一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，通過在轉子和定子的內腔分別交替設置轉子偏心螺旋段和轉子偏心直線段，使物料的輸運體積沿轉子進行軸向和徑向交替的周期性變化，實現體積脈動形變熔融塑化輸運，通過擺動組件承受物料產生的軸向壓力；該裝置包括定子、轉子和擺動組件，轉子設于定子內腔中，轉子一端設置擺動組件；轉子包括交替連接的多個轉子偏心螺旋段和多個轉子偏心直線段，定子內腔也設有交替連接的多個定子螺旋段和多個定子直線段；各轉子偏心螺旋段與各定子螺旋段一一對應，各轉子偏心直線段與各定子直線段一一對應。本實用新型加強了聚合物塑化輸運過程中的傳質傳熱效果，有利于縮短熱機械歷程、降低能耗。
【專利說明】一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及高分子材料的塑化加工【技術領域】，特別涉及一種偏心轉子體積脈 動形變塑化輸運裝置。
【背景技術】
[0002] 在聚合物加工成型過程中，聚合物都要經過塑化輸運裝置的塑化熔融并被輸送到 具有特定形狀的模具中形成制品。一方面，聚合物塑化輸運過程占據了聚合物加工成型過 程的絕大部分能耗，另一方面，在聚合物塑化輸運過程中可以通過將不同類型的無機填料 和各種植物纖維填充到聚合物基體中，或者將不同種類的聚合物進行共混加工獲得性能優 異的聚合物復合材料，以滿足當代行業發展的需求。聚合物塑化輸運過程對于降低能耗、提 高聚合物混合混煉效果和提高產品性能起著決定性的影響。因此，通過改變聚合物加工過 程中的塑化輸運可以滿足聚合物加工成型技術的發展需求。
[0003] 目前，國內外廣泛應用的聚合物塑化輸運技術和設備主要是以螺桿為核心構件和 原理特征，但是由于螺桿的剪切拖曳加工原理，該結構的設備普遍存在加工能耗高、分散混 合效果差、熱機械歷程長、設備結構龐大、不易加工外形復雜材料等缺陷。
[0004] 而基于拉伸流變的葉片聚合物塑化輸運方法是通過物料加工體積周期性變化強 制物料熔融塑化和混合混煉，物料的流動和變形主要受拉伸應力支配，主速度梯度與其主 流動和變形的方向一致，表現出拉伸流變行為，從而解決了螺桿加工機械塑化能力主要依 賴物料外摩擦力和內摩擦力的問題。與螺桿塑化輸運方法相比，葉片塑化輸運方法具有能 耗低、熱機械歷程短、對物料適應性高、分散混合效果好等優點。但是在葉片塑化輸運過程 中，聚合物輸送通道非流線型，流道存在死角，不利于加工熱敏型聚合物的塑化與混合改 性。
[0005] 由此可見，針對目前塑化輸運過程存在的問題，開發一種具有能耗低、熱機械歷程 短、對物料適應性高、分散混合效果好等優點，同時輸送通道變化呈流線型、無死角、易排氣 的新型塑化輸運方法和裝置對聚合物加工成型具有重要意義。 實用新型內容
[0006] 本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種偏心轉子體積脈動形變塑 化輸運裝置，以解決聚合物成型加工過程中物料經歷的熱機械歷程長、能耗高、流道有死角 等問題。
[0007] 本實用新型的技術方案為：一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，包括定子、 轉子和擺動組件，轉子設于定子內腔中，轉子一端設置擺動組件；轉子包括多個轉子偏心螺 旋段和多個轉子偏心直線段，轉子偏心螺旋段和轉子偏心直線段交替連接；定子內腔也設 有多個定子螺旋段和多個定子直線段，定子螺旋段和定子直線段交替連接；各轉子偏心螺 旋段與各定子螺旋段一一對應，各轉子偏心直線段與各定子直線段一一對應。
[0008] 所述轉子上，沿物料的輸送方向，各轉子偏心螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減 小，各轉子偏心直線段的軸向長度逐漸減小；
[0009] 定子上，沿物料的輸送方向，各定子螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減小，各定子 直線段的軸向長度逐漸減小。
[0010] 所述轉子偏心螺旋段與定子螺旋段之間形成偏心螺旋腔體，轉子偏心直線段與定 子直線段之間形成偏心直線腔體；偏心螺旋腔體的徑向截面和偏心直線腔體的徑向截面均 為長孔狀。在偏心螺旋腔體內，轉子繞轉子軸線旋轉的同時，也繞定子的軸線在定子的內腔 中滾動，物料以螺旋形方式在定子和轉子之間形成的密封腔室內推進，同時，推進過程中物 料形成的聚合物實現壓實、排氣、熔融、熔體輸運、混合等過程。在偏心直線腔體內，轉子繞 轉子軸線旋轉的同時，也沿著定子內腔上下滾動，物料以直線形方式在密封室內推進。
[0011] 所述偏心螺旋腔體內，轉子偏心螺旋段與定子螺旋段嚙合連接，在偏心螺旋腔體 的徑向截面上，轉子在定子內腔中的運動行程為轉子最大偏心距的兩倍。
[0012] 所述偏心直線腔體內，轉子偏心直線段與定子直線段嚙合連接，在偏心直線腔體 的徑向截面上，轉子在定子內腔中的運動行程為轉子最大偏心距的兩倍。
[0013] 所述擺動組件包括萬向節、傳動軸和轉子接頭，轉子接頭通過第一十字叉頭與傳 動軸鉸接，傳動軸通過第二十字叉頭與萬向節鉸接。擺動組件的設置使轉子同時實現公轉 (即轉子繞定子軸線滾動或在定子內腔中上下滾動）和自轉（即轉子繞其自身的軸向旋 轉），當轉子運動到最大偏心距的時候，傳動軸會與萬向節接觸形成接觸副，通過接觸副承 受聚合物熔融塑化輸運過程產生的軸向壓力。
