一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法及装置，其方法是通过在转子和定子的内腔分别交替设置转子偏心螺旋段和转子偏心直线段，使物料的输运体积沿转子进行轴向和径向交替的周期性变化，实现体积脉动形变熔融塑化输运，通过摆动组件承受物料产生的轴向压力。其装置包括定子、转子和摆动组件，转子设于定子内腔中，转子一端设置摆动组件；转子包括交替连接的多个转子偏心螺旋段和多个转子偏心直线段，定子内腔也设有交替连接的多个定子螺旋段和多个定子直线段；各转子偏心螺旋段与各定子螺旋段一一对应，各转子偏心直线段与各定子直线段一一对应。本发明加强了聚合物塑化输运过程中的传质传热效果，有利于缩短热机械历程、降低能耗。
【专利说明】一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料的塑化加工【技术领域】，特别涉及一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法及装置。
【背景技术】
[0002]在聚合物加工成型过程中，聚合物都要经过塑化输运装置的塑化熔融并被输送到具有特定形状的模具中形成制品。一方面，聚合物塑化输运过程占据了聚合物加工成型过程的绝大部分能耗，另一方面，在聚合物塑化输运过程中可以通过将不同类型的无机填料和各种植物纤维填充到聚合物基体中，或者将不同种类的聚合物进行共混加工获得性能优异的聚合物复合材料，以满足当代行业发展的需求。聚合物塑化输运过程对于降低能耗、提高聚合物混合混炼效果和提高产品性能起着决定性的影响。因此，通过改变聚合物加工过程中的塑化输运可以满足聚合物加工成型技术的发展需求。
[0003]目前，国内外广泛应用的聚合物塑化输运技术和设备主要是以螺杆为核心构件和原理特征，但是由于螺杆的剪切拖曳加工原理，该结构的设备普遍存在加工能耗高、分散混合效果差、热机械历程长、设备结构庞大、不易加工外形复杂材料等缺陷。
[0004]而基于拉伸流变的叶片聚合物塑化输运方法是通过物料加工体积周期性变化强制物料熔融塑化和混合混炼，物料的流动和变形主要受拉伸应力支配，主速度梯度与其主流动和变形的方向一致，表现出拉伸流变行为，从而解决了螺杆加工机械塑化能力主要依赖物料外摩擦力和内摩擦力的问题。与螺杆塑化输运方法相比，叶片塑化输运方法具有能耗低、热机械历程短、对物料适应性高、分散混合效果好等优点。但是在叶片塑化输运过程中，聚合物输送通道非流线型，流道存在死角，不利于加工热敏型聚合物的塑化与混合改性。
[0005]由此可见，针对目前塑化输运过程存在的问题，开发一种具有能耗低、热机械历程短、对物料适应性高、分散混合效果好等优点，同时输送通道变化呈流线型、无死角、易排气的新型塑化输运方法和装置对聚合物加工成型具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法，以解决聚合物成型加工过程中物料经历的热机械历程长、能耗高、流道有死角等问题。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置。
[0008]本发明的技术方案为:一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法，通过在转子上交替设置转子偏心螺旋段和转子偏心直线段，在定子的内腔上交替设置相应的定子螺旋段和定子直线段，使物料的输运体积沿转子进行轴向和径向交替的周期性变化，实现体积脉动形变熔融塑化输运；在物料输运过程中，通过摆动组件承受物料产生的轴向压力。[0009]物料输送过程中，在偏心螺旋腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也绕定子的轴线在定子的内腔中滚动；在偏心直线腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也沿着定子内腔上下滚动。
[0010]本发明一种用于实现上述方法的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，包括定子、转子和摆动组件，转子设于定子内腔中，转子一端设置摆动组件；转子包括多个转子偏心螺旋段和多个转子偏心直线段，转子偏心螺旋段和转子偏心直线段交替连接；定子内腔也设有多个定子螺旋段和多个定子直线段，定子螺旋段和定子直线段交替连接；各转子偏心螺旋段与各定子螺旋段一一对应，各转子偏心直线段与各定子直线段一一对应。
[0011]所述转子上，沿物料的输送方向，各转子偏心螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各转子偏心直线段的轴向长度逐渐减小；
[0012]定子上，沿物料的输送方向，各定子螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各定子直线段的轴向长度逐渐减小。
[0013]所述转子偏心螺旋段与定子螺旋段之间形成偏心螺旋腔体，转子偏心直线段与定子直线段之间形成偏心直线腔体；偏心螺旋腔体的径向截面和偏心直线腔体的径向截面均为长孔状。在偏心螺旋腔体内，转子绕转子轴线旋转的同时，也绕定子的轴线在定子的内腔中滚动，物料以螺旋形方式在定子和转子之间形成的密封腔室内推进，同时，推进过程中物料形成的聚合物实现压实、排气、熔融、熔体输运、混合等过程。在偏心直线腔体内，转子绕转子轴线旋转的同时，也沿着定子内腔上下滚动，物料以直线形方式在密封室内推进。
