具有自清潔傳送螺桿的多螺桿擠壓機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有自清潔傳送螺桿的多螺桿擠壓機(jī)
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的多軸擠壓機(jī)。
[0002]具有緊密地相互嚙合的共同旋轉(zhuǎn)的傳送軸的市場(chǎng)主導(dǎo)的自我清潔類(lèi)型的雙螺桿擠壓機(jī)基本可追溯到DE 813 154B和DE 862 668 B。在這種基礎(chǔ)上，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了具有由三個(gè)圓弧形成的剝離輪廓的模塊化構(gòu)造系統(tǒng)，這種系統(tǒng)如今能夠滿(mǎn)足各種領(lǐng)域的程序要求。
[0003]采用根據(jù)DE 10 2008 029 303 AU WO 2009/152974A2 和 W02011/039016A1 的具有四個(gè)或更多個(gè)限定輪廓的圓弧的剝離輪廓，能夠通過(guò)連續(xù)差別輪廓曲線能夠增加分散和能量效率。
[0004]在擠壓機(jī)的傳送軸沿著閉合圓布置的情況下，目的是將產(chǎn)品的大量饋送區(qū)域中的總吞吐量的三分之一或更多輸送到兩件式處理室的內(nèi)部部分。這是由于系統(tǒng)要求可持續(xù)的自我清潔造成的，通過(guò)將整個(gè)輪廓圓周上的節(jié)距圓中的處理室緊密地分配到外部部分和內(nèi)部部分來(lái)進(jìn)行自我清潔。
[0005]EP I 434 679 BI公開(kāi)了一種軸向非緊密系統(tǒng)。緊密系統(tǒng)的特征在于輪廓橫截面從芯部直徑連續(xù)漸縮。這同樣適合于根據(jù)EP I 423 251 BI的自清潔輪廓，其中針對(duì)粘性潤(rùn)濕的脫氣區(qū)域提出了各種措施，根據(jù)生產(chǎn)工藝和操作條件，所述粘性潤(rùn)濕的脫氣區(qū)域產(chǎn)生了不可控制的死空間，從而導(dǎo)致可持續(xù)生產(chǎn)不可能。此外，在EP I 423 251 BI中描述了脊部寬度，該脊部寬度最多只可用于單螺紋輪廓。
[0006]在DE 101 22 462 C2中示出了具有沿著閉合圓布置的傳送軸的多軸擠壓機(jī)的傳送軸的緊密相互嚙合的雙螺紋輸送輪廓的布置。與開(kāi)放系統(tǒng)相比，這種布置具有的優(yōu)點(diǎn)是，所有傳送軸都與兩個(gè)相鄰的軸緊密地相互嚙合，并且在所有位位置每圈都彼此緊密剝離和剝離筒兩次。在雙螺紋-雙螺桿的情況下，這相當(dāng)于軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈對(duì)筒進(jìn)行雙重清潔，然而，軸彼此僅剝離一次，這通常就足夠了。
[0007]本發(fā)明的目的是充分地提高多軸擠壓機(jī)的混合、均質(zhì)化和分散效率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的多軸擠壓機(jī)實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的有利實(shí)施方式。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，多軸擠壓具有多個(gè)(例如三個(gè))平行地布置的共同旋轉(zhuǎn)的、緊密相互嚙合的傳送軸，這些傳送軸具有至少兩個(gè)螺紋并且均在所述擠壓機(jī)的筒中的孔中引導(dǎo)。
[0010]每個(gè)傳送軸均通過(guò)其螺紋中的一個(gè)螺紋的脊部而與所述孔壁間隔開(kāi)微小徑向空隙。優(yōu)選，該徑向空隙不大于孔的直徑的百分之三。
[0011]相比而言，在具有至少兩個(gè)螺紋的傳送軸的其他螺紋中的一個(gè)螺紋的脊部與所述孔壁之間形成間隙。該間隙基本大于所述傳送軸的至少一個(gè)另外的脊部與所述孔壁之間的所述徑向空隙，但是小于所述傳送軸的螺紋深度，因而小于所述傳送軸的芯部直徑和外徑之差。
