CN107116718B - 一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，包括左转子(1)和右转子(2)，转子(1)和右转子(2)完全相同；左转子(1)包含左过渡段(601)与左啮合段(602)；左转子(1)的端面型线(201)包括3段大圆弧和3段小圆弧，各段相邻曲线都能实现全光滑连接；啮合块(301)在左转子(1)上错列分布，形成左啮合段(602)；左啮合段(602)前部为左过渡段(601)，左过渡段(601)与左啮合段(602)的端面型线一致；在工作过程中，左转子与右转子能够实现正确啮合。本发明改善了转子的受力特性，减少了转子啮合工作过程中产生的磨损，提高了转子的使用寿命，减少了漏料；并且全光滑转子的啮合段对物料有更均匀的混炼效果。

Description

一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子
技术领域
本发明涉及一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，用于同向双螺杆挤出机，属于高分子材料混炼加工领域，尤其适用于于加工量大、转子转速高的场合
背景技术
双螺杆挤出机主要用于物料的混炼和成型，因其处理量大、扭矩高和转速高的优点，广泛应用于石油、化工、橡胶和制药行业。其结构包括机筒以及设于机筒内部的螺杆，螺杆平行放置。其中，螺杆混炼段包括混炼元件和心轴，混炼元件套接在心轴上。目前，常见的混炼元件有啮合块和螺纹元件，在实际应用中，啮合块因其混炼效果优于螺纹元件而得到广泛应用，而其中三头啮合块由于其挤压腔室比双头的浅，因此剪切挤压效果更明显。美国专利(专利号：US 8596856 B2)提及一种已经在生产领域获得大量应用的三头啮合块转子，其左右转子分别由三段圆弧线组成，左右转子在同步同向回转运动时能实现正确的啮合，物料受到转子之间和转子与机桶壁相对运动产生的挤压与剪切作用，从而完成混炼过程。但该转子型线存在缺点：左转子和右转子在圆弧线连接处都存在尖点，尖点位置处易产生应力集中和受力变形，在使用过程中造成磨损增加和漏料问题；在尖点处对物料局部剪切效果过大，造成物料混炼不均匀。
发明内容
本发明为了解决上述存在尖点导致寿命降低的问题，提出一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子。在转子的截面型线上，采用大圆弧与小圆弧光滑连接，使转子截面型线上原有的点与圆弧的啮合变为了圆弧与圆弧的啮合，保证了各段相邻曲线的光滑过渡，转子的啮合段由n(n＝10～20)个啮合块在轴上错列排布生成，转子过渡段为转子的端面型线沿轴向作逆时针螺旋展开生成，实现了物料输送段到啮合段的均匀过渡。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，包括左转子(1)和右转子(2)，左转子(1)的端面型线(201)由6段圆弧全部光滑连接而形成，按逆时针方向依次为：第一大圆弧AF、第一小圆弧FE、第二大圆弧ED、第二小圆弧DC、第三大圆弧CB、第三小圆弧BA；6段圆弧所对应的圆心角均为60°；第一大圆弧AF与第二小圆弧DC共圆心，圆心点为I点；第二大圆弧ED与第三小圆弧BA共圆心，圆心点为H点；第三大圆弧CB与第一小圆弧FE共圆心，圆心点为G点；圆心点H、I、G连线构成等边三角形，边长为L；第一大圆弧AF、第二大圆弧ED、第三大圆弧BC的半径相同，为R1；第一小圆弧AB、第二小圆弧CD、第三小圆弧EF的半径相同，为R3；第一大圆弧AF、第三大圆弧BC与第一小圆弧AB光滑内切连接；左转子(1)的端面型线(201)关于左转子(1)回转中心O点成120°中心对称；右转子(2)的端面型线(202)和左转子(1)的端面型线(201)完全相同。
所述的一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，左转子(1)的端面型线(201)和右转子(2)的端面型线(202)的节圆半径相等，为R2；左转子(1)和右转子(2)运动方式为同步同向双回转，并且能够实现完全正确啮合；左转子(1)的端面型线(201)中的第一大圆弧AF、第一小圆弧FE、第二大圆弧ED、第二小圆弧DC、第三大圆弧CB、第三小圆弧BA，分别与右转子(2)的端面型线(202)中的第一小圆弧af、第一大圆弧fe、第二小圆弧ed、第二大圆弧dc、第三小圆弧cb、第三大圆弧ba能够实现正确啮合。
