CN211763379U - 一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，包括1根或2根转子，每根所述转子包括转子功能结构，所述转子功能结构包括输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段，所述输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段对应的螺旋结构在轴向任意位置的螺旋升角的角度是不同的。本实用新型创造了一种全新的塑料塑化转子，转子的径向截面为椭圆，轴向螺旋升角周期变化，实现塑料在转子中塑化时，体积交替变化，熔体产生拉伸/压缩效果，实现以拉伸流变为主导的塑料塑化过程。

Description

一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子

技术领域

本实用新型涉及塑料产品生产设备领域，具体的说是涉及一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子。

背景技术

在塑料制品加工成型过程中，首先将调配好的粉状或者颗粒状塑料喂入机筒，然后由机筒内的螺杆进行输送、分散、压缩和塑化，在外部加热的协助下，机筒内的塑料由固态变成高温熔融态熔体。熔体经过定型模具，可以形成不同形状的产品。在这一系列过程中，螺杆的结构决定了塑料的输送，分散，压缩和塑化，即螺杆的构造决定了塑料制品的物理性能，外观和生产产量。目前塑料加工设备中的螺杆在同一功能段区间的螺旋升角并无变化，导致塑料塑化过程单调不良，分散简单不均匀。

实际的生产中，这种同一功能段区间的螺旋升角无变化的螺杆有如下缺点：1、固定的螺旋升角导致塑料分散能力有限，分散均匀性不好。2、塑化能力弱，需要大量的外部热能，或者较长的长径比才能使塑料塑化。3、无法实现高分子材料分子链的充分解纠缠，因而提升塑料制品的物理性能有困难。

本实用新型设计了一种基于椭圆截面和周期性升角变化的塑化转子，转子共轭异向外翻转动时，塑料整体正位移输送的同时，因转子每一瞬间的螺旋升角都在变化，当升角变大时，螺旋槽体积加大，塑料呈现拉伸的效果，升角变小时，螺旋槽体积缩小，呈现压缩的效果。塑料在机筒和转子之间不断的拉伸/压缩交替变化，使得熔体在拉伸流变条件下塑化更好，分散更均匀。从而提升塑料制品物理性能，降低生产成本。

实用新型内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提供了一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，包括1根或2根转子，每根所述转子包括转子功能结构，所述转子功能结构包括输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段，所述输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段对应的螺旋结构在轴向任意位置的螺旋升角的角度是不同的。

上述技术方案中，所述输送段、真空段和均化段的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均逐渐递减，所述塑化段和二次塑化段的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均呈周期性交替变化。

上述技术方案中，所述输送段、真空段和均化段的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角从90度到0度逐渐递减；其中，螺旋升角不包括90度和0度。

上述技术方案中，所述塑化段和二次塑化段的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从90度递减到0度再递增到 90度的周期性交替变化，或者所述塑化段和二次塑化段的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从0度递增到90度再递减到0度的周期性交替变化；其中，螺旋升角不包括90度和0 度。

上述技术方案中，所述输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段对应的螺旋结构在轴向任意位置的横截面形状为椭圆形。

上述技术方案中，所述转子功能结构外径沿轴向均等或依次递减。

上述技术方案中，每根所述转子还包括转子驱动部分和辅助部分，所述转子驱动部分和辅助部分分设在转子功能结构的两端。

上述技术方案中，当所述转子为两个时，其中一个转子上所对应的输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段与另一根转子上所对应的输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段彼此之间相互一一对应异向啮合；

两根所述转子上的转子功能结构在轴向上任意位置处的截面形状均为大小相同且彼此相切的椭圆形。

上述技术方案中，每根转子轴向任意位置的横截面的中心点与转子自身的旋转轴线相重合或偏移。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

当一个转子转动或两个转子共轭异向外翻转动时，塑料整体正位移输送的同时，相对于机筒和塑料熔体而言，转子每一瞬间的螺旋升角都在变化：当转子螺旋结构的螺旋升角呈变大趋势时，该处转子螺旋结构的螺旋槽体积加大，塑料呈现拉伸的效果；当转子螺旋结构的螺旋升角呈变小趋势时，该转子处螺旋结构的螺旋槽体积缩小，呈现压缩的效果。塑料在机筒和转子之间不断的拉伸/压缩交替变化，使得熔体在拉伸流变条件下塑化更好，分散更均匀。从而提升塑料制品物理性能，降低生产成本。

本实用新型创造了一种全新的塑料塑化转子，转子的径向截面为椭圆，轴向螺旋升角周期变化，实现塑料在转子中塑化时，体积交替变化，熔体产生拉伸/压缩效果，实现以拉伸流变为主导的塑料塑化过程。

