CN113829607A - 多段排气式挤出机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多段排气式挤出机及其使用方法。挤出机包括：电机、减速器、机筒组件、螺杆组件和挤出机头；机筒组件包括第一机筒、第二机筒和辅助机筒，辅助机筒连接在第一机筒和第二机筒之间，辅助机筒上还设置有排气口；螺杆组件包括主螺杆、辅螺杆、中心螺杆和多根行星螺杆，主螺杆可转动地设置在第一机筒，辅螺杆可转动地设置在第二机筒中，中心螺杆和行星螺杆可转动地设置在辅助机筒中，多根行星螺杆分布在中心螺杆的外部并分别与中心螺杆啮合，中心螺杆连接在主螺杆和辅螺杆之间；其中，电机的电机轴通过减速器与主螺杆连接。实现节省预结晶干燥机以降低物料加工前期预结晶干燥处理和多段排气式挤出机的能耗并提高生产效率。

Description

多段排气式挤出机及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种多段排气式挤出机及其使用方法。

背景技术

挤出机被广泛的应用于工业生产中，挤出机通常包括机筒、螺杆和驱动机构，驱动机构驱动螺杆在机筒中转动，以使得物料在机筒中挤压并向前输送。部分高分子塑料对水分较为敏感，如饱和性高分子聚合物在分子结构中含有亲水基因COOR极易吸水，在熔融挤出时，会引起水解作用，使熔体粘度和分子量下降，导致挤出成型的产品起泡，变脆，发黄等现象。为此，需要配置预结晶干燥机，利用预结晶干燥机对物料进行预结晶干燥处理。由于需要配置预结晶干燥机，一方面增加了生产能耗，另一方面也造成生产效率降低。如何设计一种降低能耗并提高生产效率的技术是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种多段排气式挤出机及其使用方法，实现节省预结晶干燥机以降低物料加工前期预结晶干燥处理和多段排气式挤出机的能耗并提高生产效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种多段排气式挤出机，包括：电机、减速器、机筒组件、螺杆组件和挤出机头；

所述机筒组件包括第一机筒、第二机筒和辅助机筒，所述辅助机筒连接在所述第一机筒和所述第二机筒之间，所述辅助机筒上还设置有排气口；

所述螺杆组件包括主螺杆、辅螺杆、中心螺杆和多根行星螺杆，所述主螺杆可转动地设置在所述第一机筒，所述辅螺杆可转动地设置在所述第二机筒中，所述中心螺杆和所述行星螺杆可转动地设置在所述辅助机筒中，多根所述行星螺杆分布在所述中心螺杆的外部并分别与所述中心螺杆啮合，所述中心螺杆连接在所述主螺杆和所述辅螺杆之间，所述挤出机头设置在所述第二机筒上。

进一步的，多根所述行星螺杆均匀分布在所述中心螺杆的外部。

进一步的，所述辅助机筒的内壁设置有多条凹槽，所述行星螺杆位于对应的所述凹槽中。

进一步的，所述第一机筒和所述第二机筒上分别设置有加热部件。

进一步的，所述辅助机筒与所述第一机筒之间通过第一连接头连接在一起，所述辅助机筒与所述第二机筒之间通过第二连接头连接在一起。

进一步的，所述第一连接头包括第一法兰和第一过渡套，所述第一法兰上设置有第一安装孔，所述第一过渡套设置在所述第一安装孔中，所述第一过渡套与所述第一安装孔的内壁之间形成第一环形流道，所述第一环形流道连通所述第一机筒和所述辅助机筒；

所述第二连接头包括第二法兰和第二过渡套，所述第二法兰上设置有第二安装孔，所述第二过渡套设置在所述第二安装孔中，所述第二过渡套与所述第二安装孔的内壁之间形成第二环形流道，所述第二环形流道连通所述第二机筒和所述辅助机筒。

