專(zhuān)利名稱(chēng)：七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料塑化排氣擠出加工技術(shù)，特別涉及一種七螺桿行星組合塑 化排氣擠出裝置及其方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，高分子材料加工領(lǐng)域不斷向著節(jié)能降耗、綠色加工方向邁進(jìn)。高速加工、 精密加工、材料微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)控制及遠(yuǎn)程智能化是未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向。作為加工技術(shù)，從原 料進(jìn)入裝備到最終的產(chǎn)品質(zhì)量控制，要經(jīng)歷固體輸送、排氣、熔融、熔體輸送等幾個(gè)過(guò)程。目 前，廣泛采用的加工設(shè)備主要有單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)等。物料熔體輸送過(guò)程主要通 過(guò)剪切流動(dòng)、拉伸流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的擠出機(jī)一般都存在著物料加工的混合性能差、自潔特 性差、排氣效果差等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，出現(xiàn)了一種同向自潔型雙螺桿擠出機(jī)，這種 擠出機(jī)具有一定的混合性能、自潔特性、排氣效果，在高分子材料填充、改性、共混及反應(yīng)擠 出等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，其原理是兩根螺桿結(jié)構(gòu)完全相同，安裝時(shí)相差一定的相位角， 相位隨螺紋頭數(shù)不同而不同，中心距與螺紋頭數(shù)及頂角相關(guān)，加工過(guò)程中兩根螺桿的轉(zhuǎn)速 相同，為達(dá)到加工過(guò)程中自潔效果，要求螺桿間要相互掃掠刮擦，從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)看， 兩根螺桿的相位保持不變，相互做平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)雖然能夠初步解決物料加工的混合 性能差、自潔特性差、排氣效果差等問(wèn)題，但仍存在著以下缺陷(1)兩根螺桿存在這對(duì)稱(chēng) 性，流體沿著兩根螺桿前行過(guò)程中經(jīng)歷的幾何空間存在對(duì)成性，剪切過(guò)程中界面的再取向 作用減弱，混合效果有限，尤其是位于螺槽中部的大部分流體混合仍屬于層流混合，界面隨 時(shí)間呈線(xiàn)性增加，對(duì)物料加工的效果不能有效地長(zhǎng)期保持，會(huì)隨著加工的時(shí)間而減弱；(2) 已有的研究表明，同向雙螺桿只能對(duì)近壁面區(qū)的表層流體產(chǎn)生有效地混合作用，尤其是嚙 合區(qū)的作用特別明顯，總體芯部流體混合還有極大的提高空間；(3)混沌流技術(shù)是當(dāng)今高 黏度流體混合的有效途徑，為進(jìn)一步提升混合效果，提高能量的有效利用率，采用增加嚙合 次數(shù)來(lái)提高材料加工過(guò)程的塑化、排氣、混合效率是非常有效的途徑，通過(guò)增加螺桿表面的 自由面積及強(qiáng)制高分子物料經(jīng)過(guò)嚙合區(qū)的作用來(lái)強(qiáng)化以上過(guò)程非常有效，關(guān)鍵是控制停留 時(shí)間分布，使裝備技術(shù)具有自清潔作用，傳統(tǒng)的行星螺桿技術(shù)就是出于這樣的考慮，但傳統(tǒng) 的行星螺桿擠出技術(shù)中心螺桿和行星螺桿是異向旋轉(zhuǎn)，缺乏了工程料加工過(guò)程中普遍關(guān)注 的自清潔效果，停留時(shí)間分布難于控制，應(yīng)用范圍很窄。為此，根據(jù)需要，需要提供一種具有自清潔作用的行星螺桿塑化、排氣擠出技術(shù)， 以大幅度提高混合排氣效果的同時(shí)能夠有效解決停留時(shí)間分布控制問(wèn)題，為解決高分子材 料的高速、高效、高精度問(wèn)題提供新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高分子材料加 工過(guò)程中塑化、混合效果好、排氣效率高的且具有自清潔作用的七螺桿行星組合塑化排氣 擠出裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供由上述裝置實(shí)現(xiàn)的七螺桿行星組合塑化排氣擠出方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，包括 螺桿機(jī)構(gòu)、機(jī)筒、進(jìn)料口、排氣口、出料口和動(dòng)力機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)分別設(shè)于機(jī)筒的兩端 