用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備及其熔體泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備，所述設(shè)備包括：用于產(chǎn)生塑料熔體的螺旋式機(jī)器、為將塑料熔體擠壓通過模具而建立壓力的熔體泵(2)、以及用于形成顆粒、擠出型材或成型件的模具，其中熔體泵(2)構(gòu)造成與螺旋式機(jī)器分離且具有自己的驅(qū)動(dòng)裝置(5)。用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的這種設(shè)備中，螺旋式機(jī)器在沒有增壓?jiǎn)卧那闆r下也夠用，且這種設(shè)備由此實(shí)現(xiàn)了，塑料熔體被以無壓或近似無壓的方式從螺旋式機(jī)器傳遞至熔體泵(2)。
【專利說明】用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備及其熔體泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備以及用于該設(shè)備的熔體泵，該熔體泵用于在能流動(dòng)的介質(zhì)——尤其是塑料熔體——中建立壓力以使所述介質(zhì)被擠壓通過模具。

【背景技術(shù)】
[0002]為了制造塑料微粒，首先在聚合過程中由不同的原料在螺旋式機(jī)器產(chǎn)生塑料熔體。當(dāng)然，塑料微粒也可理解為一種由可再生的原料、例如蛋白質(zhì)制成的微粒。這種螺旋式機(jī)器可以是混料機(jī)、擠出機(jī)或螺旋混合器或類似的用于制造塑料熔體的設(shè)備。
[0003]例如，由EP O 564 884 Al已知一種螺旋式機(jī)器，其中不同原料借助于同步運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋軸彼此混合并揉搓，直至存在能流動(dòng)的塑料熔體。
[0004]為了制造例如隨后在注塑機(jī)中繼續(xù)加工的塑料顆粒，塑料熔體在直至30bar的壓力下被擠壓通過模具，此處是孔板。為了制造塑料型材或塑料成型件，必須把塑料熔體以擠壓法借助于直至300bar的壓力擠壓通過相應(yīng)的擠壓模具或成型模具。
[0005]像從EP O 564 884A1已知的，塑料熔體可以從螺旋式機(jī)器傳輸至齒輪泵，該齒輪泵例如像由DE-OS 38 42 988已知的，并從該齒輪泵被壓過或擠壓通過模具，以便得到期望的顆粒、型材或成型件。
[0006]然而，獨(dú)立的齒輪泵具有如下缺點(diǎn):齒輪泵由于自身的驅(qū)動(dòng)裝置和必要的自身的控制設(shè)備而制造昂貴。具有自身驅(qū)動(dòng)裝置的齒輪泵的另一個(gè)問題在于，尤其在直至50轉(zhuǎn)/分的低轉(zhuǎn)速下由于結(jié)構(gòu)類型而產(chǎn)生脈動(dòng)，并進(jìn)而在泵入口處存在微小的預(yù)壓力。盡管齒輪泵在相鄰齒輪的齒彼此接觸時(shí)是密實(shí)的，然而當(dāng)塑料熔體被傳輸至模具時(shí)，不是所有的塑料熔體都被擠壓通過模具。這些留下的塑料熔體隨后被齒輪帶回泵入口，在那里形成了相應(yīng)的預(yù)壓力。然而因?yàn)樵擃A(yù)壓力不穩(wěn)定，而是僅以一定的脈沖類型的間距出現(xiàn)，所以存在脈動(dòng)。為了克服該脈沖類型的預(yù)壓力，熔體必須借助于相應(yīng)的壓力傳輸，這使得在螺旋式機(jī)器末端需要建立足夠的壓力。
[0007]另外，也經(jīng)常使用具有自身的驅(qū)動(dòng)裝置的單螺桿泵取代齒輪泵。然而對(duì)單螺桿泵來說，基于結(jié)構(gòu)類型在泵入口處存在明顯的預(yù)壓力，該預(yù)壓力必須由螺旋式機(jī)器克服。
[0008]因此，使用齒輪泵或單螺桿泵僅具有縮小螺旋式機(jī)器的增壓?jiǎn)卧膬?yōu)點(diǎn)，而不能完全放棄增壓可能性，因?yàn)槿皂毧朔嬖诘念A(yù)壓力。
