CN204749212U - 内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，包括机头、薄壁机筒、电热圈、空心外螺杆、内螺杆、料斗、第一及第二向心轴承组、第一及第二推力轴承、座子、电旋转接头、第一及第二传动机构、第一电机及第二电机；其中电热圈套设在薄壁机筒外，薄壁机筒套设在空心外螺杆外，空心外螺杆套设在内螺杆外；料斗设在薄壁机筒的右端；第一电机带动第一传动装置转动，第一传动装置带动内螺杆转动；第二电机带动第二传动装置转动，第二传动装置带动空心外螺杆转动；特点是空心外螺杆的内型腔设计有内螺槽及内光孔，与其同轴的内螺杆外型面设计有外螺槽及外光杆，空心外螺杆的内光孔、内螺槽与内螺杆的外螺槽及外光杆形成物料混炼、塑化、输送空间。其具有增强混炼塑化，混合充分、传质传热效果好、熔融能力强，特别适合于多种不同物料的混炼、塑化和挤出等优点。

Description

内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机

技术领域

本实用新型涉及一种内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，其主要用于高分子材料的混炼、塑化和挤出，属于高分子材料成型装备技术领域。

背景技术

在石化、橡胶和塑料等工业领域中，混炼、挤出成型机是重要设备，聚合物料通过料斗进入螺杆螺槽空间后，在螺杆螺棱推动下向前移动，物料在螺槽中要经过塑化熔融等一系列过程，其形态由初始的固态，经诸多环节，最终转变为熔融态，然后经由挤出机头等设备加工成型为成品。作为塑料挤出成型机最重要的部件，螺杆的结构和形状不仅影响混炼及塑化质量，而且还影响机器使用寿命。传统单螺杆挤出机为保证混炼及塑化充分，往往会增加螺杆的长度，而螺杆的长度增加，会带来一系列问题，如：刚性不足、稳定性差和螺杆对机筒的严重刮磨和摩擦等问题；另一些采用多螺杆方式进行加工的挤出设备，尽管多螺杆挤出机有很多优势，但同时也带来结构复杂、制造和使用成本增加等问题。

也有部分塑料机械采用了空心结构的螺杆，经查阅相关专利文献，找到下文列举的二项专利，发现它们尽管都采用了与本发明相近的螺杆“空心”方案，但其内型腔都无螺槽，均为光滑的圆柱面或圆锥面，作用机理也与本发明相差甚远，主要差别有二点：其一是这些专利中的螺杆都只在外型面上有螺槽，而其内型腔无螺槽；其二是这些专利中，物料流在汇入挤出机头前，是在各个螺杆自身的螺槽中移动的，即各个螺杆螺槽中的物料很少甚至没有与其他螺杆螺槽中的物料交互混炼。

例一，专利“同轴心多螺杆挤塑机”（公开号CN1059151C）中，公开了一种拥有多螺杆多套筒的挤塑机，该专利所述挤塑机具有二个螺杆，二个套筒，但其二个螺杆都只在其外圆面有螺槽，其内型面则没有螺槽，而其二个套筒，在其内、外圆表面则都没有螺槽，该专利所述挤塑机装有同轴心的多层料筒和螺杆，可用于同时挤出相包裹的多层不同成分的物料，其结构复杂，所需的螺杆长度长，螺杆与套筒间刮磨严重，使用寿命受影响。

例二，专利“复合共挤锥形螺杆挤出机”（公开号CN201721024U）中，机筒内装有嵌套的同轴心内外二个螺杆，尽管每个螺杆内部为中空，但螺杆都只有外螺槽，其内表面均无螺槽，其结构复杂，所需的螺杆长度长，螺杆与套筒间刮磨严重，使用寿命受影响。

发明内容

本实用新型专利是为克服现有技术的不足而提供一种结构简单、螺杆长度短，具有增强混炼塑化、混合充分、传质传热效果好和熔融能力强等优势的内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机。

