CN104149305A - 一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，主要由过滤网、正向螺杆、前端机筒、排气槽、反向螺杆、内衬层、加热装置、卡箍、中心芯轴、加料斗、加料段机筒、过渡段、花键套筒联轴器、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电动机组成，过滤网、前端机筒、加料段机筒、过渡段、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电动机依次连接，螺杆设置在前端机筒里，正向螺杆与反向螺杆间隔排列，两两相互啮合且围绕中心芯轴呈环形分布，本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，螺杆每旋转一周都会增加物料混炼、均化、揉捏和剪切的次数,且异向旋转，剪切效果好，混炼、熔融和分散混合能力更强，塑化效率高，产量大。

Description

一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机

技术领域

本发明涉及一种挤出机，属于高分子材料成型机械领域，特别是适合中型和大型挤出机。

背景技术

传统的螺杆式挤出机按照螺杆的数目可分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机以及多螺杆挤出机等。目前在共混改性中应用较多的双螺杆挤出机具有适应性强、挤出效率高等优点，但由于塑料不良的热传导性，双螺杆啮合区较少，每个螺槽料腔中物料易受热不均，从而引起塑化不均匀。多螺杆挤出机中的行星螺杆挤出机由于其具有行星段的独特结构，使物料在相互啮合转动的螺纹齿间隙中受到强烈的挤压、辗伸和剪切等多种力作用，物料受热均匀，混合和排气性能好，但是由于主动轴在旋转时会对行星螺杆造成轴向推力，需要添加止推环等结构来保证装置的稳定运行，装配和检修困难。

专利US 7040798 B2公开了一种同向环形分布螺杆挤出机。该装置采用十二根同向螺杆环绕中心芯轴分布，螺杆之间两两相互啮合的结构，产生的轴向力相互抵消，相当于多个双螺杆挤出机相互连通的结构。这种方法螺杆每旋转一周都会增加物料混炼、均化、揉捏和剪切的次数，物料受热较均匀，设备的熔融和分散混合的能力增强。但其螺杆同向分布的结构使得物料剪切效果相对较差，停留时间较长，易分解，导致制品质量严重受影响，不利于如PVC等热敏性物料的加工生产。

专利US 20070163371A1公开了同向环形分布螺杆挤出机的传动方式。该装置采用外侧两对称齿轮驱动齿圈，齿圈再驱动与输出轴相连接的齿轮，同时中心齿轮也与输出轴齿轮相啮合，内外同时驱动，提高输出轴的传动精度。但内外同时驱动增加了加工制造的难度和精度，安装定位复杂，可调节的空间小，一旦加工或安装出现偏差便会导致输出轴因扭矩过大而断裂，不利于生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，该挤出机能够实现环形分布螺杆的异向旋转，克服现有同向环形分布挤出机剪切效果差，物料停留时间长、易分解的缺点；克服异向环形分布螺杆挤出机传动装置速度和扭矩分配的技术难点；性能优异且稳定可靠；结构紧凑，占地面积小。

