旋轉螺筒的制作方法

專利名稱：旋轉螺筒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高分子材料成型加工裝備技術領域，特指一種可實 現對高分子材料進行高效率塑化的螺筒。
背景技術：
在高分子材料成型加工裝備技術領域，螺桿和機筒是其擠壓塑化系 統的關鍵部件。螺桿的生產能力高是高分子材料成型裝備的設計目標， 不同的螺桿結構形式都對螺桿的塑化能力產生影響。
隨著塑料工業的飛速發展，人們在生產實踐的過程中對普通螺桿不 斷進行改進和提高，以適應其生產上的需要，出現了許多新型螺桿，甚 至出現了許多新的用于高分子材料擠出和注射成型的塑化形式。目前在 高分子材料成型技術研究方面，主要朝著節能環保方向發展，因此，具 有高效塑化能力而低能耗的塑化裝備成為技術領域的研究熱點之一。
實用新型專利申請號為02232794.0的《一種塑料擠出機機筒》，其特 征是機筒內壁開有通槽，通槽的存在使得在單位時間內能夠輸送更多的 塑料原料，有效提高了塑料的擠出速度。
實用新型專利申請號為00223748.2的《用于注射成型機上的注射機
筒》，其特征是機筒內壁上有至少一條軸向溝槽，軸向溝槽均勻分布在機 筒內壁上，軸向溝槽深度沿送料方向由淺至深，均勻過渡，其能提高加 料的輸送效率，并大大提高注射成型機的生產效率。
實用新型專利申請號為94231673.8的《一種塑化注射裝置》，提供了
一種用于塑料注射成型機的同軸螺筒柱塞式塑化注射裝置。其主要特征 是，料筒的內孔裝有螺筒，螺筒的外壁設有螺旋槽，螺筒可在料筒內作 旋轉運動和軸向移動，螺筒內設有能作軸向運動的柱塞。其具有注射量 大、塑化穩定、使用壽命長的特點。但是其結構增加了常規注射成型機 的塑化裝置的復雜性，而且其所述的可作旋轉移動和軸向移動的螺筒實 際上還是一種中軸開孔的螺桿。
通過以上三個實用新型專利的例子可以看出，人們在針對用于擠出 和注射成型中的塑化部件從螺桿開始轉移到機筒上來，希望在機筒上做 些研究改進，獲得有益的效果。目前，普通塑料擠出機的機筒中開槽已 經應用普遍起來，注射成型機的機筒中開槽也已有所應用，但是槽的位
3置還僅限于部分，而且開槽的形式也比較混亂，因此容易出現高分子材 料在機筒中滯留的問題，反而降低了生產效率。
另外，對于常用的塑化螺桿，由于采用懸臂梁的一種構架形式，使 其使用壽命縮短，或為提高螺桿在工作旋轉時的穩定性，人們研究出許 過復雜的螺桿軸端的構架支撐形式。 發明內容
本實用新型的目的是根據擠出和注射成型領域對塑化部件生產能 力的更高要求，同時結合人們對塑化關鍵部件螺桿和機筒的改進取得的 突出成果，并且針對其中的一些不足，提供一種具有高效塑化能力而低 能耗的新型塑化部件——旋轉螺筒，利用此新型塑化部件還可以提高塑 化單元的穩定性和使用壽命，并使構架支撐形式簡單化。
本實用新型旋轉螺筒，主要結構由圓筒和螺棱組成，螺棱設置在圓 筒的內表面，圓筒一端開有進料口，圓筒配合有旋轉傳動裝置，圓筒兩 端有支撐裝置，圓筒兩端端面設置有密封裝置，圓筒中有一段有鍵槽， 鍵槽同旋轉傳動裝置配合。螺棱可以為一條或多條。螺棱可以為左旋， 也可以為右旋。螺棱斷面形狀可以是矩形、鋸齒形、梯形、半圓形。圓 筒一端的進料口為一個或多個，進料口為直口或斜口，多個進料口相互 間隔排布，以保證物料能不間斷的進入圓筒中。
