CN117799137A - 一种可控停留时间的挤出装置及其加工方法、挤出机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可控停留时间的挤出装置及其加工方法、挤出机，通过在机筒内设置单螺杆结构，在机筒内的多螺杆段设置有主动螺杆和从动螺杆连接的多螺杆结构，在挤出装置的熔融段采用单螺杆结构，物料采用摩擦输送，保持单螺杆的固体输送效率高、产量高的优势。在挤出装置的均化段采用多螺杆结构，通过螺杆之间螺槽的压延作用，以及输送过程中的流道体积演变带来的拉伸与压缩，促进物料的混合，从而提升挤出装置的混合性能。控制部件根据压力传感器检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，使得物料在多螺杆段的流道内循环均化直至达到预设混合时间，通过精准控制物料在多螺杆段的停留时间提升物料混合效果。

Description

一种可控停留时间的挤出装置及其加工方法、挤出机

技术领域

本发明实施例涉及但不限于挤出机技术领域，特别是涉及一种可控停留时间的挤出装置及其加工方法、挤出机。

背景技术

挤出成型装备可应用于食品、药品、制浆造纸以及高分子加工等领域，是工业生产中较为常用的设备之一，应用广泛。仅高分子材料应用涉及航空航天、电子信息、石油化工、家电、汽车轻量化及建筑等多个领域。加工过程中都离不开挤出成型装备，传统挤出成型装备主要是单螺杆、双螺杆以及多螺杆，单螺杆结构简单，生产效率高但是混合性能有限；双螺杆相对单螺杆混合性能有了一定的提升，但是因螺杆结构的对称性，周期性的流动使得其混合能力仍然有所局限；而多螺杆凭借诸多的高剪切区突破了分散混合，但其停留时间不可控，需根据不同体系更换不同的螺杆组合，导致生产成本增加。

为实现可适用于不同材料生产的停留时间可控的挤出装备，出现了往复式单螺杆挤出机，采用螺杆的往复运动以及销钉与螺纹间物料的交换，促进物料的混合，但因复杂的结构以及加工物料适用性的局限，使得其使用受限，尤其针对温度敏感材料，不可控的停留时间易造成物料降解。因此，如何提供一种可控停留时间的挤出装置成为亟待解决的技术问题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供了一种可控停留时间的挤出装置及其加工方法、挤出机，能够控制物料在多螺杆段的停留时间，且在增大产量的同时增加混合性能。

本发明实施例的第一方面提供了一种可控停留时间的挤出装置，包括：机筒、主动螺杆和从动螺杆，所述机筒内至少分为单螺杆段和多螺杆段，所述主动螺杆贯穿所述单螺杆段，所述从动螺杆设置在所述多螺杆段，所述主动螺杆、所述从动螺杆和所述机筒之间形成螺槽，所述单螺杆段连接向所述多螺杆段之间的流道逐渐缩小，所述机筒内侧设置有用于对物料进行加热的加热部件；所述机筒外侧设置有控制部件、进料部件、驱动部件和出料部件，所述进料部件与所述单螺杆段连通，所述进料部件用于将物料投送到主动螺杆，所述出料部件与所述多螺杆段连通；所述驱动部件用于驱动所述主动螺杆将在所述单螺杆段熔融处理的所述物料输送至所述多螺杆段进行均化处理；所述从动螺杆包括第一从动螺杆和第二从动螺杆，所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆在所述主动螺杆的带动下转动，所述主动螺杆的转动方向与所述从动螺杆的转动方向相反；在所述多螺杆段还设置有压力传感器和设置在所述多螺杆段的流道内的多个单向阀，所述控制部件根据所述压力传感器检测所述物料受到的压力值以及所述物料所需的混合时间来调整所述单向阀的开闭，以使得所述物料在所述多螺杆段的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间。

