本发明及一种具有多级物料挤塑通道的挤出机，包括圆形端面板、第一及第二端面耐热密封圈、挤出机头、第一及第二圆周耐热密封圈、中心螺杆、第一至第三螺杆筒、料斗、电热圈、机筒、第一至第四向心推力轴承组、第一至第四推力轴承、第一及第二传动机构、第一及第二电机、第一及第二过渡齿轮、机座及第一齿轮至第四齿轮；特点是中心螺杆的中心螺旋槽组的左端与圆形端面板的中心孔连通，第一内螺旋槽组与中心螺旋槽组配合，第一外螺旋槽组与第二内螺旋槽组配合，第二外螺旋槽组与第三内螺旋槽组配合，第三外螺旋槽组与机筒内孔配合，第三外螺旋槽组的左端与料斗连通。其优点为：优化了塑化、混炼和挤出过程，改善塑化挤出制品质量和提高效率。
1.一种具有多级物料挤塑通道的挤出机，包括圆形端面板（1）、第一端面耐热密封圈（2）、挤出机头（3）、第一圆周耐热密封圈（4）、第二圆周耐热密封圈（5）、中心螺杆（6）、第一螺杆筒（7）、第二端面耐热密封圈（8）、第二螺杆筒（9）、第三螺杆筒（10）、料斗（11）、电热圈（12）、机筒（13）、第一向心推力轴承组（14）、第二向心推力轴承组（15）、第一推力轴承（16）、第一传动机构（17）、第一电机（18）、第一过渡齿轮（19）、机座（20）、第二传动机构（21）、第二电机（22）、第二过渡齿轮（23）、第二推力轴承（24）、第一齿轮（25）、第三推力轴承（26）、第二齿轮（27）、第四推力轴承（28）、第三齿轮（29）、第四齿轮（30）、第三向心推力轴承组（31）及第四向心推力轴承组（32)；其中所述中心螺杆（6）通过第三向心推力轴承组（31）、第二推力轴承（24）和座子（20）安装定位，中心螺杆（6）位于第一螺杆筒（7）中心孔内；所述第一螺杆筒（7）通过第四向心推力轴承组（32）及第三推力轴承(26)与座子（20）安装定位，第一螺杆筒（7）位于第二螺杆筒（9）中心孔内；所述第二螺杆筒（9）通过第一向心推力轴承组（14）及第四推力轴承（28）与座子（20）安装定位，第二螺杆筒（9）位于第三螺杆筒（10）中心孔内；所述第三螺杆筒（10）通过第二向心推力轴承组（15）及第一推力轴承（16）与座子（20）安装定位；所述料斗（11）安装在机筒（13）的左端并连通，所述圆形端面板（1）与挤出机头（3）固结在一起，圆形端面板（1）的中心孔与挤出机头（3）的内孔连通作为物料通道，圆形端面板（1）位于中心螺杆（6）、第一螺杆筒（7）、第二螺杆筒（9）及第三螺杆筒（10）的左端；机筒（13）的左端安装在圆形端面板（1）上，机筒（13）套装在第三螺杆筒（10）的左部外圆周上；所述圆形端面板（1）、中心螺杆（6）、第一螺杆筒（7）、第二螺杆筒（9）、第三螺杆筒（10）及机筒（13）均同轴心；
所述第二电机（22）通过第二传动机构（21）、第二过渡齿轮（23）及第一齿轮（25）带动中心螺杆（6）转动；所述第二传动机构（21）带动第二齿轮（27）转动，所述第二齿轮（27）带动第一螺杆筒（7）转动；所述第一电机（18）通过第一传动机构（17）、第一过渡齿轮（19）及第三齿轮（29）带动第二螺杆筒（9）转动；所述第一传动机构（17）带动第四齿轮（30）转动，所述第四齿轮（30）带动第三螺杆筒（10）转动；
其特征在于所述中心螺杆（6）的左部设有中心螺旋槽组（61）；在第一螺杆筒（7）左部的外圆周上设有第一外螺旋槽组（71），在第一螺杆筒（7）左部的内圆孔上设有第一内螺旋槽组（72），在第一螺杆筒（7）上设有连通第一外螺旋槽组（71）的右端部与第一内螺旋槽组（72）的右端的第一径向通孔组（73）；在第二螺杆筒（9）左部的外圆周上设有第二外螺旋槽组（91），在第二螺杆筒（9）左部的内圆孔上设有第二内螺旋槽组（92），第二螺杆筒（9）的左端与圆形端面板（1）作为第二径向通道的间有间隙（93）；第三螺杆筒（10）左部的外圆周上设有第三外螺旋槽组（101），在第三螺杆筒（10）左部的内圆孔上设有第三内螺旋槽组（102），