本實用新型旋轉螺筒，其中軸線上配合有機桿，機桿為圓柱形，機 桿外徑同旋轉螺筒之間的間隙形成物料通過的通道。機桿表面可以開有 直線槽或螺旋槽。機桿可以是螺桿的形式，螺桿形機桿的螺棱可以同旋 轉螺筒的螺棱配合。可以將機桿固定；也可不固定而配合有旋轉傳動裝 置，機桿一端有鍵槽，鍵槽同旋轉傳動裝置配合。機桿與旋轉螺筒的配 合形式有兩種， 一種是機桿外表面同旋轉螺筒的螺棱外表面有一定間隙， 旋轉螺筒做旋轉運動，機桿可以不動，也可做同旋轉螺筒同向或反向的 旋轉運動；另一種是針對螺桿形機桿，螺桿形機桿的螺棱深入到旋轉螺 筒的螺槽中，旋轉螺筒的螺棱深入到螺桿形機桿的螺槽中，螺桿形機桿 同旋轉螺筒做同向的旋轉運動。
旋轉傳動裝置包括聯軸器、變速器和驅動器，驅動器采用液壓馬達 或驅動電機，驅動器通過聯軸器同變速器相連，變速器輸出同鍵槽配合。
其旋轉螺筒的圓筒的周圍設置有加熱裝置，加熱裝置可以采用載熱 體加熱、電阻加熱、電感應加熱的形式。其圓筒的周圍也可設置有冷卻 裝置，冷卻裝置可以采用風冷、水冷的形式。本實用新型旋轉螺筒有多種類型，包括普通型旋轉螺筒、分離型旋 轉螺筒、屏障型旋轉螺筒、分流型旋轉螺筒、波狀旋轉螺筒，以及這些 類型相互結合的形式。
普通型旋轉螺筒可以為三段式，三段式普通型旋轉螺筒分為加料段、 熔融段和均化段三段，根據其不同形式，三段式普通型旋轉螺筒分為等 距變深旋轉螺筒、等深變距旋轉螺筒和變深變距旋轉螺筒；等距變深旋 轉螺筒又分為等距漸變旋轉螺筒和等距突變旋轉螺筒，等距漸變旋轉螺 筒又有兩種主要形式， 一種是從加料段的第一個螺槽開始直至均化段的 最后一個螺槽的深度是逐漸變淺，另一種是加料段和均化段是等深螺槽， 在較長的熔融段上，螺槽深度是逐漸變淺；等距突變旋轉螺筒指加料段 和均化段的螺槽深度不變，在熔融段處的螺槽深度突然變淺；等深變距 旋轉螺筒指螺槽深度不變，螺距從加料段第一個螺槽開始至均化段末端 是從寬逐漸變窄；變深變距旋轉螺筒指螺槽深度和螺棱升程從加料段開 始至均化段末端都是逐漸變化，即螺棱升程從寬逐漸變窄，螺槽深度由 深逐漸變淺。
分離型旋轉螺筒的基本結構是其加料段和均化段與三段式普通型旋 轉螺筒的結構相似，不同的是在加料段末端設置一條起屏障作用的副螺 棱，其外徑小于主螺棱；副螺棱后緣與主螺棱推進面所構成的液相槽寬 度從窄變寬，直通至旋轉螺筒頭部；副螺棱推進面與主螺棱后緣構成的 固相槽寬度從寬變窄，固相槽與加料段螺槽相通，且在分離段末端結束； 固相槽和液相槽的螺槽深度都從加料段末端的螺槽深度逐漸變化到均化 段螺槽深度。
屏障型旋轉螺筒是在普通型旋轉螺筒的某一位置設置屏障段，屏障 段的結構是在一段直徑等于旋轉螺筒內經的圓柱面上交替開出數量相等 的進、出料槽，按旋轉螺筒的轉動方向，進入出料槽前面的屏障棱比旋 轉螺筒內半徑小一個屏障間隙，作為每一對進、出料槽的唯一通道；屏 障段分為多個類型，包括直槽型屏障段、斜槽型屏障段、三角形屏障段 和直槽變深型屏障段。
