[发明专利]一种基于径向熔融的沟槽机筒挤出机

说明书

技术领域

本发明是一种沟槽机筒挤出机，主要涉及一种基于径向熔融的沟槽机筒挤出机，实现聚合物的高速高效熔融，并获得较高的挤出产量，实现管材、片材、异型材等塑料制品的高速高效挤出。

背景技术

传统的光滑机筒单螺杆挤出机中，熔融的热源为机筒外加热源和聚合物与机筒内表面的外摩擦热，在二者的共同作用下，机筒内表面处的聚合物首先发生熔融，产生熔膜，随着熔融的进行，螺杆螺棱推进面将熔膜刮下使熔融聚合物聚集于螺棱推进面处形成熔池，并将螺槽内的固相逐渐熔融，聚合物熔融主要发生在螺杆轴向。这种传统光滑机筒单螺杆挤出机的聚合物熔融缺点主要包括：（1）熔融塑化效率低，特别是当螺杆转速增加、产量增大时，容易导致塑化不良，熔融效果差，影响产品质量；（2）能耗大，聚合物熔融主要依靠机筒外热源。因此这种结构和塑化机理的缺陷限制了单螺杆挤出机朝着高速、高效和节能方向的发展。

已经有一些公开的针对提高单螺杆挤出机挤出效率的改进方法或设备，这些改进方法的共同特点是在加料段机筒衬套内壁开设轴向直槽或螺旋沟槽来增大机筒表面的等效摩擦力，由于机筒内表面等效摩擦力的提高有效增大了固体塞输送的动力，提高了输送效率。但这些改进方法或设备主要针对固体输送效率，挤出机的熔融方式始终未曾改变，仍为沿螺杆轴向熔融方式，而且上述改进方法或设备在改善固体输送效率的同时却带来熔融塑化质量的降低，因为固体输送产量增加，给熔融塑化带来了更大的负担，导致熔融塑化质量更差。为提高塑化质量，已有采用增大螺杆长径比的方法，但是，加大长径比导致物料塑化输送所经历的热机械历程过长、能耗增加、设备体积庞大等问题；为提高塑化质量，也有在螺杆头部采用混炼元件的方法。混炼元件虽然塑化、剪切、分散能力较好，但是输送能力较弱，无正向泵送作用，是一种压力消耗元件，能耗大，并会产生较高的压力降且容易产生滞流，严重影响挤出的稳定性，是治标不治本的措施；为提高塑化质量，也有采用降低转速的方法，但是降低转速更是以牺牲效率和产量为代价。

因此，上述手段和措施均无法以从本质上解决单螺杆挤出机的熔融塑化效率问题，塑化问题已经成为当前制约单螺杆挤出机实现高速化、高效化、节能化发展以及大型塑料制品挤出成型的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于径向熔融的沟槽机筒挤出机，有效解决了传统光滑机筒单螺杆挤出机存在的熔融塑化效率低、能耗大等技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于径向熔融的沟槽机筒挤出机，包括，机筒12、机筒衬套1、螺杆5、机筒衬套沟槽2、螺杆螺槽4；其特征在于：所述机筒衬套沟槽2为半封闭的，由机筒衬套沟槽螺棱推进面6、机筒衬套沟槽底面11和机筒衬套沟槽螺棱后缘面10围成，机筒衬套沟槽2沿挤出方向容积逐渐减小；所述的螺杆螺槽4也为半封闭的，由螺杆螺棱推进面7、螺杆螺槽底面8和螺杆螺棱后缘面9围成，螺杆螺槽4沿挤出方向容积逐渐增加；当螺杆5旋转时，机筒衬套沟槽2内的聚合物在机筒衬套沟槽螺棱推进面10的推动下沿所述的机筒衬套沟槽2方向向前运动，螺杆螺槽4内的聚合物在螺杆螺棱推进面9的推动下沿所述的螺杆螺槽4方向向前运动，机筒衬套沟槽2内的聚合物和螺杆螺槽4内的聚合物在机筒衬套与螺杆间隙3处发生界面剪切而产生巨大的内摩擦热，实现聚合物的快速高效熔融。

根据权利要求1所述的一种基于径向熔融的沟槽机筒挤出机，其特征在于：机筒衬套1贯穿整个机筒12，机筒衬套沟槽2从机筒衬套1内壁始端一直延伸到机筒衬套1内壁末端，机筒衬套沟槽2沟槽数为6-20，机筒衬套沟槽2槽深沿挤出方向逐渐变浅，机筒衬套沟槽2最大槽深等于机筒衬套1平均直径的5%-20%，机筒衬套沟槽2最小槽深不大于机筒衬套1平均直径的5%，机筒衬套沟槽2槽宽等于机筒衬套1平均直径的5%-15%，机筒衬套沟槽2沟槽螺纹升角为0°-90°，机筒衬套沟槽2螺纹螺旋方向与螺杆5螺纹螺旋方向相反。

根据权利要求1或2所述的一种基于径向熔融的沟槽机筒挤出机，其特征在于：螺杆5的螺纹头数为单头或多头，螺杆螺槽4槽深沿挤出方向逐渐变深，螺杆螺槽4最大槽深等于螺杆5平均直径的15%-25%，螺杆螺槽4最小槽深等于螺杆5平均直径的5%-15%，螺杆5的长径比为5-30。

根据权利要求1或2所述的一种基于径向熔融的沟槽机筒挤出机，其特征在于：所述的机筒衬套1内表面为圆筒形或锥筒形,所述的螺杆5外表面为圆筒形或锥筒形。