一种用于双螺杆挤出机的啮合盘元件及双螺杆挤出机

摘要

本发明提供一种用于双螺杆挤出机的啮合盘元件以及双螺杆挤出机，所述啮合盘元件包括n块啮合块，其中，n等于或大于2，每块啮合块的两个端面之间的扭转角的大小各不相同，通过调整扭转角的大小可以在提高啮合盘元件混炼质量的同时，提高啮合盘元件的输送能力或者建压能力。该双螺杆挤出机同样具有良好的混炼质量以及输送能力或者建压能力。

说明书

技术领域

本发明属于塑料加工机械，涉及一种双螺杆挤出机，具体涉及 一种用于双螺杆挤出机的啮合盘元件以及双螺杆挤出机。

背景技术

挤出机是一种常见的塑料加工机械设备，被广泛应用于聚合物 的共混、填充改性以及挤出成型。挤出机按其螺杆的数量分为单螺杆 挤出机、双螺杆挤出机以及多螺杆挤出机。其中，双螺杆挤出机的喂 料特性好，适用于粉料加工，而且相比单螺杆挤出机有更好的混炼、 排气、反应以及自洁功能。此外，双螺杆挤出机在加工热稳定性差的 塑料和共混料时具有显著优势。因此，近些年，出现了多种类型的双 螺杆挤出机，如啮合同向平行双螺杆挤出机、非啮合同向平行双螺杆 挤出机以及反向平行双螺杆挤出机等。

啮合同向平行双螺杆挤出机主要用于物料的混炼和成型，其包 括机筒以及设于机筒内部的螺杆，其中，螺杆包括混炼元件和心轴， 混炼元件套接在心轴上。目前，常见的混炼元件有啮合盘元件和螺纹 元件，在实际应用中，啮合盘元件因其混炼效果优于螺纹元件而得到 广泛应用。图1为一种传统的啮合盘元件的结构示意图。请参阅图1， 啮合盘元件1包括五块啮合块11，相邻啮合块11之间的错列角大小 相同，即以啮合盘元件1的轴为中心，相邻啮合块11的相接端面扭 转错开的角度相同。啮合块2的对称中心设有与心轴相配合的轴孔 12。在实际使用过程中，这种啮合盘元件1对物料的输送能力较差， 尤其是当错列角为90°时，这种啮合盘元件的输送能力为零。

为此，技术人员对啮合盘元件进行了改进。图2为改进后的啮 合盘元件的结构示意图。请参阅图2，该啮合盘元件不仅相邻啮合块 11之间设有错列角，而且，每块啮合块11的两个相对的面以啮合盘 元件1的轴为中心扭转错开一定角度，即，每一啮合块11本身存在 扭转角。虽然改进后的啮合盘元件1通过啮合块11上的扭转角使其 输送能力得到提高，然而，由于每块啮合块11的扭转角的大小都相 同，因此，改进后的啮合盘元件1的混炼质量有所下降。另外，改进 后的啮合盘元件1为整体式结构，对于结构确定的啮合盘元件1而言， 其混炼质量、输送能力或建压能力即确定，不能再次进行调整。因此， 整体结构的啮合盘元件1存在功能单一的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对啮合同向平行双螺杆挤出机中 啮合盘元件存在的上述缺陷，提供一种用于双螺杆挤出机的啮合盘元 件，该啮合盘元件不仅可以提高输送能力，而且可以获得高的混炼质 量。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种双螺杆挤出机，该双螺 杆挤出机不仅输送能力强，而且混炼质量高。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种用于双螺杆 挤出机的啮合盘元件，包括n块啮合块，其中，n等于或大于2，每块 啮合块的两个端面之间的扭转角的大小各不相同。

优选地，相邻啮合块的相接端面之间的错列角的大小各不相同。

优选地，所述扭转角的大小为-20°～+20°，其中，从物料的挤 出方向观察，“-”表示左旋，“+”表示右旋。

优选地，所述错列角的大小为-90°～+90°，其中，从物料的挤 出方向观察，“-”表示左旋，“+”表示右旋。

优选地，所述n块啮合块为独立的元件，所述啮合盘元件为组合 式结构。

优选地，所述啮合盘元件中的扭转角和错列角存在以下关系：

k＝1或2

其中，α表示相邻两啮合块的相接端面之间的错列角，β表示啮 合块两个端面之间的扭转角，n表示啮合盘元件中啮合块的总数，k＝1 表示绕啮合盘元件半周，k＝2表示绕啮合盘元件一周。