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的，其是一种内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，包括机头、薄壁机筒、电热圈、空心外螺杆、内螺杆、料斗、第一向心轴承组、第二向心轴承组、第一推力轴承、第二推力轴承、座子、电旋转接头、第一传动机构、第二传动机构、第一电机及第二电机；其中所述电热圈套设在薄壁机筒外，所述薄壁机筒套设在空心外螺杆外，所述空心外螺杆套设在内螺杆外，空心外螺杆相对薄壁机筒及内螺杆可转动；所述机头位于薄壁机筒的左端；所述空心外螺杆通过右端的第二向心轴承组、第一推力轴承及座子安装定位；内螺杆通过右端的第一向心轴承组、第二推力轴承及座子安装定位，第一向心轴承组安装在空心外螺杆右端的内孔中，在空心外螺杆的右部设有入料口，所述料斗设在薄壁机筒的右端，料斗的出料口与空心外螺杆的入料口连通；所述第一电机带动第一传动装置转动，所述第一传动装置带动内螺杆转动；所述第二电机带动第二传动装置转动，所述第二传动装置带动空心外螺杆转动；其特征在于所述空心外螺杆的内型腔设计有内螺槽及内光孔，与其同轴的内螺杆外型面设计有外螺槽及外光杆，空心外螺杆的内光孔及内螺槽与内螺杆的外螺槽及外光杆形成物料混炼、塑化、输送空间。

所述空心外螺杆与内螺杆螺槽配合全段可为多种配合方式的组合，分别有“空心外螺杆的内螺槽+内螺杆的外螺槽”配合、“空心外螺杆的内光孔+内螺杆的外螺槽”配合、“空心外螺杆的内螺槽+内螺杆的外光杆”配合。

所述空心外螺杆的内螺槽与内螺杆的外螺槽旋向可为相反，也可为相同；空心外螺杆与内螺杆旋转方向可为相反，也可为相同；若该二螺杆的螺槽旋向相同，则该二螺杆旋转方向相同，若该二螺杆的螺槽旋向相反，则该二螺杆旋转方向相反。

所述空心外螺杆内形可为圆柱形，也可为圆锥形，所述内螺杆外形与空心外螺杆内形相适应，内螺杆外形可为圆柱形，也可为圆锥形。

所述空心外螺杆的螺纹头数可为单头，也可为多头；内螺杆的螺纹头数可为单头，也可为多头。

所述空心外螺杆的内螺旋槽的螺槽和螺棱可设计成不同的断面型线；内螺杆外螺旋槽的螺槽和螺棱可设计成不同的断面型线；还可为销钉、屏障头、环形、分离形、槽形、波形。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、物料在沿螺杆轴向输送到机头时，要在各段螺旋流道及挤出机头内交替进行分流和合流混炼，增强了混炼塑化，混合充分、传质传热效果好、熔融能力强，特别适合于多种不同物料的混炼、塑化和挤出；

2、当空心外螺杆与内螺杆作相反方向旋转，螺杆以较小转速就能获得较大相对速度，提高了效率和质量；当内外螺杆作同向旋转，则可形成差速加工成型；

3、由于特殊的空心外螺杆及内螺杆间有相向的螺旋流道，可以以较短的螺杆长度满足物料混炼、塑化、熔融的要求，大大缩短螺杆长度，避免长杆件和长孔件的加工困难,同时，短螺杆对机筒刮磨的可能性远小于长螺杆,因此能大大减少内外螺杆间相互的刮磨和摩擦以及外螺杆对机筒的刮磨和摩擦，延长机器的使用寿命。

4、消除了长螺杆固有的刚性不足和稳定性差等问题，可以较大幅度地提高螺杆转速,从而提高机器的生产率。

5、由于空心外螺杆与内螺杆间没有啮合关系，避免了传统多螺杆挤出机中螺杆罗棱间的相互摩擦和磨损，提高了螺杆使用寿命。

6、较短的螺杆长度，使机器长度变短，能减少机器体积，降低制造成本，还可节省占地面积。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型空心外螺杆与内螺杆全段配合的结构示意图；

图3是本实用新型的空心外螺杆的结构示意图；

图4是本实用新型的内螺杆的结构示意图。

图中：1、挤出机头，2、薄壁机筒，3、电热圈，4、空心外螺杆，5、内螺杆，6、料斗，7、第一向心轴承组，8第二向心轴承组，9、第一推力轴承，10、座子，11、电旋转接头，12、第二推力轴承，13、第一传动机构，14、第一电机，15、第二传动机构，16、第二电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本实用新型描述中,术语“左”及“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“第一”至“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至4所示，本发明涉及一种内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，主要由机头1、薄壁机筒2、电热圈3、空心外螺杆4、内螺杆5、料斗6、第一向心轴承组7、第二向心轴承组8、第一推力轴承9、座子10、电旋转接头11、第二推力轴承12、传动机构13和15、第一电机14和第二电机16组成。

