專利名稱：一種嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料塑化排氣擠出加工技術(shù)，特別涉及一種嵌入式行星螺桿脈 動塑化排氣擠出裝置及其方法。
背景技術(shù)：
近年來，高分子材料加工領(lǐng)域不斷向著節(jié)能降耗、綠色加工方向邁進。高速加工、 精密加工、材料微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)控制及遠程智能化是未來重點發(fā)展方向。作為加工技術(shù)，從原 料進入裝備到最終的產(chǎn)品質(zhì)量控制，要經(jīng)歷固體輸送、排氣、熔融、熔體輸送等幾個過程。目 前，廣泛采用的加工設(shè)備主要有單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機等。物料熔體輸送過程主要通 過剪切流動、拉伸流動來實現(xiàn)，兩者各有優(yōu)勢，尤其是控制相態(tài)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該考慮流體微元 所經(jīng)歷的剪切和拉伸歷程，不僅是停留時間分布問題，更要注重各部分流體在不同力場環(huán) 境中停留時間細節(jié)作用總和。傳統(tǒng)的單螺桿擠出機無法提供均勻的界面拉伸，有必要開展 混合混煉均勻性能控制；雙螺桿擠出機只在嚙合區(qū)強化了混合效果，增加長徑比及優(yōu)化螺 桿結(jié)構(gòu)已經(jīng)走到極限，混合效果進一步提升的空間已經(jīng)很有限。作為工程料及反應(yīng)擠出必 備設(shè)備，排氣效率及徹底性影響著加工過程，表面更新頻率、物料與機器壁面接觸狀態(tài)對排 氣的影響至關(guān)重要，誘發(fā)排氣過程產(chǎn)生壓力脈動效應(yīng)，這些在強化排氣必須予以考慮，而現(xiàn) 有的結(jié)構(gòu)中都不能很好的解決這個問題。因為現(xiàn)有的塑化排氣擠出結(jié)構(gòu)和方法都存在著以 下缺陷(1)無法提供均勻的界面拉伸，混煉均勻性能難以控制，流體微元相應(yīng)的停留時間 也難以控制；(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且只能在局部強化混合效果，不能全面強化混合效果；(3)在熔 融進程時，不能實現(xiàn)有效的排氣。本質(zhì)上講，熔體輸送、混煉、排氣甚至是熔融過程，主要包括剪切力場作用，拉伸力 場作用及流體微元空間位置交換三方面的要素構(gòu)成，流場的組織的控制過程就是要控制流 體微元經(jīng)歷三個因素過程組合和相應(yīng)的停留時間分布。因此，高分子材料的加工過程，更重 要的是流場的組織過程，為進一步節(jié)能降耗，就必須從固體輸送機理、熔融機理、混煉機理、 排氣機理及壓力建立機理入手，需要一種能耗低、排氣徹底、相態(tài)結(jié)構(gòu)控制均勻性好的塑化 排氣擠出裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高分子材料加 工過程中物料加料能力高、停留時間可調(diào)、能耗低、排氣徹底、相態(tài)結(jié)構(gòu)控制均勻性好的嵌 入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供由上述裝置實現(xiàn)的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠 出方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝 置，包括螺桿機構(gòu)、機筒、進料口、排氣口、出料口和動力機構(gòu)，所述動力機構(gòu)設(shè)于機筒的端 部，并與螺桿機構(gòu)連接；所述螺桿機構(gòu)設(shè)于機筒內(nèi)部，并水平放置，將機筒內(nèi)部為固體輸送段、熔融段、排氣段和混煉擠出段；所述進料口設(shè)于固體輸送段的機筒上方，排氣口設(shè)于排氣段的機筒上方，進料口和排氣口均與機筒連通；出料口設(shè)于機筒的端部，所述螺桿機構(gòu) 