CN108247982B - 一种大型锥双挤出机发泡螺杆 - Google Patents

一种大型锥双挤出机发泡螺杆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型挤出机发泡锥双螺杆，包括喂料段、压缩段、计量段、排气段和混炼段，还包括预压缩段和动态混合头，在喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段和混炼段的上设有相互啮合的螺棱，相邻的螺棱之间形成螺槽，动态混合头设有相互啮合的凸块。与现有技术相比，本发明将压缩段分离为预压缩段和压缩段，提高螺杆的长径比和物料停留时间，提高加工过程中热控制的效率，以最小的应力完成材料的塑化；设置动态混合头，降低物料从螺杆挤出时的热量，有效避免物料的温度因剪切热而升高，降低发泡气体析出到物料表面；延长锥双螺杆的长度和螺杆的直径，增大螺杆容积和表面积，使螺杆内可以容纳更多的物料，提高产量。

Description

一种大型锥双挤出机发泡螺杆
技术领域
本发明涉及一种挤出设备零部件，尤其是涉及一种大型锥双挤出机发泡螺杆。
背景技术
近年来，人们对塑料制品的要求不断提高，特别是在节能环保方面，要求塑料生产设备和工艺在满足制品的使用要求的同时尽可能降低生产成本，提高资源利用率，实现绿色制造。而发泡塑材由于其低热导率、良好的声学阻尼性、易于采用机械方法加工、高阻燃性、良好的耐热耐化学性及其低密度所带来的低成本等优势，与非发泡的工艺相比显著降低了原料消耗，降低了环境压力。其中PVC硬质发泡板外表可模仿木质结构，且同加工性能与木头相似，故PVC硬质发泡板可在一定程度替代木制品，增大发泡塑材的产量可降低木材砍伐，保护环境。
目前国内外发泡生产设备已经趋于成熟，其中紧密啮合的异向平行、锥形双螺杆挤出机由于其原料的温和生热和温和塑化、良好的热和物料均化、稳定的压力建立不受物料干扰及低转速高产量等优势，广泛用于中密度到高密度发泡挤出设备的生产。由于技术和生产的限制，大产量发泡挤出设备多使用平行双螺杆挤出机。目前国内的最大的锥形双螺杆挤出设备为SJZ80/156锥形双螺杆挤出机，其产量约为250kg/h，但此挤出机的产量已不能满足市场的要求，研究大型锥双发泡挤出机是今后社会发展的趋势。
发泡螺杆是挤出设备的核心零部件之一，发泡螺杆主要作用是将PVC粉料经输送、压缩、压实塑化、排气，均化计量等步骤，转换成PVC稳定均一，发泡剂分散均匀的塑胶熔体，输出给模具发泡及辅机设备，生产出符合要求的发泡产品。因此，研究大型锥双挤出机专用发泡螺杆是发展大型锥双发泡挤出机的重中之重。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种产量大、效率高的大型锥双挤出机发泡螺杆。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种大型挤出机发泡锥双螺杆，由左螺杆和右螺杆组成，包括喂料段、压缩段、计量段、排气段和混炼段，还包括预压缩段和动态混合头，所述的预压缩段设置在喂料段与压缩段之间，所述的动态混合头设置在混炼段的末端，所述的左螺杆和右螺杆在喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段和混炼段设有相互啮合的螺棱，所述的左螺杆和右螺杆的动态混合头设有相互啮合的凸块。
进一步地，所述动态混合头的凸块为长条块状，凸块成排排布在锥双螺杆的表面，左螺杆和右螺杆的凸块相互错位地啮合在一起，所述的凸块设为6-10排，优选为8排，每排与动态混合头圆周面的轴向呈60-75度夹角。
进一步地，所述的锥双螺杆大端直径为188mm，小端直径为92mm，螺杆的长度为2800-2900mm。
进一步地，所述的锥双螺杆的喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段、混炼段以及动态混合头的长度比为：7-7.5：2.5-3：1.5-2：1-1.5：3-4：4-4.5：4-4.5。
进一步地，所述的左螺杆与右螺杆在喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段、混炼段的螺棱之间的螺距比为0.5-1：0.5-1：0.5-1：0.2-0.5：1.5-2：1-1.5。
进一步地，在喂料段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为3-5mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.8mm，在预压缩段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.6mm，在压缩段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.4mm，在计量段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm，在排气段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为3-6mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm，在混炼段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm。
进一步地，所述的锥双螺杆采用螺杆钢经热处理工艺制得，热处理时采用球化退火，淬火温度为900-1000℃，回火温度为600-700℃，表面氮化层为0.3-0.5mm。
所述的锥双螺杆具体应用在挤出机时，物料(如PVC粉料)通过喂料装置进入喂料段并开始进行异向∞转动；物料在喂料段中受摩擦热，并将物料输送到预压缩段；物料到达预压缩段后继续受热向前，且由松散状态逐渐压实并开始转化成熔体，并进入到压缩段；物料通过压缩段使物料完全转化为连续的熔体，向前进入到计量段；物料经过计量段后变得塑化均匀，并使熔体定量；之后物料进入排气段将熔融产生废气排出，经过混炼段和动态混合头，使物料混合致密，螺杆中挤出。采用上述挤出机，产量可达到550kg/h，为现有市面上最大锥双螺杆发泡挤出机SJZ80/156产量(250kg/h)的2.2倍左右。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、将传统压缩段分离为预压缩段和压缩段，预压缩段和压缩段的分离提高螺杆的长径比和物料停留时间，从而提高加工过程中热控制的效率，以最小的应力完成材料的塑化；
