CN102672177A - 一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置 - Google Patents

Abstract

一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，包括主机和辅助设备，主机包括粉体传送系统和传动系统，辅助设备包括机座、机箱、机头、输料口调节机构和加料漏斗，粉体传送系统主要由料筒和双头螺杆组成，本喂料装置通过料筒旋转而螺杆不动的方式来完成物料输送，流经螺杆前端输料口的金属粉末通过机头的均料作用，最终传送至两轧辊形成的辊缝中，进而轧制出性能均匀的粉末带材，通过输料口调节机构来调节输料口的布置情况，更好的配合机头流道完成均匀喂料。本发明能够解决普通螺杆喂料轧后带材沿长度方向密度呈现正弦曲线形式的分布规律问题，实现粉末轧制的连续均匀强制喂料，能轧制出多种性能参数更加精确的产品，提高了生产效率，扩大产品的规格范围。

Description

一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置

技术领域 本发明涉及一种金属粉末轧机的喂料装置。

背景技术 金属粉末轧制作为一种独特的粉末冶金工艺，通过一定的喂料装置将金属或合金粉末喂入平行布置的两个对辊的辊缝中，直接轧制出具有一定厚度和强度的多孔板或带材。粉末轧机喂料装置是粉末轧制技术的重要辅助设备，喂料装置的性能决定了粉末轧制过程的实现以及轧后带材性能的好坏。已有的研究成果表明，采用螺杆装置进行强制喂料既可实现连续喂料，同时还可克服轧制速度和轧辊直径对喂料方式的限制，扩大产品规格范围。在《Powder Technology》杂志2003年130卷第1期（第57-246页）《Correlation Between Powder-packing Properties and Roll Press CompactHeterogeneity》一文中，P.Guigon and O.Simon.通过实验研究发现，螺杆喂料方式存在喂料不均匀现象，经轧辊轧制出的带材密度沿轧辊宽度上的分布是不均匀的，并且随螺杆的转动周期相应变化，最终轧出的带材沿长度方向的密度分布呈现正弦曲线形式的分布规律，影响带材性能，制约了粉末轧制技术的发展。近年来，粉末喂料装置的均匀喂料越来越受到重视，制药业中使用双螺杆进行强制喂料，在1994年出版的《Advances inpharmaceutical roller compactor feed system designs Pharm Technol》（第154-162页）中，Ronald W.Miller.提出双螺杆喂料装置可以解决螺杆喂料不均匀性的问题，但是由于金属粉末的粉体特性与制药业中有机药物粉末有着很大的差别，金属粉末被带入两螺杆的啮合间隙，受到螺棱与螺槽间的研磨及滚压作用，在啮合间隙中容易成形，传输困难，而且产生使两螺杆轴线分离的作用力，这将会减小螺杆与料筒间的间隙，加速螺杆与料筒的磨损，无法在金属粉末冶金行业中得到推广。通过对国内外研究现状的分析，仍然没有一种可行的方案解决金属粉末螺杆喂料不均匀的问题。

发明内容 本发明的目的在于提供一种可实现粉末轧制的均匀喂料，提高粉末轧制的生产率，扩大产品规格范围，轧制出的带材性能参数更加精确的螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置。

