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单螺杆挤出机的螺杆

阅读：287发布：2020-05-11

专利汇可以提供单螺杆挤出机的螺杆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种单螺杆挤出机的螺杆，自前至后依次包括进料段、压缩分离段和计量段，进料段上设有主螺纹，压缩分离段上设有主螺纹和副螺纹，计量段上设有主螺纹，其特征是：所述压缩分离段与计量段之间设有混合段，混合段上设有主螺纹和副螺纹，混合段自前至后依次包括多个混合小段，其中第奇数个混合小段上主螺纹的底径自前至后逐渐减小、副螺纹的底径自前至后逐渐增大，第偶数个混合小段上主螺纹的底径自前至后逐渐增大、副螺纹的底径自前至后逐渐减小。本发明混合段上主副螺纹底径交替发生变化，实现物料的压缩、放松的交替发生，使物料完全塑化并混合均匀，采用这种螺杆的单螺杆挤出机挤出的塑料物料粘度较高，并且制得的塑料制品晶点和气泡少。，下面是单螺杆挤出机的螺杆专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种单螺杆挤出机的螺杆，自前至后依次包括进料段、压缩分离段和计量段，进料段上设有主螺纹，压缩分离段上设有主螺纹和副螺纹，计量段上设有主螺纹，其特征是：所述压缩分离段与计量段之间设有混合段，混合段上设有主螺纹和副螺纹，混合段自前至后依次包括多个混合小段，其中第奇数个混合小段上主螺纹的底径自前至后逐渐减小、副螺纹的底径自前至后逐渐增大，第偶数个混合小段上主螺纹的底径自前至后逐渐增大、副螺纹的底径自前至后逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的单螺杆挤出机的螺杆，其特征是：所述混合段上，第奇数个混合小段上主螺纹的外径自前至后逐渐减小、副螺纹的外径自前至后逐渐增大，第偶数个混合小段上主螺纹的外径自前至后逐渐增大、副螺纹的外径自前至后逐渐减小。
3.根据权利要求1或2所述的单螺杆挤出机的螺杆，其特征是：所述混合段自前至后依次包括3－6个混合小段。
4.根据权利要求2所述的单螺杆挤出机的螺杆，其特征是：所述混合段自前至后依次包括第一混合小段、第二混合小段、第三混合小段和第四混合小段，第一混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小，第二混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第三混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小，第四混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第一混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第二混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小，第三混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第四混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小。
5.根据权利要求1、2或4所述的单螺杆挤出机的螺杆，其特征是：所述压缩分离段上主螺纹的底径自前至后逐渐增大；压缩分离段包括压缩分离段前段和压缩分离段后段，压缩分离段前段上副螺纹的底径自前至后逐渐增大，压缩分离段后段上副螺纹的底径自前至后逐渐减小，所述压缩分离段前段的长度占压缩分离段总长度的3－7％。
6.根据权利要求5所述的单螺杆挤出机的螺杆，其特征是：所述压缩分离段上主螺纹的外径保持一致、副螺纹的外径也保持一致，压缩分离段上副螺纹的外径小于主螺纹的外径。

说明书全文

单螺杆挤出机的螺杆

技术领域

[0001] 本发明涉及挤出机的零部件，具体涉及一种单螺杆挤出机的螺杆。

背景技术

[0002] 目前，采用挤出机挤出加工塑料制品（如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制品）的过程中，所用设备通常为：采用不带排气功能的单螺杆挤出机，并配套使用结晶干燥设备，塑料原料经结晶干燥设备作结晶干燥处理后，送入单螺杆挤出机进行挤出加工；或者采用带排气结构的双螺杆挤出机或多螺杆挤出机，塑料原料可直接送入该双螺杆挤出机或多螺杆挤出机进行挤出加工。