部，并與螺桿機(jī)構(gòu)連接；所述螺桿機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)筒內(nèi)部，并水平放置，將機(jī)筒內(nèi)部為固體輸送 段、熔融段、排氣段和混煉擠出段；所述進(jìn)料口設(shè)于固體輸送段的機(jī)筒上方，排氣口設(shè)于排 氣段的機(jī)筒上方，進(jìn)料口和排氣口均與機(jī)筒連通；出料口設(shè)于機(jī)筒的端部，所述螺桿機(jī)構(gòu)包 括中心螺桿和六個(gè)行星螺桿，中心螺桿的軸線(xiàn)與機(jī)筒的軸線(xiàn)重合；六個(gè)行星螺桿的軸線(xiàn)均 與中心螺桿的軸線(xiàn)平行，且圍繞中心螺桿四周分布；中心螺桿同時(shí)與六個(gè)行星螺桿嚙合連 接，每個(gè)行星螺桿均分別與相鄰的兩個(gè)行星螺桿嚙合連接；所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)與中心螺桿以及六個(gè)行星螺桿連接；各行星螺桿的螺紋外輪廓線(xiàn)均與機(jī)筒內(nèi)壁相切。所述六個(gè)行星螺桿的中心的連線(xiàn)呈正六邊形，每?jī)蓚€(gè)相鄰行星螺桿的中心距與正 六邊形的邊長(zhǎng)相等，中心螺桿設(shè)于正六邊形的中心位置。各行星螺桿和中心螺桿均采用三頭螺紋結(jié)構(gòu)，其頂角范圍為0 20度。所述機(jī)筒的內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔，其內(nèi)表面為光滑圓柱面；或者，所述機(jī)筒的內(nèi)腔為 圓柱形內(nèi)腔，其內(nèi)表面設(shè)有若干個(gè)與行星螺桿配合的圓柱槽。每個(gè)行星螺桿在熔融段的螺桿段和在排氣段的螺桿段均設(shè)有三頭捏合塊。所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括齒輪一、齒輪二、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔電機(jī)，齒輪一和 齒輪二分別設(shè)于機(jī)筒的兩端，且齒輪二與機(jī)筒動(dòng)密封配合連接；所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與輔電 機(jī)連接，且分別連接齒輪一和齒輪二 ；六個(gè)行星螺桿的一端與齒輪二連接，其另一端與齒輪一連接并穿過(guò)齒輪一與驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)連接；中心螺桿的一端穿過(guò)齒輪一的中心孔與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，其另一端設(shè)于機(jī)筒的另
一端；所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪一、傳動(dòng)齒輪二和傳動(dòng)軸，傳動(dòng)齒輪一與齒輪一 嚙合連接，傳動(dòng)齒輪二與齒輪二嚙合連接，傳動(dòng)軸的兩端分別連接傳動(dòng)齒輪一和傳動(dòng)齒輪 二，傳動(dòng)齒輪一與所述輔電機(jī)連接。所述齒輪二在與機(jī)筒配合的端面設(shè)有環(huán)形槽；所述機(jī)筒的端部置于環(huán)形槽內(nèi)，且 其外壁通過(guò)推力軸承組件和軸向定位環(huán)與齒輪二配合連接，機(jī)筒的內(nèi)壁與齒輪的環(huán)形槽間 隙配合連接；所述機(jī)筒的內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凸體，齒輪二的環(huán)形槽內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凹槽，機(jī) 筒的凸體與齒輪二的凹槽間隙配合；或，所述機(jī)筒的內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凹槽，齒輪二的環(huán)形 槽內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凸體，機(jī)筒的凹槽與齒輪二的凸體間隙配合；所述齒輪二的中心孔為所述的出料口。所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)為一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述中心螺桿以及六個(gè)行星螺桿的其中一端均與驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)輸出軸連接，另一端均置于機(jī)筒的另一端。