本发明为了达到上述目的采用以下技术方案：一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，包括主机和辅助设备两部分，主机包括粉体传送系统和传动系统，辅助设备包括机座、机箱、机头、加料漏斗，粉体传送系统主要由料筒和螺杆组成，传动系统由电机和减速器组成，机箱安装在机座上，料筒主要由前端的旋转料筒、中部的传动料筒和后端的固定料筒三部分组成，旋转料筒与传动料筒嵌入连接并通过法兰及其上的螺栓轴向紧固，设置在箱体机座上的固定料筒与传动料筒活动套接，固定料筒与位于其上的漏斗基座通过定位螺钉连接，固定料筒的进料口与漏斗基座喂料口同轴等径，并且此轴线与固定料筒的轴线所夹锐角大小等于机座的水平倾斜角的余角，旋转料筒和传动料筒通过组合轴承安装在轴承座和箱体机座上，螺杆位于料筒内且两者同轴，其前段为双头螺杆物料传送段，后段为无螺纹段，且无螺纹段位于喂料口正下方，螺杆首部螺纹连接螺杆头，螺杆尾部与传动接轴键连接，螺杆采用悬臂式结构安装，传动接轴通过轴承安装在箱体机座上，传动系统中电机与减速器传动主轴相连，减速器传动主轴与蜗杆一相连，与该蜗杆一啮合的蜗轮一由键连接在中间轴一端，安装于中间轴另一端的齿轮一与安装于传动料筒上的齿轮二啮合，机头安装在主机前端的粉体输料口处，机头前端出料口插接在两轧辊形成的辊缝中，所述机座为倾斜式结构，机座的水平倾斜角度为15°～45°。

作为优选，机箱上端设有输料口调节机构，所述输料口调节机构为：蜗杆二一端连接手轮，与传动接轴键连接的蜗轮二与蜗杆二啮合。

作为优选，旋转组合料筒由旋转料筒和传动料筒组成，所述旋转组合料筒内壁沿圆周对称设有轴向具有锥度的沟槽。

作为优选，螺杆内部设有沿轴向的空腔，进水管一段位于空腔内，另一端由螺杆尾部伸出，出水管位于螺杆尾部。

作为优选，固定料筒的与传动料筒活动套接端安装两端分设进水管道和出水管道的水冷槽。

所述机头主要由机头端盖、机头支架、机头流道和轧辊连接件组成，轧辊连接件连接在机头流道出口处，机头流道通过位于其两侧的机头支架连接在机头端盖上。

本发明的工作过程为：将处理好的金属粉末用上料机或人工投入加料漏斗中，粉末由重力作用连续不断的送入旋转组合料筒与双头螺杆物料传送段组成的物料输送区中并从固定料筒的进料口进入，电机驱动减速器的传动主轴，该传动主轴又带动蜗杆一转动，与该蜗杆一啮合的蜗轮一带动与其键连接的中间轴转动，安装于中间轴另一端的齿轮一与安装于传动料筒上的齿轮二啮合，最终带动旋转组合料筒转动，本喂料装置通过旋转组合料筒旋转而螺杆不动的方式来完成物料输送，流经螺杆前端输料口的金属粉末通过机头的均料作用，最终传送至两轧辊形成的辊缝中，进而轧制出性能均匀的粉末带材。在此过程中，通过输料口调节机构来调节输料口的布置情况，即通过旋转手轮使蜗杆二带动与传动接轴键连接的蜗轮二转动，进而使传动接轴旋转，最终完成螺杆的微调旋转。

本发明的有益效果是：在二辊粉末轧机上直接使用所述喂料装置，能够解决普通螺杆喂料轧后带材沿长度方向密度呈现正弦曲线形式的分布规律问题，实现粉末轧制的连续均匀强制喂料，进而提高带材性能，同时提高了生产效率，扩大产品的规格范围，适应于金属粉末轧制工业生产中。

