螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机制造技术

本实用新型专利技术公开一种螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，挤出机中第一螺杆包含单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件和双头渐变为单头过渡螺纹元件，第二螺杆包含双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件和四头渐变为双头过渡螺纹元件。其方法是螺杆机构利用了其自身结构实现五种强化混合机理，对物料进行全面强化混合混炼。

A multi screw extruder with the same direction difference speed with the gradual change of the number of screw threads

The utility model discloses a thread number in the same direction gradient type differential multiple screw extruder, extruder screw thread first contains a single element, single head gradient double headed screw element, transition element, double thread is a single head double gradient transition screw element, single thread element, single head gradient the double headed screw element, transition gradient for the transition of single head screw element, single head gradient is double headed screw element transition and double gradient for single head transition screw element, second screw, double tapered double headed screw element contains four head screw element, transition four head screw elements and four head gradient double headed screw element, double thread transition four element, double gradient transition head screw element, four head gradient double headed screw element, transition double gradient for the four head four head screw element and transition for double gradient transition Screw element. The method is that the screw mechanism uses its own structure to realize five kinds of strengthening mixing mechanism, and the material is strengthened and mixed in an all-round way.

【技术实现步骤摘要】
螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机
本技术涉及双螺杆挤出机
，特别涉及一种螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机。
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的双螺杆。这类设备主要采用积木式组合结构来适应各种各样的物料体系，通过采用多头螺纹结构及强化型捏合块等结构提升混炼效果，但流道结构具有对称性，无法引入拉伸场强化分散效果。为了达到高分散能力，采用大量的盘片较宽的捏合块组合，采用高转速提高剪切速率，这又带来了停留时间的下降所导致的混炼效果下降，不得不采用更长的长径比来延长停留时间。而且大量捏合块的采用破坏了轴向输送能力和自洁功能，导致螺杆间干摩擦生热而使温度难以控制，带来了高能耗、低效率和物料降解等诸多问题。即便如此，对于混炼要求高的物料体系加工也不能胜任，工程上选择使用连续密炼加同向双螺杆的双阶组合结构，虽然满足了一些苛刻的加工要求，但存在设备造价非常高、既有同向双螺杆零部件，又有密炼机零部件，操作维护保养难度大、结构庞大复杂、占地面积大及环境污染等问题。近年来，随着混沌混合动力学研究深入，将对称破缺效应和拉伸力场引入到双螺杆
