一种挤出机螺杆和挤出设备的制作方法
1.本实用新型涉及化工设备领域，尤其涉及一种挤出机螺杆和挤出设备。
背景技术：
2.挤出机常通过螺杆的旋转去挤压对位芳纶(ppta)，从而工业化制备高粘度的ppta。其中，为获得分子量高且分子量分布集中的ppta，需在ppta的制备过程中保持恒温。
3.而传统的螺杆挤出机控温只通过机体外部或者内部的保温或保冷层来控制温度，热交换面积有限，传热效果不甚理想。现阶段，挤出机通过对机体外部或者内部的设置保温或保冷层来达到控制温度的目的，且热交换面积有限，传热效果不甚理想。现有技术中，可以利用微波发生器通过金属材质波导管与挤出机法兰连接将微波耦合馈入双螺杆挤出机内部所需的反应区，虽然可以通过微波辐射达到了与加热反应相同的加速反应的效果，但是不能实现类似降低反应体系温度或保持反应体系温度的效果。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的在于提供一种挤出机螺杆，以提高流体与反应物料的热交换效率，从而可以获得分子量、物理性质均匀的反应产物。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种挤出机螺杆，包括：
6.转轴；
7.以及套设在转轴上的螺杆壳，所述转轴的外壁与所述螺杆壳的内壁之间具有流体通道，所述螺杆壳具有与所述流体通道连通的至少一个输入口和至少一个第一输出口。
8.本实用新型提供的挤出机螺杆中，由于转轴的外壁与螺杆壳的内壁之间具有流体通道，螺杆壳具有与流体通道连通的至少一个输入口和至少一个第一输出口。基于此，当流体通过输入口送入位于转轴的外壁与螺杆壳的内壁之间的流体通道时，流体可以在挤出机螺杆旋转挤压反应物料过程中与反应物料进行热交换，使得反应物料的温度产生的波动较小，从而可以获得分子量、物理性质均匀的反应产物。而且，在挤出机螺杆工作过程中，螺杆壳的外壁与反应物料保持较大的接触面积，在显著提高流体与反应物料的热交换的效率的同时，避免反应物料由于温度分布不均导致产品的质量降低。
9.本实用新型提供的第二方面，本实用新型还提供一种挤出设备，包括机壳以及伸入所述机壳内的挤出机螺杆，所述挤出机螺杆所含有的螺杆壳外壁与所述机壳的内壁之间具有反应腔。
10.与现有技术相比，本发明提供的挤出设备的有益效果与第一方面所述挤出机螺杆的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
11.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的
不当限定。在附图中：
12.图1是本实用新型实施例中提供的挤出机螺杆结构的示意图；
13.图2是本实用新型实施例中提供的挤出机螺杆的密封件横截面的示意图；
14.图3是本实用新型实施例中提供的挤出机螺杆横截面的示意图；
15.图4是本实用新型实用新型实施例中挤出设备的简明示意图；
16.图5是本实用新型实用新型实施例中第三输出口结构的示意图。
17.附图标记：
18.100-挤出机螺杆；101-转轴；1011-凸起；102-螺杆壳；1021-空心结构；103-输入口；104-第一输出口；105-第二输出口；106-密封件；107-流体通道；108-第三输出口；1081-滤网；1082-气液分离膜；1083-支撑件；109-反应腔；110-机壳；200-喂料装置；300-驱动装置。
具体实施方式
19.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
