阅读说明：本技术 高填充双转子混炼螺杆 (High-filling double-rotor mixing screw ) 是由 汤善国 李立辉 汤瑜 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高填充双转子混炼螺杆,包括成对的一号螺杆与二号螺杆,一号螺杆在混炼段设第一异形螺旋与第二异形螺纹,二号螺杆在混炼段设第三异形螺旋与第四异形螺纹,第一、第二、第三及第四异形螺纹均由两段旋向相反的螺棱在混炼段的中部相交而成,并分别形成第一、第二、第三及第四螺棱交汇点。本发明将一对螺杆形成的四个螺棱交汇点沿着物料流向布置在轴向的不同位置,将螺棱交汇点进行分散设置,即扩大了各螺棱交汇点之间的区域,在该较大的区域范围内形成混炼的主要区域。在保证较好的捏合、熔融、混合、塑化效果的前提下,实现了缓解物料的堆积和停滞、利于散热的目的。(The invention discloses a high-filling double-rotor mixing screw, which comprises a first screw and a second screw which are paired, wherein the first screw is provided with a first special-shaped screw and a second special-shaped screw in a mixing section, the second screw is provided with a third special-shaped screw and a fourth special-shaped screw in the mixing section, the first, second, third and fourth special-shaped screws are formed by intersecting two sections of screw edges with opposite rotation directions in the middle of the mixing section, and a first screw edge intersection point, a second screw edge intersection point, a third screw edge intersection point and a fourth screw edge intersection point are respectively formed. The invention arranges four screw ridge junction points formed by a pair of screws at different axial positions along the material flow direction, and dispersedly arranges the screw ridge junction points, namely, enlarges the area between the screw ridge junction points and forms a main mixing area in the larger area range. On the premise of ensuring better effects of kneading, melting, mixing and plasticizing, the aims of relieving accumulation and stagnation of materials and facilitating heat dissipation are fulfilled.)

高填充双转子混炼螺杆

技术领域

本发明涉及高聚物加工机械及螺杆技术领域，具体涉及到一种高填充双转子混炼螺杆。

背景技术

双转子连续混炼机，是由美国Farre1公司于六十年代中期，在其名牌产品Banbury密炼机的基础上开发制造的新型连续密炼机械（CN201950743U、CN102241085B）。该机器主要由料筒、转子、卸料装置组成。料筒上的混炼腔为相互贯通的、横截面为∞形的孔腔；料筒上还开有冷却水孔，并备有电加热器，可以根据工艺的需要，对物料进行加热和冷却。物料在混炼腔中受到双转子的剪切、粉碎、捏合、混合作用。卸料装置由卸料门和调节装置所组成。通过调节卸料调节装置，可以控制卸料门的开启度，达到控制物料在混炼腔中的充满度、进而控制物料所经历的混炼激烈程度的目的。由于该机器维护方便，因此倍受人们的关注。尤其是在大型石油化工行业，被广泛地应用于合成高分子材料的混合。

典型的双转子连续混炼机的转子为一对异形螺杆，根据其功能可以划分为加料段、混炼段和出料段。其中，加料段如同两根非啮合的双螺杆，由加料口加入的物料，在转子混炼段螺纹的推动下，到达混炼段。混炼段则像一对密炼机转子，其表面有两对旋转方向相反、螺旋角各不相等的螺纹，物料在此受到挤压、粉碎，从而被捏合、熔融、混合、塑化。出料段横截面一般为椭圆或圆柱形，或为螺纹段，主要将混炼后的物料经卸料口排出料筒混炼腔。

通常，每根螺杆转子的混炼段有两条大导程的异形螺旋，每条异形螺旋由两段旋向相反的螺棱组成，它们在混炼段的中部相交并形成螺棱交汇点，每对螺杆转子具有四个螺棱交汇点。螺棱交汇点前螺棱向前输送物料，而螺棱交汇点后螺棱将物料推向加料方向。混炼过程中，在正相反螺棱的作用下，物料会在螺棱交汇点发生堆积和停滞，由于四个螺棱交汇点位置相对集中，因此形成一个滞留区，该滞留区会影响物料的体积交换与热量传递，从而导致物料的温度过高，甚至发生降解。

发明内容

为了克服现有双转子混炼螺杆在物料混炼过程中发生物料堆积、滞留乃至降解的缺陷，本发明提供了一种高填充双转子混炼螺杆。

本发明采用的技术方案如下：一种高填充双转子混炼螺杆，包括成对设置的一号螺杆与二号螺杆，所述一号螺杆与二号螺杆沿物料流向依次分为加料段、混炼段及出料段，所述一号螺杆在所述混炼段设有第一异形螺旋与第二异形螺纹，所述二号螺杆在所述混炼段设有第三异形螺旋与第四异形螺纹，所述第一异形螺旋、第二异形螺纹、第三异形螺旋及第四异形螺纹均由两段旋向相反的螺棱在所述混炼段的中部相交而成，并分别形成第一螺棱交汇点、第二螺棱交汇点、第三螺棱交汇点及第四螺棱交汇点；所述第一螺棱交汇点、第三螺棱交汇点、第二螺棱交汇点及第四螺棱交汇点的轴向位置沿物料流向依次设置。

