CN107859747B - 采用动密封结构的挤出机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用动密封结构的挤出机，包括料筒、转子和密封环，密封环具有轴向的中央环孔和径向布置的密封侧壁面，在密封侧壁面上设置有至少一对轴线呈弧形的集料浅凹坑，所有集料浅凹坑以相同的偏转方向布置在中央环孔的外周并内端连通中央环孔，集料浅凹坑的深度从外向内逐渐增大；密封环通过中央环孔穿套在转子的轴伸端上并让其密封侧壁面紧贴在料筒上；还包括有能够驱动密封环旋转的动力装置，在动力装置的驱动下，密封环的旋转方向与集料浅凹坑的偏转方向相反从而能够把收集到集料浅凹坑内的物料向中央环孔方向推送；在中央环孔的孔侧壁上或在轴伸端的对应孔侧壁的轴侧壁中的至少其中一个侧壁上设置有密封螺旋槽，这样能够形成动密封。

Description

采用动密封结构的挤出机

技术领域

本发明涉及一种采用动密封结构的挤出机。

背景技术

快速发展的现代工业，机械密封件的使用环境正在发生深刻的变化，对其工况要求更加苛刻，正向高速、高压、低温、高真空等方向发展。以挤出机为例，所述挤出机属于塑料机械的一种。如图1所示，所述挤出机包括有用于储存物料的料筒1，在所述料筒1内设置有用于搅动物料的转子2，还包括有用于驱动所述转子2旋转的驱动装置3，所述驱动装置3的输出端30连接所述转子2的轴伸端20，所述输出端30通过轴承4转动设置在所述料筒1上。待加工物料一般是原料粉末，放入所述料筒内与水或其他液体一起搅拌成为熔融物料。在搅拌的过程中，所述原料粉末或熔融物料非常容易通过所述转子轴伸端20与所述料筒1之间间隙泄漏到所述料筒1外并跑到所述轴承4上，甚至跑到所述驱动装置3内，造成所述轴承4和所述驱动装置3的旋转性能下降甚至损坏。为了解决上述问题，目前常用的解决方案是在所述料筒1和所述转子轴伸端20之间设置旋转密封环5。如图2所示，所述旋转密封环5具有外环骨架50和设置在所述外环骨架50的环形空间内的弹性密封圈51。所述外环骨架50还具有光滑的径向延伸的密封平面501。所述旋转密封环5穿套在所述转子轴伸端20上，通过所述弹性密封圈51对所述转子轴伸端20和所述旋转密封环5之间的间隙进行轴向密封。所述旋转密封环5还通过螺钉锁定到所述输出端30上并让其密封平面501紧贴在所述料筒1。这样通过所述旋转密封环5的密封平面501和所述料筒1之间的紧贴进行径向密封。但随着所述挤出机使用时间的延长，所述旋转密封环5的密封平面501会出现磨损，所述弹性密封圈51也会出现老化，导致所述转子轴伸端20和所述旋转密封环5之间的间隙，以及所述旋转密封环5和所述料筒1之间的间隙逐渐增大。所述料筒1内的原料粉末和熔融物料非常容易通过间隙泄漏到所述料筒1外而破坏所述轴承4甚至是所述驱动装置3内的动力传动件。

发明内容

针对现有技术的不足，有必要对挤出机的密封结构作进行改进。鉴于此，本发明提出一种采用动密封结构的挤出机，包括料筒和用于搅动所述料筒内的物料的转子，其特征在于，还包括有密封环，所述密封环具有轴向的中央环孔和径向布置的密封侧壁面，在所述密封侧壁面上设置有至少一对呈扇形的集料浅凹坑，所述集料浅凹坑的轴线呈弧形并且所有的所述集料浅凹坑以相同的偏转方向布置在所述中央环孔的外周，所述集料浅凹坑的内端连通所述中央环孔，所述集料浅凹坑的深度从外向内逐渐增大；所述密封环通过所述中央环孔穿套在所述转子的轴伸端上并让其密封侧壁面紧贴在所述料筒上或紧贴在设置于所述料筒上的垫块上；还包括有能够驱动所述密封环旋转的动力装置，在所述动力装置的驱动下，所述密封环的旋转方向与所述集料浅凹坑的偏转方向相反从而能够把收集到所述集料浅凹坑内的物料向所述中央环孔方向推送；在所述中央环孔的孔侧壁上或在所述轴伸端的对应所述孔侧壁的轴侧壁中的至少其中一个侧壁上设置有能够产生泵送力从而把所述中央环孔内的物料向所述料筒方向推送的密封螺旋槽。