21.现阶段，传统的挤出机通常包括实心的金属螺杆以及机壳，且金属螺杆与机壳的内壁之间具有反应腔。在实心的金属螺杆挤压反应腔内的反应物料时，常通过在机体外部或者内部的设置保温或保冷层来控制挤出机内的温度。由于设置的保温或保冷层与反应体系进行热交换的面积有限，因此传热效果不甚理想。除此之外，现有技术中还会先将溶液或者原料冷却至期望温度再进料，因此无法在反应进程中对反应体系进行温度控制。
22.针对上述问题，本实用新型实施例提供一种挤出机螺杆，用于提高流体与反应物料的热交换效率，使得反应腔内各处的温度一致，从而可以获得分子量、物理性质均匀的反应产物。
23.图1是本实用新型实施例中提供的挤出机螺杆结构的示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供的挤出机螺杆100包括转轴101以及套设在转轴101上的螺杆壳102。除此之外，该挤出机螺杆100所含有的螺杆壳102外壁与机壳110的内壁之间具有反应腔109。
24.上述转轴101的外壁与螺杆壳102的内壁之间具有流体通道107，螺杆壳102具有与流体通道107连通的至少一个输入口103和至少一个第一输出口104。应理解，本技术中所涉及的流体可以为冷流体或热流体，还可以为反应气体，具体选择可根据实际应用场景进行调整，在此不作限定。
25.示例性的，当挤出机螺杆100应用在挤出设备时，可以将液氨作为通入挤出机螺杆的流体。在挤出机螺杆100旋转挤压反应腔内的反应物料的同时，从输入口103将液氨通入流体通道107，并与反应腔109内的反应物料进行热交换，从而保证反应物料的温度波动较
小。
26.示例性的，如图1所示，当挤出机螺杆100应用在挤出设备时，可以选择温水作为通入挤出机螺杆的流体。在挤出机螺杆100旋转挤压反应腔内的反应物料的同时，从输入口103将温水通入流体通道107，并与反应腔109内的反应物料进行热交换，从而保证反应物料的温度波动较小。
27.由上可知，由于转轴101的外壁与螺杆壳102的内壁之间具有流体通道107，螺杆壳102具有与流体通道107连通的至少一个输入口103和至少一个第一输出口104。基于此，流体通过输入口103送入位于转轴101的外壁与螺杆壳102的内壁之间的流体通道107中，使得转轴101与螺杆壳102在较短的时间内快速降温或快速升温，从而可以在挤出机螺杆100旋转挤压原料的过程中进行热交换，使得反应物料的温度波动较小，可以获得分子量、物理性质均匀的反应产物。除此之外，由于套设在转轴101上的螺杆壳102在工作过程中，始终与原料保持着较大的接触面积，使得流体与反应物料的热交换的效率显著提高，从而保证反应物料在制备过程中的温度波动较小，可以获得分子量、物理性质均匀的反应产物。
28.当螺杆壳具有的第一输出口与挤出机的反应腔连通时，由于第一输出口与流体通道连通，因此，当流体顺着流体通道从第一输出口流出后，流体可以与反应腔内的反应物料充分混合，从而使得流体与反应物料具有最大接触面积，从而高效快速地控制反应体系维持恒温，更加显著的提高了热交换效率，避免部分原料接触不到螺杆壳导致降低挤压成型的产品的质量。
29.此外，在产品(如ppta)的制备过程中，反应体系粘度会迅速增大，因此，当流体通过第一输出口进入反应腔时，可以增大反应腔的压力，从而有助于高粘度反应体系从挤出机中挤出。
30.当选择反应气体作为通入挤出机螺杆的流体时，可以根据实际情况提前对反应气体的温度进行调整，然后将其从输入口通入螺杆壳内。当反应气体从第一输出口通入反应腔时，其可以与反应腔内的反应物料一起反应。整个过程中，该反应气体不仅作为原料的一部分使用，还可以控制反应体系的温度以及对反应体系进行加压，从而起到了三重作用。
31.在一种可选的方式中，如图1所示，第一输出口104的数量为多个，多个第一输出口104沿着转轴101的轴向方向分布。当沿着转轴101的轴向方向设有多个第一输出口104时，流体可以沿着轴向流出，使得流体可以从不同位置与反应物料充分接触，从而避免了部分反应物料由于接触不到流体而导致温度分布不均，进一步保证了反应物料的温度产生的波动较小，从而可以获得分子量、物理性质均匀的反应产物。
