CN112497711B - 能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机 - Google Patents

Abstract

一种能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，包括料筒和螺杆，螺杆屏障段和屏障下游段两者的交界部位形成有第二锥面；料筒的后方设有减速箱，减速箱中安装有螺杆外套，螺杆外套形成有中空孔，螺杆的后端段插在螺杆外套的中空孔的前端段里面，螺杆外套和螺杆两者形成周向固定而轴向活动的连接关系；减速箱中还安装有驱动螺杆外套转动的螺杆外套驱动机构；所述料筒内腔在靠近屏障段前端的部位直径由后到前逐渐缩小，料筒内表面在该直径缩小部位形成有第三锥面；螺杆的第二锥面与料筒的第三锥面之间形成有间隙；螺杆外套中空孔的后端段拧装有调节堵头。本发明能调节改变整台挤出机的屏障部位最小间隙值，以满足不同产品配方、不同产品规格的需要。

Description

能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机

技术领域

本发明属于塑料挤出机设备技术领域，尤其涉及一种能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机。

背景技术

图1所示，塑料挤出机包括料筒1和螺杆2，螺杆2安装在料筒1中，料筒2的后方设有减速箱5，减速箱5中能转动地安装有螺杆外套6，减速箱中还安装有驱动螺杆外套转动的螺杆外套驱动机构51。传统塑料挤出机的螺杆外套6与螺杆2固定连在一起，由螺杆外套6带动螺杆2转动，如图1所示。图1所示，螺杆2分为多个功能段，功能段一般包括有加料段21、压缩熔融段22、固液相分离段、屏障段3、混炼段24，有的挤出机螺杆还包括有计量段，各个功能段沿螺杆的轴向布置，各个功能段的结构不同，导致功能相应不同，例如加料段的螺槽深度保持不变而适合于初始加料过程，压缩熔融段的螺槽深度由后到前逐渐变小而逐渐对物料形成压缩。

工作时，塑料原料粒由料斗进入螺杆的加料段，电热元件对金属料筒进行加热，金属料筒壁将热量传导给塑料原料粒，塑料原料粒不断受热；螺棱推进面对塑料物料产生向前推力，使塑料物料在料筒中逐渐由后向前移动而经过各个功能段；当塑料被向前运推送到压缩熔融段，就会由于受热加上受压而逐渐融化，塑料物料融化后经过固液相分离段，然后被推送到屏障段，此后进入混炼段，最后被压入模具。

由于塑料原料在料筒中的移动方向是由后向前，而流体流动方向是从上游流向下游，因此，本申请文件中，将位于屏障段后方且与屏障段相邻的螺杆功能段称为屏障上游段，位于屏障段前方且与屏障段相邻的螺杆功能段称为屏障下游段。屏障上游段一般可以是固液相分离段，也有可能是计量段；屏障下游段一般可以为混炼段。

图1、图2、图3所示，螺杆在屏障段3后端处的直径大于屏障上游段前端的直径，两者的交界部位形成有第一锥面41，第一锥面41形成有前大后小的锥度；螺杆在屏障段3前端处的直径大于屏障下游段后端的直径，两者的交界部位形成有第二锥面42，第二锥面42形成有前小后大的锥度。图2、图3、图4所示，螺杆屏障段的表面形成有多条进料槽31和多条出料槽32，进料槽31的数量和出料槽32的数量相同，进料槽31和出料槽32相间布置，每一条进料槽31和对应一条出料槽32组成一组，同一组的进料槽31和出料槽32之间设有凸棱33，且该凸棱33与料筒1内表面之间形成有径向间隙34（所谓径向间隙里面的“径向”，是指料筒的径向，也相当于螺杆的径向）；所述进料槽31的后端延伸到第一锥面41，进料槽31的后端设有进料口310，所述屏障上游段通过进料口310与屏障段的进料槽31相连通，进料槽31前端没有在第二锥面42形成有开口，进料槽31前端封闭；而出料槽32的前端延伸到第二锥面42，出料槽的前端设有出料口320，出料口320形成于第二锥面42，所述屏障段3的出料槽32通过出料口320与屏障下游段相连通，出料槽32后端没有在第一锥面41形成开口，出料槽32后端封闭。

