CN111629874B - 用于混合捏合机的双螺纹螺杆轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于特别适合于连续加工操作的混合捏合机(100)的螺杆轴(12),其包含轴杆(20),间隔开的螺纹元件(22,22',22",22"')位于所述轴杆(20)的圆周表面上,所述螺纹元件(22,22',22",22"')从所述轴杆的所述圆周表面向外延伸;在所述轴杆的所述圆周表面上,至少在沿所述螺杆轴的轴向方向延伸的段中,所述螺纹元件布置成沿所述螺杆轴的所述轴向方向延伸的两排(40,40')。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于特别适合于连续加工的混合捏合机的蜗杆轴、一种相应的蜗杆轴段、一种包含此种蜗杆轴或此种蜗杆轴段的壳体以及一种包含此种壳体的用于连续加工的混合捏合机。
背景技术
具有此类蜗杆轴的此类混合捏合机特别适用于制备可延展物质块和/或膏状物质块。例如,它们用于制备粘塑性物质块,对塑料、橡胶等进行均化和增塑,混合填充材料和增强材料以及制造食品工业的原材料。蜗杆轴在此形成工作元件,工作元件沿轴向方向向前输送或传送待加工的材料,从而将材料的组分混合在一起。
此类混合捏合机特别适用于制造聚合物颗粒、聚合物挤压型材以及聚合物模制件等。因此,在混合捏合机中产生均匀的聚合物熔体,然后将聚合物熔体例如传送到递送装置中,并将其从递送装置递送到例如粒化装置、轴或传送带等中。
此类混合捏合机例如从CH 278 575A和CH 464 656已知。
在这些混合捏合机中,蜗杆轴优选地不仅执行旋转运动,而且同时沿蜗杆轴的轴向方向(即,沿蜗杆轴的纵向方向)平移地往复运动。因此,运动序列的特征优选地在于,蜗杆轴(如沿轴向方向所见)执行叠加加旋转上的振荡运动。这种运动序列能够将配件(即捏合元件,例如捏合螺栓或捏合齿)引入到混合捏合机的壳体中。由于捏合元件的存在,布置在主轴上的蜗杆(所谓的轴杆)不是(如在轴杆的横截面中所见)连续地延伸,而是细分为许多单个叶片元件,这些单个叶片元件各自延伸超过轴杆横截面圆周的计算出的角截面。相邻叶片元件沿轴杆的轴向方向和外周方向均彼此间隔开,即,在相邻叶片元件之间沿轴杆的轴向方向和外周方向分别设置有间隙。例如,如果蜗杆轴的整个轴杆或蜗杆轴轴杆的轴向段包含三个叶片元件(如在轴杆的横截面中所见),每个叶片元件延伸超过轴杆横截面圆周的例如100°的角截面,如果这种叶片元件布置延伸未超过轴杆的整个轴向长度而是仅超过其一段,则将其描述为三叶蜗杆轴或三叶蜗杆轴段。控制蜗杆轴沿轴向方向的旋转和平移运动,使得旋转和平移运动期间的单个叶片元件以其侧件靠近相应的捏合元件,以便压缩待混合和捏合的材料,并在其上施加剪切作用以促进混合和/或捏合过程且不会使捏合元件与叶片元件碰撞。此外,因为它们靠近蜗杆轴旋转和平移运动期间的叶片元件的侧件,所以捏合元件防止了在叶片元件的侧件上形成混合物组分沉积,使得捏合元件也因此实现了叶片元件的清洁。叶片元件的数目和几何形状自然必须适应于捏和元件的数目。通常,单个捏合元件沿轴向方向布置在混合捏合机的壳体的内周表面上,捏合元件布置成若干排并轴向地隔开,所述排与叶片元件的几何形状和数目相协调并且延伸超过壳体的内周表面的至少一个轴向段。例如,如果在该壳体的内周表面上布置四排轴向延伸的捏合元件,则蜗杆轴可以在其外周表面上具有例如(如在横截面中所见)四个叶片元件,在其之间分别设置足够宽的间隔,使得捏合元件可以在蜗杆轴的旋转和轴向运动期间穿过这些间隙。
所描述的混合捏合机通常沿轴向方向细分为多个加工段,其中每个加工段都具有相应数目或几何形状的叶片元件和捏合元件,这取决于操作期间分配给它们的任务。例如,根据待混合的材料,混合捏合机沿轴向方向包含:位于上游端的进料段,在此将待混合或捏合的组分引入到混合捏合机中;熔化段,由此进行下游连接,在此将组分熔化;混合分散段,在此将材料组分的任何聚集体破碎并彼此尽可能均匀地混合;以及脱气段,在此将混合物脱气。已经提出,在混合捏合机的各个加工段中设置与其它段不同数目的捏合元件和与其相适应的其它叶片元件,以便根据不同加工段的要求调节各个加工段的条件。例如,已知将混合捏合机的蜗杆轴布置在具有三个叶片的一些段中和具有四个叶片的一些段中,并且因此在混合捏合机的壳体内壁的相应加工段上配备三排或四排捏合元件。这可以通过将壳体细分成若干壳体外壳来实现,其中一些壳体外壳具有三排捏合元件,而另一些壳体外壳具有四排捏合元件。