[0003] 采用不带排气功能的单螺杆挤出机进行挤出加工时，经常会出现以下几个问题：1、熔体混合不够均匀，以致制得的塑料制品（如PET制品）晶点和气泡较多；2、为了实现较好的塑化效果，要求螺杆具有较大的压缩比，这会导致塑料物料温度升高较大，以致挤出的塑料物料粘度低，制得的塑料制品颜色偏黄；3、挤出加工过程中能耗高。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种单螺杆挤出机的螺杆，采用这种螺杆的单螺杆挤出机挤出的塑料物料粘度较高，并且制得的塑料制品晶点和气泡少。采用的技术方案如下：

[0005] 一种单螺杆挤出机的螺杆，自前至后依次包括进料段、压缩分离段和计量段，进料段上设有主螺纹，压缩分离段上设有主螺纹和副螺纹，计量段上设有主螺纹，其特征是：所述压缩分离段与计量段之间设有混合段，混合段上设有主螺纹和副螺纹，混合段自前至后依次包括多个混合小段，其中第奇数个混合小段上主螺纹的底径自前至后逐渐减小、副螺纹的底径自前至后逐渐增大，第偶数个混合小段上主螺纹的底径自前至后逐渐增大、副螺纹的底径自前至后逐渐减小。

[0006] 上述螺杆自前至后依次为进料段、压缩分离段、混合段和计量段。在进料段，物料进入螺杆并熔化，形成熔体后输送给压缩分离段；压缩分离段具有熔体螺槽和固体螺槽，能够将物料中的熔体与未熔融的固体分开，提高熔融效率，初步对物料进行塑化；混合段上主副螺纹底径交替发生变化（呈波纹状），实现物料的压缩、放松的交替发生，最终使物料完全塑化并混合均匀；计量段使来自混合段的物料熔融均化并定量输送至挤出机模头。

[0007] 优选所述螺杆的长径比为（30－37）:1。

[0008] 上述混合段具有两个熔体螺槽，其中主螺纹与副螺纹之间形成第一熔体螺槽，副螺纹与主螺纹之间形成第二熔体螺槽。通常，上述混合段中，后一混合小段前端主螺纹的底径等于前一混合小段后端主螺纹的底径，后一混合小段前端副螺纹的底径等于前一混合小段后端副螺纹的底径，使第一熔体螺槽和第二熔体螺槽在相邻两混合小段的邻接处平稳过渡。

[0009] 优选上述混合段上，第奇数个混合小段上主螺纹的外径自前至后逐渐减小、副螺纹的外径自前至后逐渐增大，第偶数个混合小段上主螺纹的外径自前至后逐渐增大、副螺纹的外径自前至后逐渐减小。在主螺纹底径较大的位置，第一熔体螺槽中的物料能够越过副螺纹顶部并溢流到第二熔体螺槽中；在副螺纹底径较大的位置，第二熔体螺槽中的物料能够越过主螺纹顶部并溢流到第一熔体螺槽中，这样，在物料（熔融物料）沿混合段自前至后输送的过程中，第一熔体螺槽与第二熔体螺槽相互之间能够进行物料交流，使物料混合更加均匀。

[0010] 优选上述混合段自前至后依次包括3－6个混合小段。一种具体方案中，上述混合段自前至后依次包括第一混合小段、第二混合小段、第三混合小段和第四混合小段，第一混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小，第二混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第三混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小，第四混合小段上主螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第一混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第二混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小，第三混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐增大，第四混合小段上副螺纹的底径和外径均自前至后逐渐减小。

