CN102886888B - 一种内排气式平行异向多螺杆挤出机 - Google Patents

Abstract

一种内排气式平行异向多螺杆挤出机涉及一种使用至少两根相互非啮合螺杆的挤出成型设备。本发明优点：挤出压力大、塑化能力增强、能耗降低、节能效果显著、吃料性能好、排气性能好、防冒料性能好、螺杆加工方便，适合各种塑料及橡胶加工。本发明结构要点：主螺杆左端为中空结构，内置左端固定在端盖上的内螺杆，内螺杆螺纹与主螺杆螺纹方向相反；主螺杆右端内有排气通道，与内螺杆内的排气通道相通；与副螺杆相应的主螺杆上螺纹为单螺纹，此外为双螺纹；双螺纹两螺棱之间主螺杆上具有同排气通道相连的第一通孔，内螺杆外主螺杆双螺纹的两螺棱之间具有若干第二通孔；端盖上有与主螺杆和内螺杆之间腔体相通的熔体出口 ， 中心有排气通道相连的排气口。

Description

一种内排气式平行异向多螺杆挤出机

技术领域

本发明属于塑料挤出成型技术领域，具体地，涉及一种使用至少两根相互非啮合螺杆的挤出成型设备结构的改进，即一种内排气式平行异向多螺杆挤出机。

背景技术

目前，在塑料或橡胶加工领域中，应用的挤出机按螺杆数量分为：无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机。常用的有：单螺杆挤出机、平行同向双螺杆挤出机、平行异向双螺杆挤出机、锥形同向双螺杆挤出机、锥形异向双螺杆挤出机、非啮合异向双螺杆挤出机和台阶式挤出机。

单螺杆挤出机优点在于机头压力高，挤出平稳，但塑化效率低，吃料性能差。参考中国发明专利申请：单螺杆挤出机，专利申请号：201110275773.7，该发明提供了一种单螺杆挤出机，包括减速箱、螺杆、机筒，螺杆与减速箱输出轴连接，螺杆的外周加工有螺纹片，机筒上设置有进料口和出料口，螺杆上具有进料段、压缩段和计量段，螺杆的进料部位于机筒的进料口位置处，螺杆的出料部位于机筒的出料口内。

平行同向双螺杆挤出机的优点在于塑化性能好，其缺点是挤出压力小、分配箱结构复杂，且耗电大。参考中国实用新型专利：啮合平行同向双螺杆挤出机，专利号：02228373.0，其公开了一种啮合平行同向螺杆挤出机，它包括传动装置，喂料和挤出装置，其特征是：挤出装置由料筒和装在料筒内的啮合平行同向旋转的双螺杆元件组成，螺杆元件由螺杆轴、螺纹元件、反螺纹元件和捏合元件组成，在料筒的出料口依次装有齿轮泵和挤出模头，螺纹元件，反螺纹元件，捏合元件通过渐开线花键依次连接在螺杆轴上。

而平行异向双螺杆挤出机在塑化性能及挤出压力上均不佳，但吃料性能好。参考中国发明专利：异向旋转双螺杆挤出机，专利号：200580051075.1，一种螺杆挤出机，所述螺杆挤出机具有：本体，其形成容纳两个异向旋转、轴线平行的转子的两个圆筒的腔室；进料口，其在所述本体的一端用于在腔室内的待混合材料；卸料口，其用于在所述本体的另一端排放已混合材料；在每个转子上的带有螺杆的传送段，其用于将材料从所述进料口向下游供给到包括至少两个混合区的混合段，每个混合区都具有至少一个前传翼和至少一个位于所述前传翼下游的后传翼，其特征在于：节流阀设置在所述混合段下游的腔室中，并且带有螺杆的第二传送段和第二混合段设置在所述节流阀的下游。

锥形异向双螺杆挤出机的优点是挤出压力中等，缺点是塑化性能差、设备加工难度大。参考中国实用新型专利：锥形同向双螺杆挤出机，专利号：200420118947.4，该发明公开了一种锥形同向双螺杆挤出机，它由驱动电机，联轴器，减速分配箱，喂料系统，机筒，锥形双螺杆，排气系统，切粒系统，料斗等所组成，在机筒内设有二根同方向转动的主锥形螺杆和副锥形螺杆，它们分别与减速分配箱内的主动齿轮和从动齿轮相连接，在二齿轮的下方还设有中间齿轮。

