一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，主要由過濾網、正向螺桿、前端機筒、排氣槽、反向螺桿、內襯層、加熱裝置、卡箍、中心芯軸、加料斗、加料段機筒、過渡段、花鍵套筒聯軸器、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電動機組成，過濾網、前端機筒、加料段機筒、過渡段、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電動機依次連接，螺桿設置在前端機筒里，正向螺桿與反向螺桿間隔排列，兩兩相互嚙合且圍繞中心芯軸呈環形分布，本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，螺桿每旋轉一周都會增加物料混煉、均化、揉捏和剪切的次數,且異向旋轉，剪切效果好，混煉、熔融和分散混合能力更強，塑化效率高，產量大。
【專利說明】一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種擠出機，屬于高分子材料成型機械領域，特別是適合中型和大型擠出機。
【背景技術】
[0002]傳統的螺桿式擠出機按照螺桿的數目可分為單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機以及多螺桿擠出機等。目前在共混改性中應用較多的雙螺桿擠出機具有適應性強、擠出效率高等優點，但由于塑料不良的熱傳導性，雙螺桿嚙合區較少，每個螺槽料腔中物料易受熱不均，從而引起塑化不均勻。多螺桿擠出機中的行星螺桿擠出機由于其具有行星段的獨特結構，使物料在相互嚙合轉動的螺紋齒間隙中受到強烈的擠壓、輾伸和剪切等多種力作用，物料受熱均勻，混合和排氣性能好，但是由于主動軸在旋轉時會對行星螺桿造成軸向推力，需要添加止推環等結構來保證裝置的穩定運行，裝配和檢修困難。
[0003]專利US 7040798 B2公開了一種同向環形分布螺桿擠出機。該裝置采用十二根同向螺桿環繞中心芯軸分布，螺桿之間兩兩相互嚙合的結構，產生的軸向力相互抵消，相當于多個雙螺桿擠出機相互連通的結構。這種方法螺桿每旋轉一周都會增加物料混煉、均化、揉捏和剪切的次數，物料受熱較均勻，設備的熔融和分散混合的能力增強。但其螺桿同向分布的結構使得物料剪切效果相對較差，停留時間較長，易分解，導致制品質量嚴重受影響，不利于如PVC等熱敏性物料的加工生產。
[0004]專利US 20070163371A1公開了同向環形分布螺桿擠出機的傳動方式。該裝置采用外側兩對稱齒輪驅動齒圈，齒圈再驅動與輸出軸相連接的齒輪，同時中心齒輪也與輸出軸齒輪相嚙合，內外同時驅動，提高輸出軸的傳動精度。但內外同時驅動增加了加工制造的難度和精度，安裝定位復雜，可調節的空間小，一旦加工或安裝出現偏差便會導致輸出軸因扭矩過大而斷裂，不利于生產。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，該擠出機能夠實現環形分布螺桿的異向旋轉，克服現有同向環形分布擠出機剪切效果差，物料停留時間長、易分解的缺點；克服異向環形分布螺桿擠出機傳動裝置速度和扭矩分配的技術難點；性能優異且穩定可靠；結構緊湊，占地面積小。
[0006]本發明為了實現以上目的，提出以下技術方案:一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，主要由過濾網、正向螺桿、前端機筒、排氣槽、反向螺桿、內襯層、加熱裝置、卡箍、中心芯軸、加料斗、加料段機筒、過渡段、花鍵套筒聯軸器、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電動機組成，過濾網可以為液壓式過濾網，可以實現不停機自動更換過濾網；前扭矩分配器由前端輸出齒輪軸、前端內外齒圈、前端中心齒輪、前端中心軸和右下齒輪組成，后扭矩分配器由后端輸出齒輪軸、后端內外齒圈、后端中心齒輪、右上齒輪、左上前齒輪、左上后齒輪、左下齒輪、主齒輪、后端中心軸、左上軸、右上軸、左下軸和主軸組成；液壓式過濾網、前端機筒、加料段機筒、過渡段、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電動機依次連接，卡箍將圍在前端機筒外的加熱裝置固定，排氣槽安裝在前端機筒的排氣段，加料斗設置在加料段機筒上，螺桿設置在前端機筒里，正向螺桿與反向螺桿間隔排列，兩兩相互嚙合且圍繞中心芯軸呈環形分布，末端通過花鍵套筒聯軸器與輸出齒輪軸連接，其中正向螺桿或反向螺桿與前端輸出齒輪軸相聯，反向螺桿或正向螺桿與后