排气式挤出单螺杆.pdf

一种排气式挤出单螺杆，其特征在于自前至后依次包括进料段、第一压缩段、第一计量段、混炼段、减压段、排气段、第二压缩段和第二计量段。本发明的排气式挤出单螺杆采用了排气式结构，同时通过合理的分段，有效地提高了物料的输送能力、塑化效果及排气效果，采用这种螺杆的单螺杆挤出机具有排气功能，在挤出加工过程中能够将塑胶原料所含的水汽化并抽离，确保制得的材料的含水率符合要求。采用这种排气式挤出单螺杆的挤出机，原料在加入挤出机之前无需预先进行干燥处理，可节省原料干燥时间，降低能耗，节省设备成本，且有利于提高生产效率。

权利要求书
1.  一种排气式挤出单螺杆，其特征在于自前至后依次包括进料段、第一压缩段、第一计量段、混炼段、减压段、排气段、第二压缩段和第二计量段。

2.  根据权利要求1所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述混炼段上设有多个入料槽和多个出料槽，入料槽与出料槽数量相同且在混炼段周向上相间排布，入料槽前端具有物料入口，出料槽后端具有物料出口，各入料槽前端的物料入口与第一计量段后端相通，各出料槽后端的物料出口与减压段前端相通，入料槽一侧与相邻的出料槽之间具有过料间隙。

3.  根据权利要求2所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述混炼段设有3－8个入料槽及相对应的3－8个出料槽。

4.  根据权利要求1所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述进料段、第一压缩段和第一计量段上均设有主螺纹，第一压缩段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐减小。

5.  根据权利要求4所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述进料段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度是一致的，第一计量段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度也是一致的；第一计量段上主螺纹的螺槽深度小于进料段上主螺纹的螺槽深度。

6.  根据权利要求2所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述进料段、第一压缩段和第一计量段上均设有主螺纹，第一压缩段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐减小；所述混炼段的入料槽截面积总和为第一计量段后端主螺纹的螺槽截面积的75～90%，过料间隙的过料面积总和为入料槽截面积总和的80～90%。

7.  根据权利要求1所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述减压段和排气段均设有主螺纹和副螺纹，第二压缩段和第二计量段均设有主螺纹，第二压缩段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐减小。

8.  根据权利要求7所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述减压段和排气段上副螺纹处在主螺纹的螺槽中。

9.  根据权利要求7所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述减压段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐增大，排气段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度是一致的，第二计量段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度是一致的，第二计量段上主螺纹的螺槽深度小于排气段上主螺纹的螺槽深度。

10.  根据权利要求4所述的排气式挤出单螺杆，其特征在于：所述减压段和排气段均设有主螺纹和副螺纹，第二压缩段和第二计量段均设有主螺纹，第二压缩段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐减小；所述第二计量段上主螺纹的螺纹深度比第一计量段上主螺纹的螺槽深度大1.5－3毫米。

