CN108582723A - 复合锥形螺盘挤出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料的成型和加工,尤其是涉及一种复合锥形螺盘挤出装置,具体地说:涉及一种微量挤出加工装置,如3D打印。本发明的目的是这样实现的,一种复合锥形螺盘挤出装置,包括螺杆、推力轴承、轴承、料斗、腔体、腔底、加热控制装置和出料口构成;所述螺杆的端面复合一个锥形螺盘,螺杆另一端部穿出腔体的顶部的孔与驱动机构连接;所述腔底的内侧设有与锥形螺盘配合的锥形凹面,其外侧设有加热控制装置;所述腔***于螺杆的部位,设有料斗。本发明的优点是:通过对螺杆的优化设计,在微量挤出领域,即提供了一种体积小;且又是普通单螺杆所能完成的装置;还能采用多种微量物料,在线变比例混合加工或渐变色彩等方面上提供一种全新的加工方法。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料的成型和加工,尤其是涉及一种复合锥形螺盘挤出装置,具体地说:涉及一种微量挤出加工装置,如3D打印。本发明可以用于高分子材料、与高分子相关的复合材料和各种其他材料。
背景技术
螺旋压榨技术,在公元前一世纪的希腊就有记载。1944年3月,当时的德国就有用于电线包覆的螺盘式挤出机的专利。上世纪末,出现了更多的螺盘式挤出机专利,如中国实用新型专利CN95227711.5公开的“端面混炼挤出机”,该专利是将平直螺杆与一端面螺盘串联,由螺杆旋转送料,再端面塑化;该专利的特征是:利用了两种不同的螺旋机构的优势,组合构成该专利技术。另外,中国实用新型专利CN102285087A公开了一种“锥形螺旋盘挤出机”,通过改进螺盘的形状,将螺盘的加工性能发挥到极至。再有,中国发明专利CN1519100A,公开了一种:“磨盘式高速挤出机”、中国实用新型专利CN203496144U,公开了一种“用于微量物料共混的新型磨盘挤出机”等等。从上述专利文献中可知,螺盘相比单螺杆挤出机构,在达到同样功效的前提下,结构更紧凑。
现有技术中,研究挤出技术的目的,是为了提高产量或生产效率。然而,到目前为止,在微量挤出技术上,还没有很好的方案。随着时代的进步和科技的发展,针对3D打印技术所要求的微量挤出技术中,由于某些高聚物热稳定性较差的原因,在螺杆设计中很难做到同时保证满足下列三方面的要求,即:1)进料顺畅、2)停留时间短、3)均匀熔融混合。
发明内容
本发明的目的是这样实现的,一种复合锥形螺盘挤出装置,包括螺杆、推力轴承、轴承、料斗、腔体、腔底、加热控制装置和出料口构成;所述螺杆外端面复合一锥形螺盘,螺杆另一端部穿出腔体的顶部的孔与驱动机构连接;所述腔底的内侧设有与锥形螺盘配合的锥形凹面,其外侧设有加热控制装置;所述腔***于螺杆的部位,设有料斗。
所述锥形螺盘上设有螺槽,所述螺槽的深度,从外向内,由深向浅渐变。
所述锥形螺盘的螺棱与腔底的配合面,两者的间隙是渐变的,由轴心向外圆间隙逐渐增大。
所述螺棱上开有漏流缺口,漏流缺口中有销钉。
所述腔体内的顶端设有轴承和推力轴承,作为运动付。
所述螺杆位于锥形螺盘的背面,设有隔热槽,用于增加问题。
所述锥形螺盘由N条螺棱构成,所述N≥2,且N≤18;两条所述螺棱之间为构成凹槽,所述凹槽的深度,从外向内由深向浅渐变。
所述锥形螺盘中的螺棱条数量N=10。
本发明的优点是:1)由于采用了锥形螺盘复合在螺杆上的方法,减小了螺杆的尺寸,同时也使螺杆的熔融体积减少。2)由于螺杆的结构尺寸缩小,解决了加料难的问题;同时也改善了温差不足的问题。3)通过改进杆上的螺旋线的形状,使螺杆端面的锥形螺盘,在熔融挤出的狭小体积里,具有一定的塑化和混合效果。4)由于在进料段增加了多个加料口,可实现同时计量加料。
附图说明
图1:复合锥形螺盘挤出装置结构示意图
图2:螺杆与锥形螺盘复合体图
图3:本发明实施例之一为螺盘单螺旋线
图4:本发明实施例之二为螺盘多螺旋线
图5:复合锥形螺盘挤出装置与单螺杆组合。
具体实施方案
实施例1:
本发明一种复合锥形螺盘挤出装置参见图1和图2所示。所述装置包括:螺杆1、推力轴承2、轴承3、料斗4、腔体(腔体)5、腔底6、加热控制装置7、出料口8构成。其中,所述螺杆1一外端面复合一锥形螺盘11;所述螺杆1的另一端设有驱动段,所述驱动段从所述腔体5顶部的孔穿出,并与驱动机构连接;所述螺杆1的中段设有推料槽。
所述腔底6的内侧设有与锥形螺盘11配合的锥形凹面,其外侧设有加热控制装置7,中间设有轴向的出料口;所述腔体5的筒壁上,位于螺杆1的推料槽位置,设有料斗4。
所述螺杆1与腔体5作相对旋转运动。
本发明的实施1是一种单螺线结构,即:所述锥形螺盘11上仅设有一条螺槽13,所述螺槽13的深度,从外向内,由深向浅渐变。所述螺槽的盘旋构成螺凌14,在螺凌上分布有漏流缺口16,所述漏流缺口16内设有销钉15。
所述螺杆1的锥形螺盘上的螺槽深度,从圆周到轴心是由深变浅,形成螺槽截面的压力。使锥形螺盘的螺槽,由外向内形成压缩比,对物料的输送、压缩和排气都产生良好的作用。