本发明为了实现以上目的，提出以下技术方案：一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，主要由过滤网、正向螺杆、前端机筒、排气槽、反向螺杆、内衬层、加热装置、卡箍、中心芯轴、加料斗、加料段机筒、过渡段、花键套筒联轴器、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电动机组成，过滤网可以为液压式过滤网，可以实现不停机自动更换过滤网；前扭矩分配器由前端输出齿轮轴、前端内外齿圈、前端中心齿轮、前端中心轴和右下齿轮组成，后扭矩分配器由后端输出齿轮轴、后端内外齿圈、后端中心齿轮、右上齿轮、左上前齿轮、左上后齿轮、左下齿轮、主齿轮、后端中心轴、左上轴、右上轴、左下轴和主轴组成；液压式过滤网、前端机筒、加料段机筒、过渡段、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电动机依次连接，卡箍将围在前端机筒外的加热装置固定，排气槽安装在前端机筒的排气段，加料斗设置在加料段机筒上，螺杆设置在前端机筒里，正向螺杆与反向螺杆间隔排列，两两相互啮合且围绕中心芯轴呈环形分布，末端通过花键套筒联轴器与输出齿轮轴连接，其中正向螺杆或反向螺杆与前端输出齿轮轴相联，反向螺杆或正向螺杆与后端输出齿轮轴相联；传动系统由前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电机组成；后扭矩分配器中主轴、右上轴、左下轴和后端中心轴分别通过平键连接主齿轮、右上齿轮、左下齿轮和后端中心齿轮，左上轴通过平键同时连接左上前齿轮和左上后齿轮，前扭矩分配器中左下轴、前端中心轴分别通过平键连接右下齿轮、前端中心齿轮，其中左下轴同时连接后扭矩分配器的左下齿轮和前扭矩分配器的右下齿轮；后扭矩分配器中主齿轮与左下齿轮、右上齿轮同时啮合，右上齿轮与左上后齿轮啮合，左上前齿轮与后端内外齿圈啮合，后端内外齿圈与后端输出齿轮啮合，后端输出齿轮与中心齿轮啮合，前扭矩分配器中右下齿轮与前端内外齿圈啮合，前端内外齿圈与前端输出齿轮啮合，前端输出齿轮与前端中心齿轮啮合；电机输出速度经减速箱、凸缘联轴器传递至后扭矩分配器的主轴，再经主齿轮分两路传递至右上后齿轮和左下齿轮，一方面在右上齿轮经左上后齿轮、左上前齿轮、后端内外齿圈传递至后端输出齿轮，驱动与后端输出齿轮轴连接的螺杆，另一方面在左下齿轮经前扭矩分配器中右下齿轮、前端内外齿圈传递至前端输出齿轮，驱动与前端输出齿轮轴连接的螺杆，前中心齿轮与后中心齿轮分别支撑前端输出齿轮轴和后端输出齿轮轴。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其扭矩分配器也可以为一个箱体结构， 前端输出齿轮轴及前端中心齿轮轴的轴承安装在箱体中部的活动前板上，后端输出齿轮轴及后端中心齿轮轴的轴承安装在箱体中部的活动后板上，活动前板和活动后板可以调节横向和纵向位置，保证轴承及齿轮安装的同轴度。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其环形分布螺杆的数量可以为8根或以上的偶数，螺杆数量越多，物料受剪切次数越高，混炼功能越强，但会使得机体体积过大。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其环形分布螺杆螺棱的螺旋角优选为30°-60°，是阿基米德螺纹，螺棱的螺旋角角度太小，螺杆传动效率低，而螺棱的螺旋角角度太大，物料的向前输送力小；其环形分布螺杆的长径比优选一般为3-15，物料的混炼效果随长径比变大而增强，但会导致加工制造难度加大。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其环形分布的各螺杆是由螺杆加料段、螺杆熔融段和螺杆均化段组成。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其传动装置原理简单，装拆方便，使用齿轮传动能保证精确的传动比，减少能量损失，节能环保。

（2）本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，螺杆每旋转一周都会增加物料混炼、均化、揉捏和剪切的次数, 且异向旋转，剪切效果好，混炼、熔融和分散混合的能力更强，塑化效率高，产量大。

（3）相对于多螺杆挤出机，本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机相当于多个双螺杆挤出机相互连通，螺杆之间相互啮合，自洁作用强，结构紧凑。

（4）本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机物料融腔相互流通，使得物料受热均匀，可以适用于多种聚合物的混炼加工，适用范围广。

附图说明

图1是本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机的整体结构示意图，图中的上螺杆为正向螺杆，图中的下螺杆为反向螺杆。

图2是本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机的扭矩分配系统结构示意图。

图3是本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机前扭矩分配器俯视图。

图4是图3所示一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机的前扭矩分配器A-A截面图。

图5是本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机的后扭矩分配器俯视图。

图6是图5所示一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机的后扭矩分配器B-B截面图。

图7是图5所示一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机的后扭矩分配器C-C截面图。

图中：1-液压式过滤网、2-正向螺杆、3-前端机筒、4-排气槽、5-反向螺杆、6-内衬层、7-加热装置、8-卡箍、9-中心芯轴、10-加料斗、11-加料段机筒、12-过渡段、13-花键套筒联轴器、14-前扭矩分配器、15-后扭矩分配器、16-凸缘联轴器、17-减速箱、18-主轴、19-右上齿轮、20-左上后齿轮、21-左上轴、22-后端中心轴、23-左上前齿轮、24-右上轴、25-左下齿轮、26-主齿轮、27-后端内外齿圈、28-后端中心齿轮、29-后端输出齿轮轴、30-前端内外齿圈、31-前端输出齿轮、32-前端中心齿轮、33-前端输出齿轮轴、34-前端中心轴、35-左下轴、36-右下齿轮、37-后端输出齿轮。

