一種偏心轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置，通過在轉(zhuǎn)子和定子的內(nèi)腔分別交替設(shè)置轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和轉(zhuǎn)子偏心直線段，使物料的輸運體積沿轉(zhuǎn)子進行軸向和徑向交替的周期性變化，實現(xiàn)體積脈動形變?nèi)廴谒芑斶\，通過擺動組件承受物料產(chǎn)生的軸向壓力；該裝置包括定子、轉(zhuǎn)子和擺動組件，轉(zhuǎn)子設(shè)于定子內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子一端設(shè)置擺動組件；轉(zhuǎn)子包括交替連接的多個轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和多個轉(zhuǎn)子偏心直線段，定子內(nèi)腔也設(shè)有交替連接的多個定子螺旋段和多個定子直線段；各轉(zhuǎn)子偏心螺旋段與各定子螺旋段一一對應(yīng)，各轉(zhuǎn)子偏心直線段與各定子直線段一一對應(yīng)。本實用新型加強了聚合物塑化輸運過程中的傳質(zhì)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(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及高分子材料的塑化加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種偏心轉(zhuǎn)子體積脈 動形變塑化輸運裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在聚合物加工成型過程中，聚合物都要經(jīng)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(jù)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(yōu) 異的聚合物復(fù)合材料，以滿足當(dāng)代行業(yè)發(fā)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(chǎn)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(shù)的發(fā)展需求。
[0003] 目前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的聚合物塑化輸運技術(shù)和設(shè)備主要是以螺桿為核心構(gòu)件和 原理特征，但是由于螺桿的剪切拖曳加工原理，該結(jié)構(gòu)的設(shè)備普遍存在加工能耗高、分散混 合效果差、熱機械歷程長、設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大、不易加工外形復(fù)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(yīng)力支配，主速度梯度與其主 流動和變形的方向一致，表現(xiàn)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(nèi)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(yīng)性高、分散混合效果好等優(yōu)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(fā)一種具有能耗低、熱機械歷程 短、對物料適應(yīng)性高、分散混合效果好等優(yōu)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(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種偏心轉(zhuǎn)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(jīng)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(shù)方案為：一種偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置，包括定子、 轉(zhuǎn)子和擺動組件，轉(zhuǎn)子設(shè)于定子內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子一端設(shè)置擺動組件；轉(zhuǎn)子包括多個轉(zhuǎn)子偏心螺 旋段和多個轉(zhuǎn)子偏心直線段，轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和轉(zhuǎn)子偏心直線段交替連接；定子內(nèi)腔也設(shè) 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(zhuǎn)子偏心螺 旋段與各定子螺旋段一一對應(yīng)，各轉(zhuǎn)子偏心直線段與各定子直線段一一對應(yīng)。
[0008] 所述轉(zhuǎn)子上，沿物料的輸送方向，各轉(zhuǎn)子偏心螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減 小，各轉(zhuǎn)子偏心直線段的軸向長度逐漸減??；
[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(zhuǎn)子偏心螺旋段與定子螺旋段之間形成偏心螺旋腔體，轉(zhuǎn)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(nèi)，轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也繞定子的軸線在定子的內(nèi)腔 中滾動，物料以螺旋形方式在定子和轉(zhuǎn)子之間形成的密封腔室內(nèi)推進，同時，推進過程中物 料形成的聚合物實現(xiàn)壓實、排氣、熔融、熔體輸運、混合等過程。在偏心直線腔體內(nèi)，轉(zhuǎn)子繞 轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也沿著定子內(nèi)腔上下滾動，物料以直線形方式在密封室內(nèi)推進。
[0011] 所述偏心螺旋腔體內(nèi)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動行程為轉(zhuǎn)子最大偏心距的兩倍。
[0012] 所述偏心直線腔體內(nèi)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動行程為轉(zhuǎn)子最大偏心距的兩倍。
[0013] 所述擺動組件包括萬向節(jié)、傳動軸和轉(zhuǎn)子接頭，轉(zhuǎn)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(jié)鉸接。擺動組件的設(shè)置使轉(zhuǎn)子同時實現(xiàn)公轉(zhuǎn) (即轉(zhuǎn)子繞定子軸線滾動或在定子內(nèi)腔中上下滾動）和自轉(zhuǎn)（即轉(zhuǎn)子繞其自身的軸向旋 轉(zhuǎn)），當(dāng)轉(zhuǎn)子運動到最大偏心距的時候，傳動軸會與萬向節(jié)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(chǎn)生的軸向壓力。
[0014] 上述結(jié)構(gòu)的偏心轉(zhuǎn)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(dāng)上述偏心轉(zhuǎn)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(nèi)腔與缸體內(nèi)的注射流道相通，注 射流道中設(shè)有柱塞。
[0016] 通過上述裝置可實現(xiàn)一種偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運方法，通過在轉(zhuǎn)子上交 替設(shè)置轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和轉(zhuǎn)子偏心直線段，在定子的內(nèi)腔上交替設(shè)置相應(yīng)的定子螺旋段和 定子直線段，使物料的輸運體積沿轉(zhuǎn)子進行軸向和徑向交替的周期性變化，實現(xiàn)體積脈動 形變?nèi)廴谒芑斶\；在物料輸運過程中，通過擺動組件承受物料產(chǎn)生的軸向壓力。
[0017] 物料輸送過程中，在偏心螺旋腔體內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也繞定子 的軸線在定子的內(nèi)腔中滾動；在偏心直線腔體內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也沿著 定子內(nèi)腔上下滾動。
[0018] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：
[0019] 1、通過改變轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了物料的輸運體積分別沿轉(zhuǎn)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(zhì)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(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置結(jié)構(gòu)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(yīng)用范圍較廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2為圖1中傳動軸與萬向節(jié)接觸形成接觸副時的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動狀態(tài)示意圖。
