阅读说明：本技术 一种异向双螺旋脱硫挤出机 (Incongruous double helix desulfurization extruder ) 是由 周洪 赵勇 施嘉华 江卫峰 朱明辉 吴军 周耀辉 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种异向双螺旋脱硫挤出机,涉及橡胶再生设备技术领域,包括机筒,机筒上设有进料口和出料口,机筒内定位转动安装两根结构相同、平行且相背异向转动的螺杆；每根螺杆包括进料段、混炼段和出料段,两根螺杆上的进料段非共轭无啮合,混炼段和出料段分别共轭啮合；混炼段包括第一混炼组、第二混炼组、第三混炼组,第一混炼组、第二混炼组和第三混炼组均包括第一螺纹和第二螺纹,第一螺纹的螺纹导程是第二螺纹的螺纹导程的1.5倍；第一混炼组、第二混炼组和第三混炼组中第一螺纹的螺纹导程和螺纹长度均相同,第二螺纹的螺纹导程相同,螺纹长度比为4∶3∶5。本发明使用时,实现胶粒的彻底再生,有效降低能耗,提高产品性能。(The invention provides a heterodromous double-helix desulfurization extruder, which relates to the technical field of rubber regeneration equipment and comprises a machine barrel, wherein a feed inlet and a discharge outlet are formed in the machine barrel, and two parallel screws which have the same structure and rotate reversely are positioned and rotatably installed in the machine barrel; each screw comprises a feeding section, a mixing section and a discharging section, the feeding sections on the two screws are not in conjugate and meshed, and the mixing section and the discharging section are respectively in conjugate meshed; the mixing section comprises a first mixing group, a second mixing group and a third mixing group, the first mixing group, the second mixing group and the third mixing group respectively comprise a first thread and a second thread, and the thread lead of the first thread is 1.5 times that of the second thread; the first screw thread lead and screw length of the first screw thread in the first mixing group, the second mixing group and the third mixing group are the same, the screw thread lead of the second screw thread is the same, and the screw length ratio is 4: 3: 5. When the invention is used, the colloidal particles are thoroughly regenerated, the energy consumption is effectively reduced, and the product performance is improved.)

一种异向双螺旋脱硫挤出机

技术领域

本发明涉及橡胶再生设备技术领域，尤其涉及一种异向双螺旋脱硫挤出机。

背景技术

我国以轮胎为主的橡胶消费持续高增长，使中国成为世界最大的废橡胶产生国，废旧橡胶的综合利用是橡胶工业循环经济的核心，对于降低我国橡胶资源对外依存度，节约石化资源，保护环境具有重要意义。利用物理，化学或者生物等方法，打开废橡胶三维交联网络，制备再生胶是目前我国废橡胶循环再利用的最主要方式。

目前国内外大部分再生胶企业还是采用高温动态脱硫罐、塑化机以及螺杆挤出机进行废轮胎的脱硫再生生产，但是脱硫罐、塑化机、单螺杆挤出机等脱硫设备进行脱硫再生时，再生胶产品由于捏炼剪切不完全会带有较重的橡胶异味，且产品机械性能差。为了实现生产过程的安全、简单、连续、节能和环保，双螺杆挤出机逐渐被国内外学者应用于废橡胶脱硫再生领域。利用双螺杆挤出机再生废橡胶虽然实现了工艺的简单安全、连续和环保，但是高剪切力的实施均采用同向双螺杆挤出机，其同向旋转，产生的剪切力大，在高温的条件下极易导致橡胶分子主链的断裂，虽然能够高效地破坏废橡胶三维网络结构，但是会使再生胶的力学性能大大降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种异向双螺旋脱硫挤出机，其通过设计特殊的异向双螺杆结构，再生时连续剪切胶粒中的S－S键同时不破坏C－C键，解交联后通过异向双螺杆对胶料进行往复式反复连续捏炼，直接挤出成型，实现胶粒的彻底再生，再生胶料中无夹生及热氧化问题，有效降低能耗，提高产品性能指标。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种异向双螺旋脱硫挤出机，包括机筒，所述机筒一端设有进料口，另一端设有出料口；所述机筒内定位转动安装两根相互平行的螺杆，两根所述螺杆结构相同且相背异向转动；每根所述螺杆包括靠近进料口的进料段和靠近出料口的出料段，所述进料段和出料段之间设有混炼段，两根所述螺杆上的进料段相互非共轭无啮合，所述混炼段和出料段分别相互共轭啮合；所述混炼段包括从进料段向出料段依次设置的第一混炼组、第二混炼组以及第三混炼组，所述第一混炼组、第二混炼组和第三混炼组均包括第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹和第二螺纹的螺纹导程及螺纹长度不同，且所述第一螺纹的螺纹导程是第二螺纹的螺纹导程的1.5倍；所述第一混炼组、第二混炼组和第三混炼组中第一螺纹的螺纹导程和螺纹长度均相同，第二螺纹的螺纹导程相同，所述第一混炼组、第二混炼组以及第三混炼组中第二螺纹的螺纹长度比为4∶3∶5。

