本发明专利技术提供了一种七螺杆行星组合塑化排气挤出装置，包括螺杆机构、机筒、进料口、排气口、出料口和动力机构，螺杆机构包括中心螺杆和六个行星螺杆，中心螺杆的轴线与机筒的轴线重合，六个行星螺杆的轴线均与中心螺杆的轴线平行，且围绕中心螺杆四周分布；中心螺杆同时与各行星螺杆啮合连接，每个行星螺杆分别与相邻的两个行星螺杆啮合连接；各行星螺杆的中心的连线呈正六边形，每两个相邻行星螺杆的中心距与正六边形的边长相等，中心螺杆设于正六边形的中心位置；动力机构分别与螺杆机构、机筒连接。本发明专利技术还提供了由上述装置实现的七螺杆行星组合塑化排气挤出方法。本发明专利技术具有停留时间可调、能耗低、排气彻底、具有自清洁作用等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料塑化排气挤出加工技术，特别涉及一种七螺杆行星组合塑 化排气挤出装置及其方法。
技术介绍
近年来，高分子材料加工领域不断向着节能降耗、绿色加工方向迈进。高速加工、 精密加工、材料微观相态结构控制及远程智能化是未来重点发展方向。作为加工技术，从原 料进入装备到最终的产品质量控制，要经历固体输送、排气、熔融、熔体输送等几个过程。目 前，广泛采用的加工设备主要有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等。物料熔体输送过程主要通 过剪切流动、拉伸流动来实现，传统的挤出机一般都存在着物料加工的混合性能差、自洁特 性差、排气效果差等问题。为了解决这些问题，出现了一种同向自洁型双螺杆挤出机，这种 挤出机具有一定的混合性能、自洁特性、排气效果，在高分子材料填充、改性、共混及反应挤 出等领域获得了广泛应用，其原理是两根螺杆结构完全相同，安装时相差一定的相位角， 相位随螺纹头数不同而不同，中心距与螺纹头数及顶角相关，加工过程中两根螺杆的转速 相同，为达到加工过程中自洁效果，要求螺杆间要相互扫掠刮擦，从相对运动的观点来看， 两根螺杆的相位保持不变，相互做平动运动。这种结构虽然能够初步解决物料加工的混合 性能差、自洁特性差、排气效果差等问题，但仍存在着以下缺陷(1)两根螺杆存在这对称 性，流体沿着两根螺杆前行过程中经历的几何空间存在对成性，剪切过程中界面的再取向 作用减弱，混合效果有限，尤其是位于螺槽中部的大部分流体混合仍属于层流混合，界面随 时间呈线性增加，对物料加工的效果不能有效地长期保持，会随着加工的时间而减弱；(2) 已有的研究表明，同向双螺杆只能对近壁面区的表层流体产生有效地混合作用，尤其是啮 合区的作用特别明显，总体芯部流体混合还有极大的提高空间；(3)混沌流技术是当今高 黏度流体混合的有效途径，为进一步提升混合效果，提高能量的有效利用率，采用增加啮合 次数来提高材料加工过程的塑化、排气、混合效率是非常有效的途径，通过增加螺杆表面的 自由面积及强制高分子物料经过啮合区的作用来强化以上过程非常有效，关键是控制停留 时间分布，使装备技术具有自清洁作用，传统的行星螺杆技术就是出于这样的考虑，但传统 的行星螺杆挤出技术中心螺杆和行星螺杆是异向旋转，缺乏了工程料加工过程中普遍关注 的自清洁效果，停留时间分布难于控制，应用范围很窄。为此，根据需要，需要提供一种具有自清洁作用的行星螺杆塑化、排气挤出技术， 以大幅度提高混合排气效果的同时能够有效解决停留时间分布控制问题，为解决高分子材 料的高速、高效、高精度问题提供新技术。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种高分子材料加 工过程中塑化、混合效果好、排气效率高的且具有自清洁作用的七螺杆行星组合塑化排气 挤出装置。本专利技术的另一目的在于提供由上述装置实现的七螺杆行星组合塑化排气挤出方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现七螺杆行星组合塑化排气挤出装置，包括 螺杆机构、机筒、进料口、排气口、出料口和动力机构，所述动力机构分别设于机筒的两端 部，并与螺杆机构连接；所述螺杆机构设于机筒内部，并水平放置，将机筒内部为固体输送 段、熔融段、排气段和混炼挤出段；所述进料口设于固体输送段的机筒上方，排气口设于排 气段的机筒上方，进料口和排气口均与机筒连通；出料口设于机筒的端部，所述螺杆机构包 括中心螺杆和六个行星螺杆，中心螺杆的轴线与机筒的轴线重合；六个行星螺杆的轴线均 与中心螺杆的轴线平行，且围绕中心螺杆四周分布；中心螺杆同时与六个行星螺杆啮合连 接，每个行星螺杆均分别与相邻的两个行星螺杆啮合连接；所述动力机构与中心螺杆以及六个行星螺杆连接；各行星螺杆的螺纹外轮廓线均与机筒内壁相切。