然而,在先前已知的上述类型的混合捏合机中,设置有例如三叶蜗杆轴、四叶蜗杆轴或蜗杆轴,蜗杆轴在一些段中设计成三叶式而在一些段中设计成四叶式,其缺点在于,这些需要一个或多个所谓的护环,以确保所传送材料沿蜗杆轴传送方向实现有效增朔。这是因为在难以使材料增塑的情况下,未增塑的材料可以以其它方式通过混合捏合机。护环是壳体内周表面上的正弦突起,其导致由壳体内壁形成的中空内部的一些段变窄。因此,护环是一种从壳体的内周表面通过小的轴向段径向地延伸到中空内部中的减速弯件,其在中空内部中建立合适的积压,直到材料被增塑到足以能够通过减速弯件。然而,无法在护环的位置处布置叶片元件和捏合元件,因为这些元件会在那里发生碰撞,这就是为什么在这些位置处沉积物容易聚集的原因。由于缺乏自清洁,这些沉积物只能困难地从混合捏合机中去除。
发明内容
为此,本发明的目的是克服上述缺点并提供一种用于混合捏合机的蜗杆轴,其使得可以避免在混合捏合机的壳体中使用易磨损的护环。
根据本发明,这一目的是通过一种用于特别适合于连续加工的混合捏合机的蜗杆轴来实现的,蜗杆轴具有轴杆,从轴杆的圆周表面向外延伸的叶片元件在轴杆的圆周表面上布置成彼此间隔开,其中叶片元件布置在轴杆的圆周表面上,至少布置在沿蜗杆轴的轴向方向延伸的一个段中,布置成沿蜗杆轴的轴向方向延伸的两排。
这一方案是基于这样的认识,即,如果蜗杆轴设计成至少在一些段中为两叶式以代替护环,则可以增加叶片元件的耐磨性和沿纵向方向可传送的混合物的量(每单位时间以及与所述蜗杆轴直径相关)。这是因为,对于双叶蜗杆轴段,向前输送是通过混合捏合机的行程机构来实现的,而护环总是导致积压,即传送效果实际上为零。由于叶片元件的宽度,叶片元件比护环或三叶或四叶蜗杆轴段的叶片元件更不易磨损。最后,具有相关叶片元件设计的双叶蜗杆轴段使得可以避免在壳体的内周表面上使用护环,因为相应设计的叶片元件与附接在壳体中的捏合元件共同执行混合物的增塑,并且相比护环,其对于混合物是相当温和的。
根据本发明,蜗杆轴在轴杆的圆周表面上具有向外延伸的叶片元件,叶片元件布置在轴杆的圆周表面上,至少布置在沿蜗杆轴的轴向方向上延伸的一个段中,布置成沿蜗杆轴的轴向方向延伸的两排。因此,本发明涉及一种蜗杆轴,其设计成至少在一些段中是双叶式,即,一种蜗杆轴,其圆周表面(即,其外壳表面)包含两个叶片元件,如在轴杆的横截面中所见,其中蜗杆轴相邻的、间隔开的叶片元件沿轴向方向各自形成一排。除了布置在所述两排中的、间隔开的叶片元件之外,这一双叶段没有包含进一步的叶片元件,即,没有单个叶片元件布置在这些排之间。因此,就在轴杆的(外)圆周表面的至少一段的上方沿所述蜗杆轴的轴向方向延伸的一排捏合元件而言,在本发明的意义上应当理解的是,连接线位于一排叶片元件的中间点的上方,至少基本上是一条直线,所述叶片元件沿轴向方向彼此间隔开,其中连接线与直线的最大偏差小于10°、优选地小于5°并且进一步优选地小于2°。因此,叶片元件的中间点应理解为位于叶片元件的长度的中间的点,其中长度是叶片元件的外周表面的最长延伸或纵向延伸,即,叶片元件的外周表面上的两个不同点之间的最长可能的直线。
如上所述,叶片元件在轴杆的圆周表面上布置成两排,至少布置在沿蜗杆轴的轴向方向延伸的一个段中。蜗杆轴的其它轴向段可以设计成不同的形式,例如三叶、四叶或三叶和四叶交替。根据本发明的蜗杆轴还可以包含两个、三个或多个双叶段,每个双叶段被一个或多个其它段彼此分开,其中这一个或多个其它段进而又可以设计成三叶、四叶或三叶和四叶交替。
如在所讨论的混合捏合机中常见的,根据本发明的蜗杆轴的轴杆优选地具有圆形横截面,其中单个叶片元件从轴杆的圆周表面径向地向外延伸。
因此,本发明不限于蜗杆轴的生产类型。例如,可通过铣削金属圆柱体以形成叶片元件或通过将叶片元件焊接到轴杆上来制造蜗杆轴。然而,实际上,蜗杆是通过将单个蜗杆轴段附接到基杆上制成的,其中每个蜗杆轴段包含例如各自由1至4个相邻叶片元件排列而成的两排。
优选地,沿蜗杆轴的径向方向延伸的两排叶片元件与轴杆的圆周表面上的叶片元件相对地定位,如在轴杆的横截面中所见。就相对地定位而言,在此应当理解的是,两个相邻叶片元件沿轴杆圆周方向的中间点在轴杆的圆周表面上偏移180°。此外,如下所示,相对的叶片元件优选地也沿轴向方向偏移。
为了使待传送的混合物沿传送方向良好地传送,还优选地,至少一个双叶段的沿蜗杆轴的轴向方向延伸的叶片元件中的每一个具有纵向延伸,其至少基本上垂直于蜗杆轴的纵向方向延伸,即,平行于蜗杆轴的圆周方向延伸。沿蜗杆轴的纵向方向的至少基本上垂直的延伸意味着叶片元件的纵向延伸以与蜗杆轴的轴向方向呈45°至135°、优选60°至120°,特别优选80°至100°、非常特别优选从85°至95°以及最优选约90°的角度延伸。
