[發明專利]雙螺桿擠出機用的擠出過程可視化跟拍裝置

在審

• 申請號: 201710035670.0
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106696235A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 喻慧文;徐百平;王玫瑰;莊文柳
• 申請（專利權）人: 廣東輕工職業技術學院
• 主分類號: B29C47/92
• 分類號: B29C47/92
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 謝靜娜,裘暉

技術領域

本發明涉及高分子材料加工設備領域，特別涉及一種雙螺桿擠出機用的擠出過程可視化跟拍裝置。

背景技術

在申請號為201110149868.4的專利申請中，公開了一種新型的同向非對稱自潔型螺桿擠出裝置和方法，通過雙螺桿或者多螺桿在物料輸送過程中始終保持嚙合，且始終和機筒內壁相切；兩螺桿或者多螺桿的流道始終是非對稱的形狀，物料擠出過程中流經流道時受到非對稱的作用力，流道體積經歷空間變換，具有較強的混合混煉以及拉伸效果，可以廣泛應用于反應擠出、高填充聚合物、纖維增強聚合物以及聚合物合金生產等領域，是一種新型綠色的價格方法。然而，隨著該生產設備市場化推廣的拓展，在實際應用中，該設備內大部分流動處于非充滿情況，存在自由表面效應，使得傳統的流體力學數值實驗方法遇到極大的挑戰，為進一步拓展擠出理論及優化加工過程，對該類新型設備流動特性以及混合過程的探索迫在眉睫。

對新型設備流動以及混合過程的探索最為有效的方法為可視化，常用的可視化方法有靜態可視化實驗以及動態可視化實驗，其中靜態可視化實驗過程通常可描述為：定義設備工況，穩定擠出后，采用急冷的方式，迅速將流道中的高分子熔體固化，一段時間后，通過打開機筒或將螺桿抽出，可觀察到固化在螺桿螺槽內物料的形態，并可取樣測試分析。該方法可探索擠出方向任意位置物料的形態以及混合狀態，但也存在一定的弊端，如在螺桿頂出以及剖分機筒打開的過程中，物料形態結構已在一定程度上被破壞；觀察到的物料形態為某一時刻的物料形態，而非連續擠出過程中物料的狀態。為進一步改善，出現了動態可視化實驗，現有方式主要有單螺桿的透明機筒，采用的方式為多開玻璃視窗或全程透明的玻璃機筒結構，而對雙螺桿擠出裝備，因全程壓力較大，且嚙合區存在尖角區域，且需要較強精度，加工難度非常大，現今采用的均為開視窗的結構，在實踐中，該結構只能觀察到雙螺桿局部流道結構，缺乏一種完整的結構和方法為流體流動和共混過程提供一種手段。

而傳統雙螺桿設備圖像采集通常采取靜態拍攝的方法，雖然圖像的穩定性較高，但對長徑比較長的擠出裝備，只能通過移動拍攝裝置或者取局部圖像，未能達到整體研究的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種雙螺桿擠出機用的擠出過程可視化跟拍裝置，該裝置實現了全程可視化且能跟蹤物料以及粒子的運動，為物料在雙螺桿擠出機中的流動以及混合形態變化的分析研究提供了基礎。

本發明的技術方案為：一種雙螺桿擠出機用的擠出過程可視化跟拍裝置，包括可視化機筒、可視化口模、拍攝機構和移動機構，可視化口模與可視化機筒的輸出端相連接，可視化機筒及可視化口模外周設置旋轉式的拍攝機構，拍攝機構底部設置移動機構，拍攝機構通過移動機構沿可視化機筒及可視化口模的軸線方向來回移動。該裝置中，在可視化機筒內的物料輸送過程中，拍攝機構一邊在可視化機筒外周做旋轉運動，一邊沿可視化機筒的軸線方向做來回移動，從而實現對可視化機筒及可視化口模內的物料流動情況和形態變化進行多角度的全程實時拍攝。設于可視化機筒內的雙螺桿外接其主電機和減速箱，當主電機啟動雙螺桿時，移動機構帶動拍攝機構沿著擠出方向移動，下述拍攝機構中的CCD元件繞著可視化機筒旋轉，雙螺桿的起始端和末端具有行程開關。移動機構沿擠出方向的移動速度和CCD元件繞可視化機筒的旋轉速度也可單獨調節。

作為一種優選方案，所述拍攝機構包括多組CCD元件、輔助支架、CCD轉動齒輪、驅動齒輪和齒輪驅動電機，多組CCD元件通過輔助支架均勻分布于CCD轉動齒輪的圓周邊沿，CCD轉動齒輪與驅動齒輪嚙合連接，齒輪驅動電機的輸出端與驅動齒輪的齒輪軸連接。該結構使用時，通過齒輪驅動電機帶動驅動齒輪轉動，通過驅動齒輪與CCD轉動齒輪之間的嚙合，使CCD轉動齒輪帶動其外周邊沿的各組CCD元件轉動。其中，各CCD元件與可視化機筒之間的距離可手動調節。

所述CCD元件有四組，每組CCD元件通過一個輔助支架與CCD轉動齒輪固定連接。

所述拍攝機構有兩個，其中一個拍攝機構中的CCD轉動齒輪與可視化機筒內的左螺桿同軸設置，另一個拍攝機構中的CCD轉動齒輪與可視化機筒內的右螺桿同軸設置。也就是說，可視化機筒內的雙螺桿中，每個螺桿對應設置一個拍攝機構，且每個拍攝機構中包括四組CCD元件、四個輔助支架、一個CCD轉動齒輪、一個驅動齒輪和一個齒輪驅動電機，其中，齒輪驅動電機可安裝于下述的移動支架上，一個安裝于移動支架的左側，另一個安裝于移動支架的右側。每個拍攝機構對應采集一個螺桿上的數據。