[發(fā)明專利]一種橡膠加工用擠出機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011044761.9
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112248400B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江功志
• 申請（專利權(quán)）人: 江功志
• 主分類號: B29C48/25
• 分類號: B29C48/25;B29C48/505;B29C48/285;B29C48/40;B29C48/68;B29C48/92
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種橡膠加工用擠出機，其特征在于，其中包括驅(qū)動裝置、變速機構(gòu)、進料機構(gòu)、雙螺桿擠出機構(gòu)、傳感器和控制系統(tǒng)；

其中控制系統(tǒng)與驅(qū)動裝置電氣連接，驅(qū)動裝置通過變速機構(gòu)驅(qū)動雙螺桿擠出機構(gòu)運行；物料通過進料機構(gòu)進入雙螺桿擠出機構(gòu)；

其中，進料機構(gòu)包括三個重力進料器，在進料前段通過兩個重力進料器分別加入橡膠和聚丙烯，在進料后段通過粉末進料器加入粉末形式的固化劑；使用兩個進料器在進料前段加入橡膠和聚丙烯預(yù)混合，以便在交聯(lián)反應(yīng)步驟之前將橡膠徹底分散在聚丙烯基體中；使用粉末進料器在后端引入粉末形式的固化劑；以恒定速率加入固化劑；

位于擠出機上的傳感器用于連續(xù)監(jiān)測和測量各種變量，包括整個擠出機的螺桿速度、壁溫和熔體溫度、擠出機馬達負荷、熔體壓力和進料速率；

其中，雙螺桿擠出機構(gòu)的螺桿的最佳通道深度和用于最佳通道深度的最佳螺旋角通過以下方式獲得：

螺桿速度v的分量速度v_x和v_z由下式給出：

其中，D是螺桿的直徑，th是刮板厚度，W是通道寬度，h是通道深度，Pi是節(jié)距，c是間隙，ω是螺桿的角速度，是螺桿的螺旋角；

在下行通道或z方向的矩形通道中的流動的動量方程為：

其中，ρ是密度，p是壓力，g是重力加速度；

剪切應(yīng)力的本構(gòu)方程為：

由于通道內(nèi)的材料流是粘性的，使得在簡化假設(shè)的情況下僅存在一個速度分量v_z，則運動方程簡化為：

由于在正常操作范圍內(nèi)的剪切稀化行為，粘度被認為遵循剪切依賴性的冪律方程；粘度的剪切依賴性的冪律為：

通過將公式(5)的冪律粘度模型代入到公式(4c)中，可得運動方程為：

使用螺桿直徑作為基礎(chǔ)參數(shù)引入以下無量綱參數(shù)：

其中，l是螺桿長度，η是粘度，m₀是一致性指數(shù)；

運動方程的無量綱形式寫為：

通道長度和螺桿長度之間的關(guān)系是:

Z_s＝Zsinφ (9)；

其中Zs是螺桿長度，Z是通道長度，Z＝z/D，z為在螺桿槽下坐標軸上的距離；

將剪切率作為流動指數(shù)范圍的正值，這樣無量綱運動方程可以寫為:

其中，P是無量綱壓力，U是無量綱速度，Y是垂直于螺紋根部的無量綱距離，y是與螺紋根部垂直的坐標軸上的距離，Y＝y(tǒng)/D；

尋求公式(10)的解析解，通過將公式(10)積分一次并簡化，得到的方程為：

A1是積分常數(shù)；可以使用以下形式的二項式級數(shù)來展開該方程的右側(cè)：

在使用二項展開和在第二項處截斷來展開公式(11)之后，公式變?yōu)椋?/p>

利用以下邊界條件對公式(13)積分:

U(0)＝0 (14a)

U(H)＝cosφ (14b)；

通道中材料的速度分布的公式為：

其中，H是無量綱通道深度，H＝h/D；

方程(15)可以在通道表面積上積分以獲得無量綱體積通過量為：

公式(16)右側(cè)的第一項是由于螺桿旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的阻力流動分量，而第二項是壓力流動分量；阻力流是螺桿的理論輸出，如果在螺桿的排出口不存在模具，則預(yù)期該理論輸出；壓力流分量表示與阻力流相反的假想流；

通過對H求微分方程(16)來獲得最大吞吐量的最佳通道深度，即使得：

通過重新安排和簡化，求得：

通過對對公式(16)求微分，即獲得螺桿擠出機的最大通過量的最佳螺旋角，使得：

通過替代三角關(guān)系得到：

通過將公式(18)代入公式(20)，可以獲得用于最佳通道深度的最佳螺旋角：

進一步簡化：