一種螺桿支撐裝置及具有該裝置的雙螺桿擠出機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種螺桿支撐裝置，特別是一種用于雙螺桿擠出機的螺桿支撐裝置，以及具有該裝置的雙螺桿擠出機。
【背景技術】
[0002]雙螺桿擠出機以其積木式結構帶來的多變性和適應性以及優異的混合性能，在成型、共混、改性、反應擠出等聚合物加工過程中得到了廣泛應用。雙螺桿擠出機主要包括傳動系統、加料系統、擠壓系統、加熱冷卻系統、控制系統，其中擠壓系統是雙螺桿擠出機的核心部分，主要包括螺桿和機筒。物料由加料系統加入機筒，機筒內螺桿的旋轉對物料產生螺旋輸送和混合等作用，使物料經歷固體輸送、熔融、排氣、混合和熔體輸送等擠出過程，最后由機頭擠出，造成粒子或成型為制品。
[0003]螺桿是雙螺桿擠出機的“心臟”，大部分螺桿為積木式結構，包括芯軸、螺桿元件和螺桿頭，螺桿元件組合安裝在芯軸上，通過螺桿頭擰緊。螺桿元件包括輸送元件、剪切元件、混合元件等功能元件，不同的螺桿元件可以組合成不同構型的螺桿。
[0004]螺桿的支撐方式通常采用懸臂式結構，支撐位置在螺桿根部，螺桿根部通過連接套與齒輪箱的輸出軸相連，螺桿主體和頭部都懸空在機筒內。為確保螺桿的輸送能力和建壓能力，螺桿的螺棱和機筒之間的間隙控制在很小的范圍內(間隙一般為機筒內徑的0.002倍至0.05倍)。當螺桿的長徑比很大或所加工的物料粘度較低或機筒內物料不夠時，機筒內的物料不足以浮起螺桿，螺桿在自身重力和離心力等的作用下發生撓性變形，當螺桿的撓性變形大于螺桿的螺棱與機筒內壁之間的間隙時，螺桿的螺棱與機筒內壁之間會產生較嚴重的磨損，使螺桿的螺棱和機筒內壁之間的間隙增大。若磨損發生在熔融段，則導致熔融能力下降，并導致溫度不均勻和壓力波動；若磨損發生在熔體輸送段，會使熔體輸送能力下降；螺桿的螺棱和機筒內壁之間的間隙增大，也會降低機筒和物料間的熱傳遞效率。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種用于雙螺桿擠出機的螺桿支撐裝置，該裝置包括一個或多個螺桿支撐元件，所述螺桿支撐元件與其它螺桿元件(如輸送元件、剪切元件、混合元件等)一起安裝在螺桿芯軸上，并可以自由組合，一臺雙螺桿擠出機的兩根螺桿上可以分別安裝一個或多個螺桿支撐元件，對螺桿的一個或多個不同位置進行支撐，從而消除螺桿和機筒之間的磨損。
[0006]所述螺桿支撐元件由兩部分組成:一是內圈，內圈安裝在螺桿的芯軸上，隨螺桿一起轉動；二是外圈，與所述機筒的內壁配合。所述內圈與所述外圈之間相對轉動。
[0007]所述螺桿支撐元件的外圈與所述機筒內壁配合，在所述機筒上設有限制所述外圈轉動的結構，從而使所述外圈不會在所述機筒內轉動。具體地，在所述機筒內壁和所述外圈的外表面上設有相互嚙合的結構。
[0008]所述外圈的軸向長度小于所述內圈的軸向長度，所述內圈與其它螺桿元件的端面相互貼緊并以相同方式安裝在所述螺桿芯軸上，所述外圈不與其它螺桿元件接觸，所述內圈和所述外圈相對轉動。
[0009]所述外圈在徑向方向上與所述機筒內壁之間的間隙小于所述螺桿的螺棱與所述機筒內壁之間的間隙，所述螺桿在自身重力和離心力等的作用下發生撓性變形時，所述外圈首先被壓在所述機筒內壁上，對所述螺桿起到支撐作用，其它螺桿元件不會與所述機筒內壁接觸，從而消除螺桿和機筒之間的磨損。
[0010]在螺桿支撐元件上設有流體通道，以便物料通過。流體通道的設置形式包括但不限于以下三種。
[0011]優選地，在所述外圈上設有流體通道。這種流體通道的設置和加工方便。
[0012]可選擇地，在所述內圈上設有流體通道。物料通過這種流體通道時隨螺桿一起轉動，進流體通道和出流體通道時對物料有垂直于流體方向的剪切混合效果。
