本發(fā)明涉及一種內(nèi)外相向螺槽同軸雙螺桿混煉擠塑機(jī)，其主要用于高分子材料的混煉、塑化和擠出，屬于高分子材料成型裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在石化、橡膠和塑料等工業(yè)領(lǐng)域中，混煉、擠出成型機(jī)是重要設(shè)備，聚合物料通過料斗進(jìn)入螺桿螺槽空間后，在螺桿螺棱推動下向前移動，物料在螺槽中要經(jīng)過塑化熔融等一系列過程，其形態(tài)由初始的固態(tài)，經(jīng)諸多環(huán)節(jié)，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴趹B(tài)，然后經(jīng)由擠出機(jī)頭等設(shè)備加工成型為成品。作為塑料擠出成型機(jī)最重要的部件，螺桿的結(jié)構(gòu)和形狀不僅影響混煉及塑化質(zhì)量，而且還影響機(jī)器使用壽命。傳統(tǒng)單螺桿擠出機(jī)為保證混煉及塑化充分，往往會增加螺桿的長度，而螺桿的長度增加，會帶來一系列問題，如：剛性不足、穩(wěn)定性差和螺桿對機(jī)筒的嚴(yán)重刮磨和摩擦等問題；另一些采用多螺桿方式進(jìn)行加工的擠出設(shè)備，盡管多螺桿擠出機(jī)有很多優(yōu)勢，但同時也帶來結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和使用成本增加等問題。

也有部分塑料機(jī)械采用了空心結(jié)構(gòu)的螺桿，經(jīng)查閱相關(guān)專利文獻(xiàn)，找到下文列舉的二項(xiàng)專利，發(fā)現(xiàn)它們盡管都采用了與本發(fā)明相近的螺桿“空心”方案，但其內(nèi)型腔都無螺槽，均為光滑的圓柱面或圓錐面，作用機(jī)理也與本發(fā)明相差甚遠(yuǎn)，主要差別有二點(diǎn)：其一是這些專利中的螺桿都只在外型面上有螺槽，而其內(nèi)型腔無螺槽；其二是這些專利中，物料流在匯入擠出機(jī)頭前，是在各個螺桿自身的螺槽中移動的，即各個螺桿螺槽中的物料很少甚至沒有與其他螺桿螺槽中的物料交互混煉。

例一，專利“同軸心多螺桿擠塑機(jī)”（公開號CN1059151C）中，公開了一種擁有多螺桿多套筒的擠塑機(jī)，該專利所述擠塑機(jī)具有二個螺桿，二個套筒，但其二個螺桿都只在其外圓面有螺槽，其內(nèi)型面則沒有螺槽，而其二個套筒，在其內(nèi)、外圓表面則都沒有螺槽，該專利所述擠塑機(jī)裝有同軸心的多層料筒和螺桿，可用于同時擠出相包裹的多層不同成分的物料，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需的螺桿長度長，螺桿與套筒間刮磨嚴(yán)重，使用壽命受影響。

例二，專利“復(fù)合共擠錐形螺桿擠出機(jī)”（公開號CN201721024U）中，機(jī)筒內(nèi)裝有嵌套的同軸心內(nèi)外二個螺桿，盡管每個螺桿內(nèi)部為中空，但螺桿都只有外螺槽，其內(nèi)表面均無螺槽，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需的螺桿長度長，螺桿與套筒間刮磨嚴(yán)重，使用壽命受影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、螺桿長度短，具有增強(qiáng)混煉塑化、混合充分、傳質(zhì)傳熱效果好和熔融能力強(qiáng)等優(yōu)勢的內(nèi)外相向螺槽同軸雙螺桿混煉擠塑機(jī)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種內(nèi)外相向螺槽同軸雙螺桿混煉擠塑機(jī)，包括機(jī)頭、薄壁機(jī)筒、電熱圈、空心外螺桿、內(nèi)螺桿、料斗、第一向心軸承組、第二向心軸承組、第一推力軸承、第二推力軸承、座子、電旋轉(zhuǎn)接頭、第一傳動機(jī)構(gòu)、第二傳動機(jī)構(gòu)、第一電機(jī)及第二電機(jī)；其中所述電熱圈套設(shè)在薄壁機(jī)筒外，所述薄壁機(jī)筒套設(shè)在空心外螺桿外，所述空心外螺桿套設(shè)在內(nèi)螺桿外，空心外螺桿相對薄壁機(jī)筒及內(nèi)螺桿可轉(zhuǎn)動；所述機(jī)頭位于薄壁機(jī)筒的左端；所述空心外螺桿通過右端的第二向心軸承組、第一推力軸承及座子安裝定位；內(nèi)螺桿通過右端的第一向心軸承組、第二推力軸承及座子安裝定位，第一向心軸承組安裝在空心外螺桿右端的內(nèi)孔中，在空心外螺桿的右部設(shè)有入料口，所述料斗設(shè)在薄壁機(jī)筒的右端，料斗的出料口與空心外螺桿的入料口連通；所述第一電機(jī)帶動第一傳動裝置轉(zhuǎn)動，所述第一傳動裝置帶動內(nèi)螺桿轉(zhuǎn)動；所述第二電機(jī)帶動第二傳動裝置轉(zhuǎn)動，所述第二傳動裝置帶動空心外螺桿轉(zhuǎn)動；其特征在于所述空心外螺桿的內(nèi)型腔設(shè)計(jì)有內(nèi)螺槽及內(nèi)光孔，與其同軸的內(nèi)螺桿外型面設(shè)計(jì)有外螺槽及外光桿，空心外螺桿的內(nèi)光孔及內(nèi)螺槽與內(nèi)螺桿的外螺槽及外光桿形成物料混煉、塑化、輸送空間。