分流型旋轉螺筒是在普通型旋轉螺筒上設置分流元件，分流元件可 以是銷釘，銷釘型旋轉螺筒是在普通型旋轉螺筒的熔融段或均化段一定 位置上設置一些按一定方式排列的銷釘。
波狀旋轉螺筒有偏心波狀旋轉螺筒和軸向波狀旋轉螺筒兩種類型， 偏心波狀旋轉螺筒的螺棱升程是等距，螺筒內徑不變，只是螺槽底圓的圓心不完全在螺筒軸線上，是偏心的按螺旋形移動，螺槽深按螺筒軸向 改變，并周期出現，螺槽槽底呈波浪形；軸向波狀旋轉螺筒的主螺棱的 中間設置了一條螺棱升程與主螺棱相等的附加螺棱，主螺棱推進面與附 加螺棱后緣組成的螺槽深度在一定周期內從深逐漸變淺，而附加螺棱推 進面與主螺棱后緣組成的螺槽深度是從淺逐漸變深。 本實用新型旋轉螺筒的有益效果有以下幾點
首先，其是一種螺桿的反向變異，其相對于尺寸參數相同的螺桿， 機筒中材料的量是基本相同的，但旋轉螺筒的螺旋槽的面積更大，因此 塑化能力會高很多。
其次，如果采用帶有直線槽或螺旋槽或者螺桿形式的機桿，則將進 一步提高塑化量及塑化效果；當再增加機桿的旋轉傳動裝置后，機桿可 相對于旋轉螺筒同向旋轉，也可相對于旋轉螺筒反向旋轉，以此相當于 可以實現雙螺桿的效果，這樣就更大大增強了裝置的塑化能力。
另外，由于螺筒可以兩端支撐，將原來的螺桿懸臂梁改為簡支梁的 支撐方式，因此避免了螺筒發生彎曲，使其運轉更穩定，并使加大長徑 比的設計所帶來的困難得到克服，另外也可以減少震動，不會產生螺桿 的震動和拖刮而引起的機械麻煩，同時避免了原來為解決螺桿一端支撐 問題而采取的復雜結構外，還可提高塑化裝置的使用壽命。
因此，本實用新型不僅能夠實現常規塑化部件螺桿的塑化效果，而 且結合了開槽機筒的優勢，相比之下塑化效果更高、塑化能力更穩定、 使用壽命更長。同常規的塑化部件螺桿相比，相同的塑化能力要求，本 實用新型旋轉螺筒長度則更短。此技術實用新型是高分子材料擠出和注 射成型領域的一項技術革新，可以以更短的行程取代現有的擠出和注射 成型裝置中的塑化裝置，可縮小設備體積、減少加工設備的材料用量， 從而實現節能的目的。

圖l是本實用新型旋轉螺筒用于擠出機中的裝置示意圖。
圖2是本實用新型旋轉螺筒的基本結構圖。
圖3是本實用新型旋轉螺筒的進料口形式1的側面剖視圖。
圖4是本實用新型旋轉螺筒的進料口形式2的側面剖視圖。
圖5是本實用新型旋轉螺筒的進料口形式3的側面剖視圖。
圖6是本實用新型旋轉螺筒的進料口形式4的側面剖視圖。
圖7是本實用新型旋轉螺筒的等距漸變旋轉螺筒的結構圖。圖8是本實用新型旋轉螺筒的等距突變旋轉螺筒的結構圖。
圖9是本實用新型旋轉螺筒的分離型旋轉螺筒的結構圖。
圖10是本實用新型旋轉螺筒的屏障型旋轉螺筒屏障段的結構圖。
圖11是圖10的側視圖。
圖12是本實用新型旋轉螺筒的分流型旋轉螺筒分流段的結構圖。 圖13是圖12的側視圖。
圖14是本實用新型旋轉螺筒的波狀旋轉螺筒的結構圖。
圖中.* l.前端支撐，2.前端密封，3.前端軸承，4.旋轉螺筒，5.冷卻裝
置，6.加熱裝置，7.機桿，8.變速器，9.鍵槽，IO.聯軸器，ll.驅動電機，
12.后端軸承，13.后端支撐，14.料斗出料口， 15.料斗，16.后端密封，17.