考虑到待传送的混合物要实现的传送量(每单位时间以及与蜗轴直径相关)、叶片元件的耐磨性以及期望的增塑效果,在本发明构想的改进方案中,提出:沿蜗杆轴的轴向方向延伸的至少一个双叶段的叶片元件中的每一个具有顶视图中的椭圆形、卵形或双凸外周表面。优选地,在本发明的这一实施例中,蜗杆轴的至少一个双叶段延伸超过蜗杆轴长度的至少0.2D(即,至少超过相当于直径的20%的距离)、优选至少0.5D(即,至少超过相当于直径的50%的距离)、特别优选至少1D(即,至少超过相当于直径的距离)并且非常特别优选至少10D(即,至少超过相当于直径的10倍的距离)。特别地,在本发明的这一实施例中,优选的是,叶片元件的纵向延伸至少基本上垂直于蜗杆轴的纵向方向,其中基本上垂直如以上所定义。作为此情形的替代,即使在较不优选的情况下,并非所有而是至少50%、优选至少80%以及进一步优选至少90%的叶片元件可以具有如此形成的外周表面。
优选地,根据本发明的蜗杆轴相对于叶片元件对称地设计。由此,应当理解的是,沿蜗杆轴的轴向方向延伸的两排叶片元件中的叶片元件彼此相对地定位,并且叶片元件的几何形状和尺寸也至少基本上相同,即,它们的尺寸相差最大10%、优选地相差最大5%、特别优选地相差最大2%、更特别优选地相差最大1%、非常特别优选地相差最大0.5%并且最优选地根本不相差。因此,优选的是,蜗杆轴的至少一个双叶段的叶片元件中的每一个具有相同的椭圆形、卵形或双凸外周表面。作为此情形的替代,即使在较不优选的情况下,并非所有而是至少50%、优选至少80%并且进一步优选至少90%的叶片元件可以对称地设计。
特别地,如果蜗杆轴的至少一个双叶段的叶片元件中的每一个具有双凸外周表面,其中双凸外周表面特别优选地具有3至11的长度L与宽度B之比,则可获得良好的结果。因此,如上所述,本文中的叶片元件的外周表面的长度L是叶片元件的外周表面的最长直线延伸。此外,在此上下文中的叶片元件的外周表面的宽度B是叶片元件的外周表面的最长直线延伸,其垂直于叶片元件的长度延伸。在本发明构想的改进方案中,提出:蜗杆轴的至少一个双叶段的叶片元件的外周表面的长度L与宽度B之比为4至10、特别优选5至9、非常特别优选6至8并且最优选7至7.5。作为此情形的替代,即使在较不优选的情况下,并非所有而是至少50%、优选地至少80%以及进一步优选地至少90%的叶片元件可以具有上述的几何形状。
原则上,本发明不限于蜗杆轴的至少一个双叶段的叶片元件的侧件设计。因此,叶片元件的横向侧件可以从轴杆的圆周方向垂直向上延伸到叶片元件的外周表面。--然而,根据沿纵向方向传送的混合物的量,考虑到改进的传送能力(每单位时间以及与蜗杆轴直径相关),优选的是,叶片元件的横向侧件不是从轴杆的圆周方向垂直向上延伸到叶片元件的外周表面,而是成角度延伸。根据本发明的特别优选的实施例,因此提供的是,蜗杆轴的至少一个双叶段的叶片元件中的每一个的横向侧件以与轴杆的横截面平面呈α的角度向上延伸到叶片元件的外周表面:1°至60°、优选2°至40°、特别优选3°至20°以及非常特别优选4°至10°。作为此情形的替代,即使在较不优选的情况下,并非所有而是至少50%、优选至少80%并且进一步优选至少90%的叶片元件可以具有从轴杆的圆周表面以上述角度向上延伸的侧件。
根据叶片元件的耐磨性以及考虑到传送能力,在本发明构想的改进方案中,提出:一排的两个相邻叶片元件的轴向距离A与叶片元件的宽度B之比为0.5至7。叶片元件的宽度B由此如以上所定义,并且两个轴向相邻的叶片元件的轴向距离A为轴向相邻的叶片元件的外周表面的中间点之间的距离,其中叶片元件的外周表面的中间点如以上所定义。优选地,一排的两个相邻叶片元件的轴向距离B与一个叶片元件的宽度B之比为0.75至3、特别优选为1.0至2.0、非常特别优选为1.25至1.75、并且最优选为1.4至1.6。作为此情形的替代,即使在较不优选的情况下,并非所有而是至少50%、优选至少90%并且进一步优选至少80%的叶片元件可以具有上述的比率。
根据本发明的进一步非常特别优选的实施例,提供的是,沿轴杆的横截面观察,蜗杆轴的至少一个双叶段的叶片元件中的每一个延伸超过轴杆圆周表面的至少160°的角距离。特别优选地,叶片元件延伸超过轴杆圆周表面的至少170°、特别优选至少175°、甚至进一步优选至少或多于180°、甚至进一步优选多于180°至270°、甚至进一步优选185°至230°、特别优选185°至210°、非常特别优选地190°至200°并且最优选192°至197°(例如特别是约195°)的角距离。优选地,在本发明的这一实施例中,蜗杆轴的至少一个双叶段延伸超过蜗杆轴长度的至少0.2D、优选至少0.5D、特别优选至少1D并且非常特别优选至少10D。此外,在本发明的这一实施例中,特别优选的是,叶片元件的纵向延伸基本上垂直于蜗杆轴的纵向方向延伸,其中基本上垂直如以上所定义。作为此情形的替代,即使在较不优选的情况下,并非所有而是至少50%、优选至少80%并且进一步优选至少90%的叶片元件可以延伸超过上述的轴杆角距离。