所述的一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，左转子(1)的端面型线(201)的几何参数：R1，R2，R3，L满足以下关系：
R1＝2R2-R3
L＝R1-R3
第一大圆弧AF方程为：
Figure BDA0001344002320000021
第一小圆弧FE方程为：
Figure BDA0001344002320000022
以上：t—角度参数。
所述的一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，左转子(1)包含左过渡段(601)和左啮合段(603)；左啮合段(603)由n(n＝10～20)个啮合块(301)在轴上成错列排布，错列角取值为10°～30°；啮合块(301)由左转子(1)的端面型线(201)拉伸生成；左过渡段(601)为左转子(1)的端面型线(201)沿轴向作逆时针螺旋展开生成；左转子(1)与右转子(2)完全相同；左转子(1)与右转子(2)在同向同步双回转运动时能够实现完全正确啮合。
一种双螺杆挤出机，使用所述的一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子。
本发明有益效果为：
①在转子圆弧线连接处增加了一段过渡圆弧，提高了双螺杆挤出机的啮合密封性，减少了漏料，提高了转子的啮合块的使用性能。
②该转子实现了组成型线的全光滑连接，不存在不光滑点，改善了转子圆弧线连接处的力学性能，提高了转子的使用寿命。
③在转子的啮合段前增加了全光滑的过渡段，提高了物料混炼效果。
附图说明
图1为所提出的转子的端面型线图。
图2为所提出的转子的端面型线啮合图。
图3为所提出的转子的端面型线的啮合过程图。
图4为所提出的转子的啮合块图。
图5为所提出的转子的啮合段图。
图6为所提出的转子的过渡段图。
图7为所提出的转子的啮合图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，为所提出的转子的端面型线图；左转子(1)的端面型线(201)由6段圆弧全部光滑连接而形成，按逆时针方向依次为：第一大圆弧AF、第一小圆弧FE、第二大圆弧ED、第二小圆弧DC、第三大圆弧CB、第三小圆弧BA；6段圆弧所对应的圆心角均为60°；第一大圆弧AF与第二小圆弧DC共圆心，圆心点为I点；第二大圆弧ED与第三小圆弧BA共圆心，圆心点为H点；第三大圆弧CB与第一小圆弧FE共圆心，圆心点为G点；圆心点H、I、G连线构成等边三角形，边长为L；第一大圆弧AF、第二大圆弧ED、第三大圆弧BC的半径相同，为R1；第一小圆弧AB、第二小圆弧CD、第三小圆弧EF的半径相同，为R3；第一大圆弧AF、第三大圆弧BC与第一小圆弧AB光滑内切连接；左转子(1)的端面型线(201)关于左转子(1)回转中心O点成120°中心对称，左转子(1)的端面型线(201)中的第一大圆弧AF、第一小圆弧FE绕对称中心O点逆时针旋转120°后，与未旋转的第二大圆弧ED、第二小圆弧DC完全重合，左转子(1)的端面型线(201)中的第一大圆弧AF、第一小圆弧FE绕对称中心O点顺时针旋转120°后，与未旋转的第三大圆弧CB、第三小圆弧BA完全重合；右转子(2)的端面型线(202)和左转子(1)的端面型线(201)完全相同；
左转子(1)的端面型线(201)的几何参数：R1，R2，R3，L满足以下关系：
R1＝2R2-R3
L＝R1-R3
第一大圆弧AF方程为：
Figure BDA0001344002320000041
第一小圆弧FE方程为：
Figure BDA0001344002320000042
以上：t—角度参数。
如图2所示，为所提出的转子的端面型线啮合图；即左转子(1)的端面型线(201)和右转子(2)的端面型线(202)的啮合，左转子(1)的端面型线(201)和右转子(2)的端面型线(202)的节圆半径相等，为R2；左转子(1)和右转子(2)运动方式为同步同向双回转，并且能够实现完全正确啮合；左转子(1)的端面型线(201)中的第一大圆弧AF、第一小圆弧FE、第二大圆弧ED、第二小圆弧DC、第三大圆弧CB、第三小圆弧BA，分别与右转子(2)的端面型线(202)中的第一小圆弧af、第一大圆弧fe、第二小圆弧ed、第二大圆弧dc、第三小圆弧cb、第三大圆弧ba能够实现正确啮合。