具体实施方式

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，如图1和图2所示，主要由液压式过滤网1、正向螺杆2、前端机筒3、排气槽4、反向螺杆5、内衬层6、加热装置7、卡箍8、中心芯轴9、加料斗10、加料段机筒11、过渡段12、花键套筒联轴器13、前扭矩分配器14、后扭矩分配器15、凸缘联轴器16、减速箱17和电动机（图中未画出）组成，其中图1为沿中轴线剖至中心后按135°转向右下的旋转剖，将正向螺杆与反向螺杆同时剖出，前扭矩分配器14由前端输出齿轮轴33、前端内外齿圈30、前端中心齿轮32、前端中心轴34和右下齿轮36组成，见图3和图4所示；后扭矩分配器15由后端输出齿轮37、后端输出齿轮轴29、后端内外齿圈27、后端中心齿轮28、右上齿轮19、左上前齿轮23、左上后齿轮20、左下齿轮25、主齿轮26、后端中心轴22、左上轴21、右上轴24、左下轴35和主轴18组成，见图5、图6和图7所示；液压式过滤网1、前端机筒3、加料段机筒11、过渡段12、前扭矩分配器14、后扭矩分配器15、凸缘联轴器16、减速箱17和电动机（图中未画出）依次连接，卡箍8将围在前端机筒3外的加热装置7固定，排气槽4安装在前端机筒3的排气段，加料斗10设置在加料段机筒11上，螺杆设置在前端机筒3里，正向螺杆2与反向螺杆5间隔排列，两两相互啮合且围绕中心芯轴9呈环形分布，末端通过花键套筒联轴器13与输出齿轮轴连接，其中正向螺杆2或反向螺杆5与前端输出齿轮轴33相联，反向螺杆5或正向螺杆2与后端输出齿轮轴29相联；传动系统由前扭矩分配器14、后扭矩分配器15、凸缘联轴器16、减速箱17、电机（图中未画出）组成；后扭矩分配器15中主轴18、右上轴24、左下轴35、后端中心轴22分别通过平键连接主齿轮26、右上齿轮19、左下齿轮25、后端中心齿轮28，左上轴35通过平键同时连接左上前齿轮23和左上后齿轮20，前扭矩分配器14中左下轴35、前端中心轴34分别通过平键连接右下齿轮36、前端中心齿轮32，其中左下轴35同时连接后扭矩分配器15的左下齿轮25和前扭矩分配器14的右下齿轮36；后扭矩分配器15中主齿轮26与左下齿轮25、右上齿轮19同时啮合，右上齿轮19与左上后齿轮20啮合，左上前齿轮23与后端内外齿圈27啮合，后端内外齿圈27与后端输出齿轮37啮合，后端输出齿轮37与后端中心齿轮28啮合，前扭矩分配器14中右下齿轮36与前端内外齿圈30啮合，前端内外齿圈30与前端输出齿轮31啮合，前端输出齿轮31与前端中心齿轮32啮合；电机（图中未画出）输出轴的转速经减速箱17、凸缘联轴器16传递至后扭矩分配器15的主轴18，经主齿轮26分两路传递至右上齿轮19和左下齿轮25，一方面在右上齿轮19经左上后齿轮20、左上前齿轮23、后端内外齿圈27传递至后端输出齿轮37，驱动与后端输出齿轮轴29连接的螺杆，另一方面在左下齿轮25经前扭矩分配器14中右下齿轮26、前端内外齿圈30传递至前端输出齿轮31，驱动与前端输出齿轮轴33连接的螺杆，前端中心齿轮32与后端中心齿轮28分别支撑前端输出齿轮轴33和后端输出齿轮轴29。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其扭矩分配器也可以是一个箱体结构， 前端输出齿轮轴33及前端中心齿轮轴34的轴承安装在箱体中部的活动前板上，后端输出齿轮轴29及后端中心齿轮轴22的轴承安装在箱体中部的活动后板上，活动前板和活动后板可以调节横向和纵向位置，保证轴承及齿轮安装的同轴度。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其环形分布正向螺杆2、反向螺杆5的数量可以为8根或以上，螺杆数量越多，物料受剪切次数越高，混炼功能越强，但会使得机体体积过大。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其环形分布正向螺杆2、反向螺杆5螺棱的螺旋角为30°-60°，是阿基米德螺纹，螺棱的螺旋角角度太小，螺杆传动效率低，而螺棱的螺旋角角度太大，物料的向前输送力小；其环形分布螺杆的长径比一般为3-15，物料的混炼效果随其变大而增强，但会导致加工制造难度加大。

