專利名稱：螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)，適合物料的輸送、塑化、混合、 造粒、擠出成型和反應(yīng)擠出加工，可用于石油、化工、橡膠、塑料、食品、制藥、炸藥和推進(jìn)劑等行業(yè)。
背景技術(shù)：
在石油、化工、橡膠、塑料、制藥、食品、炸藥和推進(jìn)劑等工業(yè)中經(jīng)常涉及到對高黏度流體進(jìn)行混合、剪切及塑化等混煉作用，擠出機(jī)和捏合機(jī)是實(shí)現(xiàn)這些作用的重要裝備。三螺桿擠出機(jī)在混煉效果及產(chǎn)量方面可明顯好于單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)的，且解決傳統(tǒng)捏合機(jī)占用空間大、效率低和不能連續(xù)作業(yè)的缺陷，具有很好的發(fā)展前景。專利CN201079735Y中提供了一種差速雙螺桿捏合機(jī)，既具有傳統(tǒng)捏合設(shè)備對高黏度流體的混合、剪切及塑化混煉作用，又具有異向雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出的特點(diǎn)。在差速雙螺桿捏合機(jī)工作過程中，兩根螺桿相互嚙合。兩根螺桿之間存在著嚙合區(qū)，在嚙合區(qū)處， 螺棱和螺槽間存在速度差，明顯增強(qiáng)了混合效果。但該專利中的螺桿沿軸向螺紋結(jié)構(gòu)完全相同，不能適應(yīng)物料不同加工階段所需要的不同螺紋結(jié)構(gòu)；該專利規(guī)定陽轉(zhuǎn)子螺紋頭數(shù)為 1，形式過于單一；而且該專利只是一種連續(xù)的捏合機(jī)，不能很好的適用于物料的擠出成型、 造粒、混煉等。專利200620154843. 8在雙螺桿擠出機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)出一字形排列的三螺桿擠出機(jī)，三根螺桿平行排列，形成兩個捏合區(qū)。相對雙螺桿擠出機(jī)，三螺桿擠出機(jī)具有兩個嚙合區(qū)的正位移輸送特性，物料與螺桿有更大的接觸面積，相當(dāng)于兩對雙螺桿。三螺桿擠出機(jī)混合充分、熱傳遞性好、熔融能力大、排氣能力優(yōu)良以及溫度控制更好，且具有更低的能耗。如果將差速雙螺桿捏合機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，并且增加一根螺桿，形成兩個嚙合區(qū)，那么無論是從節(jié)能，還是制品質(zhì)量都會有較好效果。

實(shí)用新型內(nèi)容為進(jìn)一步改善混煉性能并提高產(chǎn)量，將一字形排列三螺桿擠出機(jī)中螺桿替換為差速型的，形成螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)。本實(shí)用新型螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)，主要由加料裝置、機(jī)筒、螺桿、 機(jī)頭、加熱冷卻裝置、排氣口、電機(jī)、傳動裝置組成，機(jī)筒中有可差速旋轉(zhuǎn)的三根螺桿，呈一字形排列。在工作過程中，三根螺桿相互嚙合，形成兩個嚙合區(qū)。螺桿分為陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子，螺棱頭數(shù)多的稱為陰轉(zhuǎn)子，螺棱頭數(shù)少的稱為陽轉(zhuǎn)子。 機(jī)筒中三根螺桿形成兩組嚙合，有兩種組合方式，一是兩個陽轉(zhuǎn)子一個陰轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子在中間，二是兩個陰轉(zhuǎn)子一個陽轉(zhuǎn)子，陽轉(zhuǎn)子在中間。三根螺桿組合時至少具有一個螺紋嚙合段，在該段的陰轉(zhuǎn)子螺棱頭數(shù)為陽轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍，陰陽轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與螺棱頭數(shù)呈反比， 可實(shí)現(xiàn)差速旋轉(zhuǎn)。在差速旋轉(zhuǎn)的螺紋嚙合段，轉(zhuǎn)子斷面型線由若干段曲線依次連接而成，且陰陽轉(zhuǎn)子端面型線相互對應(yīng)，共軛嚙合，差速運(yùn)動時形成良好的嚙合狀態(tài)，保證不干涉。[0009]在該差速三螺桿擠出機(jī)工作過程中，三根根螺桿相互嚙合，形成兩個嚙合區(qū)。