塑料挤出机的挤出螺杆的制作方法

本发明涉及塑料挤出机设备领域，特别涉及一种塑料挤出机的挤出螺杆。

背景技术：

现有技术中，通常通过提高挤出螺杆的高效输送与塑化质量来提高塑料挤出机的产量以及挤出质量。这种情况下，通常对挤出螺杆的螺纹形式、混练形式、长径比、转数等做出改变以达到上述目的。在达到上述目的的过程中，挤出螺杆遇到的不足之处在于：一：大长径比的螺杆的加工精度要求较高，因此制造成本较高，大长径比的螺杆多设有异形混练段，此段既浪费了长径比又提高了加工难度，然而挤出螺杆加工精度不高的话，会对塑料产生过度剪切，生成额外的剪切热，破坏塑料内部分子链，导致塑料发生分解，进而影响挤出质量；二：在塑料挤出机的挤出过程中，由于挤出螺杆在高温、强烈磨损、大扭矩等环境下工作，因此对挤出螺杆本身的材料的热处理水平要求较高；三、挤出螺杆长度通常不可过长，因为较长的挤出螺杆不仅占地面积较大，而且需要提供较大的扭力才能带动其转动，因此，就需要较大功率的电机，这样一来，必然造成塑料挤出机的能耗过大，不利于节能减排。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够提高输送效率和塑化质量的挤出螺杆。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种塑料挤出机的挤出螺杆，包括外螺杆和内螺杆，所述的外螺杆为动螺杆，所述的内螺杆为定螺杆，所述的外螺杆包括第一螺杆部和第一柄部，所述的第一柄部为动力输入轴，所述的第一螺杆部具有内部为中空结构的前段，所述的内螺杆同轴套设在所述的第一螺杆部的前段内，所述的第一螺杆部的前段内表面与所述的内螺杆的外表面之间形成挤出料道，所述的第一螺杆部具有沿所述的外螺杆的周向延伸的第一主螺纹和第一副螺纹，所述的外螺杆的第一主、副螺纹彼此交替设置，相邻所述的第一主、副螺纹之间形成螺旋凹槽，所述的螺旋凹槽的底部设置有连通所述的挤出料道的多个通孔，所述的内螺杆包括第二螺杆部和第二柄部，所述的第二柄部转动地设置在所述的第一螺杆部的内部，所述的第二螺杆部具有沿所述的内螺杆的周向延伸的第二螺纹，所述的第二螺纹的螺纹旋向与所述的第一主螺纹的螺纹旋向相反。

上述技术方案中，优选的，所述的螺旋凹槽形成筛状底槽。

上述技术方案中，优选的，所述的第一副螺纹的螺距大于所述的第一主螺纹的螺距。

上述技术方案中，优选的，所述的螺旋凹槽的槽宽沿所述的外螺杆的轴向自后向前逐渐变大。

上述技术方案中，优选的，所述的第一主螺纹的长度大于所述的第一副螺纹的长度。

上述技术方案中，优选的，所述的第一主螺纹的长度是所述的外螺杆直径的19至20倍。

上述技术方案中，优选的，所述的第二螺纹的长度是所述的内螺杆直径的14至15倍。

上述技术方案中，优选的，所述的第一副螺纹的螺纹牙高小于所述的第一主螺纹的螺纹牙高。

上述技术方案中，优选的，所述的第一螺杆部具有内部为实心结构的后段，所述的后段与所述的前段的长度比为0.8～１.2。

本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本案中，通过在外螺杆内部套设内螺杆，并且外螺杆为动螺杆，内螺杆为定螺杆，使得位于外螺杆外侧的塑料能够完全熔融以后才进入挤出料道，因此，塑料在机筒内的塑化效果更好，通过同轴设置内、外螺杆的结构，使得塑料在完全熔融后能够沿着内螺杆的第二螺纹移出挤出料道，相比于现有技术，本案的挤出螺杆挤出效率更高。

附图说明

附图1为本发明的塑料挤出机的主视剖视示意图；

附图2为附图1的局部放大示意图a；

附图3为本发明的挤出螺杆的主视剖视示意图；

附图4为附图3的局部放大示意图b；

附图5为本发明的外螺杆的主视示意图；

附图6为附图5的局部放大示意图c;

