CN104647721B - 一种挤出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种挤出装置，包括料筒及套于料筒内的螺杆，料筒壁部设进、出料口，其内侧壁设有第一螺槽并形成第一螺棱，螺杆外侧壁的螺槽为第二螺槽，其螺棱为第二螺棱，第一、二螺槽的螺旋方向相反，挤出装置包括一阶螺杆段，进料口位于料筒侧壁对应一阶螺杆段前端部或前方位置，出料口位于料筒侧壁对应一阶螺杆段的尾端部或后方位置，一阶螺杆段对应的第一、二螺棱沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，第一、二螺棱中凸起部分的螺棱为螺棱峰，下凹部分的螺棱为螺棱谷，第一螺棱的螺棱峰能与第二螺棱的螺棱谷配合，第二螺棱的螺棱峰能与第一螺棱的螺棱谷配合。本发明具有物料停留时间短、加工能力强、分散混合、分布混合好等优点。

Description

一种挤出装置

技术领域

本发明涉及螺杆混炼挤出领域，具体是一种挤出装置。

背景技术

目前，带螺杆的装备广泛应用于石油、化工、家电、食品加工、聚合物填充改性以及反应挤出等工业场合。现有的带螺杆装置主要有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机以及多螺杆挤出机等。其中，双螺杆挤出机又可进一步分为同向、异向旋转，啮合、非啮合形式以及错列、并列等多种形式。虽然双螺杆、多螺杆挤出机出现在一定程度上改善混合混炼效果，但总体来讲，现有这类装备有五大缺陷:(1)混合混炼效果差;(2)熔融历程长而且不均匀；(3)能耗高，能量利用率低；(4)比产量低；(5)对加工物料适应性窄，更换结构部件费时费力。尤其是(1)一(4)点，已经成为挤出机发展的关键制约因素，目前还没有发现有效的解决方法。

由于聚合物熔体的高粘度特性，排除了其湍流、尾迹旋涡的存在。混合过程只能是层流混合。

在单螺杆挤出机螺槽内熔体是规则的壳层层流混合，流体质点在向口模挤出的过程中，存在着特定的壳层轨道，流体只能沿着壳层作类螺旋运动，而各壳层间几乎没有相互混合发生，这就意味着界面随应变呈线性增长。为进一步利用力剪切作用来强化混合混炼效果，挤出机的计量段螺槽较浅，这样使得泵送能力下降。因此，为提高其混合性能，先后出现了象销钉螺杆、剪切混合元件等一系列专利技术，但这些技术在耗能激增的同时，其混合机理仍然是传统的层流混合，混合效果提高并不理想。Buss混炼机将销钉固定在料筒之上，并将螺杆引入低频往复脉动，机器的自洁性能提高，其实质是交叉分流作用，但由于必须将螺棱切断，输送能力损失更大，比产量更低。

对于双螺杆挤出机，啮合同向双螺杆挤出机中混合特性几乎为啮合区所控制，但此位置在挤出机中只占有很小的比例。普通螺纹元件只能导致流体界面线性增加，远没有达到理想混合，Lyapnov指数进一步分析表明，物料在向口模推进的过程中，其值是逐步减小的，说明稳态挤出不利于混合。对于捏合块混炼段，模拟发现，Lyapnov指数虽然大于零，能够在一定程度上引发混沌混合效应，但量值很小，基本上不成规模。异向啮合双螺杆挤出机压延间隙很小，螺槽根部存在滞流底层，几乎不与螺槽内熔体主体发生混合。粒子追踪结果显示，啮合同向、异向双螺杆挤出机内物料的运动轨迹不同，同向双螺杆为∞字型运动，而异向双螺杆围绕各自的螺杆运动，彼此交换极小。对比非啮合异向双螺杆挤出机和啮合同向双螺杆挤出机，发现两者的分散混合能力相近，但分布混合机理不同:同向双螺杆的优势在于啮合区导致的物料再取向，而异向双螺杆则有良好的轴向反向混合能力。但即使具有优异混合性能的积木式同向双螺杆挤出机，其混合机理主体上仍然受传统的规则层流混合控制，导致了对于混合混炼要求较高的物料加工来讲，转速越来越高，长径比越来越大，混合效果已经走到极限，函需引入新的混合机制。

