用于双螺杆机构的转速比切换触发装置及方法与流程

本发明涉及双螺杆挤出设备领域，特别涉及一种用于双螺杆机构的转速比切换触发装置及方法。

背景技术：

双螺杆挤出设备凭借其良好的混合性能和加工性能，已广泛应用于食品、药品、聚合物加工等行业。根据螺杆的转动方向划分，双螺杆挤出机主要分为同向双螺杆挤出机和异向双螺杆挤出机。目前，无论同向或者异向双螺杆挤出生产线，多为左右螺杆转速比固定，只可通过更换螺杆组合适用于不同材料的加工与制备，因此，这类设备具备一定的使用局限性，急需寻求一种新型的方法解决。

另外，双螺杆挤出装置实现转速比切换的关键在于提供不同转速比的传动机构，配合一定的螺杆构型即可完成。现有双螺杆挤出设备常用的传动机构输出轴速度比固定不变，但根据加工对象需要切换不同构型，不同速比的螺杆，如果要实现转速比的切换，需要更换全部传动机构，增加了制造周期和生产成本，因此，有必要对其传动装置进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于双螺杆机构的转速比切换触发装置，该装置可实现在不更换双螺杆机构的前提下，根据物料的需要改变螺杆机构中两个螺杆的转速比，缩短生产周期并降低设备成本。

本发明的另一目的在于提供一种上述装置实现的用于双螺杆机构的转速比切换触发方法。

本发明的技术方案为：一种用于双螺杆机构的转速比切换触发装置，设于双螺杆机构与螺杆驱动电机之间，转速比切换触发装置包括输入轴、第一输出轴、第二输出轴、辅助转轴、第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四齿轮组，输入轴与第一输出轴之间通过第一齿轮组连接，第一输出轴与辅助转轴之间通过第二齿轮组和第三齿轮组连接，辅助转轴与第二输出轴之间通过第四齿轮组连接；第二齿轮组与第三齿轮组的传动比不同，且第二齿轮组与第三齿轮组之间设有切换机构；输入轴的输入端与螺杆驱动电机连接，第一输出轴和第二输出轴的输出端分别与双螺杆机构连接。其中，通过切换机构实现第二齿轮组或第三齿轮组的状态切换，使其处于空转状态或传动状态，实现由第一齿轮组、第二齿轮组、第四齿轮组组成的第一种传动模式或由第一齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组组成的第二种传动模式，由于第二齿轮组与第三齿轮组的传动比不同，因此，双螺杆机构中两个螺杆的最终转速比也不同，从而实现转速比的改变。

所述切换机构包括变速推杆、止向环、第一同步器、第二同步器和限位组件，第一同步器、止向环和第二同步器同轴设于辅助转轴上，止向环设于第一同步器与第二同步器之间，止向环上设置变速推杆，变速推杆上设有限位组件；第二齿轮组处于传动状态时，第一同步器与第二齿轮组连接，第三齿轮组处于空转状态；第三齿轮组处于传动状态时，第二同步器与第三齿轮组连接，第二齿轮组处于空转状态。使用时，止向环两侧分别嵌于第一同步器和第二同步器内，当第二齿轮组需要进入传动状态时，拨动变速推杆，使第一同步器嵌入第二齿轮组中设于辅助转轴上的齿轮内，带动第二齿轮组随着辅助转轴的转动进入传动状态，此时第三齿轮组处于空转状态；当第三齿轮组需要进入传动状态时，拨动变速推杆，使第二同步器嵌入第三齿轮组中设于辅助转轴上的齿轮内，带动第三齿轮组随着辅助转轴的转动进入传动状态，此时第二齿轮组处于空转状态；变速推杆被拨动后，通过限位组件限制其产生往复晃动，避免第一同步器脱离第二齿轮组或第二同步器脱离第三齿轮组。

所述限位组件包括T型固定块、弹簧拉杆和限位杆，T型固定块中部带有空腔，弹簧拉杆和限位杆分别设于空腔的两端，空腔内设有弹簧，弹簧拉杆和限位杆之间通过弹簧连接，限位杆的末端与变速推杆的侧面相接触。使用时，限位组件的默认状态为限位杆伸出挡住变速推杆侧面，当需要拨动变速推杆时，拉动弹簧拉杆，弹簧拉杆通过弹簧带动限位杆后退，从而使变速推杆可以拨动。

所述变速推杆包括相连接的手柄段和固定段，固定段呈半圆环的形状，手柄段与半圆环的中部连接，半圆环的两端与止向环连接。

所述转速比切换触发装置还包括箱体，输入轴、第一输出轴、第二输出轴、辅助转轴、第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组和切换机构均设于箱体内，输入轴的输入端、第一输出轴的输出端和第二输出轴的输出端分别伸出箱体外。