进一步的，所述第一过渡套套在所述主螺杆上，所述第二过渡套套在所述辅螺杆上。

进一步的，还包括辅助排气组件，所述辅助排气组件连接所述排气口并用于抽吸所述排气口处的水汽及其他挥发性物质。

进一步的，所述辅助排气组件包括真空泵和排气箱，所述排气箱连接在所述真空泵与所述排气口之间。

本发明还提供一种上述多段排气式挤出机的使用方法，包括：

物料进入到第一机筒经转动的主螺杆推动前进并同时加热熔融塑化，然后，熔融塑化后的物料进入到辅助机筒中并经由中心螺杆和多根行星螺杆挤压混炼，混炼后的物料进入到第二机筒中，经转动的辅螺杆推动前进并同时加热最终从挤出机头输出。。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：通过采用三段式结构的机筒，辅助机筒中配置有中心螺杆和多根行星螺杆，从第一机筒中挤压输送的物料进入到辅助机筒中，在中心螺杆的驱动作用下，物料将在中心螺杆和多根行星螺杆之间挤压输送，中心螺杆和多根行星螺杆连续地啮合，使物料在螺杆的齿侧面之间及径向间隙中受到反复的剪切与捏合作用，大大增加物料的热交换面积，物料在行星段受到强烈的剪切应力作用，物料表面不断更新并释放处物料表面的水分，进而使得物料中自身含有的水分能够快速的加热蒸发，从物料中分离出的水分跟随热气从排出口排出，物料在经过时受到了形变和拉伸作用，有利于塑料的混合和塑化，能够提高分布混合效果，而无需事先通过预结晶干燥机对物料进行预结晶干燥处理，节省了预结晶干燥机的成本，简化工艺结构，节约能耗，减少占地面积，提高了生产效率；同时，被螺杆的螺旋齿啮合的物料发生回流以形成了涡流，同时，物料在螺杆的驱动作用下可保证物料往前流动，具有减少漏流和逆流的效果，避免物料积聚在螺杆的行星段，使辅助机筒中的螺杆具有良好的自洁与排气性，多段式排气挤出机生产的熔体具有高的塑化与混炼质量，熔体温度较低且分布较均匀，提高了挤出效果。

附图说明

图1为本发明多段排气式挤出机的结构原理图；

图2为本发明多段排气式挤出机局部的结构示意图；

图3为本发明多段排气式挤出机局部的剖视图；

图4为图3中A区域的局部放大示意图；

图5为图3中B区域的局部放大示意图；

图6为图2中辅助机筒、中心螺杆、行星螺杆的组装图；

图7为图2中第一过渡套的结构示意图；

图8为图2中挡圈的结构示意图；

图9为图2中第二过渡套的结构示意图。

附图标记:

机筒组件1；

加热部件10、第一机筒11、第二机筒12、辅助机筒13、第一连接头14、第二连接头15；

排气口130、凹槽131、第一法兰141、第一过渡套142、延长套143、挡圈144、第二法兰151、第二过渡套152；

第一流道缺口1421、导流筋1431、轴孔1441、螺旋面1442、第二流道缺口1521；

螺杆组件2；

主螺杆21、辅螺杆22、中心螺杆23、行星螺杆24；

支撑轴241、凸起结构242;

电机3；

辅助排气组件4；

真空泵41、排气箱42。

具体实施方式

如图1-图9所示，本发明提供一种多段排气式挤出机，包括：机筒组件1、螺杆组件2、电机3、减速器（未图示）和挤出机头（未图示）；

机筒组件1包括第一机筒11、第二机筒12和辅助机筒13，辅助机筒13连接在第一机筒11和第二机筒12之间，辅助机筒13上还设置有排气口130；

螺杆组件2包括主螺杆21、辅螺杆22、中心螺杆23和多根行星螺杆24，主螺杆21可转动地设置在第一机筒11，辅螺杆22可转动地设置在第二机筒12中，中心螺杆23和行星螺杆24可转动地设置在辅助机筒13中，多根行星螺杆24分布在中心螺杆23的外部并分别与中心螺杆23啮合，中心螺杆23连接在主螺杆21和辅螺杆22之间，所述挤出机头设置在第二机筒12上。其中，电机3的电机轴通过所述减速器与主螺杆21连接。

具体而言，在实际使用过程中，第一机筒11上为了方便进料可以设置有料筒，料筒的出料口与第一机筒11侧壁上开设的进料口连接。料筒中盛放有带挤出加工的物料，物料从所述料筒的出料口输出并经由进料口进入到第一机筒11中。

物料进入到第一机筒11中，主螺杆21在电机3的驱动作用下将在第一机筒11中转动，带动所述物料在第一机筒11向前输送，物料在第一机筒11中向前输送的同时还被主螺杆21进行初步挤压。

从第一机筒11中输出的物料进入到辅助机筒13中，辅助机筒13中设置有中心螺杆23和多根行星螺杆24。中心螺杆23与主螺杆21连接将跟随主螺杆21一块转动，而行星螺杆24与中心螺杆23啮合并跟随中心螺杆23一块转动，这样，进入到辅助机筒13中的物料将在中心螺杆23与行星螺杆24之间被挤压输送。