通过采用上述技术方案，两根螺杆的进料段为非共轭无啮合结构，在输送大颗粒固体时能增加进料量；中间混炼段位共轭结构，第一混炼组、第二混炼组和第三混炼组实现对胶料的往返式反复捏炼，一层一层剥离胶料，保证对胶料的捏炼硫化效果，实现对胶粒的彻底再生，使胶料中无夹生及热氧化问题；出料段为共轭结构，输送橡胶粘流体，让胶料冷却，降低橡胶出料温度。其中，第二螺纹的螺纹导程小于第一螺纹的螺纹导程，这样第一混炼组、第二混炼组和第三混炼组实现对胶粒的往复式反复捏炼和充分完全捏炼，通过设计混炼段第一螺纹和第二螺纹的螺纹导程和螺纹长度，使混炼段对胶料的捏炼效果达到最佳。两根结构相同的螺杆相背异向转动，相较于同向转动剪切的双螺杆，异向双螺杆的剪切力相对较小，在使胶料在硫化过程中充分捏炼的，连续剪切胶粒中的S－S键同时不破坏C－C键，完全打断胶料的分子链，提高了硫化效果。使用本结构的异向双螺杆能解决现有技术中再生胶产品有夹生和异味的问题，有效降低能耗，提高产品性能指标。

进一步地，所述进料段包括第三螺纹，所述第三螺纹的螺纹导程及螺纹长度和第一混炼组的第一螺纹的螺纹导程及螺纹长度相同。

通过采用上述技术方案，进料段中第三螺纹的螺纹导程和螺纹长度和第一混炼组的第一螺纹的螺纹导程和螺纹长度相同，但第三螺纹为非共轭结构，第一螺纹为共轭结构，这样能保证进料段的送料速度和混炼段对胶料的捏炼速度完好匹配，避免发生胶料供应不足或胶料堆积在进料段影响混炼段对胶料的完全捏炼，其结构简单，效果明显。

进一步地，所述出料段包括第四螺纹，所述第四螺纹的螺纹导程是第一螺纹的螺纹导程的一半，所述第四螺纹的螺纹长度是第一螺纹的螺纹长度的四分之一；所述机筒上设有排气口，且所述排气口位于螺杆的出料段上方。

通过采用上述技术方案，出料段中第四螺纹的螺纹导程和螺纹长度都相对较小，这样第四螺纹对橡胶粘流体无捏炼，且橡胶粘流体在出料段的行程较短，可实现快速出料。机筒上设置位于出料段上方的的排气口，排气口可以辅助橡胶粘流体的散热，进而减小螺杆出料段的长度，简化螺杆结构和长度。

进一步地，所述进料段远离混炼段的一侧设有安装段，所述安装段包括第五螺纹，所述第五螺纹的螺纹导程和第四螺纹的螺纹导程相同，所述第五螺纹的螺纹长度是第四螺纹的螺纹长度的一半。

通过采用上述技术方案，设置在进料段远离混炼段一侧安装段方便将螺杆安装到机筒内，且在实现螺杆安装的同时，避免影响进料段的送料工作。安装段中第五螺纹和螺纹导程和第四螺纹的螺纹导程相同，但螺纹长度只有第四螺纹的一半，这样无需额外设计安装段的结构，且安装段的长度在满足使用需求的前提下尽量小，简化螺杆结构，减小螺杆长度，其结构简单，效果明显。