如图3所示，为所提出的转子的端面型线的啮合过程图；即在不同相位处，左转子(1)的端面型线(201)和右转子(2)的端面型线(202)的啮合图；图3中的(a)，左转子(1)的端面型线(201)中的第三大圆弧CB和右转子(2)的端面型线(202)中的第三小圆弧cb能够实现正确啮合；图3中的(b)，左转子(1)的端面型线(201)中的第三小圆弧BA和右转子(2)的端面型线(202)中的第三大圆弧ba能够实现正确啮合；图3中的(c)，左转子(1)的端面型线(201)中的第三小圆弧BA和右转子(2)的端面型线(202)中的第三大圆弧ba能够实现正确啮合；图3中的(d)，左转子(1)的端面型线(201)中的第三小圆弧BA和右转子(2)的端面型线(202)中的第三大圆弧ba能够实现正确啮合；由此说明不同相位处左转子(1)的端面型线(201)和右转子(2)的端面型线(202)满足正确的啮合关系，因此在工作过程中左转子(1)、右转子(2)满足正确的啮合关系。
如图4所示，为所提出的转子的啮合块图；啮合块(301)的生成过程是由左转子(1)的端面型线(201)轴向拉伸生成。
如图5所示，为所提出的转子的过渡段图；左过渡段(601)为左转子(1)的端面型线(201)沿轴向作逆时针螺旋展开生成；右过渡段(602)的生成方式与左过渡段(601)的生成方式相同；左过渡段(601)与右过渡段(602)能够在同步同向双回转中实现正确啮合。
如图6所示，为所提出的转子的啮合段图；左啮合段(603)由n(n＝10～20)个啮合块(301)在轴上成错列排布，错列角取值为10°～30°；右啮合段(604)的生成方式与左啮合段(603)完全相同，同时能够在同步同向双回转中实现正确啮合。
如图7所示，为所提出的转子的啮合图；左转子(1)与右转子(2)完全相同，由过渡段和啮合段组成，左转子(1)的组成依次为：左过渡段(601)与左啮合段(603)；右转子(2)的组成依次为：右过渡段(602)与右啮合段(604)；同时左转子(1)与右转子(2)能够在同步同向双回转中实现正确啮合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，包括左转子(1)和右转子(2)，其特征是：左转子(1)的端面型线(201)由6段圆弧全部光滑连接而形成，按逆时针方向依次为：第一大圆弧AF、第一小圆弧FE、第二大圆弧ED、第二小圆弧DC、第三大圆弧CB、第三小圆弧BA；6段圆弧所对应的圆心角均为60°；第一大圆弧AF与第二小圆弧DC共圆心，圆心点为I点；第二大圆弧ED与第三小圆弧BA共圆心，圆心点为H点；第三大圆弧CB与第一小圆弧FE共圆心，圆心点为G点；圆心点H、I、G连线构成等边三角形，边长为L；第一大圆弧AF、第二大圆弧ED、第三大圆弧CB的半径相同，为R1；第一小圆弧FE、第二小圆弧DC、第三小圆弧BA的半径相同，为R3；第一大圆弧AF、第三大圆弧CB与第三小圆弧BA光滑内切连接；左转子(1)的端面型线(201)关于左转子(1)回转中心O点成120°中心对称；右转子(2)的端面型线(202)和左转子(1)的端面型线(201)完全相同；
所述左转子(1)的端面型线(201)和右转子(2)的端面型线(202)的节圆半径相等，为R2；左转子(1)和右转子(2)运动方式为同步同向双回转，并且能够实现完全正确啮合；左转子(1)的端面型线(201)中的第一大圆弧AF、第一小圆弧FE、第二大圆弧ED、第二小圆弧DC、第三大圆弧CB、第三小圆弧BA，分别与右转子(2)的端面型线(202)中的第一小圆弧af、第一大圆弧fe、第二小圆弧ed、第二大圆弧dc、第三小圆弧cb、第三大圆弧ba能够实现正确啮合；
所述左转子(1)的端面型线(201)的几何参数：R1，R2，R3，L满足以下关系：
R1＝2R2-R3
L＝R1-R3
第一大圆弧AF方程为：
Figure FDA0004202290270000011
第一小圆弧FE方程为：
Figure FDA0004202290270000021
以上：t—角度参数。
2.如权利要求1所述的一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子，其特征是：左转子(1)包含左过渡段(601)和左啮合段(603)；左啮合段(603)由n＝10～20个啮合块(301)在轴上成错列排布，错列角取值为10°～30°；啮合块(301)由左转子(1)的端面型线(201)拉伸生成；左过渡段(601)为左转子(1)的端面型线(201)沿轴向作逆时针螺旋展开生成；左转子(1)与右转子(2)完全相同；左转子(1)与右转子(2)在同向同步双回转运动时能够实现完全正确啮合。
3.一种双螺杆挤出机，其特征是：使用如权利要求1所述的一种具有过渡段的全光滑双螺杆挤出机转子。
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