[0009]齒輪泵和單螺桿泵的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，在結(jié)束使用之后，在齒輪之間或在螺紋中殘留有塑料熔體且必須費(fèi)力地清潔齒輪泵或單螺桿泵。
[0010]EP O 564 884 Al公開了，齒輪泵被集成在螺旋式機(jī)器中，從而由唯一的驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)螺旋軸和安置在其上的齒輪泵。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是:借助于與螺旋軸同樣大的轉(zhuǎn)速來運(yùn)行齒輪泵并進(jìn)而使脈動(dòng)降至最低。
[0011]由EP I 365 906 BI公開了一種具有集成的螺桿泵的雙螺桿擠出機(jī)，其中在同步運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋軸上安置有兩個(gè)產(chǎn)生增壓的螺桿元件。由于確定的螺桿幾何形狀，在螺桿元件之間形成腔室，腔室實(shí)現(xiàn)了塑料熔體的容積強(qiáng)制輸送，從而實(shí)現(xiàn)了建立壓力。然而無論在根據(jù)EP O 564 884 Al的螺旋式機(jī)器中，還是在根據(jù)EP I 365 906 BI的雙螺桿擠出機(jī)中都需要，增強(qiáng)整個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，因?yàn)樵诖吮仨氂沈?qū)動(dòng)裝置同時(shí)為增壓和混合揉搓過程提供力和能量。因此，必須設(shè)置更強(qiáng)大的電機(jī)和相應(yīng)增強(qiáng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸、殼體等。
[0012]在根據(jù)EP O 564 884 Al的螺旋式機(jī)器和根據(jù)EP I 365 906 BI的雙螺桿擠出機(jī)中，集成的齒輪泵和產(chǎn)生增壓的螺桿元件具有與用于混合和揉搓的螺旋軸相同的轉(zhuǎn)速。需要高轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)均勻的塑料熔體。然而在齒輪泵以及產(chǎn)生增壓的螺桿元件中，該高轉(zhuǎn)速引發(fā)高摩擦，該高摩擦又導(dǎo)致力和能量消耗提高以及發(fā)熱增大。在此，熱量被發(fā)射給塑料熔體，然而這會(huì)導(dǎo)致不利影響或者在極端情況下也會(huì)導(dǎo)致塑料熔體被破壞。由此使集成的齒輪泵和專門的螺桿元件的應(yīng)用可能性受到限制。該問題以如下方式避免:根據(jù)所使用的塑料熔體來使用個(gè)體匹配的齒輪泵或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的螺桿元件。該摩擦損失也作用于驅(qū)動(dòng)裝置和整個(gè)設(shè)備，該設(shè)備的尺寸必須相應(yīng)較大。然而這導(dǎo)致高設(shè)備成本和裝備成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明基于如下認(rèn)識(shí):將增壓?jiǎn)卧O(shè)置到螺旋式機(jī)器中必然帶來設(shè)備成本的提高，主要是在增壓?jiǎn)卧驮诼菪綑C(jī)器方面必須都做出妥協(xié)，因而不能最佳地設(shè)置這些部件。
[0014]另一個(gè)認(rèn)識(shí)在于，在具有增壓?jiǎn)卧穆菪綑C(jī)器的運(yùn)行中產(chǎn)生了過多的不期望的摩擦熱，該摩擦熱必須被費(fèi)力地克服。
[0015]由此出發(fā)，本發(fā)明的技術(shù)問題在于，提出一種用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備，其中在沒有增壓?jiǎn)卧那闆r下螺旋式機(jī)器仍提供足夠的功能性。
[0016]然而這同時(shí)要求提供一種增壓?jiǎn)卧?，在此是熔體泵，該熔體泵避免了齒輪泵或單螺桿泵的上述缺點(diǎn)，且尤其使脈動(dòng)和預(yù)壓力降至最低。
