间歇式挤出系统及挤压设备

本发明涉及双螺杆挤出，尤其涉及一种间歇式挤出系统及挤压系统。

背景技术：

1、传统挤出过程主要是通过双螺杆驱动物料持续推进，现有的双螺杆的结构左右对称，使得左右作用力场对称，物料缺乏前后螺槽的交互，导致流动过程中空间过程的历练受限，局限了物料的混合性能，影响了物料的加工质量。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供了一种间歇式挤出系统，能够提高物料的分布分散混合效果，强化物料的混合特性。

2、本发明同时提出具有上述间歇式挤出系统的挤压设备。

3、根据本发明实施例的第一方面，提供了间歇式挤出系统，包括机筒和挤出单元，所述挤出单元包括第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和所述第二螺杆均安装在所述机筒内，所述第一螺杆和所述第二螺杆均能够在所述机筒内转动，所述第一螺杆的螺楞能够与所述第二螺杆的螺槽啮合，所述第一螺杆和所述第二螺杆的螺纹头数均设置为若干个；其中，所述第一螺杆为匀速转动，所述第二螺杆为间歇式转动，并且所述第一螺杆与所述第二螺杆的旋转方向相反。

4、本发明实施例的间歇式挤出系统，至少具有以下有益效果：第一螺杆和第二螺杆均安装在机筒内，第一螺杆和第二螺杆均能够在机筒内转动，第一螺杆和第二螺杆啮合，通过设置第一螺杆和第二螺杆的螺纹头数均设置为若干个，驱动第一螺杆匀速转动，以使第一螺杆的螺楞与第二螺杆的螺槽啮合，或第一螺杆的螺楞与第二螺杆的螺槽分离，从而能够使第二螺杆为间歇运动。通过第一螺杆的螺楞驱动物料压缩挤入第二螺杆的螺槽中，使物料不断被分割和置换，下一个周期第一螺杆的螺楞再将物料从第二螺杆的螺槽刮出，使第一螺杆和第二螺杆保持良好的自洁性，并能够使物料不断被拉伸、剪切、分割和置换，从而能够加速物料的塑化以及强化物料的混合，并且物料能够从第二螺杆的螺槽运动到第一螺杆的螺楞上静置，使得物料被拉伸，形成取向的高分子链回复，再次运动过程受到不同方向的拉伸，不断的拉伸和回复强化了物料的均化过程，提高物料的加工质量。

5、根据本发明的一些实施例，所述第一螺杆和所述第二螺杆的内径均为d，所述第一螺杆和所述第二螺杆的外径均为d，所述第一螺杆和所述第二螺杆的中心距c＝(d+d)/2，所述第一螺杆的螺纹头数设置为n个，所述第二螺杆的螺纹头数设置为m个，满足：n≤3，m≤5；

6、所述第一螺杆的端面曲线包括圆弧段n1n2、曲线段n2n3、圆弧段n3n4和曲线段n4n5，所述第二螺杆的端面曲线包括圆弧段m1m2、曲线段m2m3、圆弧段m3m4和曲线段m4m5，其中，曲线段n2n3、圆弧段n3n4、曲线段n4n5与曲线段m2m3、圆弧段m3m4、曲线段m4m5一一对应；

7、建立平面直角坐标系xoy，所述第一螺杆的端面圆心为o1，所述第二螺杆的端面圆心为o2，所述第一螺杆的端面圆心o1坐标为(a,b)，所述第二螺杆的端面圆心o2坐标为(0,0)，所述第一螺杆的端面曲线上的点和圆心o1的连线与o1o2的夹角为θ1，所述第二螺杆的端面曲线上的点和圆心o2的连线与o1o2的夹角为θ2；

8、所述圆弧段n1n2的方程为：

9、其中，θ1∈(-π/2m，2π/n-3π/2m]；

10、所述曲线段n2n3的方程为：

11、其中，θ1∈(π/2m-arccos(c/d),π/2m]；

12、所述圆弧段n3n4的方程为：

13、其中，θ1∈(-π/2m+(2m-1)π/m,π/2m+(2m-1)π/m]；

14、所述曲线段n4n5的方程为：

15、其中，θ1∈(3π/2m,3π/2m+arccos(c/d)]；

16、所述圆弧段m1m2的方程为：

17、其中，θ2∈(-π/2m,π/2m]；

18、所述曲线段m2m3的方程为：

19、其中，θ2∈(π/2m-arccos(c/d),π/2m]；

20、所述圆弧段m3m4的方程为：

21、其中，θ2∈(-π/2m+(2m-1)π/m,π/2m+(2m-1)π/m]；

22、所述曲线段m4m5的方程为：

23、其中，θ2∈(3π/2m,3π/2m+arccos(c/d)]。

24、根据本发明的一些实施例，所述第一螺杆和所述第二螺杆均为错列布置，所述第一螺杆的错列角为所述第二螺杆的错列角为所述第一螺杆和所述第二螺杆错列的方向相反，满足：

