CN105082512B - 熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法及装置，其方法是来自于挤出机的聚合物熔体在转子的输入区受到屏障后，沿着转子的内外螺棱进行环向分流，充满内外螺棱后迫使转子旋转，形成多头螺线，并且随着转子的旋转输运至转子的输出区，实现挤出速度沿转子的环向均匀分布。其装置包括同轴设置的芯模、模头基体、口模和带有内外螺棱的转子，芯模设于模头基体内，转子设于芯模与模头基体之间的熔体流道内，口模设于模头基体一端；转子的外侧带有多个外螺棱，转子的内侧带有多个内螺棱，转子内侧与芯模之间留有间隙，转子外侧与模头基体之间留有间隙。本发明可有效解决聚合物熔体在模头中流动分配不均匀的问题，且无需附加驱动装置。

Description

熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法及装置
技术领域
本发明涉及管材挤出成型模头，特别涉及一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法及装置。
背景技术
管材挤出成型模头是管机挤出成型生产线中不可缺少的重要部件，其作用是使塑化的物料保持塑性状态，并产生一定的压力，使塑化的物料经过一定的流道后成型为具有环形截面形状的管坯。
模头主要有下述几种作用：使物料由螺旋运动变为直线运动；产生必要的成型压力；保证制品密实；使物料通过模头得到进一步塑化；通过模头成型所需要的断面形状的制品。在目前众多平整的模头中，环形熔体挤出模头主要用于管材、软管、管型薄膜、管形型材、电缆和管形护套的挤出。其中，管材和非加强型软管主要采用直线模头挤出，而对于管形薄膜、增强软管、管形型材及扩套的挤出，挤出机与挤出物方向成一定角度，一般为90°。
环形截面产品的挤出主要采用模芯支撑模头、带过滤器的模头或螺旋形分配器模头等。其中，中心进料模芯模头是应用最广的模头之一，由于中心进料，其熔体分配与工作条件无关，而且分布效果好。普通的模芯支撑模头，由圆形流道挤出机供给的熔流通过模芯被转换成环形流，熔体在模芯支撑区被分流支架分成几股并绕过分流梭，进入模芯转换区，该区域内环形缝隙以10°～15°的倾斜度逐渐变窄，几股熔流在此再次汇合并进入两壁平行的口模内。对于管模头，口模成型区长度与口模间隙之比在10:1和30:1之间变化，但该比值还常与口模直径有关。为了从环形缝隙中获得均匀的熔流，外模环的径向位置可以通过周向分布的调节螺栓来调节，设计时经常使用蝶形弹簧预紧的夹环来提供足够的解除压力，保证良好的密封，同时允许外环运动，但结构复杂，操作不便，另外，这种模头的缺点是分流梭会引起流痕，并会导致强度削弱。其原因是，在分流梭附近熔体具有高度取向性，为了消除流痕，可采用绕模头轴线旋转的零件，比如采用螺旋形模芯模头。在螺旋模芯模头中挤出机所供给的熔体首先被分成几股，实现这一目的的有星形和环形熔体分配系统。熔体经分配器进入模芯螺旋形流道形成多头螺线，但该系统的缺点是旋转的零件需要附加驱动装置，而且密封性难以得到保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法，该方法可有效解决聚合物熔体在模头中流动分配不均匀的问题，且无需附加驱动装置。
本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置。
本发明的技术方案为：一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法，来自于挤出机的聚合物熔体在转子的输入区受到屏障后，沿着转子的内外螺棱进行环向(即周向)分流，充满内外螺棱后迫使转子旋转，形成多头螺线，并且随着转子的旋转输运至转子的输出区，实现挤出速度沿转子的环向(即周向)均匀分布。
上述方法中，所述聚合物熔体流经转子时，原来的束状熔体被转子分为若干股，并在进入或者流出转子上的沟槽时产生涡流，由此产生料流方向的改变，从而促进聚合物熔体中未熔固相的熔融，并使聚合物熔体经受重新分布而混合。