由上述裝置實(shí)現(xiàn)的七螺桿行星組合塑化排氣擠出方法，利用中心螺桿和六個(gè)行星 螺桿旋轉(zhuǎn)嚙合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性塑化排氣擠出空間及及嚙合區(qū)強(qiáng)剪切作用輸送作用，行星 螺桿軸線(xiàn)與中心螺桿軸線(xiàn)平行，中心螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與行星螺桿自轉(zhuǎn)的方向相同且轉(zhuǎn)速相等，行星螺桿公轉(zhuǎn)的方向與中心螺桿轉(zhuǎn)向相反，行星螺桿圍繞機(jī)筒中心軸線(xiàn)公轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)速 度可調(diào)，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)停留時(shí)間分布，對(duì)物料進(jìn)行強(qiáng)制進(jìn)料、分散熔融、強(qiáng)化混煉塑化、 強(qiáng)化排氣并最后穩(wěn)壓擠出，具體包括如下步驟(1)物料從進(jìn)料口進(jìn)入機(jī)筒后，中心螺桿在動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下圍繞機(jī)筒中心軸線(xiàn) 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各行星螺桿圍繞各自的軸線(xiàn)自轉(zhuǎn)，同時(shí)，齒輪一和齒輪二旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)各行星 螺桿圍繞機(jī)筒中心軸線(xiàn)公轉(zhuǎn)；物料進(jìn)入固體輸送段，在各行星螺桿強(qiáng)制輸送用下實(shí)現(xiàn)其進(jìn) 料輸送，由于其運(yùn)動(dòng)空間逐漸縮小，物料受到壓縮作用，迫使物料向出料口方向運(yùn)動(dòng)；
(2)物料運(yùn)動(dòng)至在熔融段處時(shí)，在各行星螺桿與中心螺桿的同向旋轉(zhuǎn)作用以及各 行星螺桿的行星掃掠運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性塑化擠出空間的作用下，各螺桿間的嚙合區(qū)強(qiáng)剪切 對(duì)物料進(jìn)行翻騰攪拌，使物料發(fā)生融化，同時(shí)使已熔物料與未熔固體物料產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流運(yùn)動(dòng)， 強(qiáng)化傳熱，發(fā)生分散熔融，使得物料在熔融段結(jié)束前成為熔體；(3)熔體進(jìn)入排氣段，行星螺桿和中心螺桿的螺槽空間突然擴(kuò)大，各螺桿間的嚙合 區(qū)強(qiáng)烈的剪切作用不斷翻動(dòng)物料，周期性的空間變化產(chǎn)生排氣作用，使氣體從排氣口排出， 熔體進(jìn)一步向出料口方向運(yùn)動(dòng)；(4)熔體進(jìn)入混煉擠出段，行星螺桿和中心螺桿的螺槽空間進(jìn)一步縮小并保持不 變，行星螺桿及中心螺桿相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用下產(chǎn)生周期性脈動(dòng)空間，熔體在周期性脈動(dòng)空間 的推動(dòng)下前行，嚙合區(qū)強(qiáng)剪切及界面的再取向作用，對(duì)物料進(jìn)行混煉塑化，在行星螺桿之間 及行星螺桿與中心螺桿之間的摩擦拖曳作用下使熔體穩(wěn)定從出料口擠出。各行星螺桿的自轉(zhuǎn)方向與中心螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相同，且各行星螺桿的自轉(zhuǎn)角速度 與中心螺桿的旋轉(zhuǎn)角速度相等；各行星螺桿的公轉(zhuǎn)方向與中心螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反，各行 星螺桿的公轉(zhuǎn)速度通過(guò)齒輪一和齒輪二的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)，并可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié) 各行星螺桿的公轉(zhuǎn)速度來(lái)控制物料停留時(shí)間。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、本發(fā)明采用了行星螺桿強(qiáng)制進(jìn)料，提高了固體輸送效率，可以更大程度的增加 擠出產(chǎn)量，適用于大產(chǎn)量加工。2、本發(fā)明采用七根螺桿組成的行星運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，七根螺桿圍繞各自的軸線(xiàn)同向旋 轉(zhuǎn)，彼此相互擦拭具有自清潔作用，嚙合區(qū)數(shù)量增加到十二個(gè)，是普通同向雙螺桿的六倍， 并且通過(guò)行星螺桿的公轉(zhuǎn)掃掠嚙合作用，顯著改變了物料熔融機(jī)理及過(guò)程，使完成塑化的 熱、機(jī)械歷程大大縮短，能耗低、節(jié)能降耗效果顯著。