專利名稱：用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子及包括其的混煉機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高聚物加工機械領域，特別是涉及一種用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，及包括其的混煉機。
背景技術：
雙轉子連續(xù)混煉機，是由美國Farrel公司于六十年代中期開發(fā)的連續(xù)混煉機械。 該機器主要由料筒、轉子、卸料裝置等部分組成。料筒上的混煉腔為兩個相互貫通的、橫截面為⑴形的孔。物料在混煉腔中受到轉子的剪切、粉碎、捏合、混合作用。料筒上還開有冷卻水孔，并備有電加熱器，可以根據(jù)工藝的需要，對物料進行加熱和冷卻。典型的雙轉子連續(xù)混煉機的轉子根據(jù)其功能可以劃分為加料段、混煉段和出料段。其中，加料段如同兩根非嚙合的雙螺桿，加入的物料在轉子加料段螺紋的推動下，到達混煉段。混煉段則更像一對密煉機轉子，其表面有兩對旋轉方向相反、螺旋角各不相等的螺紋，物料在此受到擠壓、粉碎， 從而被捏合、熔融、混合、塑化。出料段通常為圓柱體，或為螺紋段。卸料裝置由卸料門和調節(jié)裝置所組成。通過調節(jié)卸料調節(jié)裝置，可以控制卸料門的開啟度，達到控制物料在混煉腔中的充滿度、進而控制物料所經(jīng)歷的混煉激烈程度的目的。由于該機器既保留了密煉機優(yōu)異的混煉特性，又可以連續(xù)工作，而且具有生產(chǎn)能力大，操作、維護方便的特點，因此倍受人們的關注，被廣泛地應用于各種合成高分子材料、 填充改性高分子材料、導電高分子材料的混合。德國西門子公司和W&P公司、日本制鋼所和神戶制鋼所等國外著名的企業(yè)都相繼開發(fā)和制造了各種類型的連續(xù)混煉機。其中，美國 Farrel公司則將混煉機與熱喂料擠出機裝在一個機架上，制成了著名的CP系列連續(xù)混煉造粒機組，并開發(fā)出了適應不同混煉工藝要求的7#、15#、2姊、24乂#轉子，被廣泛應用于對各種高分子材料的混合與造粒。意大利Pomini公司在FCM系列連續(xù)混煉機的基礎上，向國際市場推出了帶有雙混煉腔、雙加料口、轉子擁有兩個等長混煉段的LCM系列連續(xù)混煉機， 該機器的可變操作參數(shù)更多，工藝適應性更強，最大產(chǎn)量可達每小時十二噸，具有較高的填充混合能力?，F(xiàn)有的雙轉子連續(xù)混煉機轉子的工作部分包括加料段、第一混煉段和卸料段。轉子的加料段為螺紋段，主要將由加料口加入的物料輸送到轉子的第一混煉段。轉子的第一混煉段一般有兩對螺旋方向相反的螺棱，該四根螺棱的螺旋角度各不相同，物料在螺棱的作用下，經(jīng)歷了往返重疊的擬合混合作用，得以分散、混煉。轉子的卸料段的橫截面一般為橢圓或圓柱形，主要將混煉后的物料經(jīng)卸料口排出筒體混煉腔。然而，目前的雙轉子連續(xù)混煉機轉子一般為單混煉段或等長的雙混煉段結構。其中，單混煉段轉子由于物料停留時間較短，物料必須在較短的時間內經(jīng)歷比較激烈的混合作用，才能得到比較好的效果。而且由于轉子較短，物料的熔融區(qū)也較短，導致操作時對混煉過程的控制比較困難。此外，轉子混煉段的螺棱通常由兩對相互連接、旋向相反的螺棱構成，在螺棱交界處，物料發(fā)生堆積和停滯，形成了一個滯留區(qū)，影響了混合效率的發(fā)揮和熱量的傳出，導致物料的溫度過高，甚至發(fā)生降解。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術物料混合過程不易控制，容易發(fā)生物料堆積和滯留的缺陷，提供一種用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子及包括其的混煉機。本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，該轉子沿軸向從右至左依次為一螺紋狀的加料段、混煉段和一卸料段，其特點在于，所述混煉段為至少三個，每個所述混煉段具有至少一對方向相反、螺旋角不相同的間斷螺棱，且所述間斷螺棱相互之間為非嚙合或相切。