本實(shí)用新型涉及一種利用動(dòng)物反芻原理使塑料擠出機(jī)螺桿本身具有反芻二次塑化功能的反芻式擠出機(jī),屬塑料制出機(jī)制造領(lǐng)域。
背景技術(shù):
現(xiàn)有公開(kāi)的諸多擠出機(jī)專(zhuān)利文獻(xiàn),按形式分有單螺桿、雙螺桿、多螺桿和無(wú)螺桿。按結(jié)構(gòu)分有漸變型、突變型、分離型、屏障型、分流型、波狀型、錐型等。由于塑料品種繁多各具性能。
塑料的加工過(guò)程,是靠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)塑料原料趨向于向前的直線運(yùn)動(dòng),稱(chēng)作擠出過(guò)程,通過(guò)模具生產(chǎn)出不同形狀的塑料制品。現(xiàn)有技術(shù)中,致力于研究如何在外部熱源的配合下,高效的輸送與塑化擠出。通常情況下,為了提高輸送效率,除了變化螺桿形式外,最直接的方法是提高轉(zhuǎn)速,而提高了轉(zhuǎn)速又使得塑料在螺桿螺筒中的停留時(shí)間縮短而影響塑化質(zhì)量。為不影響塑化質(zhì)量,勢(shì)必要加大長(zhǎng)徑比。幾十年前早期的長(zhǎng)徑比通常是20:1左右,技術(shù)進(jìn)步到今天,已經(jīng)發(fā)展到通常的33:1左右或更高。雖然產(chǎn)量和質(zhì)量有了大幅提高,但仍不能滿足某些產(chǎn)品的需要。從而出現(xiàn)了在需要高產(chǎn)量擠出時(shí),不得不采用兩臺(tái)或多臺(tái)共擠的情況,其結(jié)果是能耗和加工成本大幅提高,既造成浪費(fèi)又占地面積增大。
由于在塑化加工過(guò)程中存在著復(fù)雜的不同于常規(guī)流變模型的運(yùn)動(dòng)機(jī)理,使得產(chǎn)能與效率較難駕馭。多種結(jié)構(gòu)形式的螺桿各自為政,存在著受局限性影響較大的問(wèn)題。盡管技術(shù)人員不斷的局部革新,也不能從根本上解決問(wèn)題,仍然局限在一定范圍中。隨著社會(huì)的進(jìn)步,大型塑料制品的出現(xiàn),要求高產(chǎn)能擠出機(jī)的情況越來(lái)越多。在需要高產(chǎn)量擠出時(shí),按現(xiàn)在技術(shù),只能多臺(tái)共擠使用。而疊加使用時(shí)的產(chǎn)能并不是一加一等于二的,至少要折損30%以上的產(chǎn)量,使得能耗和占地面積大幅增加。常規(guī)的擠出過(guò)程中,在塑料被塑化輸出時(shí),往往需要通過(guò)過(guò)渡段分配給模具,再進(jìn)行塑料制品成型。這是因?yàn)檩敵龆说穆輻U是旋轉(zhuǎn)的,無(wú)法直接連接模具。
上述背景技術(shù)存在的不足之處:一是大長(zhǎng)徑比擠出機(jī),螺桿與螺筒的加工精度要求提高,強(qiáng)度降低;二是對(duì)材料的熱處理水平要求提高;三是電機(jī)、減速機(jī)、推力軸承負(fù)載增大;四是長(zhǎng)懸臂的螺桿承受扭力增大,使得功率、轉(zhuǎn)數(shù)不能大幅提高;五是加熱區(qū)段增加、熱功率增大,且各加熱段的調(diào)溫風(fēng)機(jī)使部分熱能白白排空,增加了無(wú)用功;六是設(shè)計(jì)不良或加工精度不高,會(huì)對(duì)塑料產(chǎn)生過(guò)度剪切,增加了塑料分子鏈破壞的幾率,生成額外的剪切熱,此剪切熱不可控,控制不當(dāng)可使塑料分解;七是大長(zhǎng)徑比螺桿多設(shè)有異形混練段,此段既浪費(fèi)了長(zhǎng)徑比又提高了加工難度;八是長(zhǎng)度和均化段螺槽深度不可能繼續(xù)增加,產(chǎn)量極限難于大幅提高;九是占用空間增大;十是與模具連接需要增加過(guò)渡連接裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
