一種螺桿支撐裝置及具有該裝置的雙螺桿擠出機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種螺桿支撐裝置，特別是一種用于雙螺桿擠出機的螺桿支撐裝置，以及具有該裝置的雙螺桿擠出機。
【背景技術】
[0002]雙螺桿擠出機以其積木式結構帶來的多變性和適應性以及優(yōu)異的混合性能，在成型、共混、改性、反應擠出等聚合物加工過程中得到了廣泛應用。雙螺桿擠出機主要包括傳動系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，其中擠壓系統(tǒng)是雙螺桿擠出機的核心部分，主要包括螺桿和機筒。物料由加料系統(tǒng)加入機筒，機筒內螺桿的旋轉對物料產生螺旋輸送和混合等作用，使物料經歷固體輸送、熔融、排氣、混合和熔體輸送等擠出過程，最后由機頭擠出，造成粒子或成型為制品。
[0003]螺桿是雙螺桿擠出機的“心臟”，大部分螺桿為積木式結構，包括芯軸、螺桿元件和螺桿頭，螺桿元件組合安裝在芯軸上，通過螺桿頭擰緊。螺桿元件包括輸送元件、剪切元件、混合元件等功能元件，不同的螺桿元件可以組合成不同構型的螺桿。
[0004]螺桿的支撐方式通常采用懸臂式結構，支撐位置在螺桿根部，螺桿根部通過連接套與齒輪箱的輸出軸相連，螺桿主體和頭部都懸空在機筒內。為確保螺桿的輸送能力和建壓能力，螺桿的螺棱和機筒之間的間隙控制在很小的范圍內(間隙一般為機筒內徑的0.002倍至0.05倍)。當螺桿的長徑比很大或所加工的物料粘度較低或機筒內物料不夠時，機筒內的物料不足以浮起螺桿，螺桿在自身重力和離心力等的作用下發(fā)生撓性變形，當螺桿的撓性變形大于螺桿的螺棱與機筒內壁之間的間隙時，螺桿的螺棱與機筒內壁之間會產生較嚴重的磨損，使螺桿的螺棱和機筒內壁之間的間隙增大。若磨損發(fā)生在熔融段，則導致熔融能力下降，并導致溫度不均勻和壓力波動；若磨損發(fā)生在熔體輸送段，會使熔體輸送能力下降；螺桿的螺棱和機筒內壁之間的間隙增大，也會降低機筒和物料間的熱傳遞效率。同時，兩根螺桿所處的環(huán)境并不完全相同，兩根螺桿的撓性變形也會不一致，引起兩根螺桿上的螺桿元件彼此接觸，從而引起磨損、切削，導致物料流不均勻。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提供一種用于雙螺桿擠出機的螺桿支撐裝置，該裝置包括螺桿支撐元件和軸套，所述螺桿支撐元件和所述軸套組合使用，分別安裝在兩根螺桿芯軸上，且在兩根螺桿上的軸向位置相同，一臺雙螺桿擠出機至少包括兩組所述螺桿支撐元件和所述軸套，每一根螺桿上至少設有一個所述螺桿支撐元件和一個所述軸套，如第一組的所述螺桿支撐元件安裝在第一螺桿上，所述軸套安裝在第二螺桿上，則有第二組的所述螺桿支撐元件安裝在第二螺桿上，所述軸套安裝在第一螺桿上。
[0006]以所述螺桿支撐元件的中心線為軸線，構建與在軸向相同位置設有所述軸套的另一根螺桿的螺棱相切的虛擬圓柱面，至中心線的距離大于等于所述虛擬圓柱面半徑的所述螺桿支撐元件部分，其與組合使用的所述軸套兩端相鄰螺桿元件的軸向距離大于零。如在第一螺桿上設有所述螺桿支撐元件，則在第二螺桿的軸向相同位置上設有所述軸套，以所述螺桿支撐元件的中心線為軸線，構建與第二螺桿的螺棱相切的虛擬圓柱面，至中心線的距離大于等于所述虛擬圓柱面半徑的所述螺桿支撐元件部分，其與第二螺桿上組合使用的所述軸套兩端相鄰螺桿元件的軸向距離大于零，從而使所述螺桿支撐元件不與第二螺桿上的螺桿元件接觸。