[0017]在該技術(shù)問題的解決方案的框架內(nèi)認(rèn)識(shí)到是:產(chǎn)生能流動(dòng)的介質(zhì)的強(qiáng)制輸送；該介質(zhì)持續(xù)地被從熔體泵的入口傳輸，因此在入口處不存在預(yù)壓力。
[0018]為解決該技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明提出具有權(quán)利要求1所述特征的、用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備和具有權(quán)利要求3所述特征的熔體泵。該設(shè)備和熔體泵的有利改進(jìn)方案可從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求得到。
[0019]按照該技術(shù)思想設(shè)計(jì)的設(shè)備和按照該技術(shù)思想設(shè)計(jì)的熔體泵的優(yōu)點(diǎn)是:由于在熔體泵中熔體的強(qiáng)制輸送，使熔體泵的入口處不存在明顯的預(yù)壓力，因此熔體可以在無壓的情況下被從螺旋式機(jī)器輸送至熔體泵。螺旋式機(jī)器施加僅需施加用于輸送塑料熔體所需的力、例如用于克服熔體慣性、摩擦等而必需的力，這根據(jù)熔體的特性僅引起很小的壓力升高。然而這種力可以由螺旋式機(jī)器本身的螺桿施加，由此可以放棄在螺旋式機(jī)器中的增壓裝置。這樣做的優(yōu)點(diǎn)又在于:可以借助較小的驅(qū)動(dòng)裝置(此處是較小的電機(jī))、必要時(shí)還有較小的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、較小的螺桿、較小的殼體和其它較小的構(gòu)件運(yùn)行不具有增壓裝置的螺旋式機(jī)器，因?yàn)樵诖饲闆r下待傳遞的力小得多。由此便使螺旋式機(jī)器的制造成本明顯降低。因此，也帶來了能量成本的降低。
[0020]此外，取消增壓裝置還帶來了如下優(yōu)點(diǎn):能夠一致地針對(duì)混合原料和產(chǎn)生塑料熔體的功能來設(shè)計(jì)螺旋式機(jī)器，這改進(jìn)了螺旋式機(jī)器的效率并進(jìn)而改善了其經(jīng)濟(jì)性。
[0021]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，由于使熔體泵與螺旋式機(jī)器分離，可以僅針對(duì)實(shí)現(xiàn)有效的增壓的功能來構(gòu)造和設(shè)計(jì)恪體泵。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的樣機(jī)的構(gòu)造和運(yùn)行中令人驚異地發(fā)現(xiàn)，螺旋式機(jī)器和熔體泵的驅(qū)動(dòng)裝置的電功率的總和小于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的相應(yīng)設(shè)備的電功率。因此，通過使螺旋式機(jī)器與熔體泵分離，不僅降低了設(shè)備的制造成本(由于構(gòu)件較小)、而且降低了用于制造塑料顆粒、擠出型材和成型件的能量成本。
[0023]在一種有利的實(shí)施方案中，如此構(gòu)造輸送螺桿:外直徑與芯直徑的比例是2。根據(jù)塑料熔體的類型，也可以將D i的比例選擇為1.6到2.4。由此，以相對(duì)較薄、進(jìn)而成本低廉的螺桿實(shí)現(xiàn)了較大的輸送量。
[0024]在另一個(gè)有利的實(shí)施方案中，螺棱具有矩形或梯形的螺紋牙型。由此尤其當(dāng)選擇0°到20°的螺紋嚙合角(也稱為螺紋牙型角)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了熔體的良好的強(qiáng)制輸送。螺棱的形狀應(yīng)該與所用的熔體匹配，因此，例如在加工聚乙烯(PE)時(shí)0°的螺紋牙型角被證明合適，而PVC則會(huì)更適合在13°的螺紋牙型角下加工。
