一种双、三或多螺杆轴向承载方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种双、三或多螺杆轴向承载方法及装置。该装置的第一锥轮或锥齿轮、第二锥轮或锥齿轮、第三锥轮或锥齿轮分别与第一锥轮或锥齿轮轴、第二锥轮或锥齿轮轴第三锥轮或锥齿轮轴连接；在与第一锥轮或锥齿轮的轴线垂直方向分别布置第二锥轮或锥齿轮和第三锥轮或锥齿轮，第一锥轮或锥齿轮分别与第二锥轮或锥齿轮和第三锥轮或锥齿轮啮合连接，三个锥轮或锥齿轮在同一平面内直角相切；第一锥轮或锥齿轮装配于双、三或者多螺杆的尾端，第一锥轮或锥齿轮轴与外接螺杆轴连接；本发明避免双、三或多螺杆轴间距限制布置大承载能力推力轴承，使双、三或多螺杆挤压系统的挤出压力不受限制，实现高分子材料高产量、大扭矩的直接成型制品加工。
【专利说明】一种双、三或多螺杆轴向承载方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种螺杆轴向承载方法及装置，特别是涉及一种双、三或多螺杆轴向承载方法及装置。
【背景技术】
[0002]双、三或多螺杆塑料加工设备已广泛应用于塑料加工行业中。双、三或多螺杆挤出机区别于单螺杆挤出机，在于根据螺杆数量的不同存在一个、两个或者多个啮合区，而啮合区的增多导致碾压面积成倍增加，可以对物料进行高效的挤压、破碎、揉捏、压延、拉伸混捏作用，使得双、三或多螺杆挤出机具有更好的混炼、排气、反应和自洁功能。同向旋转的双、三或多螺杆挤出机混合效果好，建压能力差，主要用于聚合物的共混改性，一般不用于直接成型制品；而异向旋转双、三或多螺杆挤出机具有正位移输送特性，其输送能力和建压能力都很强，因而可以用来直接挤出制品。近年来，双、三或多螺杆塑料加工设备朝着高速化、大型化的方向发展，因而要求双、三或多螺杆挤出机能够高速、高产、精密成型制品，即要采用大的止推轴承和扭矩分配齿轮，以便能承受高扭矩和高轴向推力负荷；但另一方面，由于扭矩和轴向力是在中心距限制的几何空间内加载到螺杆和轴承上，而螺杆间的中心距有限，扭矩和轴向力越高，对传动系统中传动轴、齿轮和轴承等部件的设计制造就越困难。
[0003]双、三或多螺杆挤出机工作时，由于螺杆轴向附加动载荷的存在，致使螺杆和该螺杆连接的轴受到很大的轴向推力。该轴向推力最终需要由传动箱中的止推轴承承受，而一般止推轴承的承载能力与其直径有关，直径越大，承载能力也越大。例如目前国内PVC制品挤出成型加工中大多采用锥形双螺轩挤出机，但当螺杆直径大到一定程度时，锥形双螺杆挤出机需要大尺寸的止推轴承和扭矩分配齿轮，会使得机器结构过于庞大，因此目前锥形双螺杆机螺杆直径普遍限制在φ55—q)80mm范围内。
[0004]目前普遍采用几个相同规格的小直径止推轴承串联使用，共同承受较大的轴向力来解决双、三或多螺杆轴向力的问题，但还是存在轴向推力受限，工作稳定性差等问题。因此，目前双、三或多螺杆挤出机普遍存在不断增大的轴向推力需求与受到螺杆中心距限制的止推轴承不能满足设计的要求的矛盾。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种双、三或多螺杆轴向承载方法及装置，以解决双、三或多螺杆轴间距限制布置大承载能力推力轴承的问题，使双、三或多螺杆挤压系统的挤出压力不受限制，从而可实现高分子材料高产量、大扭矩的直接成型制品加工。
[0006]本发明目的通过如下技术方案实现:
