一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，主要包括加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)等，所述的加料塑化部分的螺桿或機筒上有扭轉銷釘，扭轉銷釘由扭轉段和安裝段兩部分組成，扭轉銷釘?shù)呐まD段側面是四個螺旋上升逐漸扭轉90度的曲面，扭轉段的長度不超過該扭轉銷釘安裝處螺槽的深度，扭轉銷釘?shù)陌惭b段插入螺桿軸中或插入機筒中，扭轉銷釘?shù)陌惭b段有防轉結構。本發(fā)明擠出機彌補常規(guī)銷釘螺桿的傳熱不足，強制對流，加強熱量在物料中的傳遞，強化傳熱，同時通過物料的多次分流翻轉匯合，不僅實現(xiàn)物料軸向運動，還能實現(xiàn)物料徑向運動，強化混合，增強混煉效果。并且可與多種結構組合，加工、制造方便，易于維護。
【專利說明】一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可強化傳熱與混煉塑化的塑料擠出成型裝置，特指一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，屬于高分子材料成型機械領域。
【背景技術】
[0002]擠出機是塑料加工行業(yè)的主要設備之一，主要由加料塑化系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成，其中，螺桿與機筒是擠出機的關鍵部件。螺桿在加熱的機筒內(nèi)以一定的轉速旋轉，主要作用是將固態(tài)塑料顆粒或粉末熔融塑化、混合、壓縮，使高分子熔體從成型機頭中擠出成型，在定型和后處理后得到制品或半成品。螺桿塑化的效果決定了整臺擠出機的性能，常規(guī)的擠出機傳熱和混煉效果不好，尤其是螺槽較深時問題更突出。
[0003]為提高擠出機的傳熱混煉效果，各種新型螺桿相繼提出。其中，分離型螺桿(BM螺桿)是一種比較常用的傳熱效果較好的新型螺桿。BM螺桿熔融段存在兩條螺距不同的螺紋，交于熔融段的起點和終點，副螺紋直徑小于螺桿直徑，料流流經(jīng)熔融段，固液相分離，固相直接接觸機筒表面，利于傳熱，加速固相熔融。但是其混合效果不是很好。
[0004]此外，銷釘型螺桿是一種比較常用的混煉效果較好的分流型螺桿。銷釘對料流進行分流匯合、再分流再匯合，經(jīng)過若干次分流匯合，增強物料的混合效果。但是銷釘一般多為圓柱形、方形或菱形，傳熱效果不是很明顯。
[0005]在專利(專利號:201010512626)中提到一種強化傳熱與混煉擠出機，該擠出機的加料塑化部分的螺桿與機筒之間有滾動體，滾動體隨螺桿在機筒內(nèi)轉動的同時在相應的凹槽內(nèi)自由滾動，可以有效地提高擠出機的傳熱和塑化效果，但是該裝置為了便于安裝，機筒需要做成剖分式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化的擠出機，克服目前常規(guī)擠出機的不足，提高擠出機的傳熱和混煉塑化效果，得到更高質量的擠出成型制
品O
[0007]為實現(xiàn)上述目的的技術方案是:一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，主要包括加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)等，加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)的結構和連接方式與常規(guī)的擠出機相同，即傳動系統(tǒng)放置在加料塑化部分靠近加料斗段，傳動系統(tǒng)帶動加料塑化部分的螺桿旋轉塑化，加熱冷卻部分放置在加料塑化部分的機筒外部，控制系統(tǒng)控制加熱冷卻部分進行擠出機機筒的加熱冷卻及控制傳動系統(tǒng)的轉速等。
[0008]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其加料塑化部分螺桿或機筒上有銷釘，所述銷釘與常規(guī)銷釘不同，為新型扭轉銷釘，所述的銷釘由扭轉段和安裝段兩部分組成，新型扭轉銷釘?shù)呐まD段側面是四個螺旋上升逐漸扭轉90度的曲面，相當于方形銷釘按自身軸線(螺桿徑向)順時針或逆時針扭轉90度，扭轉段的長度不超過該銷釘安裝處螺槽的深度，安裝段插入螺桿軸中或插入機筒中。為防止所述扭轉銷釘在物料的作用下發(fā)生旋轉，安裝段有防轉結構，例如安裝孔為方形或有鍵。
[0009]本發(fā)明聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，利用微積分思想，即多股熔體分流再匯合的思想，在螺桿或機筒的安裝扭轉銷釘段，沿圓周方向等分設置若干個(η個)新型扭轉銷釘，且沿螺桿軸向設置若干個(m排)，即扭轉銷釘在螺槽的根部呈陣列排列，一般選η為大于6的整數(shù)，m為大于2的整數(shù)。在螺桿轉動過程中，熔體一邊隨螺桿轉動，一邊被新型扭轉銷釘多次分流匯合，同時，與新型扭轉銷釘不同側面接觸的熔體沿著新型扭轉銷釘螺旋曲面向上運動和翻轉，實現(xiàn)物料徑向運動，從而使螺槽底部的物料能與機筒接觸，這樣就不斷改變?nèi)垠w與機筒的接觸面及熔體間的相互接觸面，增大熔體與機筒及熔體間的接觸的次數(shù)，強制對流傳熱，并使熔體溫度趨于均勻，增強傳熱效率，混合質量提高，物料的均勻性更好。