在上述实施例中,非常特别优选的是,所有叶片元件在蜗杆轴的圆周表面的至少基本上相同的角截面的上方延伸,并且优选地,沿蜗杆轴的径向方向延伸的排的叶片元件相对地定位在蜗杆轴的圆周表面上,如在轴杆的横截面中所见。就至少基本上相同的角截面而言,在此上下文中应当理解的是,所有角截面之差的最大值为10%、优选最大值为5%、特别优选最大值为2%、更特别优选最大值为1%、非常特别优选最大值为0.5%、并且最优选根本不相差。在这一实施例中,沿轴杆的圆周方向相邻的叶片元件的端部因此优选地重叠。为此,在这一实施例中特别优选的是,沿轴杆的圆周方向相邻的两个叶片元件(如在轴杆的横截面中所见)沿轴向方向相对于彼此稍微地移位,并且优选地使得沿圆周方向定位的叶片元件的两个端部轴向偏移,但是这两个叶片元件的区域(例如一个叶片元件右部的三分之一和另一个叶片元件左部的三分之一)重叠,如沿轴杆的圆周方向所见。优选地,沿轴杆的圆周方向相邻的两个叶片元件(如在轴杆的横截面中所见)彼此轴向偏移,使得沿轴杆的圆周方向相邻的两个叶片元件的轴向距离A与叶片元件的宽度B之比为0.25至3.5、优选、0.375至1.5、特别优选0.5至1.0、非常特别优选0.625至0.875并且最优选0.7至0.8。作为此情形的替代,即使在较不优选的情况下,并非所有而是至少50%、优选至少90%并且进一步优选至少80%的叶片元件可以具有上述的比率。-因此,叶片元件在轴杆的圆周表面的相同角截面的上方延伸,并且沿蜗杆轴的轴向方向延伸的两排叶片元件的叶片元件是彼此相对并且重叠的,从而不仅获得了与沿传送方向传送的混合物的量相关的优异的传送能力(每单位时间以及与蜗杆轴直径相关),而且还特别可靠地避免或至少显著地减少了逆传送方向传送的混合物的部分回流。因此,在布置有蜗杆轴的壳体的内部,适当调整增塑,使得在壳体的内周表面上的护环可以省略,如现有技术所需,蜗杆轴上或护环上,特别是护环的背侧上,不得积聚任何不良沉积物。
作为上述实施例的替代,即使在根据本发明的较不优选的情况下,上述优点在这一范围内至少没有实现,然而,还有可能的是,蜗杆轴的至少一个双叶段的叶片元件(如在轴杆的横截面中所见)中的每一个延伸超过轴杆圆周表面的20°至160°的角距离。作为此情形的替代,叶片元件也可以延伸超过45°至135°、60°至120°、70°至110°、80°至100°、或85°至95°(例如大约90°)的角距离。此外,在这一实施例中,蜗杆轴的至少一个双叶段延伸超过蜗杆轴长度的至少0.2D,优选地至少0.5D,特别优选地至少1D,并且非常特别优选地至少10D。此外,在本发明的这一实施例中,特别优选的是,叶片元件的纵向延伸基本上垂直于蜗杆轴的纵向方向延伸,其中基本上垂直如以上所定义。
本发明的进一步目的是一种用于具有轴杆的蜗杆轴或蜗杆轴段的段,轴杆具有优选的圆形横截面,其中,从轴杆的圆周表面向外延伸的元件布置成在轴杆叶片的圆周表面上彼此间隔开,其中,轴杆上的叶片元件布置成在轴杆的圆周表面的至少一个段的上方沿蜗杆轴的轴向方向延伸的至少两排,其中,每一排优选地包含布置成彼此间隔开的一个、两个、三个或四个叶片元件。上述关于蜗杆轴的优选特征对于蜗杆轴段也是优选的。
此外,本发明涉及一种用于连续加工的混合捏合机的壳体,其中在壳体中设计有中空内部,其中先前描述的蜗杆轴或者一个或多个先前描述的蜗杆轴段至少在一些段中沿轴向方向延伸,并且其中在壳体中设置有捏合元件,其从所述壳体的内周表面延伸到所述壳体的中空内部中,其中捏合元件布置成在所述壳体的内周表面的至少一个段的上方沿轴向方向延伸的至少两排。其中捏合元件布置成沿轴向方向延伸的至少两排的壳体的段优选地对应于其中叶片元件在蜗杆轴上布置成两排的段。
此外,本发明涉及一种用于连续加工的混合捏合机,其例如用于生产聚合物颗粒、聚合物挤压型材或聚合物模制件,具有进料混合装置并且优选地具有卸料装置,其中进料混合装置包含先前描述的壳体。
混合捏合机的壳体优选地至少在一些段中在其内周表面上具有彼此相对的两排捏合元件(如在壳体的横截面中所见),即,偏离180°的角度。
附图说明
下面参照附图更详细地描述本发明,其中:
图1a示出了根据本发明的混合捏合机的示意纵向截面图;
图1b示出了图1a中所示的混合捏合机的壳体的立体图;
图2a示出了根据本发明实施例的蜗杆轴的轴向段的立体图;
图2b示出了图2a中所示的蜗杆轴的轴向段的顶视图;
图2c示出了图2a中所示的蜗杆轴的轴向段的轴杆的外壳表面的平面投影图,其中蜗杆轴在其上安置有叶片元件;
图3示出了根据本发明的另一实施例的蜗杆轴的轴向段的轴杆的壳体表面的平面投影图,其中蜗杆轴具有安置在其上的叶片元件和突出到叶片元件之间的间隙中的捏合元件;
