[发明专利]锥形行星螺杆挤出机

说明书

技术领域

本发明锥形行星螺杆挤出机，可以用于橡胶、塑料、食品等行业，特别适合粉料和热敏性物料的输送、塑化、混合、挤出成型，还可用于压延机的供料。

背景技术

行星螺杆挤出机因其挤压系统的特点而得名：它把行星齿轮传动的概念移植到螺杆挤出机的挤压系统的设计中，使挤压系统某一区段的若干螺杆之间的相对运动如同行星轮系。行星螺杆段中心一根直径大的螺杆为主螺杆，在其周围安置着与之啮合的小直径的行星螺杆。行星螺杆除与主螺杆啮合外，同时与机筒内壁上加工出的内螺旋齿相啮合。主螺杆转动时，带动行星螺杆转动。行星螺杆除绕自己的几何中心自转外，还绕着主螺杆公转。将物料被向前输送时，进行了塑化熔融和混合。在该行星螺杆内物料被分流，分流股数取决于行星螺杆的根数。分流后物料与螺杆的接触面积增大，有利于传热；物料会进入啮合的齿间，在齿间受到摩擦、挤压，发生塑性变形，被辊压成很薄的料层，并因摩擦能耗散热和塑性变形耗散热而塑化熔融。由于啮合齿间的相对运动而产生黏性耗散，物料受到高剪切和拉伸。这时因物料的黏度较大，很利于分散混合，添加剂就被分散到基料中，薄料层不断的翻动，反复折叠，这非常有利于分布混合。一些细节可参考中国专利200520045734.8。

锥形螺杆挤出机中螺杆尾部直径较大也增大了螺杆的承载能力，有利于布置止推轴承和齿轮；加料段螺槽容积大，易加入较大体积的松密度粉料，也有利于热传导，更易实现对物料加热或冷却；螺杆尾容积大有助于加料，以提高挤出机挤出产量；排料段螺杆直径小，圆周速度较小，产生的剪切较低，摩擦热也较小，热分解的危险性小；螺槽容积沿挤出方向逐渐减小，物料逐渐得到压缩，从而使螺槽更快充满物料，保证物料连续平缓地塑化；在同样的生产能力下，背压可较低。

如果将行星螺杆挤出段的结构进行改进，把平行螺杆改成锥形螺杆，塑化和共混效果更好制品质量将会有更好效果。

发明内容

本发明锥形行星螺杆挤出机，主要由主螺杆、行星螺杆、机筒及其内螺纹、加热装置、加料装置、传动装置、机头和电机等组成。在锥形行星螺杆挤出机中，至少有一段为若干根行星螺杆与主螺杆和机筒内螺纹啮合的锥形行星螺杆段，沿着长度方向自大端减小。

在锥形行星螺杆段，中心一根直径大的螺杆为主螺杆，在其周围安置着与之啮合的若干根小直径的行星螺杆。行星螺杆除与主螺杆啮合外，同时与机筒内壁上的内螺纹相啮合。主螺杆转动时，带动行星螺杆转动。小螺杆除绕自己的几何中心自转外，还绕着主螺杆和机筒内螺纹公转。行星螺杆是浮动的，在混炼物料时有向口模移动的趋势，在小端受到挡环推动被防止沿轴向向前移动。

自大端进入锥形行星螺杆段的物料在被螺旋输送的同时，受到压缩和加热而逐渐塑化和混合。由于圆周方向存在多组行星螺杆与主螺杆和机筒内螺纹的双啮合，因此物料被分流成很多股再捏合在一起，物料受到摩擦、挤压、剪切和拉伸作用，发生塑性变形，被辊压成很薄的料层，并因摩擦能耗散热和塑性变形耗散热而塑化熔融；添加剂被分散到基料中实现分布混合。同时，分流后物料与螺杆和机筒的接触面积增大，有利于传热，也提高塑化效率。物料在螺槽拖曳、螺杆挤压捏合和成对异向螺杆正位移作用下被输送向小端机筒内。调节挡环内径可以调节行星段物料流量和在该段停留时间。

作为一个完整的挤压设备，锥形行星螺杆挤出机必须具备良好的进料、排料及螺杆转速调节的能力。为此，除对锥形行星螺杆段上的螺槽进行结构优化设计外，可以在在其前后的进料段和计量段采用非行星螺杆结构等实现稳定的进料和排料，即挤出机由行星螺杆段和非行星螺杆段组成。非行星螺杆段的螺杆可与行星螺杆段主螺杆固定实现同步旋转，也可独立旋转。除行星螺杆段采用锥形结构外，其他段既可为锥形螺杆结构，也可为普通平行螺杆结构。当然，非行星螺杆段既可为单螺杆结构也可为双螺杆等复杂结构。

合理设计的行星段和非行星段的螺杆组合结构形成不同的锥形行星螺杆挤出机，可实现给压延机喂料，也可带有排气区和排料段实现造粒和成型。

与常规螺杆挤出机相比，行星螺杆挤出机有以下特点：行星螺杆和主螺杆、机筒间异向旋转产生自扫作用，物料停滞分解几率小，对PVC等热敏性物料尤其适合；多根行星螺杆与多条螺纹的机筒啮合接触，有效热交换机筒面积大，加之多次啮合辊压，物料吸收和变形能量大而塑化效率高；作为行星啮合传动，螺杆间物料界面更换频繁，有利于物料组分混合和排气；比能耗低，产量高。