3、本發(fā)明在排氣段的行星螺桿上設(shè)有三頭捏合塊，并在行星螺桿的掃掠作用下實(shí) 現(xiàn)排氣，排氣效率及徹底性顯著提高。4、本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)行星螺桿的公轉(zhuǎn)速度，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)物料停留時(shí)間分 布，并使停留時(shí)間可調(diào)；由于公轉(zhuǎn)方向與其自轉(zhuǎn)方向相反，進(jìn)一步提高了相對(duì)轉(zhuǎn)速，并全面 強(qiáng)化了混合混煉強(qiáng)度和效果，具有極其優(yōu)異的分散分布混合效果，尤其適用于高產(chǎn)量、納米 材料、反應(yīng)擠出等對(duì)混煉排氣要求苛刻的場(chǎng)合。5、本發(fā)明在各行星螺桿強(qiáng)制輸送用下實(shí)現(xiàn)其進(jìn)料輸送，將各行星螺桿之間及行星 螺桿與中心螺桿之間的摩擦拖曳輸送有機(jī)結(jié)合，具有塑化輸運(yùn)的穩(wěn)定性高、壓力的穩(wěn)定性 好以及對(duì)物料的適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。6、本發(fā)明通過(guò)行星螺桿與中心螺桿的配合旋轉(zhuǎn)送料，可均勻的界面拉伸，實(shí)現(xiàn)均勻送料，相態(tài)結(jié)構(gòu)控制均勻性好。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示A-A處剖切放大示意圖。圖3是圖1所示B處局部放大示意圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5所示C-C處剖切放大示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。實(shí)施例1圖1 圖3示出了本實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本七螺桿行星組合塑 化排氣擠出裝置，包括螺桿機(jī)構(gòu)、機(jī)筒1、進(jìn)料口 2、排氣口 5、出料口 6和動(dòng)力機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力 機(jī)構(gòu)分別設(shè)于機(jī)筒1的兩端部，并與螺桿機(jī)構(gòu)連接；所述螺桿機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)筒1內(nèi)部，并水平 放置，將機(jī)筒1內(nèi)部為固體輸送段15、熔融段16、排氣段17和混煉擠出段18 ；所述進(jìn)料口 2 設(shè)于固體輸送段15的機(jī)筒1上方，排氣口 5設(shè)于排氣段17的機(jī)筒1上方，進(jìn)料口 2和排氣 口 5均與機(jī)筒1連通；出料口 6設(shè)于機(jī)筒1的端部，所述螺桿機(jī)構(gòu)包括中心螺桿4和六個(gè)行 星螺桿3，中心螺桿4的軸線(xiàn)與機(jī)筒1的軸線(xiàn)重合；六個(gè)行星螺桿3的軸線(xiàn)均與中心螺桿4 的軸線(xiàn)平行，且圍繞中心螺桿4四周分布；中心螺桿4同時(shí)與六個(gè)行星螺桿3嚙合連接，每 個(gè)行星螺桿3均分別與相鄰的兩個(gè)行星螺桿3嚙合連接；所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括齒輪一 13、齒輪二 7、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔電機(jī)，齒 輪一 13和齒輪二 7分別設(shè)于機(jī)筒1的兩端，且齒輪二 7與機(jī)筒1動(dòng)密封配合連接；所述齒 輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與輔電機(jī)連接，且分別連接齒輪一 13和齒輪二 7 ；六個(gè)行星螺桿3的一端與齒輪二 7連接，其另一端與齒輪一 13連接并穿過(guò)齒輪一 13與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14連接；中心螺桿4的一端穿過(guò)齒輪一 13的中心孔與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14連接，其 另一端設(shè)于機(jī)筒1的另一端；各行星螺桿3的螺紋外輪廓線(xiàn)均與機(jī)筒1的內(nèi)壁相切。所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪一 12、傳動(dòng)齒輪二 10和傳動(dòng)軸11，傳動(dòng)齒輪一 12 與齒輪一 13嚙合連接，傳動(dòng)齒輪二 10與齒輪二 7嚙合連接，傳動(dòng)軸11的兩端分別連接傳 動(dòng)齒輪一 12和傳動(dòng)齒輪二 10，傳動(dòng)齒輪一 12與所述輔電機(jī)連接。