錐形行星螺杆擠出機的製作方法
2023-12-09 14:08:51 2
專利名稱：錐形行星螺杆擠出機的製作方法
技術領域：
本發明錐形行星螺杆擠出機，可以用於橡膠、塑料、食品等行業，特別適合粉料和熱敏性物料的輸送、塑化、混合、擠出成型，還可用於壓延機的供料。
背景技術：
行星螺杆擠出機因其擠壓系統的特點而得名它把行星齒輪傳動的概念移植到螺杆擠出機的擠壓系統的設計中，使擠壓系統某一區段的若干螺杆之間的相對運動如同行星輪系。行星螺杆段中心一根直徑大的螺杆為主螺杆，在其周圍安置著與之嚙合的小直徑的行星螺杆。行星螺杆除與主螺杆嚙合外，同時與機筒內壁上加工出的內螺旋齒相嚙合。主螺杆轉動時，帶動行星螺杆轉動。行星螺杆除繞自己的幾何中心自轉外，還繞著主螺杆公轉。 將物料被向前輸送時，進行了塑化熔融和混合。在該行星螺杆內物料被分流，分流股數取決於行星螺杆的根數。分流後物料與螺杆的接觸面積增大，有利於傳熱；物料會進入嚙合的齒間，在齒間受到摩擦、擠壓，發生塑性變形，被輥壓成很薄的料層，並因摩擦能耗散熱和塑性變形耗散熱而塑化熔融。由於嚙合齒間的相對運動而產生黏性耗散，物料受到高剪切和拉伸。這時因物料的黏度較大，很利於分散混合，添加劑就被分散到基料中，薄料層不斷的翻動，反覆摺疊，這非常有利於分布混合。一些細節可參考中國專利200520045734. 8。錐形螺杆擠出機中螺杆尾部直徑較大也增大了螺杆的承載能力，有利於布置止推軸承和齒輪；加料段螺槽容積大，易加入較大體積的松密度粉料，也有利於熱傳導，更易實現對物料加熱或冷卻；螺杆尾容積大有助於加料，以提高擠出機擠出產量；排料段螺杆直徑小，圓周速度較小，產生的剪切較低，摩擦熱也較小，熱分解的危險性小；螺槽容積沿擠出方向逐漸減小，物料逐漸得到壓縮，從而使螺槽更快充滿物料，保證物料連續平緩地塑化； 在同樣的生產能力下，背壓可較低。如果將行星螺杆擠出段的結構進行改進，把平行螺杆改成錐形螺杆，塑化和共混效果更好製品質量將會有更好效果。
發明內容
本發明錐形行星螺杆擠出機，主要由主螺杆、行星螺杆、機筒及其內螺紋、加熱裝置、加料裝置、傳動裝置、機頭和電機等組成。在錐形行星螺杆擠出機中，至少有一段為若干根行星螺杆與主螺杆和機筒內螺紋嚙合的錐形行星螺杆段，沿著長度方向自大端減小。在錐形行星螺杆段，中心一根直徑大的螺杆為主螺杆，在其周圍安置著與之嚙合的若干根小直徑的行星螺杆。行星螺杆除與主螺杆嚙合外，同時與機筒內壁上的內螺紋相嚙合。主螺杆轉動時，帶動行星螺杆轉動。小螺杆除繞自己的幾何中心自轉外，還繞著主螺杆和機筒內螺紋公轉。行星螺杆是浮動的，在混煉物料時有向口模移動的趨勢，在小端受到擋環推動被防止沿軸向向前移動。自大端進入錐形行星螺杆段的物料在被螺旋輸送的同時，受到壓縮和加熱而逐漸塑化和混合。由於圓周方向存在多組行星螺杆與主螺杆和機筒內螺紋的雙嚙合，因此物料被分流成很多股再捏合在一起，物料受到摩擦、擠壓、剪切和拉伸作用，發生塑性變形，被輥壓成很薄的料層，並因摩擦能耗散熱和塑性變形耗散熱而塑化熔融；添加劑被分散到基料中實現分布混合。