[0028] 圖7為圖1中D-D截面上轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動狀態(tài)示意圖。
[0029] 圖8為本偏心轉(zhuǎn)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(jié) 構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置，包括定子3、轉(zhuǎn)子4和擺動組 件，轉(zhuǎn)子設(shè)于定子內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子一端設(shè)置擺動組件；轉(zhuǎn)子包括多個轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和多個轉(zhuǎn) 子偏心直線段，轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和轉(zhuǎn)子偏心直線段交替連接；定子內(nèi)腔也設(shè)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(zhuǎn)子偏心螺旋段與各定子 螺旋段一一對應(yīng)，各轉(zhuǎn)子偏心直線段與各定子直線段一一對應(yīng)。其中，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子上，沿物料的輸送方向，各轉(zhuǎn)子偏心螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減小，各 轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子偏心螺旋段與定子螺旋段之間形成偏心螺旋腔體，轉(zhuǎn)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(nèi)，轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也繞定 子的軸線在定子的內(nèi)腔中滾動，物料以螺旋形方式在定子和轉(zhuǎn)子之間形成的密封腔室內(nèi)推 進，同時，推進過程中物料形成的聚合物實現(xiàn)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(nèi)，轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也沿著定子內(nèi)腔上下滾動，物料以 直線形方式在密封室內(nèi)推進。
[0037] 偏心螺旋腔體內(nèi)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動行程為轉(zhuǎn)子最大偏心距的兩倍。
[0038] 偏心直線腔體內(nèi)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動行程為轉(zhuǎn)子最大偏心距的兩倍。
[0039] 擺動組件包括萬向節(jié)1、傳動軸2和轉(zhuǎn)子接頭7,轉(zhuǎn)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(jié)鉸接。擺動組件的設(shè)置使轉(zhuǎn)子同時實現(xiàn) 公轉(zhuǎn)（即轉(zhuǎn)子繞定子軸線滾動或在定子內(nèi)腔中上下滾動）和自轉(zhuǎn)（即轉(zhuǎn)子繞其自身的軸向 旋轉(zhuǎn)），當(dāng)轉(zhuǎn)子運動到最大偏心距的時候，傳動軸會與萬向節(jié)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(chǎn)生的軸向壓力。
[0040] 本實施例通過上述裝置可實現(xiàn)一種偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運方法，通過在 轉(zhuǎn)子上交替設(shè)置轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和轉(zhuǎn)子偏心直線段，在定子的內(nèi)腔上交替設(shè)置相應(yīng)的定子 螺旋段和定子直線段，使物料的輸運體積沿轉(zhuǎn)子進行軸向和徑向交替的周期性變化，實現(xiàn) 體積脈動形變?nèi)廴谒芑斶\；在物料輸運過程中，通過擺動組件承受物料產(chǎn)生的軸向壓力。
[0041] 物料輸送過程中，在偏心螺旋腔體內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也繞定子 的軸線在定子的內(nèi)腔中滾動；在偏心直線腔體內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的同時，也沿著 定子內(nèi)腔上下滾動。
[0042] 實施例2
[0043] 本實施例的偏心轉(zhuǎn)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(nèi)腔與缸體內(nèi)的注射流道相通，注射流道中設(shè)有柱塞10。
[0045] 使用時，本偏心轉(zhuǎn)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(dāng)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(zhuǎn)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(jié) 束。待注射機完成充模、保壓工序后，在制品冷卻階段，偏心轉(zhuǎn)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(xiàn)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(nèi)容所作的均等變化與修飾， 都為本實用新型權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，包括定子、轉(zhuǎn)子和擺動組 件，轉(zhuǎn)子設(shè)于定子內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子一端設(shè)置擺動組件；轉(zhuǎn)子包括多個轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和多個轉(zhuǎn) 子偏心直線段，轉(zhuǎn)子偏心螺旋段和轉(zhuǎn)子偏心直線段交替連接；定子內(nèi)腔也設(shè)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(zhuǎn)子偏心螺旋段與各定子 螺旋段 對應(yīng)，各轉(zhuǎn)子偏心直線段與各定子直線段 對應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 轉(zhuǎn)子上，沿物料的輸送方向，各轉(zhuǎn)子偏心螺旋段的螺距和軸向長度均逐漸減小，各轉(zhuǎn)子偏心 直線段的軸向長度逐漸減?。?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(jù)權(quán)利要求1所述一種偏心轉(zhuǎn)子體積脈動形變塑化輸運裝置，其特征在于，所述 轉(zhuǎn)子偏心螺旋段與定子螺旋段之間形成偏心螺旋腔體，轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求3所述一種偏心轉(zhuǎn)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(nèi)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動行程為轉(zhuǎn)子最大偏心距的兩倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種偏心轉(zhuǎn)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(nèi)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的運動行程為轉(zhuǎn)子最大偏心距的兩倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種偏心轉(zhuǎn)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(jié)、傳動軸和轉(zhuǎn)子接頭，轉(zhuǎn)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(jié)鉸接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種偏心轉(zhuǎn)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(nèi)腔與缸體內(nèi)的注射流道相通，注射 流道中設(shè)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】瞿金平, 張桂珍, 殷小春 申請人:華南理工大學(xué), 廣州華新科實業(yè)有限公司