一种新型三轴连续聚合反应脱挥挤出机的制作方法

1.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：

2.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。


技术实现要素：

3.鉴于上述现有聚合设备中存在的问题，提出了本实用新型。
4.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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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。
18.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。
19.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：
20.1.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。
21.2.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。
22.3.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。
23.4.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。
24.5.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。
25.6.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。
26.7.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。
27.8.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。
28.附图说明：
29.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。
30.图2为三轴反应机的结构示意图。
31.图3为双螺杆挤出机的结构示意图。
32.图4为圈a部位的放大图。
33.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
34.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。
35.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。
36.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。
37.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。
38.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。
39.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。
40.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。
41.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。
42.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。
43.转轴203和机筒容器1的长径比l/d=3~10。
44.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。
45.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。
46.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。
47.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。
48.实施例2
49.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。
50.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。