说明书排气式挤出单螺杆
技术领域
本发明涉及挤出机的零部件，具体涉及一种排气式挤出单螺杆，即带有排气功能的单螺杆挤出机的螺杆。
背景技术
在塑料挤出加工过程中，一些塑胶原料（如PS、ABS、PET等），由于其含水率较高，在挤出加工过程中，如果没有把其含水率下降到一个合适的比例，则加工出来的制品就会因材料含水率较高而出现发脆、颜色发黄等缺陷，因此，在加工此类材料的制品时，需设法降低材料的含水率。
为了降低材料的含水率，目前最常见的一种方法是，先将塑胶原料进行热风干燥，使其含水率降低到合适比例后，再将这些经过干燥处理的塑胶原料加入挤出机进行挤出成型，从而得到含水率低的制品。然而采用这种方法需要增加热风干燥设备，且干燥处理需花费较长时间（通常需几个小时），既增加设备成本，又降低生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种排气式挤出单螺杆，采用这种螺杆的单螺杆挤出机具有排气功能，在挤出加工过程中能够将塑胶原料所含的水汽化并抽离。采用的技术方案如下：
一种排气式挤出单螺杆，其特征在于自前至后依次包括进料段、第一压缩段、第一计量段、混炼段、减压段、排气段、第二压缩段和第二计量段。
在进料段，塑胶原料进入螺杆并熔化，输送给第一压缩段；第一压缩段对物料进行压缩、塑化并形成熔融物料；第一计量段将来自第一压缩段的熔融物料熔融均化，并定量输送至混炼段；混炼段使熔融物料进一步塑化，使物料更加均匀；当来自混炼段的熔融物料进入减压段时，熔融物料快速降压，从而使包裹在熔融物料里面的气泡（内含水汽）破裂；当熔融物料经过排气段时，由于瞬间的压力变化，使得气体（包括水汽）能够脱离熔融物料，从而达到降低材料含水率的目的；随后第二压缩段对经过排气的熔融物料进行进一步压缩、塑化；第二计量段将来自第二压缩段的熔融物料熔融均化，并定量输送至挤出机模头。这样，采用上述排气式挤出单螺杆，可实现压缩、塑化、排气、再次压缩、再次塑化的过程，有效将塑胶原料所含的水汽化并抽离。
通常，上述进料段、第一压缩段和第一计量段上均设有主螺纹，第一压缩段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐减小。通常上述进料段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度是一致的，第一计量段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度也是一致的；第一计量段上主螺纹的螺槽深度小于进料段上主螺纹的螺槽深度，第一计量段上主螺纹的螺槽深度和进料段上主螺纹的螺槽深度根据所需压缩比确定。
优选方案中，上述混炼段上设有多个入料槽和多个出料槽，入料槽与出料槽数量相同且在混炼段周向上相间排布，入料槽前端具有物料入口，出料槽后端具有物料出口，各入料槽前端的物料入口与第一计量段后端相通（即入料槽前端的物料入口与第一计量段后端的主螺纹螺槽相通），各出料槽后端的物料出口与减压段前端相通（即出料槽后端的物料出口与减压段前端的主螺纹螺槽相通），入料槽一侧与相邻的出料槽之间具有过料间隙。这样，入料槽与出料槽一一对应地通过过料间隙连通，由第一计量段输送过来的熔融物料，进入混炼段的各入料槽，通过各入料槽与对应的出料槽之间的过料间隙后，翻转进入对应的出料槽中，然后输送到减压段。在混炼段中，处在入料槽表层的熔融物料，越过过料间隙后，进入出料槽时会处在出料槽的底部，从而实现熔融物料的翻动，使熔融物料混合更加均匀，且熔融物料的温度均匀性更好。通常，相邻的入料槽与出料槽之间设有分隔壁，也就是说，入料槽两侧各有一分隔壁；上述过料间隙设于入料槽一侧的分隔壁的顶部（排气式挤出单螺杆装在挤出机料筒中后，过料间隙为该分隔壁顶部与挤出机料筒内壁之间的间隙），入料槽中的物料可经过料间隙进入其一侧的出料槽中，入料槽另一侧的分隔壁将该入料槽与另一侧相邻的出料槽隔离。
