CN102059063B - 一种双螺杆捏合机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种双螺杆捏合机装置，涉及一种捏合装置，适用于石油、化工、橡胶、塑料、制药、食品等生产领域。双螺杆捏合机装置包括电机、机架、齿轮箱、机筒、螺杆转子机构。由电机提供的原动力通过齿轮箱装置减速并功率分流后，最终传递给捏合机装置里的双螺杆转子，使其旋转达到工作状态。捏合机齿轮箱主要由二级减速器传动机构及1∶1、1∶2、1∶4三种档位的滑移齿轮组组成；在机筒和螺杆转子机构中，两个相互啮合的螺杆转子装在机筒里，有三个阳螺杆转子和三个阴螺杆转子。本发明结构简单、紧凑，根据不同螺杆转子的头数比调整滑移齿轮组的档位以实现不同输出，可满足不同头数比的双螺杆转子的使用要求，拓宽了双螺杆捏合装置的使用范围。
Description
技术领域
本发明属于一种捏合装置，特别涉及一种双螺杆捏合装置，适用于石油、化工、橡胶、塑料、制药、食品等生产领域。
背景技术
捏合机广泛用于化工、橡胶、塑料、制药、食品等工业中，是一种高性能的、对高粘度及超高粘度的物质进行混合、搅拌及塑化等操作的机械设备。尤其是近30年来随着高分子工业飞速发展，作为生产高分子材料的核心设备的聚合反应器中有85％以上是搅拌设备。研究开发高效的聚合反应器对捏合搅拌设备的发展将产生强大的推动力。为满足高品质、高性能工程塑料产品的需要，近10年来国内外开发出一大批用于处理高黏度流体的捏合设备，相应的捏合设备的传动装置对提高捏合设备的质量有着不可忽视的作用。
双螺杆捏合机，如平行异向、同向双螺杆捏合机及锥形双螺杆捏合机及各种新型捏合设备等，均有较好的输送、混合、塑化等性能。从目前所公开的常用的双螺杆捏合机，包括同向旋转以及异向旋转双螺杆挤出机构，大多采用一对等外圆、等速旋转的螺旋副进行工作，这些双螺杆捏合机具有混炼和强制推料作用，能连续作业。国内外的学者和单位对双螺杆捏合机进行了较多研究，研究工作多集中于对常规螺纹元件的研究与分析上。
双螺杆捏合设备的研制主要集中在日本、德国、美国等国外一些大型捏合设备公司。由于捏合机设计受到多种因素的制约，同时国外关于这方面的研究报道很少，从而导致了我国对双螺杆捏合设备的研究进展缓慢，基本上停留在跟踪国外的技术以及仿制上。此外，目前适用于捏合设备的齿轮箱功能单一，齿轮箱的输出传动比固定，无法适应不同传动比的双螺杆捏合机的工作需要，无法有效地提高捏合设备的生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术难题是针对现有双螺杆捏合设备的技术缺陷，发明一种双螺杆捏合机装置，以满足不同类型双螺杆捏合机的工艺需要。与现存市场上的捏合装置相比，改变了其功能单一性，可满足不同头数比的双螺杆捏合机的使用要求。
本发明采用的技术方案是一种双螺杆捏合机装置具有电机、机架、齿轮箱，其特征在于，双螺杆捏合机装置还具有机筒和螺杆转子机构；由电机提供的原动力通过齿轮箱装置减速并功率分流后，最终传递给捏合机装置里的双螺杆转子，使其旋转达到工作状态；齿轮箱主要由二级减速器传动机构及1∶1、1∶2、1∶4三种档位的滑移齿轮组及相应的传动轴组成；齿轮箱中的联轴器3通过螺栓2将电机1的输出轴与齿轮箱箱体6中的第一级齿轮轴4联接在一起；第一级齿轮轴4两端通过轴承5安装在箱体内，第一级齿轮轴4的左端外的端盖7通过螺栓装在箱体上，第一级齿轮轴4上的小齿轮与通过平键8装在第二级齿轮轴9上的第一