在第三螺杆筒（10）上设有连通第三外螺旋槽组（101）的右端及第三内螺旋槽组（102）的右端的第三径向通孔组（103）；所述中心螺旋槽组（61）的左端与圆形端面板（1）的中心孔连通，所述第一内螺旋槽组（72）与中心螺旋槽组（61）配合形成第四级物料通道，所述第一外螺旋槽组（71）与第二内螺旋槽组（92）配合形成第三级物料通道，所述第二外螺旋槽组（91）与第三内螺旋槽组（102）配合形成第二级物料通道，所述第三外螺旋槽组（101）与机筒（13）内孔配合形成第一级物料通道，第三外螺旋槽组（101）的左端与料斗（11）连通。
2.根据权利要求1所述的具有多级物料挤塑通道的挤出机，其特征在于所述第一外螺旋槽组（71）与第一内螺旋槽组（72）的旋向相反；所述第二外螺旋槽组（91）与第二内螺旋槽组（92）的旋向相反；所述第三外螺旋槽组（101）与第三内螺旋槽组（102）的旋向相反。
3.根据权利要求1所述的具有多级物料挤塑通道的挤出机，其特征在于所述中心螺杆（6）、第一螺杆筒（7）、第二螺杆筒（9）第三螺杆筒（10）外形可为圆柱形，也可为圆锥形，所述第一螺杆筒（7）、第二螺杆筒（9）第三螺杆筒（10）的内孔可为圆柱形，也可为圆锥形，所述机筒（13）的形状与第三螺杆筒（10）的外形相适应。
4.根据权利要求1所述的具有多级物料挤塑通道的挤出机，其特征在于所述中心螺杆（6）与第一螺杆筒（7）转动方向相反，第一螺杆筒（7）与第二螺杆筒（9）转动方向相反，第二螺杆筒（9）与第三螺杆筒（10）转动方向相反。
具有多级物料挤塑通道的挤出机
技术领域
[0001] 本发明及一种对各类无机及有机高分子材料进行塑化、破碎、混炼、挤出成型、反应挤出的设备，尤其涉及一种具有多级物料挤塑通道的挤出机，属于材料粉碎、混炼和挤出成型装备技术领域。
背景技术
[0002] 在塑料、橡胶和其他类工业领域中，对物料进行粉碎、磨压、混炼和挤出成型是重要加工方法和手段。普通的螺杆挤塑装置对物料进行粉碎、剪切和磨压的功能有限，尤其当物料进行强力磨碎、混炼时，此缺点更是突出。
[0003] 为克服普通螺杆机的不足，有部分机器采用锥形螺杆。
[0004] 中国专利“圆锥形螺杆塑料挤出机”，其所述螺杆为圆锥形，且越靠近出料口，螺棱越密，通过螺距和螺杆直径的变化提高了螺杆剪切力和对物料的粉碎能力，改善了提高了制品质量。
[0005] 中国专利“螺杆三角形排列的差速锥形三螺杆挤出机”和“螺杆一字形排列的差速锥形三螺杆挤出机”，其三个锥形螺杆分别呈一字形排列和三角形排列，由于采用特殊的螺杆结构和排列方式，实现了差速转动，增强了混炼能力。
[0006] 中国专利“锥形同向双螺杆挤出机”，在机筒内设有一根主锥形螺杆和一根副锥形螺杆，二根螺杆作同向转动运动，相比普通双螺杆挤出机，挤出质量和效率都有所提高。
[0007] 以上几种锥形螺杆挤出机，尽管克服了普通螺杆挤出机的缺点，但都具有塑化性能、混炼能力、磨压能力和挤出能力不强的问题，并最终影响塑化挤出质量和效率。
[0008] 从装配关系看，上述诸专利中，多根锥形螺杆都是啮合关系且不同轴，而中国专利“复合共挤锥形螺杆挤出机”中，其二根螺杆则是同轴装配且形成内外套装关系，具体而言，是在其机筒内装有嵌套的内外二个锥形螺杆，能对挤出效率和质量的提高有一定帮助，但其主要用于复合共挤出，不太适应混炼挤出等加工。
发明内容
[0009] 本发明的目的是提供一种具有多级物料挤塑通道的挤出机，优化了塑化、混炼和挤出过程，改善塑化挤出制品质量和提高效率。
[0010] 为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种具有多级物料挤塑通道的挤出机，包括圆形端面板、第一端面耐热密封圈、挤出机头、第一圆周耐热密封圈、第二圆周耐热密封圈、中心螺杆、第一螺杆筒、第二端面耐热密封圈、第二螺杆筒、第三螺杆筒、料斗、电热圈、机筒、第一向心推力轴承组、第二向心推力轴承组、第一推力轴承、第一传动机构、第一电机、第一过渡齿轮、机座、第二传动机构、第二电机、第二过渡齿轮、第二推力轴承、第一齿轮、第三推力轴承、第二齿轮、第四推力轴承、第三齿轮、第四齿轮、第三向心推力轴承组及第四向心推力轴承组；其中