上述混炼段可设有3－8个入料槽及相对应的3－8个出料槽，优选入料槽和出料槽分别设有5个。优选混炼段的入料槽截面积总和为第一计量段后端主螺纹的螺槽截面积的75～90%，过料间隙的过料面积总和为入料槽截面积总和的80～90%。
优选上述减压段和排气段均设有主螺纹和副螺纹，第二压缩段和第二计量段均设有主螺纹，第二压缩段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐减小。上述减压段、排气段、第二压缩段和第二计量段中，熔融物料在主螺纹的螺槽中输送。上述减压段和排气段采用双螺纹设计，其中的副螺纹处在主螺纹的螺槽中，当螺杆旋转时副螺纹对主螺纹螺槽中的熔融物料进行剪切，能够更好地促使气泡破裂及气体排出。
优选上述减压段上主螺纹的螺槽深度自前至后逐渐增大。
通常，上述排气段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度是一致的，第二计量段上各部分的主螺纹的螺棱宽度和螺槽深度是一致的。第二计量段上主螺纹的螺槽深度小于排气段上主螺纹的螺槽深度，第二计量段上主螺纹的螺槽深度和排气段上主螺纹的螺槽深度根据所需压缩比确定。
优选上述第二计量段上主螺纹的螺纹深度比第一计量段上主螺纹的螺槽深度大1.5－3毫米（更优选2毫米）。
一具体方案中，上述进料段、第一压缩段和第一计量段上主螺纹的螺距均为1 Ds（Ds为螺杆直径）、螺棱宽度为0.1Ds；进料段上主螺纹的螺槽深度为0.15～0.18Ds，第一计量段上主螺纹的螺槽深度为0.055～0.06Ds；减压段、排气段、第二压缩段和第二计量段上主螺纹的螺距均为1Ds、螺棱宽度为0.1Ds；排气段上主螺纹的螺槽深度为0.15～0.18Ds；第二计量段上主螺纹的螺纹深度比第一计量段上主螺纹的螺槽深度大1.5－3毫米（即0.055～0.06Ds＋1.5－3毫米）。
优选上述排气式挤出单螺杆的长径比为（35－40）：1。更优选上述排气式挤出单螺杆的长径比为37：1。
优选上述排气式挤出单螺杆中，进料段、第一压缩段、第一计量段和混炼段的长度之和占排气式挤出单螺杆总长的60－70％，减压段、排气段、第二压缩段和第二计量段的长度之和占排气式挤出单螺杆总长的30－40％。
本发明的排气式挤出单螺杆采用了排气式结构，同时通过合理的分段，有效地提高了物料的输送能力、塑化效果及排气效果，采用这种螺杆的单螺杆挤出机具有排气功能，在挤出加工过程中能够将原料（如塑胶原料）所含的水汽化并抽离，确保制得的材料的含水率符合要求。此外还能避免挤出过程中出现压力波动、排气口处冒料等问题。采用这种排气式挤出单螺杆的挤出机，原料在加入挤出机之前无需预先进行干燥处理，可节省原料干燥时间，降低能耗，节省设备成本，且有利于提高生产效率。
附图说明
图1是本发明优选实施例的结构示意图；
图2是图1中混炼段的结构示意图；
图3是图2的A-A剖视图。
具体实施方式
如图1所示，这种排气式挤出单螺杆自前至后依次包括进料段1、第一压缩段2、第一计量段3、混炼段4、减压段5、排气段6、第二压缩段7和第二计量段8。
进料段1、第一压缩段2和第一计量段3上均设有主螺纹9，第一压缩段2上主螺纹9的螺槽深度（螺槽10的深度）自前至后逐渐减小。进料段1上各部分的主螺纹9的螺棱宽度和螺槽深度是一致的，第一计量段3上各部分的主螺纹9的螺棱宽度和螺槽深度也是一致的；第一计量段3上主螺纹9的螺槽深度小于进料段1上主螺纹9的螺槽深度。
参考图2和图3，混炼段4上设有多个入料槽41和多个出料槽42，入料槽41与出料槽42数量相同且在混炼段4周向上相间排布，入料槽41前端具有物料入口43，出料槽42后端具有物料出口44，各入料槽41前端的物料入口43与第一计量段3后端相通（即入料槽41前端的物料入口43与第一计量段3后端的主螺纹螺槽10相通），各出料槽42后端的物料出口44与减压段5前端相通（即出料槽42后端的物料出口44与减压段5前端的主螺纹螺槽10相通），入料槽41一侧与相邻的出料槽42之间具有过料间隙45。