在一些实施例中，在所述机筒内只分为单螺杆段和多螺杆段的情况下，所述多螺杆段的长度小于等于所述单螺杆段和所述多螺杆段长度之和的30％。

在一些实施例中，所述主动螺杆包括第一主动螺杆和第二主动螺杆，所述第一主动螺杆的直径大于所述第二主动螺杆的直径，所述第一主动螺杆和所述第二主动螺杆之间具有过渡段，所述过渡段设置有筛网，所述驱动部件包括第一电机和第二电机，所述第一电机用于驱动所述第一主动螺杆，所述第二电机用于驱动所述第二主动螺杆，所述第一主动螺杆设置在所述单螺杆段，所述第二主动螺杆设置在所述多螺杆段，所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆在所述第二主动螺杆的带动下转动。

在一些实施例中，在所述物料为非结晶型塑料的情况下，所述单螺杆段的长度、所述多螺杆段的长度和所述过渡段的长度满足如下关系式：

其中，ι₁为所述单螺杆段的长度，l₂为所述多螺杆段的长度，l₃为所述过渡段的长度。

在一些实施例中，所述在所述物料为结晶型塑料的情况下，所述单螺杆段的长度、所述多螺杆段的长度和所述过渡段的长度满足如下关系式：

其中，l₁为所述单螺杆段的长度，l₂为所述多螺杆段的长度，l₃为所述过渡段的长度。

在一些实施例中，所述第一从动螺杆的直径与所述第二从动螺杆的直径相等，所述第一从动螺杆的直径和所述第二从动螺杆的直径均小于等于所述第二主动螺杆的直径，当所述第二主动螺杆分别带动所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆转动时，所述螺槽的空间体积呈现周期性变化，以使得所述物料被不断地拉伸和压缩。

在一些实施例中，所述多个单向阀包括第一单向阀、第二单向阀和第三单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀依次设置在所述多螺杆段的起始端和末尾端，所述第三单向阀于所述出料部件连接；在所述第一单向阀和所述第二单向阀打开的情况下，所述物料在所述多螺杆段的流道内不断循环均化；在所述第三单向阀打开的情况下，所述物料经所述第三单向阀从所述出料部件流出；所述第一单向阀、所述第二单向阀、所述第三单向阀均可调节出口流量的大小，并通过调节出口流量的大小调节所述多螺杆段的压力。

在一些实施例中，所述加热部件包括多个加热用热电偶，多个加热用热电偶均匀设置在所述机筒内侧。

本发明实施例的第二方面提供了一种挤出机，包括如第一方面所述的可控停留时间的挤出装置。

本发明实施例的第三方面提供了一种可控停留时间的挤出装置的加工方法，应用于如第一方面所述的可控停留时间的挤出装置，所述方法包括：

通过所述进料部件向所述机筒内加入物料；

驱动所述主动螺杆将在所述单螺杆段熔融处理的所述物料输送至所述多螺杆段进行均化处理，以使得所述物料在所述多螺杆段的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间；且在均化处理过程中，所述主动螺杆分别带动所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆转动，以使得所述螺槽的空间体积呈现周期性变化，所述物料被不断地拉伸和压缩；

均化处理完成后，从所述出料部件挤出所述物料。

本发明实施例提供的可控停留时间的挤出装置及其加工方法，至少具有如下技术效果：通过在机筒内的单螺杆段设置只有主动螺杆的单螺杆结构，在机筒内的多螺杆段设置有主动螺杆和从动螺杆连接的多螺杆结构，在挤出装置的熔融段采用单螺杆结构，物料采用摩擦输送，保持单螺杆的固体输送效率高、产量高的优势。在挤出装置的均化段采用多螺杆结构，通过螺杆之间螺槽的压延作用，以及输送过程中的流道体积演变带来的拉伸与压缩，增大产量的同时促进物料的混合，从而提升挤出装置的混合性能。控制部件根据压力传感器检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，从而能够精准控制物料在多螺杆段的停留时间，实现多相体系物料的均化。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明一个实施例提供的可控停留时间的挤出装置的整体结构示意图；

