CN218615345U - 一种同向双螺杆挤出机捏合盘、螺杆元件及双螺杆挤出机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种同向双螺杆挤出机捏合盘、螺杆元件及挤出机，其涉及双螺杆挤出机械领域，同向双螺杆挤出机捏合盘包括第一端面、第二端面、驱动孔和啮合面，所述啮合面包括两个相对于所述驱动孔对称设置的第一曲面和两个相对于所述驱动孔对称设置的第二曲面，所述第一曲面的一端与所述第二曲面之间设置有修型面，所述第一曲面的另一端与所述第二曲面相交形成侧棱，能够在保持对物料混炼塑化效果的同时，减小物料的冲击和振动，减小冲击和振动导致驱动捏合盘旋转的螺杆的疲劳损伤，提高螺杆的使用寿命。本申请还公开了一种同向双螺杆挤出机螺杆元件和一种同向双螺杆挤出机。

Description

一种同向双螺杆挤出机捏合盘、螺杆元件及双螺杆挤出机

技术领域

本申请涉及双螺杆挤出机械领域，尤其是涉及一种同向双螺杆挤出机捏合盘。本申请还涉及一种同向双螺杆挤出机螺杆元件和一种同向双螺杆挤出机。

背景技术

螺杆挤出机是一种通过螺杆挤压、剪切和搅拌等作用，对高分子物料进行充分混合后，挤出成型形成高分子物料制品，或者挤出造粒形成高分子物料半制品的加工机械。随着高分子物料的广泛使用，螺杆挤出机成为日益重要的生产装备，其中，双螺杆挤出机的使用尤为常见，而双螺杆挤出机中，同向双螺杆挤出机又占据了很大的比例。

同向双螺杆挤出机通常包括设置在机筒内的两根螺杆，通过两根螺杆的同向旋转对机筒中的高分子物料进行挤压和剪切，使得高分子物料塑化和成型。螺杆通常通过在螺杆芯轴上组合安装不同种类的螺杆元件，形成不同的功能，不同螺杆元件的使用对同向双螺杆挤出机的产品应用起到了决定性的影响作用，对最终产品的质量、螺杆的稳定性工作、挤出机能耗等的影响均较大。同向双螺杆挤出机螺杆元件是一种安装在螺杆轴上，形成螺杆对高分子物料的剪切作用，提高高分子物料混炼塑化效果的螺杆元件，同向双螺杆挤出机螺杆元件通常由多个以不同角度叠合安装的捏合盘组成，两个螺杆上的捏合盘相互啮合，对机筒内的高分子物料进行挤压和剪切，对高分子物料起到混炼塑化作用。

现有的用于高分子物料塑化的捏合盘为完全对称结构，在捏合盘的侧面存在不同曲面相交形成的棱，在捏合盘旋转时，高分子物料在捏合盘的侧面与机筒啮合区域之间爬升和挤压，形成冲击和振动。冲击和振动作用到螺杆上，容易引起螺杆芯轴因冲击和振动造成的疲劳损坏，甚至疲劳断裂，导致螺杆无法使用。特别是大中型双螺杆挤出机，工作时螺杆芯轴受到高分子物料爬升和挤压形成的冲击和振动非常大，螺杆芯轴更容易因冲击振动引起疲劳断裂，由此大幅增加了维修成本，并且因设备故障造成的停机或反复开停车，严重影响了设备的生产效率。

实用新型内容

为了减小设备工作过程中螺杆受到的冲击和振动，提高螺杆的使用寿命，本申请提供了一种同向双螺杆挤出机捏合盘、螺杆元件及双螺杆挤出机。

本申请提供的同向双螺杆挤出机捏合盘采用如下的技术方案：

一种同向双螺杆挤出机捏合盘，包括第一端面、第二端面、驱动孔和啮合面，所述啮合面包括两个相对于所述驱动孔对称设置的第一曲面和两个相对于所述驱动孔对称设置的第二曲面，所述第一曲面的一端与所述第二曲面之间设置有修型面，所述第一曲面的另一端与所述第二曲面相交形成侧棱。

通过采用上述技术方案，利用修型面能够使得高分子物料在第一曲面与第二曲面之间形成平缓的挤压和爬升，减小高分子物料挤压和爬升造成的冲击和振动，同时维持了高分子物料原有的挤压和爬升幅度，保证高分子物料的挤压和剪切效果。

