螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機的製作方法

2023-09-16 19:57:45

專利名稱：螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機的製作方法
技術領域：
本發明螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機，適合物料的輸送、塑化、混合、造粒、 擠出成型和反應擠出加工，可用於石油、化工、橡膠、塑料、食品、製藥、炸藥和推進劑等行業。
背景技術：
在石油、化工、橡膠、塑料、製藥、食品、炸藥和推進劑等工業中經常涉及到對高黏度流體進行混合、剪切及塑化等混煉作用，擠出機和捏合機是實現這些作用的重要裝備。三螺杆擠出機在混煉效果及產量方面可明顯好於單螺杆擠出機和雙螺杆擠出機的，且解決傳統捏合機佔用空間大、效率低和不能連續作業的缺陷，具有很好的發展前景。專利CN201079735Y中提供了一種差速雙螺杆捏合機，既具有傳統捏合設備對高黏度流體的混合、剪切及塑化混煉作用，又具有異向雙螺杆擠出機連續擠出的特點。在差速雙螺杆捏合機工作過程中，兩根螺杆相互嚙合。兩根螺杆之間存在著嚙合區，在嚙合區處， 螺稜和螺槽間存在速度差，明顯增強了混合效果。但該專利中的螺杆沿軸向螺紋結構完全相同，不能適應物料不同加工階段所需要的不同螺紋結構；該專利規定陽轉子螺紋頭數為 1，形式過於單一；而且該專利只是一種連續的捏合機，不能很好的適用於物料的擠出成型、 造粒、混煉等。專利200620154843. 8在雙螺杆擠出機的基礎上開發出一字形排列的三螺杆擠出機，三根螺杆平行排列，形成兩個捏合區。相對雙螺杆擠出機，三螺杆擠出機具有兩個嚙合區的正位移輸送特性，物料與螺杆有更大的接觸面積，相當於兩對雙螺杆。三螺杆擠出機混合充分、熱傳遞性好、熔融能力大、排氣能力優良以及溫度控制更好，且具有更低的能耗。如果將差速雙螺杆捏合機進行結構改進，並且增加一根螺杆，形成兩個嚙合區，那麼無論是從節能，還是製品質量都會有較好效果。

發明內容
本發明螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機，主要由加料裝置、機筒、螺杆、機頭、 加熱裝置、排氣裝置、電機、傳動裝置組成，機筒中有可差速旋轉的三根螺杆，呈一字型排列。在工作過程中，三根螺杆相互嚙合，形成兩個嚙合區。螺杆分為陰轉子和陽轉子，螺稜頭數多的稱為陰轉子，螺稜頭數少的稱為陽轉子。 機筒中三根螺杆形成兩組嚙合，有兩種組合方式，一是兩個陽轉子一個陰轉子，陰轉子在中間，二是兩個陰轉子一個陽轉子，陽轉子在中間。三根螺杆組合時至少具有一個螺紋嚙合區，在該區的陰轉子螺稜頭數為陽轉子的整數倍，陰陽轉子的旋轉速度與螺稜頭數呈反比， 可實現差速旋轉。在差速旋轉的螺紋嚙合區，轉子斷面型線由若干段曲線依次連接而成，且陰陽轉子端面型線相互對應，共軛嚙合，差速運動時形成良好的嚙合狀態，保證不幹涉。在該差速三螺杆擠出機工作過程中，三根根螺杆相互嚙合，形成兩個嚙合區。在差速旋轉的螺紋嚙合區，相鄰陰陽轉子螺旋副在理論上可以是共軛的，正位移輸送能力和壓力能力很強。在嚙合區處，陰轉子的螺稜和螺槽與對應的陽轉子的螺槽和螺稜之間因螺杆轉速不同形成很大的速度差，這樣具備剪切和拉伸等多種作用，因此明顯增強混合和塑化效果。而且，陰陽轉子相互嚙合過程中，相互剝離黏附在螺杆上的物料，具有自清潔能力。為了更好的適應物料的加工要求，在螺杆的加料段、熔融段、排氣段和計量段的不同區段上可設置為不同導程和端面型線甚至改變螺杆螺稜頭數的螺紋段或其他形式。三根螺杆安裝時保證至少具有一個差速旋轉的螺紋嚙合區外，在不同區段可以是嚙合的也可以是不嚙合的，以便實現增強混煉、排氣效果或其他功能。例如，為了進一步增強設備的混合能力並實現穩定擠出，可在一定區段增加銷釘螺杆段或齒形盤等，但必須保證陰陽轉子運動時不幹涉；在擠出機排氣段機筒上設置排氣口，排氣口接排氣裝置，實現水分和其他氣體的脫揮，提高製品質量。