[0013]可選擇地，在所述外圈和所述內圈上都設有流體通道。這種設置方法流體通道多，分布混合效果好。
[0014]雙螺桿擠出機工作時，螺桿連續旋轉，物料在螺桿的螺旋輸送作用下連續向機頭方向流動，物料從所述螺桿支撐元件上所設的流體通道流過，物料的連續流動會對所述螺桿支撐元件產生單方向的軸向壓力。所述內圈與相鄰螺桿元件的端面相互貼緊并以相同方式安裝在所述芯軸上，所述內圈相對所述螺桿被完全限位，包括軸向和徑向。所述外圈不會在所述機筒內發生旋轉，徑向與所述機筒配合，對所述螺桿起到支撐作用。
[0015]進一步地，在所述外圈的兩端面設潤滑槽，當所述外圈在流場壓力作用下被推向相鄰的螺桿元件并與其端面接觸產生摩擦時，所述潤滑槽內連續通過的物料產生潤滑作用。
[0016]進一步地，為了平衡流體對所述螺桿支撐元件產生的單方向軸向壓力，提高所述螺桿支撐元件工作的穩定性，可以對所述外圈單方向軸向限位，限位方向與物料流動方向相同，即阻止所述外圈隨物料軸向移動。實現對所述外圈單方向軸向限位的方式可以有多種。
[0017]優選地，所述螺桿支撐元件的外圈和內圈之間的配合面為圓柱面，所述內圈的出料端設有擋邊，從而對所述外圈進行軸向限位。進一步地，所述外圈的端面設有潤滑槽，流體連續通過所述潤滑槽時對所述外圈和所述內圈上所設擋邊之間的相對轉動起潤滑作用。
[0018]可選擇地，所述螺桿支撐元件的外圈和內圈之間的配合面為圓錐面，即將所述外圈的內表面設為圓錐面，所述內圈的外表面設為圓錐面，且兩者的錐度相等，所述外圈大徑端的直徑小于所述內圈大徑端的直徑，所述外圈小徑端的直徑大于所述內圈小徑端的直徑，所述外圈在流場壓力作用下被推向所述內圈的大徑端，從而實現對所述外圈的軸向限位。
[0019]進一步地，為了進一步提高所述螺桿支撐元件工作的穩定性，使所述外圈在任何情況下(包括機筒內無物料時)都不會發生軸向移動，可以對所述外圈雙向軸向限位。實現對所述外圈雙向軸向限位的方式可以有多種。
[0020]優選地，在所述內圈和所述外圈相互接觸的部分設有相互嚙合的結構，以限制所述內圈和所述外圈發生軸向相對移動，現實對所述外圈的雙向軸向限位，為了將兩者順利裝配在一起，將所述外圈設置成對開式，即將外圈剖分為兩部分通過連接件裝配在一起。進一步地，可以將所述內圈和所述外圈接觸部分相互嚙合的結構設置為曲面光滑過渡的結構，有利于物料更順利地通過所述內圈和所述外圈之間的間隙。進一步地，還可以將所述內圈和所述外圈接觸部分相互嚙合的結構設置為球面配合結構，除了對所述外圈進行軸向限位，還可以使螺桿支撐元件隨螺桿的撓性變形自動調整以適應螺桿的偏斜，防止所述內圈與所述外圈的“邊緣摩擦”，以避免所述螺桿支撐元件端部的磨損。進一步地，為了安裝定位，將所述外圈的兩部分相互接觸的剖分面設為階梯式。
[0021]可選擇地，所述螺桿支撐元件的外圈和內圈之間的配合面為圓錐面，所述外圈的內表面設為圓錐面，所述內圈為組合結構，包括內圈本體和安裝在所述內圈本體上的限位擋圈，所述內圈本體的外表面設為圓錐面，且與所述外圈內表面所設圓錐面的錐度相等，所述外圈大徑端的直徑小于所述內圈本體大徑端的直徑，所述外圈小徑端的直徑大于所述內圈本體小徑端的直徑，所述限位擋圈安裝在所述內圈本體的小徑端，通過所述圓錐面配合結構和所述限位擋圈實現對所述外圈的雙向軸向限位。通過擰轉所述限位擋圈，還可以調節所述外圈和所述內圈本體之間的配合間隙，將所述限位擋圈往所述內圈本體的大徑端擰轉時，所述外圈被推向所述內圈本體的大徑端，所述外圈和所述內圈本體之間的間隙變小；將所述限位擋圈往所述內圈本體的小徑端擰轉時，所述外圈可以向所述內圈本體的小徑端移動，所述外圈和所述內圈本體之間的間隙變大。進一步地，所述限位擋圈與所述外圈接觸的端面上設有潤滑槽