[0007]一种双、三或多螺杆轴向承载方法:通过斜齿轮啮合的双、三或多螺杆挤出机的传动系统中，通过直角布置的锥轮或锥齿轮将螺杆的轴向推力转移到与其垂直的锥轮轴或锥齿轮轴的轴线方向，避免双、三或多螺杆轴间距限制布置大承载能力推力轴承，使双、三或多螺杆挤压系统的挤出压力不受限制。[0008]实现所述方法的双、三或多螺杆轴向承载装置，主要由第一锥轮或锥齿轮、第二锥轮或锥齿轮、第三锥轮或锥齿轮，第一锥轮或锥齿轮轴、第二锥轮或锥齿轮轴、第三锥轮或锥齿轮轴，第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第三深沟球轴承、推力球轴承和壳体组成；其中，第一锥轮或锥齿轮、第二锥轮或锥齿轮、第三锥轮或锥齿轮分别与第一锥轮或锥齿轮轴、第二锥轮或锥齿轮轴第三锥轮或锥齿轮轴连接；在与第一锥轮或锥齿轮的轴线垂直方向分别布置第二锥轮或锥齿轮和第三锥轮或锥齿轮，第一锥轮或锥齿轮分别与第二锥轮或锥齿轮和第三锥轮或锥齿轮啮合连接，三个锥轮或锥齿轮在同一平面内直角相切；第一锥轮或锥齿轮装配于双、三或者多螺杆的尾端，第一锥轮或锥齿轮轴与外接螺杆轴连接；
[0009]第一锥轮或锥齿轮轴上设有第一深沟球轴承，第二锥轮或锥齿轮轴和第三锥轮或锥齿轮轴上都至少设有一个深沟球轴承和推力球轴承；深沟球轴承和推力球轴承都设置在双、三或多螺杆轴向承载装置壳体上。
[0010]优选地,所述第二锥轮或锥齿轮轴和第三锥轮或锥齿轮轴上都2个深沟球轴承和推力球轴承；分别为第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和第一推力球轴承；第一推力球轴承位于第二深沟球轴承和第三深沟球轴承之间，第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第三深沟球轴承及第一推力球轴承都设置在双、三或多螺杆轴向承载装置壳体上。
[0011]所述多螺杆轴向承载装置为5螺杆轴线承载装置。三螺杆轴向承载装置为同向或者异向三螺杆轴向承载装置。
[0012]本发明双、三或多螺杆挤出机从动螺杆的尾端设置一个锥轮或者锥齿轮，在与该锥轮或者锥齿轮轴线垂直方向分别布置另两个锥轮或者锥齿轮，保证三个锥轮或锥齿轮轴在同一平面内直角相切，垂直方向布置的锥轮或者锥齿轮轴上布置若干个滚动轴承，在保证锥轮或者锥齿轮精确旋转的同时承载锥轮或者锥齿轮传递的轴向力。该轴向承载装置设置于双、三或多螺杆挤出机从动螺杆齿轮的后端，代替传统的轴承串结构，在主螺杆旋转时，从动螺杆的轴向载荷由该轴向承载装置承担。
[0013]本发明双、三或多螺杆轴向承载装置可应用与同向或者异向双螺杆挤出机、同向或者异向三螺杆挤出机以及多螺杆基础中，实现双、三或多螺杆直接成型制品加工。
[0014]相对于现有技术本发明具有如下优点:
[0015]1、解决现有双、三或多螺杆挤出机轴向载荷受螺杆间距限制的问题，螺杆轴向载荷的承受能力大大提闻。
[0016]2、由于能够承受更大的轴向压力，使双螺杆挤出机的长径比以及工作挤出压力更大提高，从而实现双、三或多螺杆挤出机高速、高产、精密加工。
[0017]3、由于能够承受更大的轴向压力，可实现同向双、三螺杆直接挤出成型。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为一种双、三或多螺杆轴向承载装置结构示意图；
[0019]图2为一种附有轴向承载装置的异向三螺杆挤出机轴向剖面示意图；