附图说明 图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的主要部件装配图。

图3是本发明的螺杆俯视结构示意图。

图4是图3A-A剖视图。

图5是本发明的螺杆与传动接轴连接结构立体示意图。

图6是本发明的料筒俯视结构示意图。

图7是本发明的旋转料筒与传动料筒连接端口立体结构示意图。

图8是本发明的传动料筒与旋转料筒连接端口立体结构示意图。

图9是本发明的传动料筒和固定料筒连接结构立体示意图。

图10是本发明的传动料筒与固定料筒连接端口立体结构示意图。

图11是本发明的固定料筒与传动料筒连接端口立体结构示意图。

图12是图6B-B剖视图。

图13是图6C-C剖视图。

图14是本发明的机头立体结构示意图。

图15是本发明的粉体输料口位置布置示意图。

图16是本发明的机头流道立体结构示意图。

图17是本发明的机头与轧辊配合立体结构示意图。

其中：1.机头；2.螺杆；3.料筒；4.加料漏斗；5.输料口调节机构；6电机；7.减速器；8.机座；9.机箱；10.圆锥滚子组合轴承一；11.深沟球轴承一；12.圆锥滚子组合轴承二；13.喂料口；14.漏斗基座；15.箱体机座；16.圆锥滚子组合轴承三；17.手轮；18.蜗杆一；19.蜗轮二；20.深沟球轴承二；21.蜗轮一；22.传动主轴；23.蜗杆二；24.中间轴；25.齿轮一；26.齿轮二；27.轴承座；28.螺杆头；29.双头螺杆物料传送段；30.无螺纹段；31.键槽；32.出水管；33.紧固螺纹孔；34.进水管；35.传动接轴；36.旋转料筒；37.传动料筒；38.固定料筒；39.进水管道；40.水冷槽；41.固定料筒的进料口；42.定位孔；43.出水管道；44.填料密封件；45.法兰；46.机头流道；47.机头端盖；48.机头支架；49.轧辊连接件；50.轧辊。

具体实施方式 下面结合附图对本发明的实施例进行描述：

如图1所示，本发明包括主机和辅助设备两部分，主机包括粉体传送系统和传动系统，辅助设备包括机座8、机箱9、机头1、输料口调节机构5、加料漏斗4，粉体传送系统主要由料筒3和螺杆2组成，传动系统由电机6和减速器7组成，机箱9安装在机座8上。

本发明中所用的螺杆2位于料筒3内且两者同轴，如图3所示，前端为双头螺杆物料传送段29，后端为无螺纹段30，螺杆2首部螺纹连接可拆卸式螺杆头28，根据喂料效果，并配合机头流道46可选用不同形状的螺杆头28，在此应用的球形，如图4所示，螺杆2内部设有沿轴向的空腔，进水管34一段位于空腔内，另一端由螺杆2尾部伸出，出水管32位于螺杆2尾部，空腔用于螺杆2通水冷却，冷却水由螺杆2尾部经进水管34向首部流动，经空腔再由螺杆2首部流向尾部，最后从出水管32流出，从而冷却螺杆2整段，使螺杆2表面摩擦系数降低，提高螺杆2输送粉体效率，同时该空腔结构减轻了螺杆2质量，在螺杆2尾部设有键槽31及紧固螺纹孔33，如图5所示，螺杆2尾部通过键及紧定螺钉与传动接轴35连接，保证与传动接轴35的轴向及周向的固定。

如图6、图7、图8所示，料筒3主要由前端的旋转料筒36、中部的传动料筒37和后端的固定料筒38三部分组成，旋转料筒36和传动料筒37组成旋转组合料筒，旋转料筒36前端均布有四个凸块，传动料筒37前端设四个与上述凸块对应的凹槽，两者嵌入连接并通过设在它们端部的法兰45及其上的螺栓轴向紧固，保证两部分轴向及周向固定。设置在箱体机座15上的固定料筒38与传动料筒37活动套接在一起并采用非完全密封，旋转料筒36和传动料筒37通过组合轴承安装在轴承座27和箱体机座15上。如图12、图13所示，旋转料筒36和传动料筒37内壁沿圆周对称设有8条轴向具有锥度的沟槽，可增加旋转组合料筒内表面的摩擦系数，提高传送金属粉末的固体输送率，固定料筒38与传动料筒37组合式结构，存在粉体密封问题，如图9、图10、图11所示，传动料筒37端部外螺纹与固定料筒38的光滑内壁活动连接可以减少粉体的外漏，同时，固定料筒38的与传动料筒37活动套接端安装两端分设进水管道39和出水管道43的水冷槽40，冷却水经进水管道39流入，由出水管道43流出，可以及时对输送过程中由于螺旋密封对粉体摩擦产生的热量进行冷却，在传动料筒37的后部设有填料密封件44，可以防止金属粉末进入其前面的圆锥滚子组合轴承二12，提高轴承使用寿命。同样，在旋转料筒36与机头1连接处也有相同的密封结构。

