[发明专利]一种嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置及其方法

权利要求书

1.一种嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，包括螺杆机构、机筒、进料口、排气口、出料口和动力机构，所述动力机构设于机筒的端部，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：所述螺杆机构包括主螺杆和若干个行星螺杆，主螺杆的轴线与机筒的轴线重合；主螺杆的螺棱上开有若干个与行星螺杆配合的孔，所述若干个行星螺杆分别插入主螺杆螺棱的各个孔并嵌入螺槽内，各行星螺杆围绕主螺杆四周分布，且其轴线均与主螺杆的轴线平行；机筒内表面设有与主螺杆配合的螺牙，主螺杆与机筒连接；主螺杆的端部设有主电机，并与主电机连接；

所述动力机构包括脉动齿轮、行星齿轮和脉动齿轮传动机构，所述行星齿轮固定在行星螺杆的端部，行星齿轮与脉动齿轮啮合连接，脉动齿轮与脉动齿轮传动机构连接；所述行星螺杆的端部还设有轴承，轴承与行星齿轮连接；在轴承的一侧还设有压块。

2.根据权利要求1所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，其特征在于：所述主螺杆螺棱上开设的与行星螺杆配合的孔为八字型孔，每个八字型孔均与两个行星螺杆配合连接，这两个行星螺杆为啮合同向双螺杆，且每个八字型孔由两段圆弧构成，两段圆弧的中心轴线间距为啮合同向双螺杆的中心距。

3.根据权利要求1所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，其特征在于：所述主螺杆螺棱上开设的与行星螺杆配合的孔为圆柱形孔或圆锥形孔，每个孔均与一个行星螺杆配合连接。

4.根据权利要求1所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，其特征在于：所述行星螺杆的外周面呈现圆柱面或圆锥面，并与主螺杆轴线平行地插入主螺杆螺棱上的各个孔并嵌入螺槽内。

5.根据权利要求1所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，其特征在于：所述主螺杆的螺棱的法向截面为梯形或矩形，行星螺杆的螺棱的法向截面为梯形或矩形。

6.根据权利要求1所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，其特征在于：在固体输送段的行星螺杆的外表面设有单头螺纹结构或多头间断螺纹结构；在排气段的行星螺杆上设有强化排气装置。

7.根据权利要求6所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，其特征在于：所述强化排气装置为设于行星螺杆上的销钉或直径大于行星螺杆外径的螺旋叶片。

8.根据权利要求1所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出装置，其特征在于：所述脉动齿轮为螺旋齿轮或者直齿轮；所述行星齿轮为螺旋齿轮或者直齿轮；所述脉动齿轮传动机构为蜗杆蜗轮机构或者链轮机构。

9.权利要求1～8任一项所述装置实现的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)物料从进料口进入机筒后，主螺杆在主电机的驱动下转动，行星螺杆在主螺杆带动下围绕机筒的轴线公转，同时在脉动齿轮传动机构驱动下，由脉动齿轮旋转带动行星齿轮旋动，并由行星齿轮带动行星螺杆实现脉动自转，在行星螺杆的轴向输送力及主螺杆摩擦力共同作用下实现正位移进料输送；物料进入固体输送段，其总体运动空间逐渐缩小，物料被压实并继续向前运动，迫使物料向出料口方向运动，同时物料中的气体随着物料被压实从进料口排出；

(2)当物料运动至在熔融段处时，在脉动齿轮传动机构驱动下，主螺杆和嵌入到主螺杆螺槽内的行星螺杆相对转动产生周期性脉动输运空间，行星螺杆的高速旋转产生摩擦热，同时在机筒的外加热共同作用使得物料发生融化，行星螺杆的旋转与物料产生搅拌作用，加速熔融进程，使得物料成为熔体；

(3)熔体进入排气段，主螺杆的螺槽空间加大，行星螺杆及其上设有的强化排气装置转动不断翻动物料，周期性空间变化产生脉动压力，使熔体在脉动负压作用下向排气口排气，熔体进一步向出料口方向运动；

(4)熔体进入混炼挤出段，主螺杆的螺槽空间缩小并保持不变，行星螺杆和主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；主螺杆螺槽内轴向输送及圆周方向输送的交互作用下，产生复杂流场促使熔体界面不断再取向更新，对熔体进行混炼，并使熔体稳定从出料口挤出。

10.根据权利要求9所述的嵌入式行星螺杆脉动塑化排气挤出方法，其特征在于：行星螺杆随着主螺杆一起公转的同时自转，行星螺杆的自转方向与主螺杆的转动方向相反；或者，行星螺杆的自转方向与主螺杆的转动方向相同，两者的转速不同。