專利名稱：拉伸流動靜態混合器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種拉伸流動靜態混合器，主要應用于高黏度液體的混 合，如聚合物熔體的混合。對于黏度變化范圍較寬的聚合物熔融和黏度相差 較大的兩種聚合物的共混效果顯著。
背景技術：
在塑料加工中，靜態混合器是一種常用的塑煉和混合元件。在一般單螺 桿擠出機中利用靜態混合器，可以解決如粉料造粒中著色劑或填料分散不均 勻和擠出速度不穩定的問題。在異型材擠出中，可使得物料溫度分布均勻而 提高制品質量。同時，靜態混合器的工作性能不受螺桿規格和轉速的限制， 熔體流動阻力小，對擠出機的生產能力影響小，在某種程度上靜態混合器的 應用還能夠提高螺桿轉速，進而增大擠出量。
靜態混合器通常設在擠出機口模和螺桿之間或注射機噴嘴中。由螺桿來的 熔體及添加物在壓力作用下通過這些元件時會被不斷地分割成若干股，每股 物料不斷地改變其流動方向和空間位置，然后匯合在一起進入口模。在這一 流動過程中產生混合、攪拌及分散，從而使物料進一步混合和塑化。目前對 靜態混合器混合機理的研究主要集中在混合元件對流體的分流、置換與合并 以及剪切混合等方面。然而這些傳統的靜態混合器有一個顯著的缺點，在混 合過程中界面調整比較困難，同時剪切作用，主要是用于黏度比較接近的流 體之間的共混，對于黏度相差比較大的兩種流體，不能夠取得很好的混合性 能。
現代混合理論的研究表明拉伸流動在混合過程中起著很重要的作用，足 夠的拉應力可降低流體液滴尺寸，實現有效分散。達到良好的分散混合效果 的重要途徑是讓所有流體重復的經過高的拉伸應力區。拉伸流動即是液體流
動的速度梯度方向與流動方向相平行，產生了縱向的速度梯度，此時流動速 度沿流動方向改變。拉伸流動使物料產生變形，減少料層厚度和堆積體積， 使物料界面更新，增加物料交換的界面，有利于混合的進行。
然而，目前拉伸流動對混合性能的影響僅限于理論研究階段，尚未投入實 踐。關鍵問題是，在有限的幾何空間內很難實現較大的變形，來實現拉伸流動。
實用新型內容
本實用新型的主要目的是實現靜態混合器的結構在空間上幾何尺寸較小 的情況下實現流道的較大變形，進而使流體流經此混合器時產生拉伸流動作 用，使粒子破碎，達到混合的效果。本實用新型涉及了一個適用于擠出機， 注射機等聚合物加工設備的拉伸流動靜態混合器。
為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。包括有機體2和自 上而下依次設置在機體2內部的螺旋分配器1、上盤3和下盤4。螺旋分配器l上 設置有一入口A，下盤4上設置有一出口F，上盤3和螺旋分配器1固定連接，圓 筒狀的機體2固定在螺旋分配器1的外面，下盤4與機體2通過螺紋連接，螺旋 分配器1和上盤3組成的整體與機體2之間留有用于物料流過的間隙，在上盤3 的下表面和下盤4的上表面設置有一一對應的圓環形盤棱3a且上盤3和下盤4 的盤棱之間留有用于物料流過的間隙S，形成間隙周期性變化的流道，上盤3 和下盤4之間的間隙與出口F相聯通。
所述的間隙S大于0且小于3mm。
所述的機體2上還設置有用于放置熱點偶的熱點偶孔7。
所述的機體2上還設置有用于放置壓力傳感器的孔10。
所述的下盤4上設置有用于放置調節扳手的孔8
下盤4與機體2用螺紋連接，此處采用螺紋連接的目的是1)實現下盤與 機體的連接；2)螺紋連接可以通過調整螺紋的旋入深度來調整兩盤型結構的 間隙，以使得該混合器能夠適應不同物料的加工。螺旋分配器和上盤組成的 整體與機體形成物料流道的上半部分，上、下盤上設置一系列高度相等、半 徑逐漸減小、與上下盤的外表面同心的環形盤棱，且保證裝配好后，上、下 兩盤的盤棱是正對的，形成間隙周期性變化的流道。 本實用新型的拉伸流動靜態混合器的主要特點有
1) 將吹模機頭中常用的的螺旋分配器引入本設計，來實現物料流道由軸 向到徑向的轉變；為實現后面較大的流道形變做準備，同時保證物料在溫度、 壓力、流量等均勻的分配到后面的拉伸流動區域；
2) 上、下兩盤型結構盤棱一一對應，形成間隙周期性變化的流道，聚合 物熔體流經該周期性變化的流道的過程中，會產生一定的速度梯度，進而產 生拉伸作用；
3) 由于盤型結構的盤棱是沿徑向上一圈一圈的周期性分布的，故聚合物 熔體可以重復多次經過拉伸區；
4) 兩盤之間的間隙是可調的，上、下盤之間的間隙可以通過下盤4與機 體2之間的連接螺紋8來實現，通過調節給連接螺紋的選入深度來調節兩盤之 間的間隙；
5) 上、下盤可以自由拆裝更換的，可以根據不同需要，選擇不同盤棱高 度的盤形結構。
圖l本實用新型的裝配圖 圖2本實用新型的俯視圖 圖3上盤的主視圖 圖4上盤的俯視圖 圖5下盤的主視圖
圖6兩盤形結構形成的拉伸區示意圖