本实用新型的创新点在于：转子的转子功能结构(包括输送段、塑化段、真空段、二次塑化段和均化段)的螺旋结构在轴向任意位置的螺旋升角的角度是不同的，当转子螺旋结构的螺旋升角呈变大趋势时，该处转子螺旋结构的螺旋槽体积加大，塑料呈现拉伸的效果；当转子螺旋结构的螺旋升角呈变小趋势时，该转子处螺旋结构的螺旋槽体积缩小，呈现压缩的效果。塑料在机筒和转子之间不断的拉伸/压缩交替变化，使得熔体在拉伸流变条件下塑化更好，分散更均匀；从而提升塑料制品物理性能，降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施例的结构示意图；

图1a为图1中A-A方向的剖面图；

图2为本实用新型第二种实施例的结构示意图；

图2a为图2中B-B方向的剖面图；

图3为本实用新型第三种实施例的结构示意图；

图4为本实用新型第四种实施例的结构示意图；

图5为第一种实施例的实际应用例的结构示意图；

图6为第二种实施例的实际应用例1的结构示意图；

图7为第三种实施例的实际应用例的结构示意图；

图8为第四种实施例的实际应用例的结构示意图；

图9为第二种实施例的实际应用例2的结构示意图；

附图标记说明：

100、转子功能结构；200、转子驱动部分；300、辅助部分；

1、输送段；2、塑化段；3、真空段；4、二次塑化段；5、均化段。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。

现有技术中，螺旋结构的“螺旋升角”一般定义为：在中径圆柱面上，螺旋线的切线与垂直螺旋线轴线平面的夹角。

本实用新型提供了一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，包括1根或2根转子，每根所述转子包括转子功能结构100，所述转子功能结构100包括输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5，所述输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段 4和均化段5对应的螺旋结构在轴向任意位置的螺旋升角的角度是不同的。

本实用新型中，所述输送段1、真空段3和均化段5的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均逐渐递减，所述塑化段2和二次塑化段4的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均呈周期性交替变化。进一步的，所述输送段1、真空段3和均化段5的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角从90度到0度逐渐递减。所述塑化段2和二次塑化段4的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从90度递减到0 度再递增到90度的周期性交替变化，或者所述塑化段2和二次塑化段4的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从0 度递增到90度再递减到0度的周期性交替变化；其中，螺旋升角不包括90度和0度。

本实用新型中，所述输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5对应的螺旋结构在轴向任意位置的横截面形状为椭圆形。

本实用新型中，所述转子功能结构100外径沿轴向均等或依次递减。

本实用新型中，每根所述转子还包括转子驱动部分200和辅助部分300，所述转子驱动部分200和辅助部分300分设在转子功能结构 100的两端。

本实用新型中，当所述转子为两个时，其中一个转子上所对应的输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5与另一根转子上所对应的输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5彼此之间相互一一对应异向啮合；

两根所述转子上的转子功能结构100在轴向上任意位置处的截面形状均为大小相同且彼此相切的椭圆形。

本实用新型中，每根转子轴向任意位置的横截面的中心点均与转子自身的旋转轴线相重合或偏移。具体的，每根转子在轴向运动轨迹是以转子自身的旋转轴线为中心线的圆周运动或偏转运动。

实施例1：如图1所示，本实施例提供的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，包括1根转子，该转子由转子功能结构 100和分设在转子功能结构100两端的转子驱动部分200和辅助部分 300构成，转子驱动部分200用于与转子驱动装置(图中未示出)相连接，辅助部分300用于熔体输出。

其中，转子杆功能结构沿轴向依次由输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5组成，所述输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5对应的螺旋结构在轴向任意位置的螺旋升角的角度是不同的。本实施例中，所述输送段1、真空段3和均化段5的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均逐渐递减，具体的，所述输送段1、真空段3和均化段5的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角从90度到0度逐渐递减；其中，螺旋升角不包括90度和0度。

所述塑化段2和二次塑化段4的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均呈周期性交替变化。本实施例中，所述塑化段2和二次塑化段4的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从90度递减到0度再递增到90度的周期性交替变化；其中，螺旋升角不包括90度和0度。

如图1a所示，所述输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段 4和均化段5对应的螺旋结构在轴向任意位置的横截面形状为椭圆形。其中，每根转子轴向任意位置的横截面的中心点均与转子自身的旋转轴线相重合或偏移。