图2为本发明另一个实施例提供的可控停留时间的挤出装置的整体结构示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的可控停留时间的挤出装置的多螺杆段结构示意图；

图4为本发明一个实施例提供的可控停留时间的挤出装置的多螺杆段螺杆端面结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的可控停留时间的挤出装置的加工方法流程图。

附图标记：

1第一从动螺杆；2第二主动螺杆；3第二从动螺杆；4第二单向阀；5出料部件；6第三单向阀；7测温用传感器；8压力传感器；9第一单向阀；10过渡段；11加热用热电偶；12驱动部件；13进料部件；14第二电机；15第一电机；16第一主动螺杆；17主动螺杆；18筛网；19机筒；20单螺杆段；21多螺杆段；22螺槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应了解，在本发明实施例的描述中，多个(或多项)的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

为了解决现有技术中挤出装置在加工过程中物料停留时间不可控、物料混合效果不佳的技术问题，本发明实施例提供了一种可控停留时间的挤出装置及其加工方法、挤出机，其中，可控停留时间的挤出装置包括机筒、主动螺杆和从动螺杆，机筒内至少分为单螺杆段和多螺杆段，主动螺杆贯穿单螺杆段，从动螺杆设置在多螺杆段，主动螺杆、从动螺杆和机筒之间形成螺槽，单螺杆段连接向多螺杆段之间的流道逐渐缩小，机筒内侧设置有用于对物料进行加热的加热部件；机筒外侧设置有控制部件、进料部件、驱动部件和出料部件，进料部件与单螺杆段连通，进料部件用于将物料投送到主动螺杆，出料部件与多螺杆段连通；驱动部件用于驱动主动螺杆将在单螺杆段熔融处理的物料输送至多螺杆段进行均化处理；从动螺杆包括第一从动螺杆和第二从动螺杆，第一从动螺杆和第二从动螺杆在主动螺杆的带动下转动，主动螺杆的转动方向与从动螺杆的转动方向相反；在多螺杆段还设置有压力传感器和设置在多螺杆段的流道内的多个单向阀，控制部件根据压力传感器检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，以使得物料在多螺杆段的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间。基于此，通过在机筒内的单螺杆段设置只有主动螺杆的单螺杆结构，在机筒内的多螺杆段设置有主动螺杆和从动螺杆连接的多螺杆结构，在挤出装置的熔融段采用单螺杆结构，物料采用摩擦输送，保持单螺杆的固体输送效率高、产量高的优势。在挤出装置的均化段采用多螺杆结构，通过螺杆之间螺槽的压延作用，以及输送过程中的流道体积演变带来的拉伸与压缩，增大产量的同时促进物料的混合，从而提升挤出装置的混合性能。控制部件根据压力传感器检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，从而能够精准控制物料在多螺杆段的停留时间，实现多相体系物料的均化。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

如图1所示，图1是本发明一个实施例提供的可控停留时间的挤出装置结构示意图。

在一实施例中，可控停留时间的挤出装置包括机筒19、主动螺杆17和从动螺杆，机筒19内分为单螺杆段20和多螺杆段21，主动螺杆17贯穿单螺杆段20，从动螺杆设置在多螺杆段21，主动螺杆17、从动螺杆和机筒19之间形成螺槽22，单螺杆段20连接向多螺杆段21之间的流道逐渐缩小，机筒19内侧设置有用于对物料进行加热的加热部件；机筒19外侧设置有控制部件、进料部件13、驱动部件12和出料部件5，进料部件13与单螺杆段20连通，进料部件13用于将物料投送到主动螺杆17，出料部件5与多螺杆段21连通；驱动部件12用于驱动主动螺杆17将在单螺杆段20熔融处理的物料输送至多螺杆段21进行均化处理；从动螺杆包括第一从动螺杆1和第二从动螺杆3，第一从动螺杆1和第二从动螺杆3在主动螺杆17的带动下转动，主动螺杆17的转动方向与从动螺杆的转动方向相反；在多螺杆段21还设置有压力传感器8和设置在多螺杆段21的流道内的多个单向阀，控制部件根据压力传感器8检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，以使得物料在多螺杆段21的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间，通过精准控制物料在多螺杆段21的停留时间提升物料混合效果。

