塑料擠出機下料防堵裝置設計

張友新，孫麗華，盛明榮 ，殷鑠涵，吳江東

(江蘇諾貝爾塑業有限公司，江蘇 蘇州 832000)

塑料擠出機下料方式可分為重力加料和強制加料，重力加料是靠物料自身的重力加入到擠出機，其結構簡單 ， 但是下料不均勻[1]，尤其對含填料較多的配方，易導致物料進一步壓實，形成“架橋”堵料現象，影響到產品質量。強制加料是依靠外力將物料強制加入到擠出機 。目前處理防架料的現有技術是在料斗的下料口處加裝攪拌槳葉進行強，不僅裝置笨重能耗高，還裝卸不方便，還有的在料斗外壁上加裝振動器，帶動整個料斗和物料振動，這樣易造成顆粒料和粉狀料出現分層現象，進而造成產品質量的不穩定。另外，還有在下料斗底部加裝“S”或“Z”型攪拌器，結構雖然固定簡單，但攪拌活動范圍小。同時，料斗下方的物料一旦堵塞形成“架橋”不下料，造成下料斗底部設置的“U”型料斗缺料，使“S”或“Z”型攪拌器空轉，這時需要人工對料斗內的物料采用塑料管和塑料棒等工具在料斗的上方進行上下強制搗料，使滯留在下料口的物料被強制下料，這樣不僅不安全，還耗費大量的人力，而且料斗的下料裝置和“U”型下料裝置不能同步協同運行下料，影響產品質量和生產效率。

為了實現擠出機料斗內的物料能夠順暢下料和穩定運行，設計了塑料擠出機下料防堵裝置，有效的防止了物料的堵塞，減少了人力成本，提升了生產效率，整體裝置設計合理，搗料及攪拌運行平穩，下料順暢。

1 塑料擠出機下料工藝分析

塑料擠出機下料裝置是給擠出機提供物料的，它的前端安裝固定有一個下料斗，對于料斗理想的裝置應具備以下條件，供料均勻，下料順暢，不會產生“架橋”現象，料斗要有一定的容量。目前下料斗的加料方法有重力加料和強制加料兩種。強制加料是在料斗中設置螺旋槳葉，對料斗中的物料進行強制進人擠出機[2]，較好的克服了“架橋”現象，但是，螺旋裝置一般安裝在料斗蓋子上，不僅裝置笨重能耗高，還裝卸不方便。重力加料，物料靠自重進入擠出機內的方法，常用的料斗一般是直徑逐漸減小的圓臺形，料斗可容納一小時左右使用的物料，由于料斗直徑變化太快，易導致物料在下料斗下方堆積、壓實，另一方面，由于物料不斷輸送至送下料斗內，是更多的物料被推向料斗上方，尤其是含填料較多的配方，易導致物料進一步壓實，形成“架橋”滯留進入擠出機。雖然，在料斗的底部設有“U”型料斗強制攪拌裝置，結構雖然固定簡單，但攪拌活動范圍小[3]。同時，料斗下方的物料一旦堵塞形成“架橋”不下料，使設置的“U”型料斗的攪拌器空轉，影響產品質量。同時，料斗內的物料因沒有攪拌裝置與“U”型料斗的攪拌器同步協調攪拌強制下料，還需要人工對料斗內的物料采用塑料管和塑料棒等工具在料斗的上方進行上下強制搗料，使滯留在料斗的物料才能順暢下至到“U”型料斗內，這樣不僅不安全，還耗費大量的人力，顯然，這種方式是不能滿足塑料擠出機的下料要求，同時，還影響塑料擠出機的生產效率和產品質量。

2 擠出機下料防堵整體裝置

為了實現擠出機料斗內的物料能夠順暢下料和穩定運行，針對擠出機下料防堵裝置的現有技術的不足，設計改進了一種同步搗料和攪拌運行平穩，下料順暢、安全可靠，能夠提高生產效率的擠出機下料防堵裝置。

本擠出機下料防堵整體結構主要有三部分組件構成的裝置；一部組件構成攪拌機構，二部組件構成強制搗料機構，三部組件構成支撐架機構，如圖1所示。

圖1 塑料擠出機下料防堵裝置

2.1 攪拌機構

如圖2所示，在料斗22的底部連接著“U”型料斗強制攪拌裝置，其攪拌裝置設有傳動軸6、傳動套7、連軸套8、連接板2、墊圈9、卡簧10、絲桿3、拌料桿5等構成。傳動軸穿過傳動套，傳動套固定在“U”型料斗外壁一側，傳動軸一端與電機連接，另一端通過螺紋與連軸套連接，連軸套8的末端設有外螺紋與連接板的內螺紋連接固定，然后，通過墊圈和卡簧進行鎖緊。其連接板的一端設有的內螺紋連接著一根絲桿，絲桿通過連接板的內螺紋可左右旋轉移動，絲桿兩端各連接著多個拌料桿，拌料桿通過1-螺母又可在絲桿左右旋轉移動。在連接板的另一端設有兩個通孔，其中通孔與轉動板12的通孔通過傳動銷11連接固定，另一通孔與主搗料桿18設有的通孔通過傳動銷連接固定，并與強制搗料機構連接為一體。

