一种性能优化的异向双螺杆挤出机

文档序号:478623 发布日期:2022-01-04 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种性能优化的异向双螺杆挤出机 (Performance optimization&#39;s incongruous double screw extruder ) 是由 黄志刚 翁云宣 田斌 张一惟 商嘉玮 张雪晨 刘忠尧 王雪莹 于 2021-09-28 设计创作,主要内容包括:一种性能优化的异向双螺杆挤出机,包括螺杆和机筒,螺杆和机筒均由输送段、混合段、塑化段以及均化段组成,机筒中装有可上下移动的销钉,螺杆在销钉伸出的对应位置设有凹槽;机筒分为内筒和外筒,机筒外筒中装有销钉移动装置和辅助冷却装置,销钉移动装置包括销钉升降手柄、换向阀、销钉移动水泵、下移水缸和上移水缸,辅助冷却装置包括冷却箱、冷却水循环水泵、冷却水循环水箱、伸缩套筒、冷却水循环管道;该挤出机还包括驱动机构、传动机构、机座及滑轨。本发明异向双螺杆挤出机性能优化,方便清洁。(A performance-optimized counter-rotating double-screw extruder comprises a screw and a machine barrel, wherein the screw and the machine barrel are respectively composed of a conveying section, a mixing section, a plasticizing section and a homogenizing section, pins capable of moving up and down are arranged in the machine barrel, and grooves are formed in the corresponding positions, extending out of the pins, of the screw; the pin moving device comprises a pin lifting handle, a reversing valve, a pin moving water pump, a downward moving water tank and an upward moving water tank, and the auxiliary cooling device comprises a cooling box, a cooling water circulating water pump, a cooling water circulating water tank, a telescopic sleeve and a cooling water circulating pipeline; the extruder also comprises a driving mechanism, a transmission mechanism, a machine base and a slide rail. The counter-rotating double-screw extruder is optimized in performance and convenient to clean.)

一种性能优化的异向双螺杆挤出机

技术领域

本发明涉及一种机械设备,特别是涉及一种性能优化的异向双螺杆挤出机。

背景技术

异向双螺杆挤出机作为一种常见的食品和塑料加工设备,已经历数十年的发展,其螺杆和减速箱等部分的设计已趋于完善;然而,在很多挤出机中其机筒和螺杆的功能并没有很好的匹配,即通常挤出机螺杆设有输送、塑化、计量、排气四种不同功能段,而机筒上除了外部设置有料斗和排气孔外,没有其他配合螺杆加工的内部结构,这就使得加工出的物料性能受限,产品质量还有待提升。其次,普通异向双螺杆挤出机在加工一些诸如软质聚氯乙烯的热敏性塑料时,机筒内部过高的加工温度会使热敏性塑料受热分解,因而非常不利于此类产品的挤出。

此外,普通异向双螺杆挤出机机筒和螺杆的位置是相对固定的,机筒内壁和螺杆螺棱间存在的诸多狭小空隙会导致很多胶料残存其中,在清洁时很难彻底清除,长此以往,便会影响加工产品的质量。

发明内容

基于现有技术存在的以上问题,本发明的目的在于提供一种性能优化的异向双螺杆挤出机,同时从机筒结构和螺杆结构的两个角度入手进行设计,来获得更加高效和性能优化的物料加工挤出效果。

一种性能优化的异向双螺杆挤出机,包括螺杆和机筒;所述螺杆和机筒均由输送段、混合段、塑化段以及均化段组成。

所述挤出机机筒分为内筒和外筒;所述挤出机机筒中装有可上下移动的销钉。

所述螺杆在机筒中销钉伸出的对应位置设有凹槽,所述凹槽在螺杆横截面内且呈环形。

所述机筒外筒中装有销钉移动装置;所述销钉移动装置包括销钉升降手柄、换向阀、销钉移动水泵、下移水缸和上移水缸;所述销钉移动装置将销钉移动水泵抽取的水作为动力,控制销钉上下移动。

所述机筒外筒中装有辅助冷却装置;所述辅助冷却装置包括冷却箱、冷却水循环水泵、冷却水循环水箱、伸缩套筒、冷却水循环管道;冷却水循环管道与销钉内冷却水循环通路在机筒外筒中接通,再依次与伸缩套筒、冷却箱、冷却水循环水箱、冷却水循环水泵、伸缩套筒串接连通,形成冷却水循环系统。其中,伸缩套筒可随销钉的移动而伸长缩短。