其中，所述转子的轴伸端是设置非挤压工作面的区域段，用于连接驱动所述转子旋转的转子驱动端。所述转子驱动端可以是独立于驱动所述密封环旋转的动力装置的另一个动力系统中的动力输出端，还可以是所述动力装置中的其中一个输出端。

其中，所述中央环孔的中心轴线沿轴向布置，所述密封侧壁面沿径向布置，这样，所述中央环孔的中心轴线和所述密封侧壁面是相互垂直布置的。所述密封侧壁面是用于与所述料筒或所述料筒上的垫块贴合形成面密封的密封面。

其中，所述集料浅凹坑是布置在所述密封侧壁面上的浅凹腔，可以用于收集泄漏到所述密封侧壁面上的原料粉末或熔融物料，并借助所述集料浅凹坑的内端连通所述中央环孔的结构，让收集到所述集料浅凹坑内的原料粉末或熔融物料能够进入到所述中央环孔内而顺利排离所述集料浅凹坑，从而减少所述原料粉末或熔融物料长时间积滞在所述浅凹腔内削弱所述集料浅凹坑的收集能力，这样所述集料浅凹坑也就能够源源不断地收集原料粉末或熔融物料。在此基础上，所述集料浅凹坑的轴线呈弧形，所述集料浅凹坑的深度从外向内逐渐增大，这样当所述密封环沿所述集料浅凹坑的偏转方向的相反方向旋转时，所述集料浅凹坑能够产生流体动压力将收集到所述集料浅凹坑内的物料向所述中央环孔方向推送。

由此可见，与现有技术相比，本发明中的设置有所述集料浅凹坑的密封环与传统密封环相比，具有以下的有益的技术效果：首先所述密封环具有密封侧壁面，借助所述密封侧壁面可以用于与所述料筒或所述垫块贴合形成面密封结构。而当所述密封侧壁面出现磨损而导致所述密封环与所述其他构件之间出现间隙时，又可以借助所述密封侧壁面上的集料浅凹坑产生流体动压力实现将把收集到所述集料浅凹坑内的物料向所述中央环孔方向推送，阻止原料粉末或熔融物料向四周扩散泄漏，实现径向密封。另外由于在所述中央环孔的孔侧壁上或在所述轴伸端的对应所述孔侧壁的轴侧壁中的至少其中一个侧壁上设置有所述密封螺旋槽，这样，收集到所述中央环孔内的物料在所述密封螺旋槽的驱动下将产生泵送压头，当所述泵送压头和所述料筒内的被密封介质的压力达到平衡状态时，就能阻止被密封介质从所述密封环和所述轴件之间的间隙泄漏出来，从而实现轴向动密封。综上所述，在所述密封环与所述料筒之间能够形式径向动密封，在所述密封环与所述转子的轴伸端之间能够形成轴向动密封，从而能够很好地同时从径向和轴向对所述料筒内的物料进行双重密封防止物料泄漏出来损坏轴承或所述动力装置等构件。

进一步的技术方案还可以是，在所述密封环的密封侧壁面上设置有三条所述集料浅凹坑。这样，可以优化所述密封环旋转时产生的流体动压力。

进一步的技术方案还可以是，在所述密封环上还设置有轴向延伸的连接孔，所述连接孔与所述集料浅凹坑左、右布置。这样，紧固件可以穿过所述连接孔把所述密封环进行锁定。

当需要把所述挤压机的结构设置得更加紧凑的情况下，不论是所述中央环孔的孔侧壁还是所述转子的轴侧壁的轴向长度都是非常有限的，导致所述密封螺旋槽难以满足高密封要求，为了解决上述问题，本发明还提出另一种改进方案，在所述中央环孔的孔侧壁上和在所述转子的对应所述孔侧壁的轴侧壁上分别设置有所述密封螺旋槽。这样，在缩短所述密封螺旋槽的轴向长度的情况下，所述孔侧壁上的密封螺旋槽和所述轴侧壁上的密封螺旋槽能够协同作用提高泵送力，从而仍然能够保持良好的密封效果。

进一步的技术方案还可以是，所述动力装置具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接所述转子，所述第二输出端连接所述密封环。这样，可以减少动力设备的设置，简化所述挤压机的结构。

