一種雙軸或三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料塑化加工方法與設(shè)備，特別是涉及一種高分子材料雙軸、三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工方法及設(shè)備。
技術(shù)背景
[0002]雙、三螺桿擠出加工是高分子材料加工過程中的一種重要方法，相對于單螺桿擠出加工，雙、三螺桿擠出加工具有更好的混合混煉、反應(yīng)和排氣效果，適合于加工熱穩(wěn)定性差的塑料，特別適合于加工共混料。雙、三螺桿擠出加工物料的塑化輸送過程主要依賴于螺桿旋轉(zhuǎn)時對物料的剪切拖曳作用，因此當(dāng)前雙、三螺桿加工高分子材料普遍存在熱機械歷程長、加工能耗高、混合混煉效果差、設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大以及對物料依賴性強等缺陷。為了提高高分子材料的混合、混煉效果，降低高分子材料在塑化輸運過程中的能耗，一些研究者在螺桿的某些部位增設(shè)捏合元件使塑化加工過程中的局部流場受拉伸流變控制，但是這種局部流場的控制并未改變物料在雙、三螺桿擠出加工塑化輸運過程中受剪切流變支配的機理。
[0003 ]隨著當(dāng)前新型高分子材料如植物纖維增強材料、可降解材料、高性能材料等層出不窮，同時對于高分子材料制品的尺寸精度、混合分散特性、力學(xué)性能等各項指標(biāo)的要求也越來越高，因此對于高分子材料的塑化加工設(shè)備也提出了更高的要求?；诶炝髯兊娜~片聚合物塑化輸運方法是通過物料加工體積周期性變化強制物料熔融塑化和混合混煉，物料的流動和變形主要受拉伸應(yīng)力支配，主速度梯度與其主流動和變形的方向一致，表現(xiàn)出拉伸流變行為，從而解決了螺桿加工機械塑化能力主要依賴物料外摩擦力和內(nèi)摩擦力的問題。與螺桿塑化輸運方法相比，葉片塑化輸運方法具有能耗低、熱機械歷程短、對物料適應(yīng)性高、分散混合效果好等優(yōu)點；但是在葉片塑化輸運過程中，聚合物輸送通道非流線型，不利于加工熱敏型聚合物的塑化與混合改性。
[0004]針對目前高分子材料加工行業(yè)所存在的問題，開發(fā)一種能夠顯著提高高分子材料的分散混合、塑化混煉效果，縮短熱機械歷程并降低能耗，有效避免高分子材料在加工過程熱降解的塑化輸運新方法和新設(shè)備對于高分子材料加工成型領(lǐng)域具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種雙、三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運加工方法，以解決高分子材料成型加工過程中物料經(jīng)歷的熱機械歷程長、物料混煉塑化不均、混合分散性差、能耗高等問題。
[0006]本發(fā)明的目的還在于提供一種實現(xiàn)雙、三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工方法的設(shè)備。
[0007]本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實施:
[0008]一種雙軸或三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工方法:由螺旋結(jié)構(gòu)和偏心圓柱結(jié)構(gòu)交替連接組成的兩根或三根嚙合的偏心轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)表面形成的物料輸運體積分別沿轉(zhuǎn)子軸向和徑向周期性的變化，物料在兩根或三根嚙合的偏心轉(zhuǎn)子嚙合轉(zhuǎn)動過程中實現(xiàn)基于脈動體積形變?nèi)廴谒芑斶\。
[0009]一種實現(xiàn)上述方法的雙軸或三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工設(shè)備:主要由料斗、兩根或三根偏心轉(zhuǎn)子、定子和驅(qū)動裝置組成，偏心轉(zhuǎn)子排列置于定子內(nèi)腔中，偏心轉(zhuǎn)子分別與驅(qū)動裝置連接;料斗和定子內(nèi)腔連通，偏心轉(zhuǎn)子均由長度變化的螺旋結(jié)構(gòu)和偏心圓柱結(jié)構(gòu)交替連接組成;偏心轉(zhuǎn)子的螺旋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相互嚙合，兩根或三根轉(zhuǎn)子偏心圓柱結(jié)構(gòu)所處軸向位置均相同。
[0010]為進(jìn)一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，兩根或三根轉(zhuǎn)子的螺旋部分軸線與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線相同，偏心圓柱軸線與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線偏心，且同根轉(zhuǎn)子上的不同位置的偏心圓柱偏心方向相同。
[0011]優(yōu)選地，所述偏心轉(zhuǎn)子的螺旋結(jié)構(gòu)的螺距和偏心圓柱的長度均沿軸向逐漸減小。
[0012]優(yōu)選地，所述偏心轉(zhuǎn)子為三根，分別是中間偏心轉(zhuǎn)子、右側(cè)偏心轉(zhuǎn)子和左側(cè)偏心轉(zhuǎn)子沖間偏心轉(zhuǎn)子、右側(cè)偏心轉(zhuǎn)子和左側(cè)偏心轉(zhuǎn)子呈“一”字水平排列置于定子的內(nèi)腔中沖間偏;Cl、轉(zhuǎn)子的螺旋結(jié)構(gòu)與右側(cè)偏心轉(zhuǎn)子和左側(cè)偏心轉(zhuǎn)子螺旋結(jié)構(gòu)相互嗤合。
[0013]優(yōu)選地，所述偏心轉(zhuǎn)子為兩根，分別是第一偏心轉(zhuǎn)子和第二偏心轉(zhuǎn)子，第一偏心轉(zhuǎn)子和第二偏心轉(zhuǎn)子同向或者異向嚙合置于定子的內(nèi)腔中。