如圖2所示，所述六個(gè)行星螺桿3的中心的連線(xiàn)呈正六邊形，每?jī)蓚€(gè)相鄰行星螺桿 3的中心距與正六邊形的邊長(zhǎng)相等，中心螺桿4設(shè)于正六邊形的中心位置。所述機(jī)筒1的內(nèi) 腔為圓柱形內(nèi)腔，其內(nèi)表面為光滑圓柱面。各行星螺桿3和中心螺桿4均采用三頭螺紋結(jié)構(gòu)，其頂角為15度。如圖3所示，齒輪二 7與機(jī)筒1動(dòng)密封配合連接，即所述齒輪二 7在與機(jī)筒1配 合的端面設(shè)有環(huán)形槽；所述機(jī)筒1的端部置于環(huán)形槽內(nèi)，且其外壁通過(guò)推力軸承組件8和軸向定位環(huán)9與齒輪二 7配合連接，機(jī)筒1的內(nèi)壁與齒輪的環(huán)形槽間隙配合連接；所述機(jī)筒1的內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凸體19，齒輪二 7的環(huán)形槽內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凹槽20，機(jī)筒1的凸體 19與齒輪二 7的凹槽20間隙配合。所述軸向定位環(huán)9通過(guò)螺釘與齒輪二 7連接。所述齒輪二 7的中心孔為所述的出料口 6。上述裝置實(shí)現(xiàn)的七螺桿行星組合塑化排氣擠出方法，利用中心螺桿4和六個(gè)行星 螺桿3旋轉(zhuǎn)嚙合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性塑化排氣擠出空間及嚙合區(qū)強(qiáng)剪切作用輸送作用，行星 螺桿3軸線(xiàn)與中心螺桿4軸線(xiàn)平行，中心螺桿4的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與行星螺桿3自轉(zhuǎn)的方向相同 且轉(zhuǎn)速相等，行星螺桿3公轉(zhuǎn)的方向與中心螺桿4轉(zhuǎn)向相反，行星螺桿3圍繞機(jī)筒1中心 軸線(xiàn)公轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)速度可調(diào)，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)停留時(shí)間分布，對(duì)物料進(jìn)行強(qiáng)制進(jìn)料、分散熔 融、強(qiáng)化混煉塑化、強(qiáng)化排氣并最后穩(wěn)壓擠出，具體包括如下步驟(1)物料從進(jìn)料口 2進(jìn)入機(jī)筒1后，中心螺桿4在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14的驅(qū)動(dòng)下圍繞機(jī)筒 1中心軸線(xiàn)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各行星螺桿3圍繞各自的軸線(xiàn)自轉(zhuǎn)，同時(shí)，在輔電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，齒輪 一 13和齒輪二 7旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)各行星螺桿3圍繞機(jī)筒1中心軸線(xiàn)公轉(zhuǎn)；物料進(jìn)入固體輸送 段15，在各行星螺桿3強(qiáng)制輸送用下實(shí)現(xiàn)其進(jìn)料輸送，由于其運(yùn)動(dòng)空間逐漸縮小，物料受到 壓縮作用，迫使物料向出料口 6方向運(yùn)動(dòng)；(2)物料運(yùn)動(dòng)至在熔融段16處時(shí)，在各行星螺桿3與中心螺桿4的同向旋轉(zhuǎn)作用 以及各行星螺桿3的行星掃掠運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性塑化擠出空間的作用下，各螺桿間的嚙合 區(qū)強(qiáng)剪切對(duì)物料進(jìn)行翻騰攪拌，使物料發(fā)生融化，同時(shí)使已熔物料與未熔固體物料產(chǎn)生強(qiáng) 對(duì)流運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)化傳熱，發(fā)生分散熔融，使得物料在熔融段16結(jié)束前成為熔體；(3)熔體進(jìn)入排氣段17，行星螺桿3及中心螺桿4的螺槽空間突然擴(kuò)大，各螺桿間 的嚙合區(qū)強(qiáng)烈的剪切作用不斷翻動(dòng)物料，周期性的空間變化產(chǎn)生排氣作用，使氣體從排氣 口 5排出，熔體進(jìn)一步向出料口 6方向運(yùn)動(dòng)；(4)熔體進(jìn)入混煉擠出段18，行星螺桿3及中心螺桿4的螺槽空間進(jìn)一步縮小并 保持不變，行星螺桿3及中心螺桿4相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用下產(chǎn)生周期性脈動(dòng)空間，熔體在周期性 脈動(dòng)空間的推動(dòng)下前行，嚙合區(qū)強(qiáng)剪切及界面的再取向作用，對(duì)物料進(jìn)行混煉塑化，在行星 螺桿3之間及行星螺桿3與中心螺桿4之間的摩擦拖曳作用下使熔體穩(wěn)定從出料口 6擠出。