图4示出了根据本发明的另一实施例的蜗杆轴的轴向段的轴杆的壳体表面的平面投影图,其中蜗杆轴具有安置在其上的叶片元件和突出到叶片元件之间的间隙中的捏合元件;
图5示出了根据本发明的另一实施例的蜗杆轴的轴向段的轴杆的壳体表面的平面投影图,其中蜗杆轴具有安置在其上的叶片元件和突出到叶片元件之间的间隙中的捏合元件;
图6示出了根据本发明的另一实施例的蜗杆轴的轴向段的轴杆的壳体表面的平面投影图,其中蜗杆轴具有安置在其上的叶片元件和突出到叶片元件之间的间隙中的捏合元件;
具体实施方式
图1a和1b中所示的混合捏合机(在全文中标记为100)包含壳体10和布置在壳体10中的蜗杆轴12。壳体10包含两个壳体半件14,14',其在内部包覆有所谓的壳体外壳16。在本专利申请中,壳体外壳16被认为是壳体10的组件。当两个壳体半件14,14'闭合时,壳体10的内周表面限定圆柱形中空内部18,即,具有圆形横截面的内部18。蜗杆轴12包含轴杆20,在其的圆周表面上布置有多个叶片元件22,它们径向地向外延伸到轴杆20的圆周表面,其中单个叶片元件22布置成彼此间隔开。在两个壳体半件14,14'中,设有用于捏合元件24的插孔28,即,用于捏合螺栓和捏合齿等。因此,插孔28中的每一个为孔28,其从壳体外壳16的内周表面延伸穿过壳体壁。每个插孔28的下部径向内侧端可以例如设计成横截面为正方形。然后,每个捏合螺栓24的下端可以例如有一端部,其精确地配合到到插孔28的方形径向内侧端,从而在使用状态下不可旋转地固定到插孔28中。捏合螺栓24在其位于插孔28中的端部上通过螺纹连接而与用在插孔28的叠加端中的固定元件(未示出)连接。可替代地,捏合螺栓24还可以具有用于螺杆的内螺纹并且用螺杆固定而不是使用固定元件和螺母。
如从图1b中具体可见,用于捏合螺栓24的插孔28相互均匀间隔开,延伸到两个壳体半件14,14'中的每一个中(如沿轴向方向可见),呈三排29,29',29"的形式。因此,壳体的插孔排29,29',29"的总数为6。在本发明的意义上,排意味着定位在排29,29',29"的轴向间隔开的插孔28的上方的连接线是直线。如图1a和1b中所示,混合捏合机100沿轴向方向细分为若干个加工段34,34',34",其中根据捏合螺栓24的数目以及轴杆20在叶片元件22上的延伸,每个加工段34,34',34"适应于单个加工段34,34',34"的功能。如图1b中所示,在上壳体半件14的左段34和右段34"中,用于捏合螺栓24的插孔28的三排29,29',29"中的两排(即,上排29和下排29")配备有捏合螺栓24,而中间排29'没有配备捏合螺栓24。与此相反,在上壳体半件14的中间段34'中,用于捏合螺栓24的插孔28的三排29,29',29"中的一排(即,中间排29')配备有捏合螺栓24,而上排29和下排29"没有配备捏合螺栓24。同样,在下壳体半件14'的中间段34'中,仅中间排配备有多个捏合螺栓,使得壳体10的中间段34'具有总共两排相对的捏合螺栓24,即,壳体10的内周表面上的两排捏合螺栓24之间的角度是180°。待混合的原料通过进料斗36加入到混合捏合机100中,然后被引导通过加工段34,34',34",最后通过出口38排出。根据本发明的混合捏合机100也可以具有更多的加工段或更少的加工段来代替所示的加工段34,34',34",例如具体是四个加工段、两个加工段或一个加工段。
根据本发明,用于根据本发明的混合捏合机的蜗杆轴12被设计成使得轴杆20的圆周表面上的叶片元件22至少布置在沿蜗杆轴12的轴向方向延伸的一个段中(如图1b所示中的中间加工段34'),布置成沿蜗杆轴12的轴向方向延伸的两排,即,蜗杆轴12在一些段中设计成双叶片式。
图2a至2c示出了根据本发明优选实施例的蜗杆轴12的此种双叶片段。蜗杆轴12的圆柱形轴杆20上布置有从轴杆20的圆周表面径向地向外延伸的叶片元件22,22',22",22"'。因此,单个叶片元件22,22',22",22"'设计成在顶视图中具有双凸外周表面,其中叶片元件22,22',22",22"'的纵向延伸L垂直于蜗杆轴12的纵向延伸而延伸。纵向延伸L应理解为是指在叶片元件22,22',22",22"'的外周表面上的两个不同点之间的最长可能的直线,即,在这种情况下的长度L。所有的叶片元件22,22',22",22"'具有相同的形状和相同的尺寸。单个叶片元件22,22',22",22"'的长度L与宽度B之比为约7.25,其中宽度B为叶片元件22,22',22",22"'的外周表面的最长直线延伸,其垂直于叶片元件22,22',22",22"'的长度L延伸。如从图2a和2b具体可见,叶片元件22,22',22",22"'的横向侧件42不是垂直地从轴杆20的圆周表面延伸到叶片元件22,22',22",22"'的外圆周表面,而是以2°的α角延伸。相邻叶片元件22,22',22",22"'布置成沿轴杆20的圆周方向和沿轴向方向均彼此间隔开。
