专利名称：组合式变间隙转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对聚合物进行连续混炼的混合元件，特别是用于双螺杆挤出机和连续混炼机的组合式混炼转子。
背景技术：
在聚合物加工行业中，把一种或多种添加物均匀的分散到聚合物基体的过程称为混炼，这个过程要用到混炼设备如密炼机、连续混炼机和双螺杆挤出机。在这些混炼设备中，转子成对的放置在混炼机中，转子元件是这些设备中重要的混合元件。目前在双螺杆挤出机上常用的混炼元件是捏合盘，它与常规螺纹元件组合后形成的连续混炼系统，这些元件大多是全啮合的，自洁性好。但是这种自洁性只有在螺杆和机筒的间隙很小的情况下才有效。这种全啮合的元件，由于螺棱和机筒间较窄的间隙，只有少部分物料在一定时间下经历了高剪切历程，物料混合时产生的热量无法有效的排出，这会导致非常高的局部剪切速率和聚合物熔体局部过热现象。已经公知的啮合型转子是Farrall公司的FAMME啮合型转子是间隙不变整体结构的转子，不能灵活组合，间隙没有变化，当间隙加大时，其自清洁性能下降，也不利于转子的散热。
发明内容
本发明是为提高混炼机在聚合物混炼过程中的塑化与混合效果，提供一种组合式的非完全啮合变间隙的转子元件，它能满足在高转速下运行混炼的要求，它可以作为双螺杆挤出机、连续混炼机和密炼机等设备的混合元件。
主要技术方案与常规的转子不同，本发明的组合转子是将带有不同旋向螺旋棱的转子分成多个转子块。每个转子是由多个转子块组合而成的。由此，每个转子块上有2-3条相对回转中心不等高的、相同旋向的螺旋棱，将若干个带有螺棱的转子块经过适当的方式组合后，形成了有连续螺旋棱的组合转子，整个转子的长径比为3-5。
上述每个转子块螺旋棱的螺旋角是相同的，也可以不同。
上述转子块组合是根据转子块上的螺旋棱的旋向组合成连续的右旋或左旋的螺旋棱转子，也可以是左旋与右旋相连续的螺旋棱。
上述组合后整个转子形成的连续左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度相等，组合后整个转子形成的连续左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度也可以不相等。
上述组合式变间隙转子的转子块，按其相对于回转中心不等高的螺旋棱可以有多种排列组合，形成高度变化的连续的螺旋棱，这样使整个转子的两条螺旋棱顶部与机筒内壁之间为变间隙。如将高棱与高棱组合在一起，使在整个转子的横截面上的两条螺旋棱顶部与机筒内壁的间隙按‘宽-窄’变化；或将低棱与高棱交替组合在一起，使整个转子的两条螺旋棱顶部与机筒内壁的间隙沿螺旋线方向按‘宽-窄’交替变化；本发明效果本发明改变了传统转子的整体结构和混炼元件完全啮合的限制，采用组合式结构和非完全啮合的断面曲线；在这种变间隙转子的横截面流道内，在窄间隙处，转子棱一方面可以提供高的剪切，另一方面它能够刮扫粘在机筒内壁的物料，促使物料流动利于热量传递，防止物料的降解。在宽间隙处，转子棱对物料施加均匀的剪切，并且允许更多的物料通过间隙，这有利于促进流道内的混合及聚合物的熔融。这种设计不仅使转子适合于在高转速下运行，还可以降低能耗。同时由于采用组合的方式，将以往的整体加工的转子可以分段加工，灵活组合。使元件容易加工制造、组合灵活。采用这种变间隙的组合转子塑化效果好，可减少螺杆的长径比，提高螺杆转速。
图1是本发明用于啮合同向双螺杆挤出机的两棱转子结构示意2是图1的侧视3是本发明左旋螺棱和右旋螺棱部分的轴向长度不相等时的示意4是用于非啮合异向连续混炼机的两棱转子组合示意图。
图5是使用常规螺纹进行木粉填充后的断面电镜扫描图。
图6是使用本发明进行填充木粉后的断面电镜扫描图。
具体实施例方式
本发明具体实施时，既可以设计成啮合的转子，用于啮合同向双螺杆挤出机中的螺杆组合。也可以设计成用于非啮合连续混炼机的二棱变间隙转子。转子块组合时每个转子块螺旋棱的螺旋角是相同的(见图1)，螺旋棱的螺旋角也可以不同(见图4)；按转子块螺旋棱的旋向，转子可以组合成连续的右旋或左旋的螺旋棱转子，也可以是左旋与右旋相连的螺旋棱(见图3)；组合后整个转子形成的连续左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度可以相等(见图1)，组合后整个转子形成的连续左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度也可以不相等(见图3)；转子块组合转子，相对于回转中心不等高的螺旋棱也可以任意组合，形成高度变化的连续的螺旋棱，使整个转子的两条螺旋棱顶部与机筒内壁2之间为变间隙。如将高棱与高棱组合在一起，使整个转子的两条螺旋棱顶部与机筒内壁的间隙按各自的棱呈‘宽-窄’变化；或将低棱与高棱组合在一起，使整个转子的两条螺旋棱顶部与机筒内壁的间隙按宽-窄-宽-窄变化；下面结合实施例对本发明详细说明，但是转子块的组合在满足不干涉的条件下，不局限于以下实施例。