包括主螺桿和若干個行星螺桿，主螺桿的軸線與機筒的軸線重合；主螺桿的螺棱上開有若 干個與行星螺桿配合的孔，所述若干個行星螺桿分別插入主螺桿螺棱的各個孔并嵌入螺槽 內(nèi)，各行星螺桿圍繞主螺桿四周分布，且其軸線均與主螺桿的軸線平行；機筒內(nèi)表面設(shè)有與 主螺桿配合的螺牙，主螺桿與機筒連接；主螺桿的端部設(shè)有主電機，并與主電機連接；所述動力機構(gòu)包括脈動齒輪、行星齒輪和脈動齒輪傳動機構(gòu)，所述行星齒輪固定 在行星螺桿的端部，行星齒輪與脈動齒輪嚙合連接，脈動齒輪與脈動齒輪傳動機構(gòu)連接；所 述行星螺桿的端部還設(shè)有軸承，軸承與行星齒輪連接；在軸承的一側(cè)還設(shè)有壓塊，壓塊起行 星螺桿軸向定位作用。所述主螺桿螺棱上開設(shè)的與行星螺桿配合的孔為八字型孔，當開八字形孔時，每 個八字形孔均與兩個行星螺桿配合連接，這兩個行星螺桿為嚙合同向雙螺桿，且每個八字 型孔均由兩段圓弧構(gòu)成，兩段圓弧的中心軸線間距為嚙合同向雙螺桿的中心距。或者，所述主螺桿螺棱上開設(shè)的與行星螺桿配合的孔為圓柱形孔或圓錐形孔，每 個孔均與一個行星螺桿配合連接。所述行星螺桿的外周面呈現(xiàn)圓柱面或圓錐面，并與主螺桿軸線平行地插入主螺桿 螺棱上的各個孔并嵌入螺槽內(nèi)。所述主螺桿的螺棱的法向截面為梯形或矩形，行星螺桿的螺棱的法向截面為梯形 或矩形。在固體輸送段的行星螺桿的外表面設(shè)有單頭螺紋結(jié)構(gòu)或多頭間斷螺紋結(jié)構(gòu)；在排 氣段的行星螺桿上設(shè)有強化排氣裝置。所述強化排氣裝置為設(shè)于行星螺桿上的銷釘或直徑大于行星螺桿外徑的螺旋葉 片。所述脈動齒輪為螺旋齒輪或者直齒輪；所述行星齒輪為螺旋齒輪或者直齒輪；所 述脈動齒輪傳動機構(gòu)為蝸桿蝸輪機構(gòu)或者鏈輪機構(gòu)，實現(xiàn)大齒輪脈動轉(zhuǎn)動。所述壓塊為圓柱形或帶鍵槽的圓柱形。所述軸承為推力軸承或軸承組。機筒內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔。行星螺桿螺距可以采用周期性變化結(jié)構(gòu)，螺桿壓縮比范圍為1 10。上述裝置的工作原理為主電機帶動主螺桿圍繞機筒軸線做旋轉(zhuǎn)運動，主螺桿帶 動嵌入其中的行星螺桿圍繞機筒軸線公轉(zhuǎn)，同時，行星螺桿進一步受到脈動齒輪傳動機構(gòu) 帶動的脈動旋轉(zhuǎn)的脈動齒輪及固定在行星螺桿上的行星齒輪約束作用，產(chǎn)生周期性脈動自 轉(zhuǎn)。物料從進料口進入機筒，在行星螺桿強制輸送用下向出料口方向運動，由于其運動空 間逐漸縮小，物料受到壓縮作用，部分氣體隨著物料被壓實從進料口排出；壓實的固體此時 受到行星螺桿周期性脈動旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的周期性塑化擠出空間的作用，行星螺桿及其上強 化熔融結(jié)構(gòu)產(chǎn)生攪拌作用，加速熔體及固體物料表面的熱交換效率，固體物料本身也參與 到攪拌過程中來，分散在熔體中實現(xiàn)強對流運動，發(fā)生分散熔融，成為熔體；熔體進入排氣 段，主螺槽空間突然擴大，行星螺桿及附帶的強化排氣裝置轉(zhuǎn)動不斷翻動物料，并對主螺桿 螺槽產(chǎn)生掃略運動，周期性空間變化產(chǎn)生脈動負壓排氣，從排氣口排出；熔體進入混煉擠出段，主螺槽空間進一步縮小并保持不變，熔體在行星螺桿及主螺桿相對轉(zhuǎn)動作用下所產(chǎn)生的周期性脈動空間作用下前行，主螺桿螺槽內(nèi)軸向輸送及圓周方向輸送交互作用，產(chǎn)生復(fù) 雜流場促使界面不斷再取向更新，對物料進行混煉塑化，最后經(jīng)過主螺桿螺槽計量輸送作 用，使熔體穩(wěn)定從出料口擠出。