CN2138556Y - 球窝型动态混合器 - Google Patents

Abstract

球窝型动态混合器，是广泛用于合成纤维或塑料 工业的熔融混合螺杆挤出设备。本实用新型由于采 用了球窝式结构、剖开式机筒和特殊设计的缓冲区结 构，使高分子聚合物与其它种聚合物、固体添加物，在 熔融混合时，保证了配比的准确、连续、混合均匀、效 率高。此混合器加工方便、简易、检修方便，特别适合 于在主料与辅料混合要求严格的工业中应用。

Description

本实用新型涉及一种具有球窝型结构的熔融混合螺杆挤出设备，具体地说是高分子聚合物与高分子聚合物或高分子聚合物与固体物质的熔融混合设备。它广泛地应用在合成纤维纺丝或塑料加工中。

在高分子聚合物加工过程中，广泛应用挤出设备。在塑料、纺丝工业中特别是熔法纺丝工业，对高聚物的熔融、混合的要求是非常严格的，聚合物与聚合物（如复合纺丝）或聚合物与某些固体物质（如填加稳定剂、降温母粒、抗静电剂、色母粒等等），如熔融混合不好，轻则影响产品的各种性能（如色差、工艺失控），重则生产不正常、废品率高或断丝停产，所以世界各国对挤出设备的研究，不断有新技术、新产品问世。对于主料与辅料的挤出混合方法，历来有“母粒混合法”和“熔体注射法”。“母粒混合法”是将母粒（一般是固体）定量地加入到主料切片中，加入的方法有人工混合、转鼓混合和固体喂料器混合等，对于要求熔融混合更严格的生产工艺，则不如“熔体注射法”，熔体注射法是将辅料以熔体状态，用纺丝计量泵定量地注入到主料中，两种熔体经过高效混合器混匀后，送至纺丝组件去纺丝。它的优点是可以实现较宽配比范围的不同主、辅料或各种添加剂的共混，而且配比准确、连续、均匀。此项技术的关键在于高效混合器、主辅料会合处的结构。在我们获得的，1992年5月18日“巴马格公司最新的丙纶纺丝设备”样本中，介绍了一种带“月牙槽”结构的高效动态混合器，它的示意图如图1。它是在挤出机主螺杆（1）的头部混合区（2）处，（即出料部位），装配有月牙槽（5）型结构的混合头（4），它的流体在月牙槽中流动的示意图见图2。月牙槽静止环（3）的结构见图3。可以由图1简明地看出，在螺杆工作时，被混合的物料一面向头部运动，一方面受到螺杆、机筒相对运动的作用而发生混合，由于有月牙槽结构，物料在圆周表面，受到强制剪切，在三维平面上产生混合作用，无疑比现有多种类型螺杆的混合性能要优越。但从图3看出，混合器机筒内叠装的静止环（3），加工尺寸精度要求比较严格，否则组装后各静止环牙槽错位或结合面不密合，都将成为死角影响混合效果。另外月牙槽的横断面为窄矩形，物料在月牙槽内的流动以轴向流动为主，轴向旋涡较弱（见图2），而沿圆周方向上基本上无流动，或者说沿圆周向的旋涡作用很弱。由图1还发现该主螺杆到混合区之间还有一个缓冲区（6），为沟槽型。辅料在进料口（7）处，受月牙槽的凸凹变换作用，进料不够稳定。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术的缺欠而提供一种混合效果好、加工制造方便，在机筒和螺杆上分别设计有球窝型结构，而且还设计有良好混合性能缓和区的球窝型动态混合器。

本实用新型可以通过以下措施来实现，在挤出机主螺杆（1）的机头上（或另装配一个）设计带有半球窝或小于半球窝结构（8）的混合头（4），相应的机筒部分（9）也设计成该结构，且制成半剖式，整体结构见图4。在球窝混合头（4）与主螺杆（1）之间，设计带有犁钉结构螺杆的一熔体缓冲区（6）。高分子聚合物经过主螺杆被熔融为高粘稠状的熔体。辅料（如添加剂、抗静电剂、色母粒等等），经另一螺杆挤出机和纺丝计量泵，再经辅料进料口（7）送至熔体缓冲区（6），在此区域与主料以一定配比相混合。混合后的主、辅料进入混合区（2）。由于球窝结构，在动与不动的球窝结构相对运动时，当物料由一个球窝流出的瞬间，在球窝间受到强烈的剪切作用，同时也不断地被相互运动的另一些球窝剥离，使一个球窝内的物料被配位到多个球窝中。由于球窝的结构使得物料在球窝内的流动，各方向都很顺畅，无死角，特别是沿周向容易形成旋涡作用，它的熔体流动示意图见图5，这对混合是有积极作用的。混合器中带有静止球窝（8）结构的机筒部分（9）为剖开式结构，使得结构简单化容易制造了，见图6。它保证了主、辅料的配比准确，压力稳定，混合均匀，可使物料产生较好的三维混合效果。

