CN115476495A - 一种微型双螺杆配混挤出实验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型双螺杆配混挤出实验机，包括驱动装置和与驱动装置连接的传动箱，所述传动箱的内部通过多级传动组件连接有A螺杆和B螺杆两条螺杆，所述驱动装置为直流伺服电机，所述A螺杆和B螺杆的直径均为12‑16mm，A螺杆与B螺杆的中心距为11‑13mm。在本发明中，驱动装置采用伺服电机，可以实现实验室使用，A螺杆和B螺杆的直径和中心距均小于行业最小值，能够实现微量实验材料的精确配混，获得精确实验数据。本微型双螺杆配混挤出实验机可以用来混料实验挤出，也可以实现制品的生产挤出，广泛适用于化工配方、医药热熔挤出、高分子配混改性、新能源蓄电池匀浆、燃料助推剂等领域，能够满足精确的物料实验数据、合理的制品生产。

Description

一种微型双螺杆配混挤出实验机

技术领域

本发明涉及挤出机技术领域，尤其涉及一种微型双螺杆配混挤出实验机。

背景技术

挤出机一般是通过加热的方式用于挤出塑料物品，可以进行废物回收利用，也可以配合辅助设备，生产制品。目前市场上销售的双螺杆挤出机，连接三相电源，体积都较大，尺寸在2米至15米之间，所生产的物料品种繁多。生产时，噪音相对较大，适合厂区生产。

在一些特殊材料行业，为了对物料性能、配方等进行实验或验证，需要利用挤出机生产物料，比如医药制药、物料混配、燃料助推剂、有机物质等材料，在实验时，所利用的物料因为比较昂贵，有些几万元一斤，单次放料太多将对物料造成浪费，放料太少，又得不到出料效果，目前的小型挤出机也没有足以进行小剂量配混挤出的能力。

具体表现为：传统小型双螺杆配混挤出机螺杆元件的物料容积大，小剂量物料无法充满该空间，故无法实现微量物料挤出。而中心距更小的双螺杆挤出机，螺槽深度更小，却对塑料原料粒径存在加工难度，不易进料和容易卡机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型双螺杆配混挤出实验机，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种微型双螺杆配混挤出实验机，包括驱动装置和与驱动装置连接的传动箱，所述传动箱的内部通过多级传动组件连接有A螺杆和B螺杆，所述A螺杆的旋转方向与B螺杆的旋转方向相同且转速相同，所述驱动装置为直流伺服电机，所述A螺杆和B螺杆的直径均为12-16mm，A螺杆与B螺杆的中心距为11-13mm。

作为一种优选的方案，上述方案中，所述A螺杆和B螺杆的直径均为14mm，A螺杆与B螺杆的中心距为12mm。

上述方案中，还包括若干个相互连接的机筒，最前端的机筒与传动箱的输出端连接，且所述机筒的顶部安装有进料斗，最后端的机筒出料端连接有出料模具。

上述方案中，所述机筒的外侧连接有加热装置和冷却装置。

在某一个实施例中，所述传动箱包括箱体和与箱体固定连接的箱盖，所述箱体的内部安装有一级传动组件、二级传动组件、三级传动组件，所述一级传动组件的输入端与驱动装置的输出端连接，一级传动组件的输出端与二级传动组件固定连接，二级传动组件的输出端一侧与A螺杆固定连接，二级传动组件的输出端另一侧与三级传动组件连接，三级传动组件的输出端与B螺杆固定连接。

进一步的，上述方案中，所述A螺杆的外壁上通过滚动体设有与传动箱转动连接的第一轴承外圈，所述B螺杆的外壁上通过滚动体设有与传动箱转动连接的第二轴承外圈。

再进一步的，上述方案中，所述一级传动组件、二级传动组件、三级传动组件均为齿轮轴传动组件，所述一级传动组件、二级传动组件、三级传动组件分别通过轴承安装在传动箱内。

另外，作为一种优选的方案，所述A螺杆的螺楞和B螺杆的螺楞交错安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：驱动装置采用伺服电机，可以实现实验室使用，A螺杆和B螺杆的直径和中心距均小于行业最小值，能够生产更小粒径的物料颗粒，本微型双螺杆配混挤出实验机可以用来混料，也可以挤出生产，应用范围广，能够满足实验室物料的需求。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中传动箱的内部结构示意图；

