本發(fā)明涉及擠出機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)。

背景技術(shù)：

螺桿擠出機(jī)是塑膠加工的重要設(shè)備，而螺桿是其核心部件。在擠出機(jī)螺桿的工作過程中，高分子材料由固態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w，螺桿也相應(yīng)被分為三段：進(jìn)料段、熔融段和均化段。水平放置的螺桿與機(jī)筒之間密封性能優(yōu)良的螺桿前后螺棱和機(jī)筒內(nèi)壁之間的螺旋空間構(gòu)成螺旋輸送通道。高分子材料由入口送入螺旋通道，在該螺旋通道中邊熔化邊進(jìn)行兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動：軸向流動和旋轉(zhuǎn)流動。評價(jià)螺桿性能優(yōu)良的兩個(gè)重要指標(biāo)是螺桿混煉均勻性和壓力、溫度等操作參數(shù)的波動。操作參數(shù)的波動容許值取決于塑料的種類及制品的性能要求。如果溫度、壓力的波動值大于容許值，會造成制品性能不勻，光學(xué)性能降低等現(xiàn)象。

對于如何均化的技術(shù)問題，現(xiàn)有擠出機(jī)是在螺桿上設(shè)置混煉元件，如北京化工大學(xué)的CN102126274A公開了一種微發(fā)泡注射成型螺桿，螺桿1上緊鄰設(shè)置有前混煉段5和后混煉段4，后混煉段4采用同螺桿旋向相同的正向螺紋，前混煉段5采用同螺桿旋向相反的反向螺紋，混合體系進(jìn)入前混煉段后改變原來的運(yùn)動方向，部分熔體從前混煉段的正向溝槽向前旋轉(zhuǎn)流動，既混合又不增加壓力。

也有通過螺棱不連續(xù)來達(dá)到混勻效果，同時(shí)配合攪拌銷釘來達(dá)到混煉目的的，如江蘇德威新材料股份有限公司的CN103192514A公開了一種高壓半導(dǎo)電屏蔽料的制備方法，在螺桿403上設(shè)有多個(gè)間隔的不連續(xù)的螺紋段403C，同時(shí)在該段設(shè)有銷釘組405；螺旋在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)剪切的同時(shí)還能在不連續(xù)的螺紋段進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)銷釘對螺槽的流體進(jìn)行攪動，促進(jìn)了熔體的均勻化。

以上這些混煉元件都是用于破碎聚集團(tuán)塊或膠凝體，思路都是在螺桿的螺旋上設(shè)置障礙類元件來攪動螺旋前進(jìn)的熔體流，不同螺旋槽之間的熔體流很難大量混合，其混煉效果是有限的。隨著對螺桿熔融速度要求越來越快，螺桿上設(shè)置混煉元件已經(jīng)越來越不能滿足混煉均勻性的要求了。

另一問題就是背壓的波動范圍。對于進(jìn)料段、熔融段來講，其功能是完成原材料供應(yīng)、輸送、壓縮、熔融和預(yù)混煉，此階段要求足夠高的溫度和足夠快的螺旋轉(zhuǎn)速，以保證提供一定壓力的連續(xù)熔融體；而在均化段，其功能是對熔體壓縮、溫度控制、混勻、過濾、擠出，要求螺桿速度要慢，直徑盡可能大，以避免對熔體的不必要的過熱剪切。這一對螺桿速度前后不同的要求，使得單一整體螺桿在增加速度以提高背壓時(shí)對熔體過熱剪切有顧慮。

由此，需要設(shè)計(jì)一種這樣的螺桿擠出機(jī)，其既要有突破現(xiàn)有技術(shù)的強(qiáng)大的混煉能力，又要有足夠?qū)挼谋硥赫{(diào)節(jié)范圍，這樣能更好地適應(yīng)快速熔融各種原料形狀如粉料、顆粒料或片狀料的混合料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)，包括進(jìn)料部、強(qiáng)混部和混合壓縮部，強(qiáng)混部連接在進(jìn)料部和混合壓縮部之間，進(jìn)料部包括旋轉(zhuǎn)設(shè)置在第一級螺筒中的進(jìn)料螺桿；

所述混合壓縮部包括第二級螺筒、壓縮螺桿、驅(qū)動桿；壓縮螺桿配合在第二級螺筒中，所述壓縮螺桿尾部固定連接驅(qū)動桿；

所述強(qiáng)混部包括連接殼體、混料部和熔體混料通道，所述連接殼體固定連接在第一級螺筒和第二級螺筒之間，所述驅(qū)動桿穿過連接殼體并旋轉(zhuǎn)設(shè)置在進(jìn)料螺桿中；熔體混料通道設(shè)置在連接殼體中并與進(jìn)料部的出口和混合壓縮部的入口連通；