塑料物料在屏障段3的流动路径如下：塑料物料由进料口310进入进料槽31，由于进料槽的后端封闭，因而塑料物料只能翻过进料槽和出料槽之间凸棱33，如图4中的弧形箭头所示，从凸棱与料筒内表面之间的径向间隙34进入出料槽32，最后由出料槽的出料口320流向屏障段下游段。

屏障段的主要作用是防止个别未熔融的较大粒径的塑料物料颗粒直接进入屏障段下游段，屏障段的作用通过以下两方面体现：第一方面是隔离作用，当物料输送至屏障段时，要求绝大部分已经融化，如果有个别较大粒径的颗粒的塑料物料到达屏障段时尚未熔融，则它们难以越过凸棱与料筒内表面之间的径向间隙，由此起到“隔离”的作用；第二方面是剪切、压缩、熔化作用，由于凸棱与料筒内表面之间的径向间隙很小，因此未熔融颗粒如果被卷入该径向间隙之后，将受到强力压缩作用、剪切作用，且有部分机械能再转化为热能，使未熔融颗粒完全熔融或粒径减小至可接受范围。

可见，屏障段利用屏障部位的间隙对未熔融颗粒的粒径起到把关和剪切熔化作用，因而屏障部位的最小间隙值（即屏障部位最小间隙值）对上述屏障效果起到关键作用。然而，现有技术中，每一台挤出机的屏障部位的最小间隙值是固定不变的。另一方面，每一条挤出机生产的产品配方千差万别，产品规格千变万化，各种产品塑化性能差别很大，各种产品对未熔融颗粒的粒径大小要求也不尽相同。因而，现有塑料挤出机的屏障部位最小间隙值无法精确满足不同产品配方、不同产品规格的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，它能调节改变整台挤出机的屏障部位最小间隙值，以满足不同产品配方、不同产品规格的需要 。

其目的可以按以下方案实现：一种能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，包括料筒和螺杆，螺杆安装在料筒中，料筒和螺杆的轴向为纵向，工作时螺杆将料筒中的塑料物料由后向前推进；螺杆设有多个功能段，其中一个功能段为屏障段，位于屏障段后方且与屏障段相邻的功能段称为屏障上游段，位于屏障段前方且与屏障段相邻的功能段称为屏障下游段；

屏障段后端处的螺杆直径大于屏障上游段前端处的螺杆直径，屏障段和屏障上游段两者的交界部位形成有第一锥面，第一锥面形成有前大后小的锥度；屏障段前端处的螺杆直径大于屏障下游段后端的螺杆直径，屏障段和屏障下游段两者的交界部位形成有第二锥面，第二锥面形成有前小后大的锥度；

屏障段的螺杆表面形成有多条进料槽和多条出料槽，进料槽的数量和出料槽的数量相同，进料槽和出料槽相间布置，每一条进料槽和对应一条出料槽组成一组，同一组的进料槽和出料槽之间设有凸棱，且该凸棱与料筒内表面之间形成有径向间隙；所述进料槽的后端延伸到第一锥面，进料槽的后端设有进料口，所述屏障上游段通过进料口与屏障段的进料槽相连通，进料槽的前端封闭；所述出料槽的前端延伸到第二锥面，所述出料槽的前端设有出料口，出料口形成于第二锥面，所述屏障段的出料槽通过出料口与屏障下游段相连通，出料槽的后端封闭；

料筒的后方设有减速箱，减速箱中能转动地安装有螺杆外套，螺杆外套形成有中空孔，螺杆的后端段插在螺杆外套的中空孔的前端段里面，其中螺杆外套的中空孔表面形成有沿轴向延伸的轴向键槽，螺杆的后端段设有与所述轴向键槽配合的平键，使螺杆外套和螺杆两者形成周向固定而轴向活动的连接关系；减速箱中还安装有驱动螺杆外套转动的螺杆外套驱动机构；