对于单螺杆挤出机，熔融机理还是主要以固体床熔融模型为主，即使在熔融后期出现固体床破裂，也缺乏有效的流场控制。即便是专利技术—屏障螺杆也是如此，只不过加快了熔膜的去除速度。双螺杆挤出机属于饥饿喂料、虽然物料未充满螺槽C形室，提供了物料翻动和表面更新的机会，但同样存在熔融过程中物料的翻动效果差等一系列缺陷，为了缩短熔融历程，有的还不得不添加啮合块、齿型盘等装置，加大了螺杆的加工及装配难度，导致机器尺寸庞大。

总体来说，传统的带螺杆的装备，熔融过程缺乏有效的流场剪切、拉动控制，历程长，温度分布不均匀，需要引入强化传热方法。很早以前，人们就意识到打碎固体床，实现分散熔融是一条好的方法，但一直没有找到有效的方法。因此，为进一步改善上述缺陷，主要应从引入全新的混合机理及熔融机理入手。

对于高粘度流体混合来说，美国研究人员H.Aref最初意识到简单的二维***可以通过引入非定常边界条件而触发混沌现象，发现层流混合效果极大提高。此后，对混沌混合的研究主要集中在二维流场模型及其合适的表征方法的探索，着眼点是流场的双曲点特性。基本上从两个方向来进行研究:(1)点的运动轨迹，借助Lyapnov指数及Poincare截面等手段进行研究;(2)流场的特定微分流型捕捉，有代表性如Smale马蹄、Anosov微分流型等分析。研究混合过程中的对称性与破缺、周期点、序性及相似性的发生及演化等，揭示混沌的本质特征，将研究重点放在了混合的“几何特征”研究上，涉及混合速率研究很少，主要集中在对静态混合器的工作。

韩国研究人员Kim和Kwon提出在单螺杆沿螺槽展开方向***间断矮螺棱而引入周期性双曲点扰动的技术方案，并提出了混沌螺杆概念，实验研究发现该螺杆在挤出功率增加不大的情况下，聚合物熔体的混合效果得到了提高;但这种矮螺棱混沌触发器仍存在一定的技术缺陷:(1)扰动不连续:设有间断矮螺棱的螺杆扰动是间断性的，只是在作为混沌触发器的矮螺棱的间断处，混合才会较大程度提高，但此处必然导致功耗加大，缺乏连续动力学思想;(2)难以加工:作为混沌触发器的矮螺棱与螺杆固定为一体，类似于一个双头螺杆的结构，这样增加了螺杆加工的难度与成本;(3)混合提高是局部的、分散混合效果差:作为混沌触发器的矮螺棱与螺槽之间没有相对运动，对分散混合提高作用不大，导致了螺槽底部混合效果甚至不如传统的单螺杆挤出机，因而混合过程的提高是被动的、局部的、有限的。

发明内容

本发明的目的是针对上述的问题提出一种能提高分散熔融及物料分布、分散混合效果，能耗低、体积小的挤出装置。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案：一种挤出装置，包括料筒及至少一条套装于料筒内的螺杆，所述料筒的壁部分别设有进料口和出料口，所述料筒的内侧壁设有第一螺槽，料筒的内侧壁形成第一螺棱，螺杆的外侧壁的螺槽为第二螺槽，螺杆的外侧壁的螺棱为第二螺棱，且第一螺槽与第二螺槽的螺旋方向相反，所述挤出装置包括一阶螺杆段，进料口位于料筒侧壁对应一阶螺杆段的前端部或前方位置，出料口位于料筒侧壁对应一阶螺杆段的尾端部或后方位置，所述一阶螺杆段对应的第一螺棱和第二螺棱沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，其中第一螺棱和第二螺棱中凸起的部分的螺棱为螺棱峰，下凹的部分的螺棱为螺棱谷，第一螺棱的螺棱峰能与第二螺棱的螺棱谷配合，第二螺棱的螺棱峰能与第一螺棱的螺棱谷配合。