端輸出齒輪軸相聯；傳動系統由前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電機組成；后扭矩分配器中主軸、右上軸、左下軸和后端中心軸分別通過平鍵連接主齒輪、右上齒輪、左下齒輪和后端中心齒輪，左上軸通過平鍵同時連接左上前齒輪和左上后齒輪，前扭矩分配器中左下軸、前端中心軸分別通過平鍵連接右下齒輪、前端中心齒輪，其中左下軸同時連接后扭矩分配器的左下齒輪和前扭矩分配器的右下齒輪；后扭矩分配器中主齒輪與左下齒輪、右上齒輪同時嚙合，右上齒輪與左上后齒輪嚙合，左上前齒輪與后端內外齒圈嚙合，后端內外齒圈與后端輸出齒輪哨合，后端輸出齒輪與中心齒輪哨合，前扭矩分配器中右下齒輪與前端內外齒圈嚙合，前端內外齒圈與前端輸出齒輪嚙合，前端輸出齒輪與前端中心齒輪嚙合；電機輸出速度經減速箱、凸緣聯軸器傳遞至后扭矩分配器的主軸，再經主齒輪分兩路傳遞至右上后齒輪和左下齒輪，一方面在右上齒輪經左上后齒輪、左上前齒輪、后端內外齒圈傳遞至后端輸出齒輪，驅動與后端輸出齒輪軸連接的螺桿，另一方面在左下齒輪經前扭矩分配器中右下齒輪、前端內外齒圈傳遞至前端輸出齒輪，驅動與前端輸出齒輪軸連接的螺桿，前中心齒輪與后中心齒輪分別支撐前端輸出齒輪軸和后端輸出齒輪軸。
[0007]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其扭矩分配器也可以為一個箱體結構，前端輸出齒輪軸及前端中心齒輪軸的軸承安裝在箱體中部的活動前板上，后端輸出齒輪軸及后端中心齒輪軸的軸承安裝在箱體中部的活動后板上，活動前板和活動后板可以調節橫向和縱向位置，保證軸承及齒輪安裝的同軸度。
[0008]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其環形分布螺桿的數量可以為8根或以上的偶數，螺桿數量越多，物料受剪切次數越高，混煉功能越強，但會使得機體體積過大。
[0009]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其環形分布螺桿螺棱的螺旋角優選為30° -60°，是阿基米德螺紋，螺棱的螺旋角角度太小，螺桿傳動效率低，而螺棱的螺旋角角度太大，物料的向前輸送力小；其環形分布螺桿的長徑比優選一般為3-15，物料的混煉效果隨長徑比變大而增強，但會導致加工制造難度加大。
[0010]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其環形分布的各螺桿是由螺桿加料段、螺桿熔融段和螺桿均化段組成。
[0011]本發明的有益效果如下:
(I)本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其傳動裝置原理簡單，裝拆方便，使用齒輪傳動能保證精確的傳動比，減少能量損失，節能環保。
[0012](2)本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，螺桿每旋轉一周都會增加物料混煉、均化、揉捏和剪切的次數，且異向旋轉，剪切效果好，混煉、熔融和分散混合的能力更強，塑化效率高，產量大。
[0013](3)相對于多螺桿擠出機，本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機相當于多個雙螺桿擠出機相互連通，螺桿之間相互嚙合，自潔作用強，結構緊湊。
[0014](4)本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機物料融腔相互流通，使得物料受熱均勻，可以適用于多種聚合物的混煉加工，適用范圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機的整體結構示意圖，圖中的上螺桿為正向螺桿，圖中的下螺桿為反向螺桿。
[0016]圖2是本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機的扭矩分配系統結構示意圖。
[0017]圖3是本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機前扭矩分配器俯視圖。
[0018]圖4是圖3所示一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機的前扭矩分配器A-A截面圖。
[0019]圖5是本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機的后扭矩分配器俯視圖。