[0010]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，新型扭轉銷釘?shù)呐まD段扭轉方向有正向和反向兩種，面向扭轉銷釘觀看，順時針扭轉稱為正向，逆時針扭轉就稱為反向。扭轉銷釘?shù)呐帕蟹绞接泻芏喾N類型:(I)同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向并行排列，不同圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向也相同，即所有扭轉銷釘?shù)呐まD方向相同；(2)同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向并行排列，相鄰圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相反；(3)同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向交錯排列，不同圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向也相同；(4)同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向交錯排列，相鄰圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相反。根據(jù)實際需要，也可有其他的排列形式，靈活性很大。
[0011]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，η的數(shù)值、銷釘段的段數(shù)，銷釘段新型扭轉銷釘?shù)呐艛?shù)m、新型扭轉銷釘排列方式、兩排新型扭轉銷釘間的距離可根據(jù)物料性質，混煉塑化要求等設定。
[0012]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，新型扭轉銷釘沿軸向排列距離可均等或不均等，以實現(xiàn)不同幅度的混合。
[0013]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，新型扭轉銷釘可以設置在螺桿或機筒上，如果扭轉銷釘設置在機筒上，機筒設置扭轉銷釘相對應的螺桿段的螺棱沿圓周切削掉，扭轉銷釘?shù)呐まD段在螺桿安裝到位后沿徑向從機筒插入到螺桿的螺槽中，扭轉銷釘?shù)陌惭b段將扭轉銷釘并固定在機筒上。
[0014]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，新型扭轉銷釘可大小不等，可長度不一，但扭轉段的長度大于螺槽深度的3/4，并且扭轉段的長度小于螺槽的深度，利用熔體的拖曳流動特點，使熔體得到混合，熔體不會滯留。
[0015]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，新型扭轉銷釘與螺桿的聯(lián)接方式可以為螺紋聯(lián)接或直接與螺桿做成一個整體。
[0016]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，銷釘段可放置在熔融段，加強混合與熔融；也可放置在均化段，增加熔體的均化程度。
[0017]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，對于高粘度物料，新型扭轉銷釘背向物料前進方向的兩扭轉面可能發(fā)生滯料現(xiàn)象。為防止滯料，改進結構為:將背向物料前進方向的兩扭轉面改成圓柱面。對于熱敏性物料，為防止新型扭轉銷釘上端面與機筒微小間隙可能導致物料分解，可在迎向物料前進方向一側的上端面加工成一斜面，以減小微小間隙的面積，同時也有利于將扭轉面上來的物料通過上端面，使扭轉銷釘與機筒形成間隙的面積減少，從而降低剪切強度，最終實現(xiàn)物料溫升降低。
[0018]本發(fā)明聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其有益效果是彌補常規(guī)銷釘螺桿的傳熱不足，強制對流，加強熱量在物料中的傳遞，強化傳熱，同時通過物料的多次分流翻轉匯合，不僅實現(xiàn)物料軸向運動，還能實現(xiàn)物料徑向運動，強化混合，增強混煉效果。并且可與多種結構組合，加工、制造方便，易于維護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的裝配簡圖；
