[实用新型]交列动静齿圈粘流体混炼装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于化工原料加工领域从动机械装置的应用。本装置在其中元件旋转当中发挥作用，可主要用于塑料等可塑性材料在粘流态加工当中。

背景技术：

塑料熔体等粘流体的混炼(混合)装置多种多样，塑料专业期刊和书籍一直多有介绍。这些装置中混炼效率极高的，有《塑料》1985年第3期(北京塑料研究所编辑出版，国内发行)2-5页载文(下称文甲)介绍的“交列动静齿圈混炼头”(简称JC混炼头)。它是本人从原西德《Kunststoffe》Vol.63，No.10(1973)，686-691载文(下称文乙)报道的混炼装置发展而来。文乙混炼装置的效果据报极佳。德国H·波坦特着、1986年出版、经刘津平译、陈文瑛校的《挤出工程设计与计算》一书(中国石化出版社1991年3月北京第1版)中的图3.2中g再次展示了与其结构特征相同的混炼装置。但它的混炼元件在圆周上动、静齿数相同，理论上不可避免造成挤出过程中挤出机内熔体压力颤动；动、静齿层之间存在无剪切的时空间隙。且该装置制造和清洗不便；运转中有可能发生动静齿相互碰咬。本人针对文乙混炼装置独自研究，创新设计成功了JC混炼头，消除了前者造成机内熔体压力颤动等缺点，又导出了一个作为设计的普适条件的数学猜想，随后本人撰写文甲发表。

英文期刊《plastics engineering》Vol.42，No.10，OCT1986，P39-41载文(下称文丙)中对比了3种新型混炼元件的实验结果，从中看到C元件(其转子直径为6英寸)混炼效率最高(见文丙第41页)。从文丙的Figure2.看，C元件与JC混炼头的齿圈相似，文丙注明C元件是引自美国专利1984年第4447156号。然而从复制的U.S.Paten May8，1984 4447156全部内容看，该专利与文丙中的C元件基本无关：整个结构形态不同，如，该专利各转动件之间是螺纹联接，没有键联接，而C元件图示转子上有键槽；该专利的动、静元件齿数相同，而C元件图示静齿数8、动齿数9。可见C元件并非引自该美国专利。

德国H·波坦特的前述著作中仍无JC混炼头型式的混炼装置。至今尚未见到有国内外公开出版物显露发展了已公开的JC混炼头技术的实质性内容。

文甲发表以后，本人又对JC混炼头进行了几次改进。文甲中介绍了设计JC混炼头的普适条件和部分结构设计技术。现此专利申请要求保护的内容是未曾公开过的。此前国内几家单位所使用的JC混炼头实物都是通过本人，以转让单一产品的方式提供的，其转让合同都规定有技术保密条款。

实用新型内容：

本实用新型提供一种“交列动静齿圈粘流体混炼装置”，其目的是解决仅仅采用文甲所述JC混炼头这一最接近的现有技术所不能解决的以下四个问题：

①如何能让混炼段内腔的内外圆柱面之间动静齿以外的空间这一流体通道既能保证粘流体在流量足够大时能混炼充分、均匀，又达到流动阻力小和整个装置体积小。

现有公开了的其他类型的动态混炼装置附加在单螺杆挤出机机筒和螺杆上时，混炼段内腔外圆柱面直径都是等于挤出机机筒内径的。若照此惯例，由于动齿圈定位以及必须保证心轴根部抗扭强度等具体机械设计对零件尺寸的限制，所以对于小口径挤出机，混炼段内腔空间可能很狭窄，这一点和小直径齿圈的周长短还限制了齿数，这些可能使得大流量的粘流体在混炼段有限的轴向长度内轴向流速太高、受动静齿间剪切的面积很小且时间很短、料流被分割和受横向脉冲剪切的次数不足，从而造成混炼不充分并且流动阻力过大的不良后果，也大大降低了采用JC混炼头的优越性。

②当混炼段内腔的内外圆柱面直径相差较大时，该内腔的贴近内外圆柱面处，流体因经受剪切的圆周线速度和每转一周经受剪切的面积差距较大，会导致整体混炼均匀性不足；动齿因齿高增大使得原先宽度比齿顶窄的扇面形齿齿根抗力又有下降而增大了损坏的危险性。

③随着静齿圈外径增大，不一定需要跟着增加的静齿圈轴向厚度(圆筒部分)对其外径之比值随之变小，装卸静齿圈，尤其是从内腔充满粘流体的混炼段一个个地取出静齿圈，用力稍有不当便卡在外套内壁上拖不动的情况更容易出现，即装卸愈加困难。

④在混炼段内腔外圆柱面直径大于供料入混炼段内腔的设备出料口外径而又要求混炼段往前出料口外径缩小的情况下，如何避免整个混炼装置流道中存在有害的滞流死角。

本实用新型在前述JC混炼头这一最接近的现有技术基础上增用了以下技术方案：