本实施例中，如图1所示，当加工物料为粘度较低的材料时，挤出装置中的螺杆由一条主动螺杆17以及位于多螺杆段21的两条从动螺杆组成。主动螺杆17从单螺杆段20延伸至多螺杆段21，主动螺杆17由位于机筒19左侧的驱动部件12直接驱动，驱动部件12可以为电机，电机驱动主动螺杆17转动，进而带动位于多螺杆段21的第一从动螺杆1和第二从动螺杆3转动。

本实施例中，电机带动主动螺杆17转动，加热组件对物料进行加热，使得物料在单螺杆段20熔融塑化。主动螺杆17的转动带动多螺杆段21的两条从动螺杆转动，使得物料在多螺杆段21实现均化。

本实施例中，加热部件包括多个加热用热电偶11，多个加热用热电偶11均匀设置在机筒19内侧。需要指出的是，机筒19内侧还设置有多个测温用传感器7，用于对物料进行测温。

本实施例中，在多螺杆段21设置有压力传感器8和设置在多螺杆段21的流道内的多个单向阀，在多螺杆段21形成循环系统，根据被加工物料所需要的混合时间以及压力，控制循环系统的开合，从而实现在多螺杆段21停留时间的控制，使得物料实现温度及形态等的均质化。

本实施例中，多个单向阀包括第一单向阀9、第二单向阀4和第三单向阀6，第一单向阀9和第二单向阀4依次设置在多螺杆段21的起始端和末尾端，第三单向阀6于出料部件5连接；在第一单向阀9和第二单向阀4打开的情况下，物料在多螺杆段21的流道内不断循环均化；在第三单向阀6打开的情况下，物料经第三单向阀6从出料部件5流出。第一单向阀9、第二单向阀4、第三单向阀6均可调节出口流量的大小，并通过调节出口流量的大小调节多螺杆段21的压力。

本实施例中，单螺杆段20连接向多螺杆段21之间的流道未设立筛网18，此时，物料在单螺杆段20的热历程减少。为使得物料在进入多螺杆段21前充分熔融，多螺杆段21的长度小于等于单螺杆段20和多螺杆段21长度之和的30％。

需要指出的是，本实施例的挤出装置结构相对简单，能在同一主动螺杆17驱动下，实现更高产量。

如图2所示，图2是本发明另一个实施例提供的可控停留时间的挤出装置结构示意图。

在一实施例中，可控停留时间的挤出装置包括机筒19、主动螺杆和从动螺杆，机筒19内分为单螺杆段20、过渡段10和多螺杆段21，主动螺杆贯穿单螺杆段20，从动螺杆设置在多螺杆段21，主动螺杆、从动螺杆和机筒19之间形成螺槽22，单螺杆段20连接向多螺杆段21之间的流道逐渐缩小，机筒19内侧设置有用于对物料进行加热的加热部件；机筒19外侧设置有控制部件、进料部件13、驱动部件12和出料部件5，进料部件13与单螺杆段20连通，进料部件13用于将物料投送到主动螺杆，出料部件5与多螺杆段21连通；驱动部件12用于驱动主动螺杆将在单螺杆段20熔融处理的物料输送至多螺杆段21进行均化处理；主动螺杆包括第一主动螺杆16和第二主动螺杆2，从动螺杆包括第一从动螺杆1和第二从动螺杆3，第一从动螺杆1和第二从动螺杆3在第二主动螺杆2的带动下转动，第二主动螺杆2的转动方向与第一从动螺杆1和第二从动螺杆3的转动方向相反；在多螺杆段21还设置有压力传感器8和设置在多螺杆段21的流道内的多个单向阀，控制部件根据压力传感器8检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，以使得物料在多螺杆段21的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间，通过精准控制物料在多螺杆段21的停留时间提升物料混合效果。