[0020]圖2是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的螺桿與機筒局部裝配簡圖；
[0021]圖3是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘螺桿的示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘順時針扭轉且并列排列的銷釘段示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘順時針扭轉且交錯排列的銷釘段示意圖；
[0024]圖6是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘扭轉方向相反且并列排列的銷釘段示意圖；
[0025]圖7是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘扭轉方向相反且交錯排列的銷釘段示意圖；
[0026]圖8是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的帶螺紋的逆時針扭轉的新型扭轉銷釘示意圖；
[0027]圖9是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的帶螺紋的順時針扭轉的新型扭轉銷釘示意圖；
[0028]圖10是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘機筒示意圖；
[0029]圖11是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘?shù)母倪M結構防滯料逆時針新型扭轉銷釘。
[0030]圖12是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘?shù)母倪M結構增設斜面防滯料逆時針扭轉的新型扭轉銷釘。
[0031]圖中:1.加料塑化部分，2.加熱冷卻部分，3.控制系統(tǒng)，4.傳動系統(tǒng)，5.機筒，
6.銷釘段，7.新型扭轉銷釘，8.螺桿，9.螺桿均化段，10.螺桿熔融段，11.螺桿加料段，
12.扭轉面，13.新型扭轉銷釘螺紋，14.機筒用新型扭轉銷釘，15.六角螺栓頭，16.圓柱面，17上端面，18.斜面。
【具體實施方式】[0032]本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機如圖1所示，由加料塑化部分1、加熱冷卻部分2、控制系統(tǒng)3以及傳動系統(tǒng)4組成。其中加料塑化部分I的螺桿8設置銷釘段6，見圖2。螺桿8由螺桿均化段9、螺桿熔融段10和螺桿加料段11組成，銷釘段6可放置在螺桿熔融段10或螺桿均化段9，見圖3。
[0033]加料塑化部分I的螺桿8上設置銷釘段6，銷釘段6設置新型扭轉銷釘7，機筒上也可設置機筒用新型扭轉銷釘14。新型扭轉銷釘7側面是四個螺旋上升逐漸扭轉90°的曲面，即扭轉面12，相當于方形銷釘按自身軸線(螺桿徑向)順時針或逆時針扭轉90度，見圖8和圖9。機筒用新型扭轉銷釘14與新型扭轉銷釘7具有相同的扭轉面12，而在新型扭轉銷釘螺紋13端部增加六角螺栓頭15，見圖10。
[0034]新型扭轉銷釘7與螺桿8可通過新型扭轉銷釘螺紋13聯(lián)接或直接與螺桿做成一個整體。
[0035]在銷釘段6沿圓周方向等分設置η個新型扭轉銷釘7，且沿螺桿1_4軸向設置m排。在螺桿8轉動過程中，熔體一邊隨螺桿8轉動，一邊被新型扭轉銷釘7多次分流匯合，同時，與新型扭轉銷釘7不同側面接觸的熔體沿著新型扭轉銷釘7螺旋曲面向上運動和翻轉，實現(xiàn)物料徑向運動，從而與機筒5接觸。這樣就不斷改變?nèi)垠w與機筒5的接觸面及熔體間的相互接觸面,增大熔體與機筒5及熔體間的接觸的次數(shù)，強制對流傳熱,并使熔體溫度趨于均勻，增強傳熱效率。
[0036]同時，可以通過改變新型扭轉銷釘7的排數(shù)m、排列方式和扭轉方向等，增強熱量傳遞與混煉塑化這一有利過程?？梢酝ㄟ^改變銷釘段6設置位置，以實現(xiàn)不同的要求，見圖4-圖7所示，圖4是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘順時針扭轉且并列排列的銷釘段示意圖，圖5是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘順時針扭轉且交錯排列的銷釘段示意圖，圖6是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘扭轉方向相反且并列排列的銷釘段示意圖，圖7是本發(fā)明一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機的新型扭轉銷釘扭轉方向相反且交錯排列的銷釘段示意圖。