在一个具体的可实施方案中，所述修型面为圆弧柱面；所述修型面与所述第一曲面和第二曲面之间均平滑过渡。

通过采用上述技术方案，利用圆弧柱面形的修型面更加有利于高分子物料的平缓挤压和爬升，减小高分子物料挤压和爬升引起的冲击和振动，保持工作过程中螺杆的稳定性。修型面与第一曲面和第二曲面之间平滑过渡的设置进一步减小了高分子物料挤压和爬升引起的振动，减小了工作过程中驱动捏合盘旋转的螺杆轴芯所受到的冲击和振动，提高了螺杆的使用寿命，保证了设备的生产效率。

在一个具体的可实施方案中，所述第一曲面为椭圆弧柱面，所述第二曲面为圆弧柱面。

通过采用上述技术方案，利用椭圆弧柱面形状的第一曲面有利于形成对高分子物料的平缓挤压和推动；利用圆弧柱面形的第二曲面有利于形成捏合盘与机筒之间的平稳啮合，减小捏合盘旋转时与机筒啮合区之间产生冲击和振动。

在一个具体的可实施方案中，所述第一曲面、第二曲面和修型面在所述第一端面与所述第二端面之间围绕所述驱动孔扭转设置，使得所述第一曲面、第二曲面和修型面与所述第一端面相交形成曲线，和所述第一曲面、第二曲面和修型面与所述第二端面相交形成曲线形成一定的旋转角。

通过采用上述技术方案，利用扭转设置的第一曲面、第二曲面和修型面，能够在捏合盘旋转时对高分子物料形成轴向推动作用，在对高分子物料形成挤压和剪切作用的同时，提高对高分子物料的输送作用，并能够减轻高分子物料通过捏合盘啮合面时产生的挤压应力和振动。

在一个具体的可实施方案中，所述侧棱旋转的导程为所述侧棱旋转直径的1.5-4.5倍。

通过采用上述技术方案，利用侧棱1.5-4.5倍的导程与旋转直径比，能够形成对高分子物料合理的推动力和挤压剪切力，保证对高分子物料的塑化作用和合理的挤压处理能力。

在一个具体的可实施方案中，所述第一端面与所述第二端面之间的距离为所述侧棱旋转直径的0.04-0.35倍。

通过采用上述技术方案，利用捏合盘0.04-0.35的厚度直径比，能够形成对高分子物料的充分挤压和剪切，保证对通过捏合盘区域的高分子物料的混炼塑化效果，保障最终产品的质量。

在一个具体的可实施方案中，所述侧棱在由所述第一端面向所述第二端面延伸的同时，向所述第一曲面所在的一侧旋转。

通过采用上述技术方案，利用向第一曲面一侧旋转的侧棱，能够在捏合盘向第二曲面靠近修型面一侧方向旋转时，形成推动高分子物料由第一端面向第二端面方向移动的推动力。

本申请提供的同向双螺杆挤出机螺杆元件，采用如下的技术方案：

一种同向双螺杆挤出机螺杆元件，包括多个本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘，多个所述捏合盘的所述驱动孔同轴设置，且相邻的所述捏合盘之间相对于所述驱动孔旋转形成错列角。

通过采用上述技术方案，利用多个同轴设置的捏合盘，能够对高分子物料形成持续地挤压和剪切，提高对高分子物料的混炼塑化效果；相邻捏合盘之间的旋转设置，能够形成两个螺杆上的螺杆元件上对应的捏合盘之间的配合，形成对不同区域的高分子物料的不同挤压和剪切状态，有利于区域内高分子物料的爬升和挤压，进一步提高对高分子物料的混炼塑化效果。

在一个具体的可实施方案中，所述捏合盘的数量为3-7个，且相邻的所述捏合盘之间的错列角相同。

通过采用上述技术方案，利用3-7个捏合盘能够保证高分子物料的混炼塑化效果；利用相邻捏合盘之间相同错列角的设置，能够便于不同螺杆上的螺杆元件之间的配合，有利于保证螺杆元件上对应捏合盘之间的有效啮合。

本申请提供的同向双螺杆挤出机，采用了本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件。

通过采用上述技术方案，利用本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件，能够形成对同向双螺杆挤出机中高分子物料的持续有效的挤压和剪切，提高对高分子物料的混炼塑化效果，同时减轻工作过程中捏合盘所受到的冲击和振动，降低螺杆疲劳损伤断裂的风险。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.利用捏合盘啮合面上的修型面，能够减小第一曲面与第二曲面之间的突变，降低对捏合盘与机筒之间的高分子物料剪切形成的冲击和挤压，减轻对捏合盘的冲击和振动，减轻安装捏合盘的螺杆的疲劳损伤；

