[发明专利]组合叶轮磨盘式挤出塑化方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合叶轮磨盘挤出塑化方法和装置。具体是采用一组或多组叶轮磨盘实现塑料和橡胶的塑化，物料被组合叶轮磨盘混合、熔融、塑化，属于塑料和橡胶加工设备领域。

背景技术

塑料和橡胶加工行业常用的塑化方法有两辊开炼，两辊密炼，螺杆塑化。例如，两辊开炼机，两辊密炼机，塑料单螺杆挤出机，塑料双螺杆挤出机，塑料注射机，橡胶挤出机。两辊开炼机的原理是采用两个互相靠近的旋转辊筒构成的缝隙对物料进行反复的挤压和研磨，主要优点是塑化效果好，主要缺点是混合效果不佳且靠人工敞开操作。密炼机是改用密闭腔里设置两个Z形搅拌辊，改善了密封性和混合效果，缺点是剪切塑化作用弱。上述设备还是非连续性的。挤出机或挤出塑化型注射机则是利用旋转的螺杆进行输送性塑化，旋转的螺杆对物料的拖拽，造成物料的层间剪切，实现混合和塑化。主要优点是连续操作，缺点是塑化效果不良，常用的改进方法是增加长径比和螺杆转速以增加塑化时间和剪切强度，此方法会增加螺杆承载和功率消耗。

中国专利88217283揭示了一种犁钉分流混合型挤出螺杆，与现有的销钉型螺杆相比，应用了新的迎流面带有凹面(或斜面)的犁钉分流元件，使聚合物熔体除了沿螺杆表面被多次分流并混合外，尚能使熔体向外，向后翻卷形成三维混合机制，从而提高了螺杆的塑化效率。

中国专利200720057069公开了一种改进型高效双螺杆机，它在双螺杆上加上了捏合块，增加了剪切分散、混合混炼能力。

上述两种发明的本质是加上了搅拌、混合功能，即使有剪切，由于没有刚性元件的研磨作用，也属于对物料的拖拽剪切，故塑化效果难以大幅度提高。

美国专利3262154公开了一种磨盘式挤出机，它采用一对大磨盘，物料通过进料螺杆从磨盘外圈进入，然后从磨盘中心通过出料螺杆输出。

中国专利03102852公开了一种磨盘式高速挤出机，它由螺杆泵结构形式的固体输送段、磨盘结构形式的物料延展熔融段、蜗壳离心泵结构形式的熔体聚积输送段组成，其中整体磨盘上刻有连续的锲形凹槽。

上述磨盘式挤出机的特点是利用磨盘对物料产生了一个直接的强大的剪切作用，具有强大的研磨塑化作用，但是由于只有唯一的一个小窄缝研磨兼流通通道，故流动阻力很大，产量难以提高。

中国专利200820063166对串联式磨盘单螺杆挤出机的磨盘齿形进行了改进，解决了现有串联式磨盘单螺杆挤出机的齿盘组阻力较大的问题，使扭矩力大大减小，负荷降低，避免了螺杆及其元件的扭曲变形和损坏。缺点是改成便于物料流动的齿形后，磨料的作用下降了。

中国专利200620061842是将电磁场和激振器产生的机械脉动力场引入内螺杆与外螺杆的螺棱和磨盘与外螺杆的端面磨棱，物料从外螺杆加入并且关闭进料口后到达前面的磨盘，然后进入内螺杆后从外螺杆尾部出口返回，实现对聚合物和填料的循环输送和剪切挤压，从而提高物料的混合混炼效果和化学反应效率，它的特点是通过电磁场和激振器和内部循环来加强磨盘效果，对磨盘的流动阻力问题没有改进。

中国专利95242817通过固定磨盘(2)，转动磨盘(3)提供强大的挤压、剪切作用，使材料受到垂直、环向、剪切等多种应力作用而破碎，产生较现有加工设备更有效的粉碎和力化学反应，它用于固态原料。

上述所有改进都没有改变磨盘塑化的本质，也即，都仍然采用一片整体磨盘，物料从磨盘外圈的磨盘缝隙流入或反之，从磨盘内圈的空隙流出或反之，两片整体磨盘环形区域之间的间隙构成研磨塑化缝隙，该研磨塑化缝隙是物料的唯一通道，也是磨料塑化区域，所以，该区域承担了多种功能，其各个功能参数的调节往往互相制约和矛盾，比如，增加磨盘直径可以增加磨盘研磨塑化面积，增加物料在研磨塑化缝隙的停留时间，提高塑化质量，而减小研磨塑化缝隙也可以提高塑化效果和混合力度，但是这些举措会增加物料流动阻力而减小产量；会增加缝隙压力而造成磨盘变形及磨盘轴向支承载荷；会增加功率消耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合叶轮磨盘式挤出塑化方法和装置，提高物料的塑化质量和产量，使得功率消耗下降，同时降低设备的成本和造价。