[0025]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，螺棱具有平坦的表面，這同樣有助于成本低廉的制造。
[0026]由于設(shè)計(jì)了具有平坦的螺紋面、0°的螺紋嚙合角和平坦的表面的螺棱，所述螺棱具有矩形的截面。尤其當(dāng)螺棱的間距根據(jù)每個(gè)導(dǎo)程近似地對(duì)應(yīng)于螺棱的寬度時(shí)，則得到均勻的、減小至最小值的螺桿間隙，借助于該螺桿間隙密封了相應(yīng)的螺桿腔室。該密封使得在模具處、尤其是在孔板處實(shí)現(xiàn)了高壓力。
[0027]在另一個(gè)有利的實(shí)施方案中，兩個(gè)輸送螺桿上下疊置，即相對(duì)彼此沿豎直方向布置。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是:入口可以相對(duì)于輸送螺桿布置在中央，從而由兩個(gè)輸送螺桿很好地獲取所進(jìn)入的熔體、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高填充度。此外，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是:入口可以布置在熔體泵側(cè)部，從而進(jìn)行介質(zhì)的徑向進(jìn)入和徑向排出。這樣也實(shí)現(xiàn)了熔體泵相對(duì)于螺旋式機(jī)器成角度的布置，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，減小了設(shè)備的總長度。例如，熔體泵可以設(shè)置為相對(duì)于螺旋式機(jī)器成45°角，這大大節(jié)省了空間。
[0028]在另一個(gè)有利的實(shí)施方案中，如此設(shè)計(jì)熔體泵，即根據(jù)塑料熔體的類型使輸送螺桿以30轉(zhuǎn)/分到300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速——優(yōu)選50轉(zhuǎn)/分到150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速——旋轉(zhuǎn)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是:所選擇的轉(zhuǎn)速至少在多數(shù)情況下高于齒輪泵或單螺桿泵的轉(zhuǎn)速，從而與由幾何形狀引起的熔體強(qiáng)制輸送相結(jié)合地、以無脈沖的方式輸送所述熔體。
[0029]轉(zhuǎn)速限制到最高300轉(zhuǎn)/分的優(yōu)點(diǎn)在于:避免了在高轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)的聚合體鏈的有害破壞。
[0030]在另一個(gè)實(shí)施方案中，在壓縮機(jī)和有利的電驅(qū)動(dòng)裝置之間設(shè)置了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能同步地驅(qū)動(dòng)輸送螺桿。由于該同步實(shí)現(xiàn)了螺棱的相互的、幾何形狀精確的彼此嚙合。有利地，第二螺桿在此不像由現(xiàn)有技術(shù)已知的齒輪泵那樣由于機(jī)械的強(qiáng)制耦合而被拖動(dòng)，而是相反直接被驅(qū)動(dòng)，從而避免了已知的缺點(diǎn)，即引起高能量消耗的高摩擦以及與之聯(lián)系的強(qiáng)制的熔體溫升。這樣也實(shí)現(xiàn)了，使螺桿方向相反地運(yùn)行。通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步還有利地能直接把驅(qū)動(dòng)力導(dǎo)入兩個(gè)輸送螺桿中，以便實(shí)現(xiàn)更好的力分布。
