一種螺桿支撐裝置及具有該裝置的雙螺桿擠出機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種螺桿支撐裝置，特別是一種用于雙螺桿擠出機(jī)的螺桿支撐裝置，以及具有該裝置的雙螺桿擠出機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙螺桿擠出機(jī)以其積木式結(jié)構(gòu)帶來的多變性和適應(yīng)性以及優(yōu)異的混合性能，在成型、共混、改性、反應(yīng)擠出等聚合物加工過程中得到了廣泛應(yīng)用。雙螺桿擠出機(jī)主要包括傳動(dòng)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(jī)的核心部分，主要包括螺桿和機(jī)筒。物料由加料系統(tǒng)加入機(jī)筒，機(jī)筒內(nèi)螺桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)物料產(chǎn)生螺旋輸送和混合等作用，使物料經(jīng)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(jī)頭擠出，造成粒子或成型為制品。
[0003]螺桿是雙螺桿擠出機(jī)的“心臟”，大部分螺桿為積木式結(jié)構(gòu)，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(gòu)型的螺桿。
[0004]螺桿的支撐方式通常采用懸臂式結(jié)構(gòu)，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(jī)筒內(nèi)。為確保螺桿的輸送能力和建壓能力，螺桿的螺棱和機(jī)筒之間的間隙控制在很小的范圍內(nèi)(間隙一般為機(jī)筒內(nèi)徑的0.002倍至0.05倍)。當(dāng)螺桿的長(zhǎng)徑比很大或所加工的物料粘度較低或機(jī)筒內(nèi)物料不夠時(shí)，機(jī)筒內(nèi)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(dāng)螺桿的撓性變形大于螺桿的螺棱與機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙時(shí)，螺桿的螺棱與機(jī)筒內(nèi)壁之間會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損，使螺桿的螺棱和機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙增大。若磨損發(fā)生在熔融段，則導(dǎo)致熔融能力下降，并導(dǎo)致溫度不均勻和壓力波動(dòng)；若磨損發(fā)生在熔體輸送段，會(huì)使熔體輸送能力下降；螺桿的螺棱和機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙增大，也會(huì)降低機(jī)筒和物料間的熱傳遞效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于雙螺桿擠出機(jī)的螺桿支撐裝置，該裝置包括一個(gè)或多個(gè)螺桿支撐元件，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，并可以自由組合，一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)的兩根螺桿上可以分別安裝一個(gè)或多個(gè)螺桿支撐元件，對(duì)螺桿的一個(gè)或多個(gè)不同位置進(jìn)行支撐，從而消除螺桿和機(jī)筒之間的磨損。
[0006]所述螺桿支撐元件由兩部分組成:一是內(nèi)圈，內(nèi)圈安裝在螺桿的芯軸上，隨螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)；二是外圈，與所述機(jī)筒的內(nèi)壁配合。所述內(nèi)圈與所述外圈之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]所述螺桿支撐元件的外圈與所述機(jī)筒內(nèi)壁配合，在所述機(jī)筒上設(shè)有限制所述外圈轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，從而使所述外圈不會(huì)在所述機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地，在所述機(jī)筒內(nèi)壁和所述外圈的外表面上設(shè)有相互嚙合的結(jié)構(gòu)。
[0008]所述外圈的軸向長(zhǎng)度小于所述內(nèi)圈的軸向長(zhǎng)度，所述內(nèi)圈與其它螺桿元件的端面相互貼緊并以相同方式安裝在所述螺桿芯軸上，所述外圈不與其它螺桿元件接觸，所述內(nèi)圈和所述外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]所述外圈在徑向方向上與所述機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙小于所述螺桿的螺棱與所述機(jī)筒內(nèi)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(shí)，所述外圈首先被壓在所述機(jī)筒內(nèi)壁上，對(duì)所述螺桿起到支撐作用，其它螺桿元件不會(huì)與所述機(jī)筒內(nèi)壁接觸，從而消除螺桿和機(jī)筒之間的磨損。
[0010]在螺桿支撐元件上設(shè)有流體通道，以便物料通過。流體通道的設(shè)置形式包括但不限于以下三種。
[0011]優(yōu)選地，在所述外圈上設(shè)有流體通道。這種流體通道的設(shè)置和加工方便。
[0012]可選擇地，在所述內(nèi)圈上設(shè)有流體通道。物料通過這種流體通道時(shí)隨螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)流體通道和出流體通道時(shí)對(duì)物料有垂直于流體方向的剪切混合效果。