附图7为附图5的局部放大示意图d；

附图8为本发明的内螺杆的安装示意图；

附图9为本发明的分流盘的主视示意图；

附图10为本发明的分流装置的安装示意图；

其中：100、塑料挤出机；1、挤出机筒；11、喂料口；12、加热料道；13、出料口；14、加热器；141、加热风机；2、挤出模具；21、心模；22、挤出通道；3、外螺杆；31、第一螺杆部；311、前段；312、后段；313、定位孔；3131、台阶面；32、第一柄部；321、第一柄部螺纹；33、挤出料道；34、第一螺纹；341、第一主螺纹；342、第一副螺纹；35、螺旋凹槽；351、通孔；36、推力轴承；37、背压螺纹；4、内螺杆；41、第二螺杆部；42、第二柄部；421、第二柄部螺纹；43、第二螺纹；5、驱动装置；6、分流装置；61、分流盘；62、分流锥；63、分流筋；64、分流孔；65、中心孔；7、滑动推力套；71、推力部。

具体实施方式

为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。其中，本实施例中所提到的“前”、“后”分别为附图1中所示的左、右方向，“轴向”为附图1中所示的沿外螺杆/内螺杆/挤出机筒左右延伸的方向，“周向”为附图1中所示的绕外螺杆/内螺杆/挤出机筒外侧圆周的方向，“径向”为附图1中所示的沿外螺杆/内螺杆/挤出机筒的截面圆的半径延伸的方向。

如附图1所示的塑料挤出机100，它包括一长筒状的挤出机筒1，挤出机筒1的内部为中空结构并且形成加热料道12，挤出机筒1的前端部为连通该加热料道12的出料口13，挤出机筒1的后侧部上方安装有喂料座，喂料座上开设有连通该加热料道12的喂料口11，因此，通过喂料口11可以向机筒1内部供给塑料原料，从喂料口11进入的塑料原料将进入加热料道12加热。挤出机筒1的外表面上安装有用于给挤出机筒1供热的多个加热器14，这些加热器14均匀排布，每个加热器14连接一个加热风机141，使得挤出机筒1可以通过这些加热器14来获取外部的热源，这样做的好处是：进入挤出机筒1内部的塑料原料能够充分吸收挤出机筒1外部的热源，得到预热，有利于塑料原料的熔融和塑化。

挤出机筒1的前端部在位于出料口13处安装有挤出模具2，挤出模具2与挤出机筒1直接接驳，并且通过螺栓紧固，挤出模具2内部为中空结构并且同轴安装有芯模21，挤出模具2内部具有挤出通道22，挤出机筒1的出料口13处固定安装有用于将熔融塑料分流的分流装置6，该分流装置6包括固定在心模21后端部的分流盘61、固定在分流盘61后端部的分流锥62。

挤出机筒1的内部同轴转动的设置有外螺杆3，外螺杆3呈长杆状，外螺杆3的外表面上设置有第一螺纹34，带有该第一螺纹34的部分形成第一螺杆部31，不带有该第一螺纹34的剩余部分形成第一柄部32。挤出机筒1的后侧部安装有驱动装置5，第一柄部32与驱动装置5相传动连接，为了避免外螺杆3在高速转动时发生轴向窜动，因此，在第一柄部32上同轴套设有推力轴承36。第一螺杆部31的前段为中空结构，此中空结构的前段内部形成挤出料道33，第一螺杆部31的外表面上具有沿外螺杆3的轴向延伸的螺旋凹槽35，螺旋凹槽35的底部开设有连通该挤出料道33的多个通孔351，熔融的塑料原料可通过这些通孔351进入挤出料道33内。第一螺杆部31的前段内部同轴安装有内螺杆4，内螺杆4的前端部与分流锥62的后端部固定连接，内螺杆4的后端部相对转动的设置在外螺杆3的第一螺杆部31的内部（即在外螺杆3高速转动时，内螺杆4保持相对静止，也就是说，外螺杆3为动螺杆，内螺杆4为定螺杆），内螺杆4的外表面上设置有第二螺纹43，并且第二螺纹43的旋向与第一螺纹34的旋向相反，这样设置是因为：由于外螺杆3高速转动并且带动塑料原料也随之转动，由于内螺杆4是静止的，运动的塑料原料将沿着内螺杆4上的第二螺纹43延伸方向移动。附图1中所示的塑料挤出机100的工作过程如下：由喂料口11进入的塑料原料先进入挤出机筒1内部的加热料道12内预热，外螺杆3高速转动并且推动塑料原料向前移动（即向着出料口13的方向移动），外螺杆3在高速转动时对塑料原料产生剪切热，因此塑料原料在外部热源与外螺杆3的剪切热的双重作用下，一边向前移动，一边熔融，待塑料原料完全熔融以后，塑料原料从外螺杆3上的通孔351进入外螺杆3内部的挤出料道33内，最后通过挤出模具2形成制品。此过程能够提升塑料原料的塑化效果，尚未熔融的塑料原料将无法直接进入挤出料道33内，直至塑料原料完全熔融。这样做的好处是：一、避免塑料原料在挤出机筒1内部停留时间过长，这是因为塑料原料长时间的吸收外部热源和外螺杆的剪切热容易发生分解，影响塑料挤出机的塑化质量；二、塑料原料熔融以后即进入挤出料道33内，提高塑料挤出机的挤出效率。