[0020]图3为图2或图5的A-A向剖视图；
[0021]图4为图2的B-B向剖视图；
[0022]图5为一种附有轴向承载装置的同向三螺杆挤出机轴向剖面示意图；
[0023]图6为图5的C-C向剖视图；[0024]图7为一种附有轴向承载装置的五螺杆挤出机轴向剖面示意图；
[0025]图8为图7的D-D向剖视图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
[0027]如图1所示，一种双、三或多螺杆轴向承载装置，主要由第一锥轮或锥齿轮3、第二锥轮或锥齿轮8、第三锥轮或锥齿轮9，第一锥轮或锥齿轮轴1、第二锥轮或锥齿轮轴7、第三锥轮或锥齿轮轴10，第一深沟球轴承2、第二深沟球轴承4、第三深沟球轴承6、推力球轴承5和壳体组成；其中，第一锥轮或锥齿轮3、第二锥轮或锥齿轮8、第三锥轮或锥齿轮9分别与第一锥轮或锥齿轮轴1、第二锥轮或锥齿轮轴7、第三锥轮或锥齿轮轴10连接；在与第一锥轮或锥齿轮3的轴线垂直方向分别布置第二锥轮或锥齿轮8和第三锥轮或锥齿轮9，第一锥轮或锥齿轮3分别与第二锥轮或锥齿轮8和第三锥轮或锥齿轮9啮合连接，三个锥轮或锥齿轮轴线在同一平面内直角组合，保证锥轮或锥齿轮表面相切；第一锥轮或锥齿轮3装配于双、三或者多螺杆的尾端，第一锥轮或锥齿轮轴I与外接螺杆轴连接；
[0028]第一锥轮或锥齿轮轴I上设有第一深沟球轴承2，第二锥轮或锥齿轮轴7和第三锥轮或锥齿轮轴10上都设有第二深沟球轴承4、第三深沟球轴承6及推力球轴承5 ;第一推力球轴承5位于第二深沟球轴承4和第三深沟球轴承6之间,第一深沟球轴承2、第二深沟球轴承4、第三深沟球轴承6及第一推力球轴承5都设置在双、三或多螺杆轴向承载装置壳体上。
[0029]双、三或多螺杆轴向承载装置工作时，第一锥轮或锥齿轮3带动第二锥轮或锥齿轮8、第三锥轮或锥齿轮9啮合旋转，第一锥轮或锥齿轮3将外接螺杆传递过来的轴向力分配于第二锥轮或锥齿轮8和第三锥轮或锥齿轮9上，将水平方向上的轴向力分解成两垂直方向的轴向力，第二锥轮或锥齿轮8和第三锥轮或锥齿轮9沿垂直方向的轴向力由两个同样的推力球轴承5承担。
[0030]本发明斜齿轮啮合的双、三或多螺杆挤出机的传动系统中，针对目前普遍通过在同一轴线方向采用大的止推轴承和扭矩分配齿轮来承受高扭矩和高轴向推力负荷而带来的传动系统中传动轴、齿轮和轴承等部件的设计制造困难的问题，提出了同一平面内直角布置的第一锥轮或锥齿轮3、第二锥轮或锥齿轮8、第三锥轮或锥齿轮9将螺杆的轴向推力转移到与其垂直的锥轮轴或锥齿轮轴的轴线方向，避免双、三或多螺杆轴间距限制布置大承载能力推力轴承，使双、三或多螺杆挤压系统的挤出压力不受限制。
[0031]实施例1
[0032]如图2，3，4所示，一种附有轴向承载装置的异向三螺杆挤出机，主要由第一从动螺杆11、主动螺杆12、第二从动螺杆13、机筒14、第一轴向承载装置1、第二轴向承载装置II以及三个传动齿轮16等部件组成。第一从动螺杆11和第二从动螺杆13分别和两螺杆传动轴21连接，主动螺杆12和主动轴19连接，两螺杆传动轴21以及主动轴19上分别设有传动齿轮16，主动轴19的传动齿轮16分别与两螺杆传动轴21的传动齿轮16啮合，通过三个传动齿轮16实现第一从动螺杆11、主动螺杆12与第二从动螺杆13异向转动；螺杆传动轴21上设有第四深沟球轴承15，第四深沟球轴承15用于支撑螺杆传动轴21的转动，在主动螺杆12的主动轴19上设有第五深沟球轴承17和第二推力球轴承18 ;第二推力球轴承18来承受主动螺杆12在加工过程中产生的轴向载荷；第一轴向承载装置I和第二轴向承载装置II分别布置于第一从动螺杆11和第二从动螺杆13的尾端，位于传动齿轮16的后端；分别承受第一从动螺杆11和第二从动螺杆13在加工过程中产生的轴向载荷。