2.利用修型面与第一曲面和第二曲面之间的平滑过渡，进一步降低高分子物料爬升和挤压形成的振动，减轻螺杆的疲劳损伤；

3.利用对第一曲面、第二曲面和修型面的优化设置，在保证对高分子物料挤压和剪切效果的同时，进一步降低高分子物料爬升和挤压形成的振动，保证螺杆的稳定工作；

4.利用扭转设置的第一曲面、第二曲面和修型面，并设置其合理的导程与旋转直径比，在对高分子物料进行剪切塑化的同时，增大了对高分子物料的轴向输送能力，大大减弱了螺杆和芯轴所受到的挤压应力和振动。

附图说明

图1为一种传统的同向双螺杆挤出机捏合盘示意图。

图2为本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘一个实施例的示意图。

图3为本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘一个实施例的端面视图。

图4为本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件一个实施例的示意图。

图5为本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件一个实施例的端面视图。

图6为本申请的同向双螺杆挤出机一个实施例中螺杆元件啮合状态示意图。

图7为本申请的同向双螺杆挤出机一个实施例中螺杆元件啮合状态侧视图。

附图标记说明：1、捏合盘；11、第一端面；12、第二端面；13、驱动孔；14、啮合面；141、第一曲面；142、第二曲面；143、修型面；144、侧棱。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的一个实施例，如图2和图3所示，总体呈类椭圆柱形，在捏合盘的两端为第一端面11和第二端面12，在捏合盘的中心设置有贯穿第一端面11和第二端面12的驱动孔13，在驱动孔13的侧壁设置有花键槽等驱动结构。

捏合盘的外侧面形成啮合面14，啮合面14包括两个第一曲面141和两个第二曲面142，两个第一曲面141和两个第二曲面142相互交替设置，并且两个第一曲面141和两个第二曲面142均相对于驱动孔13呈中心对称。第一曲面141的弧长较长且总体曲率较小，第一曲面141可以为由椭圆弧拉伸而成的椭圆柱面，也可以由数段半径不同的圆柱面平滑过渡形成，第二曲面142的弧长较短且总体曲率较大，第二曲面142可以为圆柱面形，也可以为椭圆柱面形。第一曲面141的中部距离驱动孔13的轴心距离较小，而第二曲面142的中部距离驱动孔13的轴心距离较大。

第一曲面141的一端与第二曲面142相交形成侧棱144，在侧棱144处形成第一曲面141与第二曲面142之间突变形成的棱角；在第一曲面141的另一端与第二曲面142之间设置有修型面143，修型面143可以为一段圆柱形过渡面，也可以为一段或者多段倒角平面，修型面143的设置减小了第一曲面141与第二曲面142之间突变量，在第一曲面141与第二曲面142之间形成平滑过渡，或者数个突变量较小的棱角过渡。

传统的用于高分子物料塑化的捏合盘如图1所示，啮合面14由交替设置的两个第一曲面141和两个第二曲面142组成，在第一曲面141与第二曲面142的每一个连接部位均因曲面的突变产生较大的棱角。在捏合盘安装在挤出机螺杆上工作时，捏合盘的啮合面对机筒中的高分子物料进行挤压和剪切，高分子物料在第一曲面141与第二曲面142的突变处产生冲击和振动，该冲击和振动作用在捏合盘上，并通过捏合盘作用在驱动捏合盘旋转的螺杆芯轴上。长时间的振动和冲击容易导致螺杆芯轴的疲劳损坏，甚至导致螺杆芯轴的断裂，降低螺杆的使用寿命。

本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘在第一曲面141的一端与第二曲面142之间设置了修型面143，在捏合盘安装在挤出机螺杆上工作时，捏合盘向修型面143所在的一侧旋转，对机筒中的高分子物料进行挤压和剪切。高分子物料先后经第一曲面141、修型面143和第二曲面142的挤压和剪切，由于第一曲面141与修型面143之间，和修型面143与第二曲面142之间的突变明显减小，对高分子物料产生冲击和振动也更小，捏合盘和驱动捏合盘旋转的螺杆所受的振动和冲击也更小，有效提高了工作时螺杆的稳定性，减缓了螺杆芯轴的疲劳损坏，降低螺杆芯轴断裂的风险，因此能够延长螺杆的使用寿命，减小同向双螺杆挤出机的维修成本，提高生产效率。

