[发明专利]基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化方法及螺杆

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料塑化加工方法与设备，具体是指一种高分子材料加工用基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化方法及螺杆。

技术背景

螺杆机械是目前普遍采用的高分子材料输运装备的核心，螺杆机械中螺棱轴线一般与螺槽的轴线同心旋转，物料塑化输运主要靠螺杆旋转时对物料的拖曳作用，固体输送为摩擦拖曳，熔体输送为粘性拖曳，物料的速度梯度与其流动和变形方向垂直，流动与变形主要受剪切应力支配。这种普通单螺杆的输送方式普遍存在塑化能力差，能耗高，物料适应性差等缺陷。因此在螺杆机械中通常采取对料筒的固体输送段开槽以增加与物流的摩擦力、增大螺杆长径比、优化螺杆结构等措施可以在一定程度上解决上述问题，但这些措施又势必造成物料塑化输运所经历的热机械历程加长、设备结构体积大、物料易降解等缺点。

基于拉伸形变的高分子材料叶片塑化输运设备解决了上述问题，能实现热机械历程大大缩短，塑化输运能耗降低，输送效率提高、物料适应性广泛等优点，但叶片塑化输运设备零件构成复杂，装拆不方便。

发明内容

本发明的目的是针对以上技术与设备中存在的问题，提供一种基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化方法及螺杆，以解决高分子材料加工过程中的能耗高、设备结构复杂、物料适应性差等问题。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化方法：单螺杆旋转时，充满反向偏心第一螺纹槽和第二螺纹槽的物料，随第一螺纹槽和第二螺纹槽与料筒的间隙以180度相位差周期性由大变小再由小变大而向前输送，使物料在塑化输运过程中的拉伸形变作用被强化。

一种基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化螺杆：单螺杆上设有螺旋的主螺棱，主螺棱的螺旋间隔中增设有副螺棱，副螺棱的直径小于主螺棱的直径；从单螺杆的顶端看，形成主螺棱与副螺棱之间的第一螺纹槽，以及副螺棱与主螺棱之间的第二螺纹槽；相对于单螺杆的旋转轴线，第一螺纹槽和第二螺纹槽的偏心量相同而偏心方向相反；偏心量大于0，小于第一螺纹槽和第二螺纹槽的半径与料筒半径之差。

优选地偏心量小于第一螺纹槽和第二螺纹槽的半径与料筒半径之差，大于第一螺纹槽和第二螺纹槽的半径与料筒半径之差的五分之一。

本发明单螺杆螺纹槽中增设低于主螺棱的副螺棱，将螺纹槽分成反向偏心间隔分布的双螺纹槽，相邻螺纹槽相对于旋转轴线呈相对偏心分布，偏心量相同而偏心方向相反，且偏心量e大于0小于螺纹槽半径与料筒半径之差。单螺杆旋转时，双螺纹槽与料筒之间的容积以180度的相位差周期性从大变小再由小变大。纳入双螺纹槽的物料不仅受料筒与单螺杆的摩擦拖曳输送，同时随螺纹槽与料筒间容积变化受拉伸力场塑化挤压，物料在塑化运输中拉伸形变作用得以强化。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、与传统螺杆塑化输运输送设备相比，塑化输运过程的热机械力场变短，塑化输运能耗降低，混合效果好。

2、与叶片塑化输运设备相比，本发明基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化螺杆装拆方便。

附图说明

图1为一种基于反向偏心螺纹槽的拉伸形变作用强化螺杆的结构示意图；

图2为基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化螺杆应用于挤出装置的结构示意图；

图3为基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化螺杆应用于注塑装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

如图1所示，一种基于反向偏心双螺纹槽的拉伸形变作用强化螺杆，包括单螺杆8，单螺杆8上设有螺旋的主螺棱1，主螺棱1的螺旋间隔中增设有副螺棱2，副螺棱2的直径小于主螺棱1的直径；从单螺杆8的顶端看，形成主螺棱1与副螺棱2之间的第一螺纹槽3，以及副螺棱2与主螺棱1之间的第二螺纹槽4；相对于单螺杆8的旋转轴线5，第一螺纹槽3和第二螺纹槽4反向偏心，偏心量相同而偏心方向相反；即第一螺纹槽3和第二螺纹槽4的轴线6位于单螺杆8的旋转轴线5的上下两端，且偏心量e相同，偏心量e大于0小于第一螺纹槽3和第二螺纹槽4的半径与料筒9半径之差；偏心量e小于第一螺纹槽3和第二螺纹槽4的半径与料筒9半径之差，大于第一螺纹槽3和第二螺纹槽4的半径与料筒9半径之差的五分之一；单螺杆8旋转时，第一螺纹槽3和第二螺纹槽4形成的双螺纹槽与料筒9之间的容积以180度的相位差周期性从大变小再由小变大。