组合叶轮磨盘式挤出塑化方法和装置制造方法及图纸

组合叶轮磨盘式挤出塑化方法及装置，在一个料筒内设置固定磨盘和旋转磨盘，将固定磨盘安装在料筒上，旋转磨盘安装在动力轴上，其特征在于：将固定磨盘和旋转磨盘设计成叶轮式磨盘，该叶轮式磨盘是在整体磨盘上沿径向开设多个用于物料通过和混合的过料通槽，形成叶轮状的磨盘；叶轮叶片本身构成磨料面，叶轮磨盘各个叶片之间的过料通槽构成物料通道；将多个这样的固定叶轮磨盘和旋转叶轮磨盘交错叠合在一起；使物料从料筒内前部被强制压入，然后，旋转叶轮磨盘相对于固定叶轮磨盘的旋转，使物料通过磨盘缝隙和叶片过料通槽，物料在不断变换的过料通槽和磨盘缝隙中逐级地被混合、破碎、研磨、软化、传热、塑化，最后，通过料筒内后部的出料口出料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种组合叶轮磨盘挤出塑化方法和装置。具体是采用一组或多组叶轮 磨盘实现塑料和橡胶的塑化，物料被组合叶轮磨盘混合、熔融、塑化，属于塑料和橡胶加工 设备领域。
技术介绍
塑料和橡胶加工行业常用的塑化方法有两辊开炼，两辊密炼，螺杆塑化。例如，两 辊开炼机，两辊密炼机，塑料单螺杆挤出机，塑料双螺杆挤出机，塑料注射机，橡胶挤出机。 两辊开炼机的原理是采用两个互相靠近的旋转辊筒构成的缝隙对物料进行反复的挤压和 研磨，主要优点是塑化效果好，主要缺点是混合效果不佳且靠人工敞开操作。密炼机是改用 密闭腔里设置两个Z形搅拌辊，改善了密封性和混合效果，缺点是剪切塑化作用弱。上述 设备还是非连续性的。挤出机或挤出塑化型注射机则是利用旋转的螺杆进行输送性塑化， 旋转的螺杆对物料的拖拽，造成物料的层间剪切，实现混合和塑化。主要优点是连续操作， 缺点是塑化效果不良，常用的改进方法是增加长径比和螺杆转速以增加塑化时间和剪切强 度，此方法会增加螺杆承载和功率消耗。中国专利88217283揭示了一种犁钉分流混合型挤出螺杆，与现有的销钉型螺杆 相比，应用了新的迎流面带有凹面(或斜面)的犁钉分流元件，使聚合物熔体除了沿螺杆表 面被多次分流并混合外，尚能使熔体向外，向后翻卷形成三维混合机制，从而提高了螺杆的塑化效率。中国专利200720057069公开了一种改进型高效双螺杆机，它在双螺杆上加上了 捏合块，增加了剪切分散、混合混炼能力。上述两种专利技术的本质是加上了搅拌、混合功能，即使有剪切，由于没有刚性元件的 研磨作用，也属于对物料的拖拽剪切，故塑化效果难以大幅度提高。美国专利3262154公开了一种磨盘式挤出机，它采用一对大磨盘，物料通过进料 螺杆从磨盘外圈进入，然后从磨盘中心通过出料螺杆输出。中国专利03102852公开了一种磨盘式高速挤出机，它由螺杆泵结构形式的固体 输送段、磨盘结构形式的物料延展熔融段、蜗壳离心泵结构形式的熔体聚积输送段组成，其 中整体磨盘上刻有连续的锲形凹槽。上述磨盘式挤出机的特点是利用磨盘对物料产生了一个直接的强大的剪切作用， 具有强大的研磨塑化作用，但是由于只有唯一的一个小窄缝研磨兼流通通道，故流动阻力 很大，产量难以提高。中国专利200820063166对串联式磨盘单螺杆挤出机的磨盘齿形进行了改进，解 决了现有串联式磨盘单螺杆挤出机的齿盘组阻力较大的问题，使扭矩力大大减小，负荷降 低，避免了螺杆及其元件的扭曲变形和损坏。缺点是改成便于物料流动的齿形后，磨料的作 用下降了。中国专利200620061842是将电磁场和激振器产生的机械脉动力场引入内螺杆与外螺杆的螺棱和磨盘与外螺杆的端面磨棱，物料从外螺杆加入并且关闭进料口后到达前面 的磨盘，然后进入内螺杆后从外螺杆尾部出口返回，实现对聚合物和填料的循环输送和剪 切挤压，从而提高物料的混合混炼效果和化学反应效率，它的特点是通过电磁场和激振器 和内部循环来加强磨盘效果，对磨盘的流动阻力问题没有改进。中国专利95242817通过固定磨盘(2)，转动磨盘(3)提供强大的挤压、剪切作用， 使材料受到垂直、环向、剪切等多种应力作用而破碎，产生较现有加工设备更有效的粉碎和 力化学反应，它用于固态原料。上述所有改进都没有改变磨盘塑化的本质，也即，都仍然采用一片整体磨盘，物料 从磨盘外圈的磨盘缝隙流入或反之，从磨盘内圈的空隙流出或反之，两片整体磨盘环形区 域之间的间隙构成研磨塑化缝隙，该研磨塑化缝隙是物料的唯一通道，也是磨料塑化区域， 所以，该区域承担了多种功能，其各个功能参数的调节往往互相制约和矛盾，比如，增加磨 盘直径可以增加磨盘研磨塑化面积，增加物料在研磨塑化缝隙的停留时间，提高塑化质量， 而减小研磨塑化缝隙也可以提高塑化效果和混合力度，但是这些举措会增加物料流动阻力 而减小产量；会增加缝隙压力而造成磨盘变形及磨盘轴向支承载荷；会增加功率消耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种组合叶轮磨盘式挤出塑化方法和装置，提高物料的塑化 质量和产量，使得功率消耗下降，同时降低设备的成本和造价。