圖中1、螺旋分配器，2、機體，3、上盤，3a、盤棱，4、下盤，5、第 一連接螺釘，6、第二連接螺釘，7、熱電偶孔，8、用于放調節扳手的孔，9、
下盤與機體的連接螺紋，10、壓力傳感器的孔。
具體實施方式
下面結合圖1 6詳細說明本實施例
本實施例包括有一個螺旋分配器l、 一對間隙周期性變化的盤狀結構，即
上盤3和下盤4、 一個機體2。其中，上盤3和螺旋分配器1通過第二螺釘螺釘連 接在一起，形成一個整體。圓筒狀的機體2通過第一螺釘5固定在螺旋分配器1 的外面。下盤4與機體2通過螺紋9連接在一起，下盤4的底部設置有用于放置 調節扳手的孔8，通過調節扳手旋轉下盤4來調節上下盤之間的間隙S 。
上盤3的下表面和下盤的上表面設置一系列高度相等、半徑逐漸減小、與 上下盤的外表面同心的環形盤棱3a，且保證裝配好后，上、下兩盤的盤棱是 正對著的，且盤棱之間留有用于物料流過的間隙，S大于0且小于3mm，形成 間隙周期性變化的流道。聚合物熔體在流經該區域時，首先經過流道較寬的 El區，然后進入較窄的E2區，然后再次重復經過E1區和E2區，直至流到出口。 上盤3和下盤4之間的間隙與出口F相連通。螺旋分配器1和上盤3組成的整 體的外表面與機體2之間留有間隙，形成物料流道的上半部分。該間隙是由螺 旋分配器與機體相配合的最上端的O漸變到上盤側面與機體之間的lmm，螺旋 分配器為錐角斜度是20: l的錐形體。上盤3和下盤4的盤棱3a—一對應，形成 間隙周期性變化的流道。
機體2上還設置有用于放置熱點偶的熱點偶孔7。和用于放置壓力傳感器 的孔IO。
本實施例中的拉伸流動靜態混合器和其他靜態混合器一樣，設在擠出機 的螺桿和口模之間或注射機的噴嘴中，與成型設備的連接可以根據需要而改 變，可以用螺釘連接，也可用銷釘或其他方式來連接。入口A和出口F的結構 可以根據實際需要加以改變。
具體工作原理是
由螺桿出來的熔體，由入口A進入，通過徑向的分流道B流到螺旋分配器
的螺槽C，進入螺旋分配器和機體形成的流道D中，在此過程中，熔體既沿螺 旋槽作旋轉流動，同時又在螺旋分配器與機體的環隙中做軸向流動，并逐漸 從螺旋流動為主過渡到軸向流動為主，從而使熔體沿環隙周向的流率、溫度 分布和壓力趨向均勻，故螺旋分配器的主要作用是使熔料在壓力、溫度和速 度分布等均勻的分配到盤狀結構圓周上，同時在一定程度上使得熔體得到進 一步充分有效的混合。
盤棱正對的上盤和下盤形成一個間隙周期性變化的流道E，由螺旋分配器 和機體形成的流道D過來的流體，進入能夠形成重復高拉伸的流道E，產生拉 伸作用，然后物料由出口F流出拉伸流動靜態混合器，進入成型機頭等設備。
權利要求1、拉伸流動的靜態混合器，其特征在于包括有機體(2)和自上而下依次設置在機體(2)內部的螺旋分配器(1)、上盤(3)和下盤(4)；螺旋分配器(1)上設置有一入口(A)，下盤(4)上設置有一出口(F)，上盤(3)和螺旋分配器(1)固定連接，機體(2)固定在螺旋分配器(1)的外面，下盤(4)與機體(2)通過螺紋連接，螺旋分配器(1)和上盤(3)組成的整體的外表面與機體(2)之間留有用于物料流過的間隙，在上盤(3)的下表面和下盤(4)的上表面設置有一一對應的圓環形盤棱(3a)且上盤(3)和下盤(4)的盤棱之間留有用于物料流過的間隙(δ)，上盤(3)和下盤(4)之間的間隙與出口(F)相連通。
2、 根據權利要求l所述的拉伸流動的靜態混合器，其特征在于所述的間隙 (S )大于0且小于3mm。
3、 根據權利要求1或權利要求2所述的拉伸流動的靜態混合器，其特征在于-所述的機體(2)上還設置有用于放置熱點偶的孔(7)。
4、 根據權利要求1或權利要求2所述的拉伸流動的靜態混合器，其特征在于-所述的機體(2)上還設置有用于放置壓力傳感器的孔(10)。
5、 根據權利要求1或權利要求2所述的拉伸流動的靜態混合器，其特征在于 所述的下盤(4)上設置有用于放置調節扳手的孔(8)。
專利摘要本實用新型是一種拉伸流動靜態混合器，主要用于高分子材料熔體等高黏度熔體的塑化、混合。本實用新型由一個螺旋分配器(1)、一對間隙周期性變化的盤狀結構，即上盤(3)和下盤(4)，和一個機體(2)組成。螺旋分配器上有一個入口，下盤(4)上有一個出口。上盤和螺旋分配器用螺釘連接在一起，形成一個整體，圓筒狀的機體用螺釘固定在螺旋分配器的外面，下盤與機體用螺紋連接在一起。螺旋分配器和上盤組成的整體與機體形成物料流道的上半部分，上、下盤的盤棱一一對應，形成間隙周期性變化的流道，物料經過此流道由于能夠產生明顯的速度梯度，進而產生拉伸作用，使粒子破碎，達到混合的效果。
文檔編號B29C47/58GK201186485SQ20082007924
公開日2009年1月28日 申請日期2008年3月7日 優先權日2008年3月7日
發明者馮連勛, 劉曉紅, 耿孝正, 馬秀清 申請人:北京化工大學