级大齿轮12相啮合传递动力，第二级齿轮轴9两端通过轴承10安装在箱体内，第二级齿轮轴9左端外的端盖11通过螺栓装在箱体上；第二级大齿轮13通过平键17装在滑移齿轮轴15左端，由挡圈18轴向固定；第二级齿轮轴9与第二级大齿轮13通过齿轮啮合传递动力，滑移齿轮轴15上铣有外花键41，1∶4档位小齿轮24、1∶1档位齿轮26、1∶2档位小齿轮28组成三联滑移齿轮组，并铣有内花键41，三联滑移齿轮组通过内花键41安装在滑移齿轮轴15的外花键41’上，滑移齿轮轴15两端通过轴承16安装在箱体内，滑移齿轮轴15左端外的端盖14通过螺栓装在箱体上；与滑移齿轮组的三种档位相配合的1∶4档位大齿轮22、1∶1档位配对齿轮25、1∶2档位大齿轮27通过平键23安装在动力轴20上，动力轴20两端通过轴承21安装在箱体内，动力轴20左端外的端盖19通过螺栓装在箱体上；滑移齿轮轴15右端铣有高速内花键40，高速过渡轴39左端铣有高速外花键40’，滑移齿轮轴15和高速过渡轴39两者通过高速内、外花键40、40’联接在一起并传递动力；高速过渡轴39右端通过轴承38安装在箱体内，高速输出轴36两端通过轴承37安装在箱体内，高速过渡轴39与高速输出轴36通过齿轮相啮合传递动力；动力轴20右端铣有低速内花键29，低速过渡轴30左端铣有低速外花键29’，动力轴20和低速过渡轴30两者通过低速内、外花键29、29’联接并传递动力，低速过渡轴30右端通过轴承31安装在箱体内，低速过渡轴30右端外的端盖32通过螺栓装在箱体上；低速输出轴35两端通过轴承33安装在箱体内，低速输出轴35右端外的端盖34通过螺栓装在箱体上，低速过渡轴30与低速输出轴35两者通过相互啮合的齿轮传递动力；齿轮箱通过螺栓固定在机架56左部。
在机筒和螺杆转子机构中，两个相互啮合的螺杆转子装在捏合机的机筒46里，其中，有三个阳螺杆转子，即第一、第二、第三阳螺杆转子47、48、49，和三个阴螺杆转子，即第一、第二、第三阴螺杆转子47’、48’、49’；当1∶1档位齿轮26与1∶1档位配对齿轮25相啮合时，在机筒中安装头数比为1∶1的第一阳螺杆转子47和第一阴螺杆转子47’；当1∶2档位小齿轮28与1∶2档位大齿轮27啮合时，在机筒中安装头数比为1∶2的第二阳螺杆转子48和第二阴螺杆转子48’；当1∶4档位小齿轮24与1∶4档位大齿轮22啮合时，在机筒中安装头数比为1∶4的第三阳螺杆转子49和第三阴螺杆转子49’；第一阳螺杆转子47两端通过轴承42、轴承51安装在机筒46上，第一阴螺杆转子47’两端通过轴承44、轴承50安装在机筒46上，螺杆转子左端端盖43和右端端盖52通过螺栓装在机筒上；第一阳螺杆转子47通过联轴器54和高速输出轴36联接，第一阴螺杆转子47’通过联轴器和低速输出轴35联接；第二、第三阳螺杆转子48、49和第二、第三阴螺杆转子48’、49’安装方式与第一阳螺杆转子和第一阴螺杆转子安装方式相同。
机筒46上部有进料口45，机筒下部有出料口53。
本发明的有益效果是：该捏合设备结构简单、紧凑，速比具有可调性，根据需要可以换挡调整滑移齿轮组以实现1∶1、1∶2、1∶4三种输出速比；捏合设备的各级传动轴上都装有挡圈，可保证轴上零件的轴向定位；两根输出轴端部都装有密封圈，密封好，不渗油；这种双螺杆捏合机可以调整成3种工况，拓宽了捏合装置的使用条件。
附图说明
