專利名稱：組合式變間隙轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對聚合物進(jìn)行連續(xù)混煉的混合元件，特別是用于雙螺桿擠出機(jī)和連續(xù)混煉機(jī)的組合式混煉轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
在聚合物加工行業(yè)中，把一種或多種添加物均勻的分散到聚合物基體的過程稱為混煉，這個過程要用到混煉設(shè)備如密煉機(jī)、連續(xù)混煉機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。在這些混煉設(shè)備中，轉(zhuǎn)子成對的放置在混煉機(jī)中，轉(zhuǎn)子元件是這些設(shè)備中重要的混合元件。目前在雙螺桿擠出機(jī)上常用的混煉元件是捏合盤，它與常規(guī)螺紋元件組合后形成的連續(xù)混煉系統(tǒng)，這些元件大多是全嚙合的，自潔性好。但是這種自潔性只有在螺桿和機(jī)筒的間隙很小的情況下才有效。這種全嚙合的元件，由于螺棱和機(jī)筒間較窄的間隙，只有少部分物料在一定時(shí)間下經(jīng)歷了高剪切歷程，物料混合時(shí)產(chǎn)生的熱量無法有效的排出，這會導(dǎo)致非常高的局部剪切速率和聚合物熔體局部過熱現(xiàn)象。已經(jīng)公知的嚙合型轉(zhuǎn)子是Farrall公司的FAMME嚙合型轉(zhuǎn)子是間隙不變整體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，不能靈活組合，間隙沒有變化，當(dāng)間隙加大時(shí)，其自清潔性能下降，也不利于轉(zhuǎn)子的散熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為提高混煉機(jī)在聚合物混煉過程中的塑化與混合效果，提供一種組合式的非完全嚙合變間隙的轉(zhuǎn)子元件，它能滿足在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行混煉的要求，它可以作為雙螺桿擠出機(jī)、連續(xù)混煉機(jī)和密煉機(jī)等設(shè)備的混合元件。
主要技術(shù)方案與常規(guī)的轉(zhuǎn)子不同，本發(fā)明的組合轉(zhuǎn)子是將帶有不同旋向螺旋棱的轉(zhuǎn)子分成多個轉(zhuǎn)子塊。每個轉(zhuǎn)子是由多個轉(zhuǎn)子塊組合而成的。由此，每個轉(zhuǎn)子塊上有2-3條相對回轉(zhuǎn)中心不等高的、相同旋向的螺旋棱，將若干個帶有螺棱的轉(zhuǎn)子塊經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆绞浇M合后，形成了有連續(xù)螺旋棱的組合轉(zhuǎn)子，整個轉(zhuǎn)子的長徑比為3-5。
上述每個轉(zhuǎn)子塊螺旋棱的螺旋角是相同的，也可以不同。
上述轉(zhuǎn)子塊組合是根據(jù)轉(zhuǎn)子塊上的螺旋棱的旋向組合成連續(xù)的右旋或左旋的螺旋棱轉(zhuǎn)子，也可以是左旋與右旋相連續(xù)的螺旋棱。
上述組合后整個轉(zhuǎn)子形成的連續(xù)左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度相等，組合后整個轉(zhuǎn)子形成的連續(xù)左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度也可以不相等。
上述組合式變間隙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子塊，按其相對于回轉(zhuǎn)中心不等高的螺旋棱可以有多種排列組合，形成高度變化的連續(xù)的螺旋棱，這樣使整個轉(zhuǎn)子的兩條螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁之間為變間隙。如將高棱與高棱組合在一起，使在整個轉(zhuǎn)子的橫截面上的兩條螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁的間隙按‘寬-窄’變化；或?qū)⒌屠馀c高棱交替組合在一起，使整個轉(zhuǎn)子的兩條螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁的間隙沿螺旋線方向按‘寬-窄’交替變化；本發(fā)明效果本發(fā)明改變了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子的整體結(jié)構(gòu)和混煉元件完全嚙合的限制，采用組合式結(jié)構(gòu)和非完全嚙合的斷面曲線；在這種變間隙轉(zhuǎn)子的橫截面流道內(nèi)，在窄間隙處，轉(zhuǎn)子棱一方面可以提供高的剪切，另一方面它能夠刮掃粘在機(jī)筒內(nèi)壁的物料，促使物料流動利于熱量傳遞，防止物料的降解。在寬間隙處，轉(zhuǎn)子棱對物料施加均勻的剪切，并且允許更多的物料通過間隙，這有利于促進(jìn)流道內(nèi)的混合及聚合物的熔融。這種設(shè)計(jì)不僅使轉(zhuǎn)子適合于在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，還可以降低能耗。同時(shí)由于采用組合的方式，將以往的整體加工的轉(zhuǎn)子可以分段加工，靈活組合。使元件容易加工制造、組合靈活。采用這種變間隙的組合轉(zhuǎn)子塑化效果好，可減少螺桿的長徑比，提高螺桿轉(zhuǎn)速。