优选的，所述第一螺棱交汇点与所述混炼段的出口端的距离，小于2/5的所述混炼段的总长。

优选的，所述第四螺棱交汇点与所述混炼段的出口端的距离，大于1/4的所述混炼段的总长。

优选的，所述第三螺棱交汇点、第二螺棱交汇点与所述炼段的出口端的距离，等于1/3的所述混炼段的总长。

优选的，所述第二螺棱交汇点、第三螺棱交汇点处设置有缺口。

优选的，所述一号螺杆与二号螺杆之间的相位角取115°。

本发明的有益效果是：本发明将一对螺杆转子形成的四个螺棱交汇点沿着物料流向布置在螺杆轴向的不同位置，将螺棱交汇点进行分散设置，即扩大了各螺棱交汇点之间的区域，在该较大的区域范围内形成混炼的主要区域。因此本发明在保证较好的捏合、熔融、混合、塑化效果的前提下，实现了缓解物料的堆积和停滞、利于散热的目的。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图。

图2是本发明实施例中各螺棱交汇点的轴向位置示意图。

图3是本发明实施例中螺棱交汇点在混炼段中的具体位置图。

图4是本发明实施例中一号螺杆与二号螺杆之间的相位角截面示意图。

一号螺杆1，第一异形螺旋101，第二异形螺纹102，第一螺棱交汇点103，第二螺棱交汇点104；

二号螺杆2，第三异形螺旋201，第四异形螺纹202，，第三螺棱交汇点203，第四螺棱交汇点204；

加料段A，混炼段B，出料段C。

具体实施方式

下面结合附图对实施例的各个技术点作详细说明，以对本发明作出阐述。

实施例中，如图1、2所示：一种高填充双转子混炼螺杆，包括成对设置的一号螺杆1与二号螺杆2，一号螺杆1与二号螺杆2沿物料流向依次分为加料段A、混炼段B及出料段C，一号螺杆1在混炼段B设有第一异形螺旋101与第二异形螺纹102，二号螺杆2在混炼段B设有第三异形螺旋201与第四异形螺纹202，第一异形螺旋101、第二异形螺纹102、第三异形螺旋201及第四异形螺纹202均由两段旋向相反的螺棱在混炼段B的中部相交而成，并分别形成第一螺棱交汇点103、第二螺棱交汇点104、第三螺棱交汇点203及第四螺棱交汇点204；第一螺棱交汇点103、第三螺棱交汇点203、第二螺棱交汇点104及第四螺棱交汇点204的轴向位置沿物料流向依次设置。本实施例将一对螺杆转子形成的四个螺棱交汇点沿着物料流向布置在螺杆轴向的不同位置，将螺棱交汇点进行分散设置，即扩大了各螺棱交汇点之间的区域，在该较大的区域范围内形成混炼的主要区域。在保证较好的捏合、熔融、混合、塑化效果的前提下，实现了缓解物料的堆积和停滞、利于散热的目的。

实施例中，如图3所示：第一螺棱交汇点103与混炼段B的出口端的距离，小于2/5的混炼段B的总长；第四螺棱交汇点204与混炼段B的出口端的距离，大于1/4的混炼段B的总长；第三螺棱交汇点203、第二螺棱交汇点104与炼段B的出口端的距离，等于1/3的混炼段B的总长。本实施例中，混炼段B的总长为H，各螺棱交汇点与混炼段B的出口端的距离为h。大导程异形螺旋的螺棱交汇点位置的改变，会使得混炼腔内的流场发生改变，进而对物料的剪切速率、平均速度、黏度以及压力都有不同程度的影响。通常认为，为了使物料积累足够的速度和压力，异形螺旋的正向螺棱需要足够长；而为了提供足够的反向压力，以使得物料产生较高的剪切速度，异形螺旋的反向螺棱也越长越好。通过大量的试验，得出螺棱交汇点位于1/4＜h/H＜2/5范围内，特别是位于h/H=1/3时，能获得最佳的综合性能。因此，在考虑混炼效果的前提下，可以将第一螺棱交汇点103设置在h/H=2/5处，第三螺棱交汇点203、第二螺棱交汇点104设置在h/H=1/3处附近，第四螺棱交汇点204设置在h/H=1/4处，这样能使混炼的主要区域最大化，从而缓解物料的堆积和停滞，同时利于散热。

实施例中，第二螺棱交汇点104、第三螺棱交汇点104处设置有缺口。此两处设置的缺口，在混炼过程中，一方面能缓解物料的堆积和停滞，另一方面利于物料在横向上的流动，从而提高混炼效果。

实施例中，如图4所示：一号螺杆1与二号螺杆2之间的相位角取115°。通常认为，一号螺杆1与二号螺杆2之间物料的横向流动与二者之间的相位角密切相关，有数据表明，其他条件不变的前提下，两螺杆之间物料横向流量在相位角118~122°时达到最大。因此将一号螺杆1与二号螺杆2之间的相位角设置于略低于上述极限范围，利于提高整体混炼性能，而且能保证装置性能稳定、可调且可控。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。