本实施例中，如图2所示，挤出装置中的螺杆由两条主动螺杆以及两条从动螺杆组成。第一主动螺杆16位于单螺杆段20，第二主动螺杆2、第一从动螺杆1和第二从动螺杆3位于多螺杆段21，第一主动螺杆16由位于机筒19左侧的第一电机直接驱动，第二主动螺杆2由位于机筒19右侧的第二电机直接驱动，第二电机驱动第二主动螺杆2转动，进而带动第一从动螺杆1和第二从动螺杆3转动。且第一主动螺杆16和第二主动螺杆2之间具有过渡段10，过渡段10设置有筛网18。

本实施例中，加热部件包括多个加热用热电偶11，多个加热用热电偶11均匀设置在机筒19内侧。需要指出的是，机筒19内侧还设置有多个测温用传感器7，用于对物料进行测温。

本实施例中，单螺杆段20的长度为l₁，多螺杆段21的长度为l₂,过渡段10的长度为l₃,螺杆总长L＝l₁+l₂+l₃。单螺杆为第一主动螺杆16，第一主动螺杆16的直径为d₁，多螺杆由第二主动螺杆2以及两条从动螺杆组成，第二主动螺杆2的直径为d₂，螺杆直径的关系为d₁≥d₂。第一从动螺杆1的直径和第二从动螺杆3的直径均小于等于第二主动螺杆2的直径。

本实施例中，单螺杆段20主要实现固体输送及固体熔融，对非结晶型塑料，占比例约为对结晶型塑料，其比例约为/>多相体系在多螺杆段21混合，需确保进入多螺杆段21为熔体，此部分长则混炼效果佳，太长则易使熔体停留过久而产生分解，太短可能会导致停留时间过短。热敏性塑料不应停留时间过长，以免热分解，可用较短的均化段，对于非结晶型塑料，约占螺杆全长的/>对于结晶型塑料，则为螺杆全长的/>过渡段配置筛网18，主要作用：其一是阻碍未熔融的物料停留在单螺杆一侧，增加未熔融物料的热历程，使得物料充分熔融后进入多螺杆段21；其二是施加反向压力，一方面使得进入多螺杆段21的流体流速增加，使得流体快速充满多螺杆段21螺槽22，达到多螺杆段21压力输送，另一方面增加对挤出方向的反向压力，使得玻璃态的物料中含有的气体从加料口排出。过渡段10的长度l₃通常为半个导程到一个导程。

本实施例中，当物料从进料部件13加入，流入由机筒19和螺杆组成的螺槽22中，在加热组件的加热和机筒19黏性耗散热的作用下，玻璃态的物料转化为高弹态和黏流态，流经过渡段10时，流道急剧缩小，恒定流量下，流经通道的缩小导致压力的激增，流入多螺杆段21；同时，在过渡段10设置了筛网18，将未熔融部分的物料阻碍在单螺杆段20，在外加热的作用下，进一步熔融。同时，筛网18的存在流速增大，挤出压力骤增，维持多螺杆段21压力。

本实施例中，如图3所示，物料进入多螺杆段21后，在压力作用下，物料往出料部件5推进。此时，第二主动螺杆2在第二电机的带动下转动，第二主动螺杆2同时带动左右两侧的第一从动螺杆1和第二从动螺杆3转动。如图4所示，由于第二主动螺杆2与两条从动螺杆的直径差异，使得螺槽22体积呈现周期性的变化，物料从两侧从动螺杆的C型室运动到中间第二主动螺杆2的螺槽22，螺槽22体积不断增大，而在下一时刻，又一次移动到C型室，使得体积压缩，挤出过程中，物料的流动路径经历体积大小的不断演变，从而使得物料被不断地拉伸和压缩，促使不相容体系的共混。

