[发明专利]滑动式自适应塑化挤出装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料塑化挤出加工技术领域，特别涉及一种滑动式自适应塑化挤出装置及方法。

背景技术

单螺杆挤出机广泛应用于高分子材料加工领域，具有结构简单、维护操作方便等特点，能够建立稳定的挤出压力，但存在塑化效率低、混合混炼效果差的缺陷。利用单螺杆挤出机进行高分子材料的塑化挤出加工，传统的方法一般将熔融过程和混炼过程分开单独进行，从而提高熔融塑化效率。

为进一步提高熔融塑化效率，目前也出现了分离型螺杆等新型结构，力争将固体床和熔池分离，加快熔融过程，但其中副螺棱的高度和螺旋角的确定强烈依赖于加工物料性能，往往会出现固体床压缩速度太快、造成流道阻塞而无法进料的现象，或出现压缩太慢、螺杆结构无法适应加工物料种类及产量变化的要求而无法实现加速熔融目的的现象。

对于强化混合混炼，出现了销钉螺杆、菠萝块混合段、屏障型螺杆等多种结构，但其混合能力仍然达不到同向双了螺杆的水平，无法承担复杂的混合任务。混沌动力学的研究表明，偏心轴与轴承间隙流动可触发混沌混合，而且间歇混合效果更好，由此可见，开发一种带偏心轴塑化熔融段的螺杆，更有利于强化混合混炼。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种塑化混合效果较好、塑化熔融效率较高的滑动式自适应塑化挤出装置。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述装置实现的滑动式自适应塑化挤出方法。

本发明的技术方案为：一种滑动式自适应塑化挤出装置，包括料筒和设于料筒内的螺杆机构，螺杆机构包括同轴设置的强制进料螺杆和计量挤出螺杆，强制进料螺杆和计量挤出螺杆之间通过偏心旋转组件连接；偏心旋转组件包括同轴设置的多个偏心旋转盘，相邻两个偏心旋转盘之间通过滑槽啮合连接；料筒包括依次连接的固体输送段、熔融混炼段和计量挤出段，强制进料螺杆位于料筒的固体输送段内，偏心旋转组件位于料筒的熔融混炼段内，计量挤出螺杆位于料筒的计量挤出段内。其中，强制进料螺杆和计量挤出螺杆可采用截面形状不同的螺杆，且强制进料螺杆和计量挤出螺杆的螺纹外轮廓线均与料筒的内壁相切，料筒的内腔由一个连通的圆柱槽构成。

所述偏心旋转组件中，各偏心旋转盘为椭圆形；相邻的两个偏心旋转盘中，一个偏心旋转盘的两侧分别设有燕尾槽，另一个偏心旋转盘的两侧分别设有燕尾形的凸块，各凸块和相应的燕尾槽形成滑槽。

所述偏心旋转组件中，偏心旋转组件处于初始状态时，各偏心旋转盘的中心在同一轴线上(加工过程中由于物料的作用，各个偏心旋转盘的中心将不再重合)；强制进料螺杆的轴线、计量挤出螺杆的轴线和料筒的轴线重合；料筒水平放置，各偏心旋转盘中心所在的轴线高于料筒的轴线；

强制进料螺杆上，与偏心旋转组件连接的端面上设有燕尾槽；

计量挤出螺杆上，与偏心旋转组件连接的端面上设有燕尾槽。

作为一种优选方案，所述偏心旋转组件包括5个椭圆形的偏心旋转盘，各偏心旋转盘呈错列角45°排列；同一偏心旋转盘上，两个燕尾槽的轴线之间的夹角为90°；同一偏心旋转盘上，两个凸块的轴线之间的夹角为90°。

作为另一种优选方案，所述偏心旋转组件包括7个椭圆形的偏心旋转盘，各偏心旋转盘呈错列角30°排列；同一偏心旋转盘上，两个燕尾槽的轴线之间的夹角为90°；同一偏心旋转盘上，两个凸块的轴线之间的夹角为90°。

所述偏心旋转组件中，各偏心旋转盘也可为四段圆弧的组合形状；偏心旋转组件处于初始状态时，各偏心旋转盘的中心在同一轴线上(加工过程中由于物料的作用，各个偏心旋转盘的中心将不再重合)，料筒水平放置，各偏心旋转盘中心所在的轴线高于料筒的轴线。