所述冷却箱包括降温风扇、冷却流道、冷却箱箱体。所述冷却流道呈多排布置,以增大热交换面积,快速降温。

所述机筒内筒在对应销钉上下移动的位置开有通孔。

所述螺杆外径从输送段到均化段逐渐增大;所述机筒内筒内径从输送段到均化段逐渐增大。

所述异向双螺杆挤出机还包括驱动机构、传动机构、机座及滑轨。

与现有技术相比,本发明申请的技术方案具有以下优点:

本发明技术方案从挤出机的螺杆和机筒两方面同时入手,利用两者之间同一功能段的一一配合来强化挤出过程,机筒和螺杆各功能段的配合使挤出机有了更好的性能,在机筒混合段设置销钉可以改善挤出机对物料的混合性能,在机筒塑化段设置销钉可以提高被加工物料塑化的均一性,而机筒内筒内径从输送段到均化段逐渐增大可以增强挤出机的输送能力。

圆柱销钉的引入有效打破了普通啮合异向双螺杆挤出机熔体输送区环流中基本不参与混合、塑化的核心死区,对其核心部位的物料进行翻搅、分流和剪切,促使核心死区内的物料与环流外层物料交叉混合,改善了挤出机对物料的分布和分散混合能力,提高了产品塑化的均一性;机筒中的辅助冷却装置通过销钉内的细小流道将机筒内过剩的热量导出,从而可以更好的调节机筒内部温度;滑轨的设置有利于在清洁时将螺杆从机筒中抽离,从而可以单独清理机筒中的残留物料及清洗螺杆,很大程度方便了双螺杆挤出机的清洁。

附图说明

图1为双螺杆挤出机整体结构剖面示意图

图2为机筒及螺杆组工作段放大图

图3为上半部分机筒内部结构原理图

图4为下半部分机筒内部结构原理图

图5为冷却箱结构示意图。

具体实施方式

为了将本发明的技术方案更清晰地展示出来,以下结合附图对本发明做进一步说明。

请参照图1及图2,本发明的一种性能优化的异向双螺杆挤出机,包括螺杆1和机筒2;所述螺杆1和机筒2均由输送段001、混合段002、塑化段003以及均化段004组成。

所述挤出机机筒2分为与物料接触的内筒201和与外部空气接触的外筒202;所述挤出机机筒2中装有可上下移动的销钉7。

所述螺杆1在机筒中销钉伸出的对应位置设有凹槽101,所述凹槽101在螺杆横截面内且呈环形,有助于实现物料在挤出过程中的顺畅流动。

请参照图3及图4,所述机筒外筒202中装有销钉移动装置8;所述销钉移动装置8包括销钉升降手柄801、换向阀802、销钉移动水泵805、下移水缸807和上移水缸808;所述销钉移动装置8将销钉移动水泵805抽取的水作为动力,控制销钉7上下移动。

所述机筒外筒202中装有辅助冷却装置9;所述辅助冷却装置9包括冷却箱901、冷却水循环水泵902、冷却水循环水箱903、伸缩套筒904、冷却水循环管道905;冷却水循环管道905与销钉内冷却水循环通路702在机筒外筒中接通,再依次与伸缩套筒904、冷却箱901、冷却水循环水箱903、冷却水循环水泵902、伸缩套筒904串接连通,形成冷却水循环系统。其中,伸缩套筒904可随销钉的移动而伸长缩短。

请参照图5,所述冷却箱901包括降温风扇9011、冷却流道9012、冷却箱箱体9013。所述冷却流道9012呈多排布置,以增大热交换面积,快速降温。

请参照图1,所述机筒内筒201在对应销钉上下移动的位置开有通孔。

所述螺杆外径从输送段到均化段逐渐增大;所述机筒内筒内径从输送段到均化段逐渐增大。

所述异向双螺杆挤出机还包括驱动机构3、传动机构4、机座5及滑轨6。

在本实施例中,输送段螺杆外径为34mm,混合段螺杆外径为38mm,塑化段螺杆外径为42mm,均化段螺杆外径为46mm;输送段机筒内筒内径50mm,混合段机筒内筒内径53mm,塑化段机筒内筒内径56mm,均化段机筒内筒内径58mm。