圖1為螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機的結構示意圖1-機頭，2-機筒，3-加熱冷卻裝置，4-排氣口，5-螺杆，6-加料裝置，7_安裝座， 8-聯軸器，9-減速箱，10-電機，11-機架。圖2為兩個陽轉子一個陰轉子的嚙合示意3為兩個陰轉子一個陽轉子的嚙合示意4為圖2中嚙合螺杆段斷面示意圖，陽轉子頭數為1，陰轉子頭數為4圖5為圖3中嚙合螺杆段斷面示意圖，陽轉子頭數為1，陰轉子頭數為4圖6為嚙合螺杆段斷面示意圖，陽轉子頭數各為2，陰轉子頭數為3圖7為嚙合螺杆段斷面示意圖，陰轉子頭數各為3，陽轉子頭數為2圖8為螺杆混煉段採用銷釘螺杆時的具有銷釘安裝孔的螺杆段斷面9為螺杆混煉段採用嚙合盤元件時的側視10為螺杆混煉段採用嚙合盤元件時的正視圖
具體實施方案實施案例一按照圖1設計螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機。圖2為圖1中三根螺杆採用兩個陽轉子一個陰轉子時的螺杆嚙合示意圖，中間螺杆為陰轉子，兩端螺杆為陽轉子。圖 3為圖1中的三根螺杆採用兩個陰轉子一個陽轉子時的螺杆嚙合示意圖，中間螺杆為陽轉子，兩端螺杆為陰轉子。擠出機中三根螺杆5採用圖2或圖3排列形式。其中，在螺紋嚙合區中，陽轉子螺稜頭數為1，陰轉子螺稜頭數為4。高轉速電機通過減速箱9、聯軸器8將扭矩分配給陰陽轉子，其速度之比為1/4。螺杆5組裝放置在固定於安裝座7的料筒2內，料筒2上開有排氣口 4，通過外裝加熱冷卻裝置3調節溫度，料筒2、減速箱9和電機直接安裝在機架11上。從加料口 6中加入所要加工的物料，物料經固體輸送、壓縮熔融之後，由粒料或粉料變為熔融狀態。經過排氣口 4時，物料中的水分和揮發氣體經由排氣裝置排出機筒。螺杆上靠近機頭1設置混煉段，採用圖8中安置銷釘的帶孔螺杆形式。螺杆上銷釘起到分割料流，增加界面，改變料流方向，使界面再取向，使料流重新排列的作用。通過多次分流、匯
4合，再取向而實現分布混合，彌補了轉子異向旋轉分布混合能力不強的缺點。物料經過混煉段後，通過機頭1擠出。如圖4和圖5，三根螺杆形成兩個嚙合區，相當於並列兩對雙螺杆，能提高混合質量和擠出產量。其中，圖4為圖2中嚙合螺杆段斷面示意圖；圖5為圖3中嚙合螺杆段斷面示意圖。相比較而言，圖4所示兩個陽轉子一個陰轉子的製造和維修較方便些。實施案例二類似於實施案例一形成差速三螺杆擠出機。不同處在於螺桿頭數不同，形成的嚙合差速比不同。其中，圖6為嚙合螺杆段陽轉子頭數各為2，陰轉子頭數為3，，其速比為2/3， 兩個陽轉子分布在一個陰轉子兩側；圖7為陰轉子頭數各為3，陽轉子頭數為2，其速比為 3/2，兩個陰轉子分布在一個陽轉子兩側。實施案例三類似於實施案例一形成差速三螺杆擠出機。不同處在於螺杆在靠近機頭1的混煉段，採用圖9和圖10所示的嚙合盤形式。螺杆齒形盤非交錯區可以對物料進行分流，增加界面，提供最小的能量輸入，有利於分布混合，產生較低的溫度；在交錯區對物料形成垂直於流動方向的剪切，也有利於分布混合，彌補了分布混合能力不足的缺點。
權利要求
1.螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機，主要由加料裝置、機筒、螺杆、機頭、加熱冷卻裝置、排氣口、電機、傳動裝置組成，其特徵在於三根螺杆組合時至少具有一個螺紋嚙合區，在該區的陰轉子螺稜頭數為陽轉子的整數倍，陰陽轉子的旋轉速度與螺稜頭數呈反比， 可實現差速旋轉，運動時不幹涉。
2.根據權利要求1所述的的差速三螺杆擠出機，其特徵在於三根螺杆呈一字型排列， 中間螺杆為陽轉子則兩側為陰轉子；中間螺杆為陰轉子則兩側為陽轉子。
3.根據權利要求1所述的的差速三螺杆擠出機，其特徵在於根據物料加工要求，在螺杆的加料段、熔融段、排氣段和計量段的不同區段上可設置為不同導程和斷面型線的螺紋段或其他形式，三根螺杆安裝時保證至少具有一個差速旋轉的螺紋嚙合區外，在不同區段可以是嚙合的也可以是不嚙合的，以便實現增強混煉、排氣效果或其他功能。
全文摘要
本發明涉及一種螺杆一字型排列的差速三螺杆擠出機，主要由加料裝置、機筒、螺杆、機頭、加熱冷卻裝置、排氣口、電機、傳動裝置組成。三根螺杆呈一字型排列，中間螺杆為陽轉子則兩側為陰轉子，中間螺杆為陰轉子則兩側為陽轉子；三根螺杆組合時至少具有一個螺紋嚙合區，在該區的陰轉子螺稜頭數為陽轉子的整數倍，陰陽轉子的旋轉速度與螺稜頭數呈反比，可實現差速旋轉，運動時不幹涉。根據物料加工要求，在螺杆的加料段、熔融段、排氣段和計量段的不同區段上可設置為不同導程和斷面型線的螺紋段或其他形式，三根螺杆安裝時保證至少具有一個差速旋轉的螺紋嚙合區外，在不同區段可以是嚙合的也可以是不嚙合的，以便實現增強混煉、排氣效果或其他功能。該擠出機具有良好的混合、塑化、輸送能力，適用於加工塑料、橡膠、食品及炸藥等多種物料的加工成型。
文檔編號B29C47/60GK102189664SQ20111008553
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者王克儉 申請人:北京化工大學