圖2 攪拌機構圖

2.2 強制搗料機構

如圖3所示，強制搗料機構位于擠出機料斗的中部，在料斗內設有強制主搗料桿18、橫絲桿19、付搗料桿20、螺母21構成。在主搗料桿的上端設有外螺紋與橫絲桿中的螺母連接，橫絲桿可在主搗料桿設有的外螺紋旋轉上下移動，同時，橫絲桿兩端連接分布多個付搗料桿，付搗料桿通過焊接的螺母又可在橫絲桿左右移動，通過調整付搗料桿的不同位置和角度，可根據將料斗的形態調節為相應的旋轉形狀，以滿足下料的要求，防止搗料現象，從而提升了產品質量。

圖3 強制搗料機構

2.3 支撐架機構

如圖4所示，支撐架機構裝置連接在“U”型料斗的上端平面與料斗下端底部平面通過螺釘固定為一體。支撐架機構設有壓環13、支撐板14、滑板15、擋塊16、螺釘17構成的裝置。壓環的內徑焊接著兩根對稱為拱形的支撐架，構成拱形支撐架的支撐板的另一端焊接著滑板。這里設計拱形支撐架角度時應注意；不能影響和阻擋搗料機構和攪拌機構的正常運行，除此之外，為了進一步穩定搗料機構平穩運動，在滑板平面上設有可調的擋塊，通過調節擋塊與主搗料桿之間間距，是主搗料桿在適當的位置上平穩運動，調節后通過螺釘將擋塊固定在滑板上。

圖4 支撐架結構

圖5 “三角形”拌料桿或付搗料桿

3 裝置的實施過程及原理

擠出機下料防堵裝置的實施過程及原理，如圖1所示，通過電機帶動傳動軸所固定在連接板上攪拌機構和搗料機構進行強制下料運動，在傳動軸帶動連接板轉動時，連接板連接著絲桿兩端的多根拌料桿向上運動，對“U”型料斗內的物料進行不同位置的攪拌混合下料。也就是說，可根據“U”型料斗形態來調整拌料桿相應的旋轉形狀，以滿足攪拌混合下料的要求。同時，連接板的另一端連接著的主搗料桿向下運動，主搗料桿上連接的橫絲桿兩端的多個付搗料桿向下對料斗內的物料進行不同位置的強制搗料下料。也就是說，可根據料斗形態來調整付搗料桿相應的旋轉形狀，以滿足強制搗料下料的要求。當傳動軸繼續旋轉時，多根拌料桿4向下運動對“U”型料斗內的物料進行繼續攪拌混合下料，付搗料桿向上進行搗料，將料斗內壓實的物料進行搗至疏松下料，此時，傳動軸繼續旋轉帶動攪拌機構和搗料機構重復上述所述運動，實現了強制下料和混合，從而達到了順暢下料。為了進一步穩定防堵裝置運行的穩定性，防止主搗料桿在往復運動時過度擺動過大，在滑板平面上設有可調的擋塊，通過調節擋塊與主搗料桿之間距離，使主搗料桿穩定在適當的位置上作平穩運動。

擠出機下料防堵裝置的運動原理:是攪拌機構為圓周運動，強制搗料機構為垂直上下運動， 支撐架機構為下料防堵裝置起穩定作用。同時，根據料斗和“U”型料斗的形態，可靈活互換不同形狀的拌料桿和付搗料桿實施搗料和攪拌運動，如，圖6、圖7所示的“三角形”“S”形、“M”形拌料桿，實際在生產應用時，對圖7所示形狀結構，可進行互換，作為搗料桿使用，以滿足強制下料的要求。

圖6 “S”型拌料桿或付搗料桿結構圖

4 結論

為了實現擠出機料斗內的物料能夠順暢下料和穩定運行，針對擠出機下料防堵裝置的現有技術的不足，根據改進的塑料擠出機下料防堵裝置，得出以下結論:

（1）通過改進設計下料防堵裝置，可實現對物料正常攪拌混合、強制下料，滿足下料的要求，從而提升了產品質量。

（2）通過設計的搗料桿和拌料桿可同步協調運行對物料進行強制攪拌混合下料，有效防止了物料形成“架橋”現象，實現了無人員對料斗內的物料進行強制搗料，保證了安全，減輕了操作人員的勞動強度，提高了生產效率。

（3）設計的支撐架機構，通過調整擋塊在滑板上的位置，可有效的控制主搗料桿在往復運動時的過度偏離，使整體防堵裝置運行更平穩，提升了整體設備的適用性。

（4）根據下料斗和“U”型料斗的形態，可靈活調整裝置中的拌料桿和付搗料桿相應的旋轉形狀，以滿足強制下料的要求。