CN216914779U - 一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，包括：螺杆挤出机，还包括：三轴反应机，螺杆挤出机的挤出进料口连接到三轴反应机的反应出料口，螺杆挤出机与三轴反应机构成T字形结构并且一体连接，三轴反应机包括：机床、机筒容器、转子搅拌装置，转子搅拌装置安装在机筒容器内，转子搅拌装置包括：转轴、转片、钩爪，转轴有三个并且水平安装在机筒容器内，三个转轴互相平行设置并且位于同一水平面内，每个转轴上安装有多个转片，转片为圆环形结构套装在转轴的外部，每个转片上安装有多个钩爪。本实用新型的三轴反应机为连续化的生产工艺，相比常规间歇法工艺，连续化工业的产品性能稳定，设备的操作和自动化程度高。

Description

一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机

技术领域

本实用新型涉及聚合反应设备领域，尤其涉及一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机。

背景技术

在高分子聚合物的生产过程中，现有的生产线采用聚合反应釜对进行聚合反应，之后利用螺杆挤出机将材料挤出成型，该生产线为间歇式的生产线，生产效率不高，而且自动化程度不高，同时传统的聚合反应釜自洁能力不强，同时常规反应/脱挥设备难以处理高粘度物料或高溶剂脱挥工艺要求。

发明内容

鉴于上述现有聚合设备中存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型解决的技术问题是：现有高分子材料生产线分布进行，采用间歇式的生产线进行生产，连续化和自动化程度不高，现有的聚合反应罐在进行温度调节、罐体清洁、高粘度物料搅拌、高溶剂脱挥处理等反面效果不佳。

针对上述技术问题，本实用新型提供一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，包括：螺杆挤出机，还包括：三轴反应机，所述螺杆挤出机的挤出进料口连接到所述三轴反应机的反应出料口，所述螺杆挤出机与所述三轴反应机构成T字形结构并且一体连接，所述三轴反应机包括：机床、机筒容器、转子搅拌装置，所述机筒容器水平安装在所述机床上，所述转子搅拌装置安装在所述机筒容器内，所述转子搅拌装置包括：转轴、转片、钩爪，所述转轴有三个并且水平安装在所述机筒容器内，三个转轴互相平行设置并且位于同一水平面内，每个转轴上安装有多个转片，所述转片为圆环形结构套装在所述转轴的外部，每个转片上安装有多个钩爪。

作为本实用新型的一种优选方案，所述钩爪的截面为E字形结构，两个相邻转轴上的钩爪互相啮合，三个转轴保持差速同向转动。

作为本实用新型的一种优选方案，两侧转轴上的转片上安装有5个钩爪，中央转轴的转片上安装有4个钩爪，三个转轴的转速比为：4:5:4。

作为本实用新型的一种优选方案，两侧转轴上的转片上安装有4个钩爪，中央转轴的转片上安装有5个钩爪，三个转轴的转速比为：5:4:5。

作为本实用新型的一种优选方案，所述钩爪与转片采用积木可拆卸安装方式固定到所述转轴上，并且所述转片的安装位置可以进行调节。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机筒容器由多节反应筒进行串联对接组成，所述机筒容器侧壁的两端分别开设有反应进料口、反应出料口。

作为本实用新型的一种优选方案，每节反应筒体的侧壁内开设有环绕设置的导热腔，所述反应筒体的外侧还安装有热媒进料管道、热媒出料管道，所述热媒进料管道与所述热媒出料管道均与所述导热腔连通，通过将热媒进料管道与热媒出料管道连接到热媒加热系统中实现对机筒容器内反应物的加热处理。

作为本实用新型的一种优选方案，所述转轴内安装有热媒进料流道、热媒出料流道，所述热媒进料流道与热媒出料流道热媒加热系统中。

作为本实用新型的一种优选方案，所述反应筒体上开设有反应机真空排气室，所述反应机真空排气室通过真空管道和阀门连接到真空冷凝系统上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述螺杆挤出机包括：机筒、螺杆，所述机筒水平设置，所述螺杆有两个并且水平安装在所述机筒内，所述机筒第一端侧壁上开设有挤出进料口，所述机筒的第二端开口设置并形成挤出排料口。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机筒的外部安装有电加热器。