非啮合异向双螺杆挤出机塑化能力差，但吃料性能好；台阶式挤出机占地面积大、能耗大等，因而实际使用中均不尽人意。

由此可见，在挤出机中塑化性能、排气性能与挤出压力相互制约。然而，塑化性能差，将会直接影响到塑化后产品的质量，并且挤出能力又影响到产量与成本。为此是否设计一种挤出机，集上述优点，而去其缺点，突破现在挤出机的缺陷，多功能优化组合，适用于多种塑料的加工，显得有十分重要的经济价值和推广应用价值。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种挤出压力大、塑化能力增强、能耗降低、节能效果显著、吃料性能好、排气性能好、防冒料性能好、螺杆加工方便，并适合各种塑料及橡胶加工的内排气式平行异向多螺杆挤出机。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明包括机架，机架上设置驱动电机和减速箱，减速箱通过联轴器与其左侧的分配箱相连，分配箱上的喂料装置与料斗的上方相应，料斗的下方与分配箱左侧机筒的进料端相应，机筒的出料端设置有端盖，机筒内置主螺杆和位于进料端的、与主螺杆螺纹方向相反的副螺杆，主螺杆和副螺杆分别与分配箱内的主动齿轮及从动齿轮相连；其结构要点是：主螺杆的左端为中空结构，并内置左端固定在端盖上的内螺杆，内螺杆的螺纹与主螺杆的螺纹方向相反；主螺杆的右端内有排气通道，所述排气通道与内螺杆内的排气通道相通；与副螺杆相应的主螺杆上的螺纹为单螺纹，除此之外，主螺杆上螺纹为双螺纹；双螺纹的两螺棱之间的主螺杆上设置有同排气通道相连的第一通孔，内螺杆外的主螺杆双螺纹的两螺棱之间设置有若干第二通孔；端盖上设置有与主螺杆和内螺杆之间腔体相通的熔体出口，以及与排气通道相连的排气口。

进一步地，副螺杆上的螺纹为单螺纹，且副螺杆与主螺杆为异向内旋转；由于相互平行的主螺杆和副螺杆达到异向内旋转，增加了吃料和压缩性能，从而提高了固定输送能力及防冒料能力。

更进一步地，副螺杆为短螺杆，且与主螺杆为非啮合安装，增大螺槽断面积，提高进料量。

作为本发明的一种优选方案，所述内螺杆的螺纹为单螺纹，增大螺槽断面积，提高挤出量。

所述主螺杆上相邻两双螺纹之间的导程与相邻两单螺纹之间的导程相等，形成排气和熔体通道。

另外，在主螺杆上选用大规格的推力轴承组合，因副螺杆较短，为主螺杆长度的四分之一左右，副螺杆上则选用小推力轴承组合，以能承受平行异向螺杆的大挤出压力，保证了平行异向多螺杆挤出机的使用可靠性，降低了电机的功率。

在内螺杆的右端与主螺杆芯部内端面之间具有排气间隙，由第二通孔进入到内螺杆内的气体（高温气体或水蒸气等）可从该间隙进入排气通道内，进而由排气通道的两端排出机筒外。

与现有技术相比本发明的有益效果是。

（1）挤出压力大：增设的内螺杆成为较长而稳定的计量段，这等于增大了螺杆的长径比，所以提高了挤出压力。

（2）塑化能力增强：在主螺杆上，液相均已分离出来，并被及时地从第二通孔中导出，固相宽度占据整个螺槽的宽度大，因此，有最大的熔融表面，提高了熔融塑化能力，其结果是增大了产量。

（3）能耗降低、节能效果显著：本发明与现有技术中的若干挤出机相比，如150挤出机以往采用132-160KW电机，本发明采用55KW电机即可以达到同等产量塑料。

（4）吃料性能好：吃料段采用了非啮合双螺杆，因此提高了吃料性能。

（5）排气性能好：由于本发明结构上采用了固相压缩排气与熔融段排气同时进行，内螺杆右端有较长的排气空间，所以排气效果良好。

（6）防冒料性能好：内螺杆有较长的排气长度和空间，熔融物料在此段存储物料，并能自动调节储料量。

（7）螺杆加工方便：主螺杆从压缩段开始，增加了一条附加螺纹成为双螺纹，但附加螺纹的螺距与主螺纹相等，这就给螺杆的加工带来了很大方便；内螺杆也采用单螺纹加工很方便。

（8）适合各种塑料及橡胶加工：本发明中就内螺杆来说，与主螺杆相比它的直径比较小、螺槽较深，因此内螺杆上熔料所受剪切是较小的，已经熔融的物料进入内螺杆后不再受机筒加热（螺杆的温度一般总低于机筒的温度），这就保证了熔料不易过热分解，所以适合包括易分解物料在内的多种热塑性塑料及橡胶加工。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1为机架、2为减速箱、3为联轴器、4为驱动电机、5为分配箱、6为喂料装置、7为进料端、8为吃料段、9为机筒、10为副螺杆、11为主螺杆、12为内螺杆、13为排气通道、14为端盖、15为出料端、16为料斗、17为主动齿轮、18为从动齿轮。