較佳地，每個所述混煉段具有1 5對方向相反、螺旋角各不相同的間斷螺棱。每一對間斷螺棱在軸線方向可以相互交叉，也可以存在間隙，但是相互之間不相連接。該結構由于沒有原有轉子混煉段螺棱的交匯連接點，可以有效地防止物料在該區(qū)域的停滯，降低該區(qū)域的料溫。同時，交叉或分離的相向的螺棱，增加了物料在混煉段所經(jīng)歷的分流作用和流動的紊亂程度。較佳地，所述混煉段的長度與直徑的比值為1. 5 3。其中，各個混煉段之間采用螺紋相連接。較佳地，所述轉子橫截面為非對稱的偏心結構。較佳地，所述螺棱的底部和頂部均為圓弧形曲面，在所述螺棱推進面處的所述圓弧形曲面之間采用螺旋面連接，在所述螺棱背面處的所述圓弧形曲面之間采用相切的平面連接，使得所述螺棱深度漸變，形成收斂流道。其中，螺棱頂部為圓弧形面，而非平面，與轉子內腔表面形成非平行的收斂流道， 提高了物料在該區(qū)域所受到的拉伸與剪切作用。同時，該結構還使得轉子螺棱具有良好的推進角度，與通體內腔相配合，形成有利于物料拉伸流動的收斂流道。而收斂流道的形成使得物料的流動更加有序，不會出現(xiàn)死角。此外，由于收斂流道的增壓效果，使得轉子在工作時具有一定的自定心作用，防止該區(qū)域發(fā)生過大的磨損。較佳地，所述收斂流道的收斂角度為10° 30°。該收斂角度保證了物料均勻地通過螺棱頂部的高剪切區(qū)，防止物料在螺棱推進面流道中形成蝸旋流動和跟隨轉子的空轉，影響混煉效率。較佳地，所述螺棱底部的圓弧形曲面的圓心不在所述轉子的軸向上。即表示所述圓弧形曲面具有一個偏心距。較佳地，所述螺棱頂部設有若干個貫通槽，所述貫通槽與所述轉子的軸線方向呈 45° 135°。較佳地，所述貫通槽的橫截面為圓形或矩形。較佳地，所述貫通槽的槽深為所述螺棱深度的1/10 1/4。貫通槽的開設增加了縫隙區(qū)的流道橫截面積，提高物料在縫隙區(qū)的流動體積速率。此外，由貫通槽中流過的物料流對物料形成一個擾動作用，增加了物料流動的紊亂程度。較佳地，所述卸料段的橫截面為橢圓形或圓柱形。較佳地，所述加料段的螺紋為嚙合、半嚙合或非嚙合。
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本發(fā)明還提供了一種雙轉子連續(xù)混煉機，其特點在于，其包括如上所述的轉子，所述轉子的所述螺棱底部的圓弧直徑與所述混煉機的料筒混煉腔內徑相同。本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在符合本領域常識的基礎上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實施例。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明設置了兩個以上的混煉段，延長了物料在混煉腔的停留時間，并且通過控制溫度，使得個別混煉腔內的物料處于未熔融的固相預包覆混合。螺棱非嚙合或相切的轉子結構，有效地防止物料發(fā)生堆積和停滯，且提高了轉子的分布混合能力。


圖1為本發(fā)明用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子的結構示意圖。圖2為圖1中一轉子混煉段的結構示意圖。圖3a為現(xiàn)有技術中轉子的橫截面剖視圖。圖北為圖1中沿D-D的剖視圖。圖4為圖北中F部分的放大圖。圖5為本發(fā)明雙轉子連續(xù)混煉機的結構示意圖。圖6為本發(fā)明雙轉子連續(xù)混煉機中轉子的螺棱頂部結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。如圖1所示，本發(fā)明為一種用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子1。該轉子1沿軸向從右至左依次為一螺紋狀的加料段A、混煉段B和一卸料段C。混煉段B為至少三個，如圖2所示，每個混煉段具有至少一對方向相反、螺旋角不相同的間斷螺棱11，且間斷螺棱11相互之間為非嚙合或相切。進一步地，每個混煉段具有1 5對方向相反、螺旋角各不相同的間斷螺棱。