进一步地，上述挤出装置还包括加料段A、所述一阶螺杆段包括一阶压缩段B和一阶均化段C，加料段A位于一阶压缩段B的前端，一阶均化段C位于一阶压缩段B尾端，进料口位于料筒侧壁对应加料段A的位置，出料口位于料筒对应一阶均化段C后方位置，所述第一螺棱或第二螺棱相邻螺棱峰与螺棱谷的高度差为螺棱峰谷高差h，第一螺槽的根部与第二螺槽的根部之间的距离为螺槽总高度H，螺棱峰谷相对高差a=h/H，且一阶压缩段B沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大。

进一步地，上述挤出装置的一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a相等，且一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a大于一阶压缩段B的螺棱峰谷相对高差a。

进一步地，上述一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a相等，且略小于1。

进一步地，上述挤出装置还包括二阶螺杆段和排气段D，二阶螺杆段位于一阶螺杆段的后方，排气段D位于一阶螺杆段与二阶螺杆段之间，料筒侧壁对应排气段D的位置开设有排气口，所述料筒对应排气段D的内侧壁没有开设有第一螺槽，螺杆对应排气段D的第二螺棱与料筒的内壁之间保持间隙，所述二阶螺杆段自前往后依次包括二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G，其中，所述料筒对应二阶输送段E的内侧壁没有开设有第一螺槽，螺杆对应二阶输送段E的第二螺棱与料筒的内壁之间保持间隙，二阶压缩段F和二阶均化段G对应的第一螺棱和第二螺棱沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，二阶压缩段F对应的第一螺棱的螺棱峰相对第一螺槽根部的高度沿轴向自前往后由零逐渐升高，二阶压缩段F对应的第二螺棱的螺棱峰相对第二螺槽根部的高度沿轴向自前往后维持不变，二阶压缩段F沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大，出料口位于料筒对应二阶均化段G的尾端。

进一步地，上述挤出装置的二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a相等，且二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a略小于1，二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a大于二阶压缩段F的螺棱峰谷相对高差a。

进一步地，上述螺杆对应加料段A和一阶压缩段B呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆对应一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述螺杆对应加料段A和一阶压缩段B的前段呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆对应一阶压缩段B的后段、一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述螺杆的全长呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构。

进一步地，上述螺棱峰的顶面和螺棱谷的底面的连接面为剪切沿，且剪切沿垂直与螺杆的轴线；或者，剪切沿与螺杆的轴线夹角大于60°而小于90°，螺棱峰的顶面和螺棱谷的底面分别与螺杆的轴线平行；或者，螺棱峰的峰面和/或螺棱谷的谷面与螺杆的轴线夹角大于0°而小于30°

进一步地，上述一阶均化段C和二阶均化段G对应第一螺棱与第二螺棱均有多条。

进一步地，上述一阶压缩段B、一阶均化段C、二阶压缩段F、二阶均化段G对应第一螺棱与第二螺棱均有多条。

本发明使用时，螺杆转动，物料经进料口进入后，经过加料段A，由于料筒的第一螺槽与螺杆的第二螺槽的螺旋方向相反，以增加物料的摩擦和喂料量，更早的建立起压力，压实物料成为固体床。进入一阶压缩段B后，在第一、二螺槽中的固体床之间的摩擦，使得物料容易从中间部分开始熔融，第一螺棱的螺棱峰逐渐向第二螺棱的螺棱谷升高，第二螺棱的螺棱峰逐渐向第一螺棱的螺棱谷升高，使固体物料始终与螺棱接触，增加固体物料摩擦和传热作用，提高其熔融速率，然后进入一阶均化段C，此时，料筒的第一螺棱的螺棱峰接近螺杆的第二螺槽的根部，螺杆的第二螺棱的螺棱峰接近料筒的第一螺槽的根部，使物料为紊流流动，以利于物料的排气和混合；到达排气段D和二阶输送段E时，料筒内壁无第一螺槽，以利于熔体的输送，而到达二阶压缩段F时，料筒的第一螺棱的螺棱峰逐渐向第二螺棱的螺棱谷升高，使熔体压力逐渐上升，防止熔体压力突然升高使排气口冒料；熔体到达二阶均化段G时，物料受到剪切作用，熔体为紊流流动，使物料的混合性能提高。

