[发明专利]一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料的塑化加工技术领域，特别涉及一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法及装置。

背景技术

在聚合物加工成型过程中，聚合物都要经过塑化输运装置的塑化熔融并被输送到具有特定形状的模具中形成制品。一方面，聚合物塑化输运过程占据了聚合物加工成型过程的绝大部分能耗，另一方面，在聚合物塑化输运过程中可以通过将不同类型的无机填料和各种植物纤维填充到聚合物基体中，或者将不同种类的聚合物进行共混加工获得性能优异的聚合物复合材料，以满足当代行业发展的需求。聚合物塑化输运过程对于降低能耗、提高聚合物混合混炼效果和提高产品性能起着决定性的影响。因此，通过改变聚合物加工过程中的塑化输运可以满足聚合物加工成型技术的发展需求。

目前，国内外广泛应用的聚合物塑化输运技术和设备主要是以螺杆为核心构件和原理特征，但是由于螺杆的剪切拖曳加工原理，该结构的设备普遍存在加工能耗高、分散混合效果差、热机械历程长、设备结构庞大、不易加工外形复杂材料等缺陷。

而基于拉伸流变的叶片聚合物塑化输运方法是通过物料加工体积周期性变化强制物料熔融塑化和混合混炼，物料的流动和变形主要受拉伸应力支配，主速度梯度与其主流动和变形的方向一致，表现出拉伸流变行为，从而解决了螺杆加工机械塑化能力主要依赖物料外摩擦力和内摩擦力的问题。与螺杆塑化输运方法相比，叶片塑化输运方法具有能耗低、热机械历程短、对物料适应性高、分散混合效果好等优点。但是在叶片塑化输运过程中，聚合物输送通道非流线型，流道存在死角，不利于加工热敏型聚合物的塑化与混合改性。

由此可见，针对目前塑化输运过程存在的问题，开发一种具有能耗低、热机械历程短、对物料适应性高、分散混合效果好等优点，同时输送通道变化呈流线型、无死角、易排气的新型塑化输运方法和装置对聚合物加工成型具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法，以解决聚合物成型加工过程中物料经历的热机械历程长、能耗高、流道有死角等问题。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置。

本发明的技术方案为：一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法，通过在转子上交替设置转子偏心螺旋段和转子偏心直线段，在定子的内腔上交替设置相应的定子螺旋段和定子直线段，使物料的输运体积沿转子进行轴向和径向交替的周期性变化，实现体积脉动形变熔融塑化输运；在物料输运过程中，通过摆动组件承受物料产生的轴向压力。

物料输送过程中，在偏心螺旋腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也绕定子的轴线在定子的内腔中滚动；在偏心直线腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也沿着定子内腔上下滚动。

本发明一种用于实现上述方法的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，包括定子、转子和摆动组件，转子设于定子内腔中，转子一端设置摆动组件；转子包括多个转子偏心螺旋段和多个转子偏心直线段，转子偏心螺旋段和转子偏心直线段交替连接；定子内腔也设有多个定子螺旋段和多个定子直线段，定子螺旋段和定子直线段交替连接；各转子偏心螺旋段与各定子螺旋段一一对应，各转子偏心直线段与各定子直线段一一对应。

所述转子上，沿物料的输送方向，各转子偏心螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各转子偏心直线段的轴向长度逐渐减小；

定子上，沿物料的输送方向，各定子螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各定子直线段的轴向长度逐渐减小。

所述转子偏心螺旋段与定子螺旋段之间形成偏心螺旋腔体，转子偏心直线段与定子直线段之间形成偏心直线腔体；偏心螺旋腔体的径向截面和偏心直线腔体的径向截面均为长孔状。在偏心螺旋腔体内，转子绕转子轴线旋转的同时，也绕定子的轴线在定子的内腔中滚动，物料以螺旋形方式在定子和转子之间形成的密封腔室内推进，同时，推进过程中物料形成的聚合物实现压实、排气、熔融、熔体输运、混合等过程。在偏心直线腔体内，转子绕转子轴线旋转的同时，也沿着定子内腔上下滚动，物料以直线形方式在密封室内推进。

所述偏心螺旋腔体内，转子偏心螺旋段与定子螺旋段啮合连接，在偏心螺旋腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。

所述偏心直线腔体内，转子偏心直线段与定子直线段啮合连接，在偏心直线腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。