設(shè)計(jì)目的:避免背景技術(shù)中的不足之處,設(shè)計(jì)一種利用動(dòng)物反芻原理使塑料擠出機(jī)螺桿本身具有反芻二次塑化功能的反芻式擠出機(jī)。
設(shè)計(jì)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。本申請(qǐng)拋開(kāi)現(xiàn)有擠出機(jī)思路:1、著重于設(shè)計(jì)一種顛覆性的完全不同的結(jié)構(gòu)形狀和安裝狀態(tài),以動(dòng)物反芻原理為核心思路,采用粗粗的吃進(jìn),再二次三次消化,形成專(zhuān)職作業(yè)再集約合成的機(jī)理來(lái)提高效率。2、縮短了常規(guī)螺桿的1/3左右,稱(chēng)其為母螺桿,將縮短的長(zhǎng)度另設(shè)計(jì)成一根相反螺紋的子螺桿。3、母螺桿的前段設(shè)計(jì)為空心段,用于裝配子螺桿,并且此空心段同時(shí)擔(dān)負(fù)螺筒職能。4、母螺桿增設(shè)附加螺紋,附加螺紋槽底部按一定密度設(shè)置通孔,便于塑化的原料進(jìn)入子螺桿。5、母螺桿設(shè)計(jì)為動(dòng)桿,子螺桿設(shè)計(jì)為定桿,在母螺桿中被塑化并分離至附加螺槽的熔融原料,在螺旋壓力的作用下,通過(guò)篩孔進(jìn)入子螺桿,之后由子螺桿的反向螺紋繼續(xù)向前輸送。此時(shí)的輸送動(dòng)力來(lái)自于高壓的熔融原料,原料為主動(dòng),子螺桿為被動(dòng)。向前輸送的過(guò)程,也是進(jìn)一步塑化的過(guò)程。6、在輸出端固定的子螺桿上,可以無(wú)需過(guò)渡直接連接模具。
技術(shù)方案:一種反芻式擠出機(jī)結(jié)構(gòu),包括模具或過(guò)渡器、整流盤(pán)、螺桿、滑動(dòng)推力套、加熱器、主螺筒、加料座、推力軸承、減速箱,所述擠出機(jī)中的螺桿由子螺桿和母螺桿構(gòu)成。母螺桿前段為空心段,空心段主螺紋間增設(shè)附加螺紋,該附加螺紋的螺距大于主螺紋的螺距,使得附加螺紋從主螺紋的前推力面起始,逐漸與主螺紋形成漸寬的附加螺紋槽。附加螺紋槽的底部設(shè)有通孔或長(zhǎng)孔形成篩狀底槽。子螺桿以同心圓的方式安裝在母螺桿的空心段內(nèi)且子螺桿上的螺紋旋向與母螺桿的螺紋旋向相反。
本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比,一是長(zhǎng)徑比的大幅縮短,使得螺桿的加工精度相對(duì)易于保證;二是在相同熱處理?xiàng)l件下,母螺桿的抗扭抗彎強(qiáng)度大幅提高;三是減速箱推力軸承的承載力相對(duì)減小;四是縮短的螺桿可承受大的扭力,使得功率、轉(zhuǎn)數(shù)大幅提高;五是縮短的主螺筒減少了加熱器的數(shù)量。來(lái)自加熱器的熱量和母螺桿剪切摩擦產(chǎn)生的熱量,部分通過(guò)母螺桿被帶入子螺桿。此部分熱能在本實(shí)用新型前通常是被擠出機(jī)自帶風(fēng)機(jī)排空的。因此,既減少了加熱功率,又降低了剪切熱,且充分利用了部分原被排空的余熱,有效減少無(wú)用功的產(chǎn)生;六是縮短的螺桿,減少了對(duì)塑料的剪切作用,為有益的低溫?cái)D出提供了前提條件;七是子螺桿輸送原料的同時(shí),也代替了常規(guī)螺桿的混練段,既有輸送功能,又具塑化功能,相對(duì)有效輸送而言,規(guī)避了常規(guī)螺桿混練段所占用的無(wú)效長(zhǎng)徑比(該段重混練少輸送);八是子螺桿只用于進(jìn)一步混練和輸送,所以螺槽可以相對(duì)加深,轉(zhuǎn)數(shù)的有效提高,本質(zhì)性的可大幅提高產(chǎn)量;九是相對(duì)于僅為提高產(chǎn)能而疊加的多臺(tái)機(jī)共擠的情況,只用一套電器控制系統(tǒng)就能滿足需要,加之長(zhǎng)度的縮短,節(jié)省了材料成本和占地面積。