本发明用于实现上述方法的熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置，包括同轴设置的芯模、模头基体、口模和带有内外螺棱的转子，芯模设于模头基体内，转子设于芯模与模头基体之间的熔体流道内，口模设于模头基体一端；转子的外侧带有多个外螺棱，转子的内侧带有多个内螺棱，转子内侧与芯模之间留有间隙，转子外侧与模头基体之间留有间隙。
所述转子上的内外螺棱由多个螺旋沟槽形成，转子外侧的螺旋沟槽与内螺棱对应，转子内侧的螺旋沟槽与外螺棱对应。
所述转子上，沿挤出方向，同一螺旋沟槽各处的深度相等。
所述转子上，每个螺旋沟槽的出口处对应一个分支流道，且各分支流道汇聚形成环形的总流道，总流道与口模中的流道连通。
所述转子上，沿挤出方向，转子内侧与芯模之间的间隙距离保持固定，转子外侧与模头基体之间的间隙距离也保持固定。
上述结构中，每个螺旋沟槽螺线上的熔体分成两个部分，大部分沿着螺旋沟槽环向流动，小部分跨过螺棱(即沿着转子外侧与模头基体之间的间隙、转子内侧与芯模之间的间隙)进行轴向流动。聚合物熔体的均匀流动是沿螺旋沟槽环向流动和跨螺棱轴向流动的综合结果，不仅可消除流痕，还可以使材料各向同性。
均流装置工作时，聚合物熔体由进料口流入，只有熔融的物料和粒度小于间隙的固相碎片才能越过间隙进入出料口，而那些未熔融的或者粒度较大的碎片在通过间隙时，将受到强烈的剪切作用，促使物料塑化。此外，当物料流经转子时，原来的束状熔体被转子分为若干股，并在进入或者流出转子的沟槽时产生涡流，由此产生的料流方向的改变，不仅促进未熔固相的熔融，而且使各部分物料经受重新分布的混合。实践证明，转子的产量、质量和单耗等各项指标都优于传统塑化均化模头中的转子，从制造方面来说，装置的制造也比较容易。由于存在高剪切作用，适合于加工聚烯烃类塑料。同时，凭借转子内外圆柱面的螺旋沟槽结构，可以将直线型熔流转变成螺旋型熔流，将熔流具有的动能转化为驱动熔体进一步塑化均化的机械能，无需附加驱动装置。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明可有效解决聚合物熔体在模头中流动分配不均匀的问题，且无需附加驱动装置，实践证明，转子的产量、质量和单耗等各项指标都优于传统塑化均化模头中的转子，从制造方面来说，装置的制造也比较容易。
本发明凭借转子内外圆柱面的螺旋沟槽结构，可以将直线型熔流转变成螺旋型熔流，将熔流具有的动能转化为驱动熔体进一步塑化均化的机械能，提高了能量的利用率，降低了能耗。适用范围极广，可以根据不同材料特性，不同熔体粘度的需要，自行进行熔体分配。其转速也可根据不同材料特性，不同熔体粘度的需要，自行进行调整。装置出口区常有一个成型口模段，其温度可以单独控制。该装置结构简洁，加工方便，安装定位简单，且更换方便，无需另外驱动装置。
附图说明
图1为本均流装置的结构示意图。
图2为带有内外螺棱的转子结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法，来自于挤出机的聚合物熔体在转子的输入区受到屏障后，沿着转子的内外螺棱进行环向(即周向)分流，充满内外螺棱后迫使转子旋转，形成多头螺线，并且随着转子的旋转输运至转子的输出区，实现挤出速度沿转子的环向(即周向)均匀分布。其中，聚合物熔体流经转子时，原来的束状熔体被转子分为若干股，并在进入或者流出转子上的沟槽时产生涡流，由此产生料流方向的改变，从而促进聚合物熔体中未熔固相的熔融，并使聚合物熔体经受重新分布而混合。