各行星螺桿3的自轉(zhuǎn)方向與中心螺桿4的旋轉(zhuǎn)方向相同，且各行星螺桿3的自轉(zhuǎn) 角速度與中心螺桿4的旋轉(zhuǎn)角速度相等；各行星螺桿3的公轉(zhuǎn)方向與中心螺桿4的旋轉(zhuǎn)方 向相反，各行星螺桿3的公轉(zhuǎn)速度通過(guò)齒輪一 13和齒輪二 7在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以控制物 料停留時(shí)間。實(shí)施例2本實(shí)施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 如圖4所示，每個(gè)行星螺桿3在熔融 段16的螺桿段設(shè)有三頭捏合塊22連接，且在排氣段17的螺桿段設(shè)有三頭捏合塊21連接。實(shí)施例3本實(shí)施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 如圖5所示，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)為一驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)24，所述中心螺桿4以及六個(gè)行星螺桿3的其中一端均與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24均通過(guò)輸出軸連 接，另一端設(shè)于機(jī)筒的另一端。此時(shí)，在擠出作業(yè)時(shí)，各行星螺桿3圍繞機(jī)筒1中心軸線(xiàn)公 轉(zhuǎn)速度為零，即各行星螺桿3在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24的驅(qū)動(dòng)下，只圍繞各自的軸線(xiàn)自轉(zhuǎn)。
如圖6所示，所述機(jī)筒1的內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔，其內(nèi)表面設(shè)有六個(gè)與各行星螺桿3配合的圓柱槽23。實(shí)施例4本實(shí)施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 所述機(jī)筒的內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔，其 內(nèi)表面設(shè)有六個(gè)與各行星螺桿配合的圓柱槽。實(shí)施例5本實(shí)施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 各行星螺桿和中心螺桿均采用三頭 螺紋結(jié)構(gòu)，其頂角為20度。實(shí)施例6本實(shí)施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 各行星螺桿和中心螺桿均采用三頭 螺紋結(jié)構(gòu)，其頂角為0度。實(shí)施例7本實(shí)施例除下述特征外其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 所述機(jī)筒的內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凹 槽，齒輪二的環(huán)形槽內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凸體，機(jī)筒的凹槽與齒輪二的凸體間隙配合。所述軸 向定位環(huán)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)與齒輪二連接。上述各實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例 的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn) 