当主动螺杆12所连接的主动轴19在电机的带动下转动时，第一轴向承载装置I和第二轴向承载装置II中的第二锥轮或锥齿轮8和第三锥轮或锥齿轮9沿垂直方向排布，可避免由螺杆水平间距不足而限制止推轴承的选用，最终可实现异向三螺杆挤出机大载荷精密成型。
[0033]异向旋转的三螺杆具有正位移输送，可以用来直接挤出制品，但是由于挤出成型过程中会产生比较大的挤出压力与轴向推力，因此需要布置足够大的止推轴承才能满足加工要求，然后由于螺杆间的间距受限于螺杆的尺寸与螺棱的高度，无法满足大尺寸止推轴承的布置，因此对于最终的成型加工的精密度和挤出压力产生很大的影响，而该实施例装置解决了上述问题，使三螺杆挤出机大载荷精密成型得以实现。
[0034]实施例2
[0035]如图3、5、6所示，一种附有轴向承载装置的同向三螺杆挤出机，主要由第一从动螺杆11、主动螺杆12、第二从动螺杆13，机筒14，第一轴向承载装置1、第二轴向承载装置II以及第一传动齿轮16和第二传动齿轮20组成。第一从动螺杆11和第二从动螺杆13分别和两螺杆传动轴21连接，主动螺杆12和主动轴19连接，两螺杆传动轴21上分别设有第一传动齿轮16和第二传动齿轮20，第一传动齿轮16和第二传动齿轮20通过轴连接；主动轴19上设有第二传动齿轮20 ;主动轴19上的第二传动齿轮20分别与另两个第二传动齿轮啮合，实现第一从动螺杆11和第二从动螺杆13与主动螺杆12同向转动；螺杆传动轴21上设有第四深沟球轴承15，深第四沟球轴承15用于支撑螺杆传动轴21的转动，在主动螺杆12的主动轴19上设有第五深沟球轴承17和第二推力球轴承18，第二推力球轴承18来承受主动螺杆12在加工过程中产生的轴向载荷，第一轴向承载装置I和第二轴向承载装置II分别布置于第一从动螺杆11和第二从动螺杆13的尾端,位于第一传动齿轮16和第二传动齿轮20之间，分别承受第一从动螺杆11和第二从动螺杆13在加工过程中产生的轴向载荷。当主动螺杆12所连接的主动轴19在电机的带动下转动时，第一轴向承载装置I和第二轴向承载装置II中的第二锥轮或锥齿轮8和第三锥轮或锥齿轮9沿垂直方向排布，可避免由螺杆水平间距不足而限制止推轴承的选用，最终可实现同向三螺杆挤出机大载荷稳定加工。同向转的三螺杆主要用来聚合物的共混改性，在挤出工程中遇到的问题和异向三螺杆类似，本实施例作用与实施例2基本相同。
[0036]实施例3
[0037]如图7、8所示，一种附有轴向承载装置的五螺杆挤出机，主要由主动螺杆12，第一从动螺杆11、第二从动螺杆13、第三从动螺杆22、第四从动螺杆23，机筒14，第一轴向承载装置1、第二轴向承载装置I1、第三轴向承载装置II1、第四轴向承载装置IV、第五轴向承载装置V，传动斜齿轮16等部件组成。