本发明的作用原理是：通过改变料筒的第一螺棱和螺杆第二螺棱的螺棱峰和螺棱谷高度进而实现： (1) 加料段A，第一、二螺槽内物料之间的摩擦力大于螺杆与物料间的摩擦力，使物料快速地被输送和压实，并建立高的压力，增加物料内能，使物料温度迅速上升，从而加快熔融速率。(2)在压缩段，通过第一、二螺棱之间的螺棱峰和螺棱谷之间的相对运动，去除熔融层，打破固体床，增加对固体物料摩擦力，实现分散熔融，强化传热，到达节能降耗。(3)在均化段，使流体界面实现拉伸和折叠作用。

本发明相对现有技术的优点与效果是：(1)节能降耗；由于本发明在熔融、混炼、均化过程中采用转动的螺杆相对静止带螺棱的料筒结构，加强了流场对过程的剪切、拉动控制，有效地强化混合、传热过程，能够有效地减小装置的体积，提高能量的有效利用率，也减小装置向周围环境的能量损失。因此，达到节能降耗的效果，能耗可降低40%-50%。(2 ) 第一螺棱和第二螺棱的螺棱峰的高度和螺棱谷的深度变化，使物料受到压缩和摩擦作用，强化了传热作用，有效实现了打碎固体床操作，有效利用分散熔融、分散相强化混合的多重目的。因而，挤出装置体积可减少30%-50%。(3)分布、分散混合效果好；本发明由于引入转动的螺杆相对静止带螺棱的料筒结构，有效地实现了分布混合。物料在均化段中，有混合和输送的作用，此结构有效地提高了分散混合，改变了物料在传统单螺杆销钉中以层流为主的状态，更有效实现混合界面的拉伸再取向作用，更好的实现分布、分散混合。与现有的带螺杆挤出装置相比，其混合过程的提高是全局的、主动的、有效的，并不是局部强化。(4)加大固体输送效率：加料段A的第一、二螺槽结构，加大了螺槽深度，第一、二螺槽内固体物料具有大摩擦系数，加大了固体物料输送能力。（5）加大熔体输送效率：分布在一阶压缩段B、一阶均化段C、二阶压缩段F、二阶均化段G的环形脉冲峰谷结构，第一螺棱、第二螺棱的螺旋方向相反，螺杆转动时，环形脉冲峰谷结构的前一段熔融物流的周向旋转运动，进入下一段后有一个向前的运动分量，可以加大熔体输送效率，满足操作要求高的工况条件，产量高。