[0011] 所述中心螺杆通过第三向心推力轴承组、第二推力轴承和座子安装定位，中心螺杆位于第一螺杆筒中心孔内；所述第一螺杆筒通过第四向心推力轴承组及第三推力轴承与座子安装定位，第一螺杆筒位于第二螺杆筒中心孔内；所述第二螺杆筒通过第一向心推力轴承组及第四推力轴承与座子安装定位，第二螺杆筒位于第三螺杆筒中心孔内；所述第三螺杆筒通过第二向心推力轴承组及第一推力轴承与座子安装定位；所述料斗安装在机筒的左端并连通，所述圆形端面板与挤出机头固结在一起，圆形端面板的中心孔与挤出机头的内孔连通作为物料通道，圆形端面板位于中心螺杆、第一螺杆筒、第二螺杆筒及第三螺杆筒的左端；机筒的左端安装在圆形端面板上，机筒套装在第三螺杆筒的左部外圆周上；所述圆形端面板、中心螺杆、第一螺杆筒、第二螺杆筒、第三螺杆筒及机筒均同轴心；
[0012] 所述第二电机通过第二传动机构、第二过渡齿轮及第一齿轮带动中心螺杆转动；所述第二传动机构带动第二齿轮转动，所述第二齿轮带动第一螺杆筒转动；所述第一电机通过第一传动机构、第一过渡齿轮及第三齿轮带动第二螺杆筒转动；所述第一传动机构带动第四齿轮转动，所述第四齿轮带动第三螺杆筒转动；
[0013] 其特征在于所述中心螺杆的左部设有中心螺旋槽组；在第一螺杆筒左部的外圆周上设有第一外螺旋槽组，在第一螺杆筒左部的内圆孔上设有第一内螺旋槽组，在第一螺杆筒上设有连通第一外螺旋槽组的右端部与第一内螺旋槽组的右端的第一径向通孔组；在第二螺杆筒左部的外圆周上设有第二外螺旋槽组，在第二螺杆筒左部的内圆孔上设有第二内螺旋槽组，第二螺杆筒的左端与圆形端面板作为第二径向通道的间有间隙；第三螺杆筒左部的外圆周上设有第三外螺旋槽组，在第三螺杆筒左部的内圆孔上设有第三内螺旋槽组，在第三螺杆筒上设有连通第三外螺旋槽组的右端及第三内螺旋槽组的右端的第三径向通孔组；所述中心螺旋槽组的左端与圆形端面板的中心孔连通，所述第一内螺旋槽组与中心螺旋槽组配合形成第四级物料通道，所述第一外螺旋槽组与第二内螺旋槽组配合形成第三级物料通道，所述第二外螺旋槽组与第三内螺旋槽组配合形成第二级物料通道，所述第三外螺旋槽组与机筒内孔配合形成第一级物料通道，第三外螺旋槽组的左端与料斗连通。
[0014] 所述第一外螺旋槽组与第一内螺旋槽组的旋向相反；所述第二外螺旋槽组与第二内螺旋槽组的旋向相反；所述第三外螺旋槽组与第三内螺旋槽组的旋向相反。
[0015] 所述中心螺杆、第一螺杆筒、第二螺杆筒第三螺杆筒外形可为圆柱形，也可为圆锥形，所述第一螺杆筒、第二螺杆筒第三螺杆筒的内孔可为圆柱形，也可为圆锥形，所述机筒的形状与第三螺杆筒的外形相适应。
[0016] 所述中心螺杆与第一螺杆筒转动方向相反，第一螺杆筒与第二螺杆筒转动方向相反，第二螺杆筒与第三螺杆筒转动方向相反。
[0017] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0018] 1、由于在三个螺杆筒的内孔和外圆都有螺槽，可以以较短的轴向长度形成较长的螺槽通道，充分满足物料挤塑工艺对螺杆流道相对长度的要求；同时由于螺杆筒内、外圆螺槽组内物料流向在轴线方向正好相反，能相互抵消很大部分轴向力，减小轴承的轴向受力。
[0019] 2、除中心螺杆外，其它三个螺杆筒直径都较大，大直径锥形螺杆筒同时具有锥形螺杆和螺轮的优势，磨压、粉碎、混炼能力强。
[0020] 3、螺杆筒特殊的外圆周螺旋槽组+内圆孔螺槽组结构，使物料在外圆周螺旋槽组及内圆孔螺旋槽组中先后经历二个不同方向的流动（从螺杆筒轴线方向看，物料在内圆孔螺槽组与外圆周螺槽组中流动方向正相反）以及径向流道的流动，尤其是从外向内三根螺杆筒以及一根中心螺杆组成了四组混合、挤出和输运通道，不断依次、交替改变着物料沿轴线的流动方向，加大增强了物料翻转、混合、剪切、拉伸和熔融，能显著改善物性。