所述空心外螺桿與內(nèi)螺桿螺槽配合全段可為多種配合方式的組合，分別有“空心外螺桿的內(nèi)螺槽+內(nèi)螺桿的外螺槽”配合、“空心外螺桿的內(nèi)光孔+內(nèi)螺桿的外螺槽”配合、“空心外螺桿的內(nèi)螺槽+內(nèi)螺桿的外光桿”配合。

所述空心外螺桿的內(nèi)螺槽與內(nèi)螺桿的外螺槽旋向可為相反，也可為相同；空心外螺桿與內(nèi)螺桿旋轉(zhuǎn)方向可為相反，也可為相同；若該二螺桿的螺槽旋向相同，則該二螺桿旋轉(zhuǎn)方向相同，若該二螺桿的螺槽旋向相反，則該二螺桿旋轉(zhuǎn)方向相反。

所述空心外螺桿內(nèi)形可為圓柱形，也可為圓錐形，所述內(nèi)螺桿外形與空心外螺桿內(nèi)形相適應(yīng)，內(nèi)螺桿外形可為圓柱形，也可為圓錐形。

所述空心外螺桿的螺紋頭數(shù)可為單頭，也可為多頭；內(nèi)螺桿的螺紋頭數(shù)可為單頭，也可為多頭。

所述空心外螺桿的內(nèi)螺旋槽的螺槽和螺棱可設(shè)計(jì)成不同的斷面型線；內(nèi)螺桿外螺旋槽的螺槽和螺棱可設(shè)計(jì)成不同的斷面型線；還可為銷釘、屏障頭、環(huán)形、分離形、槽形、波形。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、物料在沿螺桿軸向輸送到機(jī)頭時，要在各段螺旋流道及擠出機(jī)頭內(nèi)交替進(jìn)行分流和合流混煉，增強(qiáng)了混煉塑化，混合充分、傳質(zhì)傳熱效果好、熔融能力強(qiáng)，特別適合于多種不同物料的混煉、塑化和擠出；

2、當(dāng)空心外螺桿與內(nèi)螺桿作相反方向旋轉(zhuǎn)，螺桿以較小轉(zhuǎn)速就能獲得較大相對速度，提高了效率和質(zhì)量；當(dāng)內(nèi)外螺桿作同向旋轉(zhuǎn)，則可形成差速加工成型；

3、由于特殊的空心外螺桿及內(nèi)螺桿間有相向的螺旋流道，可以以較短的螺桿長度滿足物料混煉、塑化、熔融的要求，大大縮短螺桿長度，避免長桿件和長孔件的加工困難,同時，短螺桿對機(jī)筒刮磨的可能性遠(yuǎn)小于長螺桿,因此能大大減少內(nèi)外螺桿間相互的刮磨和摩擦以及外螺桿對機(jī)筒的刮磨和摩擦，延長機(jī)器的使用壽命.

4、消除了長螺桿固有的剛性不足和穩(wěn)定性差等問題，可以較大幅度地提高螺桿轉(zhuǎn)速, 從而提高機(jī)器的生產(chǎn)率.

