本發(fā)明涉及擠出機(jī)技術(shù)，具體涉及一種強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件及螺桿擠出機(jī)。

背景技術(shù)：

1、在聚合物成型加工領(lǐng)域中，螺桿擠出機(jī)起到非常重要的作用，其中螺桿作為擠出機(jī)中的關(guān)鍵部件，在機(jī)筒壁達(dá)到一定溫度的情況下，通過在機(jī)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，不斷地對物料進(jìn)行擠壓破碎，混合輸送來達(dá)到對聚合物的熔融加工。在大多數(shù)情形下，單一原料所生產(chǎn)的制品不能達(dá)到生產(chǎn)需求，往往根據(jù)所需性能需添加多種填料，如增塑劑、交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑等，為了使這些填料均勻的分散在基體中，這對螺桿的混合混煉效果提出了更高的要求。此外，對有些熔融加工區(qū)間很窄的聚合物來說，如聚乙烯醇，需要嚴(yán)格控制加工過程中剪切作用引起的局部溫升，以防造成物料分解，影響擠出產(chǎn)物的性能，所以剪切流場為主導(dǎo)的螺桿使用受到限制。

2、目前螺桿擠出機(jī)中實(shí)現(xiàn)混合混煉效果主要有剪切流場和拉伸流場，二者通常共存。傳統(tǒng)螺桿擠出機(jī)中主要以剪切流場為主導(dǎo)，通過嚙合塊元件提供高剪切作用對物料進(jìn)行擠壓破碎，來達(dá)到熔融塑化的效果，然而過高的剪切會導(dǎo)致局部熔體溫度上升，容易導(dǎo)致物料發(fā)生分解。因此，對于聚合物成型加工混煉裝置在溫度控制以及局部熱量擴(kuò)散方面亟需進(jìn)一步研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的是為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件。此強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件可降低局部溫度，提高擾動作用。

2、同時(shí)，本發(fā)明的第二目的是提供了一種螺桿擠出機(jī)。

3、本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，包括套筒、第一凸棱和第二凸棱，所述第一凸棱和第二凸棱均固定于套筒的外壁，且第一凸棱和第二凸棱交替設(shè)置；

4、所述第一凸棱相對于套筒的軸線圓周均勻分布，且相鄰2個(gè)第一凸棱和套筒的外壁形成第一物流通道，在第一物流通道設(shè)置第三凸棱，且此第三凸棱的高度小于或等于第一凸棱的高度一半，令第一物料通道的截面先逐漸減小后再逐漸增大；

5、所述第二凸棱相對于套筒的軸線圓周均勻分布，且相鄰2處第二凸棱和套筒的外壁形成與第一物流通道連通的第二物流通道，所述第二凸棱的側(cè)面輪廓由正弦曲線沿周向扭轉(zhuǎn)一定角度后形成，令第二物流通道的截面先逐漸變小再逐漸增大。

6、優(yōu)選的，所述第一凸棱包括長方體部和與長方體部一體成形的2個(gè)半圓柱部，2個(gè)半圓柱部分別固定于位于長方體部的兩端。

7、優(yōu)選的，在每相鄰2個(gè)第一凸棱之間的第三凸棱的數(shù)量為2個(gè)，此2個(gè)第三凸棱對稱設(shè)置。

8、優(yōu)選的，所述第三凸棱呈半錐形。

9、優(yōu)選的，所述第二凸棱的兩端的厚度小于第一凸棱厚度。

10、優(yōu)選的，所述正弦曲線為：其中，x為橫坐標(biāo)軸，y為縱坐標(biāo)，π為圓周率。

11、優(yōu)選的，所述第二凸棱的側(cè)面輪廓由正弦曲線沿周向扭轉(zhuǎn)角度為90°～120°。

12、優(yōu)選的，沿套筒的軸線方向，所述第一凸棱的端部與第二凸棱的端部錯(cuò)位設(shè)置。

13、螺桿擠出機(jī)，包括料筒、螺桿和采用第一目的所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，所述螺桿和強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件均設(shè)置于料筒內(nèi)，所述強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件的兩端分別與螺桿連接。

14、優(yōu)選的，所述強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件的最大直徑處與料筒的內(nèi)壁之間的間隙為0.2mm～0.3mm。