如附图2所示，外螺杆3同轴套设在挤出机筒1内并且位于加热料道12内，外螺杆3的第一螺杆部31上设置有第一螺纹34，第一螺纹34包括第一主螺纹341和第一副螺纹342，相邻的第一主、副螺纹之间形成了螺旋凹槽35，螺旋凹槽35的底部均匀设置有多个通孔351。外螺杆3的第一螺杆部31的前段为中空结构并且形成挤出料道33，内螺杆4位于该挤出料道33内，上述的这些通孔351与该挤出料道33相连通，使得位于挤出机筒1的内表面、外螺杆3的外表面之间的熔融的塑料原料能够通过这些通孔351进入挤出料道33内。

如附图3所示，外螺杆3同轴套设在挤出机筒1内，外螺杆3包括第一螺杆部31和第一柄部32，第一柄部32为动力输入轴且与驱动装置5传动连接。第一螺杆部31的内部前段为中空结构，内螺杆4同轴套设在第一螺杆部31的前段311内并且外螺杆3的后端部能够相对内螺杆4转动，第一螺杆部31具有第一螺纹34，第一螺纹34包括沿外螺杆3的周向延伸的第一主螺纹341和第一副螺纹342，第一主、副螺纹彼此交替设置，相邻第一主、副螺纹之间形成螺旋凹槽35，螺旋凹槽35的槽宽沿外螺杆3的轴向自后向前逐渐变大，这样做的好处是：由于螺旋凹槽35的槽宽在接近出料口12处变得越来越大，因此，位于螺旋凹槽35底部的通孔351的数量也越来越多，塑料原料在外螺杆3的转动带动下向着出料口13处移动，大量熔融的塑料原料在接近出料口13时通过这些通孔351进入挤出料道12内，采用内、外螺杆这种同轴套设的结构不仅使得塑料原料的塑化效果更好，而且塑料挤出机的挤出效率也更高。

如附图4所示，外螺杆3的第一螺杆部31的前段内部形成挤出料道33并且内螺杆4位于该挤出料道33内，内螺杆4的后端部为第二柄部42，为避免有少部分的塑料原料向第二柄部42处移动，（这是因为第二柄部42的外表面与第一螺杆部31的内表面之间存有少量的塑料原料时，只会加大第二柄部42的外表面与第一螺杆部31的内壁面之间的机械摩擦，进而加剧内螺杆4的磨损）因此在第二柄部42的前侧设置有一段螺距较小的第二柄部螺纹421，该第二柄部螺纹421不仅能够排除外螺杆3内部多余的水汽和杂质，还能够减小内螺杆4的外表面与外螺杆3的内壁面之间产生的磨损，进而保护内螺杆4；第二柄部42上同轴固定套设有滑动推力套7，第一螺杆部31的前段311内沿外螺杆3的轴向设置有定位孔313，滑动推力套7位于该定位孔313中，定位孔313具有沿径向延伸的台阶面3131，滑动推力套7具有外径变大的推力部71，推力部71抵紧在台阶面3131上，由于外螺杆3的高速转动，第二柄部42的外表面与第一螺杆部31的内表面发生滚动摩擦，为了避免内、外螺杆之间的过热摩擦，因此，滑动推力套7采用以高力黄铜为基体的材料，其中，高力黄铜的化学式为cuzn25al6mn4。此外，由于滑动推力套7的外表面承受了大量的摩擦热，因此可以在滑动推力套7的外表面上开设沟槽，并将优质石墨镶嵌在此沟槽内，也可以在滑动推力套7的外表面上覆上一层石墨层，这样做的好处是：由于滑动推力套7在此处起到与轴承类似的作用，但是相比于传统的轴承，其具有一般轴承所不具有的优点是：一者由于滑动推力套7的外表面覆有石墨，因此滑动推力套7不需要添加润滑油即可实现自润滑，二者，由于滑动推力套7本身材质的耐高温、耐磨损的属性，其能够承受较高强度的工作环境。