由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到采用动密封结构的挤出机上。

附图说明

图1是现有技术中的挤出机的密封结构示意图；

图2是现有技术中的密封环的平面结构示意图；

图3是对应用本发明技术方案的密封环的立体结构示意图；

图4是图3所示的密封环的主视结构示意图；

图5是图4中A-A方向的剖视结构示意图；

图6是应用本发明技术方案的采用动密封结构的挤出机的主视方向的结构示意图；

图7是图6中B-B方向的剖视结构示意图；

图8是图7中C部放大结构示意图。

实施方式

下面结合附图对应用本发明技术方案的密封环以及应用所述密封环的挤出机的结构作进一步的说明。

如图3、图4和图5所示是密封环5的结构示意图，所述密封环5具有轴向的中央环孔53，所述密封环5具有径向布置的密封侧壁面50，在所述密封侧壁面50上设置有三条呈扇形的集料浅凹坑51，当然在其他的实施方式中，还可以设置一对或更多的所述集料浅凹坑51也是可行的。所述集料浅凹坑51的轴线呈弧形并且所有的所述集料浅凹坑51以相同的偏转方向布置在所述中央环孔53的外周，所述集料浅凹坑51的内端连通所述中央环孔53，所述集料浅凹坑51的深度从外向内逐渐增大。

其中，所述中央环孔53的中心轴线沿轴向布置，所述密封侧壁面50沿径向布置。这样，所述中央环孔53的中心轴线和所述密封侧壁面50是相互垂直布置的。

其中，所述密封侧壁面50是用于与其构件贴合形成面密封的密封面。

其中，所述集料浅凹坑51是布置在所述密封侧壁面50上的浅凹腔，可以用于收集泄漏到所述密封侧壁面50上的原料粉末或熔融物料，并借助所述集料浅凹坑51的内端连通所述中央环孔53的结构，让收集到所述集料浅凹坑51内的原料粉末或熔融物料进入到所述中央环孔53内而顺利排离所述集料浅凹坑51，从而减少所述原料粉末或熔融物料长时间积滞在所述浅凹腔内削弱所述集料浅凹坑51的收集能力，这样所述集料浅凹坑51也就能够源源不断地收集原料粉末或熔融物料。在此基础上，所述集料浅凹坑51的轴线呈弧形，所述集料浅凹坑51的深度从外向内逐渐增大，这样当所述密封环5沿所述集料浅凹坑51的偏转方向的相反方向旋转时，所述集料浅凹坑51能够产生流体动压力将收集到所述集料浅凹坑51内的物料向所述中央环孔53方向推送。

由此可见，与现有技术相比，本发明中的设置有所述集料浅凹坑51的密封环5与传统密封环相比，具有以下的有益效果：首先所述密封环5具有密封侧壁面50，借助所述密封侧壁面50可以用于其他构件形成面面密封结构。而当所述密封侧壁面50出现磨损而导致所述密封环5与所述其他构件之间出现间隙时，又可以借助所述密封侧壁面50上的集料浅凹坑51产生流体动压力实现将把收集到所述集料浅凹坑51内的物料向所述中央环孔53方向推送，阻止原料粉末或熔融物料向四周扩散泄漏，实现径向密封。

在所述密封环5上还设置有轴向延伸的连接孔52，所述连接孔52与所述集料浅凹坑51左、右布置。紧固件穿过所述连接孔52可以把所述密封环5进行锁定。在所述中央环孔53的孔侧壁上设置有密封螺旋槽54。在具体的应用中，当所述密封环5通过所述中央环孔53穿套在轴件上并绕所述轴件旋转时，在所述密封螺旋槽54的驱动下，所述密封螺旋槽54内的原料粉末或熔融物料将产生泵送压头，当所述泵送压头和被密封介质的压力平衡时，就能阻止被密封介质从所述密封环5的孔侧壁和所述轴件之间的间隙泄漏出来，从而实现轴向密封的功能。