其特征在于，所述料筒内腔在靠近屏障段前端的部位直径由后到前逐渐缩小，料筒内表面在该直径缩小部位形成有第三锥面，该第三锥面形成有前小后大的锥度；螺杆的第二锥面与料筒的第三锥面之间形成有间隙；所述螺杆屏障段出料槽的出料口位于料筒的第三锥面的后方；

螺杆外套中空孔的后端段表面开设有内螺纹，螺杆外套中空孔的后端段利用该内螺纹拧装有调节堵头，调节堵头设有与所述内螺纹匹配的外螺纹；在螺杆外套的中空孔里面还设有圆柱形的中间支撑短杆, 中间支撑短杆的前端面接触螺杆的后端面，中间支撑短杆的后端面接触调节堵头的前端面, 中间支撑短杆的外径与螺杆外套的中空孔内径形成松配合。

所述料筒的第三锥面的锥度等于螺杆的第二锥面的锥度。

所述料筒的第三锥面的锥度大于螺杆的第二锥面的锥度。

所述螺杆外套和调节堵头之间设有刻度尺，该刻度尺显示调节堵头在拧动过程中相对于螺杆外套轴向移动的距离。

所述螺杆外套和调节堵头之间设有刻度盘，该刻度盘显示调节堵头在拧动过程中相对于螺杆外套旋转的角度。

所述屏障上游段为固液相分离段。

所述屏障下游段为混炼段。

本发明具有以下优点和效果：

一、 本发明的挤出机在生产过程中具有两种屏障作用，第一种屏障作用与传统的挤出机相同，即利用屏障段的凸棱与料筒内表面之间的径向间隙产生屏障作用；而第二种屏障作用是利用料筒的第三锥面与螺杆的第二锥面之间的间隙形成屏障作用。

二、本发明可以通过拧动调节堵头，从而调节料筒的第三锥面与螺杆的第二锥面之间的间隙，进而使能够越过屏障部位的微小颗粒的粒径可调，以适应不同产品配方、不同产品规格的需要，具体如下：由于螺杆对熔融塑料施加很大的向前推力，因此熔融塑料对螺杆施加很大的向后反作用力，螺杆将该向后反作用力传递给中间支撑短杆, 中间支撑短杆再传递给调节堵头，所以不管调节堵头拧动到任何位置，该反作用力都可以使螺杆的后端面保持接触中间支撑短杆的前端面，并使中间支撑短杆的后端面保持接触调节堵头的前端面,因而，只要改变调节堵头的纵向位置，就能改变螺杆的纵向位置，进而改变料筒的大小。进一步地，只要第二种屏障作用的间隙值(第三锥面与螺杆的第二锥面之间的间隙值)小于第一种屏障作用的间隙值（屏障段的凸棱与料筒内表面之间的径向间隙值），就能调节改变整个挤出机的屏障部位最小间隙值，进而调节限定能够越过屏障部位的微小颗粒的粒径值。

三、如果所述料筒的第三锥面的锥度大于螺杆的第二锥面的锥度，则熔融物料在该两者间隙部位流动过程中，该间隙的宽度越来越窄，而且此位置的塑料物料只能前进，不能后退，意味着塑料物料受到挤压、剪切的作用越来越强烈，使熔融物料在此阶段还再能受到强力的压缩作用、剪切作用，确保原来未熔融的颗粒在此阶段得到完全熔化或粒径进一步减小。

