CN106891505B - 一种双锥可调速螺杆挤出机 - Google Patents

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Abstract

一种双锥可调速螺杆挤出机，包括进料部、连接部和混合压缩部，进料部包括进料螺杆，所述进料螺杆包括驱动头；所述连接部包括连接壳体、联动部和熔料连接部；所述混合压缩部包括旋转设置在双锥螺筒的两个互相啮合的锥形螺杆,所述双锥螺筒入口一端固定连接熔料连接部的出口端，所述熔料连接部的入口端连接第一级螺筒的出口端；所述锥形螺杆包括螺旋部和驱动轴部；所述联动部包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和驱动齿轮，第一锥齿轮啮合第二锥齿轮；所述驱动齿轮设置在第一锥齿轮的驱动轴部上且与所述驱动头耦合连接。所述双锥可调速螺杆挤出机，既有足够长的加料段，又有塑化后的强制混合、输送，同时有足够宽的背压调节范围，适用范围广泛。

Description

一种双锥可调速螺杆挤出机
技术领域
本发明涉及挤出机的技术领域，具体涉及一种双锥可调速螺杆挤出机。
背景技术
螺杆挤出机是塑胶加工的重要设备，而螺杆是其核心部件。在聚合物加工领域中，锥形双螺杆主要用来加工硬聚氯乙烯制品。与平行双啮合异向双螺杆挤出机比，锥形双螺杆的结构特点决定了它不但具有封闭的螺槽腔、物料的强制输送、物料停留时间分布窄、自洁效果好，减少了物料的分解炭化现象，因而得到普遍应用。螺槽容积沿挤出方向逐渐减小，物料逐渐得到压缩，从而使螺槽更快充满物料，保证物料连续平缓地塑化。而锥形双螺杆的缺点是螺杆长度变短，对于难塑化的物料，并不适用。
现有挤出机中，增加一定的出料速度一般都是依靠增加螺杆转速来做到。而挤出机由一出料阀来综合考虑优化材料的混料和塑化来达到符合工艺要求的出料的背压范围。这一背压范围是由挤出机厂家出厂决定的背压参数值，其调整范围相当有限。有时产品的挤出工艺要求的背压范围，现有的挤出机依靠增加螺杆转速和调整出料阀门这两个传统手段已经很难达到要求。
现有技术的螺杆挤出机要想得到品质良好的注塑产品必须使得螺杆足够长以使得其有足够的混炼长度以充分熔化热塑性树脂材料，因此，挤出机越来越有大型化的趋势。而近年产品交货周期越来越缩短，要求螺杆的塑化速度要越来越快，很多挤出机变得力不从心。
此外，现有技术的挤出机对原料形状的适用性很窄，很难设计出适用塑化粉料、颗粒料或片状料的热塑性材料的挤出机。
由此，需要设计一种这样的锥形双螺杆挤出机，其既有足够长的加料段，又有塑化后的强制混合、输送，同时有足够宽的背压调节范围，同时还适用各种原料形状如粉料、颗粒料或片状料。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双锥可调速螺杆挤出机。
本发明的目的是这样实现的，一种双锥可调速螺杆挤出机，包括进料部、连接部和混合压缩部，连接部连接在进料部和混合压缩部之间，进料部包括旋转设置在第一级螺筒6中的进料螺杆，所述进料螺杆包括驱动头；
所述连接部包括连接壳体、联动部和熔料连接部，所述联动部和熔料连接部设置在连接壳体内；
所述混合压缩部包括旋转设置在双锥螺筒的两个互相啮合的锥形螺杆,所述双锥螺筒入口一端固定连接熔料连接部的出口端，所述熔料连接部的入口端连接第一级螺筒的出口端；所述锥形螺杆包括螺旋部和驱动轴部；
所述联动部包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和驱动齿轮，第一锥齿轮固定在所述第一锥齿轮的驱动轴部上，第二锥齿轮固定在第二锥齿轮的驱动轴部上，第一锥齿轮啮合第二锥齿轮；所述驱动齿轮设置在第一锥齿轮的驱动轴部上且与所述驱动头耦合连接。
进一步地，所述驱动头为锥形，所述驱动头的锥形轮廓上设有至少2个平行间隔设置且与第一锥形螺杆的驱动轴部垂直的驱动平面，该驱动平面与驱动头的锥形轮廓相交于驱动母线，沿所述驱动母线设有螺旋驱动齿，所述螺旋驱动齿与所述驱动齿轮啮合。
