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申请/专利权人：上海新硕精密机械有限公司

摘要：本发明涉及高分子材料的成型和加工，尤其是涉及一种复合锥形螺盘挤出装置，具体地说：涉及一种微量挤出加工装置，如3D打印。本发明的目的是这样实现的，一种复合锥形螺盘挤出装置，包括螺杆、推力轴承、轴承、料斗、腔体、腔底、加热控制装置和出料口构成；所述螺杆的端面复合一个锥形螺盘，螺杆另一端部穿出腔体的顶部的孔与驱动机构连接；所述腔底的内侧设有与锥形螺盘配合的锥形凹面，其外侧设有加热控制装置；所述腔体位于螺杆的部位，设有料斗。本发明的优点是：通过对螺杆的优化设计，在微量挤出领域，即提供了一种体积小；且又是普通单螺杆所能完成的装置；还能采用多种微量物料，在线变比例混合加工或渐变色彩等方面上提供一种全新的加工方法。

主权项：1.一种复合锥形螺盘挤出装置，用于3D打印中，包括螺杆（1）、推力轴承（2）、轴承（3）、料斗（4）、腔体（5）、腔底（6）、加热控制装置（7）和出料口（8）构成；其特征在于：所述螺杆（1）外端面复合一锥形螺盘（11），螺杆（1）另一端部穿出腔体（5）的顶部的孔与驱动机构连接；所述腔底（6）的内侧设有与锥形螺盘（11）配合的锥形凹面，其外侧设有加热控制装置（7）；所述腔体（5）位于螺杆（1）的部位，设有多个料斗（4）；所述螺杆（1）的中段设有推料槽，所述腔体的筒壁上，位于螺杆（1）的推料槽位置，设有料斗，所述螺杆（1）与腔体（5）作相对旋转运动；所述锥形螺盘上仅设有一条螺槽（13），所述螺槽（13）的深度，从外向内，由深向浅渐变；所述螺槽（13）的盘旋构成螺棱（14），在螺棱（14）上分布有漏流缺口（16），所述漏流缺口（16）内设有销钉（15）；所述螺杆（1）按标准单螺杆的设计原理，分加料段、熔融混合段和计量段，加料段能加入3mm粒料，且有足够的进料空间。