[0014]所述偏心螺旋腔体内，转子偏心螺旋段与定子螺旋段啮合连接，在偏心螺旋腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。
[0015]所述偏心直线腔体内，转子偏心直线段与定子直线段啮合连接，在偏心直线腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。
[0016]所述摆动组件包括万向节、传动轴和转子接头，转子接头通过第一十字叉头与传动轴铰接，传动轴通过第二十字叉头与万向节铰接。摆动组件的设置使转子同时实现公转(即转子绕定子轴线滚动或在定子内腔中上下滚动)和自转(即转子绕其自身的轴向旋转)，当转子运动到最大偏心距的时候，传动轴会与万向节接触形成接触副，通过接触副承受聚合物熔融塑化输运过程产生的轴向压力。
[0017]上述结构的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置可单独作为挤出机使用，也可与各类型的注射单元组合成注射机使用。
[0018]当上述偏心转子体积脉动形变塑化输运装置与注射装置组合成注射机使用时，所述定子的输出端通过连接件外接注射装置的缸体，定子内腔与缸体内的注射流道相通，注射流道中设有柱塞。
[0019]本发明相对于现有技术，具有以下有益效果:
[0020]1、通过改变转子与定子内腔的结构，实现了物料的输运体积分别沿转子轴向和径向交替的周期性变化，加强了聚合物塑化输运过程中的传质传热效果，有利于缩短热机械历程、降低能耗，同时提高分散混合效果。
[0021]2、塑化输运过程中，可实现流道呈流线型、无死角，有利于加工热敏型聚合物的塑化和混合改性。同时，通过控制转子和定子的配合间隙，可有效控制塑化输运过程的排气能力。[0022]3、本偏心转子体积脉动形变塑化输运装置结构简单，有利于装拆，可单独作为挤出机使用，也可与各类型的注射单元组合成注射机使用，其应用范围较广。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本偏心转子体积脉动形变塑化输运装置的结构示意图。
[0024]图2为图1中传动轴与万向节接触形成接触副时的结构示意图。
[0025]图3为图1的A-A截面视图。
[0026]图4为图1的B-B截面视图。
[0027]图5为图1的C-C截面视图。
[0028]图6为图1中C-C截面上转子在定子内腔中的运动状态示意图。
[0029]图7为图1中D-D截面上转子在定子内腔中的运动状态示意图。
[0030]图8为本偏心转子体积脉动形变塑化输运装置与注射装置组合成注射机时的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0032]实施例1
[0033]本实施例的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置单独作为挤出机使用。
[0034]如图1所示，本偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，包括定子3、转子4和摆动组件，转子设于定子内腔中，转子一端设置摆动组件；转子包括多个转子偏心螺旋段和多个转子偏心直线段，转子偏心螺旋段和转子偏心直线段交替连接；定子内腔也设有多个定子螺旋段和多个定子直线段，定子螺旋段和定子直线段交替连接；各转子偏心螺旋段与各定子螺旋段一一对应，各转子偏心直线段与各定子直线段一一对应。其中，转子偏心螺旋段与定子螺旋段连接时不同截面的变化如图3、图4或图5所示。
[0035]转子上，沿物料的输送方向，各转子偏心螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各转子偏心直线段的轴向长度逐渐减小；
[0036]定子上，沿物料的输送方向，各定子螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各定子直线段的轴向长度逐渐减小。
[0037]上述结构中，转子偏心螺旋段与定子螺旋段之间形成偏心螺旋腔体，转子偏心直线段与定子直线段之间形成偏心直线腔体；偏心螺旋腔体的径向截面和偏心直线腔体的径向截面均为长孔状。如图6所示，在偏心螺旋腔体内，转子绕转子轴线旋转的同时，也绕定子的轴线在定子的内腔中滚动，物料以螺旋形方式在定子和转子之间形成的密封腔室内推进，同时，推进过程中物料形成的聚合物实现压实、排气、熔融、熔体输运、混合等过程。如图7所示，在偏心直线腔体内，转子绕转子轴线旋转的同时，也沿着定子内腔上下滚动，物料以直线形方式在密封室内推进。
[0038]偏心螺旋腔体内，转子偏心螺旋段与定子螺旋段啮合连接，在偏心螺旋腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。
[0039]偏心直线腔体内，转子偏心直线段与定子直线段啮合连接，在偏心直线腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。
[0040]摆动组件包括万向节1、传动轴2和转子接头7，转子接头通过第一十字叉头5与传动轴铰接，传动轴通过第二十字叉头6与万向节铰接。摆动组件的设置使转子同时实现公转(即转子绕定子轴线滚动或在定子内腔中上下滚动)和自转(即转子绕其自身的轴向旋转)，当转子运动到最大偏心距的时候，传动轴会与万向节接触形成接触副，如图2所示，通过接触副承受聚合物熔体塑化输运过程产生的轴向压力。