因此,轴向间隔开的叶片元件22,22'布置在轴向延伸排40中,并且轴向间隔开的叶片元件22",22"'布置在轴向延伸排40'中。根据本发明,如果(如在图2a,2b和2c中所示的实施例中)定位在布置成沿轴向方向彼此间隔开的叶片元件22,22'或22",22"'的外周表面的中间点M的上方的连接线是一条直线,则存在叶片元件22,22',22",22"'的轴向延伸排40,40'。因此,叶片元件22,22',22",22"'的中间点M是位于叶片元件22,22',22",22"'的长度L的中间的点。排40的单个叶片元件22,22'与轴杆20的圆周表面上的排40'的叶片元件22",22"'相对地定位(如在轴杆20的横截面中所见),即,排40,40'二者的叶片元件22,22',22",22"'的外周表面的中间点M在轴杆的圆周表面上彼此移位180°。排40的相邻叶片元件22,22'的轴向距离A和排40'的相邻叶片元件22",22"'的轴向距离A与叶片元件22,22'的宽度B之比分别为约1.5。叶片元件的宽度B由此如以上所定义,并且两个轴向相邻叶片元件22,22'或22",22"'的轴向距离A是轴向相邻叶片元件22,22'或22",22"'的外周表面的中间点M之间的距离。
叶片元件22,22',22",22"'的所有长度L在轴杆20的(外)圆周表面或外壳表面的上方各自延伸超过195°的相同角截面。因为这些角度大于180°,所以沿轴杆20的圆周方向的相邻叶片元件20,22"'或20',20"的端部部分重叠。为此,沿轴杆20的圆周方向相邻的叶片元件20,22"'或20',20"(如在轴杆20的横截面中所见)沿轴向方向相对于彼此稍微地移位,并且使得沿轴杆20的圆周方向定位的叶片元件的两个端部轴向偏移约叶片元件22,22',22",22"'的宽度的60%,从而使得这两个叶片元件的区域(例如一个叶片元件22右部的三分之一和另一个叶片元件22"'左部的三分之一)重叠,如沿轴杆的轴杆20的圆周方向所见。通过叶片元件22,22',22",22"'的这种比较长的延伸以及叶片元件22,22',22",22"'的所得到的部分重叠,不仅获得了与沿传送方向传送的混合物的量相关的优异的传送能力(每单位时间以及与蜗杆轴直径相关),而且还特别可靠地避免或至少显著地减少了逆传送方向传送的混合物的部分回流。因此,在布置有蜗杆轴12的壳体20的内部18,适当设置增塑,使得在壳体10的内周表面上的护环可以省略,如现有技术所需,蜗杆轴12上不得积聚任何不良沉积物。
图3示出了根据本发明的另一实施例的蜗杆轴12的轴向段的轴杆20的外壳表面的平面投影图,其中蜗杆轴12具有安置在其上的叶片元件22,22',22",22"'和突出到叶片元件22,22',22",22"'之间的间隙中的捏合元件24;当操作混合捏合机时,蜗杆轴12旋转,并且蜗杆轴12同时以每转一次的平移运动往复运动。因此,叶片元件22,22',22",22"'的横向侧件42沿捏合元件24运动。
图4至6示出了图3中的实施例的替代实施例。对于图4中所示的实施例,叶片元件22,22',22",22"'上方的角截面小于图3的实施例中的角截面。此外,这一实施例中的壳体内周表面包含三排捏合螺栓24。对于图5中所示的实施例,壳体内周表面包含4排捏合螺栓24,并且在图6中所示的实施例中有6排捏合螺栓24。此外,图5和6中所示的叶片元件22,22',22",22"'的几何形状与图3和4中所示的不同。
参考符号列表
10 壳体
12 蜗杆轴
14,14' 壳体半件
16 壳体外壳
18 中空内部
20 轴杆
22,22',22",22"' 叶片元件
24 捏合元件/捏合螺栓
28 用于捏合元件的插孔/孔
29,29',29"' 用于捏合元件的插孔的(轴向延伸的)排
34,34',34"' 加工段
36 进料斗
38 出口开口
40,40' 叶片元件的插孔的轴向延伸排
42 叶片元件的横向侧件
100 混合捏合机
α 轴杆的圆周表面和叶片元件的横向侧件之间的角度
A 一排的两个相邻叶片元件的轴向距离A
B 宽度(叶片元件的外周表面的最长直线延伸,其垂
直于叶片元件的长度延伸)
L 长度(叶片元件的外周表面的最长直线延伸)
M 叶片元件的外周表面的中间点
Claims (15)