由上述裝置實現(xiàn)的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出方法，本方法利用主螺桿和 插入到主螺桿螺槽內(nèi)的行星螺桿旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的周期性脈動塑化排氣擠出空間，行星螺桿 軸線與主螺桿軸線平行，且與主螺桿轉(zhuǎn)速比可調(diào)，使沿主螺桿軸向輸送能力及圓周方向輸 送能力脈動變化，引入脈動的復(fù)雜流場，對物料進行強制進料、分散熔融、強化混煉塑化、強 化排氣并最后穩(wěn)壓擠出，具體包括如下步驟(1)物料從進料口進入機筒后，主螺桿在主電機的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，行星螺桿在主螺桿 帶動下圍繞機筒的軸線公轉(zhuǎn)，同時在脈動齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動下，由脈動齒輪旋轉(zhuǎn)帶動行星 齒輪旋動，并由行星齒輪帶動行星螺桿實現(xiàn)脈動自轉(zhuǎn)，在行星螺桿的軸向輸送力及主螺桿 摩擦力共同作用下實現(xiàn)正位移進料輸送；物料進入固體輸送段，其總體運動空間逐漸縮小， 物料被壓實并繼續(xù)向前運動，迫使物料向出料口方向運動，同時物料中的氣體隨著物料被 壓實從進料口排出；(2)當物料運動至在熔融段處時，在脈動齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動下，主螺桿和嵌入到主 螺桿螺槽內(nèi)的行星螺桿相對轉(zhuǎn)動產(chǎn)生周期性脈動輸運空間，行星螺桿的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦 熱，同時在機筒的外加熱共同作用使得物料發(fā)生融化，行星螺桿的旋轉(zhuǎn)與物料產(chǎn)生攪拌作 用，加速熔融進程，使得物料成為熔體；(3)熔體進入排氣段，主螺桿的螺槽空間加大，行星螺桿及其上設(shè)有的強化排氣裝 置轉(zhuǎn)動不斷翻動物料，周期性空間變化產(chǎn)生脈動壓力，使熔體在脈動負壓作用下向排氣口 排氣，熔體進一步向出料口方向運動；(4)熔體進入混煉擠出段，主螺桿的螺槽空間縮小并保持不變，行星螺桿和主螺 桿相對轉(zhuǎn)動的作用下產(chǎn)生周期性脈動空間，熔體在周期性脈動空間的推動下前行；主螺桿 螺槽內(nèi)軸向輸送及圓周方向輸送的交互作用下，產(chǎn)生復(fù)雜流場促使熔體界面不斷再取向更 新，對熔體進行混煉，并使熔體穩(wěn)定從出料口擠出。行星螺桿隨著主螺桿一起公轉(zhuǎn)的同時自轉(zhuǎn)，行星螺桿的自轉(zhuǎn)方向與主螺桿的轉(zhuǎn)動 方向相反；或者，行星螺桿的自轉(zhuǎn)方向與主螺桿的轉(zhuǎn)動方向相同，兩者的轉(zhuǎn)速不同。所述行星螺桿與主螺桿相對轉(zhuǎn)速在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以達 到控制停留時間及對加工物料的使用能力，行星螺桿與主螺桿轉(zhuǎn)速比可達1. 7 36倍。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果1、本發(fā)明采用了行星螺桿強制進料，提高了固體輸送效率，可以更大程度的增加 擠出產(chǎn)量，適用于大產(chǎn)量加工。2、本發(fā)明設(shè)有脈動齒輪傳動機構(gòu)，并通過脈動齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動行星螺桿運動， 通過行星螺桿的運動來實現(xiàn)物料攪拌熔融過程，改變了物料熔融機理及過程，使完成塑化 的熱、機械歷程大大縮短，能耗低、節(jié)能降耗效果顯著。3、本發(fā)明在排氣段的行星螺桿上設(shè)有強化排氣裝置，并在行星螺桿的脈動旋轉(zhuǎn)下 實現(xiàn)排氣，采用脈動排氣機理，排氣效率及徹底性顯著提高。4、本發(fā)明通過調(diào)節(jié)行星螺桿的轉(zhuǎn)速，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)物料停留時間分布，停留時間可調(diào)，并全面強化了混合混煉強度和效果，具有極其優(yōu)異的分散分布混合效果，尤其 適用于高產(chǎn)量、納米材料、配混成型一次完成的加工。5、本發(fā)明在行星螺桿的軸向輸送力及主螺桿摩擦力共同作用下可實現(xiàn)正位移進 料輸送，將正位移輸送及剪切拖曳輸送有機結(jié)合，具有塑化輸運的穩(wěn)定性高、壓力的穩(wěn)定性 好以及對物料的適應(yīng)性廣等優(yōu)點。6、本發(fā)明通過行星螺桿與主螺桿的配合旋轉(zhuǎn)送料，可均勻的界面拉伸，實現(xiàn)均勻 送料，相態(tài)結(jié)構(gòu)控制均勻性好。



圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示A-A處剖切放大示意圖。圖3是圖1所示B處局部放大示意圖。圖4是圖1所示C處局部放大示意圖。圖5是本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5所示D處局部放大示意圖。圖7是圖5所示E-E處剖切放大示意圖。圖8是圖1所示A-A處的第三種結(jié)構(gòu)剖切放大示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。實施例1圖1 圖3示出了本實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本嵌入式行星螺桿3 脈動塑化排氣擠出裝置，包括螺桿機構(gòu)、機筒1、進料口 6、排氣口 5、出料口 4和動力機構(gòu)，所 述動力機構(gòu)設(shè)于機筒1的端部，并與螺桿機構(gòu)連接；所述螺桿機構(gòu)設(shè)于機筒1內(nèi)部，并水平 放置，將機筒1內(nèi)部為固體輸送段12、熔融段13、排氣段14和混煉擠出段15 ；所述進料口 6 設(shè)于固體輸送段12的機筒1上方，排氣口 5設(shè)于排氣段14的機筒1上方，進料口 6和排氣 口 5均與機筒1連通；出料口 4設(shè)于機筒1的端部；如圖2所示，所述螺桿機構(gòu)包括一個主 螺桿2和四個行星螺桿3，主螺桿2的軸線與機筒1的軸線重合；主螺桿2的螺棱上開有與 行星螺桿3配合的孔，所述四個行星螺桿3分別插入主螺桿2螺棱的各個孔并嵌入螺槽內(nèi)， 各行星螺桿3圍繞主螺桿2四周均勻分布，且其軸線均與主螺桿2的軸線平行；機筒1內(nèi)表 面設(shè)有與主螺桿2配合的螺牙，主螺桿2與機筒1連接；主螺桿2的端部設(shè)有主電機，并與 主電機連接；如圖3所示，所述動力機構(gòu)包括脈動齒輪7、行星齒輪8和脈動齒輪傳動機構(gòu)11， 所述行星齒輪8固定在行星螺桿3的端部，行星齒輪8與脈動齒輪7嚙合連接，脈動齒輪7 與脈動齒輪傳動機構(gòu)11連接；所述行星螺桿3的端部還設(shè)有軸承9，軸承9與行星齒輪8連 接；在軸承9的一側(cè)還設(shè)有壓塊10，壓塊10起行星螺桿3軸向定位作用。所述主螺桿2螺棱上開設(shè)的與行星螺桿3配合的孔為圓柱形孔，每個圓柱形孔均 與一個行星螺桿3配合連接。
所述行星螺桿3的外周面呈現(xiàn)圓柱面，并與主螺桿2軸線平行地插入主螺桿2螺 棱上的各個孔并嵌入螺槽內(nèi)。所述主螺桿2的螺棱的法向截面為梯形，行星螺桿3的螺棱的法向截面為梯形。在固體輸送段12的行星螺桿3的外表面設(shè)有單頭螺紋結(jié)構(gòu)；在排氣段14的行星 螺桿3上設(shè)有強化排氣裝置，所述強化排氣裝置為設(shè)于行星螺桿3上的銷釘16，如圖4所
7J\ ο所述脈動齒輪7為螺旋齒輪；所述行星齒輪8為螺旋齒輪；所述脈動齒輪傳動機 構(gòu)11為蝸桿蝸輪機構(gòu)。機筒1內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔。行星螺桿螺距可以采用周期性變化結(jié)構(gòu)，螺桿壓縮比范圍為1 10。 