[0031]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩個(gè)輸送螺桿的螺棱如此接合，即在最狹窄處留下的螺桿間隙形成間隙密封結(jié)構(gòu)。該間隙密封結(jié)構(gòu)一方面阻止了介質(zhì)的回流并增強(qiáng)了強(qiáng)制輸送，另一方面間隙密封結(jié)構(gòu)起到了過壓平衡的作用。尤其當(dāng)間隙密封結(jié)構(gòu)與待加工的介質(zhì)匹配時(shí)，通過強(qiáng)制輸送實(shí)現(xiàn)了高的壓力建立并同時(shí)通過壓力平衡阻止了介質(zhì)的破壞。相同的優(yōu)點(diǎn)同樣適用于殼體間隙。
[0032]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，兩個(gè)輸送螺桿能以相對(duì)較小的功率驅(qū)動(dòng)，這使得驅(qū)動(dòng)馬達(dá)較小并且能量消耗較低。
[0033]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在殼體和輸送螺桿或其螺棱之間形成了多個(gè)螺桿腔室，介質(zhì)被保持在螺桿腔室中。在此，螺桿腔室與螺桿間隙和/或殼體間隙相對(duì)應(yīng)地構(gòu)造為近似封閉的，從而盡管能建立期望的壓力，然而在(局部)過高的壓力下也出現(xiàn)一定的壓力平衡。
[0034]在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，螺桿腔室沿著螺棱的導(dǎo)程延伸。螺桿腔室的開端和結(jié)束位于兩個(gè)輸送螺桿的接口中，即在通過兩個(gè)輸送螺桿的軸限定的平面中。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，由此介質(zhì)占據(jù)了限定的位置且不與其它介質(zhì)混合。這樣同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在孔板處高效的壓力建立。
[0035]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，既在螺棱和殼體之間形成了殼體間隙，也在螺棱和其相鄰的輸送螺桿之間形成了螺桿間隙，這兩個(gè)間隙構(gòu)造為間隙密封結(jié)構(gòu)，從而介質(zhì)基本上保持在相關(guān)的螺桿腔室中，不出現(xiàn)介質(zhì)經(jīng)間隙(間隙密封結(jié)構(gòu))至相鄰的后面的螺桿腔室中的明顯回流。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，由此實(shí)現(xiàn)了螺桿腔室之間的密封，該密封允許了在單個(gè)螺桿腔室中的高壓力和在孔板處超過400bar，直至600bar的壓力。
[0036]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，殼體間隙和/或螺桿間隙寬度為0.05mm到2mm。最終，間隙寬度和進(jìn)而間隙密封結(jié)構(gòu)的大小取決于待加工的介質(zhì)和其添加劑。對(duì)具有80%的碳酸鈣份額的高填充的塑料和孔板處壓力為500bar的情況來說，0.5mm的間隙寬度被證明是有利的。
[0037]在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，在輸送螺桿的長度/直徑比為2至5、優(yōu)選3.5的情況下，熔體泵在孔板處達(dá)到了多于250bar，直至600bar的壓力。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是:熔體泵能成本低廉地制造且能以節(jié)省空間的方式使用。
[0038]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)還在于，一方面通過兩個(gè)彼此精確嚙合的輸送螺桿和對(duì)應(yīng)構(gòu)造的螺棱的共同作用、另一方面通過強(qiáng)制輸送實(shí)現(xiàn)了迅速的壓力建立，從而在相對(duì)較短構(gòu)造的熔體泵中實(shí)現(xiàn)高壓，在熔體泵中停留的時(shí)間短、因此對(duì)熔體的熱損害和機(jī)械損害小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的熔體泵的其它優(yōu)點(diǎn)由附圖和隨后描述的實(shí)施方案得到。根據(jù)本發(fā)明，前述和仍將具體描述的特征分別能單個(gè)地或以任意的組合使用。所述實(shí)施方案不應(yīng)理解為窮舉的列舉，而相反僅是示例性的。附圖示出:
[0040]圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的俯視圖，連同根據(jù)本發(fā)明的熔體泵的第一實(shí)施方案；
[0041]圖2是根據(jù)圖1的熔體泵的剖視側(cè)視圖；
[0042]圖3是沿著圖5a中線II1-1II的根據(jù)本發(fā)明的熔體泵的第二實(shí)施方案的剖視側(cè)視圖；
[0043]圖4是沿著圖5b中線IV-1V的根據(jù)圖3的熔體泵的剖視側(cè)視圖；
[0044]圖5a/b是沿著圖3中線V-V的根據(jù)圖3的熔體泵的剖視圖；
[0045]圖6是根據(jù)本發(fā)明的熔體泵的第三實(shí)施方案的輸送螺桿的側(cè)視圖；
[0046]圖7是根據(jù)圖6的輸送螺桿的正視圖；
[0047]圖8是沿著圖6中線VII1-VIII的根據(jù)圖6的輸送螺桿的剖視側(cè)視圖；
[0048]圖8a是根據(jù)圖8的圈VIIIa的局部放大圖；
[0049]圖9是根據(jù)本發(fā)明的熔體泵的第四實(shí)施方案的輸送螺桿的透視圖；
[0050]圖10是根據(jù)圖9的輸送螺桿的側(cè)視圖；
[0051 ]圖11是根據(jù)圖9的輸送螺桿的俯視圖；
[0052]圖12是根據(jù)圖9的輸送螺桿的正視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0053]圖1中示意性示出用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備，該設(shè)備具有用于把原料混合和揉搓為塑料熔體的螺旋式機(jī)器1、用于壓縮塑料熔體的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的熔體泵2和模具3，模具在此是孔板，被壓縮到超過50bar的塑料熔體被擠壓通過該孔板以制造出期望的塑料顆粒。在此處未示出的實(shí)施方案中，使用用于制造期望的塑料型材或期望的塑料成型件的擠壓模具替代孔板，其中在模具處可存在高于250bar的壓力。
[0054]在此處示出的實(shí)施方案中，熔體泵布置為相對(duì)于螺旋式機(jī)器傾斜45°，以減小在制造地點(diǎn)處的空間消耗。
[0055]尤其如圖2所示，恪體泵2包括驅(qū)動(dòng)裝置，在此是電機(jī)4、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5和壓縮機(jī)6。在壓縮機(jī)6的殼體7中，兩個(gè)輸送螺桿8彼此平行地布置并反向旋轉(zhuǎn)。輸送螺桿8與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5連接，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在電機(jī)4上。這兩個(gè)輸送螺桿8的每一個(gè)都具有基本上徑向伸出的、螺旋狀環(huán)繞的螺棱9，其中一個(gè)輸送螺桿8的螺棱9以如下方式接合在另一個(gè)輸送螺桿8的螺棱9中:使塑料熔體被強(qiáng)制輸送。
[0056]在圖2中示出的根據(jù)本發(fā)明的熔體泵2的第一實(shí)施方案中，兩個(gè)輸送螺桿8反向地旋轉(zhuǎn)。為了保證正確的、相互精確的嚙合，輸送螺桿8通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5強(qiáng)制耦合，從而保證了輸送螺桿8的同步。在此同步地驅(qū)動(dòng)兩個(gè)輸送螺桿8。
[0057]殼體7與輸送螺桿8相對(duì)應(yīng)地形成為:使得在螺棱9的外邊緣和殼體7之間留下很窄的殼體間隙10，該殼體間隙可以為0.05mm到2_，在此處示出的實(shí)施方案中為0.5_。