此相對(duì)于雙階式擠出機(jī)也是如此;十是常規(guī)的擠出過(guò)程中,在塑料被塑化輸出時(shí),往往需要通過(guò)過(guò)渡段分配給模具,再進(jìn)行塑料制品成型。這是因?yàn)檩敵龆说穆輻U是旋轉(zhuǎn)的,無(wú)法直接連接模具。而本實(shí)用新型輸出端的螺桿是固定的,這意味著可以無(wú)需過(guò)渡直接進(jìn)入模具。這樣就有了幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):a縮短了熔融料的流程;b降低了熔融料因過(guò)熱而分解的幾率;c降低了功率消耗;d降低了材料和加工成本,并且本實(shí)用新型不影響常規(guī)的連接。
附圖說(shuō)明
圖1是反芻式擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,1模具或過(guò)渡器,2整流器,3子螺桿,4母螺桿,5滑動(dòng)推力套,6加熱器,7主螺筒,8加料座,9推力軸承,10減速箱。
圖2是母螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,11背壓螺紋,12熔料通道,3子螺桿,4母螺桿,13子螺筒,14熔融段,7主螺筒,15附加螺紋,16主螺紋,17附加螺槽,18連接螺紋,19輸送段,20動(dòng)力輸入軸。
圖3是子螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是子螺桿與整流盤(pán)連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:參照附圖1-4。一種反芻式擠出機(jī),包括模具或過(guò)渡器1、整流盤(pán)2、螺桿、滑動(dòng)推力套5、加熱器6、主螺筒7、加料座8、推力軸承9、減速箱10,所述螺桿由子螺桿3和母螺桿4構(gòu)成,母螺桿4前段為空心段,且空心段主螺紋16間增設(shè)附加螺紋15,該附加螺紋15的螺距大于主螺紋16的螺距,使得附加螺紋從主螺紋的前推力面起始,逐漸與主螺紋形成漸寬的附加螺紋槽17。該螺紋槽的底部設(shè)有通孔或長(zhǎng)孔12,形成篩狀底槽。子螺桿3以同心圓的方式安裝在母螺桿4的空心段內(nèi)且子螺桿3上的螺紋走向與母螺桿4的螺紋走向相反。所述母螺桿4既是螺桿也是子螺桿3的螺筒,而子螺桿則是一根倒裝的反向螺紋的螺桿。母螺桿4的總長(zhǎng)度為其直徑的19-20倍。子螺桿3的螺紋長(zhǎng)度為其直徑的14-15倍。子螺桿3前端與整流盤(pán)2以相同旋向的螺紋連接。母螺桿4空心段附加螺紋的高度低于主螺紋的高度。
即本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了完全不同的螺桿、螺筒、模具的結(jié)構(gòu)形狀和安裝狀態(tài)。母螺桿4設(shè)計(jì)為懸臂梁式主動(dòng)螺桿,安裝于主螺筒7中,尾部裝于動(dòng)力源減速箱10的推力軸承9中。為解決大長(zhǎng)徑比螺桿存在的弊端,縮短了母螺桿4相應(yīng)長(zhǎng)度??s短之前常規(guī)螺桿的長(zhǎng)度一般為直徑的33倍左右,縮短后將為直徑的20倍左右。這樣懸臂梁減短1/3左右后,其強(qiáng)度有效提高了,加工精度易于保證了,可有效減小端面跳動(dòng)和同心度的誤差,這意味著可提高轉(zhuǎn)速。為能保證塑料有足夠的塑化過(guò)程和時(shí)間,將縮短的1/3長(zhǎng)度以另外一根相反螺紋的子螺桿3代替,以同心圓的形式裝入母螺桿4中。子螺桿3前端與分流盤(pán)2連接,使得子螺桿3成為定桿。這樣,出料端無(wú)旋轉(zhuǎn)部件,便于直接安裝模具。也可以按常規(guī)連接過(guò)渡段以接駁模具。
