塑料管材及板材通用锥形同向双螺杆挤出机的制作方法

本发明涉及塑料挤出领域，特别涉及一种锥形同向双螺杆挤出机。

背景技术：

目前市场上应用于塑料管道和塑料板材制造的设备主要有单螺杆挤出机、锥形异向双螺杆挤出机及锥形同向双螺杆挤出机。单螺杆挤出机唯一的优势就是成本低，但是在挤出力、塑化性能以及能耗方面都存在缺陷。锥形异向双螺杆挤出机的优点是挤出力大，但是塑化性能差、产量低、能耗大。锥形同向双螺杆挤出机由于其锥形螺杆的同方向旋转使被加工塑料在进入机筒后，在机筒中环绕锥形双螺杆成8字形挤压，增加了塑化时间，减少了塑料和机筒螺杆的摩擦力，从而保证了塑化质量，降低了能耗；因为采用的螺杆为锥形，保持了锥形双螺杆造粒机良好的挤出力性能。

但是锥形同向双螺杆挤出机在挤出塑料管道和板材时，经常会出现喂料机容易卡住、螺杆剪切热不够、塑化不良导致挤出机温度设置高出单螺杆80摄氏度左右才能塑化、能耗较高、制品表面有气孔、制品表面有毛点、制品内部有气孔、制品发脆等缺陷，特别是做高填充塑料时塑化严重不足。此外，减速分配箱系统是锥形同向双挤出机最难解决的设计难题，由于夹角小，空间小，输出齿轮轴分度圆直径小，齿数少、模数做不大，设计强度很难满足载荷，并且以往只能采用三个锥齿轮设计，加工精度难保证，强度进一步削弱，由此，分配箱齿轮经常损坏，设计存在很大的难度，目前还没有一个好的解决办法，只有通过定期更换分配箱齿轮轴，在做塑料管道时更是存在排气口冒料，压力波动大，无法正常生产、机筒螺杆拆装困难等一系列问题。

中国专利申请cn1775505a公开了一种锥形同向双螺杆挤出机，它由驱动电机，联轴器，减速分配箱，喂料系统，机筒，锥形双螺杆，排气系统，切粒系统，料斗等所组成，在机筒内设有二根同方向转动的主锥形螺杆和副锥形螺杆，它们分别与减速分配箱内的主动齿轮和从动齿轮相连接，在二齿轮的下方还设有中间齿轮，从而使锥形双螺杆在工作时保持同方向转动，锥形双螺杆的螺旋线也同方向旋转。但是该锥形同向双螺杆挤出机仍难以克服螺杆剪切热不够、塑化不良的缺陷，而且螺杆轴向受力中心线不与分配箱输出轴同轴。

再如中国专利申请cn201896914u公开了一种用于锥形同向双螺杆挤出机的分配箱，属于锥形同向双螺杆挤出机中的一个部件，其包括箱体、带有主驱动齿轮的主驱动齿轮轴、带有中间齿轮的中间齿轮轴和带有从动齿轮的从动齿轮轴，主驱动齿轮轴、中间齿轮轴和从动齿轮轴均通过轴承安装在箱体中，中间齿轮与主驱动齿轮相啮合，从动齿轮与中间齿轮相啮合，该主驱动齿轮、中间齿轮和从动齿轮均为锥形齿轮。但是，该用于锥形同向双螺杆挤出机的分配箱依然没有解决齿轮损坏频繁、承受载荷能力差的缺陷。

因此，提供一种剪切热量大、塑化能力好、减速分配箱系统的传递扭矩大，承载能力高，使用寿命长的塑料管材及板材通用锥形同向双螺杆挤出机成为业界急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种塑化能力强且减速分配箱系统的承载能力高的既能够生产塑料管材也能够生产塑料板材的锥形同向双螺杆挤出机。

