[發明專利]錐形行星螺桿擠出機

無效

• 申請號: 201110154732.2
• 申請日: 2011-06-10
• 公開（公告）號: CN102248655A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 王克儉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C47/42
• 分類號: B29C47/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明錐形行星螺桿擠出機，可以用于橡膠、塑料、食品等行業，特別適合粉料和熱敏性物料的輸送、塑化、混合、擠出成型，還可用于壓延機的供料。

背景技術

行星螺桿擠出機因其擠壓系統的特點而得名：它把行星齒輪傳動的概念移植到螺桿擠出機的擠壓系統的設計中，使擠壓系統某一區段的若干螺桿之間的相對運動如同行星輪系。行星螺桿段中心一根直徑大的螺桿為主螺桿，在其周圍安置著與之嚙合的小直徑的行星螺桿。行星螺桿除與主螺桿嚙合外，同時與機筒內壁上加工出的內螺旋齒相嚙合。主螺桿轉動時，帶動行星螺桿轉動。行星螺桿除繞自己的幾何中心自轉外，還繞著主螺桿公轉。將物料被向前輸送時，進行了塑化熔融和混合。在該行星螺桿內物料被分流，分流股數取決于行星螺桿的根數。分流后物料與螺桿的接觸面積增大，有利于傳熱；物料會進入嚙合的齒間，在齒間受到摩擦、擠壓，發生塑性變形，被輥壓成很薄的料層，并因摩擦能耗散熱和塑性變形耗散熱而塑化熔融。由于嚙合齒間的相對運動而產生黏性耗散，物料受到高剪切和拉伸。這時因物料的黏度較大，很利于分散混合，添加劑就被分散到基料中，薄料層不斷的翻動，反復折疊，這非常有利于分布混合。一些細節可參考中國專利200520045734.8。

錐形螺桿擠出機中螺桿尾部直徑較大也增大了螺桿的承載能力，有利于布置止推軸承和齒輪；加料段螺槽容積大，易加入較大體積的松密度粉料，也有利于熱傳導，更易實現對物料加熱或冷卻；螺桿尾容積大有助于加料，以提高擠出機擠出產量；排料段螺桿直徑小，圓周速度較小，產生的剪切較低，摩擦熱也較小，熱分解的危險性小；螺槽容積沿擠出方向逐漸減小，物料逐漸得到壓縮，從而使螺槽更快充滿物料，保證物料連續平緩地塑化；在同樣的生產能力下，背壓可較低。

如果將行星螺桿擠出段的結構進行改進，把平行螺桿改成錐形螺桿，塑化和共混效果更好制品質量將會有更好效果。

發明內容

本發明錐形行星螺桿擠出機，主要由主螺桿、行星螺桿、機筒及其內螺紋、加熱裝置、加料裝置、傳動裝置、機頭和電機等組成。在錐形行星螺桿擠出機中，至少有一段為若干根行星螺桿與主螺桿和機筒內螺紋嚙合的錐形行星螺桿段，沿著長度方向自大端減小。

在錐形行星螺桿段，中心一根直徑大的螺桿為主螺桿，在其周圍安置著與之嚙合的若干根小直徑的行星螺桿。行星螺桿除與主螺桿嚙合外，同時與機筒內壁上的內螺紋相嚙合。主螺桿轉動時，帶動行星螺桿轉動。小螺桿除繞自己的幾何中心自轉外，還繞著主螺桿和機筒內螺紋公轉。行星螺桿是浮動的，在混煉物料時有向口模移動的趨勢，在小端受到擋環推動被防止沿軸向向前移動。

自大端進入錐形行星螺桿段的物料在被螺旋輸送的同時，受到壓縮和加熱而逐漸塑化和混合。由于圓周方向存在多組行星螺桿與主螺桿和機筒內螺紋的雙嚙合，因此物料被分流成很多股再捏合在一起，物料受到摩擦、擠壓、剪切和拉伸作用，發生塑性變形，被輥壓成很薄的料層，并因摩擦能耗散熱和塑性變形耗散熱而塑化熔融；添加劑被分散到基料中實現分布混合。同時，分流后物料與螺桿和機筒的接觸面積增大，有利于傳熱，也提高塑化效率。物料在螺槽拖曳、螺桿擠壓捏合和成對異向螺桿正位移作用下被輸送向小端機筒內。調節擋環內徑可以調節行星段物料流量和在該段停留時間。

作為一個完整的擠壓設備，錐形行星螺桿擠出機必須具備良好的進料、排料及螺桿轉速調節的能力。為此，除對錐形行星螺桿段上的螺槽進行結構優化設計外，可以在在其前后的進料段和計量段采用非行星螺桿結構等實現穩定的進料和排料，即擠出機由行星螺桿段和非行星螺桿段組成。非行星螺桿段的螺桿可與行星螺桿段主螺桿固定實現同步旋轉，也可獨立旋轉。除行星螺桿段采用錐形結構外，其他段既可為錐形螺桿結構，也可為普通平行螺桿結構。當然，非行星螺桿段既可為單螺桿結構也可為雙螺桿等復雜結構。

合理設計的行星段和非行星段的螺桿組合結構形成不同的錐形行星螺桿擠出機，可實現給壓延機喂料，也可帶有排氣區和排料段實現造粒和成型。

與常規螺桿擠出機相比，行星螺桿擠出機有以下特點：行星螺桿和主螺桿、機筒間異向旋轉產生自掃作用，物料停滯分解幾率小，對PVC等熱敏性物料尤其適合；多根行星螺桿與多條螺紋的機筒嚙合接觸，有效熱交換機筒面積大，加之多次嚙合輥壓，物料吸收和變形能量大而塑化效率高；作為行星嚙合傳動，螺桿間物料界面更換頻繁，有利于物料組分混合和排氣；比能耗低，產量高。