圖1是本發(fā)明用于嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的兩棱轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意2是圖1的側(cè)視3是本發(fā)明左旋螺棱和右旋螺棱部分的軸向長度不相等時(shí)的示意4是用于非嚙合異向連續(xù)混煉機(jī)的兩棱轉(zhuǎn)子組合示意圖。
圖5是使用常規(guī)螺紋進(jìn)行木粉填充后的斷面電鏡掃描圖。
圖6是使用本發(fā)明進(jìn)行填充木粉后的斷面電鏡掃描圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)，既可以設(shè)計(jì)成嚙合的轉(zhuǎn)子，用于嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)中的螺桿組合。也可以設(shè)計(jì)成用于非嚙合連續(xù)混煉機(jī)的二棱變間隙轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子塊組合時(shí)每個轉(zhuǎn)子塊螺旋棱的螺旋角是相同的(見圖1)，螺旋棱的螺旋角也可以不同(見圖4)；按轉(zhuǎn)子塊螺旋棱的旋向，轉(zhuǎn)子可以組合成連續(xù)的右旋或左旋的螺旋棱轉(zhuǎn)子，也可以是左旋與右旋相連的螺旋棱(見圖3)；組合后整個轉(zhuǎn)子形成的連續(xù)左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度可以相等(見圖1)，組合后整個轉(zhuǎn)子形成的連續(xù)左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度也可以不相等(見圖3)；轉(zhuǎn)子塊組合轉(zhuǎn)子，相對于回轉(zhuǎn)中心不等高的螺旋棱也可以任意組合，形成高度變化的連續(xù)的螺旋棱，使整個轉(zhuǎn)子的兩條螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁2之間為變間隙。如將高棱與高棱組合在一起，使整個轉(zhuǎn)子的兩條螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁的間隙按各自的棱呈‘寬-窄’變化；或?qū)⒌屠馀c高棱組合在一起，使整個轉(zhuǎn)子的兩條螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁的間隙按寬-窄-寬-窄變化；下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明詳細(xì)說明，但是轉(zhuǎn)子塊的組合在滿足不干涉的條件下，不局限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明用于嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的螺桿組合中，組合式轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成嚙合的兩棱轉(zhuǎn)子，通過心軸將組合轉(zhuǎn)子與常規(guī)螺紋元件和捏合塊進(jìn)行串聯(lián)組合而成混煉螺桿。圖1中所使用的組合轉(zhuǎn)子1，是由四個轉(zhuǎn)子塊組合而成，即兩個右旋轉(zhuǎn)子塊5，和兩個左旋轉(zhuǎn)子塊6。這種結(jié)構(gòu)的組合轉(zhuǎn)子形成的左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度是相等的；分別將這四個轉(zhuǎn)子塊的棱按‘高棱4+低棱3+高棱4+低棱3’的方式組合在一起，這種組合方式可以使組合后的整個轉(zhuǎn)子1的兩條螺旋棱的頂部間隙不僅在周向方向存在變化，而且在沿棱的螺旋線方向與機(jī)筒內(nèi)壁2的間隙也產(chǎn)生變化，這種方式的組合變間隙轉(zhuǎn)子的棱頂部間隙為“窄—寬—窄—寬”。間隙在0.01D～0.06D之間變化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這種結(jié)構(gòu)效果最好。在φ34雙螺桿擠出上，用這種轉(zhuǎn)子與常規(guī)螺紋組合成長徑比為25的連續(xù)混煉系統(tǒng)，用于HDPE填充40％木粉，與相同長徑比的由捏合盤和常規(guī)螺紋的螺桿組合以及等間隙的轉(zhuǎn)子相比，其填充物受熱均勻、填充效果好于后兩者，見圖5、圖6。
實(shí)施例2如圖3所示，在本實(shí)施例中所使用的組合轉(zhuǎn)子，也是由四個轉(zhuǎn)子塊組成，每個組合轉(zhuǎn)子有三個右旋轉(zhuǎn)子塊5，有一個左旋轉(zhuǎn)子塊6；除了根據(jù)棱的高低排列而產(chǎn)生變間隙的效果外，這種組合轉(zhuǎn)子形成的左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度是不相等的，即其正向輸送棱的軸向長度大于反向輸送棱的長度。此外，按嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的不同混合要求還可以有其它的組合，不局限于本實(shí)施例。