进一步地，所述出料口设置在机筒下方，所述出料段中第四螺纹的旋向和第一螺纹、第二螺纹、第三螺纹以及第五螺纹的旋向相反。

通过采用上述技术方案，出料口设置在下方且第四螺纹的旋向和第一螺纹、第二螺纹、第三螺纹以及第五螺纹的旋向相反，这样在两根螺杆异向转动时出料段实现反向往下导料，从而使橡胶粘流体从下方的出料口挤出，避免橡胶粘流体继续向前输送，实现向下出料，相比于从端部出料更容易，其结构简单，效果明显。

进一步地，两根所述螺杆的直径为135mm，所述混炼段中第一螺纹和进料段中第三螺纹的螺纹导程均为144mm，螺纹长度均为576mm；所述混炼段中第二螺纹的螺纹导程为96mm，所述第一混炼组中第二螺纹的螺纹长度为768mm，所述第二混炼组中第二螺纹的螺纹长度为576mm，所述第三混炼组中第二螺纹的螺纹长度为960mm。

通过采用上述技术方案，经过设计和试验论证，两根螺杆的直径为135mm，第一螺纹、第三螺纹的螺纹导程为144mm、螺纹长度为576mm，混炼段中第二螺纹的螺纹导程为96mm且第一混炼组中第二螺纹的螺纹长度为768mm、第二混炼组中第二螺纹的螺纹长度为576mm、第三混炼组中第二螺纹的螺纹长度为960mm，此时螺杆混炼段对胶料的往返式反复捏炼效果最佳。

进一步地，所述出料段中第四螺纹和安装段中第五螺纹的螺纹导程均为72mm，所述第四螺纹的螺纹长度为144mm，所述第五螺纹的螺纹长度为72mm。

通过采用上述技术方案，经过设计和试验论证，第四螺纹和第五螺纹的螺纹导程均为72mm，且第四螺纹的螺纹长度为144mm、第五螺纹的螺纹长度为72mm时，出料段的出料效果最佳，且此时螺杆的结构较为简化，长度适中，满足使用需求。

进一步地，所述第一螺纹由若干螺纹导程和螺纹长度均为144mm的第一螺杆元件依次拼接而成，所述第二螺纹由若干螺纹导程和螺纹长度均为96mm的第二螺杆元件依次拼接而成；所述第三螺纹由若干螺纹导程和螺纹长度均为144mm的第三螺杆元件依次拼接而成，且所述第三螺杆元件的槽深大于第一螺杆元件的槽深；所述第四螺纹由两个螺纹导程和螺纹长度均为72mm的第四螺杆元件拼接而成。

通过采用上述技术方案，第一螺纹由若干第一螺杆元件拼接而成，第二螺纹由若干第二螺杆元件拼接而成，第三螺纹由若干第三螺杆元件拼接而成，第四螺纹由两个第四螺杆元件拼接而成，这样通过第一螺杆元件、第二螺杆元件、第三螺杆元件、第四螺杆元件的批量化生产和自由组装，即可实现螺杆的组装使用，且方便对磨损的第一螺杆元件、第二螺杆元件、第三螺杆元件以及第四螺杆元件进行更换，无需更换整根螺杆，有效降低成本，提高使用寿命。

进一步地，所述机筒包括一节进料区、一节出料区和九节加热区，且九节所述加热区靠近进料区的四节温度逐渐升高，靠近出料区的五节温度逐渐下降。

通过采用上述技术方案，机筒分为进料区、出料区和加热区，每部分的温度满足捏炼需求，加热区的温度先逐渐升高，在混炼段剪切挤压胶料时，使胶料内部逐渐被完全加热，以便混炼段胶料的完全捏炼；随后加热区逐渐降温，胶料一边冷却以便被捏炼，既保证混炼段对胶料的捏炼，又避免胶料到达出料口处时温度过高，实现提前降温，其结构简单，效果明显。