中心螺杆23和多根行星螺杆24之间形成行星段，物料被挤压在中心螺杆23和行星螺杆24之间，物料在行星段输送过程中，将受到中心螺杆23和行星螺杆24强烈的剪切应力作用，使得物料表面不断更新并外翻，中心螺杆23和行星螺杆24的螺旋齿啮合挤压物料，以使得物料在中心螺杆23和行星螺杆24啮合的螺旋齿之间发生回流以形成了涡流，同时，在中心螺杆23的螺旋齿呈45℃的螺旋角以保证物料整体往前流动，以避免物料积聚在行星段，这样，便使行星段具有良好的自洁与排气性。

物料经由行星段处理后，从辅助机筒13输出的熔体具有高的塑化与混炼质量，熔体温度较低且分布较均匀，具有减少漏流和逆流并节省掉常规庞大的预结晶干燥装置，简化工艺结构，节约能耗，减少占地面积，提高生产效率等优势。

其中，多根行星螺杆24均匀分布在中心螺杆23的外部。具体的，可以根据需要在中心螺杆23的外部均布多根行星螺杆24，以确保物料能够均匀的被挤压。优选地，可以在中心螺杆23的外部均布8根行星螺杆24，以使得中心螺杆23和多根行星螺杆24的截面形成梅花形。

另外，第一机筒11和第二机筒12上分别设置有加热部件10。具体的，第一机筒11和第二机筒12上分别配置有加热部件10，以对机筒中的物料进行加热处理，其中，加热部件10包裹在机筒的外部，以实现对机筒内的物料进行均匀高效的加热。

进一步的，为了方便安装行星螺杆24，辅助机筒13的内壁设置有多条凹槽131，行星螺杆24位于对应的凹槽131中。具体的，通过在辅助机筒13上配置凹槽131，利用凹槽131来安装行星螺杆24，这样，行星螺杆24能够受凹槽131约束并与中心螺杆23有效地啮合。

又进一步的，为了快速高效地将辅助机筒13中的湿气排出，多段排气式挤出机还包括辅助排气组件4，辅助排气组件4连接排气口130并用于抽吸排气口130处的水汽及其他挥发性物质。

具体的，在物料进入到辅助机筒13受中心螺杆23和行星螺杆24挤压过程中，物料中的水分被中心螺杆23和行星螺杆24挤压分离出后，受辅助排气组件4的作用，辅助机筒13中的湿气将从排气口130释放出，利用辅助排气组件4快速高效的抽吸出辅助机筒13中物料释放出的湿气。其中，辅助排气组件4包括真空泵41和排气箱42，排气箱42连接在真空泵41与排气口130之间。排气箱42安装在排气口130上，真空泵41通过气管与排气箱42连接，在真空泵41的作用下，使得排气箱42内形成负压，在负压作用下辅助机筒13内的湿气能够被快速的排出。

基于上述技术方案，可选的，为了方便将辅助机筒13连接在第一机筒11和第二机筒12之间，辅助机筒13与第一机筒11之间通过第一连接头14连接在一起，辅助机筒13与第二机筒12之间通过第二连接头15连接在一起。

具体的，由于机筒采用分段式结构，辅助机筒13连接在第一机筒11和第二机筒12之间，采用连接头的方式使得辅助机筒13连接在第一机筒11和第二机筒12之间，一方面满足结构上固定连接的要求，另一方面满足物料在第一机筒11、辅助机筒13和第二机筒12中输送。

其中，对于第一连接头14而言，其包括第一法兰141和第一过渡套142，第一法兰141上设置有第一安装孔（未标记），第一过渡套142设置在所述第一安装孔中，第一过渡套142与所述第一安装孔的内壁之间形成第一环形流道；第一法兰141设置在第一机筒11和辅助机筒13之间，第一过渡套142设置在主螺杆21与中心螺杆23之间，所述第一环形流道连通第一机筒11和辅助机筒13；

第二连接头15包括第二法兰151和第二过渡套152，第二法兰151上设置有第二安装孔（未标记），第二过渡套152设置在所述第二安装孔中，第二过渡套152与所述第二安装孔的内壁之间形成第二环形流道；第二法兰151设置在第二机筒12和辅助机筒13之间，第二过渡套152设置在辅螺杆22与中心螺杆23之间，所述第二环形流道连通第二机筒12和辅助机筒13。

具体的，在实际组装过程中，利用第一法兰141将第一机筒11与辅助机筒13连接在一起，同时，第一过渡套142连接在主螺杆21和中心螺杆23之间，从第一机筒11输出的物料经由第一环形流道进入到辅助机筒13中。

