CN100415489C - 离心式挤出机 - Google Patents

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    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/793—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling upstream of the plasticising zone, e.g. heating in the hopper

Abstract

本发明涉及一种离心式加料出机，加料装置为一个旋转的圆锥加料转鼓，转鼓中间有内芯，转鼓下端接有倒锥型加料套，加料套的内锥壁上有螺旋导流槽，在转鼓和加料套的外壁有加热器，加料套底部连接机筒的物料入口，物料入口对应螺杆熔融段，加入离心转鼓的物料通过旋转的圆锥型转鼓产生离心力，在转鼓壁面受到沿鼓壁的下滑力和对转鼓壁面的正压力，物料在下滑力的作用下沿转鼓壁面向下输送，并受到加料套入口的导流槽的滞止作用，使动能转化为静压力，由静压力推动物料直接进入螺杆的熔融段，对物料进行压实和熔融。本发明采用离心加料方式，避免了普通螺杆挤出机因固体物料与挤出机机筒摩擦产生的能量损耗。有效地降低了能耗。

Description

离心式挤出机
技术领域
本发明涉及一种螺杆挤出机，特别是涉及挤出机加料和螺杆物料输送方式的改进，可以用于聚合物连续挤出成型加工，特别是热塑性塑料的挤出成型，不但适合颗粒状的原料，还适合粉状原料的挤出。
背景技术
普通单螺杆挤出机的挤出部分一般分为三个功能段，即加料段、熔融段和均化段。加料段的作用是将颗粒状或粉状塑料物料向前输送、压实并加热至熔融温度，物料输送主要依靠螺杆螺棱的推进作用，为了防止物料随螺杆一起旋转，物料与机筒内表面需要有较大的摩擦力。熔融段的作用是使物料进一步压实和熔融，在熔融段末端，物料呈粘流态。均化段的作用是将塑料熔体均化并实现定温、定压，定量挤出。由于普通单螺杆挤出机的加料输送段采用摩擦输送模式，当螺杆旋转推动固体物料前进时，物料与挤出机的机筒会产生较大的摩擦力，所以固体输送段需要有较大的螺杆驱动功率，螺杆加料段的驱动功率一般占整个挤出机总驱动功率的50％～70％。加料段的驱动能量除了对塑料进行增压、输送外，有相当一部分能量转化为摩擦热，而这些摩擦热只有一部分转化为塑料的温升，相当部分通过机筒传给周围空气，或通过冷却介质带走，造成很大的能量浪费。特别是目前单螺杆挤出机的加料段多采用开槽机筒以增加产量、提高挤出稳定性，由此造成的摩擦损失更大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：改变挤出机加料输送段的摩擦输送模式，使物料加料的主要输送动力为离心力，从而降低物料的摩擦损耗。提出一种能耗低、结构简单、可以挤出颗粒状和粉状物料的离心式挤出机。
发明的主要技术方案：本发明包括加料装置、机筒及螺杆，其中加料装置为一个圆锥形加料转鼓，转鼓中间有内芯，转鼓和内芯在电机的驱动下一起旋转，转鼓上端为加料口，下端接有倒锥型加料套，加料套的内锥壁上有螺旋导流槽，在转鼓和加料套的外壁有加热器，加料套底部连接机筒的物料入口，物料入口主对应螺杆熔融段，由静压力推动物料直接进入螺杆的熔融段，对物料进行压实和熔融。
上述的圆锥形加料转鼓的锥角小于120°。
本发明的螺杆可以仅设有熔融段和均化段，减少物料的摩擦耗能。
