本發(fā)明涉及一種具有過(guò)渡段的全光滑雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子，用于同向雙螺桿擠出機(jī)，屬于高分子材料混煉加工領(lǐng)域，尤其適用于于加工量大、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高的場(chǎng)合

背景技術(shù)：

雙螺桿擠出機(jī)主要用于物料的混煉和成型，因其處理量大、扭矩高和轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠和制藥行業(yè)。其結(jié)構(gòu)包括機(jī)筒以及設(shè)于機(jī)筒內(nèi)部的螺桿，螺桿平行放置。其中，螺桿混煉段包括混煉元件和心軸，混煉元件套接在心軸上。目前，常見的混煉元件有嚙合塊和螺紋元件，在實(shí)際應(yīng)用中，嚙合塊因其混煉效果優(yōu)于螺紋元件而得到廣泛應(yīng)用，而其中三頭嚙合塊由于其擠壓腔室比雙頭的淺，因此剪切擠壓效果更明顯。美國(guó)專利(專利號(hào)：us8596856b2)提及一種已經(jīng)在生產(chǎn)領(lǐng)域獲得大量應(yīng)用的三頭嚙合塊轉(zhuǎn)子，其左右轉(zhuǎn)子分別由三段圓弧線組成，左右轉(zhuǎn)子在同步同向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)能實(shí)現(xiàn)正確的嚙合，物料受到轉(zhuǎn)子之間和轉(zhuǎn)子與機(jī)桶壁相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擠壓與剪切作用，從而完成混煉過(guò)程。但該轉(zhuǎn)子型線存在缺點(diǎn)：左轉(zhuǎn)子和右轉(zhuǎn)子在圓弧線連接處都存在尖點(diǎn)，尖點(diǎn)位置處易產(chǎn)生應(yīng)力集中和受力變形，在使用過(guò)程中造成磨損增加和漏料問(wèn)題；在尖點(diǎn)處對(duì)物料局部剪切效果過(guò)大，造成物料混煉不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述存在尖點(diǎn)導(dǎo)致壽命降低的問(wèn)題，提出一種具有過(guò)渡段的全光滑雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子的截面型線上，采用大圓弧與小圓弧光滑連接，使轉(zhuǎn)子截面型線上原有的點(diǎn)與圓弧的嚙合變?yōu)榱藞A弧與圓弧的嚙合，保證了各段相鄰曲線的光滑過(guò)渡，轉(zhuǎn)子的嚙合段由n(n＝10～20)個(gè)嚙合塊在軸上錯(cuò)列排布生成，轉(zhuǎn)子過(guò)渡段為轉(zhuǎn)子的端面型線沿軸向作逆時(shí)針螺旋展開生成，實(shí)現(xiàn)了物料輸送段到嚙合段的均勻過(guò)渡。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有過(guò)渡段的全光滑雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子，包括左轉(zhuǎn)子(1)和右轉(zhuǎn)子(2)，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)由6段圓弧全部光滑連接而形成，按逆時(shí)針方向依次為：第一大圓弧af、第一小圓弧fe、第二大圓弧ed、第二小圓弧dc、第三大圓弧cb、第三小圓弧ba；6段圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角均為60°；第一大圓弧af與第二小圓弧dc共圓心，圓心點(diǎn)為i點(diǎn)；第二大圓弧ed與第三小圓弧ba共圓心，圓心點(diǎn)為h點(diǎn)；第三大圓弧cb與第一小圓弧fe共圓心，圓心點(diǎn)為g點(diǎn)；圓心點(diǎn)h、i、g連線構(gòu)成等邊三角形，邊長(zhǎng)為l；第一大圓弧af、第二大圓弧ed、第三大圓弧bc的半徑相同，為r1；第一小圓弧ab、第二小圓弧cd、第三小圓弧ef的半徑相同，為r3；第一大圓弧af、第三大圓弧bc與第一小圓弧ab光滑內(nèi)切連接；左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)關(guān)于左轉(zhuǎn)子(1)回轉(zhuǎn)中心o點(diǎn)成120°中心對(duì)稱；右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)和左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)完全相同。