同样的，在实际组装过程中，利用第二法兰151将第二机筒12与辅助机筒13连接在一起，同时，第二过渡套152连接在辅螺杆22和中心螺杆23之间，从辅助机筒13输出的物料经由第二环形流道进入到第二机筒12中。

其中，沿物料输送方向，第一环形流道的截面尺寸逐渐增大，而第一环形流道的截面尺寸逐渐减小。相对应的，第一过渡套142和第二过渡套152的外轮廓的截面为梯形结构。第一过渡套142与中心螺杆23紧邻的端部边缘设置有多个与行星螺杆24对应的第一流道缺口1421，第二过渡套152与中心螺杆23紧邻的端部边缘设置有第二流道缺口1521。具体的，从第一机筒11输出的物料经由第一环形流道输送进入到辅助机筒13中并从第一流道缺口1421流入到对应的行星螺杆24和中心螺杆23之间。同样的，对于从辅助机筒13流出的物料则经由第二流道缺口1521分散流出并进入到第二机筒12内。

另外，为了缩小设备的整体长度尺寸，第一过渡套142套在主螺杆21上，第二过渡套152套在辅螺杆22上。

优选地，为了确保物料能够从第一机筒11顺畅地进入到辅助机筒13并在辅助机筒13中分布均匀，第一过渡套142还设置有延长套143，延长套143朝向主螺杆21方向延伸，延长套143的外周壁上分布有多条导流筋1431。

具体的，由于从第一机筒11中输出的物料需要均匀的分散至各条行星螺杆24对应的位置处，而通过在延长套143的外周壁设置多条沿长度方向布置的导流筋1431，能够利用导流筋1431对第一机筒11输出的物料进行导向分流，以使得物料能均匀的分散输送至各条行星螺杆24处。其中，为了更有效地对物料中的水分进行分离处理，行星螺杆24靠近第一过渡套142的端部设置有支撑轴241，支撑轴241的外壁设置有凸起结构242，第一过渡套142上设置有挡圈144，挡圈144上设置有与行星螺杆24匹配的轴孔1441，轴孔1441外侧设置有螺旋面1442，支撑轴241插在轴孔1441中，凸起结构242抵靠在螺旋面1442上。具体说，由于行星螺杆24与中心螺杆23啮合后两者的螺纹齿之间会有间隙，并且间隙中也会存有物料。而在行星螺杆24转动过程中，支撑轴241在轴孔1441中转动，而凸起结构242将沿着螺旋面1442进行转动，凸起结构242沿着螺旋面1442转动过程中，受螺旋面1442的作用，使得行星螺杆24沿轴线方向相对于辅助机筒13产生较小的位移（位移量则由螺旋面1442两端之间的高度差来决定），并且，当凸起结构242从螺旋面1442凸起端面掉落后，在中心螺杆23的推动作用下，行星螺杆24能够产生一定的冲击，冲击力更有利于物料内的水分快速释放出，进而提高排气效果。

另外，本发明还提供一种多段排气式挤出机的使用方法，包括：

物料进入到第一机筒经转动的主螺杆推动前进并同时加热熔融塑化，然后，熔融塑化后的物料进入到辅助机筒中并经由中心螺杆和多根行星螺杆挤压混炼，混炼后的物料进入到第二机筒中，经转动的辅螺杆推动前进并同时加热最终从挤出机头输出。

具体的，第一机筒11、辅助机筒13和第二机筒12分别形成固体输送区、熔融区、熔体输送区三阶段，固态物料进入到第一机筒11中被加热并通过主螺杆21进行输送，最终熔融塑化后进入到辅助机筒13中，物料在辅助机筒13中受中心螺杆23和多根行星螺杆24高强度挤压，使得物料熔融并进行充分的混炼，同时，物料中的水分将充分的析出并从排气口130中排出，以提高物料的塑化与混炼质量。最后，物料熔融形成熔体进入到第二机筒12中被辅螺杆22继续挤压输送。采用上述方法，使得的物料能够充分的塑化和混炼，并且，挤压过程中完成水分的排气操作，提高了生产效率。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：通过采用三段式结构的机筒，辅助机筒中配置有中心螺杆和多根行星螺杆，从第一机筒中挤压输送的物料进入到辅助机筒中，在中心螺杆的驱动作用下，物料将在中心螺杆和多根行星螺杆之间挤压输送，中心螺杆和多根行星螺杆连续地啮合，使物料在螺杆的齿侧面之间及径向间隙中受到反复的剪切与捏合作用，大大增加物料的热交换面积，物料在行星段受到强烈的剪切应力作用，物料表面不断更新并释放处物料表面的水分，进而使得物料中自身含有的水分能够快速的加热蒸发，从物料中分离出的水分跟随热气从排出口排出，物料在经过时受到了形变和拉伸作用，有利于塑料的混合和塑化，能够提高分布混合效果，而无需事先通过预结晶干燥机对物料进行预结晶干燥处理，节省了预结晶干燥机的成本，简化工艺结构，节约能耗，减少占地面积，提高了生产效率；同时，被螺杆的螺旋齿啮合的物料发生回流以形成了涡流，同时，物料在螺杆的驱动作用下可保证物料往前流动，具有减少漏流和逆流的效果，避免物料积聚在螺杆的行星段，使辅助机筒中的螺杆具有良好的自洁与排气性，多段式排气挤出机生产的熔体具有高的塑化与混炼质量，熔体温度较低且分布较均匀，提高了挤出效果。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多段排气式挤出机，其特征在于，包括：电机、减速器、机筒组件、螺杆组件、和挤出机头；