[0021] 4、由于每组相邻螺杆筒转动方向相反，使得每一组配合的内圆孔螺槽与外圆周螺槽，同样增强了物料混炼、熔融。
[0022] 5、物料在沿螺杆筒轴向输送到机头时，要在各组螺旋流道及径向通道内交替进行分流和合流混炼，增强了混炼塑化，混合充分、传质传热效果好、熔融能力强，特别适合于多种不同物料的混炼、塑化和挤出。
[0023] 6、由于相邻的螺杆及螺杆筒作相反方向转动，能以较小转速就能获得较大相对速度，提高了效率。
[0024] 7、能耗小，空心螺杆筒的螺旋槽组都处在完全密封状态，减少了热量的散失，能大大提高热效率。
附图说明
[0025] 图1是本发明的结构示意图；
[0026] 图2是本发明的中心螺杆及螺杆筒配合的结构示意图
[0027] 图3是本发明圆形端面板的结构示意图；
[0028] 图4是本发明中心螺杆的结构示意图；
[0029] 图5是本发明的第一螺杆筒的结构示意图；
[0030] 图6是本发明的第二螺杆筒的结构示意图；
[0031] 图7是本发明的第三螺杆筒的结构示意图。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
[0033] 在本发明描述中,术语 “左”及“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0034] 在本发明的描述中，术语“第一”至“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0035] 如图1至7所示，其是一种具有多级物料挤塑通道的挤出机，包括圆形端面板1、第一端面耐热密封圈2、挤出机头3、第一圆周耐热密封圈4、第二圆周耐热密封圈5、中心螺杆6、第一螺杆筒7、第二端面耐热密封圈8、第二螺杆筒9、第三螺杆筒10、料斗11、电热圈12、机筒13、第一向心推力轴承组14、第二向心推力轴承组15、第一推力轴承16、第一传动机构17、第一电机18、第一过渡齿轮19、机座20、第二传动机构21、第二电机22、第二过渡齿轮23、第二推力轴承24、第一齿轮25、第三推力轴承26、第二齿轮27、第四推力轴承28、第三齿轮29、第四齿轮30、第三向心推力轴承组31及第四向心推力轴承组32；其中
[0036] 所述中心螺杆6通过第三向心推力轴承组31及第二推力轴承24和座子20安装定位，中心螺杆6位于第一螺杆筒7中心孔内；所述第一螺杆筒7通过第四向心推力轴承组32及第三推力轴承26和座子20安装定位，第一螺杆筒7位于第二螺杆筒9中心孔内；所述第二螺杆筒9通过第一向心推力轴承组14及第四推力轴承28和座子20安装定位，第二螺杆筒9位于第三螺杆筒10中心孔内；第三螺杆筒10通过第二向心推力轴承组15及第一推力轴承16和座子20安装定位；所述圆形端面板1、中心螺杆6、第一螺杆筒7、第二螺杆筒9、第三螺杆筒10及机筒13均同轴心；所述料斗11安装在机筒13的左端并连通，圆形端面板1与挤出机头3固结在一起，圆形端面板1的中心孔与挤出机头3的内孔连通作为物料通道，圆形端面板1位于中心螺杆6、第一螺杆筒7、第二螺杆筒9及第三螺杆筒10的左端；机筒13的左端安装在圆形端面板1上，机筒13套装在第三螺杆筒10的左部外圆周上；
[0037] 所述第二电机22通过第二传动机构21、第二过渡齿轮23及第一齿轮25带动中心螺杆6转动；所述第二传动机构21带动第二齿轮27转动，所述第二齿轮27带动第一螺杆筒7转动，这样第二电机22可以同时带动中心螺杆6及第一螺杆筒7转动；所述第一电机18通过第一传动机构17、第一过渡齿轮19及第三齿轮29带动第二螺杆筒9转动；所述第一传动机构17带动第四齿轮30转动，所述第四齿轮30带动第三螺杆筒10转动，这样第一电机18可以同时带动第二螺杆筒9及第三螺杆筒10转动。
