差動混煉螺杆的製作方法
2023-07-07 05:43:56 1
專利名稱：差動混煉螺杆的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及聚合物加工機械，具體是指一種混煉擠出螺杆的改進。
目前，應用在聚合物加工工業的混煉螺杆很多，主要有分流型螺杆、分離型螺杆、銷釘螺杆、屏障型螺杆和變流道型螺杆等。這些螺杆以耗散混合－－熔融的方式獲得了良好的效果，銷釘螺杆是其中之一。它的優點是分布混合性能好，擠出溫度低。然而，由於銷釘螺杆缺乏窄間隙的高剪切區，不能提供較高的剪切力，以致分散混合的能力較弱。為了提高分散混合效果，而發明了混煉頭結構。其結構特徵是在機筒內壁和螺杆上設置交錯排列的銷釘，這種結構具有良好的混煉效果。但是，這種結構比較複雜，機械加工不方便，容易產生積料，清洗較困難，裝配要求高。
本實用新型的目的在於克服上述背景技術中各螺杆的缺點，提供一種混煉效率高，擠出溫度低，擠出穩定性好，物料適應性好，結構簡單，機械磨損少，裝拆容易，清洗方便及製造成本低廉的差動混煉螺杆。
本實用新型的目的可通過如下措施來達到在普通螺杆的熔融段或計量段上設置一至多段由一至多個差動混煉元連續排列而成的差動混煉段，該差動混煉元是由1～5圈固定在螺杆上的銷釘與1～5圈裝滿或未裝滿滾珠的滾道，以任意方式組合排列。
差動混煉段可以設置於螺杆的熔融段，也可以設置於螺杆的計量段或螺杆的頭部，還可以將一至多個差動混煉段均勻或不均勻地設置在整條螺杆上。在各螺杆上設置多少混煉段？每個混煉段由多少混煉元組成？應視加工工藝要求而定。一般而言，粘度較高，且成型溫度較高的物料，應將混煉段的位置放後。對於加工的混煉要求較高時，則可適當增加混煉元個數，以強化差動混煉效果。在一個混煉段中，各混煉元中每一圈滾道中滾珠的數目可以相同也可以不相同，具體取值應視具體情況而定，一般情況而言，靠近擠出模頭的滾道，滾珠數目多一些。
當螺杆轉動時，在各個混煉元中相間排列的銷釘和滾珠分別以不同的速度繞螺杆軸線旋轉，相鄰的兩圈銷釘和滾珠之間存在一個速度差，實現差動螺杆的功能。
差動螺杆的工作原理可描述如下首先，來自螺杆上遊的物料在壓力差的作用下，進入固定於螺杆的銷釘周圍與料筒內表面構成的空間即銷釘區，在銷釘的作用下，使未熔固體碎粒與已溶物料的接觸面積增大，促進熔融；同時，分割料流增加界面，並且改變料流方向。其次，由於滾珠和銷釘存在速度差，在速度差和壓力差的作用下，物料由銷釘區流出，由一股分成多股進入由滾珠、滾道與料筒表面構成的空間即滾珠區。受到強力分散混合。在滾珠區裡，由於滾珠與料筒內壁、滾珠與螺杆滾道，滾珠與滾珠之間的相對運動，物料在這一區域內受到強烈的擠壓、混合和剪切作用；同時，滾珠不僅對物料進行分割，起到增加界面，加速熔融的作用，還使物料流束重新排列、匯合。
本實用新型與背景技術相比具有如下突出的優點1、多圈滾道與多圈銷釘組合相間排列，組成若干個差動混煉元，物料每經過一差動混煉元，就受到一次強烈的混合，剪切和擠壓作用，如此重複多次，達到了加強混煉能力，提高擠出質量和產量的目的。
2、結構簡單、合理，製造方便，裝拆容易。滾珠與銷釘的相對運動強化了對物料的分散混合效果。滾珠之間同向旋轉的相對運動十分有利於物料的均化，尤其有利半徑方向的均化。滾珠在擠出的工作過程中還起到了對螺杆的輔助支承作用，從而減少了螺杆與料筒的摩擦。
3、對物料適應性好，當加工不同物料時，無需更換螺杆，只需調整滾珠的數目，就可適應不同種類的物料。例如LDPE、LLDPE、HDPE、PVC、PP、PADET、聚合物共混改進性，PVC加填料以及橡膠等的加工，尤其適合於熱敏性塑料的加工。
圖1為單差動混煉段的差動混煉螺杆結構示意圖；圖2為
圖1中的A－A剖圖為未裝滿滾道的剖視圖；圖3為
圖1中的B－B剖圖為銷釘的剖視圖；圖4為多差動混煉段的差動混煉螺杆結構示意圖；圖5為差動混煉段局部展開圖。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳述實施例1如