所述机筒组件包括第一机筒、第二机筒和辅助机筒，所述辅助机筒连接在所述第一机筒和所述第二机筒之间，所述辅助机筒上还设置有排气口；

所述螺杆组件包括主螺杆、辅螺杆、中心螺杆和多根行星螺杆，所述主螺杆可转动地设置在所述第一机筒，所述辅螺杆可转动地设置在所述第二机筒中，所述中心螺杆和所述行星螺杆可转动地设置在所述辅助机筒中，多根所述行星螺杆分布在所述中心螺杆的外部并分别与所述中心螺杆啮合，所述中心螺杆连接在所述主螺杆和所述辅螺杆之间，所述挤出机头设置在所述第二机筒上；其中，所述电机的电机轴通过所述减速器与所述主螺杆连接。

2.根据权利要求1所述的多段排气式挤出机，其特征在于，多根所述行星螺杆均匀分布在所述中心螺杆的外部。

3.根据权利要求2所述的多段排气式挤出机，其特征在于，所述辅助机筒的内壁设置有多条凹槽，所述行星螺杆位于对应的所述凹槽中。

4.根据权利要求1所述的多段排气式挤出机，其特征在于，所述第一机筒和所述第二机筒上分别设置有加热部件。

5.根据权利要求1所述的多段排气式挤出机，其特征在于，所述辅助机筒与所述第一机筒之间通过第一连接头连接在一起，所述辅助机筒与所述第二机筒之间通过第二连接头连接在一起。

6.根据权利要求5所述的多段排气式挤出机，其特征在于，所述第一连接头包括第一法兰和第一过渡套，所述第一法兰上设置有第一安装孔，所述第一过渡套设置在所述第一安装孔中，所述第一过渡套与所述第一安装孔的内壁之间形成第一环形流道；所述第一法兰设置在所述第一机筒和所述辅助机筒之间，所述第一过渡套设置在所述主螺杆与所述中心螺杆之间，所述第一环形流道连通所述第一机筒和所述辅助机筒；

所述第二连接头包括第二法兰和第二过渡套，所述第二法兰上设置有第二安装孔，所述第二过渡套设置在所述第二安装孔中，所述第二过渡套与所述第二安装孔的内壁之间形成第二环形流道；所述第二法兰设置在所述第二机筒和所述辅助机筒之间，所述第二过渡套设置在所述辅螺杆与所述中心螺杆之间，所述第二环形流道连通所述第二机筒和所述辅助机筒。

7.根据权利要求6所述的多段排气式挤出机，其特征在于，所述第一过渡套套在所述主螺杆上，所述第二过渡套套在所述辅螺杆上。

8.根据权利要求1所述的多段排气式挤出机，其特征在于，还包括辅助排气组件，所述辅助排气组件连接所述排气口并用于抽吸所述排气口处的水汽。

9.根据权利要求8所述的多段排气式挤出机，其特征在于，所述辅助排气组件包括真空泵和排气箱，所述排气箱连接在所述真空泵与所述排气口之间。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的多段排气式挤出机的使用方法，其特征在于，包括：

物料进入到第一机筒经转动的主螺杆推动前进并同时加热熔融塑化，然后，熔融塑化后的物料进入到辅助机筒中并经由中心螺杆和多根行星螺杆挤压混炼，混炼后的物料进入到第二机筒中，经转动的辅螺杆推动前进并同时加热最终从挤出机头输出。

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