高精度、低成本雙螺杆塑料造粒機的製作方法

2023-04-25 18:57:01 1

專利名稱：高精度、低成本雙螺杆塑料造粒機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於塑料機械中的一種造粒設備。
目前使用的雙螺杆塑料造粒機，如


圖1所示。主調速電機1經主減速機2、轉矩箱3、帶動機筒4內的螺杆。切粒調速電機5的作用是帶動切粒變速齒輪6及切粒刀7。牽引調速電機8經牽引減速機9帶動冷卻輥系統。工作時，物料(廢薄、絲、粉料等)放入進料口，通過機筒螺杆的輸送、塑化從聯結器10模頭11擠出；再經軋輥12，冷卻輥13的牽引和冷卻進入切粒機切製成塑料顆粒，最後經振動篩選。
在回收高、低壓聚乙烯，螺杆轉速處於中、低速時，冷卻系統能滿足切粒溫度的需要。但當轉速處於中、高速時，由於塑料冷卻不好致使粒料沾連、切不斷。切斷的粒料也有嚴重的飛邊毛刺，並且經常堵塞切粒系統。所以造成廢次品多，產量低。當回收線性聚乙烯、聚丙烯等沾度大，導熱係數小的塑料時，其產量更低。調速電機的工作特性又是恆扭矩，從而單位小時產量耗能大大增加，甚至超過單螺杆擠出機。雙螺杆擠出機與單螺杆擠出機相比的伏點之一就是高效節能，從而發揮不出雙螺杆擠出機的高效節能特點來。
由於旋轉接頭14(圖4)是採用徑向密封，介質又是水；骨架密封圈15及O型密封圈16很快磨損，造成漏水。且結構複雜，調換密封圈不方便，製造成本高。雖然專業廠生產的旋轉接頭(圖省略，可參考有關資料)是採用端面石墨環密封，能自動補償。但在使用過程中常發生軸承中滲水、生鏽、卡死的現象。而且其結構更複雜，更換石墨環費工費時，容易損壞，價格昂貴(價格200～1400元，一臺機器上至少要6件)，所以不宜採用。
目前正在使用的機筒的四種結構形式如圖2a、b、c、d所示。圖2a是從鑽孔、粗鏜、精鏜等工序幹成成品。由於內孔是∞形，加工每個孔都是斷緒切削，長徑比又在10～30之間，所以切削用量受到很大限制，費工費時；並經常發生扎刀、崩刀、打嘟等現象。在這麼深的孔中發生上述現象，很難排除。在精鏜時，由於內孔是∞形，並且與外徑不同心，無法採用珩磨，一旦發生扎刀現象將使零件報廢或影響使用性能。當改用高速鋼刀具時，雖然不易發生崩刀、扎刀現象，但其耐用度比硬質合金低，尺寸精度保證不了，粗糙度在
以下。更重要的是兩孔的行位公差，特別是兩孔與定位止口的位置度的加工難度和測量難度更大。雖然在鏜工工藝中有採用相芯軸的方法來加工內孔，但這種方法只能提高光潔度(用浮動鏜刀)、改善加工條件、提高切削用量，而對位置精度沒有絲毫的改變。並且這樣做，要多鏜一個小孔(小孔的切削條件更差)，多加工兩根芯軸，兩根芯軸與兩孔的配合精度很高不好加工，兩根芯軸無法重複使用，每次都得從幹新軸，所以更加費工費時。
為了改變上述不利因素，採用了圖2b和圖2c的型式。外套用45號鋼，內襯用38CrMOALA或雙合金，∞形內孔大了，材料為45號鋼，從而切削條件有所改善。但是要把內襯裝入∞形外套中是相當困難的。因為，尺寸精度和形位公差要求更高，更難保證；並且內襯銑開後外徑漲大了0.2～0.5毫米，所以在裝配過程中常發生內襯卡死在中間的現象。若配合間隙大些，裝配容易了，但機筒導熱效果差了(內襯與外套之間不密實有空氣)。特別是加工導熱係數小的塑料其塑化效果明顯降低。