所述的一種具有過(guò)渡段的全光滑雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)的節(jié)圓半徑相等，為r2；左轉(zhuǎn)子(1)和右轉(zhuǎn)子(2)運(yùn)動(dòng)方式為同步同向雙回轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)完全正確嚙合；左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第一大圓弧af、第一小圓弧fe、第二大圓弧ed、第二小圓弧dc、第三大圓弧cb、第三小圓弧ba，分別與右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)中的第一小圓弧af、第一大圓弧fe、第二小圓弧ed、第二大圓弧dc、第三小圓弧cb、第三大圓弧ba能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合。

所述的一種具有過(guò)渡段的全光滑雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)的幾何參數(shù)：r1，r2，r3，l滿足以下關(guān)系：

r1＝2r2-r3

l＝r1-r3

第一大圓弧af方程為：

第一小圓弧fe方程為：

以上：t—角度參數(shù)。

所述的一種具有過(guò)渡段的全光滑雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子，左轉(zhuǎn)子(1)包含左過(guò)渡段(601)和左嚙合段(603)；左嚙合段(603)由n(n＝10～20)個(gè)嚙合塊(301)在軸上成錯(cuò)列排布，錯(cuò)列角取值為10°～30°；嚙合塊(301)由左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)拉伸生成；左過(guò)渡段(601)為左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)沿軸向作逆時(shí)針螺旋展開生成；左轉(zhuǎn)子(1)與右轉(zhuǎn)子(2)完全相同；左轉(zhuǎn)子(1)與右轉(zhuǎn)子(2)在同向同步雙回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)完全正確嚙合。

一種雙螺桿擠出機(jī)，使用所述的一種具有過(guò)渡段的全光滑雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明有益效果為：

①在轉(zhuǎn)子圓弧線連接處增加了一段過(guò)渡圓弧，提高了雙螺桿擠出機(jī)的嚙合密封性，減少了漏料，提高了轉(zhuǎn)子的嚙合塊的使用性能。

②該轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)了組成型線的全光滑連接，不存在不光滑點(diǎn)，改善了轉(zhuǎn)子圓弧線連接處的力學(xué)性能，提高了轉(zhuǎn)子的使用壽命。

③在轉(zhuǎn)子的嚙合段前增加了全光滑的過(guò)渡段，提高了物料混煉效果。

附圖說(shuō)明

圖1為所提出的轉(zhuǎn)子的端面型線圖。

圖2為所提出的轉(zhuǎn)子的端面型線嚙合圖。

圖3為所提出的轉(zhuǎn)子的端面型線的嚙合過(guò)程圖。

圖4為所提出的轉(zhuǎn)子的嚙合塊圖。

圖5為所提出的轉(zhuǎn)子的嚙合段圖。

圖6為所提出的轉(zhuǎn)子的過(guò)渡段圖。

圖7為所提出的轉(zhuǎn)子的嚙合圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，為所提出的轉(zhuǎn)子的端面型線圖；左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)由6段圓弧全部光滑連接而形成，按逆時(shí)針方向依次為：第一大圓弧af、第一小圓弧fe、第二大圓弧ed、第二小圓弧dc、第三大圓弧cb、第三小圓弧ba；6段圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角均為60°；第一大圓弧af與第二小圓弧dc共圓心，圓心點(diǎn)為i點(diǎn)；第二大圓弧ed與第三小圓弧ba共圓心，圓心點(diǎn)為h點(diǎn)；第三大圓弧cb與第一小圓弧fe共圓心，圓心點(diǎn)為g點(diǎn)；圓心點(diǎn)h、i、g連線構(gòu)成等邊三角形，邊長(zhǎng)為l；第一大圓弧af、第二大圓弧ed、第三大圓弧bc的半徑相同，為r1；第一小圓弧ab、第二小圓弧cd、第三小圓弧ef的半徑相同，為r3；第一大圓弧af、第三大圓弧bc與第一小圓弧ab光滑內(nèi)切連接；左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)關(guān)于左轉(zhuǎn)子(1)回轉(zhuǎn)中心o點(diǎn)成120°中心對(duì)稱，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第一大圓弧af、第一小圓弧fe繞對(duì)稱中心o點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°后，與未旋轉(zhuǎn)的第二大圓弧ed、第二小圓弧dc完全重合，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第一大圓弧af、第一小圓弧fe繞對(duì)稱中心o點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°后，與未旋轉(zhuǎn)的第三大圓弧cb、第三小圓弧ba完全重合；右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)和左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)完全相同；