化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，包括螺桿機(jī)構(gòu)、機(jī)筒、進(jìn)料口、排氣口、出料口和動(dòng)力機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)分別設(shè)于機(jī)筒的兩端部，并與螺桿機(jī)構(gòu)連接；所述螺桿機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)筒內(nèi)部，并水平放置，將機(jī)筒內(nèi)部為固體輸送段、熔融段、排氣段和混煉擠出段；所述進(jìn)料口設(shè)于固體輸送段的機(jī)筒上方，排氣口設(shè)于排氣段的機(jī)筒上方，進(jìn)料口和排氣口均與機(jī)筒連通；出料口設(shè)于機(jī)筒的端部，其特征在于所述螺桿機(jī)構(gòu)包括中心螺桿和六個(gè)行星螺桿，中心螺桿的軸線(xiàn)與機(jī)筒的軸線(xiàn)重合；六個(gè)行星螺桿的軸線(xiàn)均與中心螺桿的軸線(xiàn)平行，且圍繞中心螺桿四周分布；中心螺桿同時(shí)與六個(gè)行星螺桿嚙合連接，每個(gè)行星螺桿均分別與相鄰的兩個(gè)行星螺桿嚙合連接；所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)與中心螺桿以及六個(gè)行星螺桿連接；各行星螺桿的螺紋外輪廓線(xiàn)均與機(jī)筒內(nèi)壁相切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述六個(gè) 行星螺桿的中心的連線(xiàn)呈正六邊形，每?jī)蓚€(gè)相鄰行星螺桿的中心距與正六邊形的邊長(zhǎng)相 等，中心螺桿設(shè)于正六邊形的中心位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，其特征在于各行星螺 桿和中心螺桿均采用三頭螺紋結(jié)構(gòu)，其頂角范圍為O 20度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述機(jī)筒 的內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔，其內(nèi)表面為光滑圓柱面；或者，所述機(jī)筒的內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔，其內(nèi) 表面設(shè)有若干個(gè)與行星螺桿配合的圓柱槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，其特征在于每個(gè)行星 螺桿在熔融段的螺桿段和在排氣段的螺桿段均設(shè)有三頭捏合塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，其特征在于 所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括齒輪一、齒輪二、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔電機(jī)，齒輪一和齒輪二分 別設(shè)于機(jī)筒的兩端，且齒輪二與機(jī)筒動(dòng)密封配合連接；所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與輔電機(jī)連接，且 分別連接齒輪一和齒輪二；六個(gè)行星螺桿的一端與齒輪二連接，其另一端與齒輪一連接并穿過(guò)齒輪一與驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)連接；中心螺桿的一端穿過(guò)齒輪一的中心孔與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，其另一端設(shè)于機(jī)筒的另一 端；所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪一、傳動(dòng)齒輪二和傳動(dòng)軸，傳動(dòng)齒輪一與齒輪一嚙合 連接，傳動(dòng)齒輪二與齒輪二嚙合連接，傳動(dòng)軸的兩端分別連接傳動(dòng)齒輪一和傳動(dòng)齒輪二，傳 動(dòng)齒輪一與所述輔電機(jī)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，其特征在于所述齒輪 二在與機(jī)筒配合的端面設(shè)有環(huán)形槽；所述機(jī)筒的端部置于環(huán)形槽內(nèi)，且其外壁通過(guò)推力軸 承組件和軸向定位環(huán)與齒輪二配合連接，機(jī)筒的內(nèi)壁與齒輪的環(huán)形槽間隙配合連接；所述機(jī)筒的內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凸體，齒輪二的環(huán)形槽內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凹槽，機(jī)筒的 凸體與齒輪二的凹槽間隙配合；或，所述機(jī)筒的內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)凹槽，齒輪二的環(huán)形槽內(nèi) 壁上設(shè)有若干個(gè)凸體，機(jī)筒的凹槽與齒輪二的凸體間隙配合；所述齒輪二的中心孔為所述的出料口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，其特征在于 所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)為一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述中心螺桿以及六個(gè)行星螺桿的其中一端均與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)輸出軸連接，另一端均置于機(jī)筒的另一端。
