一種螺桿支撐裝置及具有該裝置的雙螺桿擠出機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種螺桿支撐裝置，特別是一種用于雙螺桿擠出機(jī)的螺桿支撐裝置，以及具有該裝置的雙螺桿擠出機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙螺桿擠出機(jī)以其積木式結(jié)構(gòu)帶來(lái)的多變性和適應(yīng)性以及優(yōu)異的混合性能，在成型、共混、改性、反應(yīng)擠出等聚合物加工過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。雙螺桿擠出機(jī)主要包括傳動(dòng)系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，其中擠壓系統(tǒng)是雙螺桿擠出機(jī)的核心部分，主要包括螺桿和機(jī)筒。物料由加料系統(tǒng)加入機(jī)筒，機(jī)筒內(nèi)螺桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)物料產(chǎn)生螺旋輸送和混合等作用，使物料經(jīng)歷固體輸送、熔融、排氣、混合和熔體輸送等擠出過(guò)程，最后由機(jī)頭擠出，造成粒子或成型為制品。
[0003]螺桿是雙螺桿擠出機(jī)的“心臟”，大部分螺桿為積木式結(jié)構(gòu)，包括芯軸、螺桿元件和螺桿頭，螺桿元件組合安裝在芯軸上，通過(guò)螺桿頭擰緊。螺桿元件包括輸送元件、剪切元件、混合元件等功能元件，不同的螺桿元件可以組合成不同構(gòu)型的螺桿。
[0004]螺桿的支撐方式通常采用懸臂式結(jié)構(gòu)，支撐位置在螺桿根部，螺桿根部通過(guò)連接套與齒輪箱的輸出軸相連，螺桿主體和頭部都懸空在機(jī)筒內(nèi)。為確保螺桿的輸送能力和建壓能力，螺桿的螺棱和機(jī)筒之間的間隙控制在很小的范圍內(nèi)(間隙一般為機(jī)筒內(nèi)徑的0.002倍至0.05倍)。當(dāng)螺桿的長(zhǎng)徑比很大或所加工的物料粘度較低或機(jī)筒內(nèi)物料不夠時(shí)，機(jī)筒內(nèi)的物料不足以浮起螺桿，螺桿在自身重力和離心力等的作用下發(fā)生撓性變形，當(dāng)螺桿的撓性變形大于螺桿的螺棱與機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙時(shí)，螺桿的螺棱與機(jī)筒內(nèi)壁之間會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損，使螺桿的螺棱和機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙增大。若磨損發(fā)生在熔融段，則導(dǎo)致熔融能力下降，并導(dǎo)致溫度不均勻和壓力波動(dòng)；若磨損發(fā)生在熔體輸送段，會(huì)使熔體輸送能力下降；螺桿的螺棱和機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙增大，也會(huì)降低機(jī)筒和物料間的熱傳遞效率。同時(shí)，兩根螺桿所處的環(huán)境并不完全相同，兩根螺桿的撓性變形也會(huì)不一致，引起兩根螺桿上的螺桿元件彼此接觸，從而引起磨損、切削，導(dǎo)致物料流不均勻。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種用于雙螺桿擠出機(jī)的螺桿支撐裝置，該裝置包括一對(duì)或多對(duì)螺桿支撐元件，所述螺桿支撐元件成對(duì)使用，與其它螺桿元件(如輸送元件、剪切元件、混合元件等)一起安裝在螺桿芯軸上，并可以自由組合，一對(duì)螺桿支撐元件在兩根螺桿上的軸向位置相同，一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)的螺桿上可以安裝一對(duì)或多對(duì)螺桿支撐元件，對(duì)螺桿的一個(gè)或多個(gè)不同位置進(jìn)行支撐，從而消除螺桿和機(jī)筒之間及螺桿和螺桿之間的磨損。
[0006]所述螺桿支撐裝置包括成對(duì)使用的兩個(gè)螺桿支撐元件，所述的兩個(gè)螺桿支撐元件分別安裝在兩根螺桿的芯軸上，且在兩根螺桿上的軸向位置相同。所述螺桿支撐元件由三部分組成:一是內(nèi)圈，內(nèi)圈安裝在螺桿的芯軸上，隨螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)；二是外圈，外圈與所述機(jī)筒的內(nèi)壁配合；三是滾動(dòng)體，滾動(dòng)體位于所述內(nèi)圈和所述外圈之間，實(shí)現(xiàn)所述內(nèi)圈與所述外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體可以是球體、圓柱體、凸球面滾子、滾針等，其中圓柱體、凸球面滾子、滾針的結(jié)構(gòu)相似，以下只以球體和圓柱體為例進(jìn)行說(shuō)明，為使所述螺桿支撐元件工作時(shí)保持穩(wěn)定，所述滾動(dòng)體的數(shù)量多3個(gè)。