[0020]圖6是圖5所示一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機的后扭矩分配器B-B截面圖。
[0021]圖7是圖5所示一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機的后扭矩分配器C-C截面圖。
[0022]圖中:1_液壓式過濾網、2-正向螺桿、3-前端機筒、4-排氣槽、5-反向螺桿、6-內襯層、7-加熱裝置、8-卡箍、9-中心芯軸、10-加料斗、11-加料段機筒、12-過渡段、13-花鍵套筒聯軸器、14-前扭矩分配器、15-后扭矩分配器、16-凸緣聯軸器、17-減速箱、18-主軸、19-右上齒輪、20-左上后齒輪、21-左上軸、22-后端中心軸、23-左上如齒輪、24-右上軸、25-左下齒輪、26-主齒輪、27-后端內外齒圈、28-后端中心齒輪、29-后端輸出齒輪軸、30-前端內外齒圈、31-前端輸出齒輪、32-前端中心齒輪、33-前端輸出齒輪軸、34-前端中心軸、35-左下軸、36-右下齒輪、37-后端輸出齒輪。
【具體實施方式】
[0023]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，如圖1和圖2所示，主要由液壓式過濾網1、正向螺桿2、前端機筒3、排氣槽4、反向螺桿5、內襯層6、加熱裝置7、卡箍8、中心芯軸9、加料斗10、加料段機筒11、過渡段12、花鍵套筒聯軸器13、前扭矩分配器14、后扭矩分配器15、凸緣聯軸器16、減速箱17和電動機(圖中未畫出)組成，其中圖1為沿中軸線剖至中心后按135°轉向右下的旋轉剖，將正向螺桿與反向螺桿同時剖出，前扭矩分配器14由前端輸出齒輪軸33、前端內外齒圈30、前端中心齒輪32、前端中心軸34和右下齒輪36組成，見圖3和圖4所示；后扭矩分配器15由后端輸出齒輪37、后端輸出齒輪軸29、后端內外齒圈27、后端中心齒輪28、右上齒輪19、左上前齒輪23、左上后齒輪20、左下齒輪25、主齒輪26、后端中心軸22、左上軸21、右上軸24、左下軸35和主軸18組成，見圖5、圖6和圖7所示；液壓式過濾網1、前端機筒3、加料段機筒11、過渡段12、前扭矩分配器14、后扭矩分配器15、凸緣聯軸器16、減速箱17和電動機(圖中未畫出)依次連接，卡箍8將圍在前端機筒3外的加熱裝置7固定，排氣槽4安裝在前端機筒3的排氣段，加料斗10設置在加料段機筒11上，螺桿設置在前端機筒3里，正向螺桿2與反向螺桿5間隔排列，兩兩相互嚙合且圍繞中心芯軸9呈環形分布，末端通過花鍵套筒聯軸器13與輸出齒輪軸連接，其中正向螺桿2或反向螺桿5與前端輸出齒輪軸33相聯，反向螺桿5或正向螺桿2與后端輸出齒輪軸29相聯；傳動系統由前扭矩分配器14、后扭矩分配器15、凸緣聯軸器16、減速箱17、電機(圖中未畫出)組成；后扭矩分配器15中主軸18、右上軸24、左下軸35、后端中心軸22分別通過平鍵連接主齒輪26、右上齒輪19、左下齒輪25、后端中心齒輪28，左上軸35通過平鍵同時連接左上前齒輪23和左上后齒輪20，前扭矩分配器14中左下軸35、前端中心軸34分別通過平鍵連接右下齒輪36、前端中心齒輪32，其中左下軸35同時連接后扭矩分配器15的左下齒輪25和前扭矩分配器14的右下齒輪36 ;后扭矩分配器15中主齒輪26與左下齒輪25、右上齒輪19同時嚙合，右上齒輪19與左上后齒輪20嚙合，左上前齒輪23與后端內外齒圈27嚙合，后端內外齒圈27與后端輸出齒輪37嚙合，后端輸出齒輪37與后端中心齒輪28嚙合，前扭矩分配器14中右下齒輪36與前端內外齒圈30嚙合，前端內外齒圈30與前端輸出齒輪31嚙合，前端輸出齒輪31與前端中心齒輪32嚙合；電機(圖中未畫出)輸出軸的轉速經減速箱17、凸緣聯軸器16傳遞至后扭矩分配器15的主軸18，經主齒輪26分兩路傳遞至右上齒輪19和左下齒輪25，一方面在右上齒輪19經左上后齒輪20、左上前齒輪23、后端內外齒圈27傳遞至后端輸出齒輪37，驅動與后端輸出齒輪軸29連接的螺桿，另一方面在左下齒輪25經前扭矩分配器14中右下齒輪26、前端內外齒圈30傳遞至前端輸出齒輪31，驅動與前端輸出齒輪軸33連接的螺桿，前端中心齒輪32與后端中心齒輪28分別支撐前端輸出齒輪軸33和后端輸出齒輪軸29。
[0024]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其扭矩分配器也可以是一個箱體結構，前端輸出齒輪軸33及前端中心齒輪軸34的軸承安裝在箱體中部的活動前板上，后端輸出齒輪軸29及后端中心齒輪軸22的軸承安裝在箱體中部的活動后板上,活動前板和活動后板可以調節橫向和縱向位置，保證軸承及齒輪安裝的同軸度。