9.權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述裝置實(shí)現(xiàn)的七螺桿行星組合塑化排氣擠出方法，其特征 在于，具體包括如下步驟(1)物料從進(jìn)料口進(jìn)入機(jī)筒后，中心螺桿在動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下圍繞機(jī)筒中心軸線(xiàn)做旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各行星螺桿圍繞各自的軸線(xiàn)自轉(zhuǎn)，同時(shí)，齒輪一和齒輪二旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)各行星螺桿 圍繞機(jī)筒中心軸線(xiàn)公轉(zhuǎn)；物料進(jìn)入固體輸送段，在各行星螺桿強(qiáng)制輸送用下實(shí)現(xiàn)其進(jìn)料輸 送，由于其運(yùn)動(dòng)空間逐漸縮小，物料受到壓縮作用，迫使物料向出料口方向運(yùn)動(dòng)；(2)物料運(yùn)動(dòng)至在熔融段處時(shí)，在各行星螺桿與中心螺桿的同向旋轉(zhuǎn)作用以及各行星 螺桿的行星掃掠運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性塑化擠出空間的作用下，各螺桿間的嚙合區(qū)強(qiáng)剪切對(duì)物 料進(jìn)行翻騰攪拌，使物料發(fā)生融化，同時(shí)使已熔物料與未熔固體物料產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)化 傳熱，發(fā)生分散熔融，使得物料在熔融段結(jié)束前成為熔體；(3)熔體進(jìn)入排氣段，行星螺桿和中心螺桿的螺槽空間突然擴(kuò)大，各螺桿間的嚙合區(qū)強(qiáng) 烈的剪切作用不斷翻動(dòng)物料，周期性的空間變化產(chǎn)生排氣作用，使氣體從排氣口排出，熔體 進(jìn)一步向出料口方向運(yùn)動(dòng)；(4)熔體進(jìn)入混煉擠出段，行星螺桿和中心螺桿的螺槽空間進(jìn)一步縮小并保持不變，行 星螺桿及中心螺桿相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用下產(chǎn)生周期性脈動(dòng)空間，熔體在周期性脈動(dòng)空間的推動(dòng) 下前行，嚙合區(qū)強(qiáng)剪切及界面的再取向作用，對(duì)物料進(jìn)行混煉塑化，在行星螺桿之間及行星 螺桿與中心螺桿之間的摩擦拖曳作用下使熔體穩(wěn)定從出料口擠出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的七螺桿行星組合塑化排氣擠出方法，其特征在于各行星螺 桿的自轉(zhuǎn)方向與中心螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相同，且各行星螺桿的自轉(zhuǎn)角速度與中心螺桿的旋轉(zhuǎn) 角速度相等；各行星螺桿的公轉(zhuǎn)方向與中心螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種七螺桿行星組合塑化排氣擠出裝置，包括螺桿機(jī)構(gòu)、機(jī)筒、進(jìn)料口、排氣口、出料口和動(dòng)力機(jī)構(gòu)，螺桿機(jī)構(gòu)包括中心螺桿和六個(gè)行星螺桿，中心螺桿的軸線(xiàn)與機(jī)筒的軸線(xiàn)重合，六個(gè)行星螺桿的軸線(xiàn)均與中心螺桿的軸線(xiàn)平行，且圍繞中心螺桿四周分布；中心螺桿同時(shí)與各行星螺桿嚙合連接，每個(gè)行星螺桿分別與相鄰的兩個(gè)行星螺桿嚙合連接；各行星螺桿的中心的連線(xiàn)呈正六邊形，每?jī)蓚€(gè)相鄰行星螺桿的中心距與正六邊形的邊長(zhǎng)相等，中心螺桿設(shè)于正六邊形的中心位置；動(dòng)力機(jī)構(gòu)分別與螺桿機(jī)構(gòu)、機(jī)筒連接。本發(fā)明還提供了由上述裝置實(shí)現(xiàn)的七螺桿行星組合塑化排氣擠出方法。本發(fā)明具有停留時(shí)間可調(diào)、能耗低、排氣徹底、具有自清潔作用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C47/76GK101823327SQ201010174188
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者徐百平, 李四紅, 楊崇嶺, 王玫瑰 申請(qǐng)人:廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院