四、第三锥面与第二锥面之间的间隙宽度方向接近垂直于第二锥面，与螺杆轴向形成斜交，根据三角函数关系，该间隙宽度值与第三锥面和第二锥面之间的轴向间隙值形成正比例关系。因此，可以利用显示螺杆外套轴向移动的距离刻度尺直观地获取第三锥面与第二锥面之间的轴向间隙值，进而获知第三锥面与第二锥面之间的间隙宽度。另一方面，由于调节堵头相对于螺杆外套旋转角度与螺杆外套轴向移动的距离也形成正比例关系，而且调节堵头旋转肉眼可见的较大角度后，螺杆外套仅有肉眼难以分辨的微量轴向移动，因此，还可以利用显示旋转角度的刻度盘针对第三锥面与第二锥面之间的间隙宽度对精细微调。

附图说明

图1是传统挤出机的内部结构示意图。

图2是图1中A局部放大示意图。

图3是图2中熔融物料在螺杆屏障段流动路径示意图。

图4是挤出机的螺杆屏障段的横向剖面和熔融物料流动路径示意图。

图5是本发明第一种具体实施例的内部剖面结构示意图。

图6是图5中的料筒剖面示意图。

图7是图6中B局部放大示意图。

图8是图5中的螺杆的结构示意图。

图9是图8中K局部放大示意图。

图10是图5中H局部放大示意图。

图11是图5中G局部放大示意图。

图12是图11所示结构的分解示意图。

图13是调节堵头的主视结构示意图。

图14是调节堵头的立体结构示意图。

图15是螺杆外套与螺杆后端部之间键接传动结构的横向剖面示意图。

图16是图10所示结构在调节后的调节变化状态示意图。

图17是本发明第二种具体实施例的局部剖面结构示意图。

图18是图17所示结构的几何关系解析示意图。

具体实施方式

实施例一

图5、图6、图8所示的一种能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机包括料筒1和螺杆2，螺杆2安装在料筒1中，料筒1和螺杆2的轴向为纵向，工作时螺杆2将料筒1中的塑料物料由后向前推进；螺杆2设有多个功能段，由后向前依次包括有加料段21、压缩熔融段22、固液相分离段23、屏障段3、混炼段24；位于屏障段3后方且与屏障段相邻的功能段称为屏障上游段，位于屏障段3前方且与屏障段相邻的功能段称为屏障下游段；在该实施例一中，屏障上游段具体是指固液相分离段23，屏障下游段具体是指混炼段24。

图8、图9、图10所示，屏障段3后端处的螺杆直径大于固液相分离段23前端处的螺杆直径，屏障段3和固液相分离段23两者的交界部位形成有第一锥面41，第一锥面41形成有前大后小的锥度；屏障段3前端处的螺杆直径大于混炼段24后端处的螺杆的直径，屏障段3和混炼段24两者的交界部位形成有第二锥面42（如图9中的MN/PQ锥面），第二锥面42形成有前小后大的锥度；

图8、图9、图10、图4所示，屏障段3的螺杆表面形成有多条进料槽31和多条出料槽32，进料槽31的数量和出料槽32的数量相同，进料槽31和出料槽32相间布置，每一条进料槽31和对应一条出料槽32组成一组，同一组的进料槽31和出料槽32之间设有凸棱33，且该凸棱33与料筒1内表面之间形成有径向间隙44(径向是指料筒的径向，也相当于螺杆的径向)；所述进料槽31的后端延伸到第一锥面41，进料槽31的后端设有进料口310，所述固液相分离段23通过进料口310与屏障段3的进料槽31相连通，所述进料槽31前端没有在第二锥面42形成有开口，即进料槽31前端封闭；所述出料槽32的前端延伸到第二锥面42，所述出料槽32的前端设有出料口320，出料口320形成于第二锥面42，所述屏障段的出料槽32通过出料口320与混炼段24相连通，所述出料槽32后端没有在第一锥面41形成开口，出料槽32后端封闭。

图11、图12、图13、图14、图15所示，料筒1的后方设有减速箱5，减速箱5中能转动地安装有螺杆外套6，螺杆外套6形成有中空孔60，螺杆2的后端段20插在螺杆外套的中空孔60的前端段里面；减速箱5中还安装有驱动螺杆外套6转动的螺杆外套驱动机构51。