在差速旋轉(zhuǎn)的螺紋嚙合段，相鄰陰陽轉(zhuǎn)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(qiáng)。在嚙合區(qū)處，陰轉(zhuǎn)子的螺棱和螺槽與對應(yīng)的陽轉(zhuǎn)子的螺槽和螺棱之間因螺桿轉(zhuǎn)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(qiáng)混合和塑化效果。而且，陰陽轉(zhuǎn)子相互嚙合過程中，相互剝離黏附在螺桿上的物料，具有自清潔能力。為了更好的適應(yīng)物料的加工要求，在螺桿的加料段、熔融段、排氣段和計(jì)量段的不同區(qū)段上可設(shè)置為不同導(dǎo)程和端面型線甚至改變螺桿螺棱頭數(shù)的螺紋段。三根螺桿安裝時保證至少具有一個差速旋轉(zhuǎn)的螺紋嚙合段外，在不同區(qū)段可以是嚙合的也可以是不嚙合的，以便實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)混煉、排氣效果。例如，為了進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)備的混合能力并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定擠出，可在一定區(qū)段增加銷釘螺桿段或齒形盤等，但必須保證陰陽轉(zhuǎn)子運(yùn)動時不干涉；在擠出機(jī)排氣段機(jī)筒上設(shè)置排氣口，排氣口接排氣裝置，實(shí)現(xiàn)水分和其他氣體的脫揮，提高制品質(zhì)量。

圖1為螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1-機(jī)頭，2-機(jī)筒，3-加熱冷卻裝置，4-排氣口，5-螺桿，6_加料裝置，7_安裝座， 8-聯(lián)軸器，9-減速箱，10-電機(jī)，11-機(jī)架。圖2為兩個陽轉(zhuǎn)子一個陰轉(zhuǎn)子的嚙合示意圖圖3為兩個陰轉(zhuǎn)子一個陽轉(zhuǎn)子的嚙合示意圖圖4為圖2中嚙合螺桿段斷面示意圖，陽轉(zhuǎn)子頭數(shù)為1，陰轉(zhuǎn)子頭數(shù)為4圖5為圖3中嚙合螺桿段斷面示意圖，陽轉(zhuǎn)子頭數(shù)為1，陰轉(zhuǎn)子頭數(shù)為4圖6為嚙合螺桿段斷面示意圖，陽轉(zhuǎn)子頭數(shù)各為2，陰轉(zhuǎn)子頭數(shù)為3圖7為嚙合螺桿段斷面示意圖，陰轉(zhuǎn)子頭數(shù)各為3，陽轉(zhuǎn)子頭數(shù)為2圖8為螺桿混煉段采用銷釘螺桿時的具有銷釘安裝孔的螺桿段斷面圖圖9為螺桿混煉段采用嚙合盤元件時的側(cè)視圖圖10為螺桿混煉段采用嚙合盤元件時的正視圖
具體實(shí)施方案實(shí)施案例一按照圖1設(shè)計(jì)螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)。圖2為圖1中三根螺桿采用兩個陽轉(zhuǎn)子一個陰轉(zhuǎn)子時的螺桿嚙合示意圖，中間螺桿為陰轉(zhuǎn)子，兩端螺桿為陽轉(zhuǎn)子。圖 3為圖1中的三根螺桿采用兩個陰轉(zhuǎn)子一個陽轉(zhuǎn)子時的螺桿嚙合示意圖，中間螺桿為陽轉(zhuǎn)子，兩端螺桿為陰轉(zhuǎn)子。擠出機(jī)中三根螺桿5采用圖2或圖3排列形式。其中，在螺紋嚙合區(qū)中，陽轉(zhuǎn)子螺棱頭數(shù)為1，陰轉(zhuǎn)子螺棱頭數(shù)為4。高轉(zhuǎn)速電機(jī)通過減速箱9、聯(lián)軸器8將扭矩分配給陰陽轉(zhuǎn)子，其速度之比為1/4。螺桿5組裝放置在固定于安裝座7的料筒2內(nèi)，料筒2上開有排氣口 4，通過外裝加熱冷卻裝置3調(diào)節(jié)溫度，料筒2、減速箱9和電機(jī)直接安裝在機(jī)架11上。從加料口 6中加入所要加工的物料，物料經(jīng)固體輸送、壓縮熔融之后，由粒料或粉料變?yōu)槿廴跔顟B(tài)。經(jīng)過排氣口 4時，物料中的水分和揮發(fā)氣體經(jīng)由排氣裝置排出機(jī)筒。螺桿上靠近機(jī)頭1設(shè)置混煉段，采用圖8中安置銷釘?shù)膸Э茁輻U形式。螺桿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、匯合，再取向而實(shí)現(xiàn)分布混合，彌補(bǔ)了轉(zhuǎn)子異向旋轉(zhuǎn)分布混合能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)。