而第一曲面141的另一端与第二曲面142之间直接相连产生的侧棱144，则可以对高分子物料形成足够的挤压和剪切幅度，并通过掠过机筒的内侧壁的方式，刮去机筒内壁附着的高分子物料，保证对高分子物料的混炼塑化效果。

在本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的一些实施例中，如图2和图3所示，修型面143设置为圆弧柱面，在第一曲面141与修型面143之间，以及修型面143与第二曲面142之间均设置为平滑过渡。这样在捏合盘工作过程中，第一曲面141、修型面143和第二曲面142先后对高分子物料进行挤压和剪切时，高分子物料产生的冲击和振动更小，进一步提高了螺杆工作的稳定性。

在本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的一种优选实施例中，如图2和图3所示，第二曲面142设置为圆弧柱面，具体地，第二曲面142的圆弧半径可以与挤出机机筒的内径相当，当捏合盘安装在同向双螺杆挤出机中时，第二曲面142能够与机筒内壁更好地配合，减小捏合盘旋转时的振动。第一曲面141设置为椭圆弧柱面，能够在第一曲面141与机筒内壁之间形成平缓变化的间隙，供高分子物料的通过，并对通过的高分子物料进行挤压和剪切，在减小冲击和振动的同时，保证高分子物料的混炼塑化效果。

在本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的一些实施例中，如图2和图3所示，第一曲面141、第二曲面142和修型面143在由第一端面11向第二端面12方向延伸的同时，围绕驱动孔13扭转设置。这样，第一曲面141、第二曲面142和修型面143与第一端面11相交形成曲线，也就是第一端面11的外侧边缘曲线，和第一曲面141、第二曲面142和修型面143与第二端面12相交形成曲线，也就是第二端面12的外侧边缘曲线，以驱动孔13的旋转轴形成一定的旋转角α。这样，当捏合盘在机筒中旋转时，能够对机筒内的高分子物料形成轴向推动作用，在对高分子物料进行挤压和剪切的同时，产生对高分子物料的输送能力。

在本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的一种优选实施例中，如图2和图3所示，当第一曲面141、第二曲面142和修型面143扭转设置时，由第一曲面141与第二曲面142相交形成的侧棱144也必然同向扭转，形成螺旋线的一部分。侧棱144旋转形成的螺旋线的导程为螺旋线的螺径D的1.5-4.5倍，此时，捏合盘旋转时对高分子物料产生的挤压和剪切能力，与对高分子物料产生的输送能力较为均衡，能够在保证高分子物料混炼塑化效果的同时，提高高分子物料的混炼塑化效率。

作为本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的一种具体实施方式，第一端面11与第二端面12之间的距离，也就是捏合盘的厚度，为侧棱144旋转直径D，通常也就是捏合盘的最大旋转直径的0.04-0.35倍，此时，能够更好的保证对高分子物料挤压剪切能力与输送能力的均衡。

在本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的一些实施例中，如图2和图3所示，侧棱144在由第一端面11向第二端面12延伸的同时，向第一曲面141所在的一侧旋转。也就是说，第一曲面141、修型面143和第二曲面142也按照与侧棱144相同的旋向扭转。而捏合盘安装在同向双螺杆挤出机中工作时，通常沿第二曲面142向修型面143过渡的一侧旋转，此时，就能够推动机筒中的高分子物料由第一端面11向第二端面12方向移动，通过将捏合盘安装为第一端面11朝向同向双螺杆挤出机的进料口方向，就能够在对高分子物料进行混炼塑化的同时，将高分子物料向出料口方向输送。

本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件的一个实施例，如图4和图5所示，包括多个本申请任一实施例的同向双螺杆挤出机捏合盘1。多个捏合盘1的第一端面11朝向相同的方向叠合在一起，使得多个捏合盘1的驱动孔13同轴设置，并且，驱动孔13侧壁的驱动结构相互配合，形成整体的驱动结构。螺杆元件中的多个捏合盘1以驱动孔13的旋转轴为旋转轴依次向同一个方向旋转，使得相邻的捏合盘1之间形成一个错列角θ。