所述混料部包括沿熔體混料通道周向垂直于驅(qū)動桿軸向間隔設(shè)置的至少兩個(gè)混料子部和驅(qū)動部，所述混料子部包括旋轉(zhuǎn)軸、混料葉片，旋轉(zhuǎn)軸上固定有混料葉片，混料葉片旋轉(zhuǎn)設(shè)置在熔體混料通道，所述驅(qū)動部帶動所述混料葉片旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動部包括固定在所述驅(qū)動桿上的主動錐齒輪和固定在旋轉(zhuǎn)軸上的從動錐齒輪，所述從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合。

進(jìn)一步地，進(jìn)料螺桿包括軸孔，所述驅(qū)動桿穿過連接殼體并通過設(shè)置在軸孔兩端的軸孔軸承旋轉(zhuǎn)設(shè)置在軸孔中。

進(jìn)一步地，所述連接殼體包括連接殼外筒體、連接殼內(nèi)筒體，所述連接殼外筒體通過連接部固定連接連接殼內(nèi)筒體，所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置在連接殼外筒體和連接殼內(nèi)筒體之間。

進(jìn)一步地，所述熔體混料通道是由所述連接殼內(nèi)筒體的外周面、連接殼外筒體的內(nèi)周面之間的通道構(gòu)成，所述熔體混料通道包括過渡區(qū)和強(qiáng)制混料區(qū)，所述過渡區(qū)一端橫截面為圓環(huán)形，另一端橫截面為正方環(huán)形，所述強(qiáng)制混料區(qū)的橫截面為正方環(huán)形。

進(jìn)一步地，連接殼內(nèi)筒體的兩端設(shè)有第一支撐軸承和第二支撐軸承，所述進(jìn)料螺桿前端旋轉(zhuǎn)支撐在第一支撐軸承上；所述壓縮螺桿的尾部旋轉(zhuǎn)設(shè)置在第二支撐軸承中。

進(jìn)一步地，所述混料子部為四個(gè)。

進(jìn)一步地，驅(qū)動桿末端設(shè)有第二驅(qū)動齒輪，進(jìn)料螺桿末端設(shè)有第一驅(qū)動齒輪。

進(jìn)一步地，進(jìn)料部包括料斗、進(jìn)料螺桿、第一級螺筒和固定環(huán)套，第一級螺筒后端插入固定環(huán)套的前端形成重疊部，在重疊部正對進(jìn)料螺桿設(shè)有開口，料斗固定設(shè)置在開口中。

進(jìn)一步地，固定環(huán)套的后端設(shè)有內(nèi)凸環(huán)，在內(nèi)凸環(huán)兩側(cè)分別設(shè)有圓錐滾子軸承，進(jìn)料螺桿的后端旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述圓錐滾子軸承中。

所述強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)，為了解決“混煉均勻性”和“減小壓力、溫度等操作參數(shù)的波動” 的技術(shù)問題，主要采取了如下改進(jìn)措施：

1）壓縮螺桿與進(jìn)料螺桿分開驅(qū)動

壓縮螺桿的驅(qū)動桿32通過軸孔軸承37旋轉(zhuǎn)設(shè)置在進(jìn)料螺桿5的軸孔5.7中，進(jìn)料螺桿5通過第一驅(qū)動齒輪14驅(qū)動，驅(qū)動桿32通過第二驅(qū)動齒輪35驅(qū)動，壓縮螺桿30的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立于進(jìn)料螺桿5的轉(zhuǎn)速而調(diào)整；

強(qiáng)混部2的連接殼體22的連接內(nèi)筒體22.2為壓縮螺桿30和進(jìn)料螺桿5提供了中間的旋轉(zhuǎn)支撐，具體地，壓縮螺桿30的尾部通過第二支撐軸承34旋轉(zhuǎn)支撐，進(jìn)料螺桿5的頭部通過第一支撐軸承15獲得旋轉(zhuǎn)支撐，克服了因螺桿長而造成的偏磨。

