[发明专利]带振动芯轴的空心单螺杆挤出机

说明书

技术领域

本发明涉及一种带振动芯轴的空心单螺杆挤出机，主要用于高分子材料的混炼、塑化和挤出，属于高分子材料成型装备技术领域。

背景技术

塑料挤出成型机是将聚合物加工成型的重要设备，聚合物（颗粒、粉末等）通过料斗进入机筒及螺杆螺槽空间后，在螺杆螺棱推动下向前移动，螺杆每转动一周，物料向前移动一个导程，最终转变为熔融态，然后经由机头、模具等设备成型为塑料成品。

在众多形式的螺杆挤出机中，单螺杆挤出机是最早出现，也是应用最为广泛的一种，经过多年发展，单螺杆挤出机本身也得到改变和完善，如专利号为“ZL200820121548.1”以及授权号“201446671U”的单螺杆挤出机，都分别对螺杆或机筒或机身结构进行了改变，以期改善挤出加工性能；现有的单螺杆挤出机，不论是普通单螺杆挤出机还是锥形单螺杆挤出机，都具有结构简单、操作方便、生产成本相对较低的特点，但也有其不足：由于传统螺杆的螺槽在螺杆外圆周上，其螺杆和机筒对螺槽中物料的拖拽、均化、混合作用不是特别强，而且由于其螺槽在螺杆外圆周上，其电热圈都是安装于机筒之外，故热量散失快，热效率低，能耗大。

依托传统单螺杆挤出机，诸多研究者进行了大量探索，其中，有部分研究者将振动引入到塑料加工成型领域。有的研究者利用螺杆的振动对物料塑化挤出过程的影响来优化挤出加工过程，以提高挤出制品品质。还有部分研究者利用柱塞或活塞的振动来达到优化塑化、挤出和注射加工过程的目的。国外文献^[1,2]介绍了其研制的流变注射成型机，其聚合物熔体首先在螺杆作用下由料筒注入振动腔，然后切换阀的方向，并由活塞施加振动。最后由活塞注入模具型腔，在保压的同时，继续使熔体在模具浇口冻结前受到压力振动作用。

为了更进一步完善塑化挤出过程，提高制品品质，除了需要对传统意义上“螺槽在外”螺杆构造加以改变，同时，还必须以新的方式在挤出过程中引入振动，以进一步强化其功能，提高质量，简化结构。

参考文献：

[1IbarJP.Controlofpolymerpropertiesbymeltvibrationtechnology:areview.PolymerEngineeringandScience.1998;38(1):1-20

[2]A.Minardi,M.Boudeulle,E.Duval,SEtienne.Effectofthemouldingconditionsonthesemicrystallinestructureofpolypropylene.Polymer.1997,38(15):3957-3965。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种带振动芯轴的空心单螺杆挤出机，其结构简单，热效率高，塑化挤出过程得到优化，挤出产品质量好。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种带振动芯轴的空心单螺杆挤出机，包括挤出机头、机筒、带内螺纹槽的空心螺杆、料斗、座子、向心推力轴承组、传动机构、电机、固定座、齿轮及芯轴；所述空心螺杆位于在机筒内并可转动，在所述空心螺杆内还设有中心孔，所述芯轴位于空心螺杆的中心孔内，空心螺杆在机筒及芯轴间可相对转动；所述机筒、空心螺杆及芯轴均同轴；其特征在于还包括振动器及运动控制仪，在空心螺杆上设有径向通道，在空心螺杆的中心孔的内壁上设有贯通全长并连续的内螺槽，所述振动器设在固定座与芯轴之间，所述运动控制仪控制振动装置振动，振动装置带动芯轴进行振动或其他形式的运动。

在本技术方案中，所述空心螺杆的中心孔为圆柱形孔或圆锥形孔，相应的芯轴为圆柱体或圆锥体。

在本技术方案中，若空心螺杆的中心孔为圆柱形孔，则振动器带动芯轴作振动的方式为:轴向振动或圆周振动或同时进行轴向振动与圆周振动，或者振动器带动芯轴作圆周旋转运动。

在本技术方案中，若空心螺杆内中心孔为圆锥形孔，则振动器带动芯轴作圆周方向脉动旋转振动或者直接作圆周方向旋转运动。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本挤出机采用“螺槽在内”的空心螺杆，彻底颠覆和改变了传统螺杆挤出机螺槽在螺杆外圆上的结构，改变了塑化挤出作用机理，是一种原理上的革新，使螺杆对物料的拖拽、均化、混合、拉伸、剪切作用明显增加，对加工形态有重大影响，熔体质量高，制品品质好。