优选地，所述啮合块的两个端面分别设有定位凸台，用于相邻所 述啮合块之间的轴向定位。

优选地，在垂直于所述啮合盘元件轴线的平面上，所述啮合盘元 件的两个端面的投影重合。

优选地，所述啮合块为单浆型或双桨型或三浆型的啮合块。

本发明还提供一种双螺杆挤出机，包括心轴和啮合盘元件，在所 述啮合盘元件套接在所述心轴上，所述啮合盘元件采用本发明提供大 大所述啮合盘元件。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的用于双螺杆挤出机的啮合盘元件中，各啮合块的扭 转角的大小不同，通过改变各啮合块的扭转角的大小可以在提高啮合 盘元件混炼质量的同时，提高啮合盘元件的输送能力或者建压能力。 具体为：当啮合块的扭转角为右旋时，可以提高啮合盘元件的输送能 力，而且扭转角的角度越大输送能力越强；当啮合块的扭转角为左旋 时，可以提高啮合盘元件的建压能力，而且扭转角的角度越大建压能 力越强；当啮合盘元件中既有左旋的啮合块，又有右旋的啮合块时， 可以提高啮合盘元件的混炼能力。

作为本发明的一个优选实施例，啮合盘元件中相邻啮合块的相接 端面之间的错列角的大小各不相同，通过改变相邻啮合块的相接端面 之间的错列角的大小可以进一步在提高啮合盘元件混炼质量的同时， 提高其输送能力或建压能力。

类似地，本发明提供的双螺杆挤出机，由于啮合盘元件中的每一 块啮合块的扭转角的大小不同，使得啮合盘元件能够在提高啮合盘元 件混炼质量的同时，获得较强的输送能力或建压能力，相应地，使该 双螺杆挤出机获得良好的混炼质量以及输送能力或建压能力。

附图说明

图1为一种传统的啮合盘元件的结构示意图；

图2为改进后的啮合盘元件的结构示意图；

图3为本发明啮合盘元件的结构图；

图4为本发明啮合盘元件在心轴上散开后的示意图；

图5为本发明啮合盘元件的啮合块的剖视图；

图6为两个啮合盘元件啮合后的俯视图；

图7为本发明单桨形啮合盘元件结构示意图；以及

图8为本发明三桨形啮合盘元件结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结 合附图对本发明提供的用于双螺杆挤出机的啮合盘元件以及双螺杆挤 出机进行详细描述。

为了便于描述本发明的技术方案，本实施例中，扭转角是指啮 合块的两个端面以啮合盘元件的轴为中心旋转错开的夹角。错列角是 指相邻啮合块的相接端面以啮合盘元件的轴为中心旋转错开的夹角。 啮合块的旋转方向是从挤出方向进行观察，“-”表示左旋，“+”表 示右旋。啮合盘元件(啮合块)的前端面指面向读者方向一面，后端 面指背向读者方向一面。

图3为本发明啮合盘元件的结构图。图4为本发明啮合盘元件 在心轴上散开后的示意图。请一并参阅图3和图4，啮合盘元件1是 由五块分立的啮合块组成的组合元件，其对称中心设有与心轴2相配 合的轴孔12。

本实施例中，啮合盘元件1的各啮合块之间的错列角为：第一 啮合块11a与第二啮合块11b之间的错列角为32.5°，第二啮合块 11b与第三啮合块11c之间的错列角为45°，第三啮合块11c与第四 啮合块11d之间的错列角为55°，第四啮合块11d与第五啮合块11e 之间的错列角为52.5°。啮合块的扭转角为：第一啮合块11a、第二 啮合块11b、第三啮合块11c、第四啮合块11d以及第五啮合块11e 的扭转角分别为7.5°、5°、0°、-7.5°以及-5°。本实施例，各 啮合块之间的错列角均为右旋，可以提高啮合盘元件1的输送能力。 同时，啮合盘元件1中五块啮合块11的扭转角先右旋、后左旋，这 样，不仅可以提高啮合盘元件1的混炼能力，而且可以提高啮合盘元 件的建压能力。

如图4所示，啮合块11套装在心轴2上，心轴2的外周缘设有 齿，对应地，啮合块11的轴孔为齿孔，而且，心轴2上的齿与啮合 块11上的齿孔相配合。在组装啮合块时，为了准确地按照设计要求 组装啮合块11，在每个啮合块的一个端面设有定位标记111，同时， 将心轴2上的一个齿作为定位齿21，并在定位齿21位置标记便于识 别的标识，如降低定位齿21的高度。安装时，只要使定位标记111 和定位齿21的位置相对应，即可保证相邻啮合块11之间的错列角满 足设计要求。