全文数据：复合锥形螺盘挤出装置技术领域[0001]本发明涉及高分子材料的成型和加工，尤其是涉及一种复合锥形螺盘挤出装置，具体地说:涉及一种微量挤出加工装置，如3D打印。本发明可以用于高分子材料、与高分子相关的复合材料和各种其他材料。背景技术[0002]螺旋压榨技术，在公元前一世纪的希腊就有记载。1M4年3月，当时的德国就有用于电线包覆的螺盘式挤出机的专利。上世纪末，出现了更多的螺盘式挤出机专利，如中国实用新型专利CN95227711.5公开的“端面混炼挤出机”，该专利是将平直螺杆与一端面螺盘串联，由螺杆旋转送料，再端面塑化;该专利的特征是:利用了两种不同的螺旋机构的优势，组合构成该专利技术。另外，中国实用新型专利CN102285087A公开了一种“锥形螺旋盘挤出机”，通过改进螺盘的形状，将螺盘的加工性能发挥到极至。再有，中国发明专利CN1519100A，公开了一种：“磨盘式高速挤出机”、中国实用新型专利CN203496144U，公开了一种“用于微量物料共混的新型磨盘挤出机”等等。从上述专利文献中可知，螺盘相比单螺杆挤出机构，在达到同样功效的前提下，结构更紧凑。[0003]现有技术中，研宄挤出技术的目的，是为了提高产量或生产效率。然而，到目前为止，在微量挤出技术上，还没有很好的方案。随着时代的进步和科技的发展，针对3D打印技术所要求的微量挤出技术中，由于某些高聚物热稳定性较差的原因，在螺杆设计中很难做至IJ同时保证满足下列三方面的要求，即：1进料顺畅、》停留时间短、3均匀熔融混合。发明内容[0004]本发明的目的是这样实现的，一种复合锥形螺盘挤出装置，包括螺杆、推力轴承、轴承、料斗、腔体、腔底、加热控制装置和出料口构成;所述螺杆外端面复合一锥形螺盘，螺杆另一端部穿出腔体的顶部的孔与驱动机构连接;所述腔底的内侧设有与锥形螺盘配合的锥形凹面，其外侧设有加热控制装置;所述腔体位于螺杆的部位，设有料斗。[0005]所述锥形螺盘上设有螺槽，所述螺槽的深度，从外向内，由深向浅渐变。[0006]所述锥形螺盘的螺棱与腔底的配合面，两者的间隙是渐变的，由轴心向外圆间隙逐渐增大。[0007]所述螺棱上开有漏流缺口，漏流缺口中有销钉。[0008]所述腔体内的顶端设有轴承和推力轴承，作为运动付。[0009]所述螺杆位于锥形螺盘的背面，设有隔热槽，用于增加问题。[0010]所述锥形螺盘由N条螺棱构成，所述N多2,且N18;两条所述螺棱之间为构成凹槽，所述凹槽的深度，从外向内由深向浅渐变。[0011]所述锥形螺盘中的螺棱条数量N=l〇。[0012]本发明的优点是：1由于采用了锥形螺盘复合在螺杆上的方法，减小了螺杆的尺寸，同时也使螺杆的熔融体积减少。2由于螺杆的结构尺寸缩小，解决了加料难的问题；同町Y皿差不足的问题。3通过改进杆上的螺旋线的形状，使螺杆端面的锥形螺盘，在熔融挤出的狭小体积里，具有一定的塑化和混合效果。4由于在进料段增加了多个加可实现同时计量加料。’附图说明[0013]图1:复合锥形螺盘挤出装置结构示意图图2:螺杆与锥形螺盘复合体图图3:本发明实施例之一为螺盘单螺旋线图4:本发明实施例之二为螺盘多螺旋线图5:复合锥形螺盘挤出装置与单螺杆组合。具体实施方案[0014]实施例1:本发明一种复合锥形螺盘挤出装置参见图1和图2所示。所述装置包括:螺杆1、推力轴承2、轴承3、料斗4、腔体腔体5、腔底6、加热控制装置7、出料口8构成。其中，所述螺杆i—外端面复合一锥形螺盘11;所述螺杆1的另一端设有驱动段，所述驱动段从所述腔体5顶部的孔穿出，并与驱动机构连接;所述螺杆1的中段设有推料槽。[0015]所述腔底6的内侧设有与锥形螺盘u配合的锥形凹面，其外侧设有加热控制装置7,中间设有轴向的出料口；所述腔体5的筒壁上，位于螺杆1的推料槽位置，设有料斗4。[0016]所述螺杆1与腔体5作相对旋转运动。[0017]本发明的实施1是一种单螺线结构，S卩：所述锥形螺盘11上仅设有一条螺槽13,所述螺槽13的深度，从外向内，由深向浅渐变。所述螺槽的盘旋构成螺凌14,在螺凌上分布有漏流缺口16，所述漏流缺口16内设有销钉15。[0018]所述螺杆1的锥形螺盘上的螺槽深度，从圆周到轴心是由深变浅，形成螺槽截面的压力。使锥形螺盘的螺槽，由外向内形成压缩比，对物料的输送、压缩和排气都产生良好的作用。[0019]所述锥形螺盘部分的锥角，根据Maxwe11和Sea1ora提出的黏弹性流体的法向应力效应，作为泵的基本原理而设计。所述锥形螺盘的工作面即螺棱面），与腔体的接触面的间隙，也是渐变的，靠外圆的工作面间隙大，增加返流漏出，以提高塑化效率，靠圆中心间隙小，提高泵送效率。[0020]所述锥形螺盘工作面上的螺旋槽条数设计，是以材料的性能、加工要求和挤出形式而定。通常选单螺旋槽，以增加螺槽长度;在所述螺棱上开缺口，其目的是使仍未熔的材料回流;在所述缺口中，增加销钉，是为了增加对未熔融物料的剪切力，加快物料的熔体、分裂和再混合，从而使物料的熔体具有热均质性和力学的均质性提高。[0021]所述螺杆1位于锥形螺盘11的背面，设有隔热槽17，该隔热槽17用于增加螺杆1的温差。_[0022]对于热敏性材料，则重点采用熔融挤出即可；因此针对不同的物料性能，需采用不同的熔融结构。[0023]本发明的工作原理是:驱动电机经减速箱产生高扭矩和低转速后。当动力传递给螺杆11，使螺杆1和锥形螺盘11低速旋转;且加热控制装置7对物料同时加热到设定温度。本发明工作时，首先，向多个料斗计量加设定的物料。其次，当所述物料进入螺杆丨后，所述螺杆1推送物料，进入锥形螺盘11的螺槽I3内，在锥形螺盘11的近圆周部份的物料，开始逐渐溶融。其三，锥形螺盘1的螺棱14与腔底6接触面的间隙是渐变的；靠近锥形螺盘11的圆周部分的间隙大，靠近锥形螺盘12的间隙小；如此，能增加返流漏出，以提高塑化效率。其四，当熔融的物料进入漏流缺口16时，所剩不多的未溶物料颗粒，通过漏流缺口i6中间的销钉15的阻挡，往外缘漏流，提高了熔体的热均质性;同时，在漏流缺口16中的销钉15出增加了剪切，使熔融物料分裂和再混合，提高了熔体的力学均质性。本发明的复合锥形螺盘挤出装置在整个熔融过程中，能彻底完成对物料了熔融、复合和剪切工作，进入挤出模式。[0024]按标准单螺杆的设计原理，分加料段、溶融混合段和计量段，加料段能加入3mm粒料，且有足够的进料空间。上述三段中，每段都要有温差，特别是加料段要求加料顺畅，防止架桥，使物料在很小的体积里，产生足够大的温差。[0025]实施例2:本发明实施例2是一种多螺旋的一种复合锥形螺盘挤出装置，所述多螺旋结构是在锥形螺盘上的N条，由中间向外，呈螺旋放射的螺凌14。[0026]所述螺棱14的数量N彡6，且N矣18;两条所述螺棱15之间为构成凹槽，所述凹槽的深度，从外向内由深向浅渐变。N的最佳值为10至12。[0027]所述锥形螺盘的螺凌14条数设计，与材料的性能、加工要求和挤出形式有关。如压缩、熔融和混合都需要，一般选单螺旋槽，以增加螺槽长度，在螺棱上还可开缺口，使仍未熔的材料回流，还可在缺口中加销钉增加剪切，使熔体分裂和再混合，从而使熔体的热均质性和力学的均质性得以改善。[0028]如果只要求熔融挤出，或使用热敏性材料就可采用多螺槽。因此，以针对不同性能的物料，可以得到合理的加工效果。[0029]本发明为了增加后期的应用效果，只涉及螺盘挤出中的加料段和熔融混合段，计量段可设计成标准的迷你单螺杆，也可随应用的不同而改变。