[0007]所述螺桿支撐元件與其它螺桿元件(如輸送元件、剪切元件、混合元件等)一起安裝在螺桿芯軸上，在徑向方向上與所述機筒內壁之間的間隙小于所述螺桿的螺棱與所述機筒內壁之間的間隙，所述螺桿在自身重力和離心力等的作用下發(fā)生撓性變形時，所述外圈首先被壓在所述機筒內壁上，對所述螺桿起到支撐作用，其它螺桿元件不會與所述機筒內壁接觸，從而消除螺桿和機筒之間的磨損。
[0008]進一步地，所述螺桿支撐元件與組合使用的所述軸套之間的徑向間隙小于所述兩根螺桿之間的徑向間隙，所述的兩根螺桿撓性變形不一致時，所述的兩個外圈首先彼此接觸，對所述螺桿起到支撐作用，使一根螺桿上的其它螺桿元件不會與另一根螺桿上的其它螺桿元件接觸，從而消除螺桿和螺桿之間的磨損。
[0009]進一步地，在所述螺桿支撐元件和(或)所述軸套上設有流體通道，以便物料更好地通過，物料可以從所述軸套與所述機筒之間的間隙及所述螺桿支撐元件和所述軸套上所設流體通道通過。
[0010]進一步地，在所述螺桿支撐元件的外表面和(或)所述軸套的外表面設有潤滑槽，對相對轉動起潤滑作用。
[0011]進一步地，所述螺桿支撐元件上設有軸承，從而允許所述螺桿支撐元件的外表面與所述機筒不發(fā)生相對轉動，進一步降低機筒的磨損。進一步地，所述機筒上設有限制所述螺桿支撐元件的外表面轉動的結構，具體地，在所述機筒上安裝緊定螺釘，所述緊定螺釘的末端頂住所述螺桿支撐元件的外表面；或在所述機筒內壁和所述螺桿支撐元件的外表面上設有相互嚙合的結構。進一步地，所述螺桿支撐元件的兩端還設有密封裝置，使所述軸承不與物料接觸，改善所述軸承的工作環(huán)境，提高其使用壽命。
[0012]進一步地，所述螺桿支撐元件和所述軸套組合使用，在每根螺桿上，相鄰的兩組所述螺桿支撐元件和所述軸套之間設有螺桿元件，以便更好地輸送物料。
[0013]此外，本實用新型還提供一種雙螺桿擠出機，其特征在于該雙螺桿擠出機采用了上述螺桿支撐裝置，安裝了兩組或多組所述螺桿支撐元件和所述軸套，所述螺桿支撐元件和所述軸套組合使用，分別安裝在兩根螺桿的軸向相同位置上，每一根螺桿上至少設有一個所述螺桿支撐元件和一個所述軸套，對螺桿的兩個或多個不同位置進行支撐，從而消除螺桿和機筒之間及螺桿和螺桿之間的磨損。
[0014]本實用新型的螺桿支撐裝置通過積木式安裝在螺桿芯軸上，不影響螺桿的正常拆裝，具有以下作用。
[0015]具有該螺桿支撐裝置的雙螺桿擠出機，消除了螺桿和機筒之間及螺桿和螺桿之間的磨損，延長了螺桿和機筒的使用壽命，減少了停機時間，降低了設備維護成本。
[0016]具有該螺桿支撐裝置的雙螺桿擠出機，消除了螺桿和機筒之間及螺桿和螺桿之間的磨損，尤其對于熔體輸送段，確保了螺桿的建壓能力，有利于物料順利通過機頭、熔體過濾網和模具，提高了擠出穩(wěn)定性。
[0017]具有該螺桿支撐裝置的雙螺桿擠出機，螺桿的長徑比可以做得很大(大于120)。大長徑比雙螺桿擠出機具有兩層優(yōu)點:其一，在螺桿轉速不變的情況下，大長徑比可以帶來更長的停留時間。停留時間的延長有利于反應擠出過程中物料間的充分反應，帶來更高的反應率和更好的產品質量；有利于芳綸凝膠紡絲、超高分子量聚乙烯凝膠紡絲和PAN基碳纖維原絲凝膠紡絲工藝過程中的溶脹和對高分子鏈線團纏繞結構的解纏繞。其二，在停留時間不變的情況下，可以提高螺桿轉速，從而提高雙螺桿擠出機的產量；同時高轉速帶來的高剪切速率，有利于物料的混合，有利于制品質量的提尚。