发明效果：采用旋转的转鼓加料，使加入转鼓的物料通过旋转的加料转鼓产生离心力，在转鼓壁面受到沿鼓壁的下滑力和对转鼓壁面的正压力，物料在下滑力的作用下沿转鼓壁面向下输送。物料在由高速旋转的离心转鼓出口进入静止的加料套入口时，受到安装在加料套入口的导流槽的滞止作用，从高速旋转状态迅速转化成向下的相对缓慢的直线运动状态，使物料的动能转化为静压力，并与离心力分力共同形成所需的固体输送压力。这种利用离心力和物料动能实现物料的建压和输送，改变了传统的摩擦输送模式，可以有效降低能耗。理论计算表明，离心式挤出机的能耗比普通单螺杆挤出机低30％以上；由于离心作用可以分解成对鼓壁的正压力，使物料向下移动的过程中始终贴近转鼓壁，使加热效率得到提高。本发明借助离心力分解的对物料的压力以及物料滞止过程中动能转化的压力推动物料进入螺杆，避免了普通挤出机加料段螺杆输送、建压过程中，固体颗粒物料与挤出机的机筒产生的较大摩擦力，显著降低了挤出过程的能耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明的离心式挤出机，主要包括：驱动电机2、离心加料装置、机筒10、螺杆11和机头12组成，加料装置为一个圆锥形加料转鼓3，圆锥形转鼓的锥度以保证分解具有适当的物料输送压力在1 80度范围内设计选择，最好选择小于120°，转鼓中间有内芯5，转鼓和内芯在电机2的驱动下旋转，内芯为空心圆锥形，从加料口进入加料转鼓的物料落在旋转着的内芯的圆锥面上，物料随着内芯的旋转而被甩到转鼓内壁上，离心加料转鼓3靠滚动轴承与机架连接，转鼓上端为加料口1，下端接有倒圆锥型加料套6，加料套6静止不动，加料套的内锥壁上有螺旋导流槽，在转鼓和加料套的外壁分别装有加热器4、7，加热器为通常的云母加热器或铸铜加热器，加料套底部连接机筒的物料入口8，螺杆11由电机-减速机9驱动，螺杆11设有熔融段和均化段，螺杆参数设计与一般挤出机螺杆设计一样，根据挤出物料的不同设计选择。机筒的物料入口对应螺杆的熔融段。本发明实施时离心加料转鼓3及内芯5与加料套6可以如图1所示垂直放置，也可以水平放置或以其它角度放置。
本挤出机的工作原理：由加料口1加入的物料落在内芯5上，物料可以是颗粒状也可以是粉状，转鼓驱动电机2通过皮带传动带动转鼓3旋转，落在内芯5上的物料，由旋转的内芯带动物料高速旋转，产生离心力，因而使物料紧贴在转鼓3的鼓壁上。由于转鼓壁是圆锥形的，所以作用在物料上的离心力，可以产生沿鼓壁的下滑力，物料会沿着鼓壁向下移动。在物料向下移动的过程中，由于加热器A和加热器B的作用，物料在加料套6内向下移动的过程中继续加热至接近塑料的熔融温度。转鼓的转速决定了机筒入口8处的物料压力大小，对于同一种物料，在相同转速条件下机筒入口8处的物料压力是一定的，物料在进入机筒后，通过螺杆11的熔融段和计量段进一步压缩、熔融、均化并进入挤出机头12挤出成型制品。本离心式挤出机的离心加料部分利用离心增压原理对塑料物料增压并实行固体输送，同时作用于物料上的离心力使物料紧贴转鼓壁，有助于物料的加热。与普通螺杆挤出机相比，由于本发明所涉及的离心式挤出机是利用离心力和物料动能完成对物料的压实和输送，没有多余的摩擦力产生，因此可以有效降低挤出机的能耗。
实施例1：
以挤出高密度聚乙烯颗粒料为例，设备结构如图1所示，离心加料转鼓3出口处最大直径为Φ200mm，转鼓3的内锥角为70°，内芯5的锥角为45°。加料套6出口处为70×30的长方孔，离心加料转鼓3的转速为1800转/分，离心加料转鼓3及加料套6的加热温度为100-160℃，机筒10的加热温度为180-190℃，螺杆直径为Φ45，长径比为17，螺杆前7D长度上的螺槽为等距渐变螺槽，后10D长度上为等距等深螺槽。螺杆转速为10-100转/分，电机-减速机9的驱动功率为普通φ45挤出机电机驱动功率的1/2。而正常工作时电机2的驱动功率只需要0.3KW。比相同产量的挤出机节约能源至少30％。

Claims (3)

1. 一种离心式挤出机，包括加料装置、机筒、螺杆及机头，其特征在于：加料装置为一个圆锥形加料转鼓，转鼓中间有内芯，转鼓和内芯在电机的驱动下一起旋转，转鼓上端为加料口，下端接有倒锥型加料套，在转鼓和加料套的外壁有加热器，加料套的内壁上有螺旋导流槽，加料套底部连接机筒的物料入口，机筒的物料入口与螺杆的熔融段相对应。
2. 根据权利要求1所述的离心式挤出机，其特征在于，圆锥形加料转鼓的锥角小于120°。
3. 根据权利要求1所述的离心式挤出机，其特征在于，螺杆仅设有熔融段和均化段。
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