本实施例中，在多螺杆段21设置有压力传感器8和设置在多螺杆段21的流道内的多个单向阀，在多螺杆段21形成循环系统，根据被加工物料所需要的混合时间以及压力，控制循环系统的开合，从而实现在多螺杆段21停留时间的控制，使得物料实现温度及形态等的均质化。

本实施例中，多个单向阀包括第一单向阀9、第二单向阀4和第三单向阀6，第一单向阀9和第二单向阀4依次设置在多螺杆段21的起始端和末尾端，第三单向阀6于出料部件5连接；在第一单向阀9和第二单向阀4打开的情况下，物料在多螺杆段21的流道内不断循环均化；在第三单向阀6打开的情况下，物料经第三单向阀6从出料部件5流出。第一单向阀9、第二单向阀4、第三单向阀6均可调节出口流量的大小，并通过调节出口流量的大小调节多螺杆段21的压力。

本实施例中，以出料部件5为口模为例，当物料运动到口模时，根据被加工物料所需要的混合时间以及压力，控制部件控制循环系统的开合，从而实现停留时间的控制。当共混物为易降解物料，物料进入多螺杆时，依靠正位移输送以及压力推动，关闭循环系统入口，控制口模处第三单向阀6打开，使得物料从口模处出口流出；当物料共混难度较大时，关闭或者调整口模处筛网18，使得物料流入循环系统，此时，在压力作用下，流体通过第一单向阀9和第二单向阀4，进一步流回多螺杆段21，再次受到多螺杆段21的挤压。设定所需共混时间，根据设定时间打开口模处第三单向阀6，实现物料的共混。

本实施例中，熔融段采用单螺杆结构，物料采用摩擦输送，保持挤出装置的高产量。多螺杆段21内物料在压力的作用往口模推进的同时，在螺槽22中由C型室运动到两从动螺杆的间隙，部分流入中间第二主动螺杆2对应的腔室，另一侧同样由C型室运动到下啮合区，流经两螺杆之间运动到中间第二主动螺杆2对应的螺槽22，受到强压延作用的同时，物料在不断的经历体积的拉伸与压缩，促进物料的混合。而且，循环系统的存在可使得物料停留时间可调控，促进物料共混能力提升的同时，增大物料适用的范围。

基于此，相较于现有技术，本发明的可控停留时间的挤出装置至少具有如下有益效果：

1、通过在单螺杆中设定异向多螺杆段，使得物料在固体输送以及熔融段以摩擦输送为主，在均化段存在两螺杆间隙处的压延作用以及输送过程中的流道体积演变带来的拉伸与压缩，增大产量的同时增加混合性能；

2、设定的循环系统可实现物料挤出过程停留时间的精准控制，通过压力传感器的反馈以及所加工物料的混合难易程度来调节单向阀的开合，控制物料在多螺杆段的停留时间。

本发明实施例还提供了一种挤出机，该挤出机包括有上述的可控停留时间的挤出装置。

在一实施例中，由于挤出机采用了上述的可控停留时间的挤出装置，因此，本挤出机能够取得与上述可控停留时间的挤出装置同样的技术效果。通过在机筒内的单螺杆段设置只有主动螺杆的单螺杆结构，在机筒内的多螺杆段设置有主动螺杆和从动螺杆连接的多螺杆结构，在挤出装置的熔融段采用单螺杆结构，物料采用摩擦输送，保持单螺杆的固体输送效率高、产量高的优势。在挤出装置的均化段采用多螺杆结构，通过螺杆之间螺槽的压延作用，以及输送过程中的流道体积演变带来的拉伸与压缩，增大产量的同时促进物料的混合，从而提升挤出装置的混合性能。控制部件根据压力传感器检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，从而能够精准控制物料在多螺杆段的停留时间，实现多相体系物料的均化。