將母螺桿4分為兩段設(shè)計(jì)。前段的熔融段為空心設(shè)計(jì),是為方便深孔加工,以便形成螺筒用于裝配子螺桿3。后段輸送段為帶動(dòng)力連接軸的實(shí)心段。母螺桿4空心段設(shè)置附加螺紋,形成附加螺紋槽,其底部按一定密度設(shè)置通孔或長(zhǎng)孔,形成篩狀底槽。與子螺桿3裝配后,形成結(jié)構(gòu)意義上的母子關(guān)系,即二次消化結(jié)構(gòu)。
母螺桿4是動(dòng)桿,子螺桿3是定桿。這樣的設(shè)計(jì),事實(shí)上使得母螺桿4既是螺桿也是螺筒,而子螺桿3則是一根倒裝的反向螺桿。
即一種反芻式擠出機(jī),包括擠出機(jī),所述螺桿由子螺桿3(定桿)和母螺桿4(動(dòng)桿)構(gòu)成,母螺桿4前段為空心段,且空心段主螺紋間增設(shè)附加螺紋15,該附加螺紋15的螺距大于主螺紋16的螺距,使得附加螺紋15從主螺紋16的前推力面起始,逐漸與主螺紋形成漸寬的附加螺紋槽18。該螺紋槽的底部設(shè)有通孔或長(zhǎng)孔,形成篩狀底槽12。子螺桿3以同心圓的方式安裝在母螺桿4的空心段內(nèi)且子螺桿3上的螺紋走向與母螺桿4的螺紋旋向相反。所述母螺桿4本身既是螺桿也同時(shí)兼具子螺桿3的螺筒。所述子螺桿3則是一根倒裝的相對(duì)母螺桿4的反向螺紋的螺桿。母螺桿4的螺紋總長(zhǎng)度為其直徑的19-20倍。子螺桿3的螺紋長(zhǎng)度為其直徑的14-15倍。子螺桿3前端與整流盤(pán)2以相同旋向的螺紋連接。母螺桿4空心段的附加螺紋高度低于主螺紋高度。
其擠出方法,原料通過(guò)母螺桿4的旋轉(zhuǎn)向前輸送,在外部熱源和自身剪切熱的雙重作用下,進(jìn)入空心段開(kāi)始逐步熔融,部分熔融的原料通過(guò)空心段的附加螺紋15的間隙進(jìn)入附加螺槽17,未熔融的原料繼續(xù)向前輸送并繼續(xù)熔融且邊熔融邊進(jìn)入附加螺槽17,直至最前端全部熔融并全部進(jìn)入附加螺槽17。進(jìn)入母螺桿4附加螺槽17的熔融的原料在螺旋的作用下形成高壓,迫使熔融的原料通過(guò)附加螺槽的篩狀槽底12進(jìn)入子螺桿3,此時(shí),母螺桿4變身為子螺筒13(空心筒),由于子螺桿3為定桿,且螺紋設(shè)置與母螺桿4互為反向,使得進(jìn)入子螺桿3的原料被視為主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺母,由子螺桿3的反向螺紋繼續(xù)向前輸送,直至進(jìn)入前端模具完成擠出過(guò)程。
需要理解到的是:上述實(shí)施例雖然對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路作了比較詳細(xì)的文字描述,但是這些文字描述,只是對(duì)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單文字描述,而不是對(duì)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的限制,任何不超出本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改,均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。