本发明专利技术公开一种头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机及其加工方法，挤出机中的螺杆组件包括第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆和第二螺杆等速同向旋转且保持啮合；第一螺杆包括依次连接的第一单头螺纹元件、第一过渡元件、多头螺纹元件、第二过渡元件和第二单头螺纹元件；第二螺杆包括依次连接的第一单头螺纹元件、第三过渡元件、多头螺纹元件、第四过渡元件和第二单头螺纹元件。其加工方法是通过第一螺杆和第二螺杆的旋转实现物料输送，利用螺纹头数渐变的结构促进物料内各组分的混合；利用流道依次呈现扩张、压缩和再扩张的形态，物料在流道内依次进行一分多、多合一和一再分多的混沌混合；通过第一螺杆和第二螺杆之间的相互擦拭实现自洁作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及双螺杆挤出机
，特别涉及一种头数渐变全程自洁的同向自洁 双螺杆挤出机及其加工方法。
技术介绍
具有自洁功能的同向双螺杆挤出机是目前广泛应用的混合加工装备。这类设备 主要包括机筒和两根平行安装于机筒内腔中的双螺杆。为了产生高剪切强化混合，传统做 法多采用多头螺纹结构，这导致了物料向前输送过程中被分割成若干独立的流道，比如双 头螺纹会将机筒内流道分割为三个不连通的流道，物料向前输送过程中沿着各自的流道前 行，彼此不会相互混合。这样，进料组合分的不均匀可能会导致进入不同流道物料组分不均 匀，这种不均匀不会在物料前行过程中通过彼此混合而得到提高，这往往是导致产品质量 不稳定的关键因素。只有在安装了捏合块的区域才能彼此混合，但捏合块会带来高转速下 的间隙变形而引起的高摩擦生热、电机电流突然飙升，以及高剪切、积料、存在死角及自洁 性下降等诸多问题。另一方面，由于几何啮合关系决定，采用多头螺纹还会导致螺槽变浅， 产量下降。传统的同向双螺杆挤出机，只在啮合区提供扰动作用提升混合质量，在远离啮合 区缺乏混沌混合触发机制，而且，物料在左右螺槽容积一致，无法引入拉伸力场及切割分布 等作用机理，螺槽容积主体部分缺乏有效提升混合的结构导致分布混合效果不能进一步提 高，缺乏拉伸力场效应导致分散混合不理想。另外，双螺杆挤出机加工过程大部分为非充满 状态，几乎没有变化的流道导致物料的塑化混炼大打折扣，为提高混合效果和提高产量，工 程实践采用高转速实现高剪切，大长径比螺杆延长加工历程，带来了高能耗，低效率和物料 降解等诸多问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将混沌混合、拉伸力场作用及 切割分布混合作用相结合，熔融混合效率高的头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出 机。 本专利技术的另一目的在于提供一种上述头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出 机的加工方法。 本专利技术的技术方案为：一种头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机，包括机 筒和螺杆组件，螺杆组件设于机筒内腔中，螺杆组件包括第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆和 第二螺杆等速同向旋转且保持啮合；第一螺杆包括依次连接的第一单头螺纹元件、第一过 渡元件、多头螺纹元件、第二过渡元件和第二单头螺纹元件；第二螺杆相应包括依次连接的 第一单头螺纹元件、第三过渡元件、多头螺纹元件、第四过渡元件和第二单头螺纹元件。即 第一螺杆和第二螺杆均采用"单头螺纹-单头渐变为多头过渡螺纹-多头螺纹-多头渐变 为单头过渡螺纹-单头螺纹"的循环结构形式，并且两个螺杆之间始终保持啮合以实现自洁 功能，该结构的螺杆可通过改变流道结构，使其产生"一分多_多分一-一再分多"的循环 式混沌混合作用，从而提高物料的熔融混合效果及混合效率。 所述第一单头螺纹元件和第二单头螺纹元件结构相同，第一过渡元件和第二过渡 元件结构对称，第三过渡元件和第四过渡元件结构对称。 所述第一螺杆和第二螺杆均与机筒内腔的内壁相切，且第一螺杆、第二螺杆与机 筒内腔形成流道；机筒内腔由两个连通的圆柱槽构成，且机筒内腔的截面形状呈横置的 "8"字形，第一螺杆和第二螺杆对应设于两个圆柱槽内。 