在本实施例中，该单根螺杆上的转子功能结构外径在轴向任意位置处的均相等。

实施例2：如图2所示，本实施例提供的本实施例提供的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，包括2根转子，每根转子均由转子功能结构100以及分设在转子功能结构100两端的转子驱动部分200和辅助部分300构成，转子驱动部分200用于与转子驱动装置(图中未示出)相连接，辅助部分300用于熔体输出。

其中，每根转子的转子杆功能结构100沿轴向依次由输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5组成，其中一个转子上所对应的输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5 与另一个转子上所对应的输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5彼此之间相互一一对应异向啮合；

所述输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5 对应的螺旋结构在轴向任意位置的螺旋升角的角度是不同的。本实施例中，所述输送段1、真空段3和均化段5的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均逐渐递减，具体的，所述输送段1、真空段3和均化段5的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角从90度到0度逐渐递减；其中，螺旋升角不包括90度和0 度。

所述塑化段2和二次塑化段4的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角均呈周期性交替变化。本实施例中，所述塑化段2和二次塑化段4的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从90度递减到0度再递增到90度的周期性交替变化；其中，螺旋升角不包括90度和0度。

如图2a所示，两个转子中相应的两个输送段1、塑化段2、真空段3、二次塑化段4和均化段5对应的螺旋结构在轴向任意位置处的横截面形状为两个尺寸相等且相切的椭圆形。其中，每根转子轴向任意位置的横截面的中心点均与转子自身的旋转轴线相重合或偏移。

在本实施例中，两个转子在外形、尺寸结构均相同，且每根转子上的转子功能结构外径在轴向任意位置处的均相等。

实施例3：如图3所示，本实施例与实施例1结构类似，区别在于：在本实施例中，每根转子上的转子功能结构100的外径沿轴向依次递减。

实施例4：如图4所示，本实施例与实施例2结构类似，区别在于：在本实施例中，每根转子上的转子功能结构100的外径沿轴向均依次递减。

本实用新型的工作原理如下：

塑料在转子的作用下，因输送段1区间螺旋升角逐渐减小，在输送段1区间逐渐被压缩，进入到塑化段2。塑化段2区间螺旋升角周期性大小交替，不规则变化，塑料在塑化段2区间随着转子螺旋升角的周期性变化被拉伸或压缩，螺旋升角变大时，螺槽体积加大，螺旋升角变小时，螺槽体积缩小，熔体随着体积大小变化产生拉伸压缩效果，实现熔体的拉伸流变塑化条件。因转子的正位移特性，塑料被拉压和蠕动前进，流向真空段3。真空段3区间的螺旋升角逐渐减小，塑料熔体在真空段3区间被真空泵抽出挥发物空气后，体积逐渐减小，塑料熔体渐渐压实，进入到二次塑化段4区间，二次塑化段4区间螺旋升角周期性大小交替变化，塑料熔体再次被拉伸或压缩。最后，塑化，分散好的塑料熔体进入均化段5区间，在均化段5区间螺旋升角逐渐减小，呈梯度变化将熔体强制送出机筒。

本实用新型提供的基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，是塑料成型加工的核心部件，可以应用于多种塑料加工机械。下面举出部分应用实例，但本实用新型所提出的结构及其构造方法不限于这些应用。

1、椭圆截面和升角周期性变化单转子挤出机

如图5所示，为实施例1在椭圆截面和升角周期性变化单转子挤出机400中的应用：当塑化装置采用单根椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子时，与其它部件一起组成单转子塑化挤出机或注塑机。通过利用图1中塑化段2和二次塑化段4的螺旋升角周期性变化特性，加强塑料在机筒内部的塑化，使得出口处的塑料熔体塑化均匀，分散性更好。

2、椭圆截面和升角周期性变化的平行双转子挤出机

如图6所示，为实施例2在椭圆截面和升角周期性变化的平行双转子挤出机500的应用：当塑化装置采用两根椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子时，与其它部件一起组成平行双转子塑化挤出机。通过利用图3中塑化段2和二次塑化段4的螺旋升角周期性变化，以及共轭椭圆6和椭圆7，形成以拉伸流变为主体的塑化方式。转子中相应螺旋机构螺旋升角变大时，螺旋机构的螺槽体积加大；转子中相应螺旋机构螺旋升角变小时，螺旋机构的螺槽体积缩小，熔体在螺槽体积大小交替变化中被塑化，使得塑料产品物理性能指标大大提升。