图5为本发明啮合盘元件的啮合块的剖视图，图6为两个啮合 盘元件啮合后的俯视图。请一并参阅图5和图6，在啮合块的两个端 面的对称位置分别设有凹槽113和凸台114，凹槽113和凸台114相 配合，用于使啮合块11在啮合盘元件1的径向方向定位，从而使两 个啮合盘元件1啮合后保持间隙S2。同时，在啮合块的两个端面的 对称位置分别设置第一定位凸台115和第二定位凸台116，第一定位 凸台115和第二定位凸台116用于啮合块11的轴向定位，以确保相 邻啮合块11在啮合盘元件1的轴向保持间距S1。在设计啮合盘元件 时，可以结合全啮合理论及法向等间隙修正理论使间隙S1和间隙S2 均匀一致，以使各啮合位置的剪切速率相同。通过啮合块11的径向 定位和轴向定位，可以避免两个啮合盘元件在啮合后发生干涉，从而 确保双螺杆挤出机的正常运行，同时减少啮合盘元件1之间的磨损， 进而提高啮合盘元件1的使用寿命。

本实施例中，啮合盘元件1由五块啮合块组合而成。事实上， 啮合盘元件1可以根据实际情况选择任意数量的啮合块，而且，在心 轴2上可以根据具体工艺要求设置一个或多个功能不同的啮合盘元 件1，如在螺杆上靠近双螺杆挤出机进料口以及出料口位置处设置输 送能力较强的啮合盘元件，而在螺杆的中间位置设置建压能力较强的 啮合盘元件。为了使啮合盘元件1能够在心轴上互换，啮合盘元件1 的两个端面(即第一啮合块11a的后端面以及第五啮合块11e的前端 面)在垂直于所述啮合盘元件1轴线的平面上的投影能够重合，即啮 合盘元件1的各啮合块之间的错列角以及各啮合块的扭转角应满足 下述关系式：

k＝1或2

式中，α表示相邻两啮合块相接端面之间的错列角，β表示啮合块两 个端面之间的扭转角，n表示啮合盘元件中啮合块的总数，k＝1表示 绕啮合盘元件半周，k＝2表示绕啮合盘元件一周。

本实施中，相邻啮合块的相接端面之间的错列角的范围可以为 -90°～+90°，各啮合块两个端面之间的扭转角的范围可以为-20 °～+20°，优选-15°～+15°。当啮合块11的扭转角为“+”(右 旋)时，可提高啮合盘元件1的输送能力，而且扭转角的角度越大输 送能力越强；当啮合块的扭转角为“-”(左旋)时，可提高啮合盘 元件1的建压能力，而且扭转角的角度(即扭转角的绝对值)越大建 压能力越强。因此，在实际应用中，可以将同一个啮合盘元件1内组 合具有左旋和右旋两种扭转角的啮合块11，以使物料在啮合盘元件1 内实现往复式的轴向混合，从而提高啮合盘元件1的混炼能力。换句 话说，本实施例的组合式啮合盘元件可以在有限的轴向长度上实现输 送、建压以及混炼多种功能。

需要说明的是，本实施例是以双桨形啮合块11为例进行说明。 但本发明并不局限与此，本实施例提及的扭转角和错列角大小不同以 及其它相关特征同样适用于单桨形啮合块或三浆形啮合块或其它形 状的啮合块，而且可以获得与本实施例相同的技术效果。由单浆形啮 合块组成的啮合元件结构如图7所示，由三桨形啮合块组成的啮合元 件的结构如图8所示。

还需说明的是，本实施例啮合盘元件1为组合式结构，即各啮 合块为各自独立的部件。然而，本实施例啮合盘元件1也可以采用整 体式结构，整体式结构的啮合盘元件有利于双螺杆挤出机的组装。可 以理解，当啮合盘元件1为整体式结构时，啮合盘元件1的建压能力、 输送能力以及混炼质量即已确定，不能对其进行调整。

本实施例还提供一种双螺杆挤出机，其包括机筒以及设置在机 筒内的螺杆，螺杆包括心轴以及套接在心轴上的多个啮合盘元件，啮 合盘元件为本发明提供的啮合盘元件。由于啮合盘元件中的每一块啮 合块的扭转角的大小不同，使得啮合盘元件能够在提高啮合盘元件混 炼质量的同时，获得较强的输送能力或建压能力，相应地，使该双螺 杆挤出机获得良好的混炼质量以及输送能力或建压能力。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采 用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普 通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出 各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。