如图6、图7和图8所示，本发明还提出应用所述密封环5的挤出机100。所述挤出机100包括料筒1和所述密封环5，在所述料筒1的尾端设置有法兰盘11，在所述料筒1内设置有用于搅动物料的转子2。在所述料筒1的后方设置有动力装置3，所述动力装置3包括电机31以及连接所述电机31的输出端的减速器32。所述减速器32具有第一输出端321和第二输出端322。所述转子2的轴伸端20伸到所述料筒1外与所述第一输出端321传动连接。所述第二输出端322通过轴承4转动设置在所述法兰盘11的中央盘孔内。所述密封环5通过所述中央环孔53穿套在所述转子2 的轴伸端20上并让其密封侧壁面50紧贴在所述料筒1上，紧固件穿过所述密封环5的连接孔52把所述密封环5连接到所述第二输出端322上。为了减少所述料筒1的磨损，还可以在所述料筒1上设置有垫块，所述密封侧壁面50紧贴在所述垫块上。在所述动力装置3的驱动下，所述密封环5的旋转方向与所述集料浅凹坑51的偏转方向相反从而能够把收集到所述集料浅凹坑51内的物料向所述中央环孔53方向推送实现径向动密封。在另外一种实施方式中，所述动力装置3可以只设置一个输出端并让所述输出端连接所述转子2，所述密封环5连接在所述转子2上。这样，所述密封环5可以与所述转子2一起旋转而简化动力装置3的结构。

如图8所示，除了在所述中央环孔53的孔侧壁上设置有所述密封螺旋槽54，在所述轴伸端20对应所述孔侧壁的轴侧壁上还设置有能够产生泵送力从而把所述中央环孔53内的物料向所述料筒1方向推送的密封螺旋槽21。在所述密封螺旋槽(54和21)的驱动下，所述密封螺旋槽(54和21)内的原料粉末或熔融物料将产生泵送压头，当所述泵送压头与所述料筒1内的被密封的原料粉末或熔融物料的压力达到平衡状态时，就能阻止被密封的原料粉末或熔融物料从所述密封环5的孔侧壁和所述轴伸端20的轴侧壁之间的间隙泄漏到所述料筒1外从而实现轴向动密封。另外，所述孔侧壁上的密封螺旋槽54和所述轴侧壁上的密封螺旋槽21能够协同作用提高泵送力，从而能够大大地提高密封效果。在此情况下，可以缩短所述密封螺旋槽（54、21）的轴向长度而减少占用空间，使得所述挤压机的结构设置得更加紧凑。当然在所述挤压机具有充足设置空间的情况下，可以仅在所述中央环孔53的孔侧壁上或在所述轴伸端20的轴侧壁上设置所述密封螺旋槽(54或21)。

综上所述，在所述密封环5与所述料筒1之间能够形式径向动密封，在所述密封环5与所述转子2的轴伸端20之间能够形成的轴向动密封，从而能够很好地对所述料筒1内的物料进行双重密封防止物料泄漏出来损坏轴承4或所述动力装置3。由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到密封环5上，还可以应用到所述挤出机的动密封结构上。

Claims (3)

1.采用动密封结构的挤出机，包括料筒和用于搅动所述料筒内的物料的转子，其特征在于，还包括有密封环，所述密封环具有轴向的中央环孔和径向布置的密封侧壁面，在所述密封侧壁面上设置有至少一对呈扇形的集料浅凹坑，所述集料浅凹坑的轴线呈弧形并且所有的所述集料浅凹坑以相同的偏转方向布置在所述中央环孔的外周，所述集料浅凹坑的内端连通所述中央环孔，所述集料浅凹坑的深度从外向内逐渐增大；所述密封环通过所述中央环孔穿套在所述转子的轴伸端上并让其密封侧壁面紧贴在所述料筒上或紧贴在设置于所述料筒上的垫块上；还包括有能够驱动所述密封环旋转的动力装置，所述动力装置包括电机以及连接所述电机的输出端的减速器，所述减速器具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接所述转子，所述第二输出端连接所述密封环，在所述动力装置的驱动下，所述密封环的旋转方向与所述集料浅凹坑的偏转方向相反从而能够把收集到所述集料浅凹坑内的物料向所述中央环孔方向推送；在所述中央环孔的孔侧壁上和在所述轴伸端的对应所述孔侧壁的轴侧壁上分别设置有能够产生泵送力从而把所述中央环孔内的物料向所述料筒方向推送的密封螺旋槽。

2.根据权利要求1所述的挤出机，其特征在于，在所述密封环的密封侧壁面上设置有三条所述集料浅凹坑。

3.根据权利要求1所述的挤出机，其特征在于，在所述密封环上还设置有轴向延伸的连接孔，所述连接孔与所述集料浅凹坑左、右布置。