实施例一的上述结构为常规结构，实施例一的特点在于以下方面：

螺杆外套的中空孔60表面形成有沿轴向延伸的轴向键槽69，螺杆2的后端段20设有与所述轴向键槽配合的平键29，使螺杆外套6和螺杆2两者形成周向固定而轴向活动的连接关系，如图11、图12、图15所示；

所述料筒内腔10的直径在靠近螺杆屏障段前端的部位（即图7、图10的EF/CD部位）由后到前逐渐缩小，料筒内表面在该直径缩小部位形成有第三锥面43（如图7中的EF/CD锥面），该第三锥面43形成有前小后大的锥度，如图5、图6、图7所示，且料筒的第三锥面43的锥度等于螺杆的第二锥面42的锥度，螺杆的第二锥面42与料筒的第三锥面43之间形成有间隙44，所述螺杆屏障段的出料槽的出料口320位于料筒的第三锥面43的后方；如图9、图10所示；

图11、图12、图13、图14、图15所示，螺杆外套中空孔60的后端段表面开设有内螺纹61，螺杆外套中空孔60的后端段利用该内螺纹61拧装有调节堵头7，调节堵头7设有与所述内螺纹匹配的外螺纹71；在螺杆外套的中空孔60里面还安装有圆柱形的中间支撑短杆8,中间支撑短杆8的前端面接触螺杆2的后端面，中间支撑短杆8的后端面接触调节堵头7的前端面, 中间支撑短杆8的外径与螺杆外套的中空孔60内径形成松配合；所述螺杆外套6和调节堵头7之间设有刻度尺91，该刻度尺91显示调节堵头7在拧动过程中相对于螺杆外套6轴向移动的距离；所述螺杆外套6和调节堵头7之间设有角度刻度盘92，该角度刻度盘92显示调节堵头7在拧动过程中相对于螺杆外套6旋转的角度。

实施例一的调节方法如下（一种塑料挤出机调节屏障部位最小间隙值的方法）：当需要减小屏障部位最小间隙值时，拧动调节堵头7，使调节堵头7向前移动，调节堵头7推动中间支撑短杆8向前移动，中间支撑短杆8推动整根螺杆2向前移动，于是螺杆第二锥面42与料筒第三锥面43之间间隙44宽度缩小，例如，图16所示状态（调节后状态）的间隙44宽度小于图10所示状态（调节前状态）的间隙44宽度；

当需要增大屏障部位最小间隙值时，拧动调节堵头7，使调节堵头7向后移动，在熔融塑料对螺杆施加向后反作用力的作用下，整根螺杆2向后移动，推动中间支撑短杆8向后移动，直至中间支撑短杆8的后端面接触到调节堵头7的前端面，于是螺杆第二锥面42与料筒第三锥面43之间间隙44宽度增大。

实施例二

实施例二与实施例一的主要区别，在于实施例一的料筒的第三锥面的锥度等于螺杆的第二锥面的锥度，而实施例二的料筒1的第三锥面43的锥度大于螺杆2的第二锥面42的锥度，如图17、图18所示，在图17、图18中，料筒1的第三锥面43为CD\EF面，螺杆2的第二锥面42为MN\PQ面, CD\EF锥面的锥度大于MN\PQ锥面的锥度。工作时，熔融物料进入料筒1的第三锥面43与螺杆2的第二锥面42的屏障间隙44之后，其流动方向如图18中箭头所示，在图18中，由于料筒1的第三锥面43的锥度大于螺杆2的第二锥面42的锥度，因此屏障间隙44的UC部位宽度大于VD部位宽度，即熔融物料在间隙44流动过程中，该间隙44的宽度越来越窄，而且此部位的塑料物料只能前进，不能后退，意味着塑料物料受到挤压、剪切的作用越来越强烈，使熔融物料还再能受到强力的压缩作用、剪切作用，确保原来未熔融的个别颗粒在此阶段得到完全熔化或粒径减小。