作为本实用新型的一种优选方案，其特征在于，所述机筒的侧壁上开设有多组挤出机真空排气室，多组挤出机真空排气室通过法兰衔接到真空冷凝系统上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述螺杆包括：芯轴、螺杆元件，所述螺杆元件安装在所述芯轴的外部。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机筒由多节挤出筒串联对接组成。

与现有技术相比，本实用新型提供一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，具有以下有益效果：

1.本实用新型的三轴反应机为连续化的生产工艺，相比常规间歇法工艺，连续化工业的产品性能稳定，设备的操作和自动化程度高。

2.本实用新型的三轴反应机和双螺杆挤出机均具备良好的自清洁功能，解决物料长时间停留造成的分解和聚合度不均匀问题。

3.本实用新型的三轴反应机容积比高，具备更高的工作容积和气相空间。在聚合反应或高溶剂脱挥生产时，单套设备具备更高的挤出量和生产效率。

4.本实用新型的三轴反应机具备出色的混合和界面更新能力，有利于反应速率的提升，或溶剂、单体等挥发分从高粘聚合物中脱出，增加脱挥、干燥的效果。

5.本实用新型的三轴反应机具备较大的传热面积，机筒和转子芯部均可通热媒加热，增加残留单体、溶剂等挥发份的脱除效率。

6.本实用新型的三轴反应机具备较高的扭矩，以完成各种高粘度的聚合物的生产。

7.本实用新型的三轴反应机工作时物料在三轴反应机中停留时间长，物料在反应器内以“平推流”形式边反应边向出料端输送，可以满足长反应时间的工艺要求。

8.本实用新型的双螺杆挤出机与三轴反应机采用“T字型”直连型式，功双螺杆挤出机具备排料挤出和深度脱挥功能。

附图说明：

图1为一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机的结构示意图。

图2为三轴反应机的结构示意图。

图3为双螺杆挤出机的结构示意图。

图4为圈A部位的放大图。

其中：1-机筒容器；101-反应进料口；102-反应出料口；103-热媒进料管道；104-热媒出料管道；105-反应机真空排气室；2-转子搅拌装置；201-热媒进料流道；202-热媒出料流道；203-转轴；204-转片；205-钩爪；3-机筒；301-挤出进料口；302-挤出排料口；4-螺杆；5-电加热器；6-挤出机真空排气室。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

如图1所示，本实用新型提供一种新型三轴连续聚合脱挥挤出机，包括：螺杆挤出机，还包括：三轴反应机，螺杆挤出机的挤出进料口301连接到三轴反应机的反应出料口102，螺杆挤出机与三轴反应机构成T字形结构并且一体连接，三轴反应机包括：机床、机筒容器1、转子搅拌装置2，机筒容器1水平安装在机床上，转子搅拌装置2安装在机筒容器1内。

如图2所示，本实用新型的机筒容器1由多节反应筒进行串联对接组成，机筒容器1侧壁的两端分别开设有反应进料口101、反应出料口102，反应进料口101可配套连接熔体（胶液）计量喂料装置，机筒容器1由2~4节反应筒串联组成，并通过支架安装于床身上。

每节反应筒体的侧壁内开设有环绕设置的导热腔，反应筒体的外侧还安装有热媒进料管道103、热媒出料管道104，热媒进料管道103与热媒出料管道104均与导热腔连通，通过将热媒进料管道103与热媒出料管道104连接到热媒加热系统中实现对机筒容器1内反应物的加热处理。通过将机筒容器1设置成为双夹层结构，夹层内部通热媒加热，实现机筒容器1内部物料的温度控制。根据工艺需求还可在机筒容器1上设有1~4个反应机真空排气室105，并通过真空管道及阀门与真空冷凝系统连接。