所述锥形螺盘部分的锥角,根据Maxwell和Scalora提出的黏弹性流体的法向应力效应,作为泵的基本原理而设计。所述锥形螺盘的工作面(即螺棱面),与腔体的接触面的间隙,也是渐变的,靠外圆的工作面间隙大,增加返流漏出,以提高塑化效率,靠圆中心间隙小,提高泵送效率。
所述锥形螺盘工作面上的螺旋槽条数设计,是以材料的性能、加工要求和挤出形式而定。通常选单螺旋槽,以增加螺槽长度;在所述螺棱上开缺口,其目的是使仍未熔的材料回流;在所述缺口中,增加销钉,是为了增加对未熔融物料的剪切力,加快物料的熔体、***和再混合,从而使物料的熔体具有热均质性和力学的均质性提高。
所述螺杆1位于锥形螺盘11的背面,设有隔热槽17,该隔热槽17用于增加螺杆1的温差。
对于热敏性材料,则重点采用熔融挤出即可;因此针对不同的物料性能,需采用不同的熔融结构。
本发明的工作原理是:驱动电机经减速箱产生高扭矩和低转速后。当动力传递给螺杆11,使螺杆1和锥形螺盘11低速旋转;且加热控制装置7对物料同时加热到设定温度。本发明工作时,首先,向多个料斗计量加设定的物料。其次,当所述物料进入螺杆1后,所述螺杆1推送物料,进入锥形螺盘11的螺槽13内,在锥形螺盘11的近圆周部份的物料,开始逐渐熔融。其三,锥形螺盘1的螺棱14与腔底6接触面的间隙是渐变的;靠近锥形螺盘11的圆周部分的间隙大,靠近锥形螺盘12的间隙小;如此,能增加返流漏出,以提高塑化效率。其四,当熔融的物料进入漏流缺口16时,所剩不多的未溶物料颗粒,通过漏流缺口16中间的销钉15的阻挡,往外缘漏流,提高了熔体的热均质性;同时,在漏流缺口16中的销钉15出增加了剪切,使熔融物料***和再混合,提高了熔体的力学均质性。本发明的复合锥形螺盘挤出装置在整个熔融过程中,能彻底完成对物料了熔融、复合和剪切工作,进入挤出模式。
按标准单螺杆的设计原理,分加料段、熔融混合段和计量段,加料段能加入3mm粒料,且有足够的进料空间。上述三段中,每段都要有温差,特别是加料段要求加料顺畅,防止架桥,使物料在很小的体积里,产生足够大的温差。
实施例2:
本发明实施例2是一种多螺旋的一种复合锥形螺盘挤出装置,所述多螺旋结构是在锥形螺盘上的N条,由中间向外,呈螺旋放射的螺凌14。
所述螺棱14的数量N≥6,且N≤18;两条所述螺棱15之间为构成凹槽,所述凹槽的深度,从外向内由深向浅渐变。N的最佳值为10至12。
所述锥形螺盘的螺凌14条数设计,与材料的性能、加工要求和挤出形式有关。如压缩、熔融和混合都需要,一般选单螺旋槽,以增加螺槽长度,在螺棱上还可开缺口,使仍未熔的材料回流,还可在缺口中加销钉增加剪切,使熔体***和再混合,从而使熔体的热均质性和力学的均质性得以改善。
如果只要求熔融挤出,或使用热敏性材料就可采用多螺槽。因此,以针对不同性能的物料,可以得到合理的加工效果。
本发明为了增加后期的应用效果,只涉及螺盘挤出中的加料段和熔融混合段,计量段可设计成标准的迷你单螺杆,也可随应用的不同而改变。
Claims (8)
1.一种复合锥形螺盘挤出装置,包括螺杆(1)、推力轴承(2)、轴承(3)、料斗(4)、腔体(5)、腔底(6)、加热控制装置(7)和出料口(8)构成;其特征在于:所述螺杆(1)外端面复合一锥形螺盘(11),螺杆(1)另一端部穿出腔体(5)的顶部的孔与驱动机构连接;所述腔底(6)的内侧设有与锥形螺盘(11)配合的锥形凹面,其外侧设有加热控制装置(7);所述腔体(5)位于螺杆(1)的部位,设有料斗(4)。
2.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置,其特征在于:所述锥形螺盘(11)上设有螺槽(13),所述螺槽(13)的深度,从外向内,由深向浅渐变。
3.根据权利要求2所述的一种复合锥形螺盘挤出装置,其特征在于:所述锥形螺盘(11)的螺棱(15)与腔底(6)的配合面,两者的间隙是渐变的,由轴心向外圆间隙逐渐增大。
4.根据权利要求3所述的一种复合锥形螺盘挤出装置,其特征在于:所述螺棱(14)上开有漏流缺口(16),漏流缺口(16)中有销钉(15)。
5.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置,其特征在于:所述腔体(5)内的顶端设有轴承(3)和推力轴承(2),作为运动付。
6.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置,其特征在于:所述螺杆位于锥形螺盘的背面,设有隔热槽,用于增加问题。
7.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置,其特征在于:所述锥形螺盘(11)由N条螺棱(15)构成,所述N≥3,且N≤18;两条所述螺棱(15)之间为构成凹槽,所述凹槽的深度,从外向内由深向浅渐变。
8.根据权利要求7所述的一种复合锥形螺盘挤出装置,其特征在于:所述锥形螺盘中的螺棱条数量N=10。
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