由上述裝置實現(xiàn)的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出方法，本方法利用主螺桿2 和插入到主螺桿2螺槽內(nèi)的行星螺桿3旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的周期性脈動塑化排氣擠出空間，行 星螺桿3軸線與主螺桿2軸線平行，且與主螺桿2轉(zhuǎn)速比可調(diào)，使沿主螺桿2軸向輸送能力 及圓周方向輸送能力脈動變化，引入脈動的復(fù)雜流場，對物料進行強制進料、分散熔融、強 化混煉塑化、強化排氣并最后穩(wěn)壓擠出，具體包括如下步驟(1)物料從進料口 6進入機筒1后，主螺桿2在主電機的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，行星螺桿3 在主螺桿2帶動下圍繞機筒1的軸線公轉(zhuǎn)，同時在脈動齒輪傳動機構(gòu)11驅(qū)動下，由脈動齒 輪7旋轉(zhuǎn)帶動行星齒輪8旋動，并由行星齒輪8帶動行星螺桿3實現(xiàn)脈動自轉(zhuǎn)，在行星螺 桿3的軸向輸送力及主螺桿2摩擦力共同作用下實現(xiàn)正位移進料輸送；物料進入固體輸送 段12，其總體運動空間逐漸縮小，物料被壓實并繼續(xù)向前運動，迫使物料向出料口 4方向運 動，同時物料中的氣體隨著物料被壓實從進料口 6排出；(2)當物料運動至在熔融段13處時，在脈動齒輪傳動機構(gòu)11驅(qū)動下，主螺桿2和 嵌入到主螺桿2螺槽內(nèi)的行星螺桿3相對轉(zhuǎn)動產(chǎn)生周期性脈動輸運空間，行星螺桿3的高 速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱，同時在機筒1的外加熱共同作用使得物料發(fā)生融化，行星螺桿3的旋轉(zhuǎn) 與物料產(chǎn)生攪拌作用，加速熔融進程，使得物料成為熔體；在加速熔融進程(熔體及固體物 料表面的熱交換效率)時，固體物料本身也參與到攪拌過程中來，分散在熔體中實現(xiàn)強對 流運動，完成分散熔融過程，熔融過程溫度分布更均勻；(3)熔體進入排氣段14，主螺桿2的螺槽空間加大，行星螺桿3及其上設(shè)有的強化 排氣裝置轉(zhuǎn)動不斷翻動物料，周期性空間變化產(chǎn)生脈動壓力，使熔體在脈動負壓作用下向 排氣口 5排氣，熔體進一步向出料口 4方向運動；(4)熔體進入混煉擠出段15，主螺桿2的螺槽空間縮小并保持不變，行星螺桿3和 主螺桿2相對轉(zhuǎn)動的作用下產(chǎn)生周期性脈動空間，熔體在周期性脈動空間的推動下前行； 主螺桿2螺槽內(nèi)軸向輸送及圓周方向輸送的交互作用下，產(chǎn)生復(fù)雜流場促使熔體界面不斷 再取向更新，對熔體進行混煉，并使熔體穩(wěn)定從出料口 4擠出。行星螺桿3隨著主螺桿2 —起公轉(zhuǎn)的同時自轉(zhuǎn)，行星螺桿3的自轉(zhuǎn)方向與主螺桿 2的轉(zhuǎn)動方向相反；或者，行星螺桿3的自轉(zhuǎn)方向與主螺桿2的轉(zhuǎn)動方向相同，兩者的轉(zhuǎn)速 不同。實施例2本實施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實施例1 在固體輸送段的行星螺桿3的外表面設(shè)有多頭間斷螺紋結(jié)構(gòu)；如圖6所示，在排氣段的行星螺桿3上設(shè)有直徑大于行星螺桿3 外徑的螺旋葉片17。如圖5所示，所述脈動齒輪7為直齒輪；所述行星齒輪8為直齒輪；所述脈動齒輪 傳動機構(gòu)11為鏈輪機構(gòu)。如圖7所示，行星螺桿3的的個數(shù)為8個，每個行星螺桿3均插入主螺桿螺棱的各 個孔并嵌入螺槽內(nèi)，各行星螺桿3圍繞主螺桿四周均勻分布，且其軸線均與主螺桿的軸線 平行。實施例3本實施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實施例1 如圖8所示，所述主螺桿2螺棱上開 設(shè)的與行星螺桿配合的孔為八字型孔19，每一圓周的螺棱上的八字型孔19的個數(shù)為八個， 每個八字型孔19均與兩個行星螺桿18、20配合連接，這兩個行星螺桿為嚙合同向雙螺桿， 且且每個八字型孔19由兩段圓弧構(gòu)成，兩段圓弧的中心軸線為雙螺桿中心距。實施例4本實施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實施例1 所述行星螺桿的外周面呈現(xiàn)圓錐 面，并與主螺桿軸線平行地插入主螺桿螺棱上的各個孔并嵌入螺槽內(nèi)。所述主螺桿的螺棱的法向截面為矩形，行星螺桿的螺棱的法向截面為矩形。