图1为去掉顶盖的前部分双螺杆捏合机齿轮箱的俯视图，图2为去顶盖的双螺杆捏合机装配图，图3去掉顶盖的捏合机整机装配图；其中：1-电机，2-螺栓，3-联轴器，4-第一级齿轮轴，5-轴承，6-箱体，7-第一级齿轮轴左端盖，8-平键，9-第二级齿轮轴，10-轴承，11-第二级齿轮轴左端盖，12-第一级大齿轮，13-第二级大齿轮，14-滑移齿轮轴左端盖，15-滑移齿轮轴，16-轴承，17-平键，18-挡圈，19-动力轴的左端盖，20-动力轴，21-轴承，22-1∶4档位大齿轮，23-平键，24-1∶4档位小齿轮，25-1∶1档位配对齿轮，26-1∶1档位齿轮，27-1∶2档位大齿轮，28-1∶2档位小齿轮，29-低速内花键，29’-低速外花键，30-低速过渡轴，31-轴承，32-低速过渡轴右端盖，33-轴承，34-输出轴端盖，35-低速输出轴，36-高速输出轴，37-轴承，38-轴承，39-高速过渡轴，40-高速内花键，40’-高速外花键，41-内花键，41’-外花键，42-轴承，43-机筒端盖，44-轴承，45-进料口，46-机筒，47、48、49-第一、第二、第三阳螺杆转子，47’、48’、49’-第一、第二、第三阴螺杆转子，50-轴承，51-轴承，52-端盖，53-出料口，54-高速轴联轴器，55-低速轴联轴器，56-机架。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式。
捏合机装置工作原理和特点：
1.捏合机装置由齿轮箱中的联轴器3将电机1提供的原动力输入齿轮箱的主动齿轮，主动齿轮驱动被动齿轮，逐级传递动力，最后到达输出端，输出轴带动双螺杆转子的相对运转，使其啮合旋转，从而达到混合、搅拌及塑化各种物料的功能。
2.捏合机装置中各级轴端都设有密封机构，轴端端盖，齿轮挡圈，而在输出轴的端部有密封圈密封。
3.捏合机装置中齿轮箱里的滑移齿轮轴上装有可以调节1∶1、1∶2、1∶4三种档位的滑移齿轮组，滑移齿轮组与动力轴上的配对齿轮啮合传递动力。
4.捏合机装置中由电机传递的动力因为齿轮箱而使两个输出轴的速率不同，符合双螺杆捏合机中的双螺杆转子旋转速率的工作条件，另外，通过调整滑移齿轮组的位置可以实现不同的速比，扩展了捏合机装置双螺杆转子不同速比的工况。
5.捏合机装置中的箱体和其它箱体不同，它保留了机座，使得电机可以与箱体连接紧密，体积较小，结构紧凑，节省空间和成本。
其中，齿轮箱箱体内安装有输入轴、过渡轴、输出轴共7根轴，它们之间分别通过互相啮合的齿轮传动。
在齿轮箱中，输入级齿轮轴与电机1和联轴器3相连，联轴器3与电机1通过螺栓2联接；通过第二级齿轮连接到滑移齿轮组，滑移齿轮组装在滑移齿轮轴15上，与动力轴20上的齿轮相啮合实现功能，具体功能可以实现1∶1、1∶2、1∶4三种档位的传递速比，通过调整换挡杆输出1∶1、1∶2、1∶4三种档位的转速，满足不同类型传动比双螺杆捏合机的使用要求。
动力轴20通过低速内、外花键29、29’与低速过渡轴30相连，低速过渡轴30通过齿轮把动力传到低速输出轴35；滑移齿轮轴15与高速过渡轴24通过高速内、外花键40、40’相联接，高速过渡轴39与高速输出轴36相连接，通过齿轮啮合完成高速端的输出。两个输出轴具有不同的转速，也可以有相同的转速，分别通过联轴器48、49与阴、阳螺杆转子相连接。
