[发明专利]头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机及其加工方法

说明书

本发明公开一种头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机及其加工方法，挤出机中的螺杆组件包括第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆和第二螺杆等速同向旋转且保持啮合；第一螺杆包括依次连接的第一单头螺纹元件、第一过渡元件、多头螺纹元件、第二过渡元件和第二单头螺纹元件；第二螺杆包括依次连接的第一单头螺纹元件、第三过渡元件、多头螺纹元件、第四过渡元件和第二单头螺纹元件。其加工方法是通过第一螺杆和第二螺杆的旋转实现物料输送，利用螺纹头数渐变的结构促进物料内各组分的混合；利用流道依次呈现扩张、压缩和再扩张的形态，物料在流道内依次进行一分多、多合一和一再分多的混沌混合；通过第一螺杆和第二螺杆之间的相互擦拭实现自洁作用。

技术领域

本发明涉及双螺杆挤出机技术领域，特别涉及一种头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机及其加工方法。

背景技术

具有自洁功能的同向双螺杆挤出机是目前广泛应用的混合加工装备。这类设备主要包括机筒和两根平行安装于机筒内腔中的双螺杆。为了产生高剪切强化混合，传统做法多采用多头螺纹结构，这导致了物料向前输送过程中被分割成若干独立的流道，比如双头螺纹会将机筒内流道分割为三个不连通的流道，物料向前输送过程中沿着各自的流道前行，彼此不会相互混合。这样，进料组合分的不均匀可能会导致进入不同流道物料组分不均匀，这种不均匀不会在物料前行过程中通过彼此混合而得到提高，这往往是导致产品质量不稳定的关键因素。只有在安装了捏合块的区域才能彼此混合，但捏合块会带来高转速下的间隙变形而引起的高摩擦生热、电机电流突然飙升，以及高剪切、积料、存在死角及自洁性下降等诸多问题。另一方面，由于几何啮合关系决定，采用多头螺纹还会导致螺槽变浅，产量下降。传统的同向双螺杆挤出机，只在啮合区提供扰动作用提升混合质量，在远离啮合区缺乏混沌混合触发机制，而且，物料在左右螺槽容积一致，无法引入拉伸力场及切割分布等作用机理，螺槽容积主体部分缺乏有效提升混合的结构导致分布混合效果不能进一步提高，缺乏拉伸力场效应导致分散混合不理想。另外，双螺杆挤出机加工过程大部分为非充满状态，几乎没有变化的流道导致物料的塑化混炼大打折扣，为提高混合效果和提高产量，工程实践采用高转速实现高剪切，大长径比螺杆延长加工历程，带来了高能耗，低效率和物料降解等诸多问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将混沌混合、拉伸力场作用及切割分布混合作用相结合，熔融混合效率高的头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机。

本发明的另一目的在于提供一种上述头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机的加工方法。

本发明的技术方案为：一种头数渐变全程自洁的同向自洁双螺杆挤出机，包括机筒和螺杆组件，螺杆组件设于机筒内腔中，螺杆组件包括第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆和第二螺杆等速同向旋转且保持啮合；第一螺杆包括依次连接的第一单头螺纹元件、第一过渡元件、多头螺纹元件、第二过渡元件和第二单头螺纹元件；第二螺杆相应包括依次连接的第一单头螺纹元件、第三过渡元件、多头螺纹元件、第四过渡元件和第二单头螺纹元件。即第一螺杆和第二螺杆均采用“单头螺纹-单头渐变为多头过渡螺纹-多头螺纹-多头渐变为单头过渡螺纹-单头螺纹”的循环结构形式，并且两个螺杆之间始终保持啮合以实现自洁功能，该结构的螺杆可通过改变流道结构，使其产生“一分多-多分一-一再分多”的循环式混沌混合作用，从而提高物料的熔融混合效果及混合效率。

所述第一单头螺纹元件和第二单头螺纹元件结构相同，第一过渡元件和第二过渡元件结构对称，第三过渡元件和第四过渡元件结构对称。

所述第一螺杆和第二螺杆均与机筒内腔的内壁相切，且第一螺杆、第二螺杆与机筒内腔形成流道；机筒内腔由两个连通的圆柱槽构成，且机筒内腔的截面形状呈横置的“8”字形，第一螺杆和第二螺杆对应设于两个圆柱槽内。

所述第一螺杆和第二螺杆的截面均为多段曲率半径不等的圆弧构成，且在同一轴向位置上，构成第一螺杆截面和第二螺杆截面的圆弧数量相等。

所述第一螺杆截面和第二螺杆截面均由4～8段圆弧构成。