为了实现上述目的，本发明提供了一种塑料管材及板材通用锥形同向双螺杆挤出机，包括：用于提供动力的驱动电机、与驱动电机相连接的减速分配箱系统、用于提供物料的喂料系统、通过传动系统与减速分配箱系统相连接的锥形同向双螺杆系统、套设于锥形同向双螺杆系统外的机筒系统、以及设置于机筒系统上的排气系统。其中，锥形同向双螺杆系统包括：两根旋转方向为同方向的主锥形螺杆及副锥形螺杆，主锥形螺杆及副锥形螺杆沿物料的移动方向分别依次设有：进料区、塑化区、反螺纹区、二次塑化区、分离区、排气区、以及挤出区，反螺纹区的螺旋方向与塑化区的螺旋方向相反，二次塑化区、排气区以及挤出区的螺旋方向与塑化区的螺旋方向相同。

可选择地，排气区的螺纹导程、挤出区的螺纹导程、塑化区的螺纹导程、以及二次塑化区的螺纹导程依次递减，进料区的螺纹导程与塑化区的螺纹导程相等，反螺纹区的螺纹导程与二次塑化区的螺纹导程相等。

可选择地，挤出区的长度、塑化区的长度、二次塑化区的长度、排气区的长度、进料区的长度、反螺纹区的长度以及分离区的长度依次递减。

可选择地，主锥形螺杆的分离区与副锥形螺杆的分离区呈交错布置，主锥形螺杆的分离区与主锥形螺杆的二次塑化区之间的距离大于副锥形螺杆的分离区与副锥形螺杆的二次塑化区之间的距离。

可选择地，主锥形螺杆及副锥形螺杆的外锥度设定为0.5～1.5度，内锥度设定为小于或等于外锥度。

可选择地，反螺纹区上设有多个等距分布的垂直于反螺纹区的螺棱的第一浅槽，第一浅槽的深度设定为1～6毫米，第一浅槽的宽度设定为反螺纹区的螺棱宽度的三分之二至四分之三。

可选择地，二次塑化区上设有多个等距分布的垂直于二次塑化区的螺棱的第二浅槽，第二浅槽的深度设定为二次塑化区的螺槽深度的二分之一至三分之二，第二浅槽的宽度设定为二次塑化区的螺棱宽度的三分之二至四分之三。

可选择地，分离区的螺杆外缘处设有多道第三浅槽，第三浅槽的深度设定为0.3～3毫米，第三浅槽的宽度设定为分离区宽度的七分之一至六分之一。

可选择地，第三浅槽设定为三角形或其他形式的开槽。

可选择地，挤出区的中间段设有多个等距分布的垂直于挤出区的螺棱的第四浅槽，第四浅槽的深度设定为挤出区的螺槽深度的二分之一至三分之二，第四浅槽的宽度设定为挤出区的螺棱宽度的三分之一至四分之一。

可选择地，减速分配箱系统包括：与驱动电机相连接的带有输入齿轮的输入齿轮轴、与输入齿轮相啮合第一齿轮、与第一齿轮的第一齿轮轴同轴的第二齿轮、与第二齿轮相啮合的第三齿轮、第三齿轮套接于其上并带有中间齿轮的中间齿轮轴、以及分别与中间齿轮相啮合的第一输出齿轮及第二输出齿轮，其中，第一输出齿轮的第一输出齿轮轴与主锥形螺杆相连接，第二输出齿轮的第二输出齿轮轴与副锥形螺杆相连接，第一输出齿轮轴与第二输出齿轮轴之间呈1～5度的夹角，其中，中间齿轮设定为锥形齿轮，第一输出齿轮及第二输出齿轮分别设定为圆柱齿轮，中间齿轮将动力分配给第一输出齿轮轴及第二输出齿轮轴。

可选择地，传动系统包括用于将主锥形螺杆及副锥形螺杆与减速分配箱系统的第一输出齿轮轴及第二输出齿轮轴连接的花键套，以及用于调整主锥形螺杆及副锥形螺杆的推力作用线与减速分配箱系统的第一输出齿轮轴及第二输出齿轮轴分别保持在同一轴线的定心球垫，主锥形螺杆及副锥形螺杆的柄部分别设有内半球孔以安装定心球垫。