图1、图2、图3给出了本发明双螺杆捏合机装置的示意图。如图1所示，电机1通过螺栓2与联轴器3联接，联轴器3又与齿轮箱输入轴第一级齿轮轴4相联接，传递动力。齿轮箱主要由二级减速器传动机构组成，包括有第一级齿轮轴4、第二级齿轮轴9、滑移齿轮轴15、低速过渡轴30、低速输出轴35、高速输出轴36、高速过渡轴39共7根轴，它们之间分别通过互相啮合的传动齿轮相连来传递动力，滑移齿轮轴15上装有可以调节1∶1、1∶2、1∶4等三种档位的滑移齿轮组，当1∶1档位齿轮26与1∶1档位配对齿轮25相啮合时，在机筒中安装头数比为1∶1的第一阳螺杆转子47和第一阴螺杆转子47’；当1∶2档位小齿轮28与1∶2档位大齿轮27啮合时，在机筒中安装头数比为1∶2的第二阳螺杆转子48和第二阴螺杆转子48’；当1∶4档位小齿轮24与1∶4档位大齿轮22啮合时，在机筒中安装头数比为1∶4的第三阳螺杆转子49和第三阴螺杆转子49’。由于两根输出轴的速率决定于滑移齿轮轴上的齿轮档位，输出轴又带动捏合机装置中的双螺杆转子旋转，所以双螺杆转子的速率也会随着齿轮箱滑移齿轮轴上的档位的变化而变化。
实施方式一：
如图1所示，电机1通过联轴器3与齿轮箱输入轴第一级齿轮轴4相联接，传递原动力，第一级齿轮轴4与第二级齿轮轴9通过第一级大齿轮12相啮合，第二级齿轮轴9与滑移齿轮轴15通过第二级大齿轮13相啮合；在上述的传动机构中，滑移齿轮组通过花键41连接在滑移齿轮轴15上，通过换挡杆可以调节滑移齿轮组，使得滑移齿轮组与动力轴20上的配对齿轮啮合传递动力。通过换挡杆将滑移齿轮组中的1∶1档位齿轮26调节至与1∶1档位配对齿轮25配对啮合的位置，具体位置可见图1中滑移齿轮组的位置。滑移齿轮轴15和动力轴20分别通过花键与另外两根过渡轴相连一高速过渡轴39和低速过渡轴30；最后，两根过渡轴分别与高速输出轴36及低速输出轴35通过传动齿轮相啮合，把动力传递给头数比为1∶1的第一阳螺杆转子47和第一阴螺杆转子47’，物料由机筒46上的进料口45进入捏合机内，通过双螺杆转子的转动，并经充分搅拌、挤压作用后，由出料口53排出。
实施方式二：
通过换挡杆将滑移齿轮组中的1∶2档位小齿轮28调节至与1∶2档位大齿轮27配对啮合的位置，最后将动力传递给头数比为1∶2的第二阳螺杆转子48和第二阴螺杆转子48’，物料由机筒46上的进料口45进入捏合机内，通过双螺杆转子的转动，并经充分搅拌、挤压作用后，由出料口53排出。
实施方式三：
通过换挡杆将滑移齿轮组中的1∶4档位小齿轮24调节至与1∶4档位大齿轮22配对啮合的位置，最后将动力传递给头数比为1∶4的第三阳螺杆转子49和第三阴螺杆转子49’，物料由机筒46上的进料口45进入捏合机内，通过双螺杆转子的转动，并经充分搅拌、挤压作用后，由出料口53排出。
本发明针对不同的加工要求可快速更换不同的螺杆转子，大大提高双螺杆捏合设备的生产效率。
Claims (1)
1.一种双螺杆捏合机装置，该装置具有电机、机架、齿轮箱，其特征在于，双螺杆捏合机装置还具有机筒和螺杆转子机构；由电机提供的原动力通过齿轮箱装置减速并功率分流后，最终传递给捏合机装置里的双螺杆转子，使其旋转达到工作状态；齿轮箱主要由二级减速器传动机构及1∶1、1∶2、1∶4三种档位的滑移齿轮组及相应的传动轴组成；齿轮箱中的联轴器(3)通过螺栓(2)将电机(1)的输出轴与齿轮箱箱体(6)中的第一级齿轮轴(4)联接在一起；第一级齿轮轴(4)两端通过轴承I(5)安装在箱体内，第一级齿轮轴(4)的左端外的端盖(7)通过螺栓装在箱体上，第一级齿轮轴(4)上的小齿轮与通过平键I(8)装在第二级齿轮轴(9)上的第一级大齿轮(12)相啮合传递动力，第二级齿轮轴(9)两端通过轴承II(10)安装在箱体内，第二级齿轮轴(9)左端外的端盖(11)通过螺栓装在箱体上；第二级大齿轮(13)通过平键II(17)装在滑移齿轮轴(15)左端，由挡圈(18)轴向固定；第二级齿轮轴(9)与第二级大齿轮(13)通过齿轮啮合传递动力，滑移齿轮轴