[0011] 优选上述压缩分离段上主螺纹的底径自前至后逐渐增大（通常压缩分离段前端主螺纹的底径等于进料段上主螺纹的底径）；压缩分离段包括压缩分离段前段和压缩分离段后段，压缩分离段前段上副螺纹的底径自前至后逐渐增大（通常压缩分离段前段前端副螺纹的底径等于进料段上主螺纹的底径），压缩分离段后段上副螺纹的底径自前至后逐渐减小（通常压缩分离段后段前端副螺纹的底径等于压缩分离段前段后端的副螺纹的底径），所述压缩分离段前段的长度占压缩分离段总长度的3－7％（更优选4－6％）。这样，在压缩分离段上，主螺纹的底径自前至后逐渐增大，而副螺纹的底径总体上自前至后逐渐减小，也就是说，沿着物料输送方向，固体螺槽的深度逐渐减小，而熔体螺槽的深度总体上逐渐增大。通常压缩分离段上主螺纹的外径保持一致、副螺纹的外径也保持一致。优选压缩分离段上副螺纹的外径小于主螺纹的外径，随着物料的输送，固体螺槽中的固体物料逐渐熔融变成熔体，并进入到熔体螺槽中。

[0012] 通常上述进料段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和底径是一致的，计量段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和底径也是一致的；计量段的底径大于进料段的底径，计量段的底径和进料段的底径根据挤出所需压缩比确定。

[0013] 具体设计中，由于压缩分离段和混合段上增设有副螺纹，因此压缩分离段及混合段上主螺纹的螺距通常比进料段及计量段上主螺纹的螺距大；压缩分离段上主螺纹的螺距通常与混合段上主螺纹的螺距一致；上述进料段包括进料段前段和进料段后段，其中进料段前段上各部分的主螺纹的螺距是一致的，进料段后段上主螺纹的螺距自前至后逐渐增大，进料段后段后端的主螺纹螺距与压缩分离段的主螺纹螺距一致；上述计量段包括计量段前段和计量段后段，其中计量段前段上主螺纹的螺距自前至后逐渐减小，计量段后段上各部分的主螺纹的螺距是一致的，计量段前段前端的主螺纹螺距与混合段的主螺纹螺距一致。

[0014] 本发明通过在压缩分离段后面增设混合段，混合段上主副螺纹底径交替发生变化，实现物料的压缩、放松的交替发生，最终使物料完全塑化并混合均匀，因此，采用这种螺杆的单螺杆挤出机挤出的塑料（如PET）物料粘度较高（通过粘度测量仪的测试，加工前后物料的粘度下降小于6%），并且制得的塑料制品晶点和气泡少，符合行业标准。附图说明

[0015] 图1是本发明优选实施例的结构示意图；

[0016] 图2是图1所示螺杆上主螺纹的底径及外径的变化示意图；

[0017] 图3是压缩分离段及混合段上副螺纹的底径及外径的变化示意图。

具体实施方式

[0018] 如图1－图3所示，这种单螺杆挤出机的螺杆自前至后依次包括进料段1、压缩分离段2、混合段3和计量段4，进料段1上设有主螺纹5，压缩分离段2上设有主螺纹5和副螺纹6，混合段3上设有主螺纹5和副螺纹6，计量段4上设有主螺纹5。本实施例中，进料段1包括进料段1前段和进料段1后段，其中进料段1前段上各部分的主螺纹5的螺距是一致的，进料段1后段上主螺纹5的螺距自前至后逐渐增大，进料段1后段后端的主螺纹5螺距与压缩分离段2的主螺纹5螺距一致；压缩分离段2上各部分的主螺纹5的螺距是一致的，压缩分离段2上各部分的副螺纹6的螺距也是一致的；混合段3上各部分的主螺纹5的螺距是一致的，混合段3上各部分的副螺纹6的螺距也是一致的；压缩分离段2上主螺纹5的螺距与混合段3上主螺纹5的螺距一致；计量段4包括计量段4前段和计量段4后段，其中计量段4前段上主螺纹5的螺距自前至后逐渐减小，计量段4前段前端的主螺纹5螺距与混合段4的主螺纹5螺距一致，计量段4后段上各部分的主螺纹5的螺距是一致的。