左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)的幾何參數(shù)：r1，r2，r3，l滿足以下關(guān)系：

r1＝2r2-r3

l＝r1-r3

第一大圓弧af方程為：

第一小圓弧fe方程為：

以上：t—角度參數(shù)。

如圖2所示，為所提出的轉(zhuǎn)子的端面型線嚙合圖；即左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)的嚙合，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)的節(jié)圓半徑相等，為r2；左轉(zhuǎn)子(1)和右轉(zhuǎn)子(2)運(yùn)動(dòng)方式為同步同向雙回轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)完全正確嚙合；左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第一大圓弧af、第一小圓弧fe、第二大圓弧ed、第二小圓弧dc、第三大圓弧cb、第三小圓弧ba，分別與右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)中的第一小圓弧af、第一大圓弧fe、第二小圓弧ed、第二大圓弧dc、第三小圓弧cb、第三大圓弧ba能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合。

如圖3所示，為所提出的轉(zhuǎn)子的端面型線的嚙合過(guò)程圖；即在不同相位處，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)的嚙合圖；圖3中的(a)，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第三大圓弧cb和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)中的第三小圓弧cb能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合；圖3中的(b)，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第三小圓弧ba和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)中的第三大圓弧ba能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合；圖3中的(c)，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第三小圓弧ba和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)中的第三大圓弧ba能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合；圖3中的(d)，左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)中的第三小圓弧ba和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)中的第三大圓弧ba能夠?qū)崿F(xiàn)正確嚙合；由此說(shuō)明不同相位處左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)和右轉(zhuǎn)子(2)的端面型線(202)滿足正確的嚙合關(guān)系，因此在工作過(guò)程中左轉(zhuǎn)子(1)、右轉(zhuǎn)子(2)滿足正確的嚙合關(guān)系。

如圖4所示，為所提出的轉(zhuǎn)子的嚙合塊圖；嚙合塊(301)的生成過(guò)程是由左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)軸向拉伸生成。

如圖5所示，為所提出的轉(zhuǎn)子的過(guò)渡段圖；左過(guò)渡段(601)為左轉(zhuǎn)子(1)的端面型線(201)沿軸向作逆時(shí)針螺旋展開生成；右過(guò)渡段(602)的生成方式與左過(guò)渡段(601)的生成方式相同；左過(guò)渡段(601)與右過(guò)渡段(602)能夠在同步同向雙回轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)正確嚙合。

如圖6所示，為所提出的轉(zhuǎn)子的嚙合段圖；左嚙合段(603)由n(n＝10～20)個(gè)嚙合塊(301)在軸上成錯(cuò)列排布，錯(cuò)列角取值為10°～30°；右嚙合段(604)的生成方式與左嚙合段(603)完全相同，同時(shí)能夠在同步同向雙回轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)正確嚙合。

如圖7所示，為所提出的轉(zhuǎn)子的嚙合圖；左轉(zhuǎn)子(1)與右轉(zhuǎn)子(2)完全相同，由過(guò)渡段和嚙合段組成，左轉(zhuǎn)子(1)的組成依次為：左過(guò)渡段(601)與左嚙合段(603)；右轉(zhuǎn)子(2)的組成依次為：右過(guò)渡段(602)與右嚙合段(604)；同時(shí)左轉(zhuǎn)子(1)與右轉(zhuǎn)子(2)能夠在同步同向雙回轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)正確嚙合。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。