25、根据本发明的一些实施例，所述第一螺杆的端面曲线形成后，所述第一螺杆的端面绕圆心o1顺时针旋转π-π/n-π/m为所述第一螺杆的初始位置；

26、所述第二螺杆的端面曲线形成后，所述第二螺杆的端面绕圆心o2逆时针旋转π/m为所述第二螺杆的初始位置；

27、所述第一螺杆的转动角速度为ω，所述第二螺杆的运动状态为：

28、当所述第一螺杆的螺楞与所述第二螺杆的螺楞首次接触时：

29、静止时间：t1∈(0,t1max]；

30、运动时间：

31、静止时间：t3∈(t2max，t2max+(2π/n-2π/m)/ω]；

32、当所述第一螺杆的螺楞与所述第二螺杆的螺楞第二次接触及以后按以下循环：

33、运动时间：t4∈(t3max，t3max+t/m]；

34、静止时间：t5∈(t4max，t4max+2π/n-2π/m]；

35、其中，t1max＝(π/n-π/m)/ω，tqmax＝tq-1取值范围的右边界。

36、根据本发明的一些实施例，沿所述机筒的长度方向，所述第一螺杆的螺楞以及所述第二螺杆的螺楞的形状均设置为波浪形。

37、根据本发明实施例的第二方面，提供了挤压设备，包括本发明第一方面实施例的间歇式挤出系统。

38、本发明实施例的挤压设备，至少具有以下有益效果：通过设置本发明第一方面实施例的间歇式挤出系统，能够引入非对称作用，左右螺槽以及前后螺槽均可实现非对称，通过物料在输送过程中经历运动、静止、运动的周期性变化，使得物料能实现持续的拉伸、剪切、回复以及再次拉伸剪切的周而复始的循环。同时实现左右螺槽以及前后螺槽的相互交汇，增加多相体系的界面面积以及均匀分布的可能性，从而提高物料分布分散混合效果。

39、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.间歇式挤出系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的间歇式挤出系统，其特征在于，所述第一螺杆和所述第二螺杆的内径均为d，所述第一螺杆和所述第二螺杆的外径均为d，所述第一螺杆和所述第二螺杆的中心距c＝(d+d)/2，所述第一螺杆的螺纹头数设置为n个，所述第二螺杆的螺纹头数设置为m个，满足：n≤3，m≤5；

3.根据权利要求2所述的间歇式挤出系统，其特征在于，所述第一螺杆和所述第二螺杆均为错列布置，所述第一螺杆的错列角为所述第二螺杆的错列角为所述第一螺杆和所述第二螺杆错列的方向相反，满足：

4.根据权利要求3所述的间歇式挤出系统，其特征在于，所述第一螺杆的端面曲线形成后，所述第一螺杆的端面绕圆心o1顺时针旋转π-π/n-π/m为所述第一螺杆的初始位置；

5.根据权利要求2所述的间歇式挤出系统，其特征在于，沿所述机筒的长度方向，所述第一螺杆的螺楞以及所述第二螺杆的螺楞的形状均设置为波浪形。

6.挤压设备，其特征在于，包括有如权利要求1至5中任一项所述的间歇式挤出系统。

技术总结
本发明公开了一种间歇式挤出系统及挤压设备，其中间歇式挤出系统包括机筒和挤出单元，挤出单元包括第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆和第二螺杆均安装在机筒内，第一螺杆和第二螺杆均能够在机筒内转动，第一螺杆的螺楞能够与第二螺杆的螺槽啮合，第一螺杆和第二螺杆的螺纹头数均设置为若干个；其中，第一螺杆为匀速转动，第二螺杆为间歇式转动，并且第一螺杆与第二螺杆的旋转方向相反，且转动过程中第一螺杆和第二螺杆能时刻实现啮合，具备良好的自洁性。随着第二螺杆周期性转动、停歇、转动，物料不断的被拉伸、剪切、分割和置换，强化了物料的均化过程，有助于提升熔融效率以及强化物料的混合性能，提高物料的加工质量。

技术研发人员：喻慧文,陈豪文,徐百平
受保护的技术使用者：五邑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/27