[0012]彼此相互嚙合的相鄰傳送軸均成一角度以錯(cuò)位方式布置，使得在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)位置，布置在兩個(gè)傳送軸之間的每個(gè)傳送軸在其脊部之間的側(cè)面上都涂筒有將由兩個(gè)相鄰的傳送軸的間隙形成脊部處理的自由流動(dòng)材料，其中在所述傳送軸的至少一個(gè)另外的旋轉(zhuǎn)位置，通過(guò)所述兩個(gè)相鄰的傳送軸的以徑向空隙與所述孔壁相鄰的脊部將所述自由流動(dòng)材料從所述側(cè)面清除。
[0013]所述脊部和所述筒孔之間的間隙具有程序性功能。
[0014]除了徑向空隙之外，所述傳送軸還具有軸向空隙，該軸向空隙主要用于自我清潔。具體地說(shuō)，制造公差、傳送軸的變化扭曲以及熱膨脹得以補(bǔ)償，因而防止軸抵靠彼此。
[0015]盡管可以將傳送軸設(shè)計(jì)成具有三個(gè)或四個(gè)螺紋，但是優(yōu)選使用雙螺紋傳送軸，因而傳送軸均具有第一脊部(該第一脊部與筒孔僅具有徑向空隙)和第二脊部(所述間隙通過(guò)該第二脊部朝向所述筒孔形成)。
[0016]相鄰的相互嚙合的雙螺紋傳送軸以90度的角度相對(duì)于彼此錯(cuò)位。
[0017]出于這個(gè)原因，在一個(gè)旋轉(zhuǎn)位置，布置在兩個(gè)傳送軸之間的每個(gè)雙螺紋傳送軸都通過(guò)錯(cuò)位90度的兩個(gè)相鄰傳送軸的第一脊部而在其兩個(gè)脊部之間的側(cè)面上涂筒所述自由流動(dòng)材料。通過(guò)將所述傳送軸從該位置旋轉(zhuǎn)180度，通過(guò)所述兩個(gè)相鄰的傳送軸的與所述孔壁間隔開(kāi)一空隙的第二脊部將所述自由流動(dòng)材料從相互相鄰的傳送軸的兩個(gè)側(cè)面清除。
[0018]所述多軸擠壓機(jī)的傳送軸可以布置在平面內(nèi)，例如沿著圓弧布置。優(yōu)選地，所述傳送軸以相同的中心角距離沿著閉合圓布置在所述筒中。
[0019]也就是說(shuō)，所述筒由外筒和筒芯部構(gòu)成，其中在所述外筒的內(nèi)側(cè)和所述筒芯部的外側(cè)上，設(shè)置了軸向平行的凹入圓形扇段，這些凹入圓形扇段的圓心位于傳送軸的軸線所在的圓的圓柱表面上。
[0020]所述傳送軸的橫截面輪廓可以由三個(gè)圓弧形成，其中兩個(gè)圓弧分別對(duì)應(yīng)于所述軸的外徑和橫截面直徑，而第三個(gè)圓弧具有與兩個(gè)傳送軸的軸向距離對(duì)應(yīng)的直徑。所述傳送軸的橫截面輪廓還可以由具有連續(xù)差異輪廓曲線的四個(gè)或更多個(gè)圓弧形成。
[0021]所述傳送軸可以由蝸桿軸和/或捏合塊形成，優(yōu)選由例如通過(guò)花鍵安裝在支承軸上從而與支承軸一起旋轉(zhuǎn)的螺桿元件或捏合塊形成。
[0022]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的傳送軸可以在擠壓機(jī)的處理室的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，或者僅沿著所述處理室的一部分延伸。也就是說(shuō)，在處理室的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中，所述傳送軸也可以以如下方式構(gòu)造，即:它們的所有脊部例如通過(guò)相應(yīng)地安裝的元件而例如在所述處理室的脫氣區(qū)域中僅與筒孔具有空隙。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，例如在雙螺紋傳送軸中，類(lèi)似于寬度與在具有相同間距的單螺紋傳送軸的情況下的條帶，所述傳送軸的形成間隙的脊部在恒定變化條件下將自由流動(dòng)材料傳送通過(guò)所述擠壓機(jī)。特別重要的是在兩個(gè)相鄰?fù)部字g的過(guò)度處將所述自由流動(dòng)材料轉(zhuǎn)送到在旋轉(zhuǎn)方向上隨后到來(lái)的傳送軸。這里，釋放所述自由流動(dòng)材料的傳送元件和接收所述自由流動(dòng)材料的傳送元件接近彼此，并且均形成彼此的內(nèi)壁。不久，相互嚙合區(qū)段中的總的材料量就由于流動(dòng)方向的變化而被加速到圓周速度的兩倍。結(jié)果，所述脊部朝向筒的剪切作用沒(méi)有出現(xiàn)，從而高效的拉伸流動(dòng)對(duì)附加產(chǎn)生的剝離容積也具有均質(zhì)化分散作用。當(dāng)?shù)竭_(dá)隨后的兩個(gè)筒孔之間的過(guò)度處的筒邊緣時(shí)，整個(gè)材料在增加的壓力作用下再次急劇減速到圓周速度，同時(shí)產(chǎn)生流動(dòng)方向發(fā)生變化的新的拉伸流動(dòng)。