如附图5所示，外螺杆3为一长筒状的螺杆，外螺杆3包括带有第一螺纹34的第一螺杆部31、位于第一螺杆部31后端部的第一柄部32，第一螺纹34包括第一主螺纹341和第一副螺纹342，相比于传统的大长径比的挤出螺杆（传统的挤出螺杆的螺纹长度与螺杆的直径之间的比值可以达到33:1甚至更高），在本实施例中，外螺杆3的第一主螺纹341的长度与外螺杆3的直径之间的比值仅为19～20：1，优选19:1，因此，整个外螺杆3的长度可以做的很短，其占地面积也较小，能耗也较低，相比于传统的双螺杆并列的结构，（由于双螺杆的高速转动，位于两螺杆之间的塑料原料承受的剪切热较大，容易发生分解；但是较小长径比的螺杆又存在这样的问题，即塑料原料在接近出料口处时，仍然有部分塑料原料尚未熔融即被挤出，进而影响挤出质量）因此，在外螺杆3的第一螺杆部31上设置有与第一主螺纹341相互交替排布的第一副螺纹342，并且第一副螺纹342的螺距大于第一主螺纹341的螺距，第一副螺纹342的螺纹牙高小于第一主螺纹341的螺纹牙高，相邻第一主、副螺纹之间形成沿外螺杆3的轴向延伸的螺旋凹槽35，螺旋凹槽35形成筛状底槽，筛状底槽的通孔351均匀分布且连通挤出料道33。这样做的好处是：增加了塑料原料承受的剪切热，避免了大、小长径比的螺杆容易出现的诸多影响塑化效果的问题。第一螺杆部31包括内部为中空结构的前段311和内部为实心结构的后段312，在本实施例中，该后段与前段的长度比可以达到0.8～1.2，优选0.8，前段311内部形成挤出料道33，前段311为熔融段，即塑料原料在到达此段处时，已经处于熔融状态，后段312用作输送段，即处于挤出机筒1的加热料道12内部的塑料原料在外螺杆3的高速转动下，由输送段输送至熔融段，再通过熔融段上的筛状底槽的通孔351进入挤出料道33内。

如附图6所示，外螺杆的前端部与挤出机筒1的出料口13相接，为了避免位于外螺杆3外表面、挤出机筒1的内表面之间的塑料原料从出料口13处泄露，在外螺杆3的前端部上设置有小螺距的背压螺纹，该背压螺纹为外螺纹，这样做的好处是：由于外螺杆3高速转动并推动塑料原料向出料口处移动，塑料原料移动至接近出料口13处时会受到一个与塑料原料运动方向相反的力，迫使塑料原料向相反方向回流，使得尚未熔融的塑料原料能够完全熔融以后再进入挤出料道内，进一步提高塑料的塑化效果和挤出质量。

如附图7所示，外螺杆3的后端部为第一柄部32，为避免有少部分的塑料原料向第一柄部32处移动，（这是因为第一柄部32的外表面与挤出机筒1的内表面之间存有少量的塑料原料时，只会加大第一柄部32的外表面与挤出机筒1的内表面之间的机械摩擦，进而加剧外螺杆3的磨损）因此在第一柄部32的前端设置有一段螺距较小的第一柄部螺纹321，该第一柄部螺纹321不仅能够排除挤出机筒1内部多余的水汽和杂质，还能够减小外螺杆3的外表面与挤出机筒1内表面之间产生的磨损，进而保护外螺杆3。

如附图8所示，内螺杆4的前端部开设有螺纹孔，分流盘61的中心孔65内固定有分流锥62，分流锥62的后端部为连接部，该连接部的外表面上具有与上述的螺纹孔相匹配的外螺纹，内螺杆4通过螺纹紧固在分流锥62上，外螺杆3的第一螺杆部31的前段为中空结构，内螺杆4位于第一螺杆部31的前段内，内螺杆4具有第二螺杆部41和第二柄部42，第二螺杆部41的外表面上具有沿内螺杆4的轴向延伸的第二螺纹43，在本实施例中，第二螺纹43的长度与内螺杆4的直径的比值可以达到14～15:1，优选14:1，因此，相比于传统的双螺杆的结构，内螺杆4的长径比更小，即内螺杆4的尺寸可以做的很小，使得塑料挤出机的结构更加紧凑，能耗更小。

如附图9所示，分流盘61呈圆盘状，分流盘61具有沿径向延伸的多个分流筋63，相邻两条分流筋63之间形成分流孔64，分流盘61具有一中心孔65，改中心孔65为安装孔。这样结构的分流盘61可以安装在挤出机筒1的内部，因此，塑料挤出机100可以实现挤出机筒1与挤出模具2之间直接接驳，省去了中间的过渡装置，降低能耗，提高挤出效率。

如附图10所示，分流装置6位于挤出机筒1和挤出模具2的接驳处，挤出机筒1和挤出模具2之间通过螺栓紧固，分流装置6包括分流盘61、安装在分流盘61上的分流锥62，挤出模具2内部安装有芯模21，芯模21的后端部、分流锥62的前端部共同安装在分流盘的中心孔内，分流盘61通过螺钉紧固在挤出机筒1的出料口处，分流锥62的后端部通过螺纹紧固连接内螺杆4，并且对内螺杆4起到支撑和固定的作用。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。