為了改進內襯裝配難和導熱效果差的現象，採用了圖2d的型式。這樣做雖然解決了內襯裝配難和刀杆強度低的問題，但其測量和定尺寸的時間成倍的增加。並且要把幾段機筒聯結起來並保證整體機筒的位置度，其尺寸精度和形位公差要求更高，各段很難對中。值得一提的是，為了增加機筒的耐磨性，應儘可能選用耐磨雙合金，而此種型式無法採用雙合金，使機筒壽命大大降低(耐磨雙合金的使用壽命比38CrMOAlA高3－4倍。圖2c的結構型式也是分段型式，但內孔大可以裝雙合金)現有技術的齒輪箱如圖3a和圖3b所示。由於雙螺杆的中心距受到限制，不能向單螺杆那樣安裝大型號及重系列的軸承，所以圖3a的型式都是在嚴重超載下使用。軸承損壞後螺杆向後移動，嚙合處的螺紋相互擠壓，很容易造成螺杆的報廢和機筒的損傷。若不超載使用，其產量與單螺杆相當；而雙螺杆的產量是同規格的單螺杆擠出機的三倍，從而發揮不出雙螺杆擠出機應有的特性來。為了改變上述情況，採用圖3b止推軸承組的型式，使總軸向力讓每一個軸承平均承受。這樣做必須使每一個軸承同時接觸箱壁，而且軸的結構必須做成臺節軸，要做到此點是相當困難的。為了解決上述問題採用碟形彈簧使各軸承同時受力。但是採用此結構的缺點是，軸的尺寸變化較大(為使同時平均受力，必須使每一個軸承與每一處的軸臺和箱壁單獨承受，否則安的軸承再多都沒有用。)，最細的地方軸的強度較弱；其二碟形彈簧的工作行程h與厚度t的比值h／t對彈簧的工作性能影響很大。轉矩箱另一個需要解決的問題就是兩軸孔與定位止口的位置度同機筒兩孔與定位止口的位置度一樣很難解決。
本實用新型的發明目的是基於上述雙螺杆機的不足，提供一種結構合理，冷卻效果好；旋轉接頭製造簡單、不漏水，使用時間長；機筒導熱快、精度高、定位可靠；轉矩箱結構簡單、承受軸向力大、易調整；造粒質量好、產量高，整機成本大幅度降低的雙螺杆塑料造粒機。
為了達到上述目的，本實用新型在機架前端伸出一個長臂冷卻輥；旋轉接頭採用端面橡膠密封，機筒內襯用螺栓聯結起來把外徑車園裝入內孔是園的外套中；轉矩箱內一根軸採用軸承組，用螺紋調節軸向力的平均承受，另一根軸的軸向力由一個大型號的軸承承受；省去牽引調速電機和牽引減速機。
以下結合附圖對本實用新型予以進一步的描述。
圖1.為已有雙螺杆塑料造粒機的示意圖；圖2.a.b.c.d為已有雙螺杆塑料造粒機的機筒結構圖；圖3.a.b為已有雙螺杆塑料造粒機的轉矩箱示意圖；圖4.為已有雙螺杆塑料造粒機的旋轉接頭結構圖；圖5.為本實用新型雙螺杆塑料造粒機的示意圖；圖6.為本實用新型雙螺杆塑料造粒機的機筒結構圖；圖7.為本實用新型雙螺杆塑料造粒機的轉矩箱示意圖；圖8.為本實用新型雙螺杆塑料造粒機的旋轉接頭結構圖；為了使塑料冷卻到便於切粒，在不增加機器佔地面積的條件下在切粒機前部伸出一個長臂小導棍17。塑料經冷卻輥13，長臂小導輥進入切粒機。這樣將使塑料冷卻時間大大加長，並且可節約大量冷卻水，從而螺杆轉速提高，次品率降低，產量增加30％左右，而對線性聚乙烯產量增加的更多。如圖5所示。
旋轉接頭部分採用端面密封圈18密封，結構簡單，維修方便；在不停機的情況下彈簧19能自動調節。若密封圈加長，使用時間更長。如圖8所示。為了增加機筒的使用壽命、提高定位精度、簡化機筒加工、降低成本，耐磨雙合金內襯採取剖分前加工出定位止口，剖分後用螺釘20把兩內襯連接起來；位置度用2件工裝卡塊套在內襯前後止口上保證。然後把組合後的內襯車圓，最後把內孔是園的外套套在內襯上(外套可以分段)需要說明的是螺釘20的作用只是起到把內襯外徑車園時不移動就可以了，壓縮段和勻化段的主要漲力是靠外套來承受。外套與內襯，內襯外徑與內襯內孔止口的位置度毫無關係。機筒的精度就是單根內襯的精度(與單螺杆相同)。所以加工裝配即簡單，尺寸精度和位置度又高，並且機筒導熱好，製造成本也大大降低。如圖6所示。