所述第一螺杆和第二螺杆的截面均为多段曲率半径不等的圆弧构成，且在同一轴 向位置上，构成第一螺杆截面和第二螺杆截面的圆弧数量相等。 所述第一螺杆截面和第二螺杆截面均由4~8段圆弧构成。 所述多头螺纹元件为双头螺纹元件、三头螺纹元件或四头螺纹元件。 所述第一过渡元件和第三过渡元件分别为结构不同的两个单头螺纹渐变为多头 螺纹的过渡元件，第二过渡元件和第四过渡元件分别为结构不同的两个多头螺纹渐变为单 头螺纹的过渡元件；第一过渡元件和第三过渡元件配对使用，第二过渡元件和第四过渡元 件配对使用。 所述机筒设有输送段、熔融段、排气段和混炼挤出段，按被加工物料的移动方向， 输送段、熔融段、排气段和混炼挤出段依次排列；输送段上设有与机筒内腔连通的进料口， 排气段上设有与机筒内腔连通的排气口，混炼挤出段的末端设有出料口；熔融段内主要设 置多头螺纹元件，混炼挤出段内也主要设置多头螺纹元件。其中，第一螺杆和第二螺杆均包 含有2段"单头螺纹-单头渐变为多头螺纹-多头螺纹-多头渐变为单头螺纹-单头螺纹" 的结构，输送段、排气段和混炼挤出段的末端均设置"单头螺纹"的结构，熔融段和混炼挤出 段中主要设置"多头螺纹"的结构。 上述头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机的加工方法，主要是：物料在流 道内移动的过程中，通过第一螺杆和第二螺杆的旋转实现物料输送，同时，利用螺纹头数渐 变的结构促进物料内各组分的混合；利用流道依次呈现扩张、压缩和再扩张的形态，物料在 流道内依次进行一分多、多合一和一再分多的混沌混合；物料输送过程中，第一螺杆和第二 螺杆始终保持啮合，通过第一螺杆和第二螺杆之间的相互擦拭实现自洁作用。 其中，物料经过机筒各阶段时的具体过程如下： (1)物料从进料口进入输送段的流道后，第一螺杆和第二螺杆分别沿各自的螺 杆轴线同向等速转动；在第一螺杆和第二螺杆的轴向正位移输送力，以及第一螺杆和第二 螺杆之间的摩擦力共同作用下实现进料输送，同时，通过螺纹头数渐变的结构实现物料中 各组分的混合，消除进料成分波动带来的质量不稳定，并迫使物料向熔融段的流道方向移 动； (2)当物料移动至熔融段的流道处时，由于第一螺杆及第二螺杆的螺纹头数不断 变化，产生了流道的切割分散、汇聚、再切割分散及随机翻腾作用，在第一螺杆和第二螺杆 高速旋转所产生摩擦热的作用，同时与机筒的外加热共同作用使得物料进一步发生融化； 由于第一螺杆的流道及第二螺杆的流道同时存在"一分多、多合一、一再分多"的混沌混合 特性，加之流道的截面形状具有"扩张、压缩、再扩张"的作用，加速了熔体的物料与固体的 物料的分离，而且，第一螺杆和第二螺杆的流道在啮合区引入了随机性变化，进一步强化了 混沌混合效应，将进一步加速固体的物料的熔融进程，使得物料成为熔体； (3)熔体的物料从熔融段的流道进入排气段的流道后，排气段内采用大导程的单 头螺纹结构，流道容积突然扩大，从而扩大了物料排气的表面积，加速了气体从排气口排 出，同时熔融的物料受第一螺杆和第二螺杆的作用进一步向混炼挤出段的流道方向运动； (4)熔体的物料进入混炼挤出段的流道后，受到流道的"切割分散、汇聚、再切割分 散"的作用，同时受到第一螺杆及第二螺杆"一分多、多合一、一再分多"的混沌混合作用，并 且第一螺杆和第二螺杆在啮合区引入的随机扰动作用在螺槽全程触发混沌混合，从而对熔 体的物料进行混炼塑化，且使熔体的物料稳定从出料口挤出；同时，第一螺杆和第二螺杆之 间的相互擦拭作当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机，包括机筒和螺杆组件，螺杆组件设于机筒内腔中，其特征在于，螺杆组件包括第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆和第二螺杆等速同向旋转且保持啮合；第一螺杆包括依次连接的第一单头螺纹元件、第一过渡元件、多头螺纹元件、第二过渡元件和第二单头螺纹元件；第二螺杆相应包括依次连接的第一单头螺纹元件、第三过渡元件、多头螺纹元件、第四过渡元件和第二单头螺纹元件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐百平，王玫瑰，何亮，陈金伟，喻慧文，庄文柳，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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