所述切换机构还包括固定杆，固定杆与变速推杆相垂直设置，变速推杆中部与固定杆铰接，固定杆的两端分别固定于箱体上。

上述转速比切换触发装置的各个齿轮中，第二齿轮组和第三齿轮组中设于辅助转轴上的两个齿轮非固定于轴承上，从而可实现通过切换机构实现其处于空转状态或传动状态，其他齿轮均是通过轴承固定于相应的转轴(即输入轴、输出轴或辅助转轴)上。

作为一种优选方案，所述第一齿轮组的传动比为3:1，第四齿轮组的传动比为1:3。

作为一种优选方案，所述第二齿轮组的传动比为3:1。

作为一种优选方案，所述第三齿轮组的传动比为6:1。

上述各齿轮组中，传动比均为主动齿轮与从动齿轮的转速之比。

本发明通过上述装置实现的用于双螺杆机构的转速比切换触发方法，具体为：在双螺杆机构的使用过程中，第一齿轮组和第四齿轮组始终处于传动状态，第二齿轮组和第三齿轮组在切换机构的带动下，其中一组处于传动状态时，则另一组处于空转状态；通过对第二齿轮组和第三齿轮组设置不同的传动比，从而改变双螺杆机构中两个螺杆的转速比。

上述转速比切换触发装置中，各齿轮组的传动比可根据实际需要进行调整更换，从而实现双螺杆机构的多种转速及转速比调节；同时还可以更多不同传动比的齿轮组及切换机构，通过切换机构选择符合实际需要的齿轮组进行传动，从而改变第一输出轴与第二输出轴的转速比，进而改变双螺杆机构中两个螺杆的转速比。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本转速比切换触发装置及方法是针对双螺杆挤出设备而设计的，其原理简单，但可实现在不更换双螺杆机构的前提下，根据物料的需要改变螺杆机构中两个螺杆的转速比，缩短生产周期并降低设备成本。该装置具有广泛的适用性和加工性能，可广泛用于高分子聚合物或合金材料的制备、反应挤出、功能材料制备等。

附图说明

图1为本转速比切换触发装置应用于双螺杆机构时的结构示意图。

图2为本转速比切换触发装置的结构示意图(该图中未显示箱体的顶板)。

图3为本转速比切换触发装置的整体结构示意图。

图4为图2的立体结构示意图。

图5为图4中去除箱体各侧板后的结构示意图。

图6为切换机构的结构示意图。

图7为图6的A方向视图。

图8为图6的B方向视图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种用于双螺杆机构的转速比切换触发装置1，如图1所示，设于双螺杆机构2与螺杆驱动电机3之间，如图2-5所示，转速比切换触发装置包括输入轴4、第一输出轴5、第二输出轴6、辅助转轴7、第一齿轮组8、第二齿轮组9、第三齿轮组10和第四齿轮组11，输入轴与第一输出轴之间通过第一齿轮组连接(即第一齿轮组中相啮合的两个齿轮分别设于输入轴和第一输出轴上)，第一输出轴与辅助转轴之间通过第二齿轮组和第三齿轮组连接(即第二齿轮组中相啮合的两个齿轮分别设于第一输出轴和辅助转轴上，第三齿轮组中相啮合的两个齿轮也分别设于第一输出轴和辅助转轴上)，辅助转轴与第二输出轴之间通过第四齿轮组连接(即第四齿轮组中相啮合的两个齿轮分别设于辅助转轴和第二输出轴上)；第二齿轮组与第三齿轮组的传动比不同，且第二齿轮组与第三齿轮组之间设有切换机构12；输入轴的输入端与螺杆驱动电机连接，第一输出轴和第二输出轴的输出端分别与双螺杆机构连接。其中，通过切换机构实现第二齿轮组或第三齿轮组的状态切换，使其处于空转状态或传动状态，实现由第一齿轮组、第二齿轮组、第四齿轮组组成的第一种传动模式或由第一齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组组成的第二种传动模式，由于第二齿轮组与第三齿轮组的传动比不同，因此，双螺杆机构中两个螺杆的最终转速比也不同，从而实现转速比的改变。

