[实用新型]嵌入式矮螺棱同向非对称多螺杆挤出机

说明书

技术领域

本实用新型涉及多螺杆挤出机技术领域，特别涉及一种嵌入式矮螺棱同向非对称多螺杆挤出机。

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的双螺杆。为了产生高剪切，多采用多头螺纹结构，这导致了物料流动的拓扑路线不同，当被加工的物料从进料口进入机筒的内腔后，物料会进入不同的拓扑流道，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彼此不会相互混合，进料组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，这往往导致产品质量不稳定。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来提升混合质量，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，无法引入拉伸力场作用机理，螺槽容积主体部分缺乏有效提升混合的结构会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，工程实践中常常采用高转速实现高剪切，大长径比螺杆延长加工历程，但该方式带来了高能耗、低效率和物料降解等诸多问题。近年来，出现了差速双螺杆挤出技术，虽然成功引入了混沌混合和拉伸力场作用，但仍然缺乏流道分割的拓扑混沌效应，双螺杆挤出过程的熔融共混及排气等功能仍然存在极大的提升空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种嵌入式矮螺棱同向非对称多螺杆挤出机，该结构的挤出机可实现将混沌混合、拓扑混沌和拉伸力场作用相结合，进而提高加工效率。

本实用新型的技术方案为：一种嵌入式矮螺棱同向非对称多螺杆挤出机，包括机筒和螺杆机构，螺杆机构安装于机筒的内腔中，螺杆机构包括相互啮合的第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆为单头螺纹结构，第二螺杆为四头螺纹结构；第一螺杆中相邻两个主螺棱之间形成的螺槽流道内带有作为副螺棱的嵌入式矮螺棱，副螺棱的高度小于或等于主螺棱的高度。其中，采用单头螺纹螺杆与四头螺纹螺杆相配合，两者之间形成非对称差速结构，为螺杆机构内同时存在四种强化混合机理(即(1)引入“8”字形同宿轨道流动扰动来触发螺槽全程混沌混合，(2)螺杆机构内的流道形成了切割一分二的拓扑混沌作用，(3)两根螺杆间及第二螺杆之间实现周期性压缩扩张、再压缩、再扩张的作用，(4)两根螺杆差速旋转强化作用)提供了结构基础。

所述第一螺杆和第二螺杆的外轮廓线均与机筒的内壁相切，螺杆机构与机筒的内腔之间形成流道；

第一螺杆和第二螺杆同向旋转且时刻保持啮合，第一螺杆与第二螺杆的转速比为2。

所述第一螺杆的径向截面和第二螺杆的径向截面均由多段曲率半径不等的圆弧和非圆曲线弧相间连接构成，构成第二螺杆的圆弧及非圆曲线弧总数量是构成第一螺杆的圆弧及非圆曲线弧总数量的两倍。

结合两根螺杆的差速及啮合原理等因素，作为一种优选方案，所述第一螺杆的径向截面由四段圆弧和四段非圆曲线弧交替连接构成，第二螺杆的径向截面由八段圆弧和八段非圆曲线弧交替连接构成。

螺杆机构中，各螺杆上的螺棱结构可采用以下几种结构方式：

(1)所述第一螺杆的主螺棱、副螺棱和第二螺杆的螺棱均为边沿光滑的螺棱结构。该结构可提供具有正位移输送能力超大产量的完全自洁的混合。

(2)所述第一螺杆的主螺棱和第二螺杆的螺棱均为边沿带有凹口的间断式螺棱结构；第一螺杆的副螺棱为边沿光滑的螺棱结构。该结构除了可提供具有正位移输送能力超大产量的自洁混合之外，还引入更为复杂的切割分流原理，提供更强大的分布混合能力，但自洁能力相比第一种方式会有所下降。

(3)所述第一螺杆由多个结构相同的第一捏合块交错连接组成，第二螺杆由多个结构相同的第二捏合块交错连接组成。该结构除了可提供具有正位移输送能力超大产量的完全自洁的混合之外，还引入更强的拉伸力场效应，提供更强大的分散混合能力。

作为进一步的优选方案，所述螺杆机构还包括第三螺杆，第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆形成一字型的三螺杆排布方式，第三螺杆的结构与第一螺杆相同。