为了使挤出的产品具备更好的性能,本发明对应螺杆组不同功能段,在机筒内部结构上也做出了匹配相应功能的设计。为优化双螺杆挤出机的混合及塑化性能,提高产品质量,本发明在机筒2中引入可以上下移动的圆柱销钉7。相比普通异向双螺杆挤出机,本发明中若干数量的销钉与螺槽、机筒壁面组成了不规则的流道,通过螺杆与销钉的相对运动,改变了物料的流动方向和层流状态,最终导致物料在两根螺杆之间的交换增多,使物料在挤出机中得到了更充分的混合;本发明中深入到螺棱根部的销钉,还破坏了原环流的核心,对该核心死区(在普通啮合异向双螺杆挤出机熔体输送区的环流过程中,其核心部位附近基本不参与混合、塑化的区域)的物料进行翻搅、分流和剪切,促使核心死区内的物料与环流外层物料交叉混合,提高了塑化的均一性。

请参照图1,在本实施例中,所述机筒2在混合段装有2排销钉,每排每个横截面4个销钉,每两排销钉间间距40mm;在塑化段装有3排销钉,每排每个横截面4个销钉,每两排销钉间间距40mm。由于挤出机机筒和螺杆混合段的作用在于使流场均化,为最大程度提升其纵向分布混合能力,故在混合段设置2排销钉,此种设置方式可以使物料在两根螺杆间的交换相比其他设置方式更多;而挤出机机筒和螺杆塑化段的作用在于使物料经历高剪切,并逐步塑化熔融,为使流道中有更多的粒子经受高的剪切速率,故在塑化段设置3排销钉,此种设置相比设置其他排数的销钉对流道中的粒子有更好的剪切作用。当销钉个数和排数一定时,将销钉间距设置得大一些,有利于增强其纵向分布混合能力,但间距也不是越大越好,顾将每两排销钉间间距设置为40mm。

进一步,所述圆柱销钉7固定在销钉固定平板701上,所述销钉固定平板701和销钉7内部开有冷却水循环通路702。

工作时,将所述销钉7移动至螺槽横截面1/3处,能得到较好的混合均化效果。为避免双螺杆挤出机运转时销钉7与螺杆1相撞,所述螺杆1在销钉7伸出部位对应开有凹槽,截面为环形。

更进一步,请参照图3,所述机筒内筒201在对应销钉7上下移动的位置开有孔洞,所述机筒外筒202中设置有销钉移动装置8、辅助冷却装置9和料斗10。料斗10下方设有贯穿内外机筒的送料通道11,可将物料直接送至挤出机加工区。

在机筒外筒中,所述销钉移动装置8包括销钉升降手柄801、换向阀802、动力管道803、供给水箱804、销钉移动水泵805、回收水箱806、下移水缸807和上移水缸808。所述下移水缸807通过动力管道803连通换向阀802上方左侧通路,换向阀802下方左侧通路通过动力管道803依次连通销钉移动水泵805和供给水箱804;所述上移水缸808通过动力管道803连通换向阀802上方右侧通路,换向阀802下方右端通路再通过动力管道803连通回收水箱806。所述销钉升降手柄801与换向阀802固定连接。

挤出机启动运转前,向右推动上半部分机筒销钉升降手柄801,使换向阀802位于左位的液路接通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805的带动下沿动力管道803通路流向销钉固定平板701上方的下移水缸807,汇入下移水缸807的水向下挤压销钉固定平板701,使销钉固定平板701和销钉7一同向下移动;与此同时,销钉固定平板下方上移水缸808中的水沿动力管道803通路流入回收水箱806。待销钉7移动到合适位置,向左拉动销钉升降手柄801,使换向阀802位于中位,换向阀802上方的液路被截断,换向阀802下方的液路连通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805带动下沿动力管道803直接流入回收水箱806;此时,下移水缸807和上移水缸808中的水位不再变化,销钉7停止移动并保持在此位置。