[0025]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其環形分布正向螺桿2、反向螺桿5的數量可以為8根或以上，螺桿數量越多，物料受剪切次數越高，混煉功能越強，但會使得機體體積過大。
[0026]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其環形分布正向螺桿2、反向螺桿5螺棱的螺旋角為30° -60°，是阿基米德螺紋，螺棱的螺旋角角度太小，螺桿傳動效率低，而螺棱的螺旋角角度太大，物料的向前輸送力小；其環形分布螺桿的長徑比一般為3-15，物料的混煉效果隨其變大而增強，但會導致加工制造難度加大。
[0027]本發明一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其環形分布的各正向螺桿2、反向螺桿5是由螺桿加料段、螺桿熔融段和螺桿均化段組成。
【權利要求】
1.一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其特征在于:主要由過濾網、正向螺桿、前端機筒、排氣槽、反向螺桿、內襯層、加熱裝置、卡箍、中心芯軸、加料斗、加料段機筒、過渡段、花鍵套筒聯軸器、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電動機組成，前扭矩分配器由前端輸出齒輪軸、前端內外齒圈、前端中心齒輪、前端中心軸和右下齒輪組成，后扭矩分配器由后端輸出齒輪軸、后端內外齒圈、后端中心齒輪、右上齒輪、左上前齒輪、左上后齒輪、左下齒輪、主齒輪、后端中心軸、左上軸、右上軸、左下軸和主軸組成；過濾網、前端機筒、加料段機筒、過渡段、前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電動機依次連接，卡箍將圍在前端機筒外的加熱裝置固定，排氣槽安裝在前端機筒的排氣段，加料斗設置在加料段機筒上，螺桿設置在前端機筒里，正向螺桿與反向螺桿間隔排列，兩兩相互嚙合且圍繞中心芯軸呈環形分布，末端通過花鍵套筒聯軸器與輸出齒輪軸連接，其中正向螺桿或反向螺桿與前端輸出齒輪軸相聯，反向螺桿或正向螺桿與后端輸出齒輪軸相聯；傳動系統由前扭矩分配器、后扭矩分配器、凸緣聯軸器、減速箱和電機組成；后扭矩分配器中主軸、右上軸、左下軸和后端中心軸分別通過平鍵連接主齒輪、右上齒輪、左下齒輪和后端中心齒輪，左上軸通過平鍵同時連接左上前齒輪和左上后齒輪，前扭矩分配器中左下軸、前端中心軸分別通過平鍵連接右下齒輪、前端中心齒輪，其中左下軸同時連接后扭矩分配器的左下齒輪和前扭矩分配器的右下齒輪；后扭矩分配器中主齒輪與左下齒輪、右上齒輪同時嚙合，右上齒輪與左上后齒輪嚙合，左上前齒輪與后端內外齒圈嚙合，后端內外齒圈與后端輸出齒輪哨合，后端輸出齒輪與中心齒輪哨合，前扭矩分配器中右下齒輪與前端內外齒圈嚙合，前端內外齒圈與前端輸出齒輪嚙合，前端輸出齒輪與前端中心齒輪嚙合；電機輸出速度經減速箱、凸緣聯軸器傳遞至后扭矩分配器的主軸，再經主齒輪分兩路傳遞至右上后齒輪和左下齒輪，一方面在右上齒輪經左上后齒輪、左上前齒輪、后端內外齒圈傳遞至后端輸出齒輪，驅動與后端輸出齒輪軸連接的螺桿，另一方面在左下齒輪經前扭矩分配器中右下齒輪、前端內外齒圈傳遞至前端輸出齒輪，驅動與前端輸出齒輪軸連接的螺桿，前中心齒輪與后中心齒輪分別支撐前端輸出齒輪軸和后端輸出齒輪軸。
2.根據權利要求1所述的一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其特征在于:扭矩分配器為一個箱體結構，前端輸出齒輪軸及前端中心齒輪軸的軸承安裝在箱體中部的活動前板上，后端輸出齒輪軸及后端中心齒輪軸的軸承安裝在箱體中部的活動后板上，活動前板和活動后板可以調節橫向和縱向位置，保證軸承及齒輪安裝的同軸度。
3.根據權利要求1所述的一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其特征在于:環形分布螺桿的數量為偶數，可以為8根或以上。
4.根據權利要求1所述的一種異向環形分布螺桿高效混煉擠出機，其特征在于:環形分布螺桿螺棱的螺旋角為30°?60°，環形分布螺桿的長徑比優選為3?15。
【文檔編號】B29C47/40GK104149305SQ201410355658
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】焦志偉, 易婷, 楊衛民, 安瑛, 丁玉梅 申請人:北京化工大學