1.一种用于特别适合于连续加工的混合捏合机(100)的蜗杆轴(12),其具有带有圆形横截面的轴杆(20),从所述轴杆(20)的圆周表面向外延伸的叶片元件(22,22',22",22"')在所述轴杆(20)的所述圆周表面上布置成彼此间隔开,其中所述叶片元件(22,22',22",22"')布置在所述轴杆(20)的所述圆周表面上,至少布置在沿所述蜗杆轴(12)的轴向方向延伸的一个段中,布置成沿所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向延伸的两排(40,40'),其中在所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向上延伸的此段除了布置成所述两排的叶片元件外不包含任何进一步的叶片元件,其中所述蜗杆轴(12)的沿所述轴向方向延伸的所述段延伸超过所述蜗杆轴(12)长度的至少0.2D,其中D是所述蜗杆轴(12)的直径,其中在所述段中,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个具有外周表面形状。
2.根据权利要求1所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述叶片元件(22,22',22",22"')从所述轴杆(20)的所述圆周表面径向地向外延伸。
3.根据权利要求1或2所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述两排(40,40')的所述叶片元件(22,22',22",22"')在所述轴杆(20)的所述圆周表面上彼此相对地定位,如在所述轴杆(20)的横截面中所见。
4.根据权利要求1或2所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述至少一个段的沿所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向延伸的所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个具有纵向延伸L,所述纵向延伸L以与所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向呈45°至135°的角度延伸。
5.根据权利要求1或2所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述至少一个段的沿所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向延伸的所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个在顶视图中具有椭圆形、卵形或双凸外周表面,所述蜗杆轴(12)的沿所述轴向方向延伸的段延伸超过所述蜗杆轴(12)长度的至少0.2D,其中在所述段中,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个具有外周表面形状。
6.根据权利要求5所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个具有相同的椭圆形、卵形或双凸外周表面。
7.根据权利要求5所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述叶片元件(22,22',22",22")中的每一个具有长度L与宽度B之比为3至11的双凸外周表面,其中所述长度L是所述叶片元件(22,22',22",22"')的所述外周表面的最长直线延伸,并且所述宽度B是所述叶片元件(22,22',22",22"')的所述外周表面的最长直线延伸,其垂直于所述叶片元件(22,22',22",22"')的所述长度L延伸。
8.根据权利要求5所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个的横向侧件(42)从所述轴杆(20)的圆周方向垂直地或以与所述轴杆(20)的横截面平面呈1°至60°的角度α向上延伸到所述叶片元件(22,22',22",22"')的所述外周表面。
9.根据权利要求1或2所述的蜗杆轴(12),其特征在于,排(40,40')的两个相邻叶片元件(22,22',22",22"')的轴向距离A与叶片元件(22,22',22",22"')的宽度B之比为0.5至5,其中所述宽度B是所述叶片元件(22,22',22",22"')的所述外周表面的最长直线延伸,其垂直于所述叶片元件(22,22',22",22"')的长度L延伸,并且两个轴向相邻的叶片元件(22,22',22",22"')的所述轴向距离A是所述相邻叶片元件(22,22',22",22"')的所述外周表面的中间点M之间的距离,其中叶片元件(22,22',22",22"')的所述中间点M是位于所述叶片元件(22,22',22",22"')的所述外周表面的最长直线延伸L的中间的点。