请参照图4,挤出机启动运转前,向左拉动下半部分机筒销钉升降手柄801,使换向阀802位于右位的液路接通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805的带动下沿动力管道803通路流向销钉固定平板701下方的上移水缸808,汇入上移水缸808的水向上挤压销钉固定平板701,使销钉固定平板701和销钉7一同向上移动;与此同时,销钉固定平板上方下移水缸807中的水沿动力管道803通路流入回收水箱806。待销钉7移动到合适位置,向右推动销钉升降手柄801,使换向阀802位于中位,换向阀802上方的液路被截断,换向阀802下方的液路连通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805带动下沿动力管道803直接流入回收水箱806;此时,下移水缸807和上移水缸808中的水位不再变化,销钉7停止移动并保持在此位置。

请参照图3,挤出机工作完成后,向左拉动上半部分机筒销钉升降手柄801,使换向阀802位于右位的液路接通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805的带动下经过换向阀802沿动力管道803流入上移水缸808,汇入上移水缸808的水向上挤压销钉固定平板701,使销钉固定平板701和销钉7一同向上移动;与此同时,销钉固定平板上方下移水缸807中的水沿动力管道通路流入回收水箱806。待销钉回到初始位置时,向右推动销钉升降手柄801,使换向阀802位于中位,换向阀802上方的液路被截断,换向阀802下方的液路连通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805带动下沿动力管道803直接流入回收水箱806;此时,下移水缸807和上移水缸808中的水位不再发生变化,销钉7停止移动并保持在此位置。

请参照图4,挤出机工作完成后,向右推动下半部分机筒销钉升降手柄801,使换向阀802位于左位的液路接通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805的带动下沿动力管道803通路流向销钉固定平板701上方的下移水缸807,汇入下移水缸807的水向下挤压销钉固定平板701,使销钉固定平板701和销钉7一同向下移动;与此同时,销钉固定平板下方下上移水缸808中的水沿动力管道803通路流入回收水箱806。待销钉7移动到合适位置,向左拉动销钉升降手柄801,使换向阀802位于中位,换向阀802上方的液路被截断,换向阀802下方的液路连通,供给水箱804中的水在销钉移动水泵805带动下沿动力管道803直接流入回收水箱806;此时,下移水缸807和上移水缸808中的水位不再变化,销钉7停止移动并保持在此位置。

请参照图3及图4,在机筒外筒中,所述辅助冷却装置9包括冷却箱901、冷却水循环水泵902、冷却水循环水箱903、伸缩套筒904、冷却水循环管道905。冷却水循环管道905与销钉内冷却水循环通路702在机筒外筒中接通,再依次与伸缩套筒904、冷却箱901、冷却水循环水箱903、冷却水循环水泵902、伸缩套筒904串接连通,形成冷却水循环系统。挤出机运转时,冷却水循环水泵902带动冷却水循环水箱903中凉的冷却水经过伸缩套筒904,沿冷却水循环管道905流入销钉内冷却水循环通路702;而热的冷却水则从冷却水循环通路702另一侧经过伸缩套筒904,沿冷却水循环管道905流入冷却箱901,经过冷却箱901冷却降温后再流回到冷却水循环水箱903。其中,伸缩套筒904可随销钉7的移动而伸长缩短。本发明中伸缩套筒的设计有利于销钉在上下移动时保持其他的辅助冷却装置在机筒中的位置。

请参照图5,所述冷却箱901包括降温风扇9011、冷却流道9012、冷却箱箱体9013。所述冷却流道9012呈多排布置,以增大热交换面积,快速降温。

相比普通异向双螺杆挤出机,本发明中辅助冷却装置在冷却降温方面存在明显优势。普通异向双螺杆挤出机中胶料主要呈层流状态,层与层之间热交换量较少,容易导致胶料温度过高;相比普通异向双螺杆挤出机,本发明中内部通有冷却水循环通路的销钉深入到胶料之中,可有效地导出胶料的内部温度,进而减少热聚集现象,促使料温均匀,提高塑化质量。

相比普通异向双螺杆挤出机,本发明的挤出机在清洁时,可通过控制销钉升降装置,将销钉收回到初始位置,再通过控制滑轨,将螺杆从机筒内抽离,从而将机筒内壁与螺杆螺棱间原本封闭的空隙区域暴露出来,便于单独清洁。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明构想的前提下,可以对其做出若干变形,这些都属于本发明的保护范围。

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