附图说明

图1为本发明的实施例1的料筒的剖开状态示意图。

图2为本发明的实施例1的螺杆的结构示意图。

图3为本发明的实施例1的挤出装置的沿螺棱的螺旋面的剖面示意图。

图4为本发明的实施例1的挤出装置的侧视示意图。

图5为图3中对应一阶压缩段B的剖面示意图。

图6为图5中料筒的剖开状态示意图。

图7为图5中螺杆的剖开状态示意图。

图8为图5中K部放大图。

图9为本发明的实施例2的挤出装置的沿螺棱的螺旋面的剖面示意图。

图10为本发明的实施例3的挤出装置的结构示意图示意图（料筒剖开）。

图11为本发明的实施例3的挤出装置的沿螺棱的螺旋面的剖面示意图。

图12为本发明的实施例3的料筒的剖开状态示意图。

图13为本发明的实施例3的螺杆的结构示意图。

图14为本发明的实施例3的螺杆的主视示意图。

图15为本发明的实施例3的料筒的主视示意图。

图16为图11中对应二阶压缩段F的剖面示意图。

图17为图16中料筒的剖开状态示意图。

图18为图16中螺杆的剖开状态示意图。

图19为图1和12中I部放大图。

图20为图2和13中J部放大图。

图21、22为本发明的实施例4或5或6的多螺杆挤出装置的侧视示意图。

图23为本发明的实施例7的多螺杆挤出装置的侧视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1

本实施例的挤出装置如图1至8、19、20所示，包括料筒1及一条套装于料筒1内的螺杆2，所述料筒1前端顶壁部开设有进料口3，料筒1尾端开设有出料口5，所述料筒1的内侧壁设有第一螺槽11，料筒1的内侧壁形成第一螺棱12，螺杆2的外侧壁的螺槽为第二螺槽21，螺杆2的外侧壁的螺棱为第二螺棱22，且第一螺槽11与第二螺槽21的螺旋方向相反，所述挤出装置包括加料段A、一阶螺杆段，所述一阶螺杆段包括一阶压缩段B和一阶均化段C，加料段A位于一阶压缩段B的前端，一阶均化段C位于一阶压缩段B尾端，进料口3位于料筒1侧壁对应加料段A的位置，出料口5位于料筒1对应一阶均化段C的尾端，所述一阶螺杆段对应的第一螺棱12和第二螺棱22沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，其中第一螺棱12和第二螺棱22中凸起的部分的螺棱为螺棱峰6，下凹的部分的螺棱为螺棱谷7，第一螺棱12的螺棱峰6能与第二螺棱22的螺棱谷7配合，第二螺棱22的螺棱峰6能与第一螺棱12的螺棱谷7配合。上述第一螺棱12或第二螺棱22相邻螺棱峰6与螺棱谷7的高度差为螺棱峰谷高差h，第一螺槽11的根部111与第二螺槽21的根部211之间的距离为螺槽总高度H，螺棱峰谷相对高差a=h/H，且一阶压缩段B沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大，而一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a相等，且一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a大于一阶压缩段B的螺棱峰谷相对高差a，上述一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a略小于1，以致一阶均化段C对应螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面之间预留有较小的间隙。加料段A对应的第一螺棱12和第二螺棱22没有环形脉冲峰谷结构，第一螺棱12与第二螺棱22不存在相互螺棱峰6与螺棱谷7，便于更早的建立起压力，压实物料成为固体床。

上述螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面的连接面为剪切沿8，且剪切沿8垂直与螺杆2的轴线。或者，剪切沿8与螺杆2的轴线夹角大于60°而小于90°，螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面分别与螺杆2的轴线平行；或者，螺棱峰6的峰面和/或螺棱谷7的谷面与螺杆2的轴线夹角大于0°而小于30°

上述一阶均化段C对应第一螺棱12与第二螺棱22均有多条。或者，所述一阶压缩段B、一阶均化段C对应第一螺棱12与第二螺棱22均有多条。

实施例2

本实施的挤出装置与实施例1的区别为：如图9所示，所述挤出装置只有一阶螺杆段，取消加料段A，所述一阶螺杆段包括一阶压缩段B和一阶均化段C，一阶均化段C位于一阶压缩段B尾端，进料口3位于料筒1对应一阶均化段C的前端部侧壁的顶部位置。

实施例3

本实施的挤出装置是在实施例1的基础上增加二阶螺杆段和排气段D，如图10至20所示，二阶螺杆段位于一阶螺杆段的后方，排气段D位于一阶螺杆段与二阶螺杆段之间，料筒1侧壁顶部对应排气段D的位置开设有排气口4，所述料筒1对应排气段D的内侧壁没有开设有第一螺槽11，即是料筒1对应排气段D的内侧壁没有第一螺棱12，螺杆2对应排气段D的第二螺棱22与料筒1的内壁之间保持较小的间隙，避免此段螺杆2的第二螺棱22与料筒1的内壁接触而有摩擦，保证螺杆2转动时不受料筒1的内壁影响，所述二阶螺杆段自前往后依次包括二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G，其中，出料口5位于料筒1对应二阶均化段G的尾端，所述料筒1对应二阶输送段E的内侧壁没有开设有第一螺槽11，即是料筒1对应二阶输送段E的内侧壁没有第一螺棱12，螺杆2对应二阶输送段E的第二螺棱22与料筒1的内壁之间保持较小的间隙，避免此段螺杆2的第二螺棱22与料筒1的内壁接触而有摩擦，保证螺杆2转动时不受料筒1的内壁影响，二阶压缩段F和二阶均化段G对应的第一螺棱12和第二螺棱22沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，二阶压缩段F对应的第一螺棱12的螺棱峰6相对第一螺槽11根部的高度沿轴向自前往后由零逐渐升高，相应第二螺棱22的螺棱谷7的深度沿轴向自前往后逐渐变大，二阶压缩段F对应的第二螺棱22的螺棱峰6相对第二螺槽21根部的高度沿轴向自前往后维持不变，二阶压缩段F沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大，二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a相等，二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a大于二阶压缩段F的螺棱峰谷相对高差a，且二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a略小于1，以致二阶均化段G对应螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面之间预留有较小的间隙。