相邻的入料槽41与出料槽42之间设有分隔壁46，也就是说，入料槽41两侧各有一分隔壁46；过料间隙45设于入料槽41一侧的分隔壁46－1的顶部（排气式挤出单螺杆装在挤出机料筒中后，过料间隙为该分隔壁顶部与挤出机料筒内壁之间的间隙），入料槽41中的物料可经该过料间隙45进入其一侧的出料槽42中，入料槽41另一侧的分隔壁46－2将该入料槽41与另一侧相邻的出料槽42隔离。本实施例中，混炼段4设有5个入料槽41及相对应的5个出料槽42。具体设计时，混炼段4的入料槽41截面积总和可为第一计量段3后端主螺纹9的螺槽截面积的75～90%，过料间隙45的过料面积总和可为入料槽41截面积总和的80～90%。
减压段5和排气段6均设有主螺纹9和副螺纹11，第二压缩段7和第二计量段8均设有主螺纹9（本实施例中，主螺纹9及其螺槽10被混炼段4分隔成两段），第二压缩段7上主螺纹9的螺槽深度自前至后逐渐减小。减压段5和排气段6上副螺纹11处在主螺纹9的螺槽10中。减压段5上主螺纹9的螺槽深度自前至后逐渐增大。减压段5、排气段6、第二压缩段7和第二计量段8中，熔融物料在主螺纹9的螺槽10中输送。
排气段6上各部分的主螺纹9的螺棱宽度和螺槽深度是一致的，第二计量段8上各部分的主螺纹9的螺棱宽度和螺槽深度是一致的。第二计量段8上主螺纹9的螺槽深度小于排气段6上主螺纹9的螺槽深度。
本实施例的排气式挤出单螺杆的长径比为37：1。进料段1、第一压缩段2、第一计量段3和混炼段4的长度之和占排气式挤出单螺杆总长的65％，进料段1、第一压缩段2、第一计量段3和混炼段4构成一阶螺杆；减压段5、排气段6、第二压缩段7和第二计量段8的长度之和占排气式挤出单螺杆总长的35％，减压段5、排气段6、第二压缩段7和第二计量段8构成二阶螺杆。一阶螺杆中，进料段1的长度为排气式挤出单螺杆总长的22%，第一计量段3的长度为1Ds（Ds为螺杆直径），混炼段4的长度为1.5Ds，其余部分为第一压缩段2。二阶螺杆中，减压段5的长度为0.8Ds，排气段6的长度为3Ds，第二压缩段7的长度为3Ds，其余部分为第二计量段8。
本实施例中，进料段1、第一压缩段2和第一计量段3上主螺纹9的螺距均为1 Ds、螺棱宽度为0.1Ds；进料段1上主螺纹9的螺槽深度为0.16Ds，第一计量段3上主螺纹9的螺槽深度为0.058Ds；减压段5、排气段6、第二压缩段7和第二计量段8上主螺纹9的螺距均为1Ds、螺棱宽度为0.1Ds；排气段6上主螺纹9的螺槽深度为0.16Ds；第二计量段8上主螺纹9的螺纹深度比第一计量段3上主螺纹9的螺槽深度大2毫米。
下面简述一下具有本排气式挤出单螺杆的单螺杆挤出机的工作原理：
在进料段1，原料（如塑胶原料）进入螺杆并熔化，输送给第一压缩段2；
第一压缩段2对物料进行压缩、塑化并形成熔融物料；
第一计量段3将来自第一压缩段2的熔融物料熔融均化，并定量输送至混炼段4；
混炼段4使熔融物料进一步塑化，使物料更加均匀。在混炼段4，由第一计量段3输送过来的熔融物料，经各物料入口43进入各入料槽41，通过各入料槽41与对应的出料槽42之间的过料间隙45后，翻转进入对应的出料槽42中（处在入料槽41表层的熔融物料，越过过料间隙45后，进入出料槽42时会处在出料槽42的底部），然后从物料出口44输送到减压段5。混炼段4中熔融物料的流向如图2中的箭头所示。
当来自混炼段4的熔融物料进入减压段5时，熔融物料快速降压，从而使包裹在熔融物料里面的气泡（内含水汽）破裂。随着螺杆的旋转，副螺纹11对主螺纹螺槽10中的熔融物料进行剪切，促使气泡破裂。
随后熔融物料进入排气段6，由于瞬间的压力变化，使得气体（包括水汽）能够脱离熔融物料，从而达到降低材料含水率的目的。随着螺杆的旋转，副螺纹11对主螺纹螺槽10中的熔融物料进行剪切，能够更好地促使气体排出。
随后第二压缩段7对经过排气的熔融物料进行进一步压缩、塑化；
第二计量段8将来自第二压缩段7的熔融物料熔融均化，并定量输送至挤出机模头。
这样，采用本排气式挤出单螺杆，可实现压缩、塑化、排气、再次压缩、再次塑化的过程，有效将原料所含的水汽化并抽离。