在固體輸送段的行星螺桿的外表面設(shè)有多頭間斷螺紋結(jié)構(gòu)；在排氣段的行星螺桿 上設(shè)有直徑大于行星螺桿外徑的螺旋葉片。所述脈動齒輪為直齒輪；所述行星齒輪為直齒輪；所述脈動齒輪傳動機構(gòu)為鏈輪 機構(gòu)。實施例5本實施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實施例1 行星螺桿的的個數(shù)為16個，每個行 星螺桿均插入主螺桿螺棱的各個孔并嵌入螺槽內(nèi)，各行星螺桿圍繞主螺桿四周均勻分布， 且其軸線均與主螺桿的軸線平行。實施例6本實施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實施例1 所述主螺桿螺棱上開設(shè)的與行星螺桿配合的孔為圓錐形孔，每個孔均與一個行星螺桿配合連接。上述各實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例 的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡 化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，包括螺桿機構(gòu)、機筒、進料口、排氣口、出料口和動力機構(gòu)，所述動力機構(gòu)設(shè)于機筒的端部，并與螺桿機構(gòu)連接；所述螺桿機構(gòu)設(shè)于機筒內(nèi)部，并水平放置，將機筒內(nèi)部為固體輸送段、熔融段、排氣段和混煉擠出段；所述進料口設(shè)于固體輸送段的機筒上方，排氣口設(shè)于排氣段的機筒上方，進料口和排氣口均與機筒連通；出料口設(shè)于機筒的端部，其特征在于所述螺桿機構(gòu)包括主螺桿和若干個行星螺桿，主螺桿的軸線與機筒的軸線重合；主螺桿的螺棱上開有若干個與行星螺桿配合的孔，所述若干個行星螺桿分別插入主螺桿螺棱的各個孔并嵌入螺槽內(nèi)，各行星螺桿圍繞主螺桿四周分布，且其軸線均與主螺桿的軸線平行；機筒內(nèi)表面設(shè)有與主螺桿配合的螺牙，主螺桿與機筒連接；主螺桿的端部設(shè)有主電機，并與主電機連接；所述動力機構(gòu)包括脈動齒輪、行星齒輪和脈動齒輪傳動機構(gòu)，所述行星齒輪固定在行星螺桿的端部，行星齒輪與脈動齒輪嚙合連接，脈動齒輪與脈動齒輪傳動機構(gòu)連接；所述行星螺桿的端部還設(shè)有軸承，軸承與行星齒輪連接；在軸承的一側(cè)還設(shè)有壓塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述 主螺桿螺棱上開設(shè)的與行星螺桿配合的孔為八字型孔，每個八字型孔均與兩個行星螺桿配 合連接，這兩個行星螺桿為嚙合同向雙螺桿，且每個八字型孔由兩段圓弧構(gòu)成，兩段圓弧的 中心軸線間距為嚙合同向雙螺桿的中心距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述 主螺桿螺棱上開設(shè)的與行星螺桿配合的孔為圓柱形孔或圓錐形孔，每個孔均與一個行星螺 桿配合連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述 行星螺桿的外周面呈現(xiàn)圓柱面或圓錐面，并與主螺桿軸線平行地插入主螺桿螺棱上的各個 孔并嵌入螺槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述 主螺桿的螺棱的法向截面為梯形或矩形，行星螺桿的螺棱的法向截面為梯形或矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，其特征在于在固 體輸送段的行星螺桿的外表面設(shè)有單頭螺紋結(jié)構(gòu)或多頭間斷螺紋結(jié)構(gòu)；在排氣段的行星螺 桿上設(shè)有強化排氣裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述 強化排氣裝置為設(shè)于行星螺桿上的銷釘或直徑大于行星螺桿外徑的螺旋葉片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述 脈動齒輪為螺旋齒輪或者直齒輪；所述行星齒輪為螺旋齒輪或者直齒輪；所述脈動齒輪傳 動機構(gòu)為蝸桿蝸輪機構(gòu)或者鏈輪機構(gòu)。
