专利名称：全程透明视窗双螺杆挤出机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及聚合物加工机械，特别是在机筒上设有透明视窗的双螺杆挤出机。
双螺杆挤出机由挤压系数、传动系数、加料系统和机座组成。挤压系统包括机筒、螺杆、加热器、机头连接器。机筒内壁的上部为双弧面形，机筒内壁的两侧为单弧面形。两根螺杆在机筒内由传动系统带动作转动。双螺杆挤出机随着聚合物加工中共混、改性、填充、增强以及合金化的发展有着广阔的应用前景。聚合物在挤出加工中处于高压中温状态，以非牛顿非等温三维高粘度复合流为主要特征，其过程是十分复杂的，无论是挤出机的研制，还是改进加工工艺，提高加工制品的产量和质量，都需要了解聚合物挤出加工的物理化学过程及其加工原理。为此，日本制钢所和德国W.P.公司在有机玻璃机筒的双螺杆挤出试验机上，用其它流体代替聚合物在室温、常压下进行模拟实验，这与聚合物挤出加工的实际情况存在较大差异。北京化工学院以朱复华为首的研究组在SJ－45型单螺杆挤出机上首次采用开设透明视窗的方法使可视化技术应用在挤出机上，在挤出工艺要求的条件下通过视窗玻璃观察聚合物在机筒中的加工过程。该机的视窗玻璃采用的是平板矩形光学玻璃，因其形状简单、加工容易、成本低，对于机筒内壁呈圆柱面曲率半径大的单螺杆挤出机来说，其几何因素造成的影响不大，但对于双螺杆挤出机，其机筒顶部内壁呈双圆弧面形就不适用了。
本实用新型的目的是提供一种能观察聚合物真实挤出过程的双螺杆挤出机。
本实用新型全程透明视窗双螺杆挤出机是采用以下技术方案来实现的。在机筒上设有多个顶视窗和侧视窗，顶视窗在机筒的顶部，侧视窗错位分布在整个机筒的两侧。顶视窗和侧视窗的结构在机筒上开有槽形孔，在槽形孔的槽内放置耐高温高压的透明玻璃块，玻璃块的四周侧壁与槽壁之间有间隙，压框压在玻璃块之外，用螺钉紧固在机筒上，玻璃块的内侧表面四周边缘与槽形孔的槽底之间以及玻璃块的外侧表面四周边缘与压框之间设有耐温软垫。顶视窗玻璃块的内侧表面中间带有凸起的与机筒上部内壁相同曲率半径的对称双弧面，内侧表面边缘四周为平面并与外侧表面平行。侧视窗玻璃块的内侧表面中间带有凸起的与机筒两侧内壁相同曲率半径的圆弧面，内侧表面边缘四周为平面并与外侧表面平行。
由于在机筒的顶部和两侧都开设了透明视窗，能观察到聚合物在机筒全程的情况，开设视窗后由于视窗玻璃的内侧表面形状与原机筒内壁形状吻合一致，视窗的材料又能耐高温、高压，因此观察和测试的结果能反映聚合物加工过程的真实情况。
图1本实用新型全程透明视窗双螺杆挤出机的机筒、螺杆和视窗结构示意图。
图2本实用新型全程透明视窗双螺杆挤出机的透明视窗布置示意图。
图3本实用新型全程透明视窗双螺杆挤出机的机筒横剖面示意图。
图4顶视窗玻璃块形状示意图。
图5侧视窗玻璃块形状示意图。
本实用新型全程透明视窗双螺杆挤出机如
图1所示，双螺杆1并列在机筒2内作旋转运动。如图2所示在机筒2的顶部设了多个顶视窗3，在机筒2的两侧设了多个侧视窗4，侧视窗4错位分布在机筒2的两侧全长位置。顶视窗3可以观察到两螺杆及啮合区5上部物料状况，侧视窗4可以观察到机筒内整个螺杆侧面及物料状况。如图3所示，在机筒2上开设槽形孔6。如
图1所示，在槽形孔的槽内放置耐高温高压的透明光学玻璃块8，玻璃块8的侧面与槽壁间有间隙7，压框9压在玻璃块8之外，用螺钉10紧固在机筒2上，玻璃块8的内侧表面四周边缘8A(见图5)与槽形孔6的槽底6A(见图3)之间设有耐温软质垫11A，在玻璃块8的外侧表面四周边缘与压框9之间设有耐温软质垫11B。软质垫11A不仅能起密封作用，还能保证玻璃块受力均匀。此外，可用软质垫11A的厚度来调整玻璃块8的位置。由于采用了如石棉、聚四氟乙烯的软质垫11A和11B以及玻璃块8与机筒2上的槽壁有间隙7，因此能保证玻璃块8在安装时受力均匀，不致于在挤出机升温降温过程中因金属与玻璃膨胀收缩不同而破裂。