所述六个行星螺杆的中心的连线呈正六边形，每两个相邻行星螺杆的中心距与正 六边形的边长相等，中心螺杆设于正六边形的中心位置。各行星螺杆和中心螺杆均采用三头螺纹结构，其顶角范围为0 20度。所述机筒的内腔为圆柱形内腔，其内表面为光滑圆柱面；或者，所述机筒的内腔为 圆柱形内腔，其内表面设有若干个与行星螺杆配合的圆柱槽。每个行星螺杆在熔融段的螺杆段和在排气段的螺杆段均设有三头捏合块。所述动力机构包括齿轮一、齿轮二、驱动机构、齿轮传动机构和辅电机，齿轮一和 齿轮二分别设于机筒的两端，且齿轮二与机筒动密封配合连接；所述齿轮传动机构与辅电 机连接，且分别连接齿轮一和齿轮二 ；六个行星螺杆的一端与齿轮二连接，其另一端与齿轮一连接并穿过齿轮一与驱动 机构连接；中心螺杆的一端穿过齿轮一的中心孔与驱动机构连接，其另一端设于机筒的另一端；所述齿轮传动机构包括传动齿轮一、传动齿轮二和传动轴，传动齿轮一与齿轮一 啮合连接，传动齿轮二与齿轮二啮合连接，传动轴的两端分别连接传动齿轮一和传动齿轮 二，传动齿轮一与所述辅电机连接。所述齿轮二在与机筒配合的端面设有环形槽；所述机筒的端部置于环形槽内，且 其外壁通过推力轴承组件和轴向定位环与齿轮二配合连接，机筒的内壁与齿轮的环形槽间 隙配合连接；所述机筒的内壁上设有若干个凸体，齿轮二的环形槽内壁上设有若干个凹槽，机 筒的凸体与齿轮二的凹槽间隙配合；或，所述机筒的内壁上设有若干个凹槽，齿轮二的环形 槽内壁上设有若干个凸体，机筒的凹槽与齿轮二的凸体间隙配合；所述齿轮二的中心孔为所述的出料口。所述动力机构为一驱动机构，所述中心螺杆以及六个行星螺杆的其中一端均与驱 动机构通过输出轴连接，另一端均置于机筒的另一端。由上述装置实现的七螺杆行星组合塑化排气挤出方法，利用中心螺杆和六个行星 螺杆旋转啮合运动产生的周期性塑化排气挤出空间及及啮合区强剪切作用输送作用，行星 螺杆轴线与中心螺杆轴线平行，中心螺杆的转动方向与行星螺杆自转的方向相同且转速相等，行星螺杆公转的方向与中心螺杆转向相反，行星螺杆围绕机筒中心轴线公转的公转速 度可调，在一定范围内调节停留时间分布，对物料进行强制进料、分散熔融、强化混炼塑化、 强化排气并最后稳压挤出，具体包括如下步骤(1)物料从进料口进入机筒后，中心螺杆在动力机构的驱动下围绕机筒中心轴线 做旋转运动，各行星螺杆围绕各自的轴线自转，同时，齿轮一和齿轮二旋转，并带动各行星 螺杆围绕机筒中心轴线公转；物料进入固体输送段，在各行星螺杆强制输送用下实现其进 料输送，由于其运动空间逐渐缩小，物料受到压缩作用，迫使物料向出料口方向运动； (2)物料运动至在熔融段处时，在各行星螺杆与中心螺杆的同向旋转作用以及各 行星螺杆的行星扫掠运动产生的周期性塑化挤出空间的作用下，各螺杆间的啮合区强剪切 对物料进行翻腾搅拌，使物料发生融化，同时使已熔物料与未熔固体物料产生强对流运动， 强化传热，发生分散熔融，使得物料在熔融段结束前成为熔体；(3)熔体进入排气段，行星螺杆和中心螺杆的螺槽空间突然扩大，各螺杆间的啮合 区强烈的剪切作用不断翻动物料，周期性的空间变化产生排气作用，使气体从排气口排出， 熔体进一步向出料口方向运动；(4)熔体进入混炼挤出段，行星螺杆和中心螺杆的螺槽空间进一步缩小并保持不 变，行星螺杆及中心螺杆相对转动的作用下产生周期性脉动空间，熔体在周期性脉动空间 的推动下前行，啮合区强剪切及界面的再取向作用，对物料进行混炼塑化，在行星螺杆之间 及行星螺杆与中心螺本文档来自技高网...
【技术保护点】
七螺杆行星组合塑化排气挤出装置，包括螺杆机构、机筒、进料口、排气口、出料口和动力机构，所述动力机构分别设于机筒的两端部，并与螺杆机构连接；所述螺杆机构设于机筒内部，并水平放置，将机筒内部为固体输送段、熔融段、排气段和混炼挤出段；所述进料口设于固体输送段的机筒上方，排气口设于排气段的机筒上方，进料口和排气口均与机筒连通；出料口设于机筒的端部，其特征在于：所述螺杆机构包括中心螺杆和六个行星螺杆，中心螺杆的轴线与机筒的轴线重合；六个行星螺杆的轴线均与中心螺杆的轴线平行，且围绕中心螺杆四周分布；中心螺杆同时与六个行星螺杆啮合连接，每个行星螺杆均分别与相邻的两个行星螺杆啮合连接；所述动力机构与中心螺杆以及六个行星螺杆连接；各行星螺杆的螺纹外轮廓线均与机筒内壁相切。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐百平，王玫瑰，李四红，杨崇岭，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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