上述一阶均化段C和二阶均化段G对应第一螺棱12与第二螺棱22均有多条。或者，所述一阶压缩段B、一阶均化段C、二阶压缩段F、二阶均化段G对应第一螺棱12与第二螺棱22均有多条。

上述螺杆2对应加料段A和一阶压缩段B呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆2对应一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述螺杆2对应加料段A和一阶压缩段B的前段呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆2对应一阶压缩段B的后段、一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述螺杆2的全长呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构。

实施例4

本实施例的如图21、22及结合实施例1的附图，本实施的挤出装置包括料筒1及若干条套装于料筒1内的螺杆2，料筒1的内腔等分为若干个子腔9，子腔9的数量与螺杆2的数量对应，螺杆2套装于料筒1的子腔9位置，料筒1的每个子腔9的内侧壁设有第一螺槽11，料筒1的每个子腔9的内侧壁形成第一螺棱12，每个子腔9所对应的螺杆2的外侧壁的螺槽为第二螺槽21，螺杆2的外侧壁的螺棱为第二螺棱22，且子腔9内侧壁的第一螺槽11与其对应螺杆2的第二螺槽21的螺旋方向相反，所述挤出装置包括加料段A、一阶螺杆段，所述一阶螺杆段包括一阶压缩段B和一阶均化段C，加料段A位于一阶压缩段B的前端，一阶均化段C位于一阶压缩段B尾端，进料口3位于料筒1侧壁对应加料段A的顶壁部位置，出料口5位于料筒1对应一阶均化段C的尾端，所述一阶螺杆段对应每个子腔9内壁的第一螺棱12和对应螺杆2的第二螺棱22沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，其中第一螺棱12和第二螺棱22中凸起的部分的螺棱为螺棱峰6，下凹的部分的螺棱为螺棱谷7，第一螺棱12的螺棱峰6能与对应第二螺棱22的螺棱谷7配合，第二螺棱22的螺棱峰6能与对应第一螺棱12的螺棱谷7配合。上述第一螺棱12或第二螺棱22相邻螺棱峰6与螺棱谷7的高度差为螺棱峰谷高差h，第一螺槽11的根部111与第二螺槽21的根部211之间的距离为螺槽总高度H，螺棱峰谷相对高差a=h/H，且一阶压缩段B沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大，而一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a相等，且一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a大于一阶压缩段B的螺棱峰谷相对高差a，上述一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a略小于1，以致一阶均化段C对应螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面之间预留有较小的间隙。加料段A对应的第一螺棱12和第二螺棱22没有环形脉冲峰谷结构，第一螺棱12与第二螺棱22不存在相互配合螺棱峰6与螺棱谷7，便于更早的建立起压力，压实物料成为固体床。

上述螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面的连接面为剪切沿8，且剪切沿8垂直与螺杆2的轴线。或者，剪切沿8与螺杆2的轴线夹角大于60°而小于90°，螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面分别与螺杆2的轴线平行；或者，螺棱峰6的峰面和/或螺棱谷7的谷面与螺杆2的轴线夹角大于0°而小于30°

上述一阶均化段C对应每个子腔9内壁的第一螺棱12与对应螺杆2的第二螺棱22均有多条。或者，所述一阶压缩段B、一阶均化段C对应每个子腔9内壁的第一螺棱12与对应螺杆2的第二螺棱22均有多条。

实施例5

本实施的挤出装置与实施例4的区别为：所述挤出装置只有一阶螺杆段，取消加料段A，所述一阶螺杆段包括一阶压缩段B和一阶均化段C，一阶均化段C位于一阶压缩段B尾端，进料口3位于料筒1对应一阶均化段C的前端部侧壁的顶部位置。