图2是本发明机筒的结构示意图。

图中，19为压缩段、20为熔融段。

图3是图2的A部放大图。

图中，21为单螺纹、22为第一通孔、23为双螺纹。

图4是图2的B部放大图。

图中，24为第二通孔、25为排气口、26为熔体出口、27为螺槽。

具体实施方式

如图1所示，本发明的挤出机包括机架1，机架1上设置驱动电机4和减速箱2，减速箱2通过联轴器3与其左侧的分配箱5相连，位于分配箱5上的喂料装置6与料斗16的上方相应，料斗16的下方与分配箱5左侧机筒9的进料端7相应，机筒9的出料端15设置有端盖14，机筒9内置主螺杆11和位于进料端7的、与主螺杆11螺纹方向相反的副螺杆10，主螺杆11和副螺杆10分别与分配箱5内的主动齿轮17及从动齿轮18相连；主螺杆11的左段为中空结构，并内置左端固定在端盖14上的内螺杆12，内螺杆12的螺纹与主螺杆11的螺纹方向相反；主螺杆11的右段内有排气通道13，所述排气通道与内螺杆12内的排气通道13相通；与副螺杆10相应的主螺杆11上的螺纹为单螺纹21，除此之外，主螺杆11上螺纹为双螺纹；双螺纹两螺棱之间的主螺杆11上设置有同排气通道13相连的第一通孔22，内螺杆12外的主螺杆11双螺纹的两螺棱之间设置有若干第二通孔24；端盖14上设置有与主螺杆11和内螺杆12之间腔体相通的熔体出口26，以及与排气通道13相连的排气口25。

如图2-4所示，为本发明机筒9及相关部件的结构示意图和局部放大图。本发明挤出机主螺杆11和副螺杆10的异向内旋转是通过分配箱5中所排列的主动齿轮17和从动齿轮18来实现的；其中，主动齿轮17与主螺杆11相连，从动齿轮18与副螺杆10相连，从而使主螺杆11和副螺杆10达到异向旋转。而内螺杆12由于固定在机筒9的端盖14上，因此内螺杆12固定不动。机筒9内各部件在不同阶段所起的作用可分成三段，即吃料段8（固体输送段）、压缩段19和熔融段20（计量段）。吃料段8为从机筒9进料端7至主螺杆11上的螺纹由单螺纹21转变为双螺纹23处。当待加工的塑料进入该段后，接受双螺杆向前方的挤压推进。压缩段19则从主螺杆11带有双螺纹开始，其长度为主螺杆11直径的2-5倍，固体塑料中的气体（低温气体）迅速从双螺纹23之间主螺杆11上的第一通孔22进入到主螺杆11右段内的排气通道13中，由排气通道13的左端或右端排出机筒9外。继续向前推进的塑料进入熔融段20，在外加热和机械摩擦的热量作用下，迅速熔融，从两螺棱之间的主螺杆11上的第二通孔24进入到主螺杆11和内螺杆12之间腔体内，从而液相与固相分离，并从机筒9左端端盖14上的熔体出口26导出；而固相则留存在相邻两双螺纹23之间的螺槽27内，由于螺槽27的面积较大，因此有最大的熔融表面，提高了熔融速率，其结果也增大了产量；未熔融的固相继续熔融，最后也熔为液相，从熔体出口26排出。

Claims (6)

1.一种内排气式平行异向多螺杆挤出机，包括机架（1），机架（1）上设置驱动电机（4）和减速箱（2），减速箱（2）通过联轴器（3）与其左侧的分配箱（5）相连，分配箱（5）上的喂料装置（6）与出料口下方的料斗（16）相应，料斗（16）的下方与分配箱（5）左侧机筒（9）的进料端（8）相连，机筒（9）的出料端（15）设置有端盖（14），机筒（9）内置主螺杆（11）和位于进料端（7）的、与主螺杆（11）螺纹方向相反的副螺杆（10），主螺杆（11）和副螺杆（10）分别与分配箱（5）内的主动齿轮（17）及从动齿轮（18）相连；其特征在于：

主螺杆（11）的左端为中空结构，并内置左端固定在端盖（14）上的内螺杆（12），内螺杆（12）的螺纹与主螺杆（11）的螺纹方向相反；主螺杆（11）的右端内有排气通道（13），所述排气通道（13）与内螺杆（12）内的排气通道（13）相通；与副螺杆（10）相应的主螺杆（11）上的螺纹为单螺纹（21），除此之外，主螺杆（11）上螺纹除进料端外为双螺纹（23）；双螺纹（23）的两螺棱之间底部与主螺杆（11）中心内孔有同排气通道（13）相通的第一通孔（22），内螺杆（12）外的主螺杆（11）双螺纹的两螺棱之间设置有若干第二通孔（24）；端盖（14）上设置有与主螺杆（11）和内螺杆（12）之间腔体相通的熔体出口（26），以及与排气通道（13）相连的排气口（25）。

2.如权利要求1所述的内排气式平行异向多螺杆挤出机，其特征在于：副螺杆（10）上的螺纹为单螺纹（21），且副螺杆（10）与主螺杆（11）为异向内旋转。

3.如权利要求2所述的内排气式平行异向多螺杆挤出机，其特征在于：副螺杆（10）为短螺杆，且与主螺杆（11）为非啮合安装。

4.如权利要求1所述的内排气式平行异向多螺杆挤出机，其特征在于：所述内螺杆（12）的螺纹为单螺纹（21）。

5.如权利要求1所述的内排气式平行异向多螺杆挤出机，其特征在于：所述主螺杆（11）上相邻两双螺纹（23）之间的导程与相邻两单螺纹（21）之间的导程相等。

6.如权利要求1所述的内排气式平行异向多螺杆挤出机，其特征在于：在内螺杆（12）的右端与主螺杆（11）芯部左端之间具有一定的排气间隙。