32.在一种可选的方式中，上述螺杆壳的外壁可以光滑，也可以具有一定的纹路。
33.示例性的，上述螺杆壳的外壁可以具有环绕螺杆壳的多个环形槽，沿着转轴的轴向方向分布。相比于光滑的螺杆壳外壁以及具有螺旋槽的螺杆壳外壁，具有多个环形槽的螺杆壳外壁拥有更大的比表面积，因此在挤出机螺杆旋转挤压反应物料的过程中，具有环形槽的螺杆壳与反应腔内的反应物料的接触面积更大。这也就加快了反应物料的降温速度，进一步提高了流体与反应物料的热交换效率，使得反应物料的温度产生的波动较小，从而获得分子量、物理性质均匀的反应产物。
34.示例性的，上述螺杆壳的外壁可以具有螺旋槽。相比于光滑的螺杆壳外壁以及具有环形槽的螺杆壳外壁，具有螺旋槽的螺杆壳外壁拥有较好的搅拌能力，因此在具有螺旋
槽的挤出机螺杆旋转挤压反应物料的过程中，产生的压力及剪切力可以将反应腔内的反应物料混合均匀，并且促进含有流体的螺杆壳对反应物料的传热，使反应物料的温度均匀化，从而可以获得分子量、物理性质均匀的反应产物。
35.示例性的，上述螺杆壳的外壁具可以有螺旋槽和环绕螺杆壳的多个环形槽，螺旋槽与环绕螺杆壳的多个环形槽既可以间隔分布，还可以连续分布。这样不仅可以提升螺杆壳对于反应腔内反应物料的搅拌能力，还可以增加螺杆壳的比表面积，从而增大了螺杆壳与反应腔内的反应物料的接触面积，提高了流体与反应物料的热交换效率，有利于使得反应物料的温度波动较小，从而获得分子量、物理性质均匀的反应产物。
36.在一种可选的方式中，图2是本实用新型实施例中提供的挤出机螺杆的密封件横截面的示意图。如图1和图2所示，本实用新型实施例的螺杆壳102可以包括密封件106以及一端具有开口的空心结构1021，密封件106密封该开口，空心结构1021和密封件106套设在转轴101上，至少一个输入口103开设在密封件106上，至少一个第一输出口104设在空心结构1021上。应理解，图2中虚线部分为挤出机螺杆100的搅拌范围，且显示的搅拌范围大小仅供参考，在此不作限定。
37.示例性的，如图2所示，螺杆壳还包括至少一个第二输出口105，第二输出口105开设在密封件106上，流体可以通过第二输出口105流入反应腔109内。此时，位于密封件106上的相邻的第二输出口105与输入口103的距离较短，有利于控制流体的进出的流量。
38.示例性的，上述空心结构和密封件可以固定的套设在转轴上，因此在转轴旋转的过程中，密封件与输入口保持静止。应理解，上述空心结构可以为柱型；密封件可以为密封板，具体形状可以根据实际情况进行调整，在此不作限定。
39.在一种可选的方式中，挤出机螺杆还包括至少两个单向阀，用于防止流体发生逆流现象。该单向阀所能承受的最大压力为固定值，需在安装螺杆壳之前进行调整。
40.示例性的，至少一个单向阀设在输入口，这样避免了反腔内的流体从输入口逆流出挤出设备的现象发生。
41.示例性的，至少一个单向阀设在第一输出口，这样避免了反腔内的流体从第一输出口逆流至流体通道的现象发生。
42.示例性的，第一输出口和输入口均设有单向阀，不仅避免了反腔内的流体从输入口逆流出挤出设备，还避免了反腔内的流体从第一输出口逆流至流体通道，从而使得挤出设备可以正常运行。
43.在一种可选的方式中，挤出机螺杆还包括至少一个泄压阀，当挤出内的压力过大时，可以通过调整泄压阀的开度进行进行紧急泄压，以保障挤出机的稳定运行。
44.示例性的，每个泄压阀设在相应第二输出口，可以通过调节流体从相应第二输出口流出的流量来达到控制反应腔内的压力的目的。
45.在一种可选的方式中，挤出机螺杆还包括控制器以及与控制器电连接的温度传感器和压力传感器。