(15)上铣有外花键，1∶4档位小齿轮(24)、1∶1档位齿轮(26)、1∶2档位小齿轮(28)组成三联滑移齿轮组，并铣有内花键(41)，三联滑移齿轮组通过内花键安装在滑移齿轮轴(15)的外花键 上，滑移齿轮轴(15)两端通过轴承III(16)安装在箱体内，滑移齿轮轴(15)左端外的端盖(14)通过螺栓装在箱体上；与滑移齿轮组的三种档位相配合的1∶4档位大齿轮(22)、1∶1档位配对齿轮(25)、1∶2档位大齿轮(27)通过平键III(23)安装在动力轴(20)上，动力轴(20)两端通过轴承IV(21)安装在箱体内，动力轴(20)左端外的端盖(19)通过螺栓装在箱体上；滑移齿轮轴(15)右端铣有高速内花键(40)，高速过渡轴(39)左端铣有高速外花键(40’)，滑移齿轮轴(15)和高速过渡轴(39)两者通过高速内、外花键(40、40’) 联接在一起并传递动力；高速过渡轴(39)右端通过轴承VIII(38)安装在箱体内，高速输出轴(36)两端通过轴承VII(37)安装在箱体内，高速过渡轴(39)与高速输出轴(36)通过齿轮相啮合传递动力；动力轴(20)右端铣有低速内花键(29)，低速过渡轴(30)左端铣有低速外花键(29’)，动力轴(20)和低速过渡轴(30)两者通过低速内、外花键(29、29’)联接并传递动力，低速过渡轴(30)右端通过轴承V(31)安装在箱体内，低速过渡轴(30)右端外的端盖(32)通过螺栓装在箱体上；低速输出轴(35)两端通过轴承VI(33)安装在箱体内，低速输出轴(35)右端外的端盖(34)通过螺栓装在箱体上，低速过渡轴(30)与低速输出轴(35)两者通过相互啮合的齿轮传递动力；齿轮箱通过螺栓固定在机架(56)左部；
在机筒和螺杆转子机构中，两个相互啮合的螺杆转子装在捏合机的机筒(46)里，其中，有三个阳螺杆转子，即第一、第二、第三阳螺杆转子(47、48、49)，和三个阴螺杆转子，即第一、第二、第三阴螺杆转子(47’、48’、49’)；当1∶1档位齿轮(26)与1∶1档位配对齿轮(25)相啮合时，在机筒中安装头数比为1∶1的第一阳螺杆转子(47)和第一阴螺杆转子(47’)；当1∶2档位小齿轮(28)与1∶2档位大齿轮(27)啮合时，在机筒中安装头数比为1∶2的第二阳螺杆转子(48)和第二阴螺杆转子(48’)；当1∶4档位小齿轮(24)与1∶4档位大齿轮(22)啮合时，在机筒中安装头数比为1∶4的第三阳螺杆转子(49)和第三阴螺杆转子(49’)；第一阳螺杆转子(47)两端通过轴承IX(42)、轴承XII(51)安装在机筒(46)上，第一阴螺杆转子(47’)两端通过轴承X(44)、轴承XI(50)安装在机筒(46)上，螺杆转子左端端盖(43)和右端端盖(52)通过螺栓装在机筒上；第一阳螺杆转子(47)通过联轴器(54)和高速输出轴(36)联接，第一阴螺杆转子(47’)通过联轴器和低速输出 轴(35)联接；第二、第三阳螺杆转子(48、49)和第二、第三阴螺杆转子(48’、49’)安装方式与第一阳螺杆转子和第一阴螺杆转子安装方式相同。2.根据权利要求1所述的双螺杆捏合机装置，其特征在于，机筒(46)上部有进料口(45)，机筒下部有出料口(53)。
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