一种挤出机及其挤出系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种挤出机，包括加料装置、输送装置、出料装置，所述加料装置包括加料斗和混合室，所述输送装置至少包括两个机筒组，每个机筒组之间平行排列，每个机筒组内有一组以上物料输送机构，各机筒组与加料装置的混合室连通，各机筒组之间具有相互连通的反馈通道，所述反馈通道使各机筒组之间以及各机筒组和混合室之间能形成循环的物料流动通道。在本实用新型专利技术上可形成反馈和循环、间歇循环和并行同向的挤出工艺；根据不同工艺采用的挤出机可构成不同类型的物料连续挤出系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及应用螺杆挤出机加工材料的相关
，如橡胶、塑料、食品、建材、燃料等行业的材料混合、粉碎、加热、反应、成型，尤其是应用螺杆挤出机加工橡胶、塑料领域，具体为一种挤出机及其挤出系统。
技术介绍
螺杆挤出机具有连续化的混合、分散、粉碎、输送和挤出的特点，尤其是单螺杆挤出机具有结构简单、成本低、易维护的特点，在橡胶、塑料领域应用十分广泛。但是单螺杆挤出机对物料的剪切和挤拉作用力十分有限，在有限长度的机筒内和很短的通过时间内难以完成对材料的加工要求。如果增加螺杆和机筒的长度，虽然可以延长对物料的加工时间，但是过长的螺杆的加工、安装和运行中保证很高的平直度和稳定性有较大的难度，也就难以保证螺杆与机筒的间隙很小，间隙增大将大大降低对材料的剪切强度和产能，螺杆的晃动还会加快螺杆和机筒损坏，进一步增大螺杆与机筒的间隙，导致挤出机的功能失效。在一个机筒内有多个螺杆旋转可以在有限长度内提高对材料的加工效果，例如双螺杆挤出机、三螺杆挤出机、更多螺杆的行星(环行)螺杆挤出机在与单螺杆挤出机相似长度和时间内可成倍提高对材料的加工能力。增大螺杆和机筒的直径也可以显著提高对材料的加工能力，例如锥形双螺杆挤出机可以增加物料在机筒内的停留时间和受到的作用力。为了在有限的螺杆和机筒长度内和有限通过时间内完成对材料的加工要求，螺杆螺纹的构型有着决定性作用。因此，各种类型的螺杆挤出机都十分注重对螺杆本身的研究，完善螺杆的各种加工能力，形成了强化剪切、捏合、拉伸、输送的各种复杂构型及其单元组合。但是在一些应用场合，功能强的螺杆并不能解决用挤出机加工材料所带来的问题，而引起这些问题的主要因素是：1、目前所有螺杆挤出机只能向前挤出，沿螺杆轴向上的物料无法前后相互混合。2、在螺杆构型、螺杆和机筒直径/长度一定时，物料在挤出机内受到作用力和作用时间受到螺杆转速、机头阻力、挤出流量、散热条件的制约。这两个特点使得目前螺杆挤出机对一些材料的加工难以满足工艺和性能要求，尤其是要以控制时间来满足工艺性能要求的材料加工。在这种情况下，并不能仅仅增强对物料的作用力就可以在短时间内完成对材料的加工要求，而是必须要保证一定的加工时间。以轮胎橡胶的加工为例，例如：①、白炭黑与橡胶的混炼需要加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂先与白炭黑表面化学反应，偶联后才能与橡胶充分混合，达到增强橡胶作用。这个过程并不取决于螺杆对物料的作用力，而主要取决于温度和反应时间，这就要保证物料在机筒有一定的停留时间。②、轮胎的各部位橡胶的配方组成不同，橡胶原料的门尼粘度随产地、批次不同有变化，挤出量也随着生产要求发生变化。这些变化都会使挤出机的产能和混炼效果产生变化。