进一步地，所述机筒包括十一节分别对应进料区、加热区和出料区的套筒，所述套筒内设有合金内衬，所述套筒两两之间通过设置在侧壁的花键连接；所述套筒沿其轴向的两端外侧壁设有连接块，两两靠近的所述连接块之间通过螺栓连接。

通过采用上述技术方案，将机筒设置为十一节套筒，且套筒之间通过花键和螺栓实现可拆卸连接，这样方便螺杆的安装和机筒的组装，也方便对机筒内部的检修和维护。其中，设置在套筒内的合金内衬，起到耐磨作用，提高机筒的使用寿命，减少对机筒的检修和维护，其结构简单，方便操作且效果明显。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过在机筒内设置两根结构相同、相互平行、相背异向且部分啮合的螺杆，且每根螺杆均包括进料段、混炼段和出料段，并对进料段、混炼段以及出料段的螺纹导程和螺纹长度进行设计，实现再生时连续剪切胶粒中的S－S键同时不破坏C－C键，解交联后通过异向双螺杆对胶料进行往复式反复连续捏炼，直接挤出成型，实现胶粒的彻底再生，再生胶料中无夹生及热氧化问题，有效降低能耗，提高产品性能指标；

2、通过在机筒内设置进料区、加热区和出料区，加热区先升温后降温，保证对胶料的捏炼效果的同时实现提前降温，加快胶料的挤出；机筒设置为与进料区、加热区和出料区一一对应的若干节可拆卸连接的套筒，且套筒之间通过花键和螺栓实现可拆卸连接，这样方便螺杆的安装和机筒的组装，也方便对机筒内部的检修和维护。

附图说明

图1是一种异向双螺旋脱硫挤出机沿其长度方向的纵向剖视图；

图2是一种异向双螺旋脱硫挤出机沿其长度方向的横向剖视图；

图3是一种异向双螺旋脱硫挤出机中一根螺杆的结构示意图；

图4是一种异向双螺旋脱硫挤出机中两根螺杆部分结构示意图，用于体现进料段和部分混炼段；

图5是一种异向双螺旋脱硫挤出机中两根螺杆部分结构示意图，用于体现出料段和部分混炼段；

图6是一种异向双螺旋脱硫挤出机中机筒的结构示意图。

图中，1、机筒；11、套筒；111、连接块；112、螺栓；113、花键；114、合金内衬；12、进料区；121、进料口；13、加热区；14、出料区；141、出料口；142、排气口；2、螺杆；21、进料段；22、混炼段；221、第一混炼组；222、第二混炼组；223、第三混炼组；23、出料段；24、安装段；3、第一螺纹；31、第一螺杆元件；4、第二螺纹；41、第二螺杆元件；5、第三螺纹；51、第三螺杆元件；6、第四螺纹；61、第四螺杆元件；7、第五螺纹；71、第五螺杆元件；8、隔圈。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种异向双螺旋脱硫挤出机，如图1所示，包括机筒1，机筒1一端设有进料口121，另一端设有出料口141；如图2所示，在机筒1内定位转动安装有两根相互平行、结构相同且相背异向转动的螺杆2，其中驱动螺杆2转动的驱动结构和现有技术中相同，通过电机、减速机等实现驱动，附图中未表示，本实施例中也不做过多赘述。两根结构相同的螺杆2相背异向转动，相较于同向转动剪切的双螺杆，异向双螺杆的剪切力相对较小，在使胶料在硫化过程中充分捏炼的，连续剪切胶粒中的S－S键同时不破坏C－C键，完全打断胶料的分子链，提高了硫化效果。

如图1和图3所示，每根螺杆2包括靠近进料口121的进料段21和靠近出料口141的出料段23，进料段21和出料段23之间设有混炼段22。如图4所示，两根螺杆2上的进料段21相互非共轭无啮合，输送大颗粒胶料固体，增加进料量；如图4和图5所示，两根螺杆2上的混炼段22相互共轭啮合，对胶粒进行剪切、挤压、捏炼，使橡胶塑化，让硫化胶粉分子的网状结构出现断开，使胶粉具有可塑性；如图5所示，两根螺杆2上的出料段23也相互共轭啮合，输送橡胶粘流体，实现出料。