[0041]本实施例通过上述装置可实现一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法，通过在转子上交替设置转子偏心螺旋段和转子偏心直线段，在定子的内腔上交替设置相应的定子螺旋段和定子直线段，使物料的输运体积沿转子进行轴向和径向交替的周期性变化，实现体积脉动形变熔融塑化输运；在物料输运过程中，通过摆动组件承受物料产生的轴向压力。
[0042]物料输送过程中，在偏心螺旋腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也绕定子的轴线在定子的内腔中滚动；在偏心直线腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也沿着定子内腔上下滚动。
[0043]实施例2
[0044]本实施例的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置与注射装置组合成注射机使用。
[0045]与实施例1相比较，其不同之处在于，如图8所示，定子的输出端通过连接件8外接注射装置的缸体9，定子内腔与缸体内的注射流道相通，注射流道中设有柱塞10。
[0046]使用时，本偏心转子体积脉动形变塑化输运装置将物料塑化熔融，并输送进入缸体的注射流道中，同时柱塞不断后退。当缸体中的聚合物熔体储料量达到注射制品要求的计量值时，偏心转子体积脉动形变塑化输运装置停止塑化熔融，注射机的塑化计量工序结束。待注射机完成充模、保压工序后，在制品冷却阶段，偏心转子体积脉动形变塑化输运自己装置开始塑化输运，注射机开始制品成型的新一个周期。
[0047]如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本
【发明内容】
所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
【权利要求】
1.一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法，其特征在于，通过在转子上交替设置转子偏心螺旋段和转子偏心直线段，在定子的内腔上交替设置相应的定子螺旋段和定子直线段，使物料的输运体积沿转子进行轴向和径向交替的周期性变化，实现体积脉动形变熔融塑化输运；在物料输运过程中，通过摆动组件承受物料产生的轴向压力。
2.根据权利要求1所述一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法，其特征在于，物料输送过程中，在偏心螺旋腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也绕定子的轴线在定子的内腔中滚动；在偏心直线腔体内，所述转子绕转子轴线旋转的同时，也沿着定子内腔上下滚动。
3.一种用于实现权利要求1或2所述方法的偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，其特征在于，包括定子、转子和摆动组件，转子设于定子内腔中，转子一端设置摆动组件；转子包括多个转子偏心螺旋段和多个转子偏心直线段，转子偏心螺旋段和转子偏心直线段交替连接；定子内腔也设有多个定子螺旋段和多个定子直线段，定子螺旋段和定子直线段交替连接；各转子偏心螺旋段与各定子螺旋段一一对应，各转子偏心直线段与各定子直线段--对应。
4.根据权利要求3所述一种偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，其特征在于，所述转子上，沿物料的输送方向，各转子偏心螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各转子偏心直线段的轴向长度逐渐减小； 定子上，沿物料的输送方向，各定子螺旋段的螺距和轴向长度均逐渐减小，各定子直线段的轴向长度逐渐减小。
5.根据权利要求3所 述一种偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，其特征在于，所述转子偏心螺旋段与定子螺旋段之间形成偏心螺旋腔体，转子偏心直线段与定子直线段之间形成偏心直线腔体；偏心螺旋腔体的径向截面和偏心直线腔体的径向截面均为长孔状。
6.根据权利要求5所述一种偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，其特征在于，所述偏心螺旋腔体内，转子偏心螺旋段与定子螺旋段啮合连接，在偏心螺旋腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。
7.根据权利要求5所述一种偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，其特征在于，所述偏心直线腔体内，转子偏心直线段与定子直线段啮合连接，在偏心直线腔体的径向截面上，转子在定子内腔中的运动行程为转子最大偏心距的两倍。
8.根据权利要求3所述一种偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，其特征在于，所述摆动组件包括万向节、传动轴和转子接头，转子接头通过第一十字叉头与传动轴铰接，传动轴通过第二十字叉头与万向节铰接。
9.根据权利要求3所述一种偏心转子体积脉动形变塑化输运装置，其特征在于，所述定子的输出端通过连接件外接注射装置的缸体，定子内腔与缸体内的注射流道相通，注射流道中设有柱塞。
【文档编号】B29C45/54GK104002447SQ201410206552
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】瞿金平, 张桂珍, 殷小春 申请人:华南理工大学, 广州华新科实业有限公司