[0014] 上述結構的偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置可單獨作為擠出機使用，也可與 各類型的注射單元組合成注射機使用。
[0015] 當上述偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置與注射裝置組合成注射機使用時，所 述定子的輸出端通過連接件外接注射裝置的缸體，定子內腔與缸體內的注射流道相通，注 射流道中設有柱塞。
[0016] 通過上述裝置可實現一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運方法，通過在轉子上交 替設置轉子偏心螺旋段和轉子偏心直線段，在定子的內腔上交替設置相應的定子螺旋段和 定子直線段，使物料的輸運體積沿轉子進行軸向和徑向交替的周期性變化，實現體積脈動 形變熔融塑化輸運；在物料輸運過程中，通過擺動組件承受物料產生的軸向壓力。
[0017] 物料輸送過程中，在偏心螺旋腔體內，所述轉子繞轉子軸線旋轉的同時，也繞定子 的軸線在定子的內腔中滾動；在偏心直線腔體內，所述轉子繞轉子軸線旋轉的同時，也沿著 定子內腔上下滾動。
[0018] 本實用新型相對于現有技術，具有以下有益效果：
[0019] 1、通過改變轉子與定子內腔的結構，實現了物料的輸運體積分別沿轉子軸向和徑 向交替的周期性變化，加強了聚合物塑化輸運過程中的傳質傳熱效果，有利于縮短熱機械 歷程、降低能耗，同時提高分散混合效果。
[0020] 2、塑化輸運過程中，可實現流道呈流線型、無死角，有利于加工熱敏型聚合物的塑 化和混合改性。同時，通過控制轉子和定子的配合間隙，可有效控制塑化輸運過程的排氣能 力。
[0021] 3、本偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置結構簡單，有利于裝拆，可單獨作為擠 出機使用，也可與各類型的注射單元組合成注射機使用，其應用范圍較廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置的結構示意圖。
[0023] 圖2為圖1中傳動軸與萬向節接觸形成接觸副時的結構示意圖。
[0024] 圖3為圖1的A-A截面視圖。
[0025] 圖4為圖1的B-B截面視圖。
[0026] 圖5為圖1的C-C截面視圖。
[0027] 圖6為圖1中C-C截面上轉子在定子內腔中的運動狀態示意圖。
[0028] 圖7為圖1中D-D截面上轉子在定子內腔中的運動狀態示意圖。
[0029] 圖8為本偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置與注射裝置組合成注射機時的結 構示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實 施方式不限于此。
[0031] 實施例1
[0032] 本實施例的偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置單獨作為擠出機使用。
[0033] 如圖1所示，本偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，包括定子3、轉子4和擺動組 件，轉子設于定子內腔中，轉子一端設置擺動組件；轉子包括多個轉子偏心螺旋段和多個轉 子偏心直線段，轉子偏心螺旋段和轉子偏心直線段交替連接；定子內腔也設有多個定子螺 旋段和多個定子直線段，定子螺旋段和定子直線段交替連接；各轉子偏心螺旋段與各定子 螺旋段一一對應，各轉子偏心直線段與各定子直線段一一對應。其中，轉子偏心螺旋段與定 子螺旋段連接時不同截面的變化如圖3、圖4或圖5所示。
[0034] 轉子上，沿物料的輸送方向，各轉子偏心螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減小，各 轉子偏心直線段的軸向長度逐漸減小；
[0035] 定子上，沿物料的輸送方向，各定子螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減小，各定子 直線段的軸向長度逐漸減小。
[0036] 上述結構中，轉子偏心螺旋段與定子螺旋段之間形成偏心螺旋腔體，轉子偏心直 線段與定子直線段之間形成偏心直線腔體；偏心螺旋腔體的徑向截面和偏心直線腔體的徑 向截面均為長孔狀。如圖6所示，在偏心螺旋腔體內，轉子繞轉子軸線旋轉的同時，也繞定 子的軸線在定子的內腔中滾動，物料以螺旋形方式在定子和轉子之間形成的密封腔室內推 進，同時，推進過程中物料形成的聚合物實現壓實、排氣、熔融、熔體輸運、混合等過程。如圖 7所示，在偏心直線腔體內，轉子繞轉子軸線旋轉的同時，也沿著定子內腔上下滾動，物料以 直線形方式在密封室內推進。
[0037] 偏心螺旋腔體內，轉子偏心螺旋段與定子螺旋段嚙合連接，在偏心螺旋腔體的徑 向截面上，轉子在定子內腔中的運動行程為轉子最大偏心距的兩倍。
[0038] 偏心直線腔體內，轉子偏心直線段與定子直線段嚙合連接，在偏心直線腔體的徑 向截面上，轉子在定子內腔中的運動行程為轉子最大偏心距的兩倍。