同時，分流後物料與螺杆和機筒的接觸面積增大，有利於傳熱，也提高塑化效率。物料在螺槽拖曳、螺杆擠壓捏合和成對異向螺杆正位移作用下被輸送向小端機筒內。調節擋環內徑可以調節行星段物料流量和在該段停留時間。作為一個完整的擠壓設備，錐形行星螺杆擠出機必須具備良好的進料、排料及螺杆轉速調節的能力。為此，除對錐形行星螺杆段上的螺槽進行結構優化設計外，可以在在其前後的進料段和計量段採用非行星螺杆結構等實現穩定的進料和排料，即擠出機由行星螺杆段和非行星螺杆段組成。非行星螺杆段的螺杆可與行星螺杆段主螺杆固定實現同步旋轉，也可獨立旋轉。除行星螺杆段採用錐形結構外，其他段既可為錐形螺杆結構，也可為普通平行螺杆結構。當然，非行星螺杆段既可為單螺杆結構也可為雙螺杆等複雜結構。合理設計的行星段和非行星段的螺杆組合結構形成不同的錐形行星螺杆擠出機， 可實現給壓延機餵料，也可帶有排氣區和排料段實現造粒和成型。與常規螺杆擠出機相比，行星螺杆擠出機有以下特點行星螺杆和主螺杆、機筒間異向旋轉產生自掃作用，物料停滯分解機率小，對PVC等熱敏性物料尤其適合；多根行星螺杆與多條螺紋的機筒嚙合接觸，有效熱交換機筒面積大，加之多次嚙合輥壓，物料吸收和變形能量大而塑化效率高；作為行星嚙合傳動，螺杆間物料界面更換頻繁，有利於物料組分混合和排氣；比能耗低，產量高。行星螺杆段的螺杆為錐形結構，尾部直徑大，加料容易、承載能力大，有利於布置止推軸承和齒輪，傳動系統的齒輪和軸承使用壽命長。加料段螺槽容積大，易加入較大體積的松密度粉料；排料段螺杆直徑小，圓周速度較小，產生的剪切較低，摩擦熱也較小，熱損傷危險性小，可加工熱敏性材料；螺槽容積沿擠出方向逐漸減小，物料逐漸得到壓縮，從而使螺槽更快充滿物料，保證物料連續平緩地塑化。在同樣的生產能力下，背壓可較低。
圖1為錐形行星螺杆擠出機結構示意圖1-機頭，2-擋環，3-主螺杆，4-行星螺杆，5-機筒內螺紋，6_加熱裝置，7_加料裝置，8-機筒，9-傳動裝置，10-電機圖2為行星段的橫截面螺杆嚙合示意圖3-主螺杆，4-行星螺杆，5-機筒內螺紋圖3為加料段採用單螺杆結構的錐形行星螺杆擠出機示意圖1-機頭，2-擋環，3-主螺杆，4-行星螺杆，5-機筒內螺紋，6_加熱裝置，7_加料裝置，8-機筒，9-傳動裝置，10-電機，11-加料單螺杆段圖4為加料段採用單螺杆結構的錐形行星螺杆擠出機示意圖1-機頭，2-擋環，3-主螺杆，4-行星螺杆，5-機筒內螺紋，6_加熱裝置，7_加料裝置，8-機筒，9-傳動裝置，10-電機，11-加料段單螺杆段，12-計量單螺杆段
具體實施方案實施案例一
