[发明专利]一种异向差速旋转挤出装置、挤出机及物料制作方法

说明书

一种异向差速旋转挤出装置，包括机筒和设置于机筒内的螺杆机构，螺杆机构包括第一螺杆和第二螺杆；第一螺杆的顶径和根径分别与第二螺杆的根径和顶径始终互相啮合；第一螺杆和第二螺杆以固定的转速比进行异向差速旋转；第一螺杆的根径与顶径之间设置有至少一个第一中间圆弧结构，第二螺杆的根径与顶径之间设置有始终与第一中间圆弧结构相切的第二中间圆弧结构；第一中间圆弧结构与第一螺杆的顶径和根径走势一致；第二中间圆弧结构与第二螺杆的根径与顶径走势一致。通过异向差速旋转，两根螺杆之间实现了加工过程的自洁；通过第一中间圆弧结构和第二中间圆弧结构将原来的封闭的C型室拓展为“8”型室，并可以控制螺杆结构的建压能力及挤出特性。

技术领域

本发明属于多螺杆挤出机领域，具体涉及一种异向差速旋转挤出装置、挤出机及物料制作方法。

背景技术

同、异向多螺杆挤出机主要包括机筒和安装于机筒内腔的多根螺杆，其中，啮合型异向双螺杆挤出机是异向多螺杆挤出机中应用最广泛的。传统的异向双螺杆挤出机采用两根螺杆等速反向旋转的工作模式，物料被封闭在若干个独立的C型室内向出口方向推进，具有较好的建压能力，因而被广泛应用于挤出成型过程。

目前，为了改变啮合区的混炼、熔融效率，出现了差速异向双螺杆。参考图1，差速异向双螺杆通过在啮合区引入更大的速度差强化了分散混合效果，但是物料仍然被封闭在若干个独立的C型室内的事实没有改变，不同螺杆间及螺杆上下游之间仍然不存在混合关系，这导致了对混炼提升的效果有限。在这样的螺杆构型下，通过啮合置换关系，C型室从进料口沿轴向一直推进到出料口，物料被封闭在同一个C型室内完成熔融混炼和排气过程，螺杆的上下游缺少熔融过程的自适应机制，当产量增大时，容易导致不熔融的固态物料阻塞螺杆通道，导致能耗显著激增。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种异向差速旋转挤出装置，所述异向差速旋转挤出装置的结构简单，提高了熔融混炼效果并解决了固态物料阻塞螺杆通道的问题。本发明还提出了一种异向旋转挤出机、一种物料制作方法。

根据本发明第一方面实施例的异向差速旋转挤出装置，包括机筒和设置于所述机筒内的螺杆机构，所述螺杆机构包括第一螺杆和第二螺杆；所述第一螺杆的顶径和根径分别与所述第二螺杆的根径和顶径始终互相啮合；所述第一螺杆和第二螺杆以固定的转速比进行异向差速旋转；所述第一螺杆的根径与顶径之间设置有至少一个第一中间圆弧结构，所述第二螺杆的根径与顶径之间设置有始终与所述第一中间圆弧结构相切的第二中间圆弧结构；所述第一中间圆弧结构与所述第一螺杆的顶径和根径走势一致；所述第二中间圆弧结构与所述第二螺杆的根径与顶径走势一致。

根据本发明实施例的异向差速旋转挤出装置，至少具有如下技术效果：第一螺杆和第二螺杆进行异向差速旋转，实现两根螺杆之间相互擦拭，实现了加工过程的自洁；通过第一螺杆的根径与顶径之间设置的第一中间圆弧结构和第二螺杆的根径与顶径之间设置的第二中间圆弧结构，实现了两根螺杆螺槽的彼此开放，将原来的封闭的C型室正位移输送单元拓展为“8”型室正位移输单元，能有效强化熔融塑化作用的同时还具备更稳定的建压能力。并且通过控制第一中间圆弧结构和第二中间圆弧的数量来调整在啮合区轴向开放或者封闭的程度，从而调整摩擦输送和正位移输送的比例来控制螺杆结构的建压能力及挤出特性。此外，第一螺杆和第二螺杆在上下啮合区形成局部混炼捏合池，未熔融物料在正位移运动作用下以比熔体更快的速度向前推进，参与搅拌过程，强化了熔融和混炼，形成自适应熔融机制，有效提高了螺杆的加工弹性。

根据本发明的一些实施例，所述第一螺杆和第二螺杆的转速比为N₁/N₂，N₁、N₂为互质的正整数；所述螺杆机构的每一处横截面中所述第一螺杆的横截面轮廓和第二螺杆的横截面轮廓皆包括多段连续的曲线弧，且所述第一螺杆的横截面轮廓的曲线弧和第二螺杆的横截面轮廓的曲线弧的数量比与所述转速比成反比。