如图6-8所示，切换机构包括变速推杆13、止向环14、第一同步器15、第二同步器16和限位组件17，第一同步器、止向环和第二同步器同轴设于辅助转轴上，止向环设于第一同步器与第二同步器之间，止向环上设置变速推杆，变速推杆上设有限位组件；第二齿轮组处于传动状态时，第一同步器与第二齿轮组连接，第三齿轮组处于空转状态；第三齿轮组处于传动状态时，第二同步器与第三齿轮组连接，第二齿轮组处于空转状态。使用时，止向环两侧分别嵌于第一同步器和第二同步器内，当第二齿轮组需要进入传动状态时，拨动变速推杆，使第一同步器嵌入第二齿轮组中设于辅助转轴上的齿轮内，带动第二齿轮组随着辅助转轴的转动进入传动状态，此时第三齿轮组处于空转状态；当第三齿轮组需要进入传动状态时，拨动变速推杆，使第二同步器嵌入第三齿轮组中设于辅助转轴上的齿轮内，带动第三齿轮组随着辅助转轴的转动进入传动状态，此时第二齿轮组处于空转状态；变速推杆被拨动后，通过限位组件限制其产生往复晃动，避免第一同步器脱离第二齿轮组或第二同步器脱离第三齿轮组。

如图6所示，限位组件包括T型固定块17-1、弹簧拉杆17-2和限位杆17-3，T型固定块中部带有空腔，弹簧拉杆和限位杆分别设于空腔的两端，空腔内设有弹簧，弹簧拉杆和限位杆之间通过弹簧连接，限位杆的末端与变速推杆的侧面相接触。使用时，限位组件的默认状态为限位杆伸出挡住变速推杆侧面，当需要拨动变速推杆时，拉动弹簧拉杆，弹簧拉杆通过弹簧带动限位杆后退，从而使变速推杆可以拨动。

如图7所示，变速推杆包括相连接的手柄段13-1和固定段13-2，固定段呈半圆环的形状，手柄段与半圆环的中部连接，半圆环的两端与止向环连接。

如图4所示，转速比切换触发装置还包括箱体18(该箱体由四个侧板18-1、一个底板18-2及一个顶板(图中未示出)组成，形成矩形的箱体结构)，输入轴、第一输出轴、第二输出轴、辅助转轴、第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组和切换机构均设于箱体内，输入轴的输入端、第一输出轴的输出端和第二输出轴的输出端分别伸出箱体外。切换机构还包括固定杆19，固定杆与变速推杆相垂直设置，变速推杆中部与固定杆铰接，固定杆的两端分别固定于箱体上。

上述转速比切换触发装置的各个齿轮中，第二齿轮组和第三齿轮组中设于辅助转轴上的两个齿轮非固定于轴承上，从而可实现通过切换机构实现其处于空转状态或传动状态，其他齿轮均是通过轴承固定于相应的转轴(即输入轴、输出轴或辅助转轴)上。

本实施例中，第一齿轮组的传动比为3:1，第四齿轮组的传动比为1:3，第二齿轮组的传动比为3:1，第三齿轮组的传动比为6:1。其中，各齿轮组的传动比均为该齿轮组中对应的主动齿轮与从动齿轮的转速之比。

本实施例通过上述装置实现的用于双螺杆机构的转速比切换触发方法为：在双螺杆机构的使用过程中，第一齿轮组和第四齿轮组始终处于传动状态，第二齿轮组和第三齿轮组在切换机构的带动下，其中一组处于传动状态时，则另一组处于空转状态；通过对第二齿轮组和第三齿轮组设置不同的传动比，从而改变双螺杆机构中两个螺杆的转速比。具体如下：

变速推杆18处于图2所示位置时，第二同步器上的键嵌入第三齿轮组中位于辅助转轴的齿轮内，此时第一齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组三对齿轮起传动作用，由于第四齿轮组的传动比为1:3，第三齿轮组的传动比为6:1，第一齿轮组的传动比3:1，所以第一输出轴和第二输出轴的转速比为2：1，输入轴连接螺杆驱动电机，第一输出轴连接快转速螺杆，第二输出轴连接慢转速螺杆，匹配申请号为201110149868.4的同向旋转非一致自洁多螺杆塑化排气挤出装置及方法中提到的转速比为2:1的螺杆机构即可组成非对称挤出装置。

将变速推杆推至另一侧，T型固定块中安装的弹簧自动回复后使得限位杆伸展，固定变速推杆，同时变速推杆带动止向环及第一同步器运动，第一同步器上的键嵌入到第二齿轮组中位于辅助转轴的齿轮内，此时，第四齿轮组、第二齿轮组、第一齿轮组三对齿轮传动，其中第四齿轮组的传动比为1:3，第二齿轮组的传动比为3:1，第一齿轮组的传动比为3:1，第一输出轴和第二输出轴的转速比为1:1，配合转速比为1:1的螺杆机构，即可组成转速比为1:1的挤出装置。

上述方法中，通过改变变速推杆的位置，即便实现螺杆机构的转速比在1:1和1:2之间的切换，并且由试验证明，上述转速比切换触发装置能实现预期的功效和目的，以上述转速比1:1和转速比1:2的实施例为启示，还可以在不违背原理和实质范围内，以不同的结构和不同转速比传递，实现不同转速比的切换和变更。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。