进一步地，第一锥形螺杆的第二驱动轴部上设有键槽，键槽中间隔设有定位孔；驱动齿轮内孔设有凸起键，该凸起键可滑动地配合在键槽中，驱动齿轮一侧固定有定位销筒，所述定位销筒中滑动设有定位销和弹簧，所述定位销的尾轴固定有起销拉头,所述定位销配合在所述定位孔中。
进一步地，所述驱动母线为4排，相应地所述螺旋驱动齿为4排。
进一步地，所述熔料连接部包括相向设置的熔体输送通道，熔料连接部包括成型模，所述成型模包括上半凹模和下半凹模，所述上半凹模和下半凹模之间形成熔体输送通道。
进一步地，熔体输送通道包括第一熔体输送通道和第二熔体输送通道，所述第一熔体输送通道设置在上熔料连接部中，第二熔体输送通道设置在下熔料连接部中,上熔料连接部和连接壳体的内壁之间形成第一温控腔，在下熔料连接部和连接壳体的内壁之间形成第二温控腔。
进一步地，所述锥形螺杆的驱动轴部与所述进料螺杆的驱动轴线在同一水平面内，且第一锥形螺杆的驱动轴部和第二锥形螺杆的驱动轴部对称设置在进料螺杆的驱动轴线的两侧。
进一步地，第一锥形螺杆的驱动轴部和第二锥形螺杆的驱动轴部具有双锥夹角，双锥夹角满足3°≤α≤20°。
进一步地，所述连接壳体包括连接壳筒体、筒底、连接壳前法兰和后固定筒，所述后固定筒螺旋固定在第一级螺筒的前端，所述连接壳前法兰固定连接混合压缩部。
进一步地，所述双锥螺筒包括双锥后盖，在双锥后盖上设有台阶固定孔，台阶固定孔中设有支撑双锥第一轴承，在连接壳体的筒底上设有双锥轴支撑孔，双锥轴支撑孔内设有双锥第二轴承，所述驱动轴部旋转支撑在双锥第一轴承和双锥第二轴承上。
所述双锥可调速螺杆挤出机，通过联动部巧妙地联动了进料螺杆和双锥螺杆，同时通过熔体连接部连接了进料螺杆和双锥螺杆的熔体输送路径，解决了”既有足够长的加料段，又有塑化后的强制混合、输送”的技术需求，另外，通过联动部的驱动齿轮可调节啮合不同直径的螺旋驱动齿,使得双锥螺杆的转速可以随时调节，这样双锥螺杆挤出机就有足够宽的背压调节范围。
1)联动部与熔体连接部的巧妙设计
二者都是连接部的结构，联动部负责将进料螺杆的旋转动力传递到双锥螺杆中，而熔体连接部负责将进料螺杆中的熔体输送到双锥螺杆中；二者在有限的连接壳体的空间内，互不干涉，相互作用地将动力和熔体分别传递到下游螺杆中。
2)双锥螺杆的变速调整机构
驱动齿轮可沿驱动轴部滑动并定位到不同直径的螺旋驱动齿上，这样驱动齿轮成为了螺旋驱动齿的行星齿轮，几排螺旋驱动齿的设置，可以满足行星齿轮啮合在不同直径的螺旋驱动齿上，速度是可调节变化的。这样，在进料螺杆转速一定的情况下，可相对调整双锥螺杆的转速以满足不同背压范围的挤出工艺要求。
3)连接壳体
连接壳体的设置，巧妙地将联动部和熔体连接部设置在连接壳体中，同时能控制熔体连接部的熔体输送通道的温度，可调节转速。
通过以上三个结构的相互配合，共同做到了联动部、熔体连接部巧妙地设置在连接壳体中，同时可在连接壳体一侧采用工具调整驱动齿轮的啮合位置，从而调整双锥螺杆的转速，达到合适背压，满足了既有足够长的加料段，又有塑化后的强制混合、输送的技术优势，适用范围广，实用性强。
附图说明
图1为本发明双锥可调速螺杆挤出机的主剖视图。
图2为本发明双锥可调速螺杆挤出机的俯视剖视图。
图3为本发明双锥可调速螺杆挤出机的A-A剖面图。
图4为本发明双锥可调速螺杆挤出机的B-B剖面图。
图5为本发明双锥可调速螺杆挤出机的局部放大图I。
图6为本发明双锥可调速螺杆挤出机的驱动齿轮调整的工具的主剖面图。
上述图中的附图标记：
1进料部，2连接部，3混合压缩部，4驱动头，5进料螺杆，6第一级螺筒，7固定环套，8重叠部，9开口，10料斗，11内凸环,12圆锥滚子轴承,13后封盖,
20联动部，21熔料连接部，22连接壳体，23成型模,24第一锥齿轮,25第二锥齿轮，26驱动齿轮，27第一熔体输送通道，28第二熔体输送通道，29熔体输送通道
