CN105109012B - 多级同轴交错式挤塑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级同轴交错式挤塑装置，包括机筒、法兰盘、挤出机头、锥形叶片轴、固定轮、旋转轮、料斗、转轮传动轴、第一及第二向心轴承组、第一及第二推力轴承、第一及第二齿轮、第一及第二传动机构、第一及第二电机及座子；特点是固定轮的右面与旋转轮的左面形成交错配合，在配合部位从外圆向中心依次设有多级圆周螺槽组和多级端面螺槽组从而形成多级圆周挤塑区和多级端面挤塑区，多级圆周螺槽组与多级端面螺槽组依次交替形成物料的粉碎、研磨、挤压、剪切、混合和输送流道；料斗的出料口与旋转轮的外圆柱上的第一级圆周螺槽组连通。其优点为：提高物料的塑化质量和产量，克服了螺杆挤塑机螺杆悬臂梁问题，机器结构简化，长度短，制造、使用和维护成本低。

Description

多级同轴交错式挤塑装置

技术领域

本发明涉及一种对各种无机材料、高分子材料的磨压、粉碎、混炼和挤出的设备，尤其涉及一种多级同轴交错式挤塑装置，属于材料磨压、粉碎、混炼和挤出成型装备技术领域。

背景技术

在橡胶、塑料等工业领域中，磨压、混炼、挤出成型机是重要设备。普通单螺杆挤塑机，对物料进行粉碎、剪切和磨压的功能有限，且螺杆挤塑机从结构上来说是悬臂梁结构，往往容易因自身重力、物料沿轴向及径向推力的原因导致与机筒的摩擦和磨损，尤其当物料进行强力磨碎时，此缺点更是突出。

为克服螺杆机的不足，有部分机器采用磨盘式结构达到粉碎和挤塑目的。

中国专利CN03102852所公开的“一种磨盘式高速挤出机”，在固定输送段采用螺杆泵结构形式，在物料延展熔融段采用了磨盘结构形式，在熔体输送段采用蜗壳离心泵结构。

中国专利ZL95242817.2“力化学反应器”中，采用了一对以上的固定磨盘和转动磨盘，在加工时能使物料受到强大的挤压和剪切作用。

美国专利US3262154所公开的“一种盘式挤出机”中，采用了一对大直径的磨盘对物料进行粉碎和挤压，再在轴心处用一根螺杆进行熔体输送。

以上所举例中，都采用了磨盘结构形式，物料都是通过磨盘间隙来完成研磨、粉碎和塑化等功能的，尽管结构各异，但都没有克服传统磨盘挤塑设备的问题和不足，物料流动阻力大，塑化效果不理想，功率消耗大。

中国专利CN203916780 U公布了“一种搅拌磨的磨盘结构”，其利用旋转的离心力进料，内外磨筒均具有环形结构和曲折通道，增强了物料的混合，使物料能经历充分的挤压和研磨。但因其不具有端面磨压和粉碎功能，其挤压、粉碎和研磨力有限，不适合强力粉碎和磨压；而且其适用范围有限，只能适用于超细物料粉碎和研磨，对很多普通粒度的物料以及较粗颗粒物料均无法加工。