5、由于空心外螺桿與內(nèi)螺桿間沒有嚙合關(guān)系，避免了傳統(tǒng)多螺桿擠出機(jī)中螺桿羅棱間的相互摩擦和磨損，提高了螺桿使用壽命。

6、較短的螺桿長度，使機(jī)器長度變短，能減少機(jī)器體積，降低制造成本，還可節(jié)省占地面積。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明空心外螺桿與內(nèi)螺桿全段配合的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的空心外螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的內(nèi)螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、擠出機(jī)頭，2、薄壁機(jī)筒，3、電熱圈，4、空心外螺桿，5、內(nèi)螺桿，6、料斗，7、第一向心軸承組，8第二向心軸承組，9、第一推力軸承，10、座子，11、電旋轉(zhuǎn)接頭，12、第二推力軸承，13、第一傳動機(jī)構(gòu)，14、第一電機(jī)，15、第二傳動機(jī)構(gòu)，16、第二電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以互相結(jié)合。

在本發(fā)明描述中,術(shù)語 “左”及“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”至“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1至4所示，本發(fā)明涉及一種內(nèi)外相向螺槽同軸雙螺桿混煉擠塑機(jī)，主要由機(jī)頭1、薄壁機(jī)筒2、電熱圈3、空心外螺桿4、內(nèi)螺桿5、料斗6、第一向心軸承組7、第二向心軸承組8、第一推力軸承9、座子10、電旋轉(zhuǎn)接頭11、 第二推力軸承12、傳動機(jī)構(gòu)13和15、第一電機(jī)14和第二電機(jī)16組成。

所述電熱圈3套設(shè)在薄壁機(jī)筒2外，所述薄壁機(jī)筒2套設(shè)在空心外螺桿4外，所述空心外螺桿4套設(shè)在內(nèi)螺桿5外，空心外螺桿4相對薄壁機(jī)筒2及內(nèi)螺桿5可轉(zhuǎn)動；所述擠出機(jī)頭1位于薄壁機(jī)筒2的左端；所述空心外螺桿4通過右端的向心軸承組8、推力軸承9及座子10安裝定位；內(nèi)螺桿5通過右端的向心軸承組7、推力軸承12及座子10安裝定位，向心軸承組7安裝在空心外螺桿4右端的內(nèi)孔中，在空心外螺桿4的右部設(shè)有入料口40，所述料斗6設(shè)在薄壁機(jī)筒2的右端，料斗6的出料口與入料口40連通；所述第一電機(jī)14帶動第一傳動裝置13轉(zhuǎn)動，所述第一傳動裝置13帶動內(nèi)螺桿5轉(zhuǎn)動；所述第二電機(jī)16帶動第二傳動裝置15轉(zhuǎn)動，所述第二傳動裝置15帶動空心外螺桿4轉(zhuǎn)動；空心外螺桿4的內(nèi)型腔設(shè)計(jì)有內(nèi)螺槽及內(nèi)光孔，與其同軸的內(nèi)螺桿5外型面設(shè)計(jì)有外螺槽及外光桿，該空心外螺桿4的內(nèi)光孔及內(nèi)螺槽與內(nèi)螺桿5的外螺槽及外光桿形成物料混煉、塑化、輸送空間。

在本實(shí)施例中，空心外螺桿4與內(nèi)螺桿5在螺槽配合段沿軸線從右至左分為四段，第Ⅰ段（最右段，靠近料斗6），內(nèi)螺桿5設(shè)有第一外螺槽51，空心外螺桿4設(shè)有第一內(nèi)螺槽41，第一外螺槽51與第一內(nèi)螺槽41配合，但第一外螺槽51及第一內(nèi)螺槽41都較淺；第Ⅱ段，內(nèi)螺桿5設(shè)有較深的第二外螺槽52，空心外螺桿4為光孔42（無內(nèi)螺槽），第二外螺槽52與光孔42配合；第Ⅲ段，內(nèi)螺桿5為外光桿53（無外螺槽），空心外螺桿4設(shè)有較深的第三內(nèi)螺槽43，外光桿53與第三內(nèi)螺槽43配合；第Ⅳ段（靠近擠出機(jī)頭1），內(nèi)螺桿5設(shè)有第四外螺槽54，空心外螺桿4設(shè)有第四內(nèi)螺槽44，第四外螺槽54與第四內(nèi)螺槽44配合，但此段的外螺槽54與內(nèi)螺槽44的槽深更淺（此段內(nèi)、外螺槽深度均小于第Ⅰ段中的內(nèi)、外螺槽深度）。