30双锥内腔，31锥形螺杆，32双锥螺筒，33键槽，34第一锥形螺杆，35第二锥形螺杆，36台阶固定孔，37双锥第一轴承，38双锥第二轴承，39前输出嘴
40第一温控腔,41第二温控腔，42双锥轴支撑孔，43螺旋驱动齿,50熔体储存腔
5.1进料区，5.2压缩区，5.3熔融区
21.1上熔料连接部，21.2下熔料连接部
22.1连接壳筒体，22.2筒底，22.3连接壳前法兰,22.4后固定筒
26.1定位销筒，26.2定位销，26.3弹簧,26.4起销拉头,26.5工具，26.6
电磁铁
31.1螺旋部，31.2驱动轴部
32.1双锥筒体，32.2双锥后盖，32.3双锥前法兰，32.4后固定法兰
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
如图所示，一种双锥可调速螺杆挤出机，包括进料部1、连接部2和混合压缩部3，连接部2连接在进料部1和混合压缩部3之间。进料部1包括料斗10、进料螺杆5、第一级螺筒6和固定环套7，所述进料螺杆5螺旋设置在第一级螺筒6中，第一级螺筒6后端插入固定环套7的前端形成重叠部8，在重叠部8正对进料螺杆5设有开口9，料斗10固定设置在开口9中；所述进料螺杆5包括进料区5.1、压缩区5.2、熔融区5.3和驱动头4。进料区5.1对应螺杆直径最小，压缩区5.2对应螺杆直径由小逐渐变大，熔融区5.3的直径是不变的。固定环套7的后端设有内凸环11，在内凸环11两侧分别设有圆锥滚子轴承12。固定环套7后端固定有后封盖13。
所述连接部2包括连接壳体22、联动部20和熔料连接部21，所述联动部20和熔料连接部21设置在连接壳体22内。所述连接壳体22包括连接壳筒体22.1、筒底22.2、连接壳前法兰22.3和后固定筒22.4，所述后固定筒22.4螺旋固定在第一级螺筒6的前端，所述连接壳前法兰22.3固定连接混合压缩部3。所述进料螺杆5的驱动头伸入到连接壳体22内，并在连接壳体22内设有前部支撑轴承20，进料螺杆5旋转支撑在前部支撑轴承21和圆锥滚子轴承12之间。
所述混合压缩部3包括两个互相啮合的锥形螺杆31、双锥螺筒32和前输出嘴39，所述锥形螺杆31轴线在同一水平面上地设置在双锥螺筒32中。所述前输出嘴39通过法兰固定在双锥螺筒32的前端。所述双锥螺筒32包括双锥筒体32.1、双锥后盖32.2、双锥前法兰32.3和后固定法兰32.4，一体成型的所述双锥筒体32.1和所述双锥后盖32.2之间形成双锥内腔30，后固定法兰32.4固定连接所述连接壳前法兰22.3。在连接壳体22的筒底22.2上设有双锥轴支撑孔42。前输出嘴39的法兰固定连接在双锥前法兰32.3上。前输出嘴39与螺杆前端之间形成熔体储存腔50。
所述锥形螺杆31包括第一锥形螺杆34和第二锥形螺杆35，所述锥形螺杆31包括螺旋部31.1和驱动轴部31.2，所述锥形螺杆31的驱动轴部31.2与所述进料螺杆5的驱动轴线在同一水平面内，且第一锥形螺杆34和第二锥形螺杆35的驱动轴部31.2对称设置在进料螺杆5的驱动轴线的两侧，第一锥形螺杆34的驱动轴部31.2和第二锥形螺杆35的驱动轴部31.2具有双锥夹角α，双锥夹角α满足3°≤α≤20°。所述驱动轴部31.2从双锥后盖33.2伸出旋转设置在连接壳体22内；具体地，在双锥螺筒32的双锥后盖33.2上设有台阶固定孔36，台阶固定孔36中设有支撑所述驱动轴部31.2的双锥第一轴承37，双锥轴支撑孔42内设有双锥第二轴承38，所述驱动轴部31.2旋转支撑在双锥第一轴承37和双锥第二轴承38上。