中国专利CN 101890799 B“组合叶轮磨盘式挤出塑化方法与装置”采了一种将多个固定叶轮磨盘与旋转叶轮磨盘交错叠合在一起的结构，使得物料在通过多重交错的磨盘缝隙和叶片过料通道时，被逐级的混合、破碎、研磨和软化，提高了塑化质量，但此种结构太过复杂，制造和使用成本都太高，且轴向尺寸仍然很大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种多级同轴交错式挤塑装置，提高物料的塑化质量和产量，既可克服螺杆挤塑机螺杆悬臂梁问题，又具备盘式挤塑机优点，机器结构简化，长度短，制造、使用和维护成本低。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其一种多级同轴交错式挤塑装置，包括机筒、法兰盘、挤出机头、锥形叶片轴、固定轮、旋转轮、料斗、转轮传动轴、第一向心轴承组、第二向心轴承组、第一推力轴承、第二推力轴承、第一齿轮、第二齿轮、第一传动机构、第二传动机构、第一电机、第二电机及座子；其中，所述机筒、法兰盘、挤出机头、锥形叶片轴、固定轮、旋转轮及转轮传动轴同轴，机筒套装在固定轮和旋转轮外，所述旋转轮相对固定轮及机筒可作旋转运动，所述固定轮通过法兰盘与挤出机头连接固定在一起，固定轮的中心孔与挤出机头连通，所述料斗安装在机筒上，旋转轮与转轮传动轴固定连接在一起，所述转轮传动轴通过第一向心轴承组、第一推力轴承及座子安装定位，所述锥形叶片轴通过第二向心轴承组安装在转轮传动轴的内孔中，锥形叶片轴通过第二向心轴承组、第二推力轴承及座子安装定位，所述第一电机带动第一传动机构转动，所述第一传动机构通过第二齿轮带动锥形叶片轴旋转，所述第二电机带动第二传动机构转动，所述第二传动机构通过第一齿轮带动转轮传动轴和旋转轮转动；其特征在于所述固定轮的右面与旋转轮的左面形成交错配合，在旋转轮的大径外圆柱的面上设有第一级圆周螺槽组，在配合部位从外圆向中心依次设有多级圆周螺槽组和多级端面螺槽组从而形成多级圆周挤塑区和多级端面挤塑区，多级圆周螺槽组与多级端面螺槽组依次交替形成物料的粉碎、研磨、挤压、剪切、混合和输送流道；所述料斗的出料口与第一级圆周螺槽组连通。

在本技术方案中，在所述固定轮的右面设有外凸环平面、内圆孔、环形凹平面、小径外圆柱、内环形凸平面以及中心孔；在所述环形凹平面上设有三条以上的螺旋槽；在旋转轮左面设有外凹环平面、中径外圆柱、环形凸平面、小径内圆孔及中心凹环平面；所述第一级圆周螺槽组由三条以上的圆周螺槽构成，在所述旋转轮的外凹环平面上设有三条以上的端面螺旋槽，在所述旋转轮的中径外圆柱的面上设有三条以上的外圆周螺槽组，在所述旋转轮的小径内圆孔上设有三条以上的内圆周螺槽组，在所述旋转轮的中心凹环平面上设有三条以上的螺旋槽；所述旋转轮的第一级圆周螺槽组与机筒内圆孔形成第一级圆周挤塑区，所述旋转轮的外圆周螺槽组与固定轮的内圆孔形成第二级圆周挤塑区，所述旋转轮的内圆周螺槽组与固定轮上的小径外圆柱组成第三级圆周挤塑区；所述旋转轮的外凹环平面上的端面螺旋槽与固定轮的外凸环平面形成第一级端面挤塑区，所述固定轮的环形凹平面上的螺旋槽与旋转轮的环形凸平面形成第二级端面挤塑区,所述旋转轮的中心凹环平面上的螺旋槽与固定轮的内环形凸平面形成第三级端面挤塑区。

在本技术方案中，相邻二级端面螺槽组的旋向相反，即旋转轮的外凹环平面上的端面螺旋槽与固定轮的环形凹平面上的螺旋槽的旋向相反，固定轮的环形凹平面上的螺旋槽与旋转轮的中心凹环平面上的螺旋槽的旋向相反，但同位于旋转轮上的端面螺旋槽与螺旋槽的旋向相同。

在本技术方案中，所述旋转轮上的第一级圆周螺槽组与旋转轮的外圆周螺槽组旋向相同，但都与旋转轮的内圆周螺槽组旋向相反。

在本技术方案中，所述旋转轮的大径外圆柱、中径外圆柱以及小径内圆孔可为圆柱形，也可为圆锥形，与它们相配合的固定轮上的对应部分也相应为圆柱形或圆锥形。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、固定轮及旋转轮交错配合，从外圆到中心，设有多级圆周螺槽组和多级端面螺槽组，圆周螺槽组和端面螺槽组依次交替布置，形成交错曲折的物料通道，有利于物料的混合、交融；

2、由于具有多级螺槽组，且每一级螺槽组都有多条螺槽，既扩展了物料通道，又能利用端面螺槽组和圆周螺槽组对物料进行强力粉碎、研磨、挤压、剪切和混合，能明显提高效率和研磨质量；