每一對間斷螺棱11在軸線方向可以相互交叉，也可以存在間隙，但是相互之間不相連接。該結構由于沒有原有轉子混煉段螺棱的交匯連接點，可以有效地防止物料在該區(qū)域的停滯，降低該區(qū)域的料溫。同時，交叉或分離的相向的螺棱，增加了物料在混煉段所經(jīng)歷的分流作用和流動的紊亂程度。特別地，每個混煉段的長度與直徑的比值為1. 5 3，且各個混煉段之間采用螺紋相連接。如圖3a所示，現(xiàn)有技術中的轉子橫截面為軸對稱結構，其產(chǎn)生的流道為等深狀態(tài)，容易產(chǎn)生物料的堆積現(xiàn)象。如圖北所示，本發(fā)明用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子橫截面為非對稱的偏心結構。所述螺棱的推進面和背面均采用三段式曲面結構，所述螺棱的底部和頂部均為圓弧形曲面，在所述螺棱推進面處的所述圓弧形曲面之間采用螺旋面連接，在所述螺棱背面處的所述圓弧形曲面之間采用相切的平面連接，使得所述螺棱深度漸變，形成收斂流道。其中，圓弧形曲面的圓心不在轉子軸線上，存在一個偏心距e，從而使得物料的流動更加有序，不會出現(xiàn)死角。其中，螺棱頂部為圓弧形面，而非平面，與轉子內腔表面形成非平行的收斂流道，
5提高了物料在該區(qū)域所受到的拉伸與剪切作用。同時，該結構還使得轉子螺棱具有良好的推進角度，與通體內腔相配合，形成有利于物料拉伸流動的收斂流道。而收斂流道的形成使得物料的流動更加有序，不會出現(xiàn)死角。此外，由于收斂流道的增壓效果，使得轉子在工作時具有一定的自定心作用，防止該區(qū)域發(fā)生過大的磨損。如圖4所示，所述收斂流道的收斂角度α為10° 30°。該收斂角度α保證了物料均勻地通過螺棱頂部的高剪切區(qū)，防止物料在螺棱推進面流道中形成蝸旋流動和跟隨轉子的空轉，影響混煉效率。如圖1、圖2所示，螺棱11的頂部還設有若干個貫通槽12，貫通槽12與所述轉子的軸線方向呈45° 135°。貫通槽12的橫截面為圓形或矩形，槽深為所述螺棱深度的 1/10 1/4。貫通槽12的開設增加了縫隙區(qū)的流道橫截面積，提高物料在縫隙區(qū)的流動體積速率。此外，由貫通槽12中流過的物料流對物料形成一個擾動作用，增加了物料流動的紊亂程度。此外，卸料段C的橫截面為橢圓形或圓柱形，可以順利將混煉后的物料排出筒體混煉腔。加料段A的螺紋為嚙合、半嚙合或非嚙合，推動物料進入混煉段B。本發(fā)明還提供了一種雙轉子連續(xù)混煉機，其包括如上所述的轉子。如圖5所示，雙轉子連續(xù)混煉機包括一料筒，該料筒上的混煉腔2為兩個相互貫通的、橫截面為⑴形的孔。 在混煉腔2內為兩個相向旋轉的上述轉子1。轉子1的所述螺棱底部的圓弧直徑與所述混煉機的料筒混煉腔2內徑相同。這樣保證了該區(qū)域螺槽深度漸變，形成一個收斂流道，使得物料的流動更加有序，不會出現(xiàn)死角。如圖6所示，在混煉腔2內的轉子1的螺棱頂部形成若干收斂流道21，螺棱頂部的貫通槽12將前后兩個收斂流道連接起來形成非等距離的間隙，從而增加了縫隙區(qū)的流道橫截面積，提高物料在縫隙區(qū)的流動體積速率。此外，流過貫通槽中的物料還會對物料形成一個擾動作用，增加了該區(qū)域物料流動的紊亂程度，使得物料充分混合。本發(fā)明用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子的工作原理為在混煉過程中，將第一混煉段的溫度控制在足夠低的溫度(通過混煉機的料筒上的加熱裝置進行控制溫度)，保證該區(qū)域的物料處于未熔融狀態(tài)。第二混煉段的溫度控制在物料的熔點附近(通過混煉機的料筒上的加熱裝置進行控制溫度)，保證物料熔融。物料由加料口加入，然后在輸送段螺紋的推進作用下進入第一混煉段。在第一混煉段，物料在此發(fā)生固相混合。在第一混煉段螺棱的作用下，未熔融的固體顆粒騰空飛舞，與添加劑團聚體發(fā)生碰撞，導致團聚體發(fā)生解聚，類似于在球磨機中。在后加入的物料的推進作用下，第一混煉段的物料被逐步推進到第二混煉段。此處，物料在正反螺棱的作用下發(fā)生堆積、擠壓、熔融、分散和混合，最終從卸料口排出。本發(fā)明通過多個螺棱為非嚙合或相切的混煉段的設置，延長物料在混煉腔內的停留時間。并通過控制溫度，使得個別混煉腔內的物料處于未熔融的固相預包覆混合，有效防止物料溫度過高。這樣可以大大提高轉子的分布混合能力。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，該轉子沿軸向從右至左依次為一螺紋狀的加料段、混煉段和一卸料段，其特征在于，所述混煉段為至少三個，每個所述混煉段具有至少一對方向相反、螺旋角不相同的間斷螺棱，且所述間斷螺棱相互之間為非嚙合或相切。