工作時，空心外螺桿4及內(nèi)螺桿5分別在第二傳動機(jī)構(gòu)15及第一傳動機(jī)構(gòu)13的帶動下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，物料從料斗6進(jìn)入螺槽配合段的第Ⅰ段并形成分流，部分物料進(jìn)入內(nèi)螺桿5的第一外螺槽51，另一部分物料進(jìn)入空心外螺桿4的第一內(nèi)螺槽41，聚合物料在螺桿螺棱推動下移動到第Ⅱ段，由于第Ⅱ段只在內(nèi)螺桿5有第二外螺槽52，而空心外螺桿4的內(nèi)腔為內(nèi)光孔42（無內(nèi)螺槽），所有物料將進(jìn)入內(nèi)螺桿5的第二外螺槽52形成合流，進(jìn)行混合、交融，并向擠出機(jī)頭1方向移動；當(dāng)聚合物料在螺桿螺棱推動下移動到第Ⅲ段時，由于第Ⅲ段只在空心外螺桿4有第三內(nèi)螺槽43，而內(nèi)螺桿5為外光桿53（無外螺槽），所有聚合物料會進(jìn)入空心外螺桿4的第三內(nèi)螺槽43形成合流，并繼續(xù)向擠出機(jī)頭1方向移動；最后，聚合物料進(jìn)入第Ⅳ段（靠近擠出機(jī)頭1）并重新分流到內(nèi)、外螺槽中，此段內(nèi)，內(nèi)螺桿5設(shè)有第四外螺槽54，且空心外螺桿4也設(shè)有第四內(nèi)螺槽44，但內(nèi)、外螺槽均較淺，且較第Ⅰ段的內(nèi)、外螺槽更淺。采用這種內(nèi)外螺槽相向且時而分、時而合的結(jié)構(gòu)時，物料在螺槽內(nèi)沿軸線方向移動路線為“多折線”，物料從料斗6進(jìn)入螺桿螺槽后先分流在內(nèi)外二個螺槽內(nèi)（第Ⅰ段），然后在螺棱推動下向機(jī)頭1方向移動，匯集于第Ⅱ段內(nèi)螺桿的第二外螺槽52中，進(jìn)行混合；當(dāng)物料被推動進(jìn)入第Ⅲ段，又沿徑向向外，進(jìn)入空心外螺桿4的第三內(nèi)螺槽43，繼續(xù)向機(jī)頭方向1運(yùn)動；物料進(jìn)入第Ⅳ段時，又會分流于內(nèi)螺桿5的第四外螺槽54以及空心外螺桿4的第四內(nèi)螺槽中44，最后，在擠出機(jī)頭1內(nèi)匯合，并經(jīng)擠出模頭或者其他設(shè)備成型，這樣物料流在匯入擠出機(jī)頭之前，已經(jīng)在內(nèi)、外螺桿的螺槽中經(jīng)歷了多輪交替的混合與分流，能得到充分的混合、傳熱、傳質(zhì)與熔融。

本發(fā)明所用機(jī)筒與傳統(tǒng)擠出機(jī)筒作用大不相同，傳統(tǒng)擠出機(jī)筒要與螺桿共同組成擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)，完成對物料的固體輸送、熔融及熔體輸送等過程，因此對機(jī)筒材料和壁厚都有很高要求，而本發(fā)明中，物料的固體輸送、熔融及熔體輸送等過程全部在空心外螺桿與內(nèi)螺桿間形成的包容空間內(nèi)完成，機(jī)筒不需承受高壓和與螺桿的摩擦磨損，其材料要求不高，其厚度可很小，因此采用薄壁機(jī)筒2，電熱圈3對空心外螺桿4及物料加熱，內(nèi)螺桿5的內(nèi)部設(shè)有電加熱系統(tǒng)對物料加熱，采用電旋轉(zhuǎn)接頭11與外部通電，由于螺桿內(nèi)部電加熱技術(shù)已發(fā)展得很完善，且并非本發(fā)明核心內(nèi)容，故擠出機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖和內(nèi)螺桿結(jié)構(gòu)示意圖中均予以省略，沒有畫出。

在本實(shí)施例中，所述空心外螺桿4內(nèi)形可為圓柱形，也可為圓錐形，所述內(nèi)螺桿5外形與空心外螺桿4內(nèi)形相適應(yīng)，內(nèi)螺桿5外形可為圓柱形，也可為圓錐形。

在本實(shí)施例中，所述空心外螺桿4的頭數(shù)可為單頭，也可為多頭；所述內(nèi)螺桿5的頭數(shù)可為單頭，也可為多頭。

在本實(shí)施例中，所述空心外螺桿4的內(nèi)螺旋槽和內(nèi)螺桿5外螺旋槽的螺槽和螺棱可設(shè)計(jì)成不同的斷面型線，還可為銷釘、屏障頭、環(huán)形、分離形、槽形、波形。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作出詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下對這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換及變形仍落入在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。