机筒容器1的结构与“一字型”排列的转子搅拌装置2对应，使其具备更大的截面积和气相空间，从而增加工作容积和停留时间。相比常规单轴和双轴反应器具备更高的单台设备的产量。

如图4所示，本实用新型的转子搅拌装置包括：转轴203、转片204、钩爪205，转轴203有三个并且水平安装在机筒容器1内，三个转轴203互相平行设置并且位于同一水平面内，每个转轴203上安装有多个转片204，转片204为圆环形结构套装在转轴203的外部，每个转片204上安装有多个钩爪205，钩爪205的截面为E字形结构，两个相邻转轴203上的钩爪205互相啮合，三个转轴203保持差速同向转动。每个转轴203同方向、差速运转，转轴203上分别设有若干转片204，转片204圆周方向上设有若干组E型钩爪205，相邻转片204上的钩爪205相互交错啮合。通过转子的啮合型同向旋转，实现钩爪205与转轴203、钩爪205与转片204、钩爪205与钩爪205之间的自清洁和对物料的混合分散功能。相比单轴和二轴反应机，三轴反应机内部三转子的啮合次数更多、表面更新效率高，有利于反应速率的提升，或溶剂、单体等挥发分从高粘聚合物中脱出，增加脱挥、干燥的效果。

如图3所示，具体的，两侧转轴203上的转片204上安装有5个钩爪205，中央转轴203的转片204上安装有4个钩爪205，三个转轴203的转速比为：4:5:4，钩爪205与转片204采用积木可拆卸安装方式固定到转轴203上，并且转片204的安装位置可以进行调节，钩爪205成螺旋角排列，螺旋角范围0-10°，转轴203上的转子结构可灵活更换，对不同物料特性和工艺要求适应性强。转子部件为积木式结构，可根据物料特性和工艺要求进行快速更换和调整。

转轴203和机筒容器1的长径比L/D=3~10。

为进一步增强对机筒容器1内物料的温度控制，本实用新型在转轴203内安装有热媒进料流道201、热媒出料流道202，热媒进料流道与热媒出料流道热媒加热系统中。通过机筒容器1的内壁与转轴203的表面同时对物料进行加热，提高温控效果。

如图3所示，以下对本实用新型的螺杆挤出机进行具体的描述，本实用新型的螺杆挤出机包括：机筒3、螺杆4，机筒3水平设置，螺杆4有两个并且水平安装在机筒3内，机筒3第一端侧壁上开设有挤出进料口301，机筒3的第二端开口设置并形成挤出排料口302。双螺杆挤出机与上阶三轴反应机采用“T字型”直连结构，用于排出三轴反应机内的物料并对其进行深度脱挥。通过螺杆4对物料进行混合和界面更新，进一步脱除熔体内部的挥发份。机筒3的外部安装有电加热器5，机筒3内部设有冷却水道，用于加热和冷却机筒3内部物料。机筒3的侧壁上开设有多组挤出机真空排气室6，多组挤出机真空排气室通过法兰衔接到真空冷凝系统上。挤出机真空排气室6数量为3~5组，挤出机真空排气室6出口法兰与真空冷凝系统衔接。排气口处可配备多种开口模块，防止不同状态的物料发生冒料情况，挤出机真空排气室6上盖带双视窗便于观察。每个挤出机真空排气室6配备一组管道和阀门，单独控制排气室管道的开合。多组联排挤出机真空排气室6，使机筒3内绝大部分区域处于高真空状态下，配合螺杆4的剪切和界面更新效果，进一步提升脱挥效果。

本实用新型螺杆4包括：芯轴、螺杆元件，螺杆元件安装在芯轴的外部。螺杆元件分为输送元件、捏合元件以及其它特殊元件，经合理设计组合，可满足实现众多复杂工艺过程。同向啮合旋转的双螺杆具有良好的自清洁功能和正向输送能力，防止死区存料、返料等问题。同向旋转的双螺杆有啮合区、螺杆外径与机筒间隙更小，因此螺杆对物料的剪切和界面更新效果更好。芯轴上的螺杆结构可灵活更换，对不同物料特性和工艺要求适应性强。螺杆元件为积木式结构，可根据物料特性和工艺要求进行快速更换和调整。

