專利名稱：三角形排列的錐形三螺桿擠出機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一字形排列錐形三螺桿擠出機(jī)，可用于塑料、橡膠、合成纖維、涂 料、紙漿、制藥、飼料、食品、炸藥等加工中的混合、擠出、成型、反應(yīng)等工藝過(guò)程。該機(jī)既可用 于實(shí)驗(yàn)也能直接用于生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
擠出機(jī)的加工原理是將物料供入一具有加溫、攪拌與前進(jìn)輸送的螺桿裝置，其螺 桿在旋進(jìn)時(shí)，除將物料連續(xù)旋入螺牙槽，作連續(xù)的向前輸送之外，主要是物料在于螺槽的內(nèi) 側(cè)，因受溫逐漸熱融，并在螺槽內(nèi)經(jīng)均勻的翻動(dòng)與攪拌，而完成混練后，供給并經(jīng)過(guò)位于輸 料末端的模具處，依模具所定的形狀擠出成長(zhǎng)條形成品。而在現(xiàn)有的擠出機(jī)主要的結(jié)構(gòu)形 式的區(qū)分上，主要是有單螺桿、雙螺桿和多螺桿三大類。單螺桿擠出機(jī)密煉功能很弱，主要靠物料與螺桿和機(jī)筒磨擦、擠壓和高溫受熱及 螺旋擠壓進(jìn)行塑化，一般轉(zhuǎn)速和溫度高，耗電量較高；會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)高的背壓，因此出料的品 質(zhì)不易控制，產(chǎn)量相對(duì)的降低。隨著聚合物加工業(yè)的發(fā)展，對(duì)成型和混合工藝提出了越來(lái)越高的要求，單螺桿擠 出機(jī)由于本身結(jié)構(gòu)的固有缺陷(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單導(dǎo)致流場(chǎng)簡(jiǎn)單，從而混合能力不足)已不能滿足 這些工藝要求，主要表現(xiàn)在(A)填充改性時(shí)填充量小，難以混合良好；(B)玻纖增強(qiáng)改性 中，玻纖加入困難，混合效果差；(C)對(duì)硬聚氯乙烯粉料等物料加工性不好等。而雙螺桿擠 出機(jī)則能較好的滿足以上幾方面的工藝要求。雙螺桿擠出機(jī)中，兩螺桿凸列螺牙呈相互交 錯(cuò)間列對(duì)置，對(duì)置形成“C型”腔室內(nèi)，物料受到剪切、摩擦和加熱、揉搓而增強(qiáng)混合塑化效 果；物料正向輸送能力大，產(chǎn)量高；一般無(wú)須太高加熱，可省能源，出料速度高；兩根螺桿相 互嚙合，自潔效果好，減少了物料的分解碳化現(xiàn)象，因而得到普遍的應(yīng)用。雙螺桿擠出機(jī)有平行雙螺桿擠出機(jī)與錐形雙螺桿擠出機(jī)之分。相較前者，后者的 螺桿外徑的外錐角和螺槽根徑的內(nèi)錐角大小不同；螺桿大、小端直徑之比大于1 ；螺槽深度 沿螺桿全長(zhǎng)漸變。與平行嚙合異向雙螺桿擠出機(jī)相比，錐形雙螺桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它不 但具有封閉的螺槽腔、物料的強(qiáng)制輸送、物料停留時(shí)間分布窄、自潔性好，還有如下獨(dú)特的 優(yōu)點(diǎn)螺桿尾部直徑增大，加料量增大，以提高擠出機(jī)擠出產(chǎn)量。螺桿尾部直徑增大也增 大了螺桿的承載能力，齒輪和軸承使用壽命長(zhǎng)，有利于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，也有利于熱傳導(dǎo)，更易實(shí)現(xiàn)對(duì)物料加熱或冷卻；排料 段螺桿直徑小，圓周速度較小，產(chǎn)生的剪切較低，摩擦熱也較小，熱損傷的危險(xiǎn)性??；螺槽容 積沿?cái)D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(xù)平緩 地塑化；在同樣的生產(chǎn)能力下，背壓可較低。傳統(tǒng)錐形雙螺桿是異向的，專利200510118915. 3發(fā)明了同方向旋轉(zhuǎn)的錐形雙螺 桿擠出機(jī)。被加工的物料在機(jī)筒中環(huán)繞雙錐形螺桿成8字形擠壓，增加了塑化時(shí)間和密煉 性能，從而保證了產(chǎn)品的塑化質(zhì)量。使該發(fā)明既有良好的擠出力又有良好的塑化性，適用塑料加工中的擠出和造粒，提高了產(chǎn)量，降低能耗，是一種適合多種物料加工的新穎擠出 機(jī)。但是，兩根螺桿依然只能形成一個(gè)捏合區(qū)。隨著聚合物共混和復(fù)合改性的飛速發(fā)展，對(duì) 加工中各組分的細(xì)化、分散混合效果的要求越來(lái)越高，相應(yīng)地要求有更好的塑煉設(shè)備，以實(shí) 現(xiàn)高質(zhì)、高效、低能耗的目標(biāo)。專利CN01207223. 0在平行雙螺桿擠出機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出三角形排列的平行三螺 桿擠出機(jī)，三根螺桿平行排列，形成三個(gè)捏合區(qū)和一個(gè)中心區(qū)。相對(duì)兩螺桿擠出機(jī)，三螺桿 擠出機(jī)具有摩擦剪切和多個(gè)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?；?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。若三根螺桿為錐形，則發(fā)展成為錐形三螺桿擠出機(jī)，三根螺桿的旋轉(zhuǎn)可以進(jìn)行同 向和異向組合。這樣，可以集合平行三螺桿擠出機(jī)和錐形擠出機(jī)的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，從而進(jìn)一步提 高加工質(zhì)量和效率，降低能耗，并擴(kuò)展形成新的工藝用途。這正是本專利的構(gòu)思。