所述的兩個(gè)螺桿支撐元件上所述的外圈相互限位。所述外圈的軸向長(zhǎng)度小于所述內(nèi)圈的軸向長(zhǎng)度。所述外圈在徑向方向上與所述機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙小于所述螺桿的螺棱與所述機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙。所述的兩個(gè)外圈之間的徑向間隙小于所述兩根螺桿之間的徑向間隙。所述螺桿支撐元件上設(shè)有使所述滾動(dòng)體之間保持一定的距離且限制所述滾動(dòng)體相對(duì)所述內(nèi)圈或所述外圈軸向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
[0007]—對(duì)螺桿支撐元件的外圈相互限位，從而使所述外圈不會(huì)在機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈相互限位的方式可以有多種。
[0008]優(yōu)選地，兩個(gè)外圈相互接觸的平面相互貼合，相互限制外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，使外圈不會(huì)在機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種限位方式加工方便，裝配簡(jiǎn)單。
[0009]可選擇地，兩個(gè)外圈相互接觸的部分設(shè)有相互嚙合的結(jié)構(gòu)，相互限制外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，使外圈不會(huì)在機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種限位方式限位精度高。
[0010]可選擇地，將兩個(gè)外圈設(shè)為一個(gè)整體，使外圈不會(huì)在機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種限位方式可靠性高。
[0011]所述外圈的軸向長(zhǎng)度小于所述內(nèi)圈的軸向長(zhǎng)度，所述內(nèi)圈與其它螺桿元件的端面相互貼緊并以相同方式安裝在所述螺桿芯軸上，所述外圈不與其它螺桿元件接觸，所述內(nèi)圈和所述外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]所述外圈在徑向方向上與所述機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙小于所述螺桿的螺棱與所述機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙，所述螺桿在自身重力和離心力等的作用下發(fā)生撓性變形時(shí)，所述外圈首先被壓在所述機(jī)筒內(nèi)壁上，對(duì)所述螺桿起到支撐作用，其它螺桿元件不會(huì)與所述機(jī)筒內(nèi)壁接觸，從而消除螺桿和機(jī)筒之間的磨損。
[0013]所述的兩個(gè)外圈之間的徑向間隙小于所述兩根螺桿之間的徑向間隙，所述的兩根螺桿撓性變形不一致時(shí)，所述的兩個(gè)外圈首先彼此接觸，對(duì)所述螺桿起到支撐作用，使一根螺桿上的其它螺桿元件不會(huì)與另一根螺桿上的其它螺桿元件接觸，從而消除螺桿和螺桿之間的磨損。
[0014]所述螺桿支撐元件上設(shè)有使所述滾動(dòng)體之間保持一定的距離且限制所述滾動(dòng)體相對(duì)所述內(nèi)圈或所述外圈軸向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式可以有多種。
[0015]優(yōu)選地，所述外圈的內(nèi)表面設(shè)有與所述滾動(dòng)體配合的限位凹坑，如滾動(dòng)體為球體則設(shè)有球面限位凹坑，滾動(dòng)體為圓柱體則設(shè)有圓柱體狀限位凹坑，對(duì)所述滾動(dòng)體具有限位作用，所述限位凹坑的數(shù)量與所述滾動(dòng)體的數(shù)量相等。
[0016]可選擇地，所述內(nèi)圈的外表面設(shè)有與所述滾動(dòng)體配合的限位凹坑，如滾動(dòng)體為球體則設(shè)有球面限位凹坑，滾動(dòng)體為圓柱體則設(shè)有圓柱體狀限位凹坑，對(duì)所述滾動(dòng)體具有限位作用，所述限位凹坑的數(shù)量與所述滾動(dòng)體的數(shù)量相等。
[0017]可選擇地，所述螺桿支撐元件還包括保持架，所述保持架部分地包裹所述滾動(dòng)體，并隨所述滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)，使所述滾動(dòng)體之間保持一定的距離，在所述內(nèi)圈的外表面或所述外圈的內(nèi)表面設(shè)置圓周凹槽滾道，所述圓周凹槽滾道限制所述滾動(dòng)體的軸向移動(dòng)。