实施例6

本实施的挤出装置是在实施例4的基础上增加二阶螺杆段和排气段D，结合实施例2的附图，二阶螺杆段位于一阶螺杆段的后方，排气段D位于一阶螺杆段与二阶螺杆段之间，料筒1侧壁顶部对应排气段D的位置开设有排气口4，所述料筒1的每个子腔9对应排气段D的内侧壁没有开设有第一螺槽11，即是料筒1的每个子腔9对应排气段D的内侧壁没有第一螺棱12，螺杆2对应排气段D的第二螺棱22与料筒1对应子腔9的内壁之间保持较小的间隙，避免此段螺杆2的第二螺棱22与料筒1对应子腔9的内壁接触而有摩擦，保证螺杆2转动时不受料筒1的内壁影响，所述二阶螺杆段自前往后依次包括二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G，其中，出料口5位于料筒1对应二阶均化段G的尾端，所述料筒1的每个子腔9对应二阶输送段E的内侧壁没有开设有第一螺槽11，即是料筒1的每个子腔9对应二阶输送段E的内侧壁没有第一螺棱12，螺杆2对应二阶输送段E的第二螺棱22与料筒1对应子腔9的内壁之间保持较小的间隙，避免此段螺杆2的第二螺棱22与料筒1对应子腔9的内壁接触而有摩擦，保证螺杆2转动时不受料筒1的内壁影响，二阶压缩段F和二阶均化段G对应的每个子腔9内壁的第一螺棱12和对应螺杆2的第二螺棱22沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，二阶压缩段F对应的每个子腔9内壁的第一螺棱12的螺棱峰6相对其的第一螺槽11根部的高度沿轴向自前往后由零逐渐升高，相应螺杆2的第二螺棱22的螺棱谷7的深度沿轴向自前往后逐渐变大，二阶压缩段F对应的每个子腔9对应的螺杆2的第二螺棱22的螺棱峰6相对其的第二螺槽21根部的高度沿轴向自前往后维持不变，二阶压缩段F沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大，二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a相等，二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a大于二阶压缩段F的螺棱峰谷相对高差a，且二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a略小于1，以致二阶均化段G对应螺棱峰6的顶面和螺棱谷7的底面之间预留有较小的间隙。

上述一阶均化段C和二阶均化段G对应每个子腔9内壁的第一螺棱12与对应螺杆2的第二螺棱22均有多条。或者，所述一阶压缩段B、一阶均化段C、二阶压缩段F、二阶均化段G对应每个子腔9内壁的第一螺棱12与对应螺杆2的第二螺棱22均有多条。

上述每条螺杆2对应加料段A和一阶压缩段B呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆2对应一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述每条螺杆2对应加料段A和一阶压缩段B的前段呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆2对应一阶压缩段B的后段、一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述每条螺杆2的全长呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构。

实施例7

本实施的挤出装置是在实施例4或5或6的基础上增加了一条主螺杆10，所有的螺杆2位于主螺杆10的周围，形成行星螺杆，如图23所示。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种挤出装置，包括料筒（1）及至少一条套装于料筒（1）内的螺杆（2），所述料筒（1）的壁部分别设有进料口（3）和出料口（5），其特征在于：所述料筒（1）的内侧壁设有第一螺槽（11），料筒（1）的内侧壁形成第一螺棱（12），螺杆（2）的外侧壁的螺槽为第二螺槽（21），螺杆（2）的外侧壁的螺棱为第二螺棱（22），且第一螺槽（11）与第二螺槽（21）的螺旋方向相反，所述挤出装置包括一阶螺杆段，进料口（3）位于料筒（1）侧壁对应一阶螺杆段的前端部或前方位置，出料口（5）位于料筒（1）对应一阶螺杆段的尾端部或后方位置，所述一阶螺杆段对应的第一螺棱（12）和第二螺棱（22）沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，其中第一螺棱（12）和第二螺棱（22）中凸起的部分的螺棱为螺棱峰（6），下凹的部分的螺棱为螺棱谷（7），第一螺棱（12）的螺棱峰（6）能与第二螺棱（22）的螺棱谷（7）配合，第二螺棱（22）的螺棱峰（6）能与第一螺棱（12）的螺棱谷（7）配合。