[0037]此外對于高粘度物料，為防止背向物料前進方向的兩扭轉面可能發(fā)生的滯料現(xiàn)象，可將背向物料前進方向的兩扭轉面12改成圓柱面16，見圖11。對于熱敏性物料，為防止新型扭轉銷釘上端面與機筒微小間隙可能導致物料分解，可在迎向物料前進方向一側的上端面17加工成一斜面18，以減小微小間隙的面積，同時也有利于由扭轉面上來的物料通過上端面17，見圖12。
[0038]以上所述為本發(fā)明的特殊實例，配合各種圖加以說明。但是本發(fā)明并不局限于以上所述情況和圖，任何基于上述所說的對零件的修改或替換，只要在本發(fā)明的精神領域范圍內(nèi)，均屬于本發(fā)明。
[0039]本發(fā)明聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機改變了傳統(tǒng)擠出機塑化部分中物料的流動形式，利用90°扭轉曲面，實現(xiàn)聚合物徑向運動，熔體各處相繼與機筒5接觸，利于熱量的傳遞，強化傳熱過程；同時熔體流經(jīng)銷釘段6，經(jīng)歷分流、翻轉、匯合三步，可對已熔融物料進一步細分均化，促進物料的混煉效果?？朔顺Ｒ?guī)擠出機熱傳遞面積小、熱傳遞效果差、混煉性能差的不足。
【權利要求】
1.一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，主要包括加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)等，加料塑化部分、加熱冷卻部分、控制系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)的結構和連接方式與常規(guī)的擠出機相同，其特征在于:加料塑化部分螺桿或機筒上有銷釘，所述的銷釘為扭轉銷釘，扭轉銷釘由扭轉段和安裝段兩部分組成，扭轉銷釘?shù)呐まD段側面是四個螺旋上升逐漸扭轉90度的曲面，扭轉段的長度不超過該扭轉銷釘安裝處螺槽的深度，扭轉銷釘?shù)陌惭b段插入螺桿軸中或插入機筒中，扭轉銷釘?shù)陌惭b段有防轉結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:在螺桿或機筒的安裝扭轉銷釘段，沿圓周方向等分設置η個扭轉銷釘，沿螺桿軸向設置m排扭轉銷釘，η為大于6的整數(shù)，m為大于2的整數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:扭轉銷釘?shù)呐まD段扭轉方向有正向和反向兩種，面向扭轉銷釘觀看，順時針扭轉稱為正向，逆時針扭轉就稱為反向。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向并行排列，不同圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向也相同。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向并行排列，相鄰圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相反。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向交錯排列，不同圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向也相同。
7.根據(jù)權利要求3所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:同一圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相同，沿軸向交錯排列，相鄰圓周的新型扭轉銷釘扭轉方向相反。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:扭轉銷釘沿軸向排列距離均等或不均等。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:扭轉銷釘可大小不等，可長度不一，扭轉段的長度大于螺槽深度的3/4，并且扭轉段的長度小于螺槽的深度。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物熔體微積分強化傳熱與混煉塑化擠出機，其特征在于:將扭轉銷釘背向物料前進方向的兩扭轉面改成圓柱面，和/或在迎向物料前進方向一側的上端面加工成一斜面。
【文檔編號】B29C47/38GK103921426SQ201410187191
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權日:2014年5月5日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)民, 鑒冉冉, 褚凡忠, 閻華 , 焦志偉, 丁玉梅 申請人:北京化工大學