本实用新型还可以通过以下措施来详述之。其主螺杆（1）可采用现行的任何一种类型的螺杆。球窝混合头（4）可以在加工主螺杆（1）时，在螺杆头部加工成球窝，也可以采用单独制作球窝混合头，并且以螺旋方式安装在主螺杆（1）上，球窝可为半球型或小于半球的球缺形状，具有球窝结构部分的长度一般为2D～5D，D为主螺杆直径。球窝的数目多少，球窝尺寸的大小，依据所加工物料、产量及主螺杆的规格尺寸来确定。一般的讲，球窝数目多，球窝尺寸小，混合效果增强，但是通过混合区的流体阻力大，功耗增加，输出量减小。混合头直径一般等于主螺杆直径。沿圆周排列的球窝数为3～20个。球窝表面加工要求光滑，两个半剖机筒结合面要严密，使用材料与一般的挤出机螺杆、机筒相同。

本实用新型的主、辅料会合部分的结构为一熔体缓冲区（6），为加速主、辅料的尽快混合，缓冲区段混合头的结构，可以加工成带有犁钉的结构（10）或带有螺旋的结构，辅料在缓冲区的入口处（7）进入，在入口处圆周上不设犁钉或螺旋，不应阻碍辅料的正常注入。缓冲区处螺杆长度一般在1D左右。

本实用新型的图例说明如下：图1为德国“巴马格”丙纶纺丝设备总体结构示意图，1－主螺杆，2－混合区，3－机筒上月牙槽静止环，4－混合头，5－月牙槽结构，6－缓冲区，7－辅料入口；图2为“巴马格”丙纶纺丝设备月牙槽内熔体流动图，图3为“巴马格”丙纶纺丝设备月牙槽静止环结构示意图，图4为本实用新型总体结构图，8－球窝结构，9－剖开式带静止球窝结构的机筒，10－犁钉（也可制成螺旋）结构，图5为本实用新型球窝内熔体流动图示。图6为剖开式带球窝结构的机筒的构造图示。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：我们曾对不同品种：聚丙烯、聚酯、添加剂……不同转速，不同有色丝，差别化纤维等进行过试验，从数据、照片的对比证实了本实用新型的优越性。在球窝动态混合器中，主、辅料会合后流经混合区段时，由于具有球窝结构，产生了三维流动，并受到剪切、剥离、配位、捏合等综合作用。其缓冲区的结构加强了混合效果。主、辅料配比准确，可实现较宽范围的不同主、辅料的共混。由于高效动态混合，使得结构紧凑。球窝结构加工容易，光滑无死角，流体流动阻力小。

下面介绍一种我们试验过的一个实施例，主螺杆直径采用φ80mm，混合头与主螺杆为一体加工，直径相同。球窝型动态混合器带球窝部分长度为3D，沿周向排列球窝8个，缓冲区长度为1D，并带有犁钉结构。

Claims (4)

1、一种球窝型动态混合器，由主螺杆(1)、缓冲区(6)、混合区(2)、机筒等构成，其特征在于混合区中混合头(4)和相应的机筒处，具有半球或小于半球型球窝结构(8)，带有静止球窝的机筒部分(9)采用剖开式，缓冲区螺杆具有犁钉(10)或螺旋结构，辅料进口开在缓冲区的入口处(7)，在该处的螺杆不设犁钉或螺旋结构。

2、如权利要求1所述之球窝型动态混合器，其特征在于混合头（4）直径一般与主螺杆（1）直径相同，球窝部分长度为主螺杆直径D的2D～5D长，沿其圆周排列3～20个球窝。

3、如权利要求1所述之球窝型动态混合器，其特征在于缓冲区（6）的螺杆长度为1D左右。

4、如权利要求1所述之球窝型动态混合器，其特征在于主螺杆与混合头采用相同直径φ80mm，具有球窝结构部分长度为30，沿周向排列球窝8个，缓冲区（6）螺杆长度为1D，上面设计有犁钉结构。

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