2.根据权利要求1所述挤出装置，其特征在于：所述挤出装置还包括加料段A、所述一阶螺杆段包括一阶压缩段B和一阶均化段C，加料段A位于一阶压缩段B的前端，一阶均化段C位于一阶压缩段B尾端，进料口（3）位于料筒（1）侧壁对应加料段A的位置，出料口（5）位于料筒（1）对应一阶均化段C后方位置，所述第一螺棱（12）或第二螺棱（22）相邻螺棱峰（6）与螺棱谷（7）的高度差为螺棱峰谷高差h，第一螺槽（11）的根部(111)与第二螺槽（21）的根部(211)之间的距离为螺槽总高度H，螺棱峰谷相对高差a=h/H，且一阶压缩段B沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大。

3.根据权利要求2所述挤出装置，其特征在于：所述挤出装置的一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a相等，且一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a大于一阶压缩段B的螺棱峰谷相对高差a。

4.根据权利要求3所述挤出装置，其特征在于：所述一阶均化段C的螺棱峰谷相对高差a相等，且略小于1。

5.根据权利要求2至4任一项所述挤出装置，其特征在于：还包括二阶螺杆段和排气段D，二阶螺杆段位于一阶螺杆段的后方，排气段D位于一阶螺杆段与二阶螺杆段之间，料筒（1）侧壁对应排气段D的位置开设有排气口（4），所述料筒（1）对应排气段D的内侧壁没有开设有第一螺槽（11），螺杆（2）对应排气段D的第二螺棱（22）与料筒（1）的内壁之间保持间隙，所述二阶螺杆段自前往后依次包括二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G，其中，所述料筒（1）对应二阶输送段E的内侧壁没有开设有第一螺槽（11），螺杆（2）对应二阶输送段E的第二螺棱（22）与料筒（1）的内壁之间保持间隙，二阶压缩段F和二阶均化段G对应的第一螺棱（12）和第二螺棱（22）沿螺棱方向形成相互交错配合的环形脉冲峰谷结构，二阶压缩段F对应的第一螺棱（12）的螺棱峰（6）相对第一螺槽（11）根部的高度沿轴向自前往后由零逐渐升高，二阶压缩段F对应的第二螺棱（22）的螺棱峰（6）相对第二螺槽（21）根部的高度沿轴向自前往后维持不变，二阶压缩段F沿轴向自前往后的螺棱峰谷相对高差a逐渐增大，出料口（5）位于料筒（1）对应二阶均化段G的尾端。

6.根据权利要求5所述挤出装置，其特征在于：所述挤出装置的二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a相等，且二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a略小于1，二阶均化段G的螺棱峰谷相对高差a大于二阶压缩段F的螺棱峰谷相对高差a。

7.根据权利要求5所述挤出装置，其特征在于：所述螺杆（2）对应加料段A和一阶压缩段B呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆（2）对应一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述螺杆（2）对应加料段A和一阶压缩段B的前段呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构，螺杆（2）对应一阶压缩段B的后段、一阶均化段C、排气段D、二阶输送段E、二阶压缩段F和二阶均化段G为等外径结构；或者，所述螺杆（2）的全长呈自前往后外径逐渐变小的锥形结构。

8.根据权利要求5所述挤出装置，其特征在于：所述螺棱峰（6）的顶面和螺棱谷（7）的底面的连接面为剪切沿（8），且剪切沿（8）垂直与螺杆（2）的轴线；或者，剪切沿（8）与螺杆（2）的轴线夹角大于60°而小于90°，螺棱峰（6）的顶面和螺棱谷（7）的底面分别与螺杆（2）的轴线平行；或者，螺棱峰（6）的峰面和/或螺棱谷（7）的谷面与螺杆（2）的轴线夹角大于0°而小于30°。

9.根据权利要求5所述挤出装置，其特征在于：所述一阶均化段C和二阶均化段G对应第一螺棱（12）与第二螺棱（22）均有多条。

10.根据权利要求5所述挤出装置，其特征在于：所述一阶压缩段B、一阶均化段C、二阶压缩段F、二阶均化段G对应第一螺棱（12）与第二螺棱（22）均有多条。