如图3所示，混炼段22包括从进料段21向出料段23依次设置的第一混炼组221、第二混炼组222以及第三混炼组223，第一混炼组221、第二混炼组222和第三混炼组223均包括第一螺纹3和第二螺纹4，第一螺纹3和第二螺纹4的螺纹导程不同，螺纹长度也不同，且第一螺纹3的螺纹导程是第二螺纹4的螺纹导程的1.5倍。而第一混炼组221、第二混炼组222和第三混炼组223中第一螺纹3的螺纹导程相同，螺纹长度也相同；第一混炼组221、第二混炼组222以及第三混炼组223中第二螺纹4的螺纹导程也相同，但第二螺纹4的螺纹长度比为4∶3∶5，即第二混炼组222中第二螺纹4的螺纹长度最小，第三混炼组223中第二螺纹4的螺纹长度最大。这样第一混炼组221、第二混炼组222和第三混炼组223实现对胶料的往返式反复捏炼，一层一层剥离胶料，保证对胶料的捏炼硫化效果，实现对胶粒的彻底再生，使胶料中无夹生及热氧化问题。

如图3所示，出料段23包括第四螺纹6，第四螺纹6的螺纹导程是第一螺纹3的螺纹导程的一半，第四螺纹6的螺纹长度是第一螺纹3的螺纹长度的四分之一。如图1和图4所示，在本实施例中，出料口141设置在机筒1下方，出料段23中第四螺纹6的旋向和第一螺纹3、第二螺纹4、第三螺纹5以及第五螺纹7的旋向相反，且机筒1顶部设有对应螺杆2出料段23以及出料口141的排气口142。两根螺杆2异向转动时，反旋的第四螺纹6实现向下导料，从而使橡胶粘流体从下方的出料口141挤出，实现向下出料，相比于从端部出料更容易。而排气口142的设置可以辅助橡胶粘流体的散热，进而减小螺杆2出料段23的长度，简化螺杆2结构和长度。

如图3和图4所示，进料段21包括螺纹导程及螺纹长度分别和第一混炼组221中第一螺纹3的螺纹导程及螺纹长度相同的第三螺纹5，但第三螺纹5的槽深大于第一螺纹3的槽深，这样保证第一螺纹3共轭啮合，第三螺纹5非共轭无啮合。如图3所示，为了方便螺杆2的安装且避免影响进料段21的送料工作，在进料段21远离混炼段22的一侧设有安装段24，安装段24包括螺纹导程和第四螺纹6的螺纹导程相同的第五螺纹7，但第五螺纹7的螺纹长度是第四螺纹6的螺纹长度的一半，这样无需额外设计安装段24的结构，且安装段24的长度在满足使用需求的前提下尽量小，简化螺杆2结构，减小螺杆2长度。

如图3所示，在本实施例中，两根螺杆2的直径为135mm，混炼段22中第一混炼组221、第二混炼组222和第三混炼组223中的第一螺纹3的螺纹导程均为144mm，螺纹长度均为576mm；混炼段22中第一混炼组221、第二混炼组222和第三混炼组223中第二螺纹4的螺纹导程均为96mm，第一混炼组221中第二螺纹4的螺纹长度为768mm，第二混炼组222中第二螺纹4的螺纹长度为576mm，第三混炼组223中第二螺纹4的螺纹长度为960mm。进料段21中第三螺纹5的螺纹导程为144mm，螺纹长度为576mm；出料段23中第四螺纹6和安装段24中第五螺纹7的螺纹导程均为72mm，第四螺纹6的螺纹长度为144mm，第五螺纹7的螺纹长度为72mm，且第四螺纹6和第五螺纹7的旋向相反。