本實施例為一錐形行星螺杆擠出機，見圖1，其中主螺杆3和行星螺杆4及機筒內螺紋5的全長均採用錐形螺杆。電機10的旋轉運動通過傳動裝置9傳遞給主螺杆3，帶動若干根(如6根)行星螺杆4在具有與行星螺杆根數相同條數機筒內螺紋5同向旋轉，見圖2。擋環2阻止行星螺杆4向錐形小端移動。物料自加料裝置7加入後，在行星螺杆4/主螺杆3/機筒螺紋5之間間隙及嚙合螺槽內被輸送的同時受到來自機筒8外加熱裝置6的熱作用而發生塑化、混合，最後從錐形料筒小端相連接的機頭1擠出。在此設置適當的機頭可造粒或成型。在主螺杆和行星螺杆的齒間隙中，物料的運動情況猶如開煉機兩輥間形成的滾動料壠。物料在滾動料壠內形成一定的壓力，該壓力在行星段末端達到最大值。料壠內形成一種渦旋，有利於橫向混合。實施案例二本實施例為串接錐形單螺杆加料段的錐形行星螺杆擠出機，見圖3。與實施案例一不同，在行星螺杆段大端前串接一段錐形單螺杆11，物料的加料裝置7設置在此段機筒8 上。電機10的旋轉運動通過傳動裝置9傳遞給錐形單螺杆11，主螺杆3後段通過螺紋固定於錐形單螺杆11前端，因此是同速旋轉的。物料自加料裝置7加入後，首先在錐形單螺杆11和機筒8組成的螺杆擠壓系統下被螺旋輸送和部分塑化，再輸送到行星螺杆4/主螺杆3/機筒螺紋5之間間隙及嚙合螺槽內被輸送的同時受到來自機筒8外加熱裝置6的熱作用而發生塑化、混合，最後從錐形料筒小端相連接的機頭1擠出。在此設置適當的機頭可造粒或成型。實施案例三本實施例為串接錐形單螺杆加料段和計量段的錐形行星螺杆擠出機，見圖4。與實施案例二不同，在行星螺杆段小端前串接一段錐形單螺杆12實現計量擠出，其間固定擋環阻止行星螺杆前移。錐形單螺杆12末端通過螺紋固定在主螺杆3前段，二者與錐形單螺杆 11是同速旋轉的。轉速由電機10帶動傳動裝置9控制。經行星螺杆段塑化和混合的物料推進到錐形單螺杆12後，進一步被均化、排氣和計量擠出到機頭進行造粒或成型。
權利要求
1.本發明錐形行星螺杆擠出機，主要由主螺杆、行星螺杆、機筒及其內螺紋、加熱裝置、 加料裝置、傳動裝置、機頭和電機等組成，其特點是至少有一段為若干根行星螺杆與主螺杆和機筒內螺紋嚙合的錐形行星螺杆段，沿著長度方向自大端減小。
2.根據權利要求1所述的錐形行星螺杆擠出機，其特徵在於作為一個完整的擠壓設備，還必須具備良好的進料、排料及螺杆轉速調節的能力；除錐形行星螺杆段實現物料分流、摩擦、擠壓、剪切和拉伸進行塑化和混合外，還可以在其前後採用單螺杆等非行星螺杆結構來保證連續穩定擠出。
全文摘要
本發明錐形行星螺杆擠出機，主要由主螺杆、行星螺杆、機筒及其內螺紋、加熱裝置、加料裝置、傳動裝置、機頭和電機等組成。其特點是至少有一段為若干根行星螺杆與主螺杆和機筒內螺紋嚙合、沿著長度方向自大端減小的錐形行星螺杆段；作為一個完整的擠壓設備，還必須具備良好的進料、排料及螺杆轉速調節的能力。為此，除錐形行星螺杆段實現物料分流、摩擦、擠壓、剪切和拉伸進行塑化和混合外，還可以在其前後採用單螺杆等非行星螺杆結構，實現連續給壓延機餵料，也可用於造粒和成型。與常規螺杆擠出機相比，物料塑化和混合效率高，比能耗低，產量高。採用錐形螺杆，尾部直徑大，加料容易、承載能力大，可用於加工粉料和熱敏性材料。
文檔編號B29C47/42GK102248655SQ20111015473
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者王克儉 申請人:北京化工大學