所述联动部20包括第一锥齿轮24、第二锥齿轮25和驱动齿轮26，第一锥齿轮24和所述驱动齿轮26固定在所述第一锥齿轮24的驱动轴部31.2上，第二锥齿轮25固定在第二锥齿轮25的驱动轴部31.2上，第一锥齿轮24啮合第二锥齿轮25。第一锥形螺杆的第二驱动轴部31.2上设有键槽33；驱动齿轮26内孔设有凸起键，该凸起键可滑动地配合在键槽33中，驱动齿轮26一侧固定有定位销筒26.1，所述定位销筒26.1中滑动设有定位销26.2和弹簧26.3。所述定位销26.2的尾轴固定有起销拉头26.4。工作时，定位销26.2在弹簧26.3的作用下定位在键槽33中的定位孔33.1中。所述驱动齿轮26则可带动第一锥形螺杆34转动，同时也可在键槽33中通过不同尺寸的定位块来调节其在键槽33中的位置。所述驱动头4为锥形，所述驱动头4的锥形轮廓上设有至少2个平行间隔设置且与驱动轴部31.2垂直的驱动平面，该驱动平面与驱动头的锥形轮廓相交于驱动母线Ρ，沿所述驱动母线Ρ设有螺旋驱动齿43，所述螺旋驱动齿43与所述驱动齿轮26啮合。
当需要改变双锥螺杆的转速时，用工具26.4抓住起销拉头26.3，将定位销26.2从定位销筒26.1中拉起，然后带动驱动齿轮26在键槽33中移动，直到定位销26.2重新被弹簧顶到下一个定位孔26.2中，这样，驱动齿轮26就被重新定位在与下一排螺旋驱动齿27啮合，从而重新调整了双锥螺杆的转速。
所述工具26.5为一圆筒，圆筒内设有电磁铁26.6，将起销拉头26.3插入到工具26.4的圆筒中，打开开关使电磁铁26.6得电，起销拉头26.3被吸在电磁铁26.6上并随工具26.4横向在键槽33中移动，断开开关使电磁铁26.6失电，当定位销26.2遇到定位孔26.2时，弹簧26.3重新将定位销26.2压入定位孔26.2完成定位。
更为优选的是，所述驱动母线P设有4排，所述螺旋驱动齿15为4排。
在联动部20外设有熔料连接部21，所述熔料连接部21包括相向设置的熔体输送通道29，熔体输送通道29具体包括第一熔体输送通道27和第二熔体输送通道28，所述第一熔体输送通道27设置在上熔料连接部21.1中，第二熔体输送通道28设置在下熔料连接部21.2中。所述熔体输送通道29的沿螺杆轴向的横截面呈凸形曲线，在熔体输送方向上先宽后窄然后再宽，最窄处位于凸形曲线的最高点。熔料连接部21包括成型模23，所述成型模23包括上半凹模23.1和下半凹模23.2，所述上半凹模23.1和下半凹模23.2之间形成熔体输送通道29。所述成型模23固定在所述连接壳体21的内壁上。上熔料连接部21.1固定在连接壳体中联动部的上方，下熔料连接部21.2固定在连接壳体中联动部的下方；在上熔料连接部21.1和连接壳体21的内壁之间形成第一温控腔40，在下熔料连接部21.2和连接壳体21的内壁之间形成第二温控腔41。
所述双锥可调速螺杆挤出机做到了联动部、熔体连接部巧妙地设置在连接壳体中，同时可在连接壳体一侧采用工具调整驱动齿轮的啮合位置，从而调整双锥螺杆的转速，达到合适背压，满足了既有足够长的加料段，又有塑化后的强制混合、输送的技术优势，适用范围广，实用性强。

Claims (10)

1.一种双锥可调速螺杆挤出机，包括进料部(1)、连接部(2)和混合压缩部(3)，连接部(2)连接在进料部(1)和混合压缩部(3)之间，其特征在于，
进料部(1)包括旋转设置在第一级螺筒(6)中的进料螺杆(5)，所述进料螺杆(5)包括驱动头(4)；
所述连接部(2)包括连接壳体(22)、联动部(20)和熔料连接部(21)，所述联动部(20)和熔料连接部(21)设置在连接壳体(22)内；
所述混合压缩部(3)包括旋转设置在双锥螺筒(32)的两个互相啮合的锥形螺杆(31),所述双锥螺筒(32)入口一端固定连接熔料连接部(21)的出口端，所述熔料连接部(21)的入口端连接第一级螺筒的出口端；所述锥形螺杆(31)包括螺旋部(31.1)和驱动轴部(31.2)；
所述联动部(20)包括第一锥齿轮(24)、第二锥齿轮(25)和驱动齿轮(26)，第一锥齿轮(24)固定在所述第一锥齿轮(24)的驱动轴部(31.2)上，第二锥齿轮(25)固定在第二锥齿轮(25)的驱动轴部(31.2)上，第一锥齿轮(24)啮合第二锥齿轮(25)；所述驱动齿轮(26)设置在第一锥齿轮(24)的驱动轴部(31.2)上且与所述驱动头(4)耦合连接。