权利要求：1.一种复合锥形螺盘挤出装置，包括螺杆（1、推力轴承2、轴承3、料斗（4、腔体5、腔底6、加热控制装置7和出料口（8构成;其特征在于:所述螺杆（1外端面复合一锥形螺盘11，螺杆⑴另一端部穿出腔体⑸的顶部的孔与驱动机构连接;所述腔底⑹的内侧设有与锥形螺盘（11配合的锥形凹面，其外侧设有加热控制装置7;所述腔体5位于螺杆1的部位，设有料斗4。2.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置，其特征在于:所述锥形螺盘（11上设有螺槽13，所述螺槽13的深度，从外向内，由深向浅渐变。3.根据权利要求2所述的一种复合锥形螺盘挤出装置，其特征在于:所述锥形螺盘（11的螺棱15与腔底⑹的配合面，两者的间隙是渐变的，由轴心向外圆间隙逐渐增大。4.根据权利要求3所述的一种复合锥形螺盘挤出装置，其特征在于:所述螺棱（14上开有漏流缺口（16，漏流缺口（16中有销钉15。5.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置，其特征在于:所述腔体5内的顶端设有轴承3和推力轴承2，作为运动付。6.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置，其特征在于:所述螺杆位于锥形螺盘的背面，设有隔热槽，用于增加问题。7.根据权利要求1所述的一种复合锥形螺盘挤出装置，其特征在于:所述锥形螺盘（1D由N条螺棱（15构成，所述N3，且N彡18;两条所述螺棱（15之间为构成凹槽，所述凹槽的深度，从外向内由深向浅渐变。8.根据权利要求7所述的一种复合锥形螺盘挤出装置，其特征在于:所述锥形螺盘中的螺棱条数量N=l〇。

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