，但仍然缺乏流道分割的拓扑混沌效应，强制压缩产生的拉伸场作用微弱，双螺杆挤出过程的熔融共混及排气等功能仍然存在极大的提升空间。怎样取消捏合块的应用并取代普通双螺杆加连续密炼机的组合结构，仍然是高分子材料加工领域需要面对的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，该结构的挤出机可实现将混沌混合、拓扑混沌和强拉伸力场作用相结合，进而提高加工效率。本技术的技术方案为：一种螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，包括机筒和螺杆机构，螺杆机构安装于机筒的内腔中，所述螺杆机构包括同向旋转且时刻保持啮合的第一螺杆和第二螺杆；其中，第一螺杆采用单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件和双头渐变为单头过渡螺纹元件依次连接的结构形式，第二螺杆采用双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件和四头渐变为双头过渡螺纹元件依次连接的结构形式，第一螺杆的单头螺纹元件与第二螺杆的双头螺纹元件啮合，第一螺杆的单头渐变为双头过渡螺纹元件与第二螺杆的双头渐变为四头过渡螺纹元件啮合，第一螺杆的双头螺纹元件与第二螺杆的四头螺纹元件啮合，第一螺杆的双头渐变为单头过渡螺纹元件与第二螺杆的四头渐变为双头过渡螺纹元件啮合。所述螺杆机构中，第一螺杆和第二螺杆的转速比为2。所述螺杆机构中，第一螺杆和第二螺杆的最大外径均为D，第一螺杆和第二螺杆的内径均为d，D/d＝1.1～5.5，第一螺杆和第二螺杆的螺距L均为0.01D～10000D。所述螺杆机构中，第一螺杆的横截面轮廓由多元件曲率半径均不相等的曲线弧连接构成，第二螺杆的横截面轮廓也由多元件曲率半径均不相等的曲线弧连接构成；其中，曲线弧包括直线段、圆弧和非圆曲线弧。所述螺杆机构中，第一螺杆的单头螺纹元件与第二螺杆的双头螺纹元件啮合时，第一螺杆单头螺纹元件的横截面轮廓由四段曲线弧连接构成，四段曲线弧依次为AB、BB′、A′B′和AA′，其中，AB及A′B′形状完全相同，对应的圆心角β为：式中C为第一螺杆旋转中心和第二螺杆旋转中心之间的距离，D为第一螺杆和第二螺杆的最大外径；第二螺杆双头螺纹元件的横截面轮廓由八段曲线弧连接构成，八段曲线弧依次为A1B1、B1B2、A2B2、A2A2′、A2′B2′、B1′B2′、A1′B1′和A1A1′，其中，A1B1、A2B2及A1′B1′、A2′B2′形状完全相同，对应的圆心角均为β/2。所述螺杆机构中，第一螺杆的双头螺纹元件与第二螺杆的四头螺纹元件啮合时，第一螺杆双头螺纹元件的横截面轮廓由八段曲线弧连接构成，八段曲线弧依次为A后B后、B后B′后、A′后B′后、A′后D′、C′后D′、C后C′后、C后D和A后D，其中，A后B后、A′后B′后、C后D及C′后D′形状完全相同，其形状满足与双头螺纹元件11的啮合要求，对应的圆心角β为：式中C为第一螺杆旋转中心和第二螺杆旋转中心之间的距离，D为第一螺杆和第二螺杆的最大外径；第二螺杆四头螺纹元件的横截面轮廓由十六段曲线弧连接构成，十六段曲线弧依次为A1后B1后、B1后B2后、A2后B2后、A2后D2后、C2后D2后、C2后C′2后、C′2后D′2后、A′2后D′2后、A′2后B′2后、B′2后B′1后、A′1后B′1后、A′1后D′1后、C′1后D′1后、C1后C′1后、C1后D1后和A1后C1后，其中，A1后B1后、A2后B2后、A′1后B′1后、A′2后B′2后、C1后D1后、C2后D2后、C′1后D′1后和C′2后D′2后形状完全相同，对应的圆心角均为β/2。所述螺杆机构中，第一螺杆的单头渐变为双头过渡螺纹元件与第二螺杆的双头渐变为四头过渡螺纹元件啮合时，第一螺杆单头渐变为双头过渡螺纹元件的尾部螺纹头数逐渐变化为头部螺纹头数的两倍，第二螺杆双头渐变为四头过渡螺纹元件的尾部螺纹头数也逐渐变化为头部螺纹头数的两倍；第一螺杆的双头渐变为单头过渡螺纹元件与第二螺杆的四头渐变为双头过渡螺纹元件啮合时，第一螺杆双头渐变为单头过渡螺纹元件的尾部螺纹头数逐渐变化为头部螺纹头数的1/2，第二螺杆四头渐变为双头过渡螺纹元件的尾部螺纹头数也逐渐变化为头部螺纹头数的1/2。所述螺杆机构还包括第三螺杆，第三螺杆的结构与第一螺杆或第二螺杆相同；当第三螺杆的结构与第一螺杆相同时，第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆依次连接，形成一字型的三螺杆排布方式；当第三螺杆的结构与第二螺杆相同时，第二螺杆、第一螺杆和第三螺杆依次连接，形成一字型的三螺杆排布方式。上述挤出机结构中，所述机筒设有输送段、熔融段、排气段和混炼挤出段，输送段、熔融段、排气段和混炼挤出段沿物料的输送方向依次排列；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。通过上述螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机实现的加工方法，包括以下步骤：(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螺杆轴线同向差速转动；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，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，由于第一螺杆和第二螺杆上高度逐渐变化的螺棱对物料的翻动作用及两根螺杆自身螺纹头数变化带来的“一分二切割分离、二合一汇合、再分离、再汇合”作用，促进了界面更新作用而强化了传热过程，而第一螺杆和第二螺杆自身由于螺纹头数渐变导致的流道的扩展和压缩作用，结合两根螺杆之间速度差对物料进行压缩和挤压做功，实现物料预熔融，且第一螺杆和第二螺杆高速旋转产生摩擦热，同时在机筒的外加热共同作用使得物料进一步发生融化，加速了熔体本文档来自技高网...