2.如权利要求1所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，所述驱动头(4)为锥形，所述驱动头(4)的锥形轮廓上设有至少2个平行间隔设置且与第一锥形螺杆的驱动轴部(31.2)垂直的驱动平面，该驱动平面与驱动头的锥形轮廓相交于驱动母线(Ρ)，沿所述驱动母线(Ρ)设有螺旋驱动齿(43)，所述螺旋驱动齿(43)与所述驱动齿轮(26)啮合。
3.如权利要求2所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，第一锥齿轮(24)的驱动轴部(31.2)上设有键槽(33)，键槽中间隔设有定位孔(33.1)；驱动齿轮(26)内孔设有凸起键，该凸起键可滑动地配合在键槽(33)中，驱动齿轮(26)一侧固定有定位销筒(26.1)，所述定位销筒(26.1)中滑动设有定位销(26.2)和弹簧(26.3)，所述定位销(26.2)的尾轴固定有起销拉头(26.4),所述定位销(26.2)配合在所述定位孔(33.1)中。
4.如权利要求3所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，所述驱动母线为4排，相应地所述螺旋驱动齿(27)为4排。
5.如权利要求4所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，所述熔料连接部(21)包括相向设置的熔体输送通道(29)，熔料连接部(21)包括成型模(23)，所述成型模(23)包括上半凹模(23.1)和下半凹模(23.2)，所述上半凹模(23.1)和下半凹模(23.2)之间形成熔体输送通道(29)。
6.如权利要求5所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，熔体输送通道(29)包括第一熔体输送通道(27)和第二熔体输送通道(28)，所述第一熔体输送通道(27)设置在上熔料连接部(21.1)中，第二熔体输送通道(28)设置在下熔料连接部(21.2)中,上熔料连接部(21.1)和连接壳体(21)的内壁之间形成第一温控腔(40)，在下熔料连接部(21.2)和连接壳体(21)的内壁之间形成第二温控腔(41)。
7.如权利要求1-6任一所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，所述锥形螺杆(31)的驱动轴部(31.2)与所述进料螺杆(5)的驱动轴线在同一水平面内，且第一锥形螺杆(34)的驱动轴部(31.2)和第二锥形螺杆(35)的驱动轴部对称设置在进料螺杆(5)的驱动轴线的两侧。
8.如权利要求1所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，第一锥形螺杆(34)的驱动轴部(31.2)和第二锥形螺杆(35)的驱动轴部(31.2)具有双锥夹角(α)，双锥夹角(α)满足3°≤α≤20°。
9.如权利要求8所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，所述连接壳体(22)包括连接壳筒体(22.1)、筒底(22.2)、连接壳前法兰(22.3)和后固定筒(22.4)，所述后固定筒(22.4)螺旋固定在第一级螺筒(6)的前端，所述连接壳前法兰(22.3)固定连接混合压缩部(3)。
10.如权利要求9所述双锥可调速螺杆挤出机，其特征在于，所述双锥螺筒(32)包括双锥后盖(32.2)，在双锥后盖(33.2)上设有台阶固定孔(36)，台阶固定孔(36)中设有支撑双锥第一轴承(37)，在连接壳体(22)的筒底上设有双锥轴支撑孔(23)，双锥轴支撑孔(23)内设有双锥第二轴承(38)，所述驱动轴部(31.2)旋转支撑在双锥第一轴承(37)和双锥第二轴承(38)上。
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