如图5所示，本发明实施例还提供了一种可控停留时间的挤出装置的加工方法，该加工方法可应用于上述可控停留时间的挤出装置，该加工方法包括但不限于如下步骤：

步骤S101：通过进料部件向机筒内加入物料；

步骤S102：控制加热部件对物料进行加热，并驱动主动螺杆将在单螺杆段熔融处理的物料输送至多螺杆段进行均化处理，以使得物料在多螺杆段的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间；且在均化处理过程中，主动螺杆分别带动第一从动螺杆和第二从动螺杆转动，以使得螺槽的空间体积呈现周期性变化，物料被不断地拉伸和压缩；

步骤S103：均化处理完成后，从出料部件挤出物料。

在本实施例中，通过进料部件向机筒内加入物料，电机带动主动螺杆转动，加热部件对物料进行加热，物料在单螺杆段熔融塑化，物料进入多螺杆段后，在压力作用下，物料往出料部件推进。此时，主动螺杆在驱动部件的带动下转动，主动螺杆同时带动左右两侧的第一从动螺杆和第二从动螺杆转动。由于主动螺杆与两条从动螺杆的直径差异，使得螺槽体积呈现周期性的变化，物料从两侧从动螺杆的C型室运动到中间主动螺杆的螺槽，螺槽体积不断增大，而在下一时刻，又一次移动到C型室，使得体积压缩，挤出过程中，物料的流动路径经历体积大小的不断演变，从而使得物料被不断地拉伸和压缩，促使不相容体系的共混。在多螺杆段设置有压力传感器和设置在多螺杆段的流道内的多个单向阀，在多螺杆段形成循环系统，根据被加工物料所需要的混合时间以及压力，控制循环系统的开合，从而实现在多螺杆段停留时间的控制，使得物料实现温度及形态等的均质化。均化处理完成后，从出料部件挤出物料。

基于此，通过在机筒内的单螺杆段设置只有主动螺杆的单螺杆结构，在机筒内的多螺杆段设置有主动螺杆和从动螺杆连接的多螺杆结构，在挤出装置的熔融段采用单螺杆结构，物料采用摩擦输送，保持单螺杆的固体输送效率高、产量高的优势。在挤出装置的均化段采用多螺杆结构，通过螺杆之间螺槽的压延作用，以及输送过程中的流道体积演变带来的拉伸与压缩，增大产量的同时促进物料的混合，从而提升挤出装置的混合性能。控制部件根据压力传感器检测物料受到的压力值以及物料所需的混合时间来调整单向阀的开闭，从而能够精准控制物料在多螺杆段的停留时间，实现多相体系物料的均化。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种可控停留时间的挤出装置，其特征在于，包括：机筒、主动螺杆和从动螺杆，所述机筒内至少分为单螺杆段和多螺杆段，所述主动螺杆贯穿所述单螺杆段，所述从动螺杆设置在所述多螺杆段，所述主动螺杆、所述从动螺杆和所述机筒之间形成螺槽，所述单螺杆段连接向所述多螺杆段之间的流道逐渐缩小，所述机筒内侧设置有用于对物料进行加热的加热部件；所述机筒外侧设置有控制部件、进料部件、驱动部件和出料部件，所述进料部件与所述单螺杆段连通，所述进料部件用于将物料投送到主动螺杆，所述出料部件与所述多螺杆段连通；所述驱动部件用于驱动所述主动螺杆将在所述单螺杆段熔融处理的所述物料输送至所述多螺杆段进行均化处理；所述从动螺杆包括第一从动螺杆和第二从动螺杆，所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆在所述主动螺杆的带动下转动，所述主动螺杆的转动方向与所述从动螺杆的转动方向相反；在所述多螺杆段还设置有压力传感器和设置在所述多螺杆段的流道内的多个单向阀，所述控制部件根据所述压力传感器检测所述物料受到的压力值以及所述物料所需的混合时间来调整所述单向阀的开闭，以使得所述物料在所述多螺杆段的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间。