所述电热圈3套设在薄壁机筒2外，所述薄壁机筒2套设在空心外螺杆4外，所述空心外螺杆4套设在内螺杆5外，空心外螺杆4相对薄壁机筒2及内螺杆5可转动；所述挤出机头1位于薄壁机筒2的左端；所述空心外螺杆4通过右端的向心轴承组8、推力轴承9及座子10安装定位；内螺杆5通过右端的向心轴承组7、推力轴承12及座子10安装定位，向心轴承组7安装在空心外螺杆4右端的内孔中，在空心外螺杆4的右部设有入料口40，所述料斗6设在薄壁机筒2的右端，料斗6的出料口与入料口40连通；所述第一电机14带动第一传动装置13转动，所述第一传动装置13带动内螺杆5转动；所述第二电机16带动第二传动装置15转动，所述第二传动装置15带动空心外螺杆4转动；空心外螺杆4的内型腔设计有内螺槽及内光孔，与其同轴的内螺杆5外型面设计有外螺槽及外光杆，该空心外螺杆4的内光孔及内螺槽与内螺杆5的外螺槽及外光杆形成物料混炼、塑化、输送空间。

在本实施例中，空心外螺杆4与内螺杆5在螺槽配合段沿轴线从右至左分为四段，第Ⅰ段（最右段，靠近料斗6），内螺杆5设有第一外螺槽51，空心外螺杆4设有第一内螺槽41，第一外螺槽51与第一内螺槽41配合，但第一外螺槽51及第一内螺槽41都较浅；第Ⅱ段，内螺杆5设有较深的第二外螺槽52，空心外螺杆4为光孔42（无内螺槽），第二外螺槽52与光孔42配合；第Ⅲ段，内螺杆5为外光杆53（无外螺槽），空心外螺杆4设有较深的第三内螺槽43，外光杆53与第三内螺槽43配合；第Ⅳ段（靠近挤出机头1），内螺杆5设有第四外螺槽54，空心外螺杆4设有第四内螺槽44，第四外螺槽54与第四内螺槽44配合，但此段的外螺槽54与内螺槽44的槽深更浅（此段内、外螺槽深度均小于第Ⅰ段中的内、外螺槽深度）。

工作时，空心外螺杆4及内螺杆5分别在第二传动机构15及第一传动机构13的带动下作旋转运动时，物料从料斗6进入螺槽配合段的第Ⅰ段并形成分流，部分物料进入内螺杆5的第一外螺槽51，另一部分物料进入空心外螺杆4的第一内螺槽41，聚合物料在螺杆螺棱推动下移动到第Ⅱ段，由于第Ⅱ段只在内螺杆5有第二外螺槽52，而空心外螺杆4的内腔为内光孔42（无内螺槽），所有物料将进入内螺杆5的第二外螺槽52形成合流，进行混合、交融，并向挤出机头1方向移动；当聚合物料在螺杆螺棱推动下移动到第Ⅲ段时，由于第Ⅲ段只在空心外螺杆4有第三内螺槽43，而内螺杆5为外光杆53（无外螺槽），所有聚合物料会进入空心外螺杆4的第三内螺槽43形成合流，并继续向挤出机头1方向移动；最后，聚合物料进入第Ⅳ段（靠近挤出机头1）并重新分流到内、外螺槽中，此段内，内螺杆5设有第四外螺槽54，且空心外螺杆4也设有第四内螺槽44，但内、外螺槽均较浅，且较第Ⅰ段的内、外螺槽更浅。采用这种内外螺槽相向且时而分、时而合的结构时，物料在螺槽内沿轴线方向移动路线为“多折线”，物料从料斗6进入螺杆螺槽后先分流在内外二个螺槽内（第Ⅰ段），然后在螺棱推动下向机头1方向移动，汇集于第Ⅱ段内螺杆的第二外螺槽52中，进行混合；当物料被推动进入第Ⅲ段，又沿径向向外，进入空心外螺杆4的第三内螺槽43，继续向机头方向1运动；物料进入第Ⅳ段时，又会分流于内螺杆5的第四外螺槽54以及空心外螺杆4的第四内螺槽中44，最后，在挤出机头1内汇合，并经挤出模头或者其他设备成型，这样物料流在汇入挤出机头之前，已经在内、外螺杆的螺槽中经历了多轮交替的混合与分流，能得到充分的混合、传热、传质与熔融。