[0024]已知的是，在具有緊密空隙的脊部直徑與具有簡(jiǎn)單剪切流的筒之間，在產(chǎn)品中產(chǎn)生能量的最大部分。然而，這僅僅有助于增加溫度，但是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提高沒(méi)有幫助。根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)脊部具有朝向筒的間隙，從而50%作為剪切表面而被排除。在從相互嚙合的區(qū)段到相互嚙合的區(qū)段的過(guò)程中，螺桿脊部輸送材料，材料通常在基部直徑(與筒具有緊密空隙)前方滾動(dòng)。通過(guò)朝向筒具有可選間隙的脊部，能夠進(jìn)行材料從螺紋到螺紋的大量軸向交換或者橫跨脊部的拉伸流動(dòng)和剪切流動(dòng)的匹配組合。當(dāng)兩個(gè)脊部進(jìn)入相互嚙合區(qū)段中的因此增加的量時(shí)，條件發(fā)生根本性變化。由于被第一脊部分離，外和內(nèi)處理室在鏡像倒置相互嚙合區(qū)段中彼此相遇。釋放傳送元件和接收傳送元件接近彼此，并且在所有側(cè)上都會(huì)聚的空間中形成彼此的內(nèi)壁。相互嚙合區(qū)段中的全部材料量立即經(jīng)受雙重速度條件，并且在到達(dá)隨后的筒邊緣時(shí)，突然再次下降到圓周速度，且流動(dòng)方向發(fā)生變化。在具有沿著圓布置的十二個(gè)軸的擠壓機(jī)中，這在外和內(nèi)處理室中在圓周方向上均執(zhí)行十二次，并且根據(jù)要求能夠容易地延伸到機(jī)器的整個(gè)長(zhǎng)度。在必須在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)μm級(jí)或nm級(jí)的最大允許顆粒尺寸的情況下，有效表面面積和容積方面的要求呈指數(shù)增加。成功的關(guān)鍵還在于有效間隙中潤(rùn)濕顆粒的駐留時(shí)間以及連續(xù)相的粘性。
[0025]下面將參照附圖以實(shí)施例的方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖均以剖視圖示意性示出。
[0026]圖1是一種擠壓機(jī)，該擠壓機(jī)具有在筒中沿著相同方向旋轉(zhuǎn)的三個(gè)雙螺紋傳送元件，其中中間的傳送元件采用0/360°、90°、120°和270°的旋轉(zhuǎn)位置；
[0027]圖2a是具有在筒中沿著相同方向旋轉(zhuǎn)且沿著閉合圓布置的四個(gè)雙螺紋傳送軸的擠壓機(jī)；
[0028]圖2b是在平面中示出的根據(jù)圖2a的四個(gè)傳送軸，這四個(gè)傳送軸采用0/360°、90°、180°和270°的旋轉(zhuǎn)位置；
[0029]如圖1所示，關(guān)于傳送軸3，傳送軸I至3的輪廓由與傳送軸的外徑對(duì)應(yīng)的圓弧E-F以及相對(duì)于圓弧E-F切割以形成間隙的圓弧E’ -F’形成，并且每個(gè)側(cè)面A、B由與芯部直徑對(duì)應(yīng)的圓弧G-H以及與相鄰的傳送軸之間(即在傳送軸之間，因此在這種情況下，在傳送軸之間)的軸向距離分別對(duì)應(yīng)的兩個(gè)圓弧E-H和G-E’以及G-F’形成。
[0030]圖3a是具有在筒中沿著相同方向旋轉(zhuǎn)且沿著閉合圓布置的十二個(gè)雙螺紋傳送軸的擠壓機(jī)，所述傳送軸采用0/360°、90°、180°和270°的旋轉(zhuǎn)位置；以及
[0031]圖3b是在平面中示出的根據(jù)圖3a的十二個(gè)傳送軸，所述傳送軸采用0/360°、90°、180°和270°的旋轉(zhuǎn)位置。
[0032]根據(jù)圖1，該擠壓機(jī)具有平行地布置在筒中且沿著旋轉(zhuǎn)方向D共同旋轉(zhuǎn)的三個(gè)緊密相互嚙合的雙螺紋傳送軸1、2、3，所述筒具有三個(gè)筒孔1’、2’和3’。
[0033]每個(gè)傳送軸1、2、3由支承軸T1、T2、T3構(gòu)成，雙螺紋傳送元件Ε1、Ε2、Ε3通過(guò)花鍵安裝在所述支承軸Tl、Τ2、Τ3上，從而與支承軸Tl、Τ2、Τ3 —起旋轉(zhuǎn)。
[0034]雙螺紋傳送軸1、2、3中的每個(gè)傳送軸都具有兩個(gè)脊部，即朝向筒孔I’、2’和3’形成間隙的第一脊部a、b、c和與筒孔1’、2’和3’具有小空隙的第二脊部O。