機桿鍵槽，18.機桿旋轉傳動裝置；4-1.圓筒，4-2.螺棱，4-3.進料口。
具體實施方式
本實用新型旋轉螺筒的基本結構圖和應用于擠出機中的裝置示意圖 參見圖1和圖2所示，旋轉螺筒4主要結構由圓筒4-l和螺棱4-2組成，螺棱 4-2設置在圓筒4-l的內表面，圓筒4-l一端開有進料口4-3，圓筒4-l配合有 旋轉傳動裝置，圓筒4-l兩端有支撐裝置，包括前端支撐1和后端支撐13， 以及前端軸承3和后端軸承12，旋轉螺筒4兩端端面設置有密封裝置，包 括前端密封2和后端密封16，旋轉螺筒4中有一段有鍵槽9，鍵槽9同旋轉 傳動裝置配合。螺棱4-2可以為一條或多條。螺棱4-2可以為左旋，也可以 為右旋。螺棱4-2斷面形狀可以是矩形、鋸齒形、梯形、半圓形。圓筒4-l 一端的進料口4-3為一個或多個，進料口4-3為直口或斜口，多個進料口4-3 相互間隔排布，以保證物料能不間斷的進入圓筒4-l中。進料口4-3的形式 參見圖3 圖6，圖3是圍繞圓筒4-l均布開有四個直口，圖4是圍繞圓筒4-l 均布開有四個對稱斜口，圖5是圍繞圓筒4-l均布開有三個對稱斜口，圖6 是圍繞圓筒4-l均布開有三個斜口 。
本實用新型旋轉螺筒4，其中軸線上配合有機桿7，機桿7為圓柱形， 機桿7外徑同旋轉螺筒4之間的間隙形成物料通過的通道。機桿7表面可以 開有直線槽或螺旋槽。機桿7可以是螺桿的形式，其螺棱可以同旋轉螺筒 4的螺棱4-2配合。可以將機桿7固定；也可不固定而配合有機桿旋轉傳動 裝置18，機桿7—端有機桿鍵槽17，同機桿旋轉傳動裝置18配合。機桿7 與旋轉螺筒4的配合形式有兩種， 一種是機桿7外表面同旋轉螺筒4的螺棱 外表面有一定間隙，旋轉螺筒4做旋轉運動，機桿7可以不動，也可做同 旋轉螺筒4同向或反向的旋轉運動；另一種是針對螺桿形機桿，螺桿形機桿的螺棱深入到旋轉螺筒4的螺槽中，旋轉螺筒4的螺棱4-2深入到螺桿形
機桿的螺槽中，螺桿形機桿同旋轉螺筒4做同向的旋轉運動。
旋轉傳動裝置主要包括聯軸器IO、變速器8和驅動器。驅動器采用驅 動電機ll，通過聯軸器10同變速器8相連，變速器8輸出同鍵槽9配合。
其旋轉螺筒4的圓筒4-l的周圍設置有加熱裝置6，加熱裝置6可以采用 載熱體加熱、電阻加熱、電感應加熱的形式。其圓筒4-l的周圍也可設置 有冷卻裝置5，冷卻裝置5可以采用風冷、水冷的形式。
工作時，從料斗15加入物料，物料經過料斗出料口14，通過旋轉螺 筒4的進料口4-3進入到旋轉螺筒4同機桿7形成的螺槽和間隙中，旋轉傳動 裝置的驅動電機11通過聯軸器10驅動變速器8工作，變速器通過鍵聯接驅 動旋轉螺筒4旋轉運動，物料在旋轉螺筒4的螺棱4-2的推動下向前推進， 并在旋轉螺筒4和機桿7的剪切作用下和加熱裝置6的加熱作用下，熔融、 塑化。