實(shí)用新型內(nèi)容本發(fā)明集中了錐形雙螺桿擠出機(jī)與三角形排列平行三螺桿擠出機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中，三根螺桿(圖1中7，9，11三根螺桿)呈三角形排列，三根螺桿的中心 在同一剖面上位于三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上(圖1中三角形)；三根螺桿全部為錐形螺桿，由圖 2可看出中心距由小端向大端逐漸變大；圖1的陰影部分表示嚙合區(qū)，三根螺桿兩兩嚙合 形成了三個(gè)嚙合區(qū)(圖1中的8，10，12)，相當(dāng)于三對(duì)雙螺桿的作用。嚙合區(qū)的成倍增加，使物料在螺桿中的塑煉，均化，剪切的次數(shù)成倍增加，有效地 提高了設(shè)備的塑煉，熔融，分散性能，改善了塑煉質(zhì)量，縮短了加工時(shí)間，符合節(jié)能減排的要 求。三軸線的中心距由小端向大端逐漸變大，使得傳動(dòng)齒輪箱三輸出軸有較大的中心距，這 為傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪和齒輪軸以及支承這些齒輪軸的徑向軸承和推力軸承留有較大的安 裝空間，這點(diǎn)三角形排列平行三螺桿擠出機(jī)是無(wú)法比擬的。而且加料段直徑大，螺槽容積 大，易加入較大體積的松密度粉料；螺槽容積沿?cái)D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(xù)平緩地塑化；排料段螺桿直徑小，在同樣壓力和摩擦 阻力下，螺桿承受的扭矩??；在同樣的生產(chǎn)能力下，背壓較低。三角形排列錐形螺桿擠出機(jī)包括螺桿、料筒、電機(jī)和機(jī)架等(圖幻，三種螺桿可以 有三種放置組合(圖7-9)，四種旋轉(zhuǎn)方向組合(圖3-6)。圖10給出了其中一種擠出機(jī)螺 桿組合的三維示意圖。

圖1為三角形排列錐形螺桿擠出機(jī)螺桿的捏合示意圖圖2為三角形排列錐形螺桿擠出機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖圖3-6為擠出機(jī)的三根螺桿四種旋轉(zhuǎn)方向組合示意圖圖7-9為擠出機(jī)中螺桿的三種放置組合示意圖圖10為擠出機(jī)的一種螺桿組合三維示意圖
具體實(shí)施方式
在電機(jī)6驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)減速箱5的減速和傳動(dòng)分配，三根螺桿7，9，11分別獨(dú)立旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。三根螺桿(7，9，11)均為錐形螺桿，且中心線為三角形排列(圖1)，三軸線的中心 距由小端向大端逐漸變大，使得傳動(dòng)齒輪箱三輸出軸有較大的中心距，這為傳動(dòng)系統(tǒng)中的 齒輪和齒輪軸以及支承這些齒輪軸的徑向軸承和推力軸承留有較大的安裝空間。三螺桿構(gòu) 成三個(gè)捏合區(qū)(8，10，12)。嚙合區(qū)的成倍增加，使物料在螺桿中的塑煉，均化，剪切的次數(shù)成 倍增加，有效地提高了設(shè)備的塑煉，熔融，分散性能，改善了塑煉質(zhì)量，縮短了加工時(shí)間，符 合節(jié)能減排的要求。由加料口 4加入物料，在螺桿的剪切，和機(jī)筒2上溫控系統(tǒng)的加熱作用 下，由機(jī)頭擠出。
權(quán)利要求1.三角形排列的錐形三螺桿擠出機(jī)包括口模、機(jī)筒、三根錐形螺桿、加料斗、減速箱、電 機(jī)，其特征在于三根螺桿均為錐形螺桿，中心線三角形排列，三根錐形螺桿形成了三個(gè)捏合區(qū)O
2.按照權(quán)利要求1所述的三角形排列的錐形三螺桿擠出機(jī)，其特征在于三根螺桿中 心線呈三角形排列，即在同一剖面上，三根螺桿的中心位于三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，根據(jù)三角 形的不同放置，具有3種螺桿放置方式。
3.按照權(quán)利要求1所述三角形排列的錐形三螺桿擠出機(jī)，其特征在于每?jī)蓚€(gè)相鄰螺 桿各形成一個(gè)捏合區(qū)，三根錐形螺桿形成了三個(gè)捏合區(qū)。
專利摘要本實(shí)用新型三角形排列的錐形三螺桿擠出機(jī)由口模(1)，機(jī)筒(2)，三根錐形螺桿(3)，加料斗(4)，減速箱(5)，電機(jī)(6)組成。經(jīng)減速箱，電機(jī)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到三根螺桿上。三根螺桿(7，9，11)均為錐形螺桿，且中心線為三角形排列。三螺桿均為主動(dòng)，構(gòu)成三三個(gè)捏合區(qū)(8，10，12)。本實(shí)用新型集中了三角形排列平行三螺桿擠出機(jī)與錐形雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，作為塑料、橡膠、推進(jìn)劑等聚合物及其他物料的加工，混合設(shè)備，提高了輸送、混合和塑煉能力。
文檔編號(hào)B29C47/40GK201841655SQ20092021896
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者吳大鳴, 王克儉, 郭冰, 陳衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)