[0038]当主动螺杆12所连接的主动轴19在电机的带动下转动时，通过一系列齿轮16传动后实现第一从动螺杆11、第二从动螺杆13、第三从动螺杆22和第四从动螺杆23的行星转动，第四深沟球轴承15用于支撑螺杆传动轴21的转动，在主动螺杆12的主动轴19上布置第五深沟球轴承17、第二推力球轴承18来承受主动螺杆12在加工过程中产生的轴向载荷。由于受螺杆间距限制，第一轴向承载装置1、第二轴向承载装置I1、第三轴向承载装置III和第四轴向承载装置IV中只在垂直方向上布置一个锥轮或者锥齿轮8，第一轴向承载装置1、第二轴向承载装置I1、第三轴向承载装置III和第四轴向承载装置IV向心排布，置于螺杆尾端及传动齿轮后端的锥轮或者锥齿轮3将第一从动螺杆11、第二从动螺杆13、第三从动螺杆22和第四从动螺杆23传递的轴向载荷转移到与锥轮或者锥齿轮3垂直方向上的锥轮或者锥齿轮8,锥轮或者锥齿轮轴7上布置第一深沟球轴承4、第二深沟球轴承6,第一推力球轴承5来承担转移过来的垂直方向的载荷。从而解决受螺杆间距限制而不能使用大型的止推轴承或者轴承串来承载轴向载荷的难题，保证五螺杆挤出机高载荷平稳运转加工。
【权利要求】
1.一种双、三或多螺杆轴向承载方法，其特征在于，通过斜齿轮啮合的双、三或多螺杆挤出机的传动系统中，通过直角布置的锥轮或锥齿轮将螺杆的轴向推力转移到与其垂直的锥轮轴或锥齿轮轴的轴线方向，避免双、三或多螺杆轴间距限制布置大承载能力推力轴承，使双、三或多螺杆挤压系统的挤出压力不受限制。
2.实现权利要求1所述方法的双、三或多螺杆轴向承载装置，其特征在于，主要由第一锥轮或锥齿轮、第二锥轮或锥齿轮、第三锥轮或锥齿轮，第一锥轮或锥齿轮轴、第二锥轮或锥齿轮轴、第三锥轮或锥齿轮轴，第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第三深沟球轴承、推力球轴承和壳体组成；其中，第一锥轮或锥齿轮、第二锥轮或锥齿轮、第三锥轮或锥齿轮分别与第一锥轮或锥齿轮轴、第二锥轮或锥齿轮轴第三锥轮或锥齿轮轴连接；在与第一锥轮或锥齿轮的轴线垂直方向分别布置第二锥轮或锥齿轮和第三锥轮或锥齿轮，第一锥轮或锥齿轮分别与第二锥轮或锥齿轮和第三锥轮或锥齿轮啮合连接，三个锥轮或锥齿轮在同一平面内直角相切；第一锥轮或锥齿轮装配于双、三或者多螺杆的尾端，第一锥轮或锥齿轮轴与外接螺杆轴连接； 第一锥轮或锥齿轮轴上设有第一深沟球轴承，第二锥轮或锥齿轮轴和第三锥轮或锥齿轮轴上都至少设有一个深沟球轴承和推力球轴承；深沟球轴承和推力球轴承都设置在双、三或多螺杆轴向承载装置壳体上。
3.根据权利要求2所述的双、三或多螺杆轴向承载装置，其特征在于，所述第二锥轮或锥齿轮轴和第三锥轮或锥齿轮轴上都2个深沟球轴承和推力球轴承；分别为第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和第一推力球轴承；第一推力球轴承位于第二深沟球轴承和第三深沟球轴承之间，第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第三深沟球轴承及第一推力球轴承都设置在双、三或多螺杆轴向承载装置壳体上。
4.根据权利要求2所述的双、三或多螺杆轴向承载装置，其特征在于，所述多螺杆轴向承载装置为5螺杆轴线承载装置。
5.根据权利要求2所述的双、三或多螺杆轴向承载装置，其特征在于，三螺杆轴向承载装置为同向或者异向三螺杆轴向承载装置。
【文档编号】B29C47/40GK103770313SQ201410040596
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】瞿金平, 杨智韬, 陈佳佳 申请人:华南理工大学, 广州华新科实业有限公司