本實用新型旋轉螺筒4有多種類型，包括普通型旋轉螺筒、分離型旋 轉螺筒、屏障型旋轉螺筒、分流型旋轉螺筒、波狀旋轉螺筒，以及這些 類型相互結合的形式。
普通型旋轉螺筒可以為三段式，三段式普通型旋轉螺筒分為加料段、 熔融段和均化段三段，根據其不同形式，三段式普通型旋轉螺筒分為等 距變深旋轉螺筒、等深變距旋轉螺筒和變深變距旋轉螺筒；等距變深旋 轉螺筒又分為等距漸變旋轉螺筒(圖7)和等距突變旋轉螺筒(圖8)，等 距漸變旋轉螺筒(圖7)又有兩種主要形式， 一種是從加料段的第一個螺 槽開始直至均化段的最后一個螺槽的深度是逐漸變淺，另一種是加料段 和均化段是等深螺槽，在較長的熔融段上，螺槽深度是逐漸變淺；等距 突變旋轉螺筒(圖8)指加料段和均化段的螺槽深度不變，在熔融段處的 螺槽深度突然變淺；等深變距旋轉螺筒指螺槽深度不變，螺距從加料段 第一個螺槽開始至均化段末端是從寬逐漸變窄；變深變距旋轉螺筒指螺 槽深度和螺棱升程從加料段開始至均化段末端都是逐漸變化，即螺棱升 程從寬逐漸變窄，螺槽深度由深逐漸變淺。
分離型旋轉螺筒(圖9)的基本結構是其加料段和均化段與三段式普 通型旋轉螺筒的結構相似，不同的是在加料段末端設置一條起屏障作用 的副螺棱，其外徑小于主螺棱；副螺棱后緣與主螺棱推進面所構成的液 相槽寬度從窄變寬，直通至旋轉螺筒頭部；副螺棱推進面與主螺棱后緣 構成的固相槽寬度從寬變窄，固相槽與加料段螺槽相通，且在分離段末
8端結束；固相槽和液相槽的螺槽深度都從加料段末端的螺槽深度逐漸變 化到均化段螺槽深度。
屏障型旋轉螺筒是在普通型旋轉螺筒的某一位置設置屏障段(圖io 和圖ll)，屏障段的結構是在一段直徑等于旋轉螺筒內經的圓柱面上交替 開出數量相等的進、出料槽，按旋轉螺筒的轉動方向，進入出料槽前面 的屏障棱比旋轉螺筒內半徑小一個屏障間隙，作為每一對進、出料槽的
唯一通道；屏障段分為多個類型，包括直槽型屏障段、斜槽型屏障段、 三角形屏障段和直槽變深型屏障段。
分流型旋轉螺筒是在普通型旋轉螺筒上設置分流段(圖12和圖13 )， 分流段上有分流元件，分流元件可以是銷釘，銷釘型旋轉螺筒是在普通 型旋轉螺筒的熔融段或均化段一定位置上設置一些按一定方式排列的銷 釘。
波狀旋轉螺筒(圖14)有偏心波狀旋轉螺筒和軸向波狀旋轉螺筒兩 種類型，偏心波狀旋轉螺筒的螺棱升程是等距，螺筒內徑不變，只是螺 槽底圓的圓心不完全在螺筒軸線上，是偏心的按螺旋形移動，螺槽深按 螺筒軸向改變，并周期出現，螺槽槽底呈波浪形；軸向波狀旋轉螺筒的 主螺棱的中間設置了 一條螺棱升程與主螺棱相等的附加螺棱，主螺棱推 進面與附加螺棱后緣組成的螺槽深度在一定周期內從深逐漸變淺，而附 加螺棱推進面與主螺棱后緣組成的螺槽深度是從淺