本发明的主要部件装配关系如图2所示，螺杆2采用悬臂式结构安装，传动接轴35通过圆锥滚子组合轴承三16和深沟球轴承二20安装在箱体机座15上，其中圆锥滚子组合轴承三16采用反安装，可以平衡螺杆2重力及喂料时粉体对螺杆2的反向推力，同时保证螺杆2悬臂端有较大的刚性。机座为倾斜式，其水平倾斜角度为20°。对于本发明这种倾斜式螺杆结构，螺杆倾斜体现在粉体传送系统和传动系统安装在倾斜式机座8上，螺杆2的倾斜式布置使金属粉末能够依靠重力顺利均匀流至旋转组合料筒与螺杆2组成的物料输送区。固定料筒38安装在箱体机座15上，且固定料筒38上有定位孔42，与漏斗基座14上的螺纹孔通过定位螺钉连接，加料漏斗4底部进料口与漏斗基座14上的喂料口13连接，旋转组合料筒上安装串联排列的圆锥滚子组合轴承一10和圆锥滚子组合轴承二12以及深沟球轴承一11，圆锥滚子组合轴承一10和圆锥滚子组合轴承二12用于平衡轴向较大的载荷，同时圆锥滚子组合轴承二12和圆锥滚子组合轴承一10采用正安装，分别安装在轴承座27和箱体机座15上。螺杆2和料筒3安装后，双头螺杆物料传送段29与旋转组合料筒配合工作，螺杆2的无螺纹段30处于喂料口13下方。

本发明通过旋转组合料筒旋转而螺杆2不动的方式来完成物料输送，旋转组合料筒的转动通过传动系统的电机6带动减速器7来完成，上述减速器7的结构由图2可知：传动系统中电机6与减速器7传动主轴22相连，该传动主轴22又与蜗杆一18连接，与该蜗杆一18啮合的蜗轮一21通过键连接在中间轴24一端，安装于中间轴24另一端的齿轮一25与安装于传动料筒37上的齿轮二26啮合，齿轮二26从传动料筒37开槽端装入，并通过键连接固定。传动系统带动旋转组合料筒转动的过程为：电机6驱动减速器7传动主轴22，传动主轴22与蜗杆一18连接，蜗杆一18与蜗轮一21啮合，从而带动与蜗轮一21键连接的中间轴24转动，安装于中间轴24另一端的齿轮一25与安装于传动料筒37上的齿轮二26啮合，最终带动旋转组合料筒转动。

本发明中辅助设备机头1安装于主机前端，结构如图14所示，主要由机头流道46、机头端盖47、机头支架48和轧辊连接件49组成，轧辊连接件49连接在机头流道46出口处，机头流道46通过位于其两侧的机头支架48连接在机头端盖47上，机头端盖47通过螺栓将机头1安装在轴承座27上，粉体输送出由双头螺杆及旋转组合料筒构成的物料输送区时，粉体输料口形状如图15中弧形区域，这里所述输料口是指螺杆2与旋转组合料筒输送物料的出料端口，螺杆2的旋转将影响输料口的布置情况，双头螺杆2前端的两个输料口形状呈中心对称分布，粉体经旋转组合料筒输送出该口时，金属粉末量的分布沿带材宽度方向上左右对称，如图15，当ω值不同时，经螺杆2前端输料口输送出的粉末量沿带材宽度上的分布也不同，但始终左右对称。双头螺杆2与旋转组合料筒旋转送料的这个供料特点，可通过输料口前端的机头1得以解决，经机头流道46的过度作用后，最终粉末量沿带材宽度方向均匀分布，如图16所示，机头流道46的内腔结构从圆形过度至矩形，机头流道46腔体过渡部分的形状依试验试模或有限元分析确定，当然还考虑到螺杆头28形状的影响。