3、由于旋转轮内孔和外圆都有螺槽组，可以以较短的轴向长度形成较长的螺槽通道，充分满足物料挤塑工艺对螺杆流道相对长度的要求；同时由于旋转轮内、外圆螺槽组内物料流向在轴线方向正好相反，能相互抵消很大部分轴向力，减小轴承的轴向受力；

4、旋转轮端面螺槽组与固定轮端面螺槽组旋向相反，加之端面螺槽组分

别分布在旋转轮和固定轮上，更进一步加强了物料的混合、传质和传热，提高

制品质量；

5、提高物料的塑化质量和产量，既可克服螺杆挤塑机螺杆悬臂梁问题，又具备盘式挤塑机优点，机器结构简化，长度短，制造、使用和维护成本低，结构紧凑、简单，轴向尺寸小，制造、使用和维护成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明固定轮的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明旋转轮的结构示意图；

图5是本发明旋转轮的左视图；

图6是本发明旋转轮的主视图；

图7是固定轮与旋转轮配合的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明描述中,术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”及“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至7所示，其是一种多级同轴交错式挤塑装置，包括机筒1、法兰盘3、挤出机头4、锥形叶片轴5、耐热密封圈6、固定轮7、旋转轮8、料斗9、转轮传动轴11、第一向心轴承组12、第一齿轮13、第一推力轴承14、第二齿轮15、第一传动机构16、第一电机17、第二推力轴承18、座子19、第二传动机构20、第二电机21及第二向心轴承组22。

其中，所述机筒1、法兰盘3、挤出机头4、固定轮7、旋转轮8、转轮传动轴11等部件同轴，机筒1套装在固定轮7和旋转轮8外，所述固定轮7通过螺栓组与机筒1固定连接，所述旋转轮8相对固定轮7可作旋转运动，固定轮7通过第一沉头铰孔螺栓组2与法兰盘3联接在一起，而法兰盘3与挤出机头4连接固定在一起，固定轮7的中心孔76与挤出机头4连通，旋转轮8通过第二沉头铰孔螺栓组10与转轮传动轴11固定连接在一起；所述转轮传动轴11通过第一向心轴承组12、第一推力轴承14及座子19安装定位，所述锥形叶片轴5通过第二向心轴承组22安装在转轮传动轴11的内孔中，锥形叶片轴5通过第二向心轴承组22、第二推力轴承18和座子19安装定位，所述第一电机17带动第一传动机构16转动，所述第一传动机构16通过第二齿轮15带动锥形叶片轴5旋转，所述第二电机21带动第二传动机构20转动，所述第二传动机构20通过第一齿轮13带动转轮传动轴11和旋转轮8转动；

所述固定轮7的右面与旋转轮8的左面交错配合，在旋转轮8的大径外圆柱80的面上设有第一级圆周螺槽组801，在配合面上从外圆向中心依次设有多级圆周螺槽组和多级端面螺槽组，分别形成多级圆周挤塑区和多级端面挤塑区，圆周螺槽组与端面螺槽组依次交替形成物料的粉碎、研磨、挤压、剪切、混合和输送流道；料斗9安装在机筒1上，料斗9的出料口与旋转轮8大径外圆柱80上的第一级圆周螺槽组801连通。

在本实施例中，在所述固定轮7的右面设有外凸环平面71、内圆孔72、环形凹平面73、小径外圆柱74、内环形凸平面75以及中心孔76，在所述环形凹平面73设有五条螺旋槽731。

在所述旋转轮8上设有大径外圆柱80，在旋转轮8左面设有外凹环平面81、中径外圆柱82、环形凸平面83、小径内圆孔84及中心凹环平面85；在所述大径外圆柱８0的面上设有十四条第一级圆周螺槽组801，外凹环平面81上设有五条端面螺旋槽811，在中径外圆柱82的面上设有十四条外圆周螺槽组821，在小径内圆孔84上设有十四条内圆周螺槽组841，在中心凹环平面85上设有四条螺旋槽851。

上述固定轮7和旋转轮8的每级圆周螺槽组和端面螺槽组中，螺槽的数量可以根据实际情况而定，可以是三条、四条、五条或更多条。

在本实施例中，所述旋转轮8的第一级圆周螺槽组801与机筒1内圆孔形成第一级圆周挤塑区，旋转轮8的外圆周螺槽组821与固定轮7内圆孔72形成第二级圆周挤塑区，旋转轮8小径内圆孔84上的第三级内圆周螺槽组841与固定轮7上的小径外圆柱74组成第三级圆周挤塑区。