[0019] 进料段1上各部分的主螺纹5的螺棱宽度和底径是一致的，计量段4上各部分的主螺纹5的螺棱宽度和底径也是一致的；计量段4的底径大于进料段1的底径，计量段4的底径和进料段1的底径根据挤出所需压缩比确定。

[0020] 压缩分离段2上主螺纹5的底径自前至后逐渐增大（压缩分离段2前端主螺纹5的底径等于进料段1上主螺纹5的底径）；压缩分离段2包括压缩分离段前段21和压缩分离段后段22，压缩分离段前段21上副螺纹6的底径自前至后逐渐增大（压缩分离段前段21前端副螺纹6的底径等于进料段1上主螺纹5的底径），压缩分离段后段22上副螺纹6的底径自前至后逐渐减小（压缩分离段后段22前端副螺纹6的底径等于压缩分离段前段21后端副螺纹6的底径），本实施例中压缩分离段前段21的长度约占压缩分离段2总长度的5.6％。在压缩分离段2上，主螺纹5与副螺纹6之间形成熔体螺槽7，副螺纹6与主螺纹5之间形成固体螺槽8；沿着物料输送方向，固体螺槽8的深度逐渐减小，而熔体螺槽7的深度总体上逐渐增大。压缩分离段2上主螺纹5的外径保持一致，压缩分离段2上副螺纹6的外径也保持一致，压缩分离段2上副螺纹6的外径小于主螺纹5的外径。

[0021] 混合段3自前至后依次包括多个（如3－6个）混合小段，其中第奇数个混合小段上主螺纹5的底径自前至后逐渐减小、副螺纹6的底径自前至后逐渐增大，第偶数个混合小段上主螺纹5的底径自前至后逐渐增大、副螺纹6的底径自前至后逐渐减小；第奇数个混合小段上主螺纹5的外径自前至后逐渐减小、副螺纹6的外径自前至后逐渐增大，第偶数个混合小段上主螺纹5的外径自前至后逐渐增大、副螺纹6的外径自前至后逐渐减小。混合段3具有两个熔体螺槽，其中主螺纹5与副螺纹6之间形成第一熔体螺槽9，副螺纹6与主螺纹5之间形成第二熔体螺槽10；后一混合小段前端主螺纹5的底径等于前一混合小段后端主螺纹5的底径，后一混合小段前端副螺纹6的底径等于前一混合小段后端副螺纹6的底径，使第一熔体螺槽9和第二熔体螺槽10在相邻两混合小段的邻接处均平稳过渡。本实施例中，混合段3自前至后依次包括第一混合小段31、第二混合小段32、第三混合小段33和第四混合小段34，第一混合小段31上主螺纹5的底径和外径均自前至后逐渐减小，第二混合小段32上主螺纹5的底径和外径均自前至后逐渐增大，第三混合小段33上主螺纹5的底径和外径均自前至后逐渐减小，第四混合小段34上主螺纹5的底径和外径均自前至后逐渐增大，第一混合小段31上副螺纹6的底径和外径均自前至后逐渐增大，第二混合小段32上副螺纹6的底径和外径均自前至后逐渐减小，第三混合小段33上副螺纹6的底径和外径均自前至后逐渐增大，第四混合小段34上副螺纹6的底径和外径均自前至后逐渐减小。