46.示例性的，控制器与各个单向阀电连接。温度传感器用于检测挤出设备的反应腔温度，压力传感器用于检测挤出设备的反应腔压力，而控制器内具有预设的最高压力和最高温度，可以实时监控其中的温度情况和压力情况。当温度传感器显示出的温度超过预设的最高温度时，控制器则会通过调节各个与其电连接的单向阀的开度，通过控制引入和放
出流体的流量来实时灵活调节挤出设备内的温度。当压力传感器显示出的压力超过预设的最高压力时，控制器则会通过调节各个与其电连接的单向阀的开度，通过控制引入和放出气体的流量来调节挤出设备内的压力。基于此，可以最大限度的保证流体对反应体系的较高的热交换效率，使得反应物料的温度产生的波动较小，从而获得分子量分布较窄，具有更强的机械强度的对位芳纶聚合物分子，实现了挤出机螺杆在挤出设备中更广泛的应用。此外，还可以通过控制流体在反应腔内的压力，从而控制反应产物的挤出程度，进一步实现了挤出机螺杆在挤出设备中更广泛的应用。应理解，压力传感器也可以检测空心结构的压力，其工作原理与上文相同。
47.示例性的，控制器与各个泄压阀电连接，因此可以压力传感器显示出的压力超过预设的最高压力时，控制器则会通过调节各个与其电连接的泄压阀的开度进行紧急泄压。
48.在一种可选方式中，转轴与螺杆壳可拆卸连接。图3是本实用新型实施例中提供的挤出机螺杆横截面的示意图。如图3所示，转轴101具有凸起1011，该凸起1011为卡扣，用于连接和固定，使得转轴101与螺杆壳102可拆卸连接，具有操作简单，方便检修等特点。应理解，螺杆的旋转轴101芯和空心螺杆套可以分离，根据实际情况可以可通过卡扣或者其他方式进行连接和固定，在此不作限定。应理解，图3对螺杆壳102的外壁设置的螺旋槽和/或环形槽进行的省略。
49.图4是本实用新型实用新型实施例中挤出设备的简明示意图。如图1和图4所示，该挤出设备包括机壳110以及伸入机壳110内的挤出机螺杆100，挤出机螺杆100可以为本实用新型实施例所述的挤出机螺杆100。该挤出机螺杆100所含有的螺杆壳102外壁与机壳110的内壁之间具有反应腔。可以理解的是，该挤出设备还可以包括喂料装置、驱动装置以及挤出机螺杆100等，可以根据实际需要选择。
50.如图1和图4所示，在驱动装置300驱动下，转轴101带动螺杆壳102转动，利用喂料装置200向反应腔109进行投料。同时，将流体通过输入口103送入流体通道107，从而可以在旋转挤压原料的过程中进行热交换，使得制备产品(如ppat)的过程中，使得原料保持低温，有利于提高产品质量。
51.示例性的，至少一个第一输出口与反应腔连通，机壳具有与反应腔连通的多个第三输出口，多个第三输出口中具有至少一个单向阀，用于防止逆流。
52.示例性的，多个第三输出口中具有至少一个泄压阀，用于紧急泄压。
53.在一种可选的方式中，图5是本实用新型实用新型实施例中第三输出口结构的示意图。如图5所示，第三输出口108还包括设在机壳110上的滤液组件，从而保证流体可以顺利的从第三输出口108排出的同时，使得反应物料留在反应腔109内。
54.如图5所示，上述滤液组件可以包括滤网1081和气液分离膜1082，其可以嵌入机壳110上。同时，该滤液组件还可以包括支撑件1083，该支撑件1083向机壳110外部伸出，然后将滤网1081和气液分离膜1082设在该支撑件1083上，从而减少滤液组件占用的空间，增大反应空间。
55.示例性的，流体在排出机壳外前需要通过滤网分离反应产物和流体，防止流体在排出时夹带有反应产物。除此之外，由于在ppta的制备过程中会产生大量热，因此需要流体在流体通道和反应腔内与反应体系进行热交换，从而使得原料始终保持低温。在这个过程中，部分流体(如气体)会发生液化反应，因此将流体通过滤网后，还需要通过气液分离膜分