圖1所示，單差動混煉段的差動混煉螺杆，直徑D為φ42毫米，該螺杆的結構是在該螺杆的熔融段或計量段上設置有一差動混煉段。該差動混煉段是由五個差動混煉元組成，每一差動混煉元是由1圈固定在螺杆上的方頭銷釘2與1圈裝滿或者末裝滿滾珠1的滾道3，相間排列而成。在同一差動混煉段中各滾道中滾珠1的數目可以不等，
圖1中靠近擠出模頭的滾道3的滾珠數目為最多，在五個混煉元中，從左到右排列的滾道3依次裝有12、11、11、10、9粒直徑為8毫米滾珠1。圖2為
圖1中的A－A剖圖，表示該差動混煉元滾珠1未裝滿滾道3的情況，圖3為
圖1中的B－B剖圖表示銷釘分布情況。圖5為差動混煉段局部展開圖，它表示差動混煉段的工作原理，來自螺杆上遊的物料在壓力差的作用下，按圖5所示的箭頭方向進入由固定於螺杆的銷釘2周圍與料筒內表成構成的空間即銷釘區4，在銷釘2的作用下，使未溶固體碎粒與已熔物料的接觸面積增大，促進物料熔融；同時，分割料流增加界面，改變料流方向。圖5中設滾珠的速度為V2，銷釘的速度為V1，則有V1＞V2。由於滾珠和銷釘2之間存在速度差，在速度差和壓力差的作用下，物料由銷釘區4流出，按圖5所示的箭頭方向，進入由滾珠1、滾道3與料筒內表面成構成的空間即滾珠區5。由於銷釘繞軸線公轉的速度大於滾珠繞軸線的公轉速度。一股物料由銷釘區流出，進入滾珠區過程中，被重新分配成多股，並受到良好的分散均化作用的同時，還受到剪切作用。在滾珠區5裡，由於滾珠1與料筒內壁，滾珠1與螺杆滾道3，滾珠與滾珠之間的相對運動，物料在這一區域內受到強烈的擠壓、混合和剪切作用。滾珠與銷釘的相對運動，使螺杆具有自潔作用，不容易產生積料。本實施例適用於加工普通的聚烯烴，PVC、PA、PS以及其它塑料和橡膠的加工。
實施例2如圖4所示，多差動混煉段的差動混煉螺杆，直徑D為φ60毫米，該螺杆上均勻或不均勻地設置有三段差動混煉段。按圖4所示，從左到右，依次為第一、第二和第三段差動混煉段。第一差動混煉段是由3個差動混煉元組成，也從左到右依次為第一、第二、第三差動混煉元，第一差動混煉元是由1圈裝有13粒、1圈裝有12粒的直徑為10毫米滾珠1與2圈固定於螺杆上的直徑為8毫米、個數為10個的圓頭銷釘排列而成。第二差動混煉元則有1圈裝有12粒的直徑為10毫米滾珠1與2圈固定在螺杆上的直徑為8毫米、個數為10個的圓頭銷釘排列而成。第三差動混煉元是由1圈裝有12粒的直徑為10毫米滾珠1與1圈固定的螺杆上的直徑為8毫米、個數為10個的圓頭銷釘排列而成。第二差動混煉段是由一個差動混煉元組成，它由1圈固定在螺杆上的截面直徑為8毫米、個數為9個圓頭銷釘1圈裝有10粒的直徑為10毫米滾珠1排列而成。第三差動混煉段是由二段均有1圈滾珠1與1圈銷釘組成的差動混煉元排列而成，第1圈裝有直徑為10毫米的滾珠1或者排列有固定在螺杆上的直徑為8毫米個數為8個的圓頭銷釘，工作原理同實施例1，本實施例適於加工聚烯烴，PS、PET、PVC和其它塑料或橡膠，也可用於對塑料進行共混改性。
權利要求1.一種差動混煉螺杆，其特徵在於在普通螺杆的熔融段或計量段上設置一至多段由一至多個差動混煉元連續排列而成的差動混煉段，該差動混煉元是由1～5圈固定在螺杆上的銷釘與1～5圈裝滿或未裝滿滾珠的滾道，以任意方式組合排列。
專利摘要本實用新型是一種混煉擠出螺杆的改進。它提供的一種差動混煉螺杆的特徵是在普通螺杆的熔融段或計量段上設置一至多個由一至多個差動混煉元連續排列而成的差動混煉段，該差動混煉元是由1～5圈固定在螺杆上的銷釘與1～5圈裝滿或未裝滿滾珠的滾道，以任意方式組合排列。本實用新型提供的差動混煉螺杆，達到了加強混煉能力，提高擠出質量和產量的目的。它結構簡單、合理；製造方便、裝拆容易；對物料適應性好。
文檔編號B29C47/64GK2206714SQ9422204
公開日1995年9月6日 申請日期1994年9月16日 優先權日1994年9月16日
發明者張振剛, 瞿金平 申請人:華南理工大學