[发明专利]自洁型同向差动旋转双螺杆挤出装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料塑化排气挤出加工技术，特别涉及一种自洁型同向差动旋转双螺杆挤出装置及方法。

背景技术

高分子材料加工领域广泛采用的加工设备主要是具有自洁功能的同向双螺杆挤出机，实现多种材料的共混、合金化及反应挤出等。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，相位角的大小随螺纹头数不同而不同，螺杆中心距与螺纹头数及顶角相关。由于两根螺杆的形状相同，存在着一致性（即对称性），物料在两根螺杆间运动时，该过程中流道容积一样，使得物料在固体输送、熔化、混合等过程中缺少压缩、挤压及拉伸作用，如果螺杆为多头螺纹，还存在着轴向混合能力差的缺陷。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。这样的挤出机在加工纳米材料、功能高分子材料过程中混合能力存在较明显的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高分子材料加工过程中塑化、混合效果好且能够产生自洁的自洁型同向差动旋转双螺杆挤出装置。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述装置实现的自洁型同向差动旋转双螺杆挤出方法。

本发明的技术方案为：一种自洁型同向差动旋转双螺杆挤出装置，包括双螺杆组件和机筒，双螺杆组件设于机筒内，双螺杆组件包括转速不同的左螺杆和右螺杆，左螺杆和右螺杆啮合连接，机筒的内腔为两个连通的圆柱槽，左螺杆和右螺杆分别设于圆柱槽内；左螺杆为单头螺纹或多头螺纹的螺杆，右螺杆为多头螺纹的螺杆；左螺杆和右螺杆的截面轮廓分别是多段曲线弧连接而成的封闭结构，且左螺杆和右螺杆的截面形状不一致；

双螺杆组件水平设于机筒内，双螺杆组件将机筒的内腔分为依次连接的固体输送段、熔融段、排气段和挤出段，位于固体输送段的机筒侧壁设有进料口，位于排气段的机筒侧壁设有排气口，挤出段的端部为出料口。

所述机筒的径向截面为直径相等且相交的两个圆，即组成机筒内腔的两个圆柱槽部分重叠；两个圆柱槽分别为左圆柱槽和右圆柱槽，左螺杆对应设于左圆柱槽内，右螺杆对应设于右圆柱槽内。

左螺杆的轴线与左圆柱槽的轴线重合，右螺杆的轴线与右圆柱槽的轴线重合；双螺杆组件的螺纹外轮廓线与机筒的内壁相切。

作为一种优选方案，所述左螺杆或右螺杆的截面轮廓上，组成截面轮廓的曲线弧包括圆弧和非圆曲线弧，圆弧和非圆曲线弧相间连接。

以下为双螺杆组件具体结构的几种优选方案：

1、所述双螺杆组件中，左螺杆为单头螺纹的螺杆，右螺杆为双头螺纹的螺杆；组成左螺杆截面轮廓的曲线弧有4段，包括相间连接的2段圆弧和2段非圆曲线弧；组成右螺杆截面轮廓的曲线弧有8段，包括相间连接的4段圆弧和4段非圆曲线弧。

2、所述双螺杆组件中，左螺杆为三头螺纹的螺杆，右螺杆为四头螺纹的螺杆；组成左螺杆截面轮廓的曲线弧有12段，包括相间连接的6段圆弧和6段非圆曲线弧；组成右螺杆截面轮廓的曲线弧有16段，包括相间连接的8段圆弧和8段非圆曲线弧。

3、所述双螺杆组件中，左螺杆为双头螺纹的螺杆，右螺杆为五头螺纹的螺杆；组成左螺杆截面轮廓的曲线弧有8段，包括相间连接的4段圆弧和4段非圆曲线弧；组成右螺杆截面轮廓的曲线弧有20段，包括相间连接的10段圆弧和10段非圆曲线弧。

4、所述双螺杆组件中，左螺杆为双头螺纹的螺杆，右螺杆为三头螺纹的螺杆；组成左螺杆截面轮廓的曲线弧有8段，包括相间连接的4段圆弧和4段非圆曲线弧；组成右螺杆截面轮廓的曲线弧有12段，包括相间连接的6段圆弧和6段非圆曲线弧。

5、所述双螺杆组件中，左螺杆为单头螺纹的螺杆，右螺杆为三头螺纹的螺杆；组成左螺杆截面轮廓的曲线弧有4段，包括相间连接的2段圆弧和2段非圆曲线弧；组成右螺杆截面轮廓的曲线弧有12段，包括相间连接的6段圆弧和6段非圆曲线弧。