[0014]優(yōu)選地，所述設(shè)備主要由三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運單元和柱塞注射單元構(gòu)成，所述三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運單元主要由料斗、中間偏心轉(zhuǎn)子、右側(cè)偏心轉(zhuǎn)子、左側(cè)偏心轉(zhuǎn)子、定子和驅(qū)動裝置組成;柱塞注射單元主要由連接件、柱塞和缸體組成;缸體通過連接件與定子連接，柱塞和缸體連接；中間偏心轉(zhuǎn)子、右側(cè)偏心轉(zhuǎn)子和左側(cè)偏心轉(zhuǎn)子均置于定子內(nèi)腔中，分別與驅(qū)動裝置連接;螺旋結(jié)構(gòu)的螺距和偏心圓柱的長度均沿軸向逐漸減小；中間偏心轉(zhuǎn)子的螺旋結(jié)構(gòu)與右側(cè)偏心轉(zhuǎn)子和左側(cè)偏心轉(zhuǎn)子的螺旋結(jié)構(gòu)相互嚙合。
[0015]本發(fā)明可實現(xiàn)高分子材料的擠出加工或與柱塞注射單元組合實現(xiàn)高分子材料的注塑加工。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明解決高分子材料成型加工過程中物料經(jīng)歷的熱機械歷程長、物料混煉塑化不均、混合分散性差、能耗高等問題，與傳統(tǒng)高分子材料加工技術(shù)及設(shè)備相比，具有以下優(yōu)點:
[0017]1、物料在特定空間中體積發(fā)生周期性變化而完成塑化輸運過程，這種過程是基于脈動體積形變支配作用下進(jìn)行的，相對于傳統(tǒng)的基于剪切流變支配的螺桿塑化輸運過程，其所經(jīng)歷的熱機械歷程大大縮短，塑化輸運能耗降低；
[0018]2、具有特殊表面結(jié)構(gòu)的兩根或三根嚙合轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)表面形成的物料輸運體積分別沿轉(zhuǎn)子軸向和徑向呈周期性的變化，強化了高分子材料塑化混煉、混合分散效果，對物料適應(yīng)性提尚;
[0019]3、物料塑化輸運過程連續(xù)，具有完全正位移特性，擠出穩(wěn)定性和效率都大大提高；
[0020]4、裝置拆裝方便，便于應(yīng)用和推廣。
【附圖說明】
[0021]圖1為實施例1雙軸同向嚙合偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為圖1的A-A向剖視圖；
[0023]圖3為實施例2雙軸異向嚙合偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為圖3的B-B向剖視圖；
[0025]圖5為實施例3三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化注射加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6為圖5的C-C剖視圖；
[0027]圖7為實施例4三軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化注射加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
[0029]實施例1
[0030]如圖1、圖2所示，同向旋轉(zhuǎn)雙軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工設(shè)備主要由料斗1、第一偏心轉(zhuǎn)子2、第二偏心轉(zhuǎn)子3、定子6和驅(qū)動裝置組成，其中，第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3相互嚙合置于定子6內(nèi)腔中，分別與驅(qū)動裝置連接，料斗I和定子內(nèi)腔連通，第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3同向旋轉(zhuǎn);第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3均由螺旋結(jié)構(gòu)4和長度變化的偏心圓柱結(jié)構(gòu)5交替連接組成，螺旋結(jié)構(gòu)4的螺距和偏心圓柱5的長度均沿軸向逐漸減小;第一偏心轉(zhuǎn)子2的螺旋結(jié)構(gòu)4與第二偏心轉(zhuǎn)子3的螺旋結(jié)構(gòu)4相互嗤合，第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3的偏心圓柱結(jié)構(gòu)5所處軸向位置相同。第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3的螺旋部分4軸線與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線相同，偏心圓柱5軸線與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線偏心，且同根轉(zhuǎn)子上的不同位置的偏心圓柱偏心方向相同。第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3同向旋轉(zhuǎn)時，兩轉(zhuǎn)子偏心圓柱5外表面與定子6內(nèi)表面以及螺旋結(jié)構(gòu)4螺棱頂部形成容腔，容腔體積隨偏心圓柱5滾動沿第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3軸向和徑向周期性變化，當(dāng)容腔體積由小變大時納入物料，體積由大變小時，物料在正應(yīng)力以及定子6外加熱的作用下被研磨、壓實、排氣和塑化熔融，最后從模頭排出。
[0031]實施例2
[0032]如圖3、圖4所示，異向旋轉(zhuǎn)雙軸偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化加工設(shè)備主要由料斗
1、第一偏心轉(zhuǎn)子2、第二偏心轉(zhuǎn)子3、定子6和驅(qū)動裝置組成，其中，第一偏心轉(zhuǎn)子2和第二偏心轉(zhuǎn)子3相