[0018]本實用新型的螺桿支撐裝置可應用于各類型雙螺桿擠出機，包括平行同向型、平行異向型、嚙合型、半嚙合型、非嚙合型、錐形同向型、錐形異向型等。
【附圖說明】
[0019]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1A為具有本實用新型螺桿支撐裝置的雙螺桿擠出機剖視示意圖；
[0021]圖1B為具有本實用新型螺桿支撐裝置的雙螺桿擠出機局部剖視示意圖；
[0022]圖2為組合使用的螺桿支撐元件和軸套的結構示意圖；
[0023]圖3A為設有流體通道的螺桿支撐元件和軸套的結構示意圖；
[0024]圖3B為具有流體通道的軸套的結構示意圖；
[0025]圖4為外表面設有潤滑槽的軸套的結構示意圖；
[0026]圖5A為設有軸承的螺桿支撐元件的結構示意圖；
[0027]圖5B為設有軸承且具有緊定螺釘限位的螺桿支撐元件的結構示意圖；
[0028]圖5C為設有軸承且具有嚙合結構限位的螺桿支撐元件的結構示意圖；
[0029]圖f5D為設有軸承和密封裝置的螺桿支撐元件結構示意圖；
[0030]圖6為具有四組螺桿支撐元件和軸套的雙螺桿擠出機的局部剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實現而不局限于本文所述的實施例。另外，這些實施例是為完全公開本實用新型，便于本領域技術人員對權利要求范圍的完整理解。為了便于描述清楚，對圖中各層次、區(qū)域部分的大小及相對大小進行了夸大處理。附圖中相同標號表示相同的元件。
[0032]如圖1A所示，在雙螺桿擠出機中，由電機70提供動力，經過齒輪箱60進行扭矩分配和減速，螺桿30 (30 ,)通過連接套50與齒輪箱60的輸出軸相連，物料由加料口 40a進入機筒40，機筒40內螺桿30 (3(Τ )的旋轉對物料產生螺旋輸送和混合等作用，使物料經歷固體輸送、熔融、排氣(由排氣口 40b排出)、混合和熔體輸送等擠出過程，最后由機頭40c擠出，造成粒子或成型為制品。本實施例的螺桿支撐裝置包括兩組螺桿支撐元件10和軸套20，螺桿支撐元件10和軸套20組合使用，分別安裝在兩根螺桿30 (30 ^ )的芯軸31上，且在兩根螺桿30 (30 ,)上的軸向位置相同，第一組的螺桿支撐元件10安裝在第一螺桿30上，軸套20安裝在第二螺桿30 '上，第二組的螺桿支撐元件10安裝在第二螺桿30 '上，軸套20安裝在第一螺桿30上，螺桿支撐元件10和所述軸套20與其它螺桿元件32 (如輸送元件、剪切元件、混合元件等)一起安裝在螺桿芯軸31上，通過螺桿頭33擰緊，螺桿支撐元件10和所述軸套20在芯軸31上的安裝方式與其它螺桿元件32的安裝方式相同，包括多邊形定位、單鍵、雙鍵、多鍵、花鍵等方式，下面的實施例只以六邊形定位進行說明。螺桿支撐元件10在徑向方向上與機筒40內壁之間的間隙Cl小于螺桿30 (30 ,)的螺棱32a與機筒40內壁之間的間隙C2，螺桿30 (30 ,)在自身重力和離心力等的作用下發(fā)生撓性變形時，螺桿支撐元件10首先被壓在機筒40的內壁上，對螺桿30 (30 ')起到支撐作用，其它螺桿元件