[0058]借助于徑向伸出的螺棱9以及在平坦牙面的情況下、尤其在平坦的棱表面的情況下在螺棱9的每一側(cè)上O度的螺紋嚙合角，得到了在截面中矩形的螺棱9。同時(shí)，相鄰螺棱9的距離對(duì)應(yīng)于螺棱9的寬度。由此得到了，一個(gè)輸送螺桿8的螺棱9精確匹配地接合在另一個(gè)輸送螺桿8的螺棱9的間隙中。在此，在螺棱9和輸送螺桿8之間留下的螺桿間隙11減小至最小值且在0.05mm和2mm之間，優(yōu)選為0.5mm。實(shí)際上選擇的螺桿間隙11取決于所用的介質(zhì)，其中在介質(zhì)的粘性增大時(shí)相應(yīng)地選擇較大的螺桿間隙11。
[0059]通過減小至最小值的螺桿間隙11使相鄰的輸送螺桿8之間形成密封結(jié)構(gòu)，從而在殼體4、螺棱9和輸送螺桿8之間形成了多個(gè)螺桿腔室12，其中由于該密封結(jié)構(gòu)，每個(gè)螺桿腔室12被封閉且位于其中的塑料熔體被連續(xù)輸送。通過輸送螺桿8的彼此緊密嚙合把塑料熔體的部分的回流減小至最小值，從而壓力損失也減小至最小值。這也稱為軸向密封。
[0060]為了實(shí)現(xiàn)高的輸送能力，螺桿腔室12相對(duì)較大。這通過高的螺棱9實(shí)現(xiàn)，其中外直徑(Da)與芯直徑(Di)的比例為2。
[0061 ] 為了實(shí)現(xiàn)熔體泵2的小的結(jié)構(gòu)尺寸，在此處示出的實(shí)施方案中，輸送螺桿8的長度/外直徑比例為3.5。
[0062]形成在殼體7中的螺桿腔室12在外部由殼體7限定、相對(duì)于側(cè)面由螺棱9限定。在相鄰的輸送螺桿8的螺棱9彼此接合的區(qū)域中，螺桿腔室12通過密封作用而彼此分開。因此，螺桿腔室12在螺桿導(dǎo)程上延伸。
[0063]殼體間隙10和/或螺桿間隙11的寬度的設(shè)計(jì)與所用的材料相關(guān)。因此，例如在加工高填充度的具有80%的碳酸鈣份額的塑料時(shí)、在所需壓力為250bar的情況下，已證明0.5mm的寬度是合適的。對(duì)于具有較高流動(dòng)性的介質(zhì)應(yīng)當(dāng)保持較小的間隙，對(duì)于具有較低流動(dòng)性的介質(zhì)應(yīng)當(dāng)使間隙較大。對(duì)介質(zhì)中混合了硬的顆粒、纖維或顏料的情況，同樣可以使間隙較大。
[0064]在此，殼體間隙10和螺桿間隙11實(shí)現(xiàn)了本身近似密封的螺桿腔室12的設(shè)計(jì)，由此實(shí)現(xiàn)了朝著孔板3的壓力建立，此外因?yàn)橛纱俗柚沽私橘|(zhì)的明顯回流。
[0065]對(duì)壓力在局部增大到超過期望程度的情況，該間隙便起到平衡的作用，這是因?yàn)槔缢芰先垠w在此情況下泄漏至相鄰的螺桿腔室12中，這使得壓力在局部降低并且避免堵塞和/或損壞。因此，間隙的大小也影響壓力平衡。
[0066]如果期望模具3處存在較高壓力，則必須使殼體間隙10和螺桿間隙11減小。對(duì)于加工高粘性的塑料熔體的情況也是如此。對(duì)低粘度的塑料熔體來說，也可以擴(kuò)寬間隙。因此，根據(jù)此處所述的針對(duì)每種個(gè)別情況的標(biāo)準(zhǔn)來選擇間隙。在此0.05mm到2mm的間隙被證明是合適的。所有此處所述的實(shí)施方案都是軸向密封的。
[0067]此處，所述的具有0.5mm的間隙寬度的熔體泵2的實(shí)施方案可以尤其有利地用于高填充度的塑料，也就是說，用于具有高固體份額(例如碳酸鈣、木頭或碳化物)的塑料。在此，高填充度的塑料具有至少80%的碳酸鈣份額。
[0068]由于塑料熔體的多樣性，可以匹配每種需要形式的螺紋嚙合角(也稱為螺紋牙型角)。在此證明有利的是，至少對(duì)反向的輸送螺桿8來說，選擇像圖2中示出的矩形的螺紋牙型或者在圖8中示出的梯形的螺紋牙型。
[0069]像圖2中示出地，矩形的螺紋牙型也用于加工聚乙烯(PE)。
[0070]在圖3至5中示出的根據(jù)本發(fā)明的熔體泵102的第二實(shí)施方案中，兩個(gè)輸送螺桿8同步旋轉(zhuǎn)且被共同的驅(qū)動(dòng)軸113驅(qū)動(dòng)。此處輸送螺