图3为图2中A-A截面结构示意图；

图4为图3中B部放大图；

图5为本发明中传动箱去掉箱盖后的立体结构示意图；

图6为本发明中传动箱中的多级传动组件结构示意图。

图中标号：1-驱动装置；2-传动箱；21-箱体；211-前端盖；212-密封圈；22-箱盖；221-推力轴承座；222-后封盖；223-支撑板；23-一级传动组件；231-第一主动齿轮轴；232-第一被动齿轮轴；24-二级传动组件；241-第二主动齿轮轴；242-第二被动齿轮轴；25-三级传动组件；251-第三主动齿轮轴；252-第三被动齿轮轴；253-轴承；26-A螺杆；261-第一轴承外圈；27-B螺杆；271-第二轴承外圈；3-机筒；4-进料斗；5-出料模具。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示本发明有关的构成。

根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1至图6所示，一种微型双螺杆配混挤出实验机，包括驱动装置1和与驱动装置1连接的传动箱2，传动箱2的内部通过多级传动组件连接有A螺杆26和B螺杆27，A螺杆26的旋转方向与B螺杆27的旋转方向相同且转速相同。通过驱动装置1的驱动，带动传动箱2内的多级传动组件进行转动，最终带动A螺杆26和B螺杆27转动，不断的输出物料。

现有技术中，两个螺杆的旋转方向相反，无论是向内旋转还是向外旋转，其中一根是左旋，另一根是右旋，这种设置，比如当螺杆直径为14毫米时，其中心距就不可能小于14毫米。而在本发明中，两个螺杆的旋转方向相同！两个螺杆在安装时可以按照螺纹的位置相互交错设置，对物料的搅拌将更加紧密，两个螺杆安装后其螺纹处能够部分重合在一起，进而缩短两个螺杆之间的间距，且能够更好的挤压物料，对物料进行有效的混配。

在实施时，一种微型双螺杆配混挤出实验机中，还包括若干个相互连接的机筒3，A螺杆26与B螺杆27相互平行且安装在所有机筒3内。最前端的机筒3与传动箱2的输出端活动连接，且机筒3的顶部安装有进料斗4，最后端的机筒3出料端连接有出料模具5。进料斗4用于加入物料，进行混料，机筒3用于热熔物料，为物料提供一个良好的保温环境，最终熔融的物料通过出料模具5输出。出料模具5的后方还可以配置模头进行分料，实现不同规格形状物料的挤出。

最前端的机筒3与传动箱2的输出端活动连接，可以采用插装方式进行连接，并在连接处进行密封，根据实验要求匹配不同类型的设备。

作为一种优选的方案，机筒3的外侧连接有加热装置和冷却装置。加热装置安装在各个机筒3的外壁上，通过加热板进行加热。冷却装置安装在机筒3的底部，通过风机输送冷空气为机筒3调节问题。冷却装置也可以采用在挤出机行业中常用的水冷，只是水冷占用空间大，风冷占用空间小，适合实验室使用。

冷却装置还可以采用半导体制冷片，半导体制冷片的工作原理是基于帕尔帖原理即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变。半导体制冷片体积小，可以连续工作，散热效果非常高，因采用电控操作，便于调节控制。

在实际成产中，而欲减小物料容积，适应小粒径物料混配，需减小螺杆元件尺寸。该容积与螺杆元件半径为平方关系，故而减小螺杆元件外径是减小物料容积的有效措施。由于物料挤出时剪切力、输送推力等平键强度制约，螺杆内部需设有花键，故螺杆元件具有薄壁特征，此为设计及制造中的难点；同时，常规轴承的直径尺寸也极大限制了两螺杆中心距的降低。