在本实施例中，所述旋转轮8的外凹环平面81上的端面螺旋槽811（为旋转螺槽组）与固定轮7上的外凸环平面71形成第一级端面挤塑区，固定轮7的环形凹平面73上的端面螺槽731（为固定螺槽组）与旋转轮8的环形凸平面83形成第二级端面挤塑区,旋转轮8的中心凹环平面85上的螺旋槽851（为旋转螺槽组）与固定轮7的内环形凸平面75形成第三级端面挤塑区。

在本实施例中，相邻二级端面螺槽组的旋向相反，即所述旋转轮8的外凹环平面81上的端面螺旋槽811与位于固定轮7和环形凹平面73上的螺旋槽731旋向相反，所述固定轮7的环形凹平面73上的螺旋槽731与位于旋转轮8中心凹环平面85上的螺旋槽851旋向相反，但旋转轮8上的端面螺旋槽811与中心凹环平面85上的螺旋槽851旋向相同。

在本实施例中，所述旋转轮8上的第一级圆周螺槽组801与外圆周螺槽组821旋向相同，但都与内圆周螺槽组841旋向相反。

在本实施例中，所述旋转轮8的大径外圆柱80、中径外圆柱82以及小径内圆孔84可为圆柱形，也可为圆锥形，与它们相配合的固定轮7上的对应部分也相应为圆柱形或圆锥形。

在本实施例中，所述固定轮7的外凸环平面71、内圆孔72、小径外圆柱74、内环形凸平面75以及旋转轮8上环形凸平面83都具有较大粗糙度，目的是增大摩擦力，更利于物料在螺槽内的翻转、混合和熔融。

在本实施例中，在所述固定轮7和旋转轮8的内部设有电加热系统对物料加热，由于内部电加热技术已发展得很完善，且并非本发明核心内容，故本机结构示意图和零部件结构示意图中均予以省略，没有画出。

工作时，旋转轮8转动时，料斗9中的物料会在自重作用下进入旋转轮8的第一级圆周螺槽组801中，在螺棱推动下向前移动，物料与机筒1间产生摩擦和挤压，然后进入第一级端面挤塑区，物料在沿着螺槽移动的同时，与有较大粗糙度的固定轮7的外凸环平面71产生摩擦和挤压，再进入第二级圆周挤塑区，接着进入第二级端面挤塑区，接着，再进入第三级圆周挤塑区，再进入第三级端面挤塑区，最后，在锥形叶片轴5推动下，进入中心孔76后再进入挤出机头4。