2.根据权利要求1所述的可控停留时间的挤出装置，其特征在于，在所述机筒内只分为单螺杆段和多螺杆段的情况下，所述多螺杆段的长度小于等于所述单螺杆段和所述多螺杆段长度之和的30％。

3.根据权利要求1所述的可控停留时间的挤出装置，其特征在于，所述主动螺杆包括第一主动螺杆和第二主动螺杆，所述第一主动螺杆的直径大于所述第二主动螺杆的直径，所述第一主动螺杆和所述第二主动螺杆之间具有过渡段，所述过渡段设置有筛网，所述驱动部件包括第一电机和第二电机，所述第一电机用于驱动所述第一主动螺杆，所述第二电机用于驱动所述第二主动螺杆，所述第一主动螺杆设置在所述单螺杆段，所述第二主动螺杆设置在所述多螺杆段，所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆在所述第二主动螺杆的带动下转动。

4.根据权利要求3所述的可控停留时间的挤出装置，其特征在于，在所述物料为非结晶型塑料的情况下，所述单螺杆段的长度、所述多螺杆段的长度和所述过渡段的长度满足如下关系式：

其中，l₁为所述单螺杆段的长度，ι₂为所述多螺杆段的长度，ι₃为所述过渡段的长度。

5.根据权利要求3所述的可控停留时间的挤出装置，其特征在于，在所述物料为结晶型塑料的情况下，所述单螺杆段的长度、所述多螺杆段的长度和所述过渡段的长度满足如下关系式：

其中，ι₁为所述单螺杆段的长度，ι₂为所述多螺杆段的长度，l₃为所述过渡段的长度。

6.根据权利要求5所述的可控停留时间的挤出装置，其特征在于，所述第一从动螺杆的直径与所述第二从动螺杆的直径相等，所述第一从动螺杆的直径和所述第二从动螺杆的直径均小于等于所述第二主动螺杆的直径，当所述第二主动螺杆分别带动所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆转动时，所述螺槽的空间体积呈现周期性变化，以使得所述物料被不断地拉伸和压缩。

7.根据权利要求1所述的可控停留时间的挤出装置，其特征在于，所述多个单向阀包括第一单向阀、第二单向阀和第三单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀依次设置在所述多螺杆段的起始端和末尾端，所述第三单向阀于所述出料部件连接；在所述第一单向阀和所述第二单向阀打开的情况下，所述物料在所述多螺杆段的流道内不断循环均化；在所述第三单向阀打开的情况下，所述物料经所述第三单向阀从所述出料部件流出；所述第一单向阀、所述第二单向阀、所述第三单向阀均可调节出口流量的大小，并通过调节出口流量的大小调节所述多螺杆段的压力。

8.根据权利要求1所述的可控停留时间的挤出装置，其特征在于，所述加热部件包括多个加热用热电偶，多个加热用热电偶均匀设置在所述机筒内侧。

9.一种挤出机，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的可控停留时间的挤出装置。

10.一种可控停留时间的挤出装置的加工方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任意一项所述的可控停留时间的挤出装置，所述方法包括：

通过所述进料部件向所述机筒内加入物料；

驱动所述主动螺杆将在所述单螺杆段熔融处理的所述物料输送至所述多螺杆段进行均化处理，以使得所述物料在所述多螺杆段的流道内不断循环均化直至达到预设混合时间；且在均化处理过程中，所述主动螺杆分别带动所述第一从动螺杆和所述第二从动螺杆转动，以使得所述螺槽的空间体积呈现周期性变化，所述物料被不断地拉伸和压缩；

均化处理完成后，从所述出料部件挤出所述物料。