在实施时，驱动装置1为直流伺服电机，可以适应民用电源，运行过程中噪音小，适合实验室使用。A螺杆26和B螺杆27的直径均为12-16mm，A螺杆26与B螺杆27的中心距为11-13mm。所设计的A螺杆26和B螺杆27尺寸小，中间间距小，在输出物料时，输出的物料精度高，物料直径小，可输出直径为2.5-3毫米的塑料颗粒，方便进料不会卡机。

作为一种优选的方案，A螺杆26和B螺杆27的直径均为14mm，A螺杆26与B螺杆27的中心距为12mm。本优选方案所选定的螺杆直径及中心距，恰好满足50g/h的微量连续配混挤出、2000g/h连续生产的产能要求，又可满足螺杆元件最小壁厚的薄壁强度要求。

在设计过程中发现，螺杆直径采用14mm时，螺杆端部连接处的内花键将成为最大外径，内花键相比于螺杆的直径差值不足1mm，按照螺杆直径采用14mm，花键的规格已经难以向下减了，螺杆元件的底径也难以增加了，因此螺杆直径达到了行业最小底限。两根螺杆，其强度只能靠螺杆上的螺楞，螺楞是连续的，所以能保持足够强度。如果螺杆元件直径(14mm)继续减小，还想维持差不多的容积，只能减小螺纹底径，那么，花键处就没有材料余量去连接其他部件来传送物料了。另外，螺杆直径采用14mm时，螺楞之间的螺槽深度为2mm，而粒料直径约2.5mm，就难以进入螺槽，进而不卡料、防堵塞，平稳输送小直径物料颗粒，方便进料不会卡机。

在其中的一个实施例中，传动箱2包括箱体21和与箱体21固定连接的箱盖22，箱体21的内部安装有一级传动组件23、二级传动组件24、三级传动组件25，一级传动组件23的输入端与驱动装置1的输出端连接，一级传动组件23的输出端与二级传动组件24固定连接，二级传动组件24的输出端一侧与A螺杆26固定连接，二级传动组件24的输出端另一侧与三级传动组件25连接，三级传动组件25的输出端与B螺杆27固定连接。

一级传动组件23在驱动装置1的驱动下旋转，进而带动二级传动组件24一起同步旋转，二级传动组件24带动A螺杆26同步旋转，还通过外侧设置的三级传动组件25带动B螺杆27一起旋转，其中A螺杆26的旋转方向与B螺杆27的旋转方向相同且转速相同，以便于对物料进行有效的混合、熔融与输送，还可以缩短两个螺杆之间的间距。

为了降低A螺杆26与B螺杆27之间的中心距，能够实现小剂量配混挤出，将A螺杆26的外壁上通过滚动体设有与传动箱2转动连接的第一轴承外圈261，B螺杆27的外壁上通过滚动体设有与传动箱2转动连接的第二轴承外圈271。相比于现有产品，没有设置轴承内圈，而是直接将A螺杆26和B螺杆27的外壁作为轴承内圈，使两个螺杆更加靠近，且能够维持原有的强度。

一级传动组件23、二级传动组件24、三级传动组件25均为齿轮轴传动组件，一级传动组件23、二级传动组件24、三级传动组件25分别通过轴承253安装在传动箱2内。其中，传动箱2的一侧安装着前端盖211，前端盖211可作为驱动装置1的安装座。

驱动装置1的输出轴贯穿前端盖211与一级传动组件23中的第一主动齿轮231连接，在第一主动齿轮轴231的带动下，与其啮合的第一被动齿轮轴232转动，第一被动齿轮轴232的末端连接第二主动齿轮轴241，第二主动齿轮轴241的末端与A螺杆26同轴固定连接，第二主动齿轮轴241与二被动齿轮轴242啮合连接，二被动齿轮轴242的末端与三级传动组件25中的第三主动齿轮轴251固定连接，第三主动齿轮轴251与第三被动齿轮轴252啮合连接，第三被动齿轮轴252的末端与B螺杆27同轴固定连接。