10.根据权利要求1或2所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述至少一个段的沿所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向延伸的所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个,如在所述轴杆(20)的横截面中所见,延伸超过所述轴杆(20)的所述圆周表面的至少160°的角距离,其中在所述段中,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个延伸超过所述轴杆(20)的所述圆周表面的上述角距离,所述蜗杆轴(12)的沿所述轴向方向延伸的所述段延伸超过所述蜗杆轴(12)长度的至少0.2D,其中在所述段中,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个延伸超过所述轴杆(20)的所述圆周表面的上述角距离。
11.根据权利要求1或2所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述至少一个段的沿所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向延伸的所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个,如在所述轴杆(20)的横截面中所见,超过所述轴杆(20)的所述圆周表面延伸20°至160°的角距离,所述蜗杆轴(12)的沿所述轴向方向延伸的所述段延伸超过所述蜗杆轴(12)长度的至少0.5D,其中在所述段中,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个延伸超过所述轴杆(20)的所述圆周表面的上述角距离。
12.根据权利要求1或2所述的蜗杆轴(12),其特征在于,所述至少一个段的沿所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向延伸的所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个,如在所述轴杆(20)的横截面中所见,延伸超过所述轴杆(20)的所述圆周表面的相同角截面,所述蜗杆轴(12)的沿所述轴向方向延伸的所述段延伸超过所述蜗杆轴(12)长度的至少0.2D,其中在所述段中,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个延伸超过所述轴杆(20)的所述圆周表面相同的角截面。
13.一种用于蜗杆轴(12)的段,所述蜗杆轴(12)具有带有圆形横截面的轴杆(20),其中在所述轴杆(20)的圆周表面上,从所述轴杆(20)的所述圆周表面向外延伸的叶片元件(22,22',22",22"')布置成彼此间隔开,其中所述叶片元件(22,22',22",22"')布置在所述轴杆(20)上,布置成在所述轴杆(20)的所述圆周表面的至少一个段的上方沿所述蜗杆轴(12)的轴向方向延伸的两排(40,40'),其中在所述蜗杆轴(12)的所述轴向方向上延伸的此段除了布置成所述两排的叶片元件外不包含任何进一步的叶片元件,其中所述蜗杆轴(12)的沿所述轴向方向延伸的所述段延伸超过所述蜗杆轴(12)长度的至少0.2D,其中D是所述蜗杆轴(12)的直径,其中在所述段中,所述叶片元件(22,22',22",22"')中的每一个具有外周表面形状,且其中每排(40,40')包含布置成彼此轴向地间隔开的一个、两个、三个或四个叶片元件(22,22',22",22"')。
14.一种用于连续加工的混合捏合机(100)的壳体(10),其中在所述壳体(10)中设计有中空内部(18),其中根据权利要求1至12中任意一项所述的蜗杆轴(12)或者根据权利要求13所述的用于蜗杆轴(12)的段沿轴向方向延伸,并且其中在所述壳体(10)中设置多个捏合元件(24),所述多个捏合元件(24)在所述壳体(10)的所述中空内部(18)中延伸到所述壳体(10)的内周表面,其中所述捏合元件(24)布置成在所述壳体(10)的所述内周表面的至少一个段的上方沿轴向方向延伸的至少两排。
15.一种用于连续加工的混合捏合机(100),用于生产聚合物颗粒、聚合物挤压型材或聚合物模制件,包含根据权利要求14所述的壳体。
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