如图4所示，在顶视窗3的玻璃块8的内侧表面中间带有凸起的与机筒2上部内壁相同曲率半径R的对称双弧面12。如图5所示，侧视窗4的玻璃块8的内侧表面的中间带有凸起的与机筒2两侧内壁相同曲率半径R的圆弧面13。这样能真实反映物料的状态。对于大直径螺杆的双螺杆挤出机，因其机筒内壁的曲率半径较大，考虑到玻璃块的经济性也可采用内侧表面为平面的玻璃块。根据双螺杆挤出机的结构和视窗开设在机筒上的位置，视窗可以做成矩形、椭圆形或圆形，其玻璃块8的外侧表面形状可为如图4、图5所示那样的矩形(a)、椭圆形(b)或圆形(c)。在机筒2上开设的槽形孔的槽为相应的矩形、椭圆形或圆形。
本实用新型全程透明视窗双螺杆挤出机的实施例，其主要参数为主螺杆直径φ50mm；双螺杆中心距42mm；螺杆长径比28；生产能力40－120kg／h。该机如图2所示，顶视窗6个，左侧视窗4个，右侧视窗3个。顶视窗玻璃块的内侧表面双弧面曲率半径25mm，外形尺寸长×宽×高＝80×90×65；侧视窗玻璃块的内侧表面圆弧面曲率半径25mm，外形尺寸长×宽×高＝40×200×55。玻璃块能在工作温度400℃以内，工作压力40MPa以下范围内正常使用。该机在生产制品的同时既能观察到啮合区上方物料混合和流动的状况。又能观察到螺杆两侧沿程物料的充满程度及其物理化学状态的全过程。它可配上高速摄影和录相装置来记录不同物料的挤出过程，从而为正确设计双螺杆挤出机的结构参数，摸索工艺操作条件和研究各种制品的合理配方提供依据。它既是一台实验机，也是一种生产机。本实用新型全程透明视窗双螺杆挤出机，如果卸去视窗玻璃块，换上相同形状、尺寸的金属堵块使用。还可以在金属堵块上根据需要开设测熔体压力的传感器插孔、测熔体温度的热电偶插入孔、其它各种仪表(如超声测量探头等)的接孔或取样放料孔等等。使得透明视窗的开设具有多种用途。
权利要求1.一种双螺杆挤出机由挤压系统、传动系统、加料系统和机座组成，挤压系统包括机筒、双螺杆、加热器、机头连接器，双螺杆并列在机筒内由传动系统带动作转动，其特征在于(1)在机筒上设有多个顶视窗和侧视窗，顶视窗在机筒的顶部，侧视窗错位分布在整个机筒的两侧；(2)顶视窗和侧视窗的结构在机筒上开有槽形孔，在槽形孔的槽内放置耐高温高压的透明玻璃块，玻璃块的四周侧壁与槽壁之间有间隙，压框压在玻璃块之外，用螺钉紧固在机筒上，玻璃块的内侧表面四边缘与槽形孔的槽底之间以及玻璃块的外侧表面四周边缘与压框之间设有耐温软垫；(3)顶视窗玻璃块的内侧表面中间带有凸起的与机筒上部内壁相同曲率半径的对称双弧面，内侧表面边缘四周为平面并与外侧表面平行；(4)侧视窗玻璃块的内侧表面中间带有凸起的与机筒两侧内壁相同曲率半径的圆弧面，内侧表面边缘四周为平面并与外侧表面平行。
2.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，其特征在于玻璃块的外侧表面形状为矩形、圆形或椭圆形，机筒上的槽形孔的槽为相应的矩形、圆形或椭圆形。
专利摘要全程透明视窗双螺杆挤出机是在机筒上设有多个顶视窗和侧视窗，顶视窗在机筒的顶部，侧视窗错位分布在机筒的两侧。视窗的玻璃块与机筒上的槽形孔的槽底之间、玻璃块与压框之间设有耐温软质垫，玻璃块与槽形孔侧壁之间有间隙，玻璃块内侧表面带有凸起的与机筒内壁相同曲率半径的双圆弧面或圆弧面。该机在生产制品的同时能观察到物料沿螺杆全长的物理化学状态。为正确设计双螺杆挤出机、选择合理工艺条件及配方提供依据。
文档编号B29C47/40GK2162346SQ9322451
公开日1994年4月20日 申请日期1993年9月18日 优先权日1993年9月18日
发明者刘廷华, 王克坚, 郭奕崇, 陈自卫, 朱复华 申请人:北京化工学院