可选择地，机筒系统沿物料的移动方向包括前机筒及后机筒，机筒系统的外壁上设有电磁加热器。

可选择地，排气系统包括：开设于前机筒的顶壁且对应于排气区的排气座，以及开设于后机筒的顶壁且对应于挤出区的气体注入口，排气座的底部设有可拆卸的排气封板。

可选择地，喂料系统设定为双螺杆喂料机，并在料斗处增设有搅拌装置，通过喂料机转动座设于传动系统上方使得双螺杆喂料机的出料口与锥形同向双螺杆系统的入料口相对应。

可选择地，排气座处通过连接真空罐及真空泵以实现对机筒系统内的气体的排出效果。

可选择地，位于机筒系统前端的机筒移动装置采用电动方式，位于机筒系统后端的后调节支架采用螺纹高度可调节方式。

本发明的有益效果是：(1)、在主锥形螺杆及副锥形螺杆的塑化区后面增加反螺纹段区，提高塑化区的充满长度，反螺纹区处设置的第一浅槽、二次塑化区处设置第二浅槽均可以更加有效地提高混炼效果，分离区的螺杆外缘处设置的多道三角形的第三浅槽可有效增加塑化效果，解决了螺杆剪切热不够、塑化不良的缺陷；(2)、分离区后设置的具有大导程螺纹的排气区，在制作塑料板材时可作为排气口，制作塑料管材时可作为输送元件；(3)、主锥形螺杆及副锥形螺杆与减速分配箱系统由花键套连接、主锥形螺杆及副锥形螺杆分别与减速分配箱系统的第一输出齿轮轴及第二输出齿轮轴之间采用定心球垫来调心，保证了螺杆的推力作用线和减速分配箱系统的输出齿轮轴保持同一轴线，有效提高推力轴承的使用寿命；(4)、中间齿轮轴将动力分配给第一输出齿轮轴和第二输出齿轮轴，保证了第一输出齿轮轴和第二输出齿轮轴的旋向一致，转速一致，使得第一输出齿轮轴和第二输出齿轮轴上的扭力只是中间齿轮的二分之一，大大延长了第一输出齿轮轴和第二输出齿轮轴的使用寿命；(5)、第一输出齿轮轴和第二输出齿轮轴采用圆柱齿轮并且交错放置，可以最大限度的增加齿轮分度圆直径，增加齿数或模数，大大降低制造难度，有效提高制造精度，承载能力大大提高；(6)、在挤出塑料板材时可以拿掉设于排气座底部排气封板，充分排气，挤出塑料管材的时候可以装上排气封板，防止冒料，防止挤出压力的波动，保证管材壁厚均匀，实现一个机器既可生产塑料管材亦可生产塑料板材；(7)、机筒系统采用电磁加热器，加热直接作用在机筒里面，加热效率提高，能耗大大减少；(8)、机筒移动装置采用电动方式，大大减少拆卸时间，减速劳动强度，后调节支架采用螺纹高度可调节方式，安装操作难度降低，调节时间缩短，效率提高。

附图说明

图1示出了本发明的塑料管材及板材通用锥形同向双螺杆挤出机的构造示意图。

图2示出了本发明的主锥形螺杆及副锥形螺杆配对的构造示意图。

图3示出了本发明的主锥形螺杆的构造示意图。

图4示出了本发明的副锥形螺杆的构造示意图。

图5示出了本发明的分离区的局部放大主示意图。

图6示出了本发明的分离区的展开示意图。

图7示出了本发明的反螺纹区的剖视图。

图8示出了本发明的二次塑化区的剖视图。

图9示出了本发明的分离区的剖视图。

图10示出了本发明的挤出区的剖视图。

图11示出了本发明的减速分配箱系统的构造示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

首先，请参考图1，作为一种非限制性实施方式，本发明的塑料管材及板材通用锥形同向双螺杆挤出机包括：驱动电机10、减速分配箱系统20、喂料系统30、传动系统40、锥形同向双螺杆系统50、机筒系统60以及排气系统70。