Claims (7)

1.一种能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，包括料筒和螺杆，螺杆安装在料筒中，料筒和螺杆的轴向为纵向，工作时螺杆将料筒中的塑料物料由后向前推进；螺杆设有多个功能段，其中一个功能段为屏障段，位于屏障段后方且与屏障段相邻的功能段称为屏障上游段，位于屏障段前方且与屏障段相邻的功能段称为屏障下游段；

屏障段后端处的螺杆直径大于屏障上游段前端处的螺杆直径，屏障段和屏障上游段两者的交界部位形成有第一锥面，第一锥面形成有前大后小的锥度；屏障段前端处的螺杆直径大于屏障下游段后端的螺杆直径，屏障段和屏障下游段两者的交界部位形成有第二锥面，第二锥面形成有前小后大的锥度；

屏障段的螺杆表面形成有多条进料槽和多条出料槽，进料槽的数量和出料槽的数量相同，进料槽和出料槽相间布置，每一条进料槽和对应一条出料槽组成一组，同一组的进料槽和出料槽之间设有凸棱，且该凸棱与料筒内表面之间形成有径向间隙；所述进料槽的后端延伸到第一锥面，进料槽的后端设有进料口，所述屏障上游段通过进料口与屏障段的进料槽相连通，进料槽的前端封闭；所述出料槽的前端延伸到第二锥面，所述出料槽的前端设有出料口，出料口形成于第二锥面，所述屏障段的出料槽通过出料口与屏障下游段相连通，出料槽的后端封闭；

料筒的后方设有减速箱，减速箱中能转动地安装有螺杆外套，螺杆外套形成有中空孔，螺杆的后端段插在螺杆外套的中空孔的前端段里面，其中螺杆外套的中空孔表面形成有沿轴向延伸的轴向键槽，螺杆的后端段设有与所述轴向键槽配合的平键，使螺杆外套和螺杆两者形成周向固定而轴向活动的连接关系；减速箱中还安装有驱动螺杆外套转动的螺杆外套驱动机构；

其特征在于，所述料筒内腔直径在靠近螺杆屏障段前端的部位由后到前逐渐缩小，料筒内表面在该直径缩小部位形成有第三锥面，该第三锥面形成有前小后大的锥度；螺杆的第二锥面与料筒的第三锥面之间形成有间隙；所述螺杆屏障段出料槽的出料口位于料筒的第三锥面的后方；

螺杆外套中空孔的后端段表面开设有内螺纹，螺杆外套中空孔的后端段利用该内螺纹拧装有调节堵头，调节堵头设有与所述内螺纹匹配的外螺纹；在螺杆外套的中空孔里面还设有圆柱形的中间支撑短杆, 中间支撑短杆的前端面接触螺杆的后端面，中间支撑短杆的后端面接触调节堵头的前端面,中间支撑短杆的外径与螺杆外套的中空孔内径形成松配合。

2.根据权利要求1所述的能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，其特征在于：所述料筒的第三锥面的锥度等于螺杆的第二锥面的锥度。

3.根据权利要求1所述的能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，其特征在于：所述料筒的第三锥面的锥度大于螺杆的第二锥面的锥度。

4.根据权利要求1、2或3所述的能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，其特征在于： 所述螺杆外套和调节堵头之间设有刻度尺，该刻度尺显示调节堵头在拧动过程中相对于螺杆外套轴向移动的距离。

5.根据权利要求1、2或3所述的能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，其特征在于：所述螺杆外套和调节堵头之间设有刻度盘，该刻度盘显示调节堵头在拧动过程中相对于螺杆外套旋转的角度。

6.根据权利要求1、2或3所述的能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，其特征在于：所述屏障上游段为固液相分离段。

7.根据权利要求1、2或3所述的能调节屏障部位最小间隙值的塑料挤出机，其特征在于：所述屏障下游段为混炼段。

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