9.權(quán)利要求1 8任一項所述裝置實現(xiàn)的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出方法，其 特征在于，具體包括如下步驟(1)物料從進料口進入機筒后，主螺桿在主電機的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，行星螺桿在主螺桿帶動 下圍繞機筒的軸線公轉(zhuǎn)，同時在脈動齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動下，由脈動齒輪旋轉(zhuǎn)帶動行星齒輪 旋動，并由行星齒輪帶動行星螺桿實現(xiàn)脈動自轉(zhuǎn)，在行星螺桿的軸向輸送力及主螺桿摩擦 力共同作用下實現(xiàn)正位移進料輸送；物料進入固體輸送段，其總體運動空間逐漸縮小，物料 被壓實并繼續(xù)向前運動，迫使物料向出料口方向運動，同時物料中的氣體隨著物料被壓實從進料口排出；(2)當物料運動至在熔融段處時，在脈動齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動下，主螺桿和嵌入到主螺桿 螺槽內(nèi)的行星螺桿相對轉(zhuǎn)動產(chǎn)生周期性脈動輸運空間，行星螺桿的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱， 同時在機筒的外加熱共同作用使得物料發(fā)生融化，行星螺桿的旋轉(zhuǎn)與物料產(chǎn)生攪拌作用， 加速熔融進程，使得物料成為熔體；(3)熔體進入排氣段，主螺桿的螺槽空間加大，行星螺桿及其上設(shè)有的強化排氣裝置轉(zhuǎn) 動不斷翻動物料，周期性空間變化產(chǎn)生脈動壓力，使熔體在脈動負壓作用下向排氣口排氣， 熔體進一步向出料口方向運動；(4)熔體進入混煉擠出段，主螺桿的螺槽空間縮小并保持不變，行星螺桿和主螺桿相對 轉(zhuǎn)動的作用下產(chǎn)生周期性脈動空間，熔體在周期性脈動空間的推動下前行；主螺桿螺槽內(nèi) 軸向輸送及圓周方向輸送的交互作用下，產(chǎn)生復(fù)雜流場促使熔體界面不斷再取向更新，對 熔體進行混煉，并使熔體穩(wěn)定從出料口擠出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出方法，其特征在于行星螺桿隨著主螺桿一起公轉(zhuǎn)的同時自轉(zhuǎn)，行星螺桿的自轉(zhuǎn)方向與主螺桿的轉(zhuǎn)動方向相反；或 者，行星螺桿的自轉(zhuǎn)方向與主螺桿的轉(zhuǎn)動方向相同，兩者的轉(zhuǎn)速不同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出裝置，包括螺桿機構(gòu)、機筒、進料口、排氣口、出料口和動力機構(gòu)，螺桿機構(gòu)包括主螺桿和若干個行星螺桿，主螺桿的軸線與機筒的軸線重合；主螺桿的螺棱上開有若干個與行星螺桿配合的孔，各行星螺桿分別插入主螺桿螺棱的各個孔并嵌入螺槽內(nèi)，并圍繞主螺桿四周分布，且其軸線均與主螺桿的軸線平行；動力機構(gòu)包括脈動齒輪、行星齒輪和脈動齒輪傳動機構(gòu)，行星齒輪固定在行星螺桿的端部，行星齒輪與脈動齒輪嚙合連接，脈動齒輪與脈動齒輪傳動機構(gòu)連接。本發(fā)明還提供了由上述裝置實現(xiàn)的嵌入式行星螺桿脈動塑化排氣擠出方法。本發(fā)明具有停留時間可調(diào)、能耗低、排氣徹底、相態(tài)結(jié)構(gòu)控制均勻性好等優(yōu)點。
文檔編號B29C47/76GK101837633SQ20101014084
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者何亮, 徐百平, 王玫瑰, 陳金偉 申請人:廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院