驱动电机10将动力传递给减速分配箱系统20，在本发明中，减速分配箱系统20为一体式设计，同时具有减速及动力分配的作用。在动力由减速分配箱系统20变速后，将动力分配给锥形同向双螺杆系统50，使得锥形同向双螺杆系统50中的两根螺杆获得一致的转向和转速。锥形同向双螺杆系统50与减速分配箱系统20通过传动系统40相连接，具体来讲，如图1所示，锥形同向双螺杆系统50与减速分配箱系统20由花键套401连接，锥形同向双螺杆系统50中的两根螺杆与减速分配箱系统20的输出轴之间采用定心球垫402来调心，从而保证了螺杆的推力作用线和减速分配箱系统20的输出轴保持在同一轴线，有效提高了推力轴承的使用寿命。

为了克服螺杆剪切热不够、塑化不良的缺陷，在该非限制实施方式中，如图2所示，本发明的锥形同向双螺杆系统50包括：主锥形螺杆51及副锥形螺杆52，主锥形螺杆51及副锥形螺杆52的旋转方向为同方向的，旋转方向或是同时向右或是同时向左，主锥形螺杆51及副锥形螺杆52的外锥度设定为0.5～1.5度，内锥度小于或等于外锥度。

如图3及图4所示，主锥形螺杆51及副锥形螺杆52沿物料的移动方向分别依次设有：进料区501、塑化区502、反螺纹区503、二次塑化区504、分离区505、排气区506以及挤出区507。从图2～图4可以看出，反螺纹区503的螺旋方向与其他区域的螺旋方向相反，同时，请参考图7～图10，排气区506的螺纹导程、挤出区507的螺纹导程、塑化区502的螺纹导程、以及二次塑化区504的螺纹导程依次递减，进料区501的螺纹导程与塑化区502的螺纹导程相等，反螺纹区503的螺纹导程与二次塑化区504的螺纹导程相等，在长度布局方面，挤出区507的长度、塑化区502的长度、二次塑化区504的长度、排气区506的长度、进料区501的长度、反螺纹区503的长度以及分离区505的长度依次递减。

本发明在塑化区502后面增加反螺纹区503，提高了塑化区502的充满长度，同时，为提高混炼效果，在反螺纹区503上设有多个等距分布的垂直于反螺纹区503的螺棱的深度为1～6毫米的第一浅槽5031。然后，在反螺纹区503后设置二次塑化区504，并在二次塑化区504上设置多个等距分布的垂直于二次塑化区504的螺棱的深度为螺槽深度的二分之一至三分之二的第二浅槽5041，从而可以增加混炼效果。接着，在二次塑化区504后设置分离区505，如图5和图6所示，在分离区505的外缘上车有多道呈三角形的深度为0.3～3毫米的第三浅槽5051，从而有效增加塑化效果。分离区505后设置有大导程螺纹的排气区506，从而挤出机在制作塑料板材时排气区506可作为排气口，而在制作管材时排气区506又可作为输送元件。排气区506后设有挤出区507，挤出区507中间段设有多个等距分布的垂直于挤出区507的螺棱的第四浅槽5071，第四浅槽的深度设定为挤出区的螺槽深度的的二分之一至三分之二。

针对机筒系统夹角加工误差大，主锥形螺杆51及副锥形螺杆52的轴向受力中心线不与减速分配箱系统的输出轴同轴的情况，如图3及图4所示，本发明在主锥形螺杆51及副锥形螺杆52的柄部设有内半球孔508用来安装定心球垫402。

作为一种可选择实施方式，如图1所示，机筒系统60为分体式的机筒，其沿物料的移动方向分为前机筒601及后机筒602，外壁上设有电磁加热器603，其加热效果直接作用在机筒里面，加热效率提高，开机加热只需20分钟，大大减少了能耗。同时，位于机筒系统60前端的机筒移动装置604采用电动方式，从而大大减少拆卸时间，减速劳动强度，而位于机筒系统60后端的后调节支架605则采用螺纹高度可调节方式，从而降低安装操作难度，缩短调节时间，提高组装效率。