为方便对机筒3的长度进行灵活调整，本实用新型的机筒3由多节挤出筒串联对接组成。具体的机筒3由5~15节挤出筒进行串联组成。螺杆4和机筒3长径比L/D=20~52。

实施例2

本实用新型提供一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，与实施例1相比，两侧转轴203上的转片204上安装有4个钩爪205，中央转轴203的转片204上安装有5个钩爪205，三个转轴203的转速比为：5:4:5。其余结构与实施例1均相同。

应说明的是，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精神和范围，其均应涵盖在实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，包括：螺杆挤出机，其特征在于，还包括：三轴反应机，所述螺杆挤出机的挤出进料口（301）连接到所述三轴反应机的反应出料口（102），所述螺杆挤出机与所述三轴反应机构成T字形结构并且一体连接，所述三轴反应机包括：机床、机筒容器（1）、转子搅拌装置（2），所述机筒容器（1）水平安装在所述机床上，所述转子搅拌装置（2）安装在所述机筒容器（1）内，所述转子搅拌装置包括：转轴（203）、转片（204）、钩爪（205），所述转轴（203）有三个并且水平安装在所述机筒容器（1）内，三个转轴（203）互相平行设置并且位于同一水平面内，每个转轴（203）上安装有多个转片（204），所述转片（204）为圆环形结构套装在所述转轴（203）的外部，每个转片（204）上安装有多个钩爪（205）。

2.根据权利要求1所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，所述钩爪（205）的截面为E字形结构，两个相邻转轴（203）上的钩爪（205）互相啮合，三个转轴（203）保持差速同向转动。

3.根据权利要求2所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，两侧转轴（203）上的转片（204）上安装有5个钩爪（205），中央转轴（203）的转片（204）上安装有4个钩爪（205），三个转轴（203）的转速比为：4:5:4。

4.根据权利要求2所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，两侧转轴（203）上的转片（204）上安装有4个钩爪（205），中央转轴（203）的转片（204）上安装有5个钩爪（205），三个转轴（203）的转速比为：5:4:5。

5.根据权利要求3-4任一所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，所述钩爪（205）与转片（204）采用积木可拆卸安装方式固定到所述转轴（203）上，并且所述转片（204）的安装位置可以进行调节。

6.根据权利要求5所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，所述机筒容器（1）由多节反应筒进行串联对接组成，所述机筒容器（1）侧壁的两端分别开设有反应进料口（101）、反应出料口（102）。

7.根据权利要求6所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，每节反应筒体的侧壁内开设有环绕设置的导热腔，所述反应筒体的外侧还安装有热媒进料管道（103）、热媒出料管道（104），所述热媒进料管道（103）与所述热媒出料管道（104）均与所述导热腔连通，通过将热媒进料管道（103）与热媒出料管道（104）连接到热媒加热系统中实现对机筒容器（1）内反应物的加热处理。

8.根据权利要求7所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，所述转轴（203）内安装有热媒进料流道（201）、热媒出料流道（202），所述热媒进料流道与热媒出料流道热媒加热系统中。

9.根据权利要求8所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，所述机筒容器（1）上开设有反应机真空排气室（105），所述反应机真空排气室（105）通过真空管道和阀门连接到真空冷凝系统上。

10.根据权利要求9所述的一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机，其特征在于，所述螺杆挤出机包括：机筒（3）、螺杆（4），所述机筒（3）水平设置，所述螺杆（4）有两个并且水平安装在所述机筒（3）内，所述机筒（3）第一端侧壁上开设有挤出进料口（301），所述机筒（3）的第二端开口设置并形成挤出排料口（302）。

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