2）強(qiáng)制混料

除了在進(jìn)料螺桿5的熔融區(qū)采用不連續(xù)螺旋和擋銷對螺旋槽中的料進(jìn)行局部混煉外，在進(jìn)料部1和混合壓縮部3之間設(shè)有強(qiáng)混部2，利用驅(qū)動桿32帶動主動錐齒輪27，主動錐齒輪27帶動從動錐齒輪25.3轉(zhuǎn)動，從動錐齒輪25.3帶動四個(gè)混料子部25的轉(zhuǎn)動葉片25.2對剛剛?cè)廴诤玫娜垠w進(jìn)行強(qiáng)制混料。這一強(qiáng)制混料，突破了僅僅從螺旋的變化上進(jìn)行局部混煉的局限性，大大增強(qiáng)了熔體內(nèi)混有不熔顆粒如炭黑等的熔體均勻性。

3）前段驅(qū)動與混料的驅(qū)動結(jié)構(gòu)的協(xié)同

前段螺桿即壓縮螺桿30依靠驅(qū)動桿32來帶動，驅(qū)動桿32同時(shí)又帶動混料的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動桿起到了橋梁作用，既是壓縮螺桿的驅(qū)動源，又是混料部的驅(qū)動源。也就是說，分開驅(qū)動和強(qiáng)制混料是相互配合，協(xié)同作用的，既獲得了壓縮螺桿相對于進(jìn)料螺桿各自獨(dú)立調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的技術(shù)效果，又獲得了熔融料在進(jìn)入混合壓縮部強(qiáng)制混料大幅提高熔體均勻性，取得了預(yù)料不到的技術(shù)效果。

通過以上三個(gè)結(jié)構(gòu)的相互配合，共同做到了在原料熔融和壓縮備用之間設(shè)置強(qiáng)混部，同時(shí)使得前段壓縮螺桿的驅(qū)動同時(shí)帶動混料部的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，既能使進(jìn)料螺桿和壓縮螺桿分開獨(dú)立驅(qū)動，又能強(qiáng)制混料，既獲得了壓縮螺桿相對于進(jìn)料螺桿各自獨(dú)立調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，又獲得了熔融料在進(jìn)入混合壓縮部強(qiáng)制混料大幅提高熔體均勻性，結(jié)構(gòu)簡單巧妙，適于粘度大原料組分多有不熔顆粒的原料的塑化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)實(shí)施例的主剖視圖。

圖2為本發(fā)明強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)實(shí)施例的的A-A剖面圖。

圖3為本發(fā)明強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)實(shí)施例的的前后螺桿直徑不同的主剖視圖。

上述圖中的附圖標(biāo)記：

1進(jìn)料部，2 強(qiáng)混部，3 混合壓縮部，4 擋銷，5 進(jìn)料螺桿，6 第一級螺筒，7固定環(huán)套，8 重疊部，9 開口， 10 料斗，11內(nèi)凸環(huán),12 圓錐滾子軸承,13后封蓋, 14 第一驅(qū)動齒輪，15 第一支撐軸承

20 混料部，21 熔料混料通道，22 連接殼體，23 過渡區(qū),24 強(qiáng)制混料區(qū),25 混料子部，26 驅(qū)動部，27主動錐齒輪，28 連接部，29 從動錐齒輪

30 壓縮螺桿，31 第二級螺筒，32 驅(qū)動桿,34 第二支撐軸承,35 第二驅(qū)動齒輪

5.1 進(jìn)料區(qū)，5.2 壓縮區(qū)，5.3 熔融區(qū)，5.4 第一開口，5.5 第二開口，5.6 第三開口，5.7 軸孔

22.1 連接殼外筒體，22.2 連接殼內(nèi)筒體，22.3 前連接部,22.4 后連接部，22.5 外筒本體

25.1 旋轉(zhuǎn)軸，25.2 混料葉片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖所示，一種強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)，包括進(jìn)料熔融部1、強(qiáng)混部2和混合壓縮部3，強(qiáng)混部2連接在進(jìn)料部1和混合壓縮部3之間。進(jìn)料部1包括料斗10、進(jìn)料螺桿5、第一級螺筒6和固定環(huán)套7，所述進(jìn)料螺桿5螺旋設(shè)置在第一級螺筒6中，第一級螺筒6后端插入固定環(huán)套7的前端形成重疊部8，在重疊部8正對進(jìn)料螺桿5設(shè)有開口9，料斗10固定設(shè)置在開口9中；所述進(jìn)料螺桿5包括進(jìn)料區(qū)5.1、壓縮區(qū)5.2、熔融區(qū)5.3。進(jìn)料區(qū)5.1對應(yīng)螺桿直徑最小，壓縮區(qū)5.2對應(yīng)螺桿直徑由小逐漸變大，熔融區(qū)5.3的直徑最大且直徑是不變的。熔融區(qū)5.2包括至少一段不連續(xù)螺旋，所述不連續(xù)螺旋是第一螺旋的螺棱上設(shè)有第一開口5.4，沿軸向下一螺旋的螺棱上設(shè)有第二開口5.5，沿軸向下下一螺旋的螺棱上設(shè)有第三開口5.6，所述第一開口5.4、第二開口5.5、第三開口5.6的螺旋角依次增大30o～60o。同時(shí)進(jìn)料螺桿5周向間隔設(shè)有多個(gè)擋銷4。固定環(huán)套7的后端設(shè)有內(nèi)凸環(huán)11，在內(nèi)凸環(huán)11兩側(cè)分別設(shè)有圓錐滾子軸承12。固定環(huán)套7后端固定有后封蓋13。