如图4和图5所示，为了方便螺杆2的批量化生产和安装，第一螺纹3由若干螺纹导程和螺纹长度均为144mm的第一螺杆元件31依次拼接而成，即第一混炼组221、第二混炼组222和第三混炼组223中第一螺纹3均分别由四个第一螺杆元件31拼接组成。第二螺纹4由若干螺纹导程和螺纹长度均为96mm的第二螺杆元件41依次拼接而成，即第一混炼组221中的第二螺纹4由8个第二螺杆元件41拼接组成，第二混炼组222中的第二螺纹4由6个第二螺杆元件41拼接组成，第三混炼组223中的第二螺纹4由10个第二螺杆元件41拼接组成。第三螺纹5由若干螺纹导程和螺纹长度均为144mm的第三螺杆元件51依次拼接而成，且第三螺杆元件51的槽深大于第一螺杆元件31的槽深，即进料段21中第三螺纹5由4个第三螺杆元件51拼接组成。第四螺纹6由两个螺纹导程和螺纹长度均为72mm的第四螺杆元件61拼接而成；第五螺纹7为一个螺纹导程和螺纹长度均为72mm的第五螺杆元件71，且第四螺杆元件61和第五螺杆元件71的旋向相反。

如图4和图5所示，每根螺杆2上两两相邻的第一螺杆元件31、第二螺杆元件41、第三螺杆元件51、第四螺杆元件61以及第五螺杆元件71之间都通过内部的花键(图中未表示)实现连接。通过第一螺杆元件31、第二螺杆元件41、第三螺杆元件51、第四螺杆元件61、第五螺杆元件71的批量化生产和自由组装，即可实现螺杆2的组装使用，且方便对磨损的第一螺杆元件31、第二螺杆元件41、第三螺杆元件51以及第四螺杆元件61进行更换，无需更换整根螺杆2，有效降低成本，提高使用寿命。除此之外，第三螺杆元件51与第一螺杆元件31之间、第一螺杆元件31和第二螺杆元件41之间、第二螺杆元件41和第四螺杆元件61之间以及两个第四螺杆元件61之间都设有起到防碰作用的隔圈8。

如图6所示，机筒1包括一节进料区12、一节出料区14和九节加热区13，且九节加热区13靠近进料区12的四节温度逐渐升高，靠近出料区14的五节温度逐渐下降。在本实施例中，九节加热区13的温度从靠近进料区12到靠近出料区14分别为190℃、210℃、240℃、250℃、240℃、220℃、130℃、100℃、70℃。加热区13的温度先逐渐升高，在混炼段22剪切挤压胶料时，使胶料内部逐渐被完全加热，以便混炼段22胶料的完全捏炼；随后加热区13逐渐降温，胶料一边冷却以便被捏炼，既保证混炼段22对胶料的捏炼，又避免胶料到达出料口141处时温度过高，实现提前降温。

如图6所示，在本实施例中，机筒1包括十一节分别对应进料区12、加热区13和出料区14的套筒11，进料口121设置在进料区12对应的套筒11上，出料口141和排气口142设置在出料区14对应的套筒11上。套筒11两两之间通过设置在侧壁的花键113连接，且在套筒11沿其轴向的两端外侧壁上设有连接块111，两两靠近的连接块111之间通过螺栓112连接。通过花键113和螺栓112实现套筒11之间的可拆卸连接，这样方便螺杆2的安装和机筒1的组装，也方便对机筒1内部的检修和维护。其中，每个套筒11内均设有合金内衬114，合金内衬114起到耐磨作用，提高机筒1的使用寿命，减少对机筒1的检修和维护。

本发明的工作原理和使用方法：

较大的胶料颗粒从进料口121加入到机筒1内，两根螺杆2相背异向转动，进料段21的非共轭无啮合的第三螺纹5将胶粒输送到混炼段22，混炼段22上的第一混炼组221、第二混炼组222以及第三混炼组223中的第一螺纹3和第二螺纹4对胶料进行往返式反复捏炼，一层一层剥离胶料，连续剪切胶粒中的S－S键同时不破坏C－C键，完全打断胶料的分子链，提高硫化效果，保证对胶料的捏炼硫化效果，实现对胶粒的彻底再生，使胶料中无夹生及热氧化问题，有效降低能耗，提高产品性能指标。胶料在加热区13后五节的低温区一边捏炼一边降温，配合排气口142的散热作用，出料段23反旋的第四螺纹6将橡胶粘流体往下导料，橡胶粘流体从出料口141挤出。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。