2、设置动态混合头，动态混合头上设置了长条块状的凸块，可降低物料从螺杆挤出时的热量，有效避免物料的温度因剪切热而升高，降低发泡气体析出到物料表面；
3、增大锥双螺杆的长度和螺杆的直径，使锥双螺杆的轴心距和进料段的直径均有增大，增大螺杆容积和表面积，使螺杆内可以容纳更多的物料，提高产量，并弥补原材料变化所带来的影响，在挤出过程中不会随原料性能的变化而发生明显的变化，对于不同的原料配方有很高的适应性；
4、减小螺杆的锥度，提高加工过程中热控制的效率，使螺杆以最小的应力来完成材料的塑化，只需较少的稳定剂和改性剂便能获得理想的参与稳定性和抗冲击性；
5、塑化段和进料段的内表面积增大，使原料具有更长的停留时间并实现更有效的热传递效果，使原料的应力降低到最小；
6、窄而深的螺槽设计缩短了热传导距离，原料经过柔软的塑化而成为均匀的熔体；
7、锥双螺杆采用螺杆钢经热处理工艺制得，在粗加工和精加工进行球化退火以消除应力；淬火时提高加热温度，在不使材料开裂的情况下让螺杆钢中残余奥氏体更多转变为马氏体，从而增大螺杆的硬度；改进淬火介质，提高水里的NaCl浓度，使淬火螺杆钢硬度高且均匀，使螺杆的韧性和塑性均有一定的提升，大大降低生产中物料对螺杆的磨损，提高螺杆的使用寿命。
此外，本发明有助于消化煤炭产能，保护环境，降低对国外设备的依赖。发泡生产工艺大部分是使用PVC原料进行发泡，由于PVC原料主要从煤炭中提取，使用高产量的挤出机有助于更快消化我国大量PVC原料，从而消化煤炭产能；PVC硬质发泡板外表可模仿木质结构，加工性能与木头相似，故PVC硬质发泡板可在一定程度替代木制品，增大发泡塑材的产量可减少木材砍伐，保护环境。采用本发泡螺杆配合的SJZ92/188锥形双螺杆发泡挤出机可代替国外大型高端平行双螺杆发泡挤出机，成本小，降低设备依赖。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明与现有锥双螺杆对比图示意图；
图3为本发明动态混合头的展开示意图；
图4为本发明的局部放大示意图；
图中：1-喂料段，2-预压缩段，3-压缩段，4-计量段，5-排气段，6-混炼段，7-动态混合头，8-凸块，9-螺槽，10-螺棱，a-现有锥双螺杆；b-本发明锥双螺杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种大型挤出机发泡锥双螺杆，如图1所示，由左螺杆和右螺杆组成，包括喂料段1、压缩段3、计量段4、排气段5和混炼段6，还包括预压缩段2和动态混合头7，预压缩段2设置在喂料段1与压缩段2之间，动态混合头7设置在混炼段6的末端，左螺杆和右螺杆在喂料段1、预压缩段2、压缩段3、计量段4、排气段5和混炼段6的上设有相互啮合的螺棱10，相邻的螺棱10之间形成螺槽9(参照图4)，螺槽9的宽度即为螺距，动态混合头7设有相互啮合的凸块8(参照图3)，凸块8为长条块状，凸块8成排排布在锥双螺杆的表面，左螺杆和右螺杆的凸块相互错位地啮合在一起，凸块设为6-10排，优选为8排，每排与动态混合头圆周面的轴向呈60-75度夹角。
参照图2，a为现有锥双螺杆，b为本发明锥双螺杆，本发明采用更大长径比，更小锥度的设计，本实施例锥双螺杆的长度为2850mm，锥双螺杆大端直径188mm，小端直径92mm，锥双螺杆的喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段、混炼段以及动态混合头的长度比为：7-7.5：2.5-3：1.5-2：1-1.5：3-4：4-4.5：4-4.5。左螺杆与右螺杆在喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段、混炼段的螺棱之间的螺距比为0.5-1：0.5-1：0.5-1：0.2-0.5：1.5-2：1-1.5，在喂料段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为3-5mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.8mm，在预压缩段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.6mm，在压缩段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.4mm，在计量段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm，在排气段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为3-6mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm，在混炼段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm。锥双螺杆采用螺杆钢经热处理工艺制得，热处理时采用球化退火，淬火温度为900-1000℃，回火温度为600-700℃，表面氮化层为0.3-0.5mm。
将本锥双螺杆具体应用在挤出机时，物料(如PVC粉料)通过喂料装置进入喂料段并开始进行异向∞转动；物料在喂料段中受摩擦热，并将物料输送到预压缩段；物料到达预压缩段后继续受热向前，且由松散状态逐渐压实并开始转化成熔体，并进入到压缩段；物料通过压缩段使物料完全转化为连续的熔体，向前进入到计量段；物料经过计量段后变得塑化均匀，并使熔体定量；之后物料进入排气段将熔融产生废气排出，经过混炼段和动态混合头，使物料混合致密，螺杆中挤出，产量可达到550kg/h，为现有市面上最大锥双螺杆发泡挤出机SJZ80/156产量(250kg/h)的2.2倍左右。

