根據(jù)權利要求1所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:加料段包括加料螺桿(6)和加料機筒(8)，加料螺桿(6)設置在加料機筒(8)中，加料螺桿(6)連接在芯軸(I)上，在加料機筒(8)上還設有加料口，加料螺桿(6)的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
7.根據(jù)權利要求1所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:排氣段包括排氣機筒(16)和排氣動盤(17)，排氣動盤(17)設置在排氣機筒(16)中，排氣動盤(17)連接在芯軸(I)上，排氣機筒(16)上設有排氣孔，排氣動盤(17)的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
8.根據(jù)權利要求1所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:擠出段包括擠出機筒(18 )和擠出螺桿(19 )，擠出螺桿(19 )設置在擠出機筒(18 )中，擠出機筒(18 ) —端與機頭(20 )連接，擠出螺桿(19 )連接在芯軸(I)上，擠出螺桿(19 )的外徑和螺槽深度沿擠出方向依次由大到小均勻化。
9.根據(jù)權利要求1所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:加料段、磨盤混煉段1、填料段、磨盤混煉段I1、排氣段開有通孔并通過拉桿(7)進行固定。
10.根據(jù)權利要求1、2、3、5、6、7、8或9中任何一項所述異徑不等間隙螺槽容積變化的串聯(lián)式磨盤擠出機，其特征在于:芯軸(I)由驅(qū)動裝置(2)帶動旋轉(zhuǎn)，在芯軸(I)和軸套(3)之間裝有兩個 半月形調(diào)整墊片(4)，調(diào)整墊片(4)外圍包有緊固套(5)進行周向固定。
【文檔編號】B29C47/76GK203650929SQ201420005841
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】李翱, 江波, 畢超 申請人:北京化工大學