2.如權利要求1所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，每個所述混煉段具有1 5對方向相反、螺旋角各不相同的間斷螺棱。
3.如權利要求1所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述混煉段的長度與直徑的比值為1.5 3。
4.如權利要求1-3任意一項所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述轉子橫截面為非對稱的偏心結構。
5.如權利要求4所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述螺棱的底部和頂部均為圓弧形曲面，在所述螺棱推進面處的所述圓弧形曲面之間采用螺旋面連接，在所述螺棱背面處的所述圓弧形曲面之間采用相切的平面連接，使得所述螺棱深度漸變，形成收斂流道。
6.如權利要求5所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述收斂流道的收斂角度為10° 30°。
7.如權利要求6所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述螺棱底部的圓弧形曲面的圓心不在所述轉子的軸向上。
8.如權利要求7所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述螺棱頂部設有若干個貫通槽，所述貫通槽與所述轉子的軸線方向呈45° 135°。
9.如權利要求8所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述貫通槽的橫截面為圓形或矩形。
10.如權利要求9所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述貫通槽的槽深為所述螺棱深度的1/10 1/4。
11.如權利要求5-10任意一項所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述卸料段的橫截面為橢圓形或圓柱形。
12.如權利要求11所述的用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，其特征在于，所述加料段的螺紋為嚙合、半嚙合或非嚙合。
13.一種雙轉子連續(xù)混煉機，其特征在于，其包括如權利要求1所述的轉子，所述轉子的所述螺棱底部的圓弧直徑與所述混煉機的料筒混煉腔內徑相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于雙轉子連續(xù)混煉機的轉子，該轉子沿軸向從右至左依次為一螺紋狀的加料段、混煉段和一卸料段，所述混煉段為至少三個，每個所述混煉段具有至少一對方向相反、螺旋角不相同的間斷螺棱，且所述間斷螺棱相互之間為非嚙合或相切。本發(fā)明還公開了一種包括上述轉子的雙轉子連續(xù)混煉機。本發(fā)明設置了兩個以上的混煉段，延長了物料在混煉腔的停留時間，并且通過控制溫度，使得個別混煉腔內的物料處于未熔融的固相預包覆混合。螺棱非嚙合或相切的轉子結構，有效地防止物料發(fā)生堆積和停滯，且提高了轉子的分布混合能力。
文檔編號B29B7/46GK102241085SQ201110168269
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權日2011年6月21日
發(fā)明者楊高品, 沙金, 謝林生, 馬玉錄 申請人:華東理工大學