Claims (4)

1.一种大型挤出机发泡锥双螺杆，由左螺杆和右螺杆组成，包括喂料段、压缩段、计量段、排气段和混炼段，其特征在于，还包括预压缩段和动态混合头，所述的预压缩段设置在喂料段与压缩段之间，所述的动态混合头设置在混炼段的末端，所述的左螺杆和右螺杆在喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段和混炼段设有相互啮合的螺棱，所述的左螺杆和右螺杆的动态混合头设有相互啮合的凸块；
所述动态混合头的凸块为长条块状，凸块成排排布在锥双螺杆的表面，左螺杆和右螺杆的凸块相互错位地啮合在一起；所述的凸块设为6-10排，每排与动态混合头圆周面的轴向呈60-75度夹角；所述的锥双螺杆大端直径为188mm，小端直径为92mm，螺杆的长度为2800-3000mm；
所述的锥双螺杆的喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段、混炼段以及动态混合头的长度比为：7-7.5：2.5-3：1.5-2：1-1.5：3-4：4-4.5：4-4.5；
所述的左螺杆与右螺杆在喂料段、预压缩段、压缩段、计量段、排气段、混炼段的螺棱之间的螺距比为0.5-1：0.5-1：0.5-1：0.2-0.5：1.5-2：1-1.5；
在喂料段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为3-5mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.8mm，在预压缩段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.6mm；
所述的锥双螺杆具体应用在挤出机时，物料通过喂料装置进入喂料段并开始进行异向∞转动；物料在喂料段中受摩擦热，并将物料输送到预压缩段；物料到达预压缩段后继续受热向前，且由松散状态逐渐压实并开始转化成熔体，并进入到压缩段；物料通过压缩段使物料完全转化为连续的熔体，向前进入到计量段；物料经过计量段后变得塑化均匀，并使熔体定量；之后物料进入排气段将熔融产生废气排出，经过混炼段和动态混合头，使物料混合致密，螺杆中挤出；
预压缩段和压缩段的分离提高螺杆的长径比和物料停留时间，提高加工过程中热控制的效率，以最小的应力完成材料的塑化；
设置动态混合头，动态混合头上设置了长条块状凸块，降低物料从螺杆挤出时的热量，避免物料的温度因剪切热而升高，降低发泡气体析出到物料表面。
2.根据权利要求1所述的一种大型挤出机发泡锥双螺杆，其特征在于，在压缩段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.4mm，在计量段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm。
3.根据权利要求2所述的一种大型挤出机发泡锥双螺杆，其特征在于，在排气段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为3-6mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm，在混炼段上左螺杆与右螺杆的啮合螺棱之间的轴向空间距离为2.5-4mm，左螺杆或右螺杆的螺棱与右螺杆或左螺杆的螺杆之间的径向空间距离为1-1.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种大型挤出机发泡锥双螺杆，其特征在于，所述的锥双螺杆采用螺杆钢经热处理工艺制得。
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