而现有螺杆挤出机对物料的作用力和作用时间受到螺杆转速、挤出流量的制约，不能对螺杆转速、挤出流量、停留时间进行独立可调。例如，若要提高混炼强度，就要提高螺杆转速，但物料的停留时间缩短，挤出流量也随之增加；若要延长停留时间，就要降低螺杆转速，但螺杆对物料的剪切混炼强度下降，挤出流量也随之减小。不论哪种情况都不能同时保证物料的混炼效果和挤出流量的稳定。③、不能使前后的物料混合均匀。这是由于旋转的螺杆的螺纹只能使物料产生沿轴向移动，进入螺槽的物料按进入时间顺序排列向前旋转移动，前后的物料尤其是固体物料难以相互混合。如果前后的物料组成有差异，挤出的物料组成就不会均匀。现有的螺杆挤出机的螺杆的螺旋产生的正位移方向都朝向一个方向，即物料出口方向，沿螺杆轴向相距较远位置的物料是很难相互混合的，因此，径向各断面上的物料平均组成基本上是进入机筒时的物料平均组成，从加料斗进入机筒时的物料组份分布的均匀性对挤出物料的均匀性有决定性影响。目前用挤出机加工轮胎橡胶时各组份加入工艺方法很难保证进入机筒时的各组份分布的均匀性，主要原因是:(a)、橡胶与其他助剂的几何尺寸相差悬殊。由于橡胶在常温下呈弹韧性固体，难以破碎成小粒径的粉料，即使预先制成粉状或细小颗粒状，在外力和自身粘流性质作用下会重新融合成块状。所以挤出机一般用较大的胶块喂料，而与橡胶共同混炼的助剂大多呈粉末状如炭黑、白炭黑、硫化剂、防老剂等。当它们按配方量在料斗内初步混合时，容易集中在局部橡胶块的表面和间隙中，简单、短时间地搅拌混合内难以达到均匀分布。(b)、相态不同。有的助剂呈液体如芳烃油、偶联剂等，当它们按配方量在料斗内初步混合时会流淌到料斗的底部聚集，简单、短间时、搅拌混合不可能达到均匀的分布。(c)、用量和体积相差悬殊。轮胎橡胶配方中有很多用量很少的组份如硫化剂、促进剂、防老剂等，用量只有橡胶的1％左右，但对轮胎性能有重要影响，当它们按配方量在料斗内与较大颗粒的橡胶短时间地混合时，难以达到均匀的分布。(d)、冷喂料对加料斗内物料预混合效果较差。多个不同相态的物料要均匀混合，必须要在搅拌下不断有新的界面生成。但目前螺杆挤出机加工橡胶主要采用冷喂料，冷硬的块状橡胶在加料斗内即使有搅拌也因难以形成新相界面，与粉状、液状物料的混合难以达到均匀的分布。(e)、加料斗内物料受到的搅拌力较小、力的方向维数少和作用时间较短。物料在加料斗混合内要较短时间内达到较均匀的分布，物料必须要受到较强的、多维方向的作用力，并有较长的停留搅拌混合时间。但在目前的螺杆挤出机的加料斗内，物料只能会在螺杆的运动下径向转动和沿轴向挤出方向移动，进入螺槽的物料只会往前移动并进入机筒，物料在加料斗内停留时间短并且缺少前后混合作用力。(f)、物料进入机筒的流量不稳定。加料斗内较大颗粒固体物料存在较大空隙，进入螺杆螺槽内的物料包含空气，使螺槽不能充分填满。混炼过程中高温引起挥发性物质蒸气也产生气泡。这些气泡与物料一同沿螺杆轴向移动，物料在螺棱与机筒内壁之间的径向剪切混炼的效果就会大大下降。这些气泡的多少和大小一般是随机变化的，因此螺杆混炼的物料在径向也存在不均匀性。上述主要因素造成了从加料斗进入机筒的物料组成分布前后是不均匀的。当物料在加料斗内没有达到较均匀的分布，进入机筒后大部分不会与其前后的物料再有机会混合，造成了沿螺杆轴向各组分的不均匀性或随时间变化的不均匀性。即使强化螺杆的塑化和混合功能也只能在螺杆的径向或轴向前后很窄的范围内提高均匀性，不能前后长时间、长距离地增强物料混合的均匀性。由于螺杆不能前后混炼物料，加料内斗的物料在进入机筒时的先后不均匀性就决定了混炼物料的先后不均匀性。