[发明专利]一种沟槽机筒挤出机

说明书

技术领域

本发明是一种沟槽机筒挤出机，可实现物料的高速高效熔融，并获得较高的挤出产量，实现管材、片材、异型材等塑料制品的高速高效挤出。

背景技术

传统的光滑机筒单螺杆挤出机中，熔融的热源为机筒外加热源和物料与机筒内表面的外摩擦热，在二者的共同作用下，机筒内表面处的物料首先发生熔融，产生熔膜，随着熔融的进行，螺杆主螺棱推进面将熔膜刮下使熔融物料聚集于螺棱推进面处形成熔池，并将螺槽内的固相逐渐熔融，物料熔融主要发生在螺杆轴向。这种传统光滑机筒单螺杆挤出机的物料熔融缺点主要包括：（1）熔融塑化效率低，特别是当螺杆转速增加、产量增大时，容易导致塑化不良，熔融效果差，影响产品质量；（2）能耗大，物料熔融主要依靠机筒外热源。因此这种结构和塑化机理的缺陷限制了单螺杆挤出机朝着高速、高效和节能方向的发展。

已经有一些公开的针对提高单螺杆挤出机挤出效率的改进方法或设备，这些改进方法的共同特点是在加料段机筒衬套内壁开设轴向直槽或螺旋沟槽来增大机筒表面的等效摩擦力，由于机筒内表面等效摩擦力的提高有效增大了固体塞输送的动力，提高了输送效率。但这些改进方法或设备主要针对固体输送效率，挤出机的熔融方式始终未曾改变，仍为沿螺杆轴向熔融方式，而且上述改进方法或设备在改善固体输送效率的同时却带来熔融塑化质量的降低，因为固体输送产量增加，给熔融塑化带来了更大的负担，导致熔融塑化质量更差。为提高塑化质量，已有采用增大螺杆长径比的方法，但是，加大长径比导致物料塑化输送所经历的热机械历程过长、能耗增加、设备体积庞大等问题；为提高塑化质量，也有在螺杆头部采用混炼元件的方法。混炼元件虽然塑化、剪切、分散能力较好，但是输送能力较弱，无正向泵送作用，是一种压力消耗元件，能耗大，并会产生较高的压力降且容易产生滞流，严重影响挤出的稳定性，是治标不治本的措施；为提高塑化质量，也有采用降低转速的方法，但是降低转速更是以牺牲效率和产量为代价。

因此，上述手段和措施均无法以从本质上解决单螺杆挤出机的熔融塑化效率问题，塑化问题已经成为当前制约单螺杆挤出机实现高速化、高效化、节能化发展以及大型塑料制品挤出成型的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种沟槽机筒挤出机，有效解决了传统光滑机筒单螺杆挤出机存在的熔融塑化效率低、能耗大等技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种沟槽机筒挤出机，包括，机筒17、机筒衬套10、螺杆13，其特征在于：所述的机筒衬套10长度等于机筒17长度，机筒衬套10内表面为圆筒形或锥筒形，机筒衬套10由机筒固体输送段23、机筒熔融段24和机筒熔体输送段25组成，机筒衬套10内壁开设机筒衬套沟槽11，机筒衬套沟槽11为半封闭的，由机筒衬套沟槽螺棱推进面8、机筒衬套沟槽螺棱底面9和机筒衬套沟槽螺棱后缘面1围成，机筒衬套沟槽11的容积沿挤出方向逐渐减小；所述的螺杆13为分离型螺杆，外表面为圆筒形或锥筒形，由螺杆固体输送段20、螺杆熔融段21和螺杆熔体输送段22组成，从螺杆熔融段21开始，螺杆固体输送段螺槽19被螺杆副螺纹14分为螺杆固相螺槽16和螺杆液相螺槽12，螺杆固相螺槽16的容积沿挤出方向逐渐减小，螺杆液相螺槽12的容积沿挤出方向逐渐增加，至螺杆熔体输送段22起始处螺杆固相螺槽16和螺杆液相螺槽12合并为一个螺杆熔融段螺槽18；所述螺杆13位于机筒衬套10内，机筒衬套10通过紧配合嵌套在机筒17内壁，且各功能段相互对应；当螺杆13旋转时，机筒衬套沟槽11内的物料在机筒衬套沟槽螺棱推进面8的推动下沿所述的机筒衬套沟槽11方向向前运动，螺杆固相螺槽16内的物料在螺杆主螺棱推进面7的推动下沿所述螺杆固相螺槽16的方向向前运动，螺杆固相螺槽16内物料和机筒衬套沟槽11内物料之间发生层间摩擦，在螺杆熔融段21处发生界面熔融，熔融的物料由于拖曳作用进入螺杆液相螺槽12，螺杆固相螺槽16内物料和机筒衬套沟槽11内物料始终保持固相之间的摩擦，熔融的物料不断被拖曳进入螺杆液相螺槽12，螺杆固相螺槽16和机筒衬套沟槽11内的固相物料越来越少，螺杆液相螺槽12的熔融物料越来越多，至螺杆熔体输送段22，完全熔融的物料重新汇集至螺杆熔融段螺槽18，通过熔体输送段完成物料的稳定输送。