传动箱2的另一侧安装着后封盖222，A螺杆26和B螺杆27分别贯穿后封盖222延伸至机筒3内。在后封盖222的内侧还安装了支撑板223，通过安装轴承外圈以及滚动件来配合两个螺杆正常旋转运动。A螺杆26和B螺杆27与后封盖222的连接处设有密封圈212，避免齿轮油的渗漏与外界杂质进入传动箱2内。

在本发明中，驱动装置1采用伺服电机，可使用220V民用供电，方便实验室等实验或验证场所使用。A螺杆26和B螺杆27的直径和中心距均小于行业最小值，能够实现小剂量精确配混挤出，本微型双螺杆配混挤出实验机可以用来配方混料，也可以挤出生产，应用范围广，能够满足实验室物料的需求。

另外，本试验机可采用可移动底座，即在底部加装滚轮，方便经常变更实验位置的使用要求。本微型双螺杆配混挤出实验机可以用来混料实验挤出，也可以实现制品的生产挤出，广泛适用于化工配方、医药热熔挤出、高分子配混改性、新能源蓄电池匀浆、燃料助推剂等领域，能够满足精确的物料实验数据、合理的制品生产。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。这些未公开的要素，均属于本领域的技术人员能够获知的现有技术。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微型双螺杆配混挤出实验机，包括驱动装置(1)和与驱动装置(1)连接的传动箱(2)，所述传动箱(2)的内部通过多级传动组件连接有A螺杆(26)和B螺杆(27)，其特征在于：所述A螺杆(26)的旋转方向与B螺杆(27)的旋转方向相同且转速相同，所述驱动装置(1)为直流伺服电机，所述A螺杆(26)和B螺杆(27)的直径均为12-16mm，A螺杆(26)与B螺杆(27)的中心距为11-13mm。

2.根据权利要求1所述的一种微型双螺杆配混挤出实验机，其特征在于：所述A螺杆(26)和B螺杆(27)的直径均为14mm，A螺杆(26)与B螺杆(27)的中心距为12mm。

3.根据权利要求1所述的一种微型双螺杆配混挤出实验机，其特征在于：还包括若干个相互连接的机筒(3)，最前端的机筒(3)与传动箱(2)的输出端面连接，且所述机筒(3)的顶部安装有进料斗(4)，最后端的机筒(3)出料端连接有出料模具(5)。

4.根据权利要求3所述的一种微型双螺杆配混挤出实验机，其特征在于：所述机筒(3)连接有加热装置和冷却装置。

5.根据权利要求1所述的一种微型双螺杆配混挤出实验机，其特征在于：所述传动箱(2)包括箱体(21)和与箱体(21)固定连接的箱盖(22)，所述箱体(21)的内部安装有一级传动组件(23)、二级传动组件(24)、三级传动组件(25)，所述一级传动组件(23)的输入端与驱动装置(1)的输出端连接，一级传动组件(23)的输出端与二级传动组件(24)固定连接，二级传动组件(24)的输出端一侧与A螺杆(26)固定连接，二级传动组件(24)的输出端另一侧与三级传动组件(25)连接，三级传动组件(25)的输出端与B螺杆(27)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种微型双螺杆配混挤出实验机，其特征在于：所述A螺杆(26)的外壁上通过滚动体设有与传动箱(2)转动连接的第一轴承外圈(261)，所述B螺杆(27)的外壁上通过滚动体设有与传动箱(2)转动连接的第二轴承外圈(271)。

7.根据权利要求5所述的一种微型双螺杆配混挤出实验机，其特征在于：所述一级传动组件(23)、二级传动组件(24)、三级传动组件(25)均为齿轮轴传动组件，所述一级传动组件(23)、二级传动组件(24)、三级传动组件(25)分别通过轴承(253)安装在传动箱(2)内。

8.根据权利要求1所述的一种微型双螺杆配混挤出实验机，其特征在于：所述A螺杆(26)的螺楞和B螺杆(27)的螺楞交错安装。

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