3、锥形椭圆截面和升角周期性变化单转子挤出机

如图7所示，为实施例3在锥形椭圆截面和升角周期性变化单转子挤出机600中的应用：当塑化装置采用一根椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子时，并且椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子是锥形的(如图3所示，转子中转子功能结构100呈锥形)，即构成锥形椭圆截面和升角周期性变化单转子挤出机。塑料在锥形转子的作用下，层层推进。塑化段2和二次塑化段4区间具有锥形，径向为大小不一的椭圆截面，轴向升角周期性变化。塑料在塑化段2和二次塑化段4区间因体积大小变化而被强力塑化，转子比传统螺杆短，工艺温度低，保证塑料产品质量的同时，能耗下降。

4、锥形椭圆截面和升角周期性变化的双转子挤出机

如图8所示，为实施例4在锥形椭圆截面和升角周期性变化的双转子挤出机700的应用：当塑化装置采用两根锥形椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子(如图4所示，每根转子中转子功能结构100均呈锥形)时，即成为锥形椭圆截面和升角周期性变化的双转子挤出机。塑料在两根转子的输送塑化过程中，两根锥形椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子相互共轭，结合图1中塑化段2和二次塑化段4的塑化功能，转子的螺槽体积大小交替变化，塑料随着螺槽体积的变化时而拉伸，时而压缩，周期性的往复变化，使得塑料制品质量大大提高。

5、椭圆截面和升角周期性变化转子注塑机

如图9所示，为实施例2在椭圆截面和升角周期性变化转子注塑机800中的应用：当椭圆截面和升角周期性变化塑化转子应用于注塑机时，即成为椭圆截面和升角周期性变化转子注塑机，根据上述的升角周期性变化和体积大小交换塑化原理，使得椭圆截面和升角周期性变化转子注塑机同样具备上述优点，具有塑化好，塑化均匀，能耗低的优点。

实际的生产结果证明，上述基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，使得机筒出口处的熔体相态一致，熔体内部各点的温度，粘度，速率和压力呈均匀变化，这些因素使的塑料制品物理性能大大提高，外观性能大大改善。同时因为塑化段2和二次塑化段4区间的螺旋升角周期性大小交替变化，塑料以拉伸流变塑化为主，使得熔体内部热应力更均匀，内热的减小使得熔体实际的加工工艺温度，速度范围更加宽广。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，包括1根或2根转子，每根所述转子包括转子功能结构(100)，其特征在于，所述转子功能结构(100)包括输送段(1)、塑化段(2)、真空段(3)、二次塑化段(4)和均化段(5)，所述输送段(1)、塑化段(2)、真空段(3)、二次塑化段(4)和均化段(5)对应的螺旋结构在轴向任意位置的螺旋升角的角度是不同的；

所述输送段(1)、真空段(3)和均化段(5)的螺旋结构在沿物料输送方向的相应区间轴向的螺旋升角均逐渐递减，所述塑化段(2)和二次塑化段(4)的螺旋结构在相应区间轴向的螺旋升角均呈周期性交替变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，其特征在于，所述输送段(1)、真空段(3)和均化段(5)的螺旋结构在沿物料输送方向的相应区间轴向的螺旋升角从90度到0度逐渐递减；其中，螺旋升角不包括90度和0度。

3.根据权利要求1所述的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，其特征在于，所述塑化段(2)和二次塑化段(4)的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从90度递减到0度再递增到90度的周期性交替变化，或者所述塑化段(2)和二次塑化段(4)的螺旋结构在沿物料输运方向的相应区间轴向的螺旋升角呈从0度递增到90度再递减到0度的周期性交替变化；其中，螺旋升角不包括90度和0度。

4.根据权利要求1所述的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，其特征在于，所述输送段(1)、塑化段(2)、真空段(3)、二次塑化段(4)和均化段(5)对应的螺旋结构在轴向任意位置的横截面形状为椭圆形。

5.根据权利要求1所述的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，其特征在于，所述转子功能结构(100)外径沿轴向均等或依次递减。

6.根据权利要求1所述的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，其特征在于，每根所述转子还包括转子驱动部分(200)和辅助部分(300)，所述转子驱动部分(200)和辅助部分(300)分设在转子功能结构(100)的两端。

7.根据权利要求6所述的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，其特征在于，当所述转子为两个时，其中一个转子上所对应的输送段(1)、塑化段(2)、真空段(3)、二次塑化段(4)和均化段(5)与另一根转子上所对应的输送段(1)、塑化段(2)、真空段(3)、二次塑化段(4)和均化段(5)彼此之间相互一一对应异向啮合；

两根所述转子上的转子功能结构(100)在轴向上任意位置处的截面形状均为大小相同且彼此相切的椭圆形。

8.根据权利要求1或6所述的一种基于椭圆截面和升角周期性变化的塑化转子，其特征在于，每根转子轴向任意位置的横截面的中心点均与转子自身的旋转轴线相重合或偏移。

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