离反应体系中的气体。经过上述步骤后，才能将反应腔内的流体从第三输出口排出。
56.应理解，排出的气体可集中收集处理或进一步通过通风换气系统处理，在此不作限定。
57.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种挤出机螺杆，其特征在于，包括：转轴(101)；以及套设在转轴(101)上的螺杆壳(102)，所述转轴的外壁与所述螺杆壳(102)的内壁之间具有流体通道(107)，所述螺杆壳(102)具有与所述流体通道(107)连通的至少一个输入口(103)和至少一个第一输出口(104)。2.根据权利要求1所述的挤出机螺杆，其特征在于，所述第一输出口(104)的数量为多个，多个所述第一输出口(104)在所述螺杆壳(102)表面沿着轴向分布。3.根据权利要求1所述的挤出机螺杆，其特征在于，所述螺杆壳(102)包括密封件(106)以及一端具有开口的空心结构(1021)，所述密封件(106)密封所述开口，所述空心结构(1021)和所述密封件(106)设在所述转轴(101)上；至少一个所述输入口(103)设在所述密封件(106)上，至少一个所述第一输出口(104)设在所述空心结构(1021)；和/或，所述螺杆壳还包括至少一个第二输出口(105)，至少一个所述第二输出口(105)开设在所述密封件(106)上。4.根据权利要求3所述的挤出机螺杆，其特征在于，所述挤出机螺杆(100)还包括至少两个单向阀和/或至少一个泄压阀，至少一个所述单向阀设在所述输入口(103)和/或所述第一输出口(104)，或，每个所述泄压阀设在相应所述第二输出口(105)。5.根据权利要求4所述的挤出机螺杆，其特征在于，所述挤出机螺杆(100)还包括控制器以及与所述控制器电连接的温度传感器和压力传感器，所述控制器与各个所述单向阀和/或各个所述泄压阀电连接，所述温度传感器用于检测挤出设备的反应腔(109)温度，所述压力传感器用于检测挤出设备的反应腔(109)压力。6.根据权利要求1所述的挤出机螺杆，其特征在于，所述转轴(101)与所述螺杆壳(102)可拆卸连接。7.根据权利要求1所述的挤出机螺杆，其特征在于，所述螺杆壳(102)的外壁具有环绕所述螺杆壳的多个环形槽，多个所述环形槽沿着所述转轴(101)的轴向方向分布；所述螺杆壳(102)的外壁具有螺旋槽；所述螺旋槽沿着所述转轴(101)的轴向方向分布。8.一种挤出设备，其特征在于，包括机壳(110)以及伸入所述机壳(110)内的挤出机螺杆(100)，所述挤出机螺杆(100)所含有的螺杆壳(102)的外壁与所述机壳(110)的内壁之间具有反应腔(109)。9.根据权利要求8所述的挤出设备，其特征在于，至少一个第一输出口(104)与所述反应腔(109)连通，所述机壳(110)具有与所述反应腔(109)连通的多个第三输出口(108)，多个所述第三输出口(108)中具有至少一个单向阀；和/或，多个所述第三输出口(108)中具有至少一个泄压阀。10.根据权利要求9所述的挤出设备，其特征在于，所述第三输出口(108)还包括滤液组件，所述滤液组件设在所述机壳(110)上，所述滤液组件包括滤网(1081)和/或气液分离膜(1082)；和/或，所述滤液组件还包括支撑件(1083)，所述支撑件(1083)向机壳(110)外部伸出，所述滤液组件设在所述支撑件(1083)上。
技术总结
本实用新型公开一种挤出机螺杆，涉及化工设备领域，以解决流体与反应物料热交换效率低的问题。转轴；以及套设在转轴上的螺杆壳，所述转轴的外壁与所述螺杆壳的内壁之间具有流体通道，所述螺杆壳具有与所述流体通道连通的至少一个输入口和至少一个第一输出口。本实用新型提供的挤出机螺杆用于挤出设备。型提供的挤出机螺杆用于挤出设备。型提供的挤出机螺杆用于挤出设备。