因此，加料斗内物料进入机筒时的分布均匀性是影响现有螺杆挤出机挤出物料均匀性的最重要因素之一。综上所述，现有螺杆挤出机作为连续混炼挤出设备时最主要存在的问题是：1、进料的不均匀性和在加料斗内混合作用力小和作用力维数少，混合产生新界面少，混合时间短造成了进入机筒的物料分布不均匀。2、进入机筒内的物料在螺杆旋转推进下不能前后相互混合。3、混炼强度、混炼时间和挤出产量都取决于螺杆转速这一个因素，在保持挤出产量稳定的前提下，混炼强度或混炼时间不能独立控制，造成不能通过提高混炼强度或延长混炼时间来提高物料的混炼均匀性。因此现有螺杆挤出机和常规混炼工艺很难满足高度均匀的混合、分散、塑化加工要求。为了提高现有螺杆挤出机的混合分散均匀性，原料的各组分几何尺寸应相近，例如采用与粉状填料接近的粉末状橡胶，并且与微量组分预混合分散好后再加入挤出机的加料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤出机，包括加料装置(4)、输送装置、出料装置(10)，所述加料装置(4)包括加料斗(4a)和混合室(4b)，其特征在于：所述输送装置至少包括两个机筒组，每个机筒组之间平行排列，每个机筒组内有一组以上物料输送机构，各机筒组与加料装置(4)的混合室(4b)连通，各机筒组之间具有相互连通的反馈通道(12)，所述反馈通道(12)使各机筒组之间以及各机筒组和混合室(4b)之间能形成循环的物料流动通道。

【技术特征摘要】
1.一种挤出机，包括加料装置(4)、输送装置、出料装置(10)，所述加料装置(4)包括加料斗(4a)和混合室(4b)，其特征在于：所述输送装置至少包括两个机筒组，每个机筒组之间平行排列，每个机筒组内有一组以上物料输送机构，各机筒组与加料装置(4)的混合室(4b)连通，各机筒组之间具有相互连通的反馈通道(12)，所述反馈通道(12)使各机筒组之间以及各机筒组和混合室(4b)之间能形成循环的物料流动通道。2.根据权利要求1所述的一种挤出机，其特征在于：各机筒组由一个机筒组成，或由数个机筒串联连接而成。3.根据权利要求2所述的一种挤出机，其特征在于：所述物料输送机构包括一根螺杆或数根螺杆、剪切分散单元(10b)、和/或螺杆与剪切分散单元的组合；各螺杆可以相互协同旋转或独立旋转或同向或反向旋转。4.根据权利要求3所述的一种挤出机，其特征在于：所述机筒为不同直径的机筒或等直径的机筒，与其配套的螺杆的直径和长度也相应相等或不等。5.根据权利要求4所述的一种挤出机，其特征在于：所述螺杆的末端通过与轴承(13)连接、轴承(13)与机筒和/或与机架连接而得到支撑。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种挤出机，其特征在于：所述反馈通道(12)内设置有控制物料流通截面大小和开闭的出料控制机构。7.根据权利要求2～5中任意一项所述的一种挤出机，其特征在于：所述出料装置(10)为出料控制机构、剪切分散单元(10b)、过滤单元、恒流控制单元、机头口模(10d)的其中之一或其两种以上的组合。8.根据权利要求7所述的一种挤出机，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄愔，江建平，潘家芳，
申请(专利权)人：中国化学工业桂林工程有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45