[0013]可選擇地，在所述外圈和所述內(nèi)圈上都設(shè)有流體通道。這種設(shè)置方法流體通道多，分布混合效果好。
[0014]雙螺桿擠出機(jī)工作時(shí)，螺桿連續(xù)旋轉(zhuǎn)，物料在螺桿的螺旋輸送作用下連續(xù)向機(jī)頭方向流動(dòng)，物料從所述螺桿支撐元件上所設(shè)的流體通道流過，物料的連續(xù)流動(dòng)會(huì)對(duì)所述螺桿支撐元件產(chǎn)生單方向的軸向壓力。所述內(nèi)圈與相鄰螺桿元件的端面相互貼緊并以相同方式安裝在所述芯軸上，所述內(nèi)圈相對(duì)所述螺桿被完全限位，包括軸向和徑向。所述外圈不會(huì)在所述機(jī)筒內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，徑向與所述機(jī)筒配合，對(duì)所述螺桿起到支撐作用。
[0015]進(jìn)一步地，在所述外圈的兩端面設(shè)潤(rùn)滑槽，當(dāng)所述外圈在流場(chǎng)壓力作用下被推向相鄰的螺桿元件并與其端面接觸產(chǎn)生摩擦?xí)r，所述潤(rùn)滑槽內(nèi)連續(xù)通過的物料產(chǎn)生潤(rùn)滑作用。
[0016]進(jìn)一步地，為了平衡流體對(duì)所述螺桿支撐元件產(chǎn)生的單方向軸向壓力，提高所述螺桿支撐元件工作的穩(wěn)定性，可以對(duì)所述外圈單方向軸向限位，限位方向與物料流動(dòng)方向相同，即阻止所述外圈隨物料軸向移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外圈單方向軸向限位的方式可以有多種。
[0017]優(yōu)選地，所述螺桿支撐元件的外圈和內(nèi)圈之間的配合面為圓柱面，所述內(nèi)圈的出料端設(shè)有擋邊，從而對(duì)所述外圈進(jìn)行軸向限位。進(jìn)一步地，所述外圈的端面設(shè)有潤(rùn)滑槽，流體連續(xù)通過所述潤(rùn)滑槽時(shí)對(duì)所述外圈和所述內(nèi)圈上所設(shè)擋邊之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)起潤(rùn)滑作用。
[0018]可選擇地，所述螺桿支撐元件的外圈和內(nèi)圈之間的配合面為圓錐面，即將所述外圈的內(nèi)表面設(shè)為圓錐面，所述內(nèi)圈的外表面設(shè)為圓錐面，且兩者的錐度相等，所述外圈大徑端的直徑小于所述內(nèi)圈大徑端的直徑，所述外圈小徑端的直徑大于所述內(nèi)圈小徑端的直徑，所述外圈在流場(chǎng)壓力作用下被推向所述內(nèi)圈的大徑端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外圈的軸向限位。
[0019]進(jìn)一步地，為了進(jìn)一步提高所述螺桿支撐元件工作的穩(wěn)定性，使所述外圈在任何情況下(包括機(jī)筒內(nèi)無物料時(shí))都不會(huì)發(fā)生軸向移動(dòng)，可以對(duì)所述外圈雙向軸向限位。實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外圈雙向軸向限位的方式可以有多種。
[0020]優(yōu)選地，在所述內(nèi)圈和所述外圈相互接觸的部分設(shè)有相互嚙合的結(jié)構(gòu)，以限制所述內(nèi)圈和所述外圈發(fā)生軸向相對(duì)移動(dòng)，現(xiàn)實(shí)對(duì)所述外圈的雙向軸向限位，為了將兩者順利裝配在一起，將所述外圈設(shè)置成對(duì)開式，即將外圈剖分為兩部分通過連接件裝配在一起。進(jìn)一步地，可以將所述內(nèi)圈和所述外圈接觸部分相互嚙合的結(jié)構(gòu)設(shè)置為曲面光滑過渡的結(jié)構(gòu)，有利于物料更順利地通過所述內(nèi)圈和所述外圈之間的間隙。進(jìn)一步地，還可以將所述內(nèi)圈和所述外圈接觸部分相互嚙合的結(jié)構(gòu)設(shè)置為球面配合結(jié)構(gòu)，除了對(duì)所述外圈進(jìn)行軸向限位，還可以使螺桿支撐元件隨螺桿的撓性變形自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)螺桿的偏斜，防止所述內(nèi)圈與所述外圈的“邊緣摩擦”，以避免所述螺桿支撐元件端部的磨損。進(jìn)一步地，為了安裝定位，將所述外圈的兩部分相互接觸的剖分面設(shè)為階梯式。
[0021]可選擇地，所述螺桿支撐元件的外圈和內(nèi)圈之間的配合面為圓錐面，所述外圈的內(nèi)表面設(shè)為圓錐面，所述內(nèi)圈為組合結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)圈本體和安裝在所述內(nèi)圈本體上的限位擋圈，所述內(nèi)圈本體的外表面設(shè)為圓錐面，且與所述外圈內(nèi)表面所設(shè)圓錐面的錐度相等，所述外圈大徑端的直徑小于所述內(nèi)圈本體大徑端的直徑，所述外圈小徑端的直徑大于所述內(nèi)圈本體小徑端的直徑，所述限位擋圈安裝在所述內(nèi)圈本體的小徑端，通過所述圓錐面配合結(jié)構(gòu)和所述限位擋圈實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外圈的雙向軸向限位。通過擰轉(zhuǎn)所述限位擋圈，還可以調(diào)節(jié)所述外圈和所述內(nèi)圈本體之間的配合間隙，將所述限位擋圈往所述內(nèi)圈本體的大徑端擰轉(zhuǎn)時(shí)，所述外圈被推向所述內(nèi)圈本體的大徑端，所述外圈和所述內(nèi)圈本體之間的間隙變??；將所述限位擋圈往所述內(nèi)圈本體的小徑端擰轉(zhuǎn)時(shí)，所述外圈可以向所述內(nèi)圈本體的小徑端移動(dòng)，所述外圈和所述內(nèi)圈本體之間的間隙變大。進(jìn)一步地，所述限位擋圈與所述外圈接觸的端面上設(shè)有潤(rùn)滑槽