物料經(jīng)過混煉段后，通過機(jī)頭1擠出。如圖4和圖5，三根螺桿形成兩個嚙合區(qū)，相當(dāng)于并列兩對雙螺桿，能提高混合質(zhì)量和擠出產(chǎn)量。其中，圖4為圖2中嚙合螺桿段斷面示意圖；圖5為圖3中嚙合螺桿段斷面示意圖。相比較而言，圖4所示兩個陽轉(zhuǎn)子一個陰轉(zhuǎn)子的制造和維修較方便些。實(shí)施案例二類似于實(shí)施案例一形成差速三螺桿擠出機(jī)。不同處在于螺桿頭數(shù)不同，形成的嚙合差速比不同。其中，圖6為嚙合螺桿段陽轉(zhuǎn)子頭數(shù)各為2，陰轉(zhuǎn)子頭數(shù)為3，，其速比為2/3， 兩個陽轉(zhuǎn)子分布在一個陰轉(zhuǎn)子兩側(cè)；圖7為陰轉(zhuǎn)子頭數(shù)各為3，陽轉(zhuǎn)子頭數(shù)為2，其速比為 3/2，兩個陰轉(zhuǎn)子分布在一個陽轉(zhuǎn)子兩側(cè)。實(shí)施案例三類似于實(shí)施案例一形成差速三螺桿擠出機(jī)。不同處在于螺桿在靠近機(jī)頭1的混煉段，采用圖9和圖10所示的嚙合盤形式。螺桿齒形盤非交錯區(qū)可以對物料進(jìn)行分流，增加界面，提供最小的能量輸入，有利于分布混合，產(chǎn)生較低的溫度；在交錯區(qū)對物料形成垂直于流動方向的剪切，也有利于分布混合，彌補(bǔ)了分布混合能力不足的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求1.螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)，主要由加料裝置、機(jī)筒、螺桿、機(jī)頭、加熱冷卻裝置、排氣口、電機(jī)、傳動裝置組成，其特征在于三根螺桿組合時至少具有一個螺紋嚙合段，在該段的陰轉(zhuǎn)子螺棱頭數(shù)為陽轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍，陰陽轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與螺棱頭數(shù)呈反比， 可實(shí)現(xiàn)差速旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動時不干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速三螺桿擠出機(jī)，其特征在于三根螺桿呈一字形排列，中間螺桿為陽轉(zhuǎn)子則兩側(cè)為陰轉(zhuǎn)子；中間螺桿為陰轉(zhuǎn)子則兩側(cè)為陽轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速三螺桿擠出機(jī)，其特征在于在螺桿的加料段、熔融段、 排氣段和計(jì)量段的不同區(qū)段上可設(shè)置為不同導(dǎo)程和斷面型線的螺紋段，三根螺桿安裝時保證至少具有一個差速旋轉(zhuǎn)的螺紋嚙合段外，在不同區(qū)段可以是嚙合的也可以是不嚙合的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種螺桿一字形排列的差速三螺桿擠出機(jī)，主要由加料裝置、機(jī)筒、螺桿、機(jī)頭、加熱冷卻裝置、排氣口、電機(jī)、傳動裝置組成。三根螺桿呈一字形排列，中間螺桿為陽轉(zhuǎn)子則兩側(cè)為陰轉(zhuǎn)子，中間螺桿為陰轉(zhuǎn)子則兩側(cè)為陽轉(zhuǎn)子；三根螺桿組合時至少具有一個螺紋嚙合段，在該段的陰轉(zhuǎn)子螺棱頭數(shù)為陽轉(zhuǎn)子的整數(shù)倍，陰陽轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與螺棱頭數(shù)呈反比，可實(shí)現(xiàn)差速旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動時不干涉。在螺桿的加料段、熔融段、排氣段和計(jì)量段的不同區(qū)段上可設(shè)置為不同導(dǎo)程和斷面型線的螺紋段，三根螺桿安裝時保證至少具有一個差速旋轉(zhuǎn)的螺紋嚙合段外，在不同區(qū)段可以是嚙合的也可以是不嚙合的，以便實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)混煉、排氣效果。
文檔編號B29C47/40GK202079749SQ20112009750
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者王克儉 申請人:北京化工大學(xué)