整个物料流动历程依次为：第一级圆周螺槽组801（旋转）---端面螺旋槽811（旋转）---外圆周螺槽组821（旋转）---环形凹平面73上的螺旋槽731与（固定）---内圆周螺槽组841（旋转）---中心凹环平面85上的螺旋槽851（旋转）---固定轮的中心孔76---挤出机头4。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种多级同轴交错式挤塑装置，包括机筒（1）、法兰盘（3）、挤出机头（4）、锥形叶片轴（5）、固定轮（7）、旋转轮（8）、料斗（9）、转轮传动轴（11）、第一向心轴承组（12）、第二向心轴承组（22）、第一推力轴承（14）、第二推力轴承（18）、第一齿轮（13）、第二齿轮（15）、第一传动机构（16）、第二传动机构（20）、第一电机（17）、第二电机（21）及座子（19）；其中，所述机筒（1）、法兰盘（3）、挤出机头（4）、锥形叶片轴（5）、固定轮（7）、旋转轮（8）及转轮传动轴（11）同轴，机筒（1）套装在固定轮（7）和旋转轮（8）外，所述旋转轮（8）相对固定轮（7）及机筒（1）可作旋转运动，所述固定轮（7）通过法兰盘（3）与挤出机头（4）连接固定在一起，固定轮（7）的中心孔与挤出机头（4）连通，所述料斗（9）安装在机筒（1）上，旋转轮（8）与转轮传动轴（11）固定连接在一起，所述转轮传动轴（11）通过第一向心轴承组（12）、第一推力轴承（14）及座子（19）安装定位，所述锥形叶片轴（5）通过第二向心轴承组（22）安装在转轮传动轴（11）的内孔中，锥形叶片轴（5）通过第二向心轴承组（22）、第二推力轴承（18）及座子（19）安装定位，所述第一电机（17）带动第一传动机构（16）转动，所述第一传动机构（16）通过第二齿轮（15）带动锥形叶片轴（5）旋转，所述第二电机（21）带动第二传动机构（20）转动，所述第二传动机构（20）通过第一齿轮（13）带动转轮传动轴（11）和旋转轮（8）转动；其特征在于所述固定轮（7）的右面与旋转轮（8）的左面形成交错配合，在旋转轮（8）的大径外圆柱（80）的面上设有第一级圆周螺槽组（801），在配合部位从外圆向中心依次设有多级圆周螺槽组和多级端面螺槽组从而形成多级圆周挤塑区和多级端面挤塑区，多级圆周螺槽组与多级端面螺槽组依次交替形成物料的粉碎、研磨、挤压、剪切、混合和输送流道；所述料斗（9）的出料口与第一级圆周螺槽组（801）连通；在所述固定轮（7）的右面设有外凸环平面（71）、内圆孔（72）、环形凹平面（73）、小径外圆柱（74）、内环形凸平面（75）以及中心孔（76）；在所述环形凹平面（73）上设有三条以上的螺旋槽（731）；在旋转轮（8）左面设有外凹环平面（81）、中径外圆柱（82）、环形凸平面（83）、小径内圆孔（84）及中心凹环平面（85）；所述第一级圆周螺槽组（801）由三条以上的圆周螺槽构成，在所述旋转轮（8）的外凹环平面（81）上设有三条以上的端面螺旋槽（811），在所述旋转轮（8）的中径外圆柱（82）的面上设有三条以上的外圆周螺槽组（821），在所述旋转轮（8）的小径内圆孔（84）上设有三条以上的内圆周螺槽组(841)，在所述旋转轮（8）的中心凹环平面（85）上设有三条以上的螺旋槽（851）；所述旋转轮（8）的第一级圆周螺槽组（801）与机筒（1）内圆孔形成第一级圆周挤塑区，所述旋转轮（8）的外圆周螺槽组（821）与固定轮（7）的内圆孔（72）形成第二级圆周挤塑区，所述旋转轮（8）的内圆周螺槽组（841）与固定轮（7）上的小径外圆柱（74）组成第三级圆周挤塑区；所述旋转轮（8）的外凹环平面（81）上的端面螺旋槽（811）与固定轮（7）的外凸环平面（71）形成第一级端面挤塑区，所述固定轮（7）的环形凹平面（73）上的螺旋槽（731）与旋转轮（8）的环形凸平面（83）形成第二级端面挤塑区,所述旋转轮（8）的中心凹环平面（85）上的螺旋槽（851）与固定轮（7）的内环形凸平面（75）形成第三级端面挤塑区。

2.根据权利要求1的多级同轴交错式挤塑装置，其特征在于相邻二级端面螺槽组的旋向相反，即旋转轮（8）的外凹环平面（81）上的端面螺旋槽（811）与固定轮（7）的环形凹平面（73）上的螺旋槽（731）的旋向相反，固定轮（7）的环形凹平面（73）上的螺旋槽（731）与旋转轮（8）的中心凹环平面（85）上的螺旋槽（851）的旋向相反，但同位于旋转轮（8）上的端面螺旋槽（811）与螺旋槽（851）的旋向相同。

3.根据权利要求1的多级同轴交错式挤塑装置，其特征在于所述旋转轮（8）上的第一级圆周螺槽组（801）与旋转轮（8）的外圆周螺槽组（821）旋向相同，但都与旋转轮（8）的内圆周螺槽组(841)旋向相反。

4.根据权利要求1的多级同轴交错式挤塑装置，其特征在于所述旋转轮（8）的大径外圆柱（80）、中径外圆柱（82）以及小径内圆孔（84）为圆柱形或圆锥形，与它们相配合的固定轮（7）上的对应部分也相应为圆柱形或圆锥形。