实施例1如图1所示，本发明用于啮合同向双螺杆挤出机的螺杆组合中，组合式转子设计成啮合的两棱转子，通过心轴将组合转子与常规螺纹元件和捏合块进行串联组合而成混炼螺杆。图1中所使用的组合转子1，是由四个转子块组合而成，即两个右旋转子块5，和两个左旋转子块6。这种结构的组合转子形成的左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度是相等的；分别将这四个转子块的棱按‘高棱4+低棱3+高棱4+低棱3’的方式组合在一起，这种组合方式可以使组合后的整个转子1的两条螺旋棱的顶部间隙不仅在周向方向存在变化，而且在沿棱的螺旋线方向与机筒内壁2的间隙也产生变化，这种方式的组合变间隙转子的棱顶部间隙为“窄—宽—窄—宽”。间隙在0.01D～0.06D之间变化，经实验证明，这种结构效果最好。在φ34双螺杆挤出上，用这种转子与常规螺纹组合成长径比为25的连续混炼系统，用于HDPE填充40％木粉，与相同长径比的由捏合盘和常规螺纹的螺杆组合以及等间隙的转子相比，其填充物受热均匀、填充效果好于后两者，见图5、图6。
实施例2如图3所示，在本实施例中所使用的组合转子，也是由四个转子块组成，每个组合转子有三个右旋转子块5，有一个左旋转子块6；除了根据棱的高低排列而产生变间隙的效果外，这种组合转子形成的左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度是不相等的，即其正向输送棱的轴向长度大于反向输送棱的长度。此外，按啮合同向双螺杆挤出机的不同混合要求还可以有其它的组合，不局限于本实施例。
实施例3如图4所示，本发明用于非啮合双转子连续混炼机的转子，转子可设计成非啮合的二棱变间隙转子，将变间隙转子与常规螺纹元件串联组合而成连续混炼转子。图4中所使用的一对转子，每个转子由五个转子块组成，其中，一个组合转子由三个右旋转子块5和二个左旋转子块6组成；另一个转子由二个右旋转子块5和三个左旋转子块6组成；两个转子相对向内旋转；由于左右两个转子是非啮合的，因此相互之间不会产生干涉。组合时也采用变间隙形式，这种组合转子会产生类似FCM转子的顶点交错的效果。组合转子作为非啮合异向连续混炼机的转子还可以有其它多种组合形式，但由于非啮合的原因，其自洁性要比啮合型要弱一些。
权利要求
1.一种组合式混炼元件，包括在一根圆柱上有2-3条螺旋棱，且这些棱沿轴向方向先右旋后左旋，形成具有正反旋向两个螺旋部分的转子，其特征在于每个转子是由多个转子块组合而成，每个转子块上有2-3条相对回转中心不等高的、相同旋向的螺旋棱，多个转子块组合形成连续的螺旋棱，整个转子的长径比为3-5。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于每个转子块螺旋棱的螺旋角是相同的。
3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于每个转子块螺旋棱的螺旋角不等。
4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于转子块组合是根据转子块上的螺旋棱的旋向组合成连续右旋或左旋的转子。
5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于转子块组合是根据转子块上的螺旋棱的旋向组合成即有左旋又有右旋两部分的转子。
6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于在组合后整个转子形成的连续左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度相等。
7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于在组合后整个转子形成的连续左旋螺棱和右旋螺棱两部分的轴向长度不相等。
8.根据权利要求1所述的转子，其特征在于组合转子的每个转子块，相对于回转中心不等高的螺旋棱任意组合，形成高度变化的连续的螺旋棱，组合后的整个转子的两条螺旋棱顶部与机筒内壁之间为变间隙。
9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于螺旋棱顶部与机筒内壁之间的间隙在0.01D～0.06D之间变化。
全文摘要
本发明涉及一种对聚合物进行混合用的转子元件。可用于密炼机、双转子连续混炼机上或螺杆挤出机，这种组合式变间隙转子由若干个转子块组合而成，每个转子块上有2－3条相对回转中心不等高的、相同旋向的螺旋棱，转子块可有多种不同的组合方式，可在组合成的转子上形成连续的螺旋棱，整个转子的长径比为3－5。当这种转子在旋转时，物料会在不断变化的间隙内产生复杂的有利于混合的流动。这种转子特别适合在高转速下运行。
文档编号B29B7/34GK1799803SQ200510000090
公开日2006年7月12日 申请日期2005年1月7日 优先权日2005年1月7日
发明者罗兵 申请人:北京化工大学