本专利技术的基本方法是组合叶轮磨盘式挤出塑化方法，在一个料筒内设置固定磨 盘和旋转磨盘，将固定磨盘安装在料筒上，旋转磨盘安装在动力轴上，其特征在于将固定 磨盘和旋转磨盘设计成叶轮式磨盘，该叶轮式磨盘是在整体磨盘上沿径向开设多个用于物 料通过和混合的过料通槽，形成叶轮状的磨盘；叶轮叶片本身构成磨料面，叶轮磨盘各个叶 片之间的过料通槽构成物料通道；将多个这样的固定叶轮磨盘和旋转叶轮磨盘交错叠合在 一起；使物料从料筒内前部被强制压入，然后，旋转叶轮磨盘相对于固定叶轮磨盘的旋转， 使物料通过磨盘缝隙和叶片过料通槽，物料在不断变换的过料通槽和磨盘缝隙中逐级地被 混合、破碎、研磨、软化、传热、塑化，最后，通过料筒内后部的出料口出料。与现有盘磨挤出机的外圈进料方式不同，本专利技术的物料是从磨盘面通过叶轮磨盘 各叶片之间的过料通槽轴向穿过的，由于旋转叶轮磨盘相对于固定叶轮磨盘的旋转，该槽 的位置是不断变换的，物料在不断变换的槽和磨盘缝隙中被混合、破碎、研磨、软化、传热、 塑化。具体是在一个分有前部，中部，后部三个区的带加热装置的料筒内设置一根或多 根可以旋转的动力轴，该动力轴由料筒外的一个或多个动力马达驱动。在对应料筒中部的 每根动力轴上安装有一个或多个的旋转叶轮磨盘，相应个数的固定叶轮磨盘与旋转叶轮磨 盘交替相间布置；该固定叶轮磨盘与旋转叶轮磨盘不接触，形成磨盘间隙。固定叶轮磨盘固 定在料筒上不作任何运动。每个固定叶轮磨盘和旋转叶轮磨盘都是叶片状的，多个叶片和叶片过料通槽构成 一个环形工作区，其中，叶片的正反两面是磨料面，而各叶片之间的过料通槽供物料通过。 固定叶轮磨盘和旋转叶轮磨盘之间的盘面缝隙构成研磨塑化缝隙。由于多个固定叶轮磨盘和旋转叶轮磨盘交错层叠，当旋转叶轮磨盘旋转时，各个磨盘缝隙和叶片过料通槽的相对位置会不断变换，当物料从料筒前部入口被强制压入，然 后，物料通过料筒内中部的这些组合叶轮磨盘时，就会被逐级破碎、混合、研磨、软化、传热、 塑化，最后，通过料筒内后部的出料口出料。对某个叶轮磨盘而言，叶片区域的面积越大，则各叶片之间的间隔就越小。叶片 区域面积越大，则研磨剪切面积越大；而各叶片之间的间隔越大，则物料通过时的阻力就越 小。叶片数量越多，则磨料面和叶片过料通槽面的分布越分散，混合效果就越好，但如果叶 片数太多，则每个研磨剪切面和叶片过料通槽面尺寸会太小，反而减弱了研磨剪切效果，增 加了单个通道阻力。叶片数可以是2 18，优选9。叶片区域面积应该大于叶片过料通槽 面积，优选3 1。由于物料是从大块或大颗粒状逐步成为小颗粒或熔体的，所以，组合叶轮磨盘各 盘面缝隙应该从大到小依次递减，固定叶轮磨盘和旋转叶轮磨盘之间的盘面缝隙可从10 毫米到0. 5毫米，具体随物料不同而变，优选8毫米到1毫米。盘面缝隙越小，则研磨剪切 作用越强，功耗越大，研磨剪切缝隙流通阻力越大。反之，该缝隙越大，则越容易通过大块的 物料，增加破碎作用和混合作用。组合叶轮磨盘的组合个数可4 30，优选8。个数多，则混合和研磨剪切效果好， 但功耗大，流通阻力大，产量低。各个旋转叶轮磨盘之间叶片方位应该错开，前面磨盘的叶片正对本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合叶轮磨盘式挤出塑化方法，在一个料筒内设置固定磨盘和旋转磨盘，将固定磨盘安装在料筒上，旋转磨盘安装在动力轴上，其特征在于：将固定磨盘和旋转磨盘设计成叶轮式磨盘，该叶轮式磨盘是在整体磨盘上沿径向开设多个用于物料通过和混合的过料通槽，形成叶轮状的磨盘；叶轮叶片本身构成磨料面，叶轮磨盘各个叶片之间的过料通槽构成物料通道；将多个这样的固定叶轮磨盘和旋转叶轮磨盘交错叠合在一起；使物料从料筒内前部被强制压入，然后，旋转叶轮磨盘相对于固定叶轮磨盘的旋转，使物料通过磨盘缝隙和叶片过料通槽，物料在不断变换的过料通槽和磨盘缝隙中逐级地被混合、破碎、研磨、软化、传热、塑化，最后，通过料筒内后部的出料口出料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙义明，许万，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]