[0022] 以下采用一组具体设计参数对本螺杆作进一步说明（参考图2和图3，图2中曲线11、13分别示出螺杆上主螺纹5的底径及外径的变化规律，图3中曲线12、14分别示出压缩分离段2及混合段3上副螺纹6的底径及外径的变化规律）：螺杆的长径比为34.2：1。进料段1的长度为9Ds（Ds表示螺杆外径，即进料段1上主螺纹5的外径）、主螺纹5的螺棱宽度为0.1Ds、主螺纹5的底径为0.65Ds；进料段1前段的长度为7Ds，进料段1后段的长度为2Ds，进料段1前段上主螺纹5的螺距为1Ds，进料段1后段前端的主螺纹5的螺距为
1Ds，进料段1后段后端的主螺纹5螺距为1.2Ds。压缩分离段2的长度为10.7Ds，压缩分离段前段21的长度为0.6Ds，压缩分离段后段22的长度为10.1Ds；压缩分离段2上主螺纹5和副螺纹6的螺距均为1.2Ds，压缩分离段2上副螺纹6起始端与主螺纹5的距离为
0.32Ds，压缩分离段上2主螺纹5的底径由0.65Ds逐渐增大到0.94Ds，压缩分离段前段21上副螺纹6的底径由0.65Ds逐渐增大到0.88Ds，压缩分离段后段22上副螺纹6的底径由
0.88Ds逐渐减小到0.7Ds。混合段3的长度为11Ds，第一混合小段31、第二混合小段32、第三混合小段33和第四混合小段34的长度分别为3.7Ds、2.4Ds、2.4Ds、2.5Ds；第一混合小段31上主螺纹5的底径由0.94Ds逐渐减小到0.79Ds（第一混合小段31上主螺纹5起始端的底径与压缩分离段2上主螺纹5末端的底径一致），第二混合小段32上主螺纹5的底径由0.79Ds逐渐增大到0.91Ds，第三混合小段33上主螺纹5的底径由0.91Ds逐渐减小到0.8Ds，第四混合小段34上主螺纹5的底径由0.8Ds逐渐增大到0.9Ds（第四混合小段
34上主螺纹5末端的底径与计量段4上主螺纹5的底径一致）；第一混合小段31上副螺纹
6的底径由0.7Ds逐渐增大到0.92Ds（第一混合小段31上副螺纹6起始端的底径与压缩分离段2上副螺纹6末端的底径一致），第二混合小段32上副螺纹6的底径由0.92Ds逐渐减小到0.79Ds，第三混合小段33上副螺纹6的底径由0.79Ds逐渐增大到0.93Ds，第四混合小段34上副螺纹6的底径由0.93Ds逐渐减小到0.9Ds（第四混合小段34上副螺纹6末端的底径与计量段4上主螺纹5的底径一致）；混合段3上主螺纹5和副螺纹6的螺距均为
1.2Ds。计量段4的长度为3.5Ds、主螺纹5的螺棱宽度为0.1Ds、主螺纹5的底径为0.9Ds，计量段4前段的长度为2 Ds，计量段4后段的长度为1.5 Ds，计量段4前段前端的主螺纹
5的螺距为1.2 Ds，计量段4前段后端的主螺纹5的螺距为1Ds，计量段4后段上主螺纹5的螺距为1Ds。

[0023] 下面简述一下具有本螺杆的单螺杆挤出机的工作原理：

[0024] 在进料段1，物料进入螺杆并熔化，输送给压缩分离段2。

[0025] 压缩分离段2具有熔体螺槽7和固体螺槽8，随着物料的输送，固体螺槽8中的固体物料逐渐熔融变成熔体，并进入到熔体螺槽7中。压缩分离段2能够将物料中的熔体与未熔融的固体分开，提高熔融效率，初步对物料进行塑化。

[0026] 混合段3上主副螺纹底径交替发生变化（呈波纹状），实现物料的压缩、放松的交替发生，最终使来自压缩分离段2的物料完全塑化并混合均匀。混合段3上，在主螺纹5底径较大的位置，第一熔体螺槽9中的物料能够越过副螺纹6顶部并溢流到第二熔体螺槽10中；在副螺纹6底径较大的位置，第二熔体螺槽10中的物料能够越过主螺纹5顶部并溢流到第一熔体螺槽9中，这样，在物料（熔融物料）沿混合段3自前至后输送的过程中，第一熔体螺槽9与第二熔体螺槽10相互之间能够进行物料交流，使物料混合更加均匀。

[0027] 计量段4使来自混合段3的物料熔融均化并定量输送至挤出机模头。

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