CN103600479A - 一种切向销钉机筒冷喂料挤出方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料加工机械技术领域，涉及一种切向结构的新型销钉机筒冷喂料挤出方法及装置。该方法增强了对胶料的摩擦拖曳作用，且防止胶料返流，提高了挤出产量，降低了挤出温度。该挤出装置由机筒、螺杆、销钉、传动系统等组成。机筒安装在喂料装置上，机筒内安装有特殊切槽结构的螺杆，机筒壁内制有串联式轴向循环冷却流道，机筒外侧制有销钉孔，并在沿机筒的长度方向上切向排布若干销钉组，该装置结构合理，原理安全可靠,自动化检测，控制和操作方便，混炼塑化程度高，挤出制品质量稳定，生产力能高，挤出操作工艺简便易行。
Description
技术领域：
本发明属于高分子材料加工机械技术领域，特别涉及的是一种切向结构的新型销钉机筒冷喂料挤出方法及装置。
背景技术：
冷喂料挤出机出现于20世纪40年代，60年代开始得到推广和普及，80年代成为发展主流。至90年代初期，欧美等发达国家用冷喂料挤出机生产的产品已经占到生产总量的95％。目前主要有分离型螺杆挤出机、挡板螺杆挤出机、空穴式螺杆挤出机、传递式混炼挤出机、销钉螺杆挤出机和多流道传递混合螺杆挤出机等。
20世纪60年代后期至90年代初美国的Eniroyal公司开始了针对销钉技术的研究，将销钉从机筒圆周方向径向插入螺杆螺纹槽中，将流动的胶料进行剪切和搅拌。胶料变成熔体以低剪切速率在螺杆螺槽中流动，逐渐形成连续的粘流体，这样便破坏了胶料在挤出过程中的层流和结块现象，打破了胶块，达到了胶料塑化效果，简化了生产工艺，从开始应用在高分子材料挤出工业中起，销钉机筒挤出机在橡胶工业生产中得到了越来越广泛的应用。
随着对挤出制品质量、产量、制品稳定性要求越来越高，传统意义上的销钉机筒挤出机存在诸多问题，已不足以满足一些对混炼、塑化程度要求较高的制品的要求。目前，针对销钉机筒冷喂料挤出机及相关挤出技术，其研究方向主要集中于喂料装置、驱动系统以及销钉方面。传统意义上的径向销钉挤出机将销钉从机筒圆周方向径向插入螺杆螺纹槽中，对流动的胶料进行剪切和搅拌，连续工作状态下的强剪切流场不可避免的造成径向销钉的急剧升温、磨损甚至断裂。胶料固有的高粘度会在挤出过程中不可避免地产生大量摩擦热，主要体现在胶料颗粒以及销钉本身的温度升高。挤出过程中温度的升高，限制了螺杆挤出机的转速，同时降低了挤出产量与经济效益；工作长度或深度的可调性在一些重要情况下会出现错误，比如销钉探入太深就会造成混合物塑化困难，并造成销钉的非正常磨损；销钉的数量受到螺槽结构和尺寸的限制，而且物料在螺槽中的总流动方向也受到螺槽的限制，因此物料各组分以不同的次序和位置进行分流和混合，因而温度的均化作用是有限的。
此外，在挤出类似橡胶等粘性混合物时，混合物会粘附在筒壁上，并在径向销钉背面产生残留物，导致机器停止时相当一部分的物料会滞留在机筒中。因其结构的限制，通常会在挤出工作后使用一些挤出清洁剂，或者在机器重新启动后的初始阶段将遗留在机筒内的混合物挤出，既增加了工作量又造成了材料的浪费。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，寻求设计和提供一种能有效地对橡胶类高分子材料挤出过程的挤出温度、压力进行实时检测和优化的设备和技术工艺，并提供一种切向结构的新型销钉机筒冷喂料挤出方法及装置，此方法可以增强胶料混合塑化的效果及冷却效果，对螺杆生产转速限制较小，可大幅度提高生产能力，实现橡胶等高分子材料的低温、高速、高质挤出。
切向结构的新型销钉机筒冷喂料挤出装置与传统的径向销钉机筒挤出装置不同，它的销钉从方形机筒插入后与螺杆呈相切状态，对胶料的剪切作用减弱，正位移作用增强，生产能力大幅度提高（约40%）,此外由于该挤出装置的销钉与胶料直接接触的长度比传统的径向销钉机筒挤出装置的更长，由于销钉中设计了冷却通道，冷却面积增大，可以更好地将胶料的热量带出，因此这种挤出装置比传统的径向销钉机筒挤出装置有更好的混合均化效果、更低的挤出温度。
本发明所阐述的一种切向结构的新型销钉机筒冷喂料挤出装置，其主体结构包括挤出机筒1、螺杆2、切向销钉3、紧固螺母4、喂料装置5、衬套6、花键齿轮套7、驱动装置8、底座9、支架10、机头11、压力温度传感器12；挤出机筒1安装在喂料装置5上，喂料装置5中制有可更换的喂料衬套6，机筒1内安装有特殊切槽结构的螺杆2，机筒壁内制有串联式轴向循环冷却流道，机筒外侧制有销钉孔，并在沿机筒的长度方向排布若干切向销钉组，切向销钉3穿过机筒上的销钉孔，沿切于挤出螺杆2的方向穿过螺杆螺槽，切向销钉两端制有外螺纹并采用螺母4紧固在机筒1外侧,沿着机筒1长度方向切向销钉在各异面垂直交错排布，挤出机头11与机筒1固连在一起，机头11下方通过支架10固定在底座9上，构成整体切向结构的新型销钉机筒挤出装置。