【技术保护点】
螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，包括机筒和螺杆机构，螺杆机构安装于机筒的内腔中，其特征在于，所述螺杆机构包括同向旋转且时刻保持啮合的第一螺杆和第二螺杆；其中，第一螺杆采用单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件和双头渐变为单头过渡螺纹元件依次连接的结构形式，第二螺杆采用双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件和四头渐变为双头过渡螺纹元件依次连接的结构形式，第一螺杆的单头螺纹元件与第二螺杆的双头螺纹元件啮合，第一螺杆的单头渐变为双头过渡螺纹元件与第二螺杆的双头渐变为四头过渡螺纹元件啮合，第一螺杆的双头螺纹元件与第二螺杆的四头螺纹元件啮合，第一螺杆的双头渐变为单头过渡螺纹元件与第二螺杆的四头渐变为双头过渡螺纹元件啮合。

【技术特征摘要】
1.螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，包括机筒和螺杆机构，螺杆机构安装于机筒的内腔中，其特征在于，所述螺杆机构包括同向旋转且时刻保持啮合的第一螺杆和第二螺杆；其中，第一螺杆采用单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为单头过渡螺纹元件、单头渐变为双头过渡螺纹元件和双头渐变为单头过渡螺纹元件依次连接的结构形式，第二螺杆采用双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件、四头渐变为双头过渡螺纹元件、双头渐变为四头过渡螺纹元件和四头渐变为双头过渡螺纹元件依次连接的结构形式，第一螺杆的单头螺纹元件与第二螺杆的双头螺纹元件啮合，第一螺杆的单头渐变为双头过渡螺纹元件与第二螺杆的双头渐变为四头过渡螺纹元件啮合，第一螺杆的双头螺纹元件与第二螺杆的四头螺纹元件啮合，第一螺杆的双头渐变为单头过渡螺纹元件与第二螺杆的四头渐变为双头过渡螺纹元件啮合。2.根据权利要求1所述螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，其特征在于，所述螺杆机构中，第一螺杆和第二螺杆的转速比为2。3.根据权利要求1所述螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，其特征在于，所述螺杆机构中，第一螺杆和第二螺杆的最大外径均为D，第一螺杆和第二螺杆的内径均为d，D/d＝1.1～5.5，第一螺杆和第二螺杆的螺距L均为0.01D～10000D。4.根据权利要求1所述螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，其特征在于，所述螺杆机构中，第一螺杆的横截面轮廓由多元件曲率半径均不相等的曲线弧连接构成，第二螺杆的横截面轮廓也由多元件曲率半径均不相等的曲线弧连接构成；其中，曲线弧包括直线段、圆弧和非圆曲线弧。5.根据权利要求4所述螺纹头数渐变式的同向差速多螺杆挤出机，其特征在于，所述螺杆机构中，第一螺杆的单头螺纹元件与第二螺杆的双头螺纹元件啮合时，第一螺杆单头螺纹元件的横截面轮廓由四段曲线弧连接构成，四段曲线弧依次为AB、BB′、A′B′和AA′，其中，AB及A′B′形状完全相同，对应的圆心角β为：式中C为第一螺杆旋转中心和第二螺杆旋转中心之间的距离，D为第一螺杆和第二螺杆的最大外径；第二螺杆双头螺纹元件的横截面轮廓由八段曲线弧连接构成，八段曲线弧依次为A1B1、B1B2、A2B2、A2A2′、A2′B2′、B1′B2′、A1′B1′和A1A1′，其中，A1B1、A2B2及A1′B1′、A2′B2′形状完全相同，对应的圆心角均为β/2。6.根据权利要求4所述螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐百平，喻慧文，
申请(专利权)人：徐百平，
类型：新型
国别省市：广东,44