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一种反应挤出的动态排气机构
专利名称：一种反应挤出的动态排气机构，申请号：CN201922460201.0，授权公告号：CN211542292U，2020年09月正式获得国家实用新型专利授权，专利权人为南京科锐挤出机械有限公司。反应挤出是将高分子合成、接枝改性、交联反应与挤出加工融为一体的连续化工艺，单体聚合、接枝改性过程中会持续生成多种反应挥发气体，包含未反应单体、低聚物、裂解小分子、腐蚀性气态助剂等物质。反应挤出工况下排气系统既要实现多种混合气体充分过滤净化，又要持续阻挡熔体飞料、粉体、低聚物焦油粘附堵塞滤板。传统排气过滤组件大多为固定式滤网结构，长期工作后滤板孔隙极易被物料碎屑、焦油沉积物堵死，造成排气通量下降、真空失效，必须停机拆开机构人工清理滤网，严重打断反应挤出连续生产流程；同时普通单层滤网过滤层级不足，部分有害气体与细小颗粒无法充分拦截，既污染后端真空设备，也存在车间废气外溢的隐患。南京科锐挤出机械有限公司针对反应挤出工艺排气过滤难、滤板易堵塞、频繁停机维护的行业痛点，研发本款反应挤出的动态排气机构专利，整体结构简单，拆装使用便捷，可在排气过程中完成多级气体充分过滤，同时自带动态清垢结构，有效防止滤板发生堵塞，适配各类反应改性挤出的连续化生产需求。
传统反应挤出设备的排气过滤结构在实际工况中存在诸多难以回避的短板。反应挤出机筒内部发生化学反应时，物料状态复杂，既有熔融聚合物，也有未完全反应单体、粉体填料，受热会析出多组分混合挥发气体，气体中裹挟大量微小熔体液滴、粉体颗粒、高温形成的低分子焦油。市面上常规排气过滤大多采用单级固定滤板，一方面过滤层级单一，大颗粒、细微粉尘无法分级拦截，部分颗粒直接进入真空泵，造成泵油污染、真空泵磨损损坏；另一方面高温焦油、料屑不断粘附堆积在滤板网孔上，网孔逐步被封堵，排气流通面积持续缩小，机筒内部反应副产物无法及时排出，会直接干扰接枝、聚合反应进程，导致产品接枝率不稳定、性能波动大。一旦滤板堵塞严重，只能停止整套挤出设备，拆开排气腔体取出滤板进行人工清洗或者更换，反应挤出属于连续性化学反应工艺，停机‑重启过程会造成大量废料，重新调稳定工艺耗时漫长，极大降低生产效率。部分改造型过滤机构零部件繁多，管路复杂，拆装维护门槛高，滤板定位拆装繁琐，维护后装配对位偏差还会出现漏气，破坏反应挤出所需要的密闭负压环境，造成工艺失控。另外反应产生的部分气体具有腐蚀性，普通过滤组件缺少适配防护，滤板容易被腐蚀破损，进一步缩短使用寿命。
该专利用于反应挤出的动态排气机构，主要由挤出机反应腔、伺服驱动电机、传动齿轮副、转柱螺旋传动组件、滑动座清扫组件、刷毛清扫件、第一滤板、第二滤板、固定槽与固定腔等核心部件组成。机构集成在反应挤出机机筒的反应‑排气区段，采用两级分级过滤结构，第一滤板滤径更大，作为初级过滤，拦截熔体大颗粒、大块飞料；第二滤板滤径细密，作为精过滤，拦截细微粉尘、焦油雾滴，两级滤板相互配合，实现反应生成的混合气体逐级充分过滤，减少固体杂质向后端真空系统迁移。机构创新设置动态自动清扫结构，伺服电机驱动锥齿轮传动副带动转柱旋转，转柱表面开设螺旋槽，依靠螺旋槽驱动滑动座做往复直线运动，滑动座上装配多组清扫刷毛，刷毛紧贴滤板表面往复扫动，排气作业的同时实时刷除堆积在滤板表面的料屑、焦油沉积物，避免杂质堆积堵塞滤孔，实现不停机动态清垢，从结构上解决滤板容易堵塞的痛点。滤板采用螺纹装配结构，当需要深度维护时，可快速拆装取出滤板，无需拆解大量管路与法兰，整体结构简洁，操作维护方便。整套机构保持腔体密闭，保障反应挤出机筒内负压环境不受破坏，既能够高效抽离化学反应生成的各类挥发副产物，又可以对废气进行前置过滤保护真空泵，降低腐蚀性气体、颗粒杂质对真空系统的损耗。该机构可适配接枝改性、可控降解、单体聚合等不同类型反应挤出工艺，既可装配于双螺杆反应挤出主机，也可应用于三螺杆反应改性设备。
搭载本专利动态排气机构的反应挤出装备，在进行高分子接枝、降解、反应共混生产时，两级分级过滤实现反应混合废气充分净化；动态往复清扫结构，生产过程持续清理滤板附着物，大幅延长滤板连续工作周期，减少停机拆洗频次，保障反应挤出工艺连续稳定运行。机筒内部反应副产物能够被及时抽离，避免副产物残留干扰化学反应转化率，稳定改性材料接枝率与产品性能批次一致性，同时保护真空泵设备，降低备件损耗与运维成本。机构结构简单紧凑，拆装检修便捷，既可以用于工业化大产能反应挤出生产线，也适配实验室中试反应挤出设备，满足新材料研发阶段的小试工艺探索。机构的驱动清扫组件、两级滤板、传动部件全部纳入ISO9001:2015质量管理体系，完成往复清扫耐久测试、负压密封性测试、过滤拦截模拟测试，保障长期高温、腐蚀性气体工况下机构运行稳定可靠。
该专利可与公司“一种用于降低塑料VOC的动态排气机构”、高扭矩双螺杆挤出机、强混炼三螺杆挤出机等专利设备组合配套使用，形成喂料‑反应混炼‑动态排气过滤‑造粒完整的反应改性挤出成套工艺体系，丰富从小试实验机型到工业化量产设备的技术矩阵。结合企业机电成套设备电气控制系统生产备案、粉尘处理负压输送辅机环保生产备案、CE欧盟安全认证、出口产品检验备案全套合规资质，该反应挤出动态排气机构及成套挤出装备面向高校科研院所、新材料改性企业，也支持海外项目成套设备交付。南京科锐挤出机械有限公司深耕反应挤出装备技术研发，不只聚焦螺杆混炼反应单元，同时针对反应工况下排气过滤、防堵塞等关键难点进行专项结构创新，致力于为高分子反应改性行业客户提供反应充分、排气高效、维护便捷、运行稳定的成套反应挤出整体解决方案。