[0039] 擺動組件包括萬向節1、傳動軸2和轉子接頭7,轉子接頭通過第一十字叉頭5與 傳動軸鉸接，傳動軸通過第二十字叉頭6與萬向節鉸接。擺動組件的設置使轉子同時實現 公轉（即轉子繞定子軸線滾動或在定子內腔中上下滾動）和自轉（即轉子繞其自身的軸向 旋轉），當轉子運動到最大偏心距的時候，傳動軸會與萬向節接觸形成接觸副，如圖2所示， 通過接觸副承受聚合物熔體塑化輸運過程產生的軸向壓力。
[0040] 本實施例通過上述裝置可實現一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運方法，通過在 轉子上交替設置轉子偏心螺旋段和轉子偏心直線段，在定子的內腔上交替設置相應的定子 螺旋段和定子直線段，使物料的輸運體積沿轉子進行軸向和徑向交替的周期性變化，實現 體積脈動形變熔融塑化輸運；在物料輸運過程中，通過擺動組件承受物料產生的軸向壓力。
[0041] 物料輸送過程中，在偏心螺旋腔體內，所述轉子繞轉子軸線旋轉的同時，也繞定子 的軸線在定子的內腔中滾動；在偏心直線腔體內，所述轉子繞轉子軸線旋轉的同時，也沿著 定子內腔上下滾動。
[0042] 實施例2
[0043] 本實施例的偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置與注射裝置組合成注射機使用。
[0044] 與實施例1相比較，其不同之處在于，如圖8所示，定子的輸出端通過連接件8外 接注射裝置的缸體9,定子內腔與缸體內的注射流道相通，注射流道中設有柱塞10。
[0045] 使用時，本偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置將物料塑化熔融，并輸送進入缸 體的注射流道中，同時柱塞不斷后退。當缸體中的聚合物熔體儲料量達到注射制品要求的 計量值時，偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置停止塑化熔融，注射機的塑化計量工序結 束。待注射機完成充模、保壓工序后，在制品冷卻階段，偏心轉子體積脈動形變塑化輸運自 己裝置開始塑化輸運，注射機開始制品成型的新一個周期。
[0046] 如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施 例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本實用新型內容所作的均等變化與修飾， 都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【權利要求】
1. 一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，包括定子、轉子和擺動組 件，轉子設于定子內腔中，轉子一端設置擺動組件；轉子包括多個轉子偏心螺旋段和多個轉 子偏心直線段，轉子偏心螺旋段和轉子偏心直線段交替連接；定子內腔也設有多個定子螺 旋段和多個定子直線段，定子螺旋段和定子直線段交替連接；各轉子偏心螺旋段與各定子 螺旋段 對應，各轉子偏心直線段與各定子直線段 對應。
2. 根據權利要求1所述一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 轉子上，沿物料的輸送方向，各轉子偏心螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減小，各轉子偏心 直線段的軸向長度逐漸減小； 定子上，沿物料的輸送方向，各定子螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減小，各定子直線 段的軸向長度逐漸減小。
3. 根據權利要求1所述一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 轉子偏心螺旋段與定子螺旋段之間形成偏心螺旋腔體，轉子偏心直線段與定子直線段之間 形成偏心直線腔體；偏心螺旋腔體的徑向截面和偏心直線腔體的徑向截面均為長孔狀。
4. 根據權利要求3所述一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 偏心螺旋腔體內，轉子偏心螺旋段與定子螺旋段嚙合連接，在偏心螺旋腔體的徑向截面上， 轉子在定子內腔中的運動行程為轉子最大偏心距的兩倍。
5. 根據權利要求3所述一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 偏心直線腔體內，轉子偏心直線段與定子直線段嚙合連接，在偏心直線腔體的徑向截面上， 轉子在定子內腔中的運動行程為轉子最大偏心距的兩倍。
6. 根據權利要求1所述一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 擺動組件包括萬向節、傳動軸和轉子接頭，轉子接頭通過第一十字叉頭與傳動軸鉸接，傳動 軸通過第二十字叉頭與萬向節鉸接。
7. 根據權利要求1所述一種偏心轉子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 定子的輸出端通過連接件外接注射裝置的缸體，定子內腔與缸體內的注射流道相通，注射 流道中設有柱塞。
【文檔編號】B29C45/54GK203863962SQ201420250412
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】瞿金平, 張桂珍, 殷小春 申請人:華南理工大學, 廣州華新科實業有限公司