[0038] 所述中心螺杆6的左部设有中心螺旋槽组61，在中心螺旋槽组61的右端还设有配合凹槽62；在第一螺杆筒7左部的外圆周上设有第一外螺旋槽组71，在第一螺杆筒7左部的内圆孔上设有第一内螺旋槽组72，在第一螺杆筒7上设有连通第一外螺旋槽组71的右端部与第一内螺旋槽组72的右端的第一径向通孔组73，所述第一径向通孔组73的位置与配合凹槽62的位置相对应；
[0039] 在第二螺杆筒9左部的外圆周上设有第二外螺旋槽组91，在第二螺杆筒9左部的内圆孔上设有第二内螺旋槽组92，第二螺杆筒9的左端与圆形端面板1的右端面间有间隙93，所述间隙93作为物料第二径向通道；
[0040] 第三螺杆筒10左部的外圆周上设有第三外螺旋槽组101，在第三螺杆筒10左部的内圆孔上设有第三内螺旋槽组102，在第三螺杆筒10上设有连通第三外螺旋槽组101的右端部及第三内螺旋槽组102的右端的第三径向通孔组103；
[0041] 所述中心螺旋槽组61的左端与圆形端面板1的中心孔连通，所述第一内螺旋槽组72与中心螺旋槽组61配合形成第四级物料通道，所述第一外螺旋槽组71与第二内螺旋槽组
92配合形成第三级物料通道，所述第二外螺旋槽组91与第三内螺旋槽组102配合形成第二级物料通道，所述第三外螺旋槽组101与机筒13内孔配合形成第一级物料通道，第三外螺旋槽组101的左端与料斗11连通。
[0042] 工作时，中心螺杆6、第一螺杆筒7、第二螺杆筒9、第三螺杆筒10都作旋转运动，物料从料斗11进入第三螺杆筒10的第三外螺旋槽组101与锥形机筒13间形成的物料通道，沿第三外螺旋槽组101向右端移动（朝着背离挤出机头3的方向），当到达第三螺杆筒10的第三径向通孔组103时，物料通过第三径向通孔组103进入第三内螺旋槽组102与第二外螺旋槽组91间，然后顺着第三内螺旋槽组102与第二外螺旋槽组91间向左移动（朝着挤出机头3的方向），当移动到第二螺杆筒9的左端面时，由于第二螺杆筒9的左端与圆形端面板1的右端面间有间隙93，间隙93形成端面的第二径向物料通道，使得物料在压力作用下沿第二螺杆筒9左端面的第二径向通道93进入第二内螺旋槽组92和第一外螺旋槽组71间，并沿第二内螺旋槽组92和第一外螺旋槽组71间向右移动（朝着背离挤出机头3的方向），当物料到达第一外螺旋槽组71右边的第一径向通孔组73时，会沿第一径向通孔组73进入第一内螺旋槽组72与螺旋槽组61间，然后顺着第一内螺旋槽组72与螺旋槽组61间向左移动（朝着挤出机头3的方向），通过圆形端面板1的中心孔并最终通过挤出机头3进入模具。
[0043] 整个物料流动历程依次为：料斗11---第三外螺旋槽组101---第三径向通孔组103---第三内螺旋槽组102 + 第二外螺旋槽组91---第二螺杆筒9左端的第二径向通道
93---第二内螺旋槽组92+第一外螺旋槽组71---第一螺杆筒7的第一径向通孔组73---第一内螺旋槽组72+螺旋槽组61---圆形端面板1中心孔---挤出机头。
[0044] 本实施例中，所述第一外螺旋槽71与第一内螺旋槽72的旋向相反；所述第二外螺旋槽91与第二内螺旋槽92的旋向相反；所述第三外螺旋槽101与第三内螺旋槽102的旋向相反。
[0045] 在本实施例中，所述中心螺杆6、第一螺杆筒7、第二螺杆筒9第三螺杆筒101外形可为圆柱形，也可为圆锥形，所述第一螺杆筒7、第二螺杆筒9及第三螺杆筒101的内孔可为圆柱形，也可为圆锥形，所述机筒13的形状与第三螺杆筒10的外形相适应。
[0046] 在本实施例中，为保证加工过程有足够热量，除了在机筒外设有电热圈外，还分别在相邻的中心螺杆和第二螺杆筒内设有电热棒，由于电热技术已非常成熟且非本专利的重点内容，故在结构原理示意图中未将电热棒画出。
[0047] 以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。