用于实现上述方法的熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置，如图1所示，包括同轴设置的芯模1、模头基体2、口模4和带有内外螺棱的转子3，芯模设于模头基体内，转子设于芯模与模头基体之间的熔体流道内，口模设于模头基体一端；转子的外侧带有多个外螺棱，转子的内侧带有多个内螺棱，转子内侧与芯模之间留有间隙，转子外侧与模头基体之间留有间隙。如图2所示，转子上的内外螺棱3-1由多个螺旋沟槽3-2形成，转子外侧的螺旋沟槽与内螺棱对应，转子内侧的螺旋沟槽与外螺棱对应。转子上，沿挤出方向，同一螺旋沟槽各处的深度相等，转子内侧与芯模之间的间隙距离保持固定，转子外侧与模头基体之间的间隙距离也保持固定；每个螺旋沟槽的出口处对应一个分支流道5(如图1所示)，且各分支流道汇聚形成环形的总流道，总流道与口模中的流道连通。
上述结构中，每个螺旋沟槽螺线上的熔体分成两个部分，大部分沿着螺旋沟槽环向流动，小部分跨过螺棱(即沿着转子外侧与模头基体之间的间隙、转子内侧与芯模之间的间隙)进行轴向流动。聚合物熔体的均匀流动是沿螺旋沟槽环向流动和跨螺棱轴向流动的综合结果，不仅可消除流痕，还可以使材料各向同性。
均流装置工作时，聚合物熔体由进料口流入，只有熔融的物料和粒度小于间隙的固相碎片才能越过间隙进入出料口，而那些未熔融的或者粒度较大的碎片在通过间隙时，将受到强烈的剪切作用，促使物料塑化。此外，当物料流经转子时，原来的束状熔体被转子分为若干股，并在进入或者流出转子的沟槽时产生涡流，由此产生的料流方向的改变，不仅促进未熔固相的熔融，而且使各部分物料经受重新分布的混合。实践证明，转子的产量、质量和单耗等各项指标都优于传统塑化均化模头的转子，从制造方面来说，装置的制造也比较容易。由于存在高剪切作用，适合于加工聚烯烃类塑料。同时，凭借转子内外圆柱面的螺旋沟槽结构，可以将直线型熔流转变成螺旋型熔流，将熔流具有的动能转化为驱动熔体进一步塑化均化的机械能，无需附加驱动装置。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法，其特征在于，来自于挤出机的聚合物熔体在转子的输入区受到屏障后，沿着转子的内外螺棱进行环向分流，充满内外螺棱后迫使转子旋转，形成多头螺线，并且随着转子的旋转输运至转子的输出区，实现挤出速度沿转子的环向均匀分布。
2.根据权利要求1所述一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流方法，其特征在于，所述聚合物熔体流经转子时，原来的束状熔体被转子分为若干股，并在进入或者流出转子上的沟槽时产生涡流，由此产生料流方向的改变，从而促进聚合物熔体中未熔固相的熔融，并使聚合物熔体经受重新分布而混合。
3.一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置，其特征在于，包括同轴设置的芯模、模头基体、口模和带有内外螺棱的转子，芯模设于模头基体内，转子设于芯模与模头基体之间的熔体流道内，口模设于模头基体一端；转子的外侧带有多个外螺棱，转子的内侧带有多个内螺棱，转子内侧与芯模之间留有间隙，转子外侧与模头基体之间留有间隙。
4.根据权利要求3所述一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置，其特征在于，所述转子上的内外螺棱由多个螺旋沟槽形成，转子外侧的螺旋沟槽与内螺棱对应，转子内侧的螺旋沟槽与外螺棱对应。
5.根据权利要求4所述一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置，其特征在于，所述转子上，沿挤出方向，同一螺旋沟槽各处的深度相等。
6.根据权利要求4所述一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置，其特征在于，所述转子上，每个螺旋沟槽的出口处对应一个分支流道，且各分支流道汇聚形成环形的总流道，总流道与口模中的流道连通。
7.根据权利要求3所述一种熔体挤出压力驱动具有内外螺棱转子的均流装置，其特征在于，所述转子上，沿挤出方向，转子内侧与芯模之间的间隙距离保持固定，转子外侧与模头基体之间的间隙距离也保持固定。
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