螺杆2的旋转影响到粉体输料口的布置情况，最终影响到传送出粉末量的分布情况，辅助设备中的输料口调节机构5可对螺杆2进行旋转微调，从而改变粉体输料口布置情况以配合机头流道46的设计，实现均匀喂料。如图2所示，输料口调节机构5中蜗杆二23一端连接手轮17，与传动接轴35键连接的蜗轮二19与蜗杆二23啮合，输料口调节机构5的操作过程为：通过旋转手轮17使蜗杆二23带动蜗轮二19转动，蜗轮二19带动传动接轴35转动，最终完成螺杆2的微调旋转，以重新布置螺杆2前端粉体输料口的位置，同时旋转组合料筒送料时需要螺杆2固定不动，此输料口调节机构5中采用的蜗轮蜗杆传动结构可以实现反向传动自锁，结构简单，工作可靠。

本螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置使用时，要将喂料装置与二辊轧机直接配套安装使用，如图17所示，为机头1与轧辊50的配合情况。

Claims (7)

1.一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，包括主机和辅助设备两部分，主机包括粉体传送系统和传动系统，辅助设备包括机座、机箱、机头、加料漏斗，粉体传送系统主要由料筒和螺杆组成，传动系统由电机和减速器组成，机箱安装在机座上，其特征在于：料筒主要由前端的旋转料筒、中部的传动料筒和后端的固定料筒三部分组成，旋转料筒与传动料筒嵌入连接并通过法兰及其上的螺栓轴向紧固，设置在箱体机座上的固定料筒与传动料筒活动套接，固定料筒与位于其上的漏斗基座通过定位螺钉连接，固定料筒的进料口与漏斗基座喂料口同轴等径，并且此轴线与固定料筒的轴线所夹锐角大小等于机座的水平倾斜角的余角，旋转料筒和传动料筒通过组合轴承安装在轴承座和箱体机座上，螺杆位于料筒内且两者同轴，其前段为双头螺杆物料传送段，后段为无螺纹段，且无螺纹段位于喂料口正下方，螺杆首部螺纹连接螺杆头，螺杆尾部与传动接轴键连接，螺杆采用悬臂式结构安装，传动接轴通过轴承安装在箱体机座上，传动系统中电机与减速器传动主轴相连，减速器传动主轴与蜗杆一相连，与该蜗杆一啮合的蜗轮一由键连接在中间轴一端，安装于中间轴另一端的齿轮一与安装于传动料筒上的齿轮二啮合，机头安装在主机前端的粉体输料口处，机头前端出料口插接在两轧辊形成的辊缝中，所述机座为倾斜式结构。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，其特征在于：

机箱上端设有输料口调节机构，所述输料口调节机构为：蜗杆二一端连接手轮，与传动接轴键连接的蜗轮二与蜗杆二啮合。

3.根据权利要求1或2所述的一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，其特征在于：旋转组合料筒由旋转料筒和传动料筒组成，所述旋转组合料筒内壁沿圆周对称设有轴向具有锥度的沟槽。

4.根据权利要求3所述的一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，其特征在于：螺杆内部设有沿轴向的空腔，进水管一段位于空腔内，另一端由螺杆尾部伸出，出水管位于螺杆尾部。

5.根据权利要求4所述的一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，其特征在于：固定料筒的与传动料筒活动套接端安装两端分设进水管道和出水管道的水冷槽。

6.根据权利要求5所述的一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，其特征在于：所述机头主要由机头端盖、机头支架、机头流道和轧辊连接件组成，轧辊连接件连接在机头流道出口处，机头流道通过位于其两侧的机头支架连接在机头端盖上。

7.根据权利要求6所述的一种螺杆倾斜式粉末轧机喂料装置，其特征在于：所述机座的水平倾斜角度为15°～45°。

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