本发明一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其环形分布的各正向螺杆2、反向螺杆5是由螺杆加料段、螺杆熔融段和螺杆均化段组成。

Claims (4)

1.一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其特征在于：主要由过滤网、正向螺杆、前端机筒、排气槽、反向螺杆、内衬层、加热装置、卡箍、中心芯轴、加料斗、加料段机筒、过渡段、花键套筒联轴器、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电动机组成，前扭矩分配器由前端输出齿轮轴、前端内外齿圈、前端中心齿轮、前端中心轴和右下齿轮组成，后扭矩分配器由后端输出齿轮轴、后端内外齿圈、后端中心齿轮、右上齿轮、左上前齿轮、左上后齿轮、左下齿轮、主齿轮、后端中心轴、左上轴、右上轴、左下轴和主轴组成；过滤网、前端机筒、加料段机筒、过渡段、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电动机依次连接，卡箍将围在前端机筒外的加热装置固定，排气槽安装在前端机筒的排气段，加料斗设置在加料段机筒上，螺杆设置在前端机筒里，正向螺杆与反向螺杆间隔排列，两两相互啮合且围绕中心芯轴呈环形分布，末端通过花键套筒联轴器与输出齿轮轴连接，其中正向螺杆或反向螺杆与前端输出齿轮轴相联，反向螺杆或正向螺杆与后端输出齿轮轴相联；传动系统由前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸缘联轴器、减速箱和电机组成；后扭矩分配器中主轴、右上轴、左下轴和后端中心轴分别通过平键连接主齿轮、右上齿轮、左下齿轮和后端中心齿轮，左上轴通过平键同时连接左上前齿轮和左上后齿轮，前扭矩分配器中左下轴、前端中心轴分别通过平键连接右下齿轮、前端中心齿轮，其中左下轴同时连接后扭矩分配器的左下齿轮和前扭矩分配器的右下齿轮；后扭矩分配器中主齿轮与左下齿轮、右上齿轮同时啮合，右上齿轮与左上后齿轮啮合，左上前齿轮与后端内外齿圈啮合，后端内外齿圈与后端输出齿轮啮合，后端输出齿轮与中心齿轮啮合，前扭矩分配器中右下齿轮与前端内外齿圈啮合，前端内外齿圈与前端输出齿轮啮合，前端输出齿轮与前端中心齿轮啮合；电机输出速度经减速箱、凸缘联轴器传递至后扭矩分配器的主轴，再经主齿轮分两路传递至右上后齿轮和左下齿轮，一方面在右上齿轮经左上后齿轮、左上前齿轮、后端内外齿圈传递至后端输出齿轮，驱动与后端输出齿轮轴连接的螺杆，另一方面在左下齿轮经前扭矩分配器中右下齿轮、前端内外齿圈传递至前端输出齿轮，驱动与前端输出齿轮轴连接的螺杆，前中心齿轮与后中心齿轮分别支撑前端输出齿轮轴和后端输出齿轮轴。

2.根据权利要求1所述的一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其特征在于：扭矩分配器为一个箱体结构，前端输出齿轮轴及前端中心齿轮轴的轴承安装在箱体中部的活动前板上，后端输出齿轮轴及后端中心齿轮轴的轴承安装在箱体中部的活动后板上，活动前板和活动后板可以调节横向和纵向位置，保证轴承及齿轮安装的同轴度。

3.根据权利要求1所述的一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其特征在于：环形分布螺杆的数量为偶数，可以为8根或以上。

4.根据权利要求1所述的一种异向环形分布螺杆高效混炼挤出机，其特征在于：环形分布螺杆螺棱的螺旋角为30°～60°，环形分布螺杆的长径比优选为3～15。