附图说明：
图1为切向销钉机筒冷喂料挤出装置挤出段A-A横向剖视图。
图2为切向销钉机筒冷喂料挤出装置整体示意图。
图3为切向销钉机筒冷喂料挤出装置挤出段示意图。
其中：1为机筒，2为螺杆，3为切向销钉，4为螺母，5为喂料装置，6为衬套，7为花键齿轮套，8为驱动装置，9为底座，10为支架，11为机头，12为压力温度传感器。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图作进一步说明。
实施例：
本实施例装置中，挤出装置螺杆2通过花键齿轮套7与驱动装置8连接，喂料装置5通过螺纹连接固定在驱动装置8上，并在左侧与挤出机筒1通过螺纹连接固定，机筒1壁内沿长度方向制有冷却孔，机筒外侧加工销钉孔，并在沿机筒的长度方向排布若干切向销钉组，切向销钉3穿过机筒上的销钉孔，沿切于挤出螺杆2的方向穿过螺杆螺槽，切向销钉两端加工外螺纹并用螺母4紧固在机筒1外侧,沿着机筒1长度方向切向销钉在各异面垂直交错排布，挤出机头11与机筒1固连在一起，机头11下方通过支架10固定在底座9上。胶料通过喂料装置5进入挤出螺杆1的螺槽内，随着螺杆旋转向挤出机头11的方向挤出，在挤出过程中通过异向排布的切向销钉3，胶料团不断分减。同时，沿切向销钉3的长度方向设有冷却通道，并在销钉上设置冷却介质的入口和出口，分别连接冷却循环装置的进出口。每一组切向销钉可以通过冷却管路组合串联在一起，也可以将各组分开并行连接，并针对冷却需要对每一部分的冷却介质流速、流量、温度做相应调整。机筒1通过串联式冷却流道与外部冷却循环装置连接，实时对挤出场域进行冷却，在机头11处制有压力温度传感器12，将温度、挤出压力数据传递到外部控制系统，根据反馈的数据可对挤出过程进行优化调整。可冷却的切向销钉与机筒配合对挤出胶料进行冷却，打破了胶料升温甚至焦烧对螺杆转速的限制，因此可通过提高螺杆转速获得较高的生产能力。
本发明克服了现有技术存在的不足，设计提供了一种能有效地对橡胶类高分子材料挤出过程的挤出温度、压力进行实时检测和优化的切向结构的新型销钉机筒冷喂料挤出方法及设备。以上所述的实施例仅是本发明的优选实施方式，在此需指出，对于此技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下做出的若干改进，这些改进也应该视为本发明的权利保护范围。
Claims (7)
1.一种切向结构的新型销钉机筒冷喂料挤出方法，用于实现橡胶等高分子材料高质、低温的挤出要求，其特征在于，通过在机筒设置与螺杆相切的销钉，提高摩擦拖曳作用，提高产量，降低剪切作用，降低挤出温度。
2.如权利要求1所述的挤出方法，其特征在于，橡胶等高分子材料在销钉和螺杆的共同作用下挤出成型。
3.如权利要求1所述的挤出方法，其特征在于，螺杆采用切槽的结构，切槽的大小与销钉尺寸相适应。
4.如权利1所述的挤出方法，其特征在于，用于挤出的切向销钉机筒冷喂料挤出装置，其特征在于：主体结构包括挤出机筒1、螺杆2、切向销钉3、紧固螺母4、喂料装置5、衬套6、花键齿轮套7、驱动装置8、底座9、支架10、机头11、压力温度传感器12；挤出机筒1安装在喂料装置5上，喂料装置5中制有可更换的喂料衬套6，机筒内安装有特殊切槽结构的螺杆2，并在沿机筒的长度方向排布若干切向销钉组，切向销钉3穿过机筒上的销钉孔，沿切于挤出螺杆2的方向穿过螺杆螺槽，切向销钉两端加工外螺纹并用螺母4紧固在机筒1外侧,沿着机筒1长度方向切向销钉在各异面垂直交错排布，挤出机头11与机筒1固连在一起，机头11下方通过支架10固定在底座9上。
5.根据权利要求4所述的切向销钉机筒冷喂料挤出装置，其特征在于：切向销钉3采用特殊结构，内部制有循环冷却流道，两端外部由管接头通过螺纹连接组成整体或部分的冷却回路，并与外部循环冷却装置连接。
6.根据权利要求4所述的切向销钉机筒冷喂料挤出装置，其特征在于：切向销钉3切向螺杆螺槽表面，沿机筒长度方向异面垂直交错排布。
7.根据权利要求4所述的切向销钉机筒冷喂料挤出装置，其特征在于：沿挤出机筒1长度方向制有串联式循环冷却流道，并与外部循环冷却装置连接。
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