實(shí)施例3如圖4所示，本發(fā)明用于非嚙合雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子可設(shè)計(jì)成非嚙合的二棱變間隙轉(zhuǎn)子，將變間隙轉(zhuǎn)子與常規(guī)螺紋元件串聯(lián)組合而成連續(xù)混煉轉(zhuǎn)子。圖4中所使用的一對轉(zhuǎn)子，每個轉(zhuǎn)子由五個轉(zhuǎn)子塊組成，其中，一個組合轉(zhuǎn)子由三個右旋轉(zhuǎn)子塊5和二個左旋轉(zhuǎn)子塊6組成；另一個轉(zhuǎn)子由二個右旋轉(zhuǎn)子塊5和三個左旋轉(zhuǎn)子塊6組成；兩個轉(zhuǎn)子相對向內(nèi)旋轉(zhuǎn)；由于左右兩個轉(zhuǎn)子是非嚙合的，因此相互之間不會產(chǎn)生干涉。組合時(shí)也采用變間隙形式，這種組合轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生類似FCM轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)交錯的效果。組合轉(zhuǎn)子作為非嚙合異向連續(xù)混煉機(jī)的轉(zhuǎn)子還可以有其它多種組合形式，但由于非嚙合的原因，其自潔性要比嚙合型要弱一些。
權(quán)利要求
1.一種組合式混煉元件，包括在一根圓柱上有2-3條螺旋棱，且這些棱沿軸向方向先右旋后左旋，形成具有正反旋向兩個螺旋部分的轉(zhuǎn)子，其特征在于每個轉(zhuǎn)子是由多個轉(zhuǎn)子塊組合而成，每個轉(zhuǎn)子塊上有2-3條相對回轉(zhuǎn)中心不等高的、相同旋向的螺旋棱，多個轉(zhuǎn)子塊組合形成連續(xù)的螺旋棱，整個轉(zhuǎn)子的長徑比為3-5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于每個轉(zhuǎn)子塊螺旋棱的螺旋角是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于每個轉(zhuǎn)子塊螺旋棱的螺旋角不等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子塊組合是根據(jù)轉(zhuǎn)子塊上的螺旋棱的旋向組合成連續(xù)右旋或左旋的轉(zhuǎn)子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子塊組合是根據(jù)轉(zhuǎn)子塊上的螺旋棱的旋向組合成即有左旋又有右旋兩部分的轉(zhuǎn)子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于在組合后整個轉(zhuǎn)子形成的連續(xù)左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于在組合后整個轉(zhuǎn)子形成的連續(xù)左旋螺棱和右旋螺棱兩部分的軸向長度不相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于組合轉(zhuǎn)子的每個轉(zhuǎn)子塊，相對于回轉(zhuǎn)中心不等高的螺旋棱任意組合，形成高度變化的連續(xù)的螺旋棱，組合后的整個轉(zhuǎn)子的兩條螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁之間為變間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于螺旋棱頂部與機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙在0.01D～0.06D之間變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對聚合物進(jìn)行混合用的轉(zhuǎn)子元件。可用于密煉機(jī)、雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)上或螺桿擠出機(jī)，這種組合式變間隙轉(zhuǎn)子由若干個轉(zhuǎn)子塊組合而成，每個轉(zhuǎn)子塊上有2－3條相對回轉(zhuǎn)中心不等高的、相同旋向的螺旋棱，轉(zhuǎn)子塊可有多種不同的組合方式，可在組合成的轉(zhuǎn)子上形成連續(xù)的螺旋棱，整個轉(zhuǎn)子的長徑比為3－5。當(dāng)這種轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料會在不斷變化的間隙內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的有利于混合的流動。這種轉(zhuǎn)子特別適合在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。
文檔編號B29B7/34GK1799803SQ200510000090
公開日2006年7月12日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者羅兵 申請人:北京化工大學(xué)