作为另一种可选择实施方式，排气系统70设置在机筒系统上，其包括排气座701和气体注入口702，排气座701的底部设有一个排气封板703，挤出机在挤出塑料板材时压力低，可以选择拿掉排气封板703，充分排气，而在挤出塑料管材的时候由于机头压力高，气体少，不需要开设排气口，所以可以装上排气封板703，防止冒料，防止挤出压力的波动，保证管材壁厚均匀。气体注入口702用来注入发泡气体或发泡剂，从而生产发泡制品。在本发明中，排气座701处通过连接真空罐704及真空泵705来实现对机筒内的气体的排出效果。

作为又一种可选择实施方式，如图11所示，本发明的减速分配箱系统20为一体式设计，即将分配箱和减速箱合为一体，减速分配箱系统20包括：与驱动电机10相连接的带有输入齿轮(未标识)的输入齿轮轴201、与输入齿轮相啮合第一齿轮202、与第一齿轮202的第一齿轮轴(未标识)同轴的第二齿轮203、与第二齿轮203相啮合的第三齿轮204、第三齿轮204套接于其上并带有中间齿轮(未标识)的中间齿轮轴205、以及分别与中间齿轮相啮合的第一输出齿轮(未标识)及第二输出齿轮(未标识)，其中，第一输出齿轮的第一输出齿轮轴206与主锥形螺杆51相连接，第二输出齿轮的第二输出齿轮轴207与副锥形螺杆52相连接，第一输出齿轮轴206与第二输出齿轮轴207之间呈1～5度的夹角，其中，中间齿轮为锥形齿轮，第一输出齿轮及第二输出齿轮为圆柱齿轮，中间齿轮轴作为主动齿轮将动力分配给第一输出齿轮轴206和第二输出齿轮轴207。

由此，驱动电机10将动力传递给输入齿轮轴201，经第一齿轮202、第二齿轮203、第三齿轮204变速，得到需要的转速，由中间齿轮轴205将动力分配给第一输出齿轮轴206与第二输出齿轮轴207并保证了第一输出齿轮轴206和第二输出齿轮轴207的旋向一致，转速一致，这样的好处是第一输出齿轮轴206和第二输出齿轮轴207的扭力只是中间齿轮的二分之一，使得第一输出齿轮轴206和第二输出齿轮轴207的使用寿命大大提高，第一输出齿轮轴206和第二输出齿轮轴207采用圆柱齿轮并且交错放置，可以最大限度的增加齿轮分度圆直径，增加齿数或模数，大大降低制造难度，有效提高制造精度，承载能力大大提高。

作为再一种可选择实施方式，为了解决喂料螺杆卡住的难题，本发明的喂料系统30采用双螺杆喂料机31，并在料斗处增加搅拌装置，有效解决卡料问题，通过喂料机转动座32设于传动系统40的上方，使得双螺杆喂料机31的出料口与锥形同向双螺杆系统60的入料口相对应。

由此可见，在本发明中，首先驱动电机10将动力传递给减速分配箱系统20，由减速分配箱系统20变速后将动力分配给锥形同向双螺杆系统50中的主锥形螺杆51及副锥形螺杆52，使得它们获得一致的转向和转速，喂料系统30边搅拌边将物料送入锥形同向双螺杆系统50中，物料依次经过进料区501、塑化区502、反螺纹区503、二次塑化区504、分离区505、排气区506以及挤出区507，在生产塑料板材、塑料管材或发泡制品时，对应地调整排气系统70中相应的装置，从而完成产品的制备。在整个制备过程中，减速分配箱系统20的传递扭矩大，承载能力提高一倍，使用寿命大幅度提高、而且噪音小，在挤出过程中，锥形同向双螺杆系统50的剪切热量大、塑化好、混炼好、填充比例高，而且制备过程中排气口不冒料，制出的产品强度好、表面光亮，既能挤出塑料板材又能挤出塑料管材。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。