[實用新型]直驅動態螺桿轉動與軸向振動協同擠出裝置

有效

• 申請號: 201220534593.6
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN202878650U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 瞿金平;何和智;晉剛;殷小春;楊智濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州華新科實業有限公司
• 主分類號: B29C47/38
• 分類號: B29C47/38;B29C47/58
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及一種高分子材料塑化擠出設備，具體是指一種塑化輸運螺桿轉動與軸向振動協同作用的電機直接驅動動態擠出方法及實現該方法的設備。

技術背景

擠出成型是高分子材料成型加工最重要的方法之一，最常用的加工設備是螺桿擠出機。常用的螺桿擠出機其傳動部分主要由電機、聯軸器、減速箱等組成，存在低轉速下轉矩波動、運行不穩定，運行效率低下，傳動鏈長，能量損耗高等問題。另外螺桿擠出機其塑化輸運機理是建立在剪切流變的基礎之上的，其塑化輸運能力強烈依賴于物料與金屬料筒表面之間的摩擦力以及物料之間的內摩擦力。采取對料筒的固體輸送段開槽以增加與物料的摩擦力、增大螺桿長徑比、優化螺桿結構等措施可以在一定程度上減緩上述問題，但同時又造成物料塑化輸運所經歷的熱機械歷程加長、能耗增加、設備結構體積大等缺陷。

電磁動態擠出成型技術通過將擠出機的擠壓部分置入電機轉子的內腔中，通過適當的繞組布置和適當的轉子材料及結構參數設計引起轉矩的脈動和處于懸浮狀態轉子的軸向振動，實現了電機直接驅動的動態擠出過程，在一定程度上縮短了成型加工過程中物料所經歷的熱機械歷程，降低了成型加工過程中物料的流動阻力，從而使得塑化輸運能耗降低、塑化能力提高。但振動振幅小，同時螺桿的軸向旋轉運動與軸向振動的協同效果差，因此其降低塑化輸運能耗與提高塑化輸運能力的空間也很有限。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種直驅動態螺桿轉動與軸向振動協同擠出裝置，以克服現有技術中擠出機體積和占地面積大、運行穩定性差、能量利用率低等缺點。

驅動電機帶動電機空心軸旋轉運動，通過螺桿組合驅動器使得塑化輸運螺桿旋轉運動的同時軸向周期性振動。物料從料斗通過送料螺套進入到塑化輸運螺桿的螺槽中，在由送料螺套內腔以及塑化輸運螺桿組成的擠壓系統作用下實現直驅動態塑化擠出。

本實用新型目的通過如下技術方案實現：

直驅動態螺桿轉動與軸向振動協同擠出裝置：搖擺驅動套通過直線滾動軸承與電機空心軸連接；搖擺驅動套還通過對稱布置于搖動環兩側的調心推力滾子軸承與搖動環連接，搖動環與搖擺驅動套的外圓柱面同心安裝；搖擺驅動套與塑化輸運螺桿固定連接，搖擺驅動套內孔中心線與電機空心軸的中心線重合；同時搖動環與關節軸承連接，搖動環受關節軸承的約束并以關節軸承為支點擺動；搖擺驅動套為圓柱體結構，圓柱體中部設有圓柱形通孔，搖擺驅動套的外圓柱面的中心線與內孔圓柱面的中心線交叉成角度α。

進一步地，搖擺驅動套內孔中心線與關節軸承的中心之間的距離為H，搖擺驅動套1的軸向振幅A＝Hsinα；所述搖擺驅動套的軸向振動頻率與驅動電機角頻率一致。

所述角度α的大小可為0.1-8°，優選為0.1°至2°。

所述搖擺驅動套與塑化輸運螺桿優選通過螺釘或銷釘等固定連接。

所述電機空心軸固定在驅動電機的轉子上，送料螺套為中空的螺桿，送料螺套固定于驅動電機的端蓋上并安裝在電機空心軸內，塑化輸運螺桿安裝在送料螺套的內孔中。

具體而言，本實用新型直驅動態擠出機螺桿轉動與軸向振動協同驅動的裝置包括搖擺驅動套、推力滾子軸承、搖動環、直線滾動軸承、關節軸承、驅動電機、電機空心軸、送料螺套和塑化輸運螺桿；電機空心軸固定在驅動電機的轉子上，送料螺套為中空的螺桿，送料螺套固定于驅動電機的端蓋上并安裝在電機空心軸內，塑化輸運螺桿安裝在送料螺套的內孔中；搖擺驅動套通過直線滾動軸承與電機空心軸連接；搖擺驅動套還通過對稱布置于搖動環兩側的調心推力滾子軸承與搖動環連接，搖動環與搖擺驅動套的外圓柱面同心安裝；搖擺驅動套與塑化輸運螺桿固定連接，搖擺驅動套內孔中心線與電機空心軸的中心線重合；同時搖動環與關節軸承連接，搖動環受關節軸承的約束并可繞關節軸承為支點擺動；搖擺驅動套為圓柱體結構，圓柱體中部設有圓柱形通孔，搖擺驅動套的外圓柱面的中心線與內孔圓柱面的中心線交叉成角度α；搖擺驅動套內孔中心線與關節軸承的中心之間的距離為H，搖擺驅動套1的軸向振幅A＝Hsinα。

本實用新型與現有擠出裝置相比，具有如下優點：

1、本實用新型實現了塑化輸運螺桿旋轉運動與軸向振動協同作用的塑化擠出方法，有利于提高制品質量；

2、本實用新型通過電機直接驅動有利于實現低轉速大扭矩的特性，避免采用普通交流電機在低轉速下扭矩波動、運行不穩定的問題，提高了擠出穩定性。

3、本實用新型由電機通過聯軸器與螺桿直接相連，省略了變速機構，縮短了常規擠出設備傳動鏈的長度，避免了常規傳動系統的多級傳動，提高了傳動效率，降低能耗。