本发明所用机筒与传统挤出机筒作用大不相同，传统挤出机筒要与螺杆共同组成挤出机的挤压系统，完成对物料的固体输送、熔融及熔体输送等过程，因此对机筒材料和壁厚都有很高要求，而本发明中，物料的固体输送、熔融及熔体输送等过程全部在空心外螺杆与内螺杆间形成的包容空间内完成，机筒不需承受高压和与螺杆的摩擦磨损，其材料要求不高，其厚度可很小，因此采用薄壁机筒2，电热圈3对空心外螺杆4及物料加热，内螺杆5的内部设有电加热系统对物料加热，采用电旋转接头11与外部通电，由于螺杆内部电加热技术已发展得很完善，且并非本发明核心内容，故挤出机结构示意图和内螺杆结构示意图中均予以省略，没有画出。

在本实施例中，所述空心外螺杆4内形可为圆柱形，也可为圆锥形，所述内螺杆5外形与空心外螺杆4内形相适应，内螺杆5外形可为圆柱形，也可为圆锥形。

在本实施例中，所述空心外螺杆4的头数可为单头，也可为多头；所述内螺杆5的头数可为单头，也可为多头。

在本实施例中，所述空心外螺杆4的内螺旋槽和内螺杆5外螺旋槽的螺槽和螺棱可设计成不同的断面型线，还可为销钉、屏障头、环形、分离形、槽形、波形。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，包括机头（1）、薄壁机

筒（2）、电热圈（3）、空心外螺杆（4）、内螺杆（5）、料斗（6）、第一向心轴承组（7）、第二向心轴承组（8）、第一推力轴承（9）、第二推力轴承（12）、座子（10）、电旋转接头（11）、第一传动机构（13）、第二传动机构（15）、第一电机（14）及第二电机（16）；其中所述电热圈（3）套设在薄壁机筒（2）外，所述薄壁机筒（2）套设在空心外螺杆（4）外，所述空心外螺杆（4）套设在内螺杆（5）外，空心外螺杆（4）相对薄壁机筒（2）及内螺杆（5）可转动；所述机头（1）位于薄壁机筒（2）的左端；所述空心外螺杆（4）通过右端的第二向心轴承组（8）、第一推力轴承（9）及座子（10）安装定位；内螺杆（5）通过右端的第一向心轴承组（7）、第二推力轴承（12）及座子（10）安装定位，第一向心轴承组（7）安装在空心外螺杆（4）右端的内孔中，在空心外螺杆（4）的右部设有入料口（40），所述料斗（6）设在薄壁机筒（2）的右端，料斗（6）的出料口与空心外螺杆（4）的入料口（40）连通；所述第一电机（14）带动第一传动装置（13）转动，所述第一传动装置（13）带动内螺杆（5）转动；所述第二电机（16）带动第二传动装置（15）转动，所述第二传动装置（15）带动空心外螺杆（4）转动；其特征在于所述空心外螺杆（4）的内型腔设计有内螺槽及内光孔，与其同轴的内螺杆（5）外型面设计有外螺槽及外光杆，空心外螺杆（4）的内光孔及内螺槽与内螺杆（5）的外螺槽及外光杆形成物料混炼、塑化、输送空间。

2.根据权利要求1所述的内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，其特征在于所述空心外螺杆（4）与内螺杆（5）螺槽配合全段可为多种配合方式的组合，分别有“空心外螺杆的内螺槽+内螺杆的外螺槽”配合、“空心外螺杆的内光孔+内螺杆的外螺槽”配合、“空心外螺杆的内螺槽+内螺杆的外光杆”配合。

3.根据权利要求1的内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，其特征在于所述空心外螺杆（4）的内螺槽与内螺杆（5）的外螺槽旋向可为相反，也可为相同；空心外螺杆（4）与内螺杆（5）旋转方向可为相反，也可为相同；若该二螺杆的螺槽旋向相同，则该二螺杆旋转方向相同，若该二螺杆的螺槽旋向相反，则该二螺杆旋转方向相反。

4.根据权利要求1的内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，其特征在于所述空心外螺杆（4）内形可为圆柱形，也可为圆锥形，所述内螺杆（5）外形与空心外螺杆（4）内形相适应，内螺杆（5）外形可为圆柱形，也可为圆锥形。

5.根据权利要求1的内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，其特征在于所述空心外螺杆（4）的螺纹头数可为单头，也可为多头；内螺杆（5）的螺纹头数可为单头，也可为多头。

6.根据权利要求1的内外相向螺槽同轴双螺杆混炼挤塑机，其特征在于所述空心外螺杆（4）的内螺旋槽的螺槽和螺棱可设计成不同的断面型线；内螺杆(5)外螺旋槽的螺槽和螺棱可设计成不同的断面型线；还可为销钉、屏障头、环形、分离形、槽形、波形。