所述強(qiáng)混部2包括連接殼體22、混料部20和熔料混料通道21，所述混料部20和熔料混料通道21設(shè)置在連接殼體22內(nèi)。所述連接殼體22包括連接殼外筒體22.1、連接殼內(nèi)筒體22.2，所述連接殼外筒體22.1通過連接部28固定連接連接殼內(nèi)筒體22.2。所述連接殼外筒體22.1包括前連接部22.3、后連接部22.4和外筒本體22.5，所述后連接部22.4螺旋固定連接在第一級螺筒6的前端，所述前連接部22.3螺旋固定連接在混合壓縮部3機(jī)筒的后端。連接殼內(nèi)筒體22.2的兩端設(shè)有第一支撐軸承15和第二支撐軸承34，所述進(jìn)料螺桿5旋轉(zhuǎn)支撐在第一支撐軸承15和圓錐滾子軸承12之間；

所述混合壓縮部3包括第二級螺筒31、壓縮螺桿30、驅(qū)動桿32。壓縮螺桿30配合在第二級螺筒31中；所述壓縮螺桿30尾部固定連接驅(qū)動桿32。進(jìn)料螺桿5包括軸孔5.7，所述驅(qū)動桿32穿過連接殼體22并通過設(shè)置在軸孔5.7兩端的軸孔軸承37旋轉(zhuǎn)設(shè)置在軸孔5.7中，所述壓縮螺桿30的尾部旋轉(zhuǎn)設(shè)置在第二支撐軸承34中。

所述熔體混料通道21是由所述連接殼內(nèi)筒體22.2的外周面、連接殼外筒體22.1的內(nèi)周面之間的通道構(gòu)成。所述熔體混料通道21兩端為圓環(huán)形橫截面，中間逐步過渡到正方環(huán)形橫截面。所述熔體混料通道21包括過渡區(qū)23和強(qiáng)制混料區(qū)24，所述過渡區(qū)23一端橫截面為圓環(huán)形，另一端橫截面為正方環(huán)形。所述強(qiáng)制混料區(qū)24的橫截面為正方環(huán)形。

所述混料部20包括沿熔體混料通道21周向間隔設(shè)置的四個(gè)混料子部25和驅(qū)動部26，所述混料子部25包括旋轉(zhuǎn)軸25.1、混料葉片25.2，所述旋轉(zhuǎn)軸25.1旋轉(zhuǎn)設(shè)置在連接殼外筒體22.1和連接殼內(nèi)筒體22.2之間。旋轉(zhuǎn)軸25.1上固定有混料葉片25.2，混料葉片25.2旋轉(zhuǎn)設(shè)置在熔體混料通道21的強(qiáng)制混料區(qū)24內(nèi)；

所述驅(qū)動部26包括固定在所述驅(qū)動桿32上的主動錐齒輪27和固定在旋轉(zhuǎn)軸25.1上的從動錐齒輪29，所述從動錐齒輪29與主動錐齒輪27嚙合。

驅(qū)動桿32末端設(shè)有第二驅(qū)動齒輪35，進(jìn)料螺桿5末端設(shè)有第一驅(qū)動齒輪14。

所述強(qiáng)制均化可調(diào)速螺桿擠出機(jī)，既能使進(jìn)料螺桿和壓縮螺桿分開獨(dú)立驅(qū)動，又能強(qiáng)制混料，既獲得了壓縮螺桿相對于進(jìn)料螺桿各自獨(dú)立調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，又獲得了熔融料在進(jìn)入混合壓縮部強(qiáng)制混料大幅提高熔體均勻性，結(jié)構(gòu)簡單巧妙，適于粘度大原料組分多有不熔顆粒的原料的塑化。