權利要求1、一種旋轉螺筒，主要結構由圓筒和螺棱組成，其特征在于螺棱設置在圓筒的內表面，圓筒一端開有進料口，圓筒配合有旋轉傳動裝置，圓筒兩端有支撐裝置，圓筒兩端端面設置有密封裝置，圓筒中有一段有鍵槽，鍵槽同旋轉傳動裝置配合。
2、 根據權利要求l所述的旋轉螺筒，其特征在于螺棱為一條或多條；螺棱為左旋，也可為右旋；螺棱斷面形狀可以是矩形、鋸齒形、梯形、半圓形。
3、 根據權利要求l所述的旋轉螺筒，其特征在于圓筒一端的進料口為一個或多個，進料口為直口或斜口，多個進料口相互間隔排布。
4、 根據權利要求l所述的旋轉螺筒，其特征在于其中軸線上配合有機桿，機桿為圓柱形，機桿外徑同旋轉螺筒之間的間隙形成物料通過的通道。
5、 根據權利要求4所述的旋轉螺筒，其特征在于機桿表面開有直線槽或螺旋槽或采用螺桿的形式，螺桿形機桿的螺棱可以同旋轉螺筒的螺棱配合。
6、 根據權利要求4所述的旋轉螺筒，其特征在于機桿可以固定；也可不固審而配合有旋轉傳動裝置，機桿一端有鍵槽，鍵槽同旋轉傳動裝置配合。
7、 根據權利要求4、 5或6所述的旋轉螺筒，其特征在于機桿與旋轉螺筒的配合形式有兩種， 一種是機桿外表面同旋轉螺筒的螺棱外表面有一定間隙，旋轉螺筒做旋轉運動，機桿可以不動，也可做同旋轉螺筒同向或反向的旋轉運動；另一種是針對螺桿形機桿，螺桿形機桿的螺棱深入到旋轉螺筒的螺槽中，旋轉螺筒的螺棱深入到螺桿形機桿的螺槽中，螺桿形機桿同旋轉螺筒做同向的旋轉運動。
8、 根據權利要求1或6所述的旋轉螺筒，其特征在于旋轉傳動裝置包括聯軸器、變速器和驅動器，驅動器采用液壓馬達或驅動電機，驅動器通過聯軸器同變速器相連，變速器輸出同鍵槽配合。
9、 根據權利要求l所述的旋轉螺筒，其特征在于其圓筒的周圍設置有加熱裝置，加熱裝置可以采用載熱體加熱、電阻加熱、電感應加熱的形式；也可設置有冷卻裝置，冷卻裝置可以采用風冷、水冷的形式。
專利摘要本實用新型旋轉螺筒，主要結構由圓筒和螺棱組成，螺棱設置在圓筒的內表面，圓筒一端開有進料口，圓筒配合有旋轉傳動裝置，圓筒兩端有支撐裝置，圓筒兩端端面設置有密封裝置，圓筒中有一段有鍵槽，鍵槽同旋轉傳動裝置配合。其中軸線上配合有機桿。旋轉螺筒是一種螺桿的反向變異，將其應用于高分子材料加工領域，替代原來的關鍵部件螺桿和機筒，可實現更高的塑化能力，可避免螺桿的許多不足，避免彎曲，減少震動，運行更穩定可靠，同時可提高整個塑化裝置的使用壽命。此技術發明是高分子材料擠出和注射成型領域的一項技術革新，可以以更短的行程取代現有的擠出和注射成型裝置中的塑化裝置，縮小設備體積、減少加工設備的材料用量，實現節能的目的。
文檔編號B29C47/60GK201333790SQ200820182750
公開日2009年10月28日 申請日期2008年12月24日 優先權日2008年12月24日
發明者建 王 申請人:建 王