為了解決轉矩箱同時平均承受軸向力的問題，以及兩軸孔與定位止口位置度難加工和難測量的問題——轉矩箱被動軸的軸承組各軸承之間的間隙採用螺紋21調節以達到各軸承平均受力(相當於無級調整墊)；主動軸的軸向力則全部由一個重系列、大型號的軸承在後外部承受。這樣布置主動軸的軸向力承受型式與單螺杆的軸向力承受型式相同，這樣即縮短了箱體加工長度，結構又簡化了一半。轉矩箱兩孔與定位止口的位置採用圖7的結構型式保證。即兩孔的位置度，就是兩孔與定位止口的位置度，兩者之間沒有絲毫的誤差。所以，採用上述方法，即解決了軸向力的平均承受，又簡化了結構並保證了位置精度，加工成本也大大降低。
由於切粒刀7的線速度與冷卻輥13的線速度是一致的，所以，切粒和牽引只用一個調速電機。即切粒調速電機帶動變速齒輪6，切粒刀軸上的鏈輪再帶動冷卻輥上的鏈輪。這樣，可省去一個牽引調速機和一個牽引減速機，以及相應的鏈輪、鏈條、張緊輪、電器控制部分等。單此一項就可降低成本5000多元。
由於雙螺杆擠出機在混煉效果、節能、輸送效率、產量、製品質量、自清效果等方面大大優於單螺杆擠出機；所以，國內塑料製品廠和設備製造廠都是以昂貴的價格使用和仿製從西德、義大利等國引進的雙螺杆擠出機。國外研製雙螺杆擠出機較早的國家從30年代末就開始，而我國則處於近幾年來剛剛起步的研製階段。並且由於機筒加工複雜、轉矩箱軸向力難解決，定位精度高、調整複雜、成本高而發展較慢。擠出機配以不同的輔機，可以生產管材、棒材、片材、薄膜等製品；還可用作塑化、造粒、餵料、混煉等。所以本實用新型中的機筒和轉矩箱的結構型式適用於一切雙螺杆擠出機。
由於本實用新型的產量高、造粒質量好、成本大幅度降低，各項技術經濟指標大大超過進口機和仿製機的水平。所以，將從根本上取代進口的和仿製的同類型的雙螺杆和單螺杆擠出造粒機，市場前景廣闊。特別是機筒和轉矩箱的加工工藝和方法，將對我國雙螺杆擠出機的發展起到重要的作用。
在附圖中1是主調速電機。2是主減速機。
3是轉矩箱。4是機筒。
5是切粒調速電機。6是變速齒輪。
7是切粒刀。8是牽引調速電機。
9是牽引減速機。10是聯接器。
11是模頭。12是軋輥。
13是冷卻輥。14是旋轉接頭。
15是骨架密封圈。16是O型密封圖。
17是長臂小導輥。18是本實用新型中的端面密封圈。
19是彈簧。20是螺釘。
21是調節螺紋。22是機筒內孔。
23是現正在使用的機筒定位止口。
24是現正在使用的雙合金內襯。
25是喋形彈簧。26是轉矩箱軸孔。
27是現正在使用的轉矩箱定位止口。
29是本實用新型的雙合金內襯。
30是外套。31是本實用新型的聯接螺紋。
32是本實用新型轉矩箱的定位止口。
33是振動篩。34是塑料。
28是本實用新型的機筒定位止口。
權利要求屬於塑料機械中的一種雙螺杆塑料造粒機，其特徵在於1、a.機筒兩個內襯組合加工後的外徑為園形；b.機筒聯接螺紋和定位止口與機筒內襯為一體；c.機筒內襯定位止口為∞形；2、a.轉矩箱被動軸軸承組的平均受力靠螺紋調節；b.轉矩箱主動軸的軸向力靠一個重系列、大型號軸承在轉矩箱的後外部承受；c.轉矩箱的定位止口為∞形。3、切粒與冷卻輥兩部分的傳動只用一個調速電機，而不需要其它電機和減速機。4、機架前部伸出一個長臂冷卻輥。5、旋轉接頭採用端面橡膠密封。
專利摘要本實用新型提供一種高精度、低成本雙螺杆塑料造粒機。機筒兩個內襯組合加工後的外徑為圓形，轉矩箱被動軸軸承組的平均受力靠螺紋調節，切粒與冷卻輥兩部分的傳動只用一個調速電機，而不需要其它電機和減速機等，該機產量比同類機型高30％。特別是本實用新型的機筒和轉矩箱的加工工藝和方法，對任何類型的雙螺杆擠出機，簡化加工和調整，提高定位精度，降低成本都具有很大的使用價值。
文檔編號B29B9/06GK2124124SQ9220812
公開日1992年12月9日 申請日期1992年4月28日 優先權日1992年4月28日
發明者梁軍 申請人:梁軍