15、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

16、1、本發(fā)明的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件主要由套筒、第一凸棱和第二凸棱等構(gòu)成，且在第一凸棱和套筒形成的第一物流通道增設(shè)第三凸棱，改變局部熔體流動方向產(chǎn)生對流傳熱，強(qiáng)化分散分布混合效果，利于擴(kuò)散強(qiáng)剪切導(dǎo)致的局部溫升，拓寬了其在物料與加工設(shè)備的適用性。

17、2、本發(fā)明的套筒、第一凸棱和第二凸棱構(gòu)成交錯(cuò)的物流通道(即第一物流通道和第二物流通道)，而且物流通道的截面均先逐漸減小再逐漸增大，形成收斂-發(fā)散通道，以產(chǎn)生拉伸流動，從而提高物料在螺桿通道內(nèi)的分散分布混合和塑化效果。

18、3、本發(fā)明通過增設(shè)第三凸棱，改變?nèi)垠w流動方向，擴(kuò)散局部溫升，以及通過正弦型輪廓產(chǎn)生收斂-發(fā)散通道，減小粘性耗散熱，有利于整個(gè)成型加工過程的溫度控制和熱能管理。

19、4、本發(fā)明的套筒外表面與螺桿料筒內(nèi)表面之間軸向方向上形成若干收斂通道，產(chǎn)生交變式的拉伸作用。同時(shí)，周向分布的凸棱將熔體分割成若干部分，經(jīng)過收斂流道后在凸棱一、二之間匯合，使得流入混煉元件的物料將反復(fù)經(jīng)歷均化、匯合與拉伸作用，從而提高物料的分散分布混合與塑化效果。

技術(shù)特征：

1.強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：包括套筒、第一凸棱和第二凸棱，所述第一凸棱和第二凸棱均固定于套筒的外壁，且第一凸棱和第二凸棱交替設(shè)置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：所述第一凸棱包括長方體部和與長方體部一體成形的2個(gè)半圓柱部，2個(gè)半圓柱部分別固定于位于長方體部的兩端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：在每相鄰2個(gè)第一凸棱之間的第三凸棱的數(shù)量為2個(gè)，此2個(gè)第三凸棱對稱設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：所述第三凸棱呈半錐形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：所述第二凸棱的兩端的厚度小于第一凸棱厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：所述正弦曲線為：其中，x為橫坐標(biāo)軸，y為縱坐標(biāo)，π為圓周率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：所述第二凸棱的側(cè)面輪廓由正弦曲線沿周向扭轉(zhuǎn)角度為90°～120°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，其特征在于：沿套筒的軸線方向，所述第一凸棱的端部與第二凸棱的端部錯(cuò)位設(shè)置。

9.螺桿擠出機(jī)，其特征在于：包括料筒、螺桿和采用權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件，所述螺桿和強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件均設(shè)置于料筒內(nèi)，所述強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件的兩端分別與螺桿連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的螺桿擠出機(jī)，其特征在于：所述強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件的最大直徑處與料筒的內(nèi)壁之間的間隙為0.2mm～0.3mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件及螺桿擠出機(jī)，強(qiáng)化傳熱的拉伸混煉元件包括套筒、第一凸棱和第二凸棱，所述第一凸棱和第二凸棱均固定于套筒的外壁，且第一凸棱和第二凸棱交替設(shè)置；所述第一凸棱相對于套筒的軸線圓周均勻分布，且相鄰2個(gè)第一凸棱和套筒的外壁形成第一物流通道，在第一物流通道設(shè)置第三凸棱；所述第二凸棱相對于套筒的軸線圓周均勻分布，且相鄰2處第二凸棱和套筒的外壁形成與第一物流通道連通的第二物流通道，所述第二凸棱的側(cè)面輪廓由正弦曲線沿周向扭轉(zhuǎn)一定角度后形成。本發(fā)明改變局部熔體流動方向產(chǎn)生對流傳熱，強(qiáng)化分散分布混合效果，利于擴(kuò)散強(qiáng)剪切導(dǎo)致的局部溫升，拓寬了其在物料與加工設(shè)備的適用性。

技術(shù)研發(fā)人員：何和智,賴文,朱治文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10