这样，当本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件安装在同向双螺杆出机中使用时，使得多个捏合盘1以不同的旋转状态对高分子物料进行挤压和剪切，提高对高分子物料的混炼塑化和输送作用。同时，由于使用了本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘，同时具有本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘的优点。

如图6和图7所示，还可以通过两个螺杆上的螺杆元件中的不同捏合盘之间的啮合，增强对高分子物料的挤压和剪切作用。

在本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件的一些实施例中，如图4和图5所示，螺杆元件由3-7个捏合盘1相互叠合而成。螺杆元件中由捏合盘1的第一端面11所朝向的方向，至捏合盘1的第二端面12所朝向的方向，各个捏合盘1逐渐向第二曲面142远离修型面143的一侧方向旋转，并且，位置相邻的两个捏合盘1之间的错列角θ相同。这样，将相同的两个螺杆元件安装在两个螺杆轴上，就能够形成两个螺杆元件中相应捏合盘1之间的良好啮合，提高螺杆元件的适用性，降低同向双螺杆挤出机的生产成本。

本申请的同向双螺杆挤出机的一个实施例，使用了本申请任一实施例的同向双螺杆挤出机螺杆元件。具体地，同向双螺杆挤出机中包括两个螺杆，每个螺杆上包括至少一个本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件。如图6和图7所示，两个螺杆上的螺杆元件并列设置。两个螺杆上对应的螺杆元件中的捏合盘1的数量相同，且对应的捏合盘1相互啮合，在两个螺杆同向旋转时，能够形成对机筒中的高分子物料的充分挤压和剪切，在具有本申请的同向双螺杆挤出机捏合盘和本申请的同向双螺杆挤出机螺杆元件的优点的基础上，进一步提高对高分子物料的混炼塑化效果。

在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“具体实施例”、 “优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同向双螺杆挤出机捏合盘，包括第一端面（11）、第二端面（12）、驱动孔（13）和啮合面（14），其特征在于：所述啮合面（14）包括两个相对于所述驱动孔（13）对称设置的第一曲面（141）和两个相对于所述驱动孔（13）对称设置的第二曲面（142），所述第一曲面（141）的一端与所述第二曲面（142）之间设置有修型面（143），所述第一曲面（141）的另一端与所述第二曲面（142）相交形成侧棱（144）。

2.根据权利要求1所述的同向双螺杆挤出机捏合盘，其特征在于：所述修型面（143）为圆弧柱面；所述修型面（143）与所述第一曲面（141）和第二曲面（142）之间均平滑过渡。

3.根据权利要求1所述的同向双螺杆挤出机捏合盘，其特征在于：所述第一曲面（141）为椭圆弧柱面，所述第二曲面（142）为圆弧柱面。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的同向双螺杆挤出机捏合盘，其特征在于：所述第一曲面（141）、第二曲面（142）和修型面（143）在所述第一端面（11）与所述第二端面（12）之间围绕所述驱动孔（13）扭转设置，使得所述第一曲面（141）、第二曲面（142）和修型面（143）与所述第一端面（11）相交形成曲线，和所述第一曲面（141）、第二曲面（142）和修型面（143）与所述第二端面（12）相交形成曲线形成一定的旋转角。

5.根据权利要求4所述的同向双螺杆挤出机捏合盘，其特征在于：所述侧棱（144）旋转的导程为所述侧棱（144）旋转直径的1.5-4.5倍。

6.根据权利要求5所述的同向双螺杆挤出机捏合盘，其特征在于：所述第一端面（11）与所述第二端面（12）之间的距离为所述侧棱（144）旋转直径的0.04-0.35倍。

7.根据权利要求4所述的同向双螺杆挤出机捏合盘，其特征在于：所述侧棱（144）在由所述第一端面（11）向所述第二端面（12）延伸的同时，向所述第一曲面（141）所在的一侧旋转。

8.一种同向双螺杆挤出机螺杆元件，其特征在于：包括多个根据权利要求1-7中任一项所述的同向双螺杆挤出机捏合盘（1），多个所述捏合盘（1）的所述驱动孔（13）同轴设置，且相邻的所述捏合盘（1）之间相对于所述驱动孔（13）旋转形成错列角。

9.根据权利要求8所述的同向双螺杆挤出机螺杆元件，其特征在于：所述捏合盘（1）的数量为3-7个，且相邻的所述捏合盘（1）之间的错列角相同。

10.一种同向双螺杆挤出机，其特征在于：包括根据权利要求8或9所述的同向双螺杆挤出机螺杆元件。

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