[0018]雙螺桿擠出機(jī)工作時(shí)，螺桿連續(xù)旋轉(zhuǎn)，物料在螺桿的螺旋輸送作用下連續(xù)向機(jī)頭方向流動(dòng)，物料從所述螺桿支撐元件的所述內(nèi)圈、所述外圈和所述滾動(dòng)體之間的空隙流過(guò)，物料的連續(xù)流動(dòng)會(huì)對(duì)所述螺桿支撐元件產(chǎn)生單方向的軸向壓力。所述內(nèi)圈與相鄰螺桿元件的端面相互貼緊并以相同方式安裝在所述芯軸上，所述內(nèi)圈相對(duì)所述螺桿被完全限位，包括軸向和徑向。所述滾動(dòng)體之間保持一定的距離并在軸向上被限位在所述內(nèi)圈或所述外圈上。所述的兩個(gè)外圈相互限位，不會(huì)在所述機(jī)筒內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，徑向與所述機(jī)筒配合，對(duì)所述螺桿起到支撐作用。
[0019]進(jìn)一步地，為了平衡流體對(duì)所述螺桿支撐元件產(chǎn)生的單方向軸向壓力，提高所述螺桿支撐元件工作的穩(wěn)定性，可以對(duì)所述外圈單方向軸向限位，限位方向與物料流動(dòng)方向相同，即阻止所述外圈隨物料軸向移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外圈單方向軸向限位的方式可以有多種。
[0020]優(yōu)選地，在所述內(nèi)圈或所述外圈上單側(cè)設(shè)置擋邊，所述擋邊緊挨所述滾動(dòng)體的一側(cè)端面，與所述滾動(dòng)體的外表面相接觸，若所述滾動(dòng)體為球體，則所述擋邊的橫截面為圓弧，若所述滾動(dòng)體為圓柱體，則所述擋邊的橫截面為凸臺(tái)形狀。當(dāng)所述外圈上設(shè)有與所述滾動(dòng)體配合的限位凹坑或圓周凹槽滾道時(shí)，在所述內(nèi)圈上單側(cè)設(shè)置擋邊，所述擋邊面向流體來(lái)的方向，阻擋所述滾動(dòng)體隨物料軸向移動(dòng)，而所述滾動(dòng)體在軸向被限位在所述外圈的限位凹坑或圓周凹槽滾道內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)所述外圈單方向軸向限位；當(dāng)所述內(nèi)圈上設(shè)有與所述滾動(dòng)體配合的限位凹坑或圓周凹槽滾道時(shí)，在所述外圈上單側(cè)設(shè)置擋邊，所述擋邊背向流體來(lái)的方向，阻擋所述外圈隨物料軸向移動(dòng)，從面實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外圈單方向軸向限位。
[0021]可選擇地，所述外圈由外圈本體、限位擋圈和連接件組成，所述限位擋圈通過(guò)所述連接件安裝在所述外圈本體上。所述內(nèi)圈上設(shè)有擋邊與所述限位擋圈接觸，所述擋邊面向流體來(lái)的方向，阻擋所述限位擋圈隨物料軸向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)所述外圈單方向軸向限位。所述限位擋圈上設(shè)有流體通道，流體可連續(xù)通過(guò)所述流體通道。進(jìn)一步地，所述限位擋圈上還設(shè)有潤(rùn)滑槽，具體地，所述潤(rùn)滑槽設(shè)在所述限位擋圈與所述內(nèi)圈上所設(shè)擋邊接觸的部位，流體連續(xù)通過(guò)所述潤(rùn)滑槽時(shí)對(duì)所述限位擋圈和所述內(nèi)圈上所設(shè)擋邊之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)起潤(rùn)滑作用。
[0022]進(jìn)一步地，為了進(jìn)一步提高所述螺桿支撐元件工作的穩(wěn)定性，使所述外圈在任何情況下(包括機(jī)筒內(nèi)無(wú)物料時(shí))都不會(huì)發(fā)生軸向移動(dòng)，可以對(duì)所述外圈雙向軸向限位，即所述螺桿支撐元件上設(shè)有使所述滾動(dòng)體之間保持一定的距離且限制所述滾動(dòng)體相對(duì)所述內(nèi)圈和所述外圈軸向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外圈雙向軸向限位的方式可以有多種。
[0023]優(yōu)選地，所述外圈的內(nèi)表面上設(shè)有與所述滾動(dòng)體配合的限位凹坑，所述限位凹坑的數(shù)量與所述滾動(dòng)體的數(shù)量相等，所述內(nèi)圈的外表面設(shè)有圓周凹槽滾道；或在所述內(nèi)圈的外表面上設(shè)有與所述滾動(dòng)體配合的限位凹坑，所述限位凹坑的數(shù)量與所述滾動(dòng)體的數(shù)量相等，所述外圈的內(nèi)表面設(shè)有圓周凹槽滾道。為了將所述螺桿支撐元件順利裝配起來(lái)，將所述外圈設(shè)置為對(duì)開(kāi)式，即將所述外圈剖分為兩部分通過(guò)連接件裝配而成；或所述內(nèi)圈為組合結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)圈本體和安裝在所述內(nèi)圈本體上的限位擋圈，所述內(nèi)圈本體上設(shè)有半面圓周凹槽滾道或半面限位凹坑，所述限位擋圈上也設(shè)有半面圓周凹槽滾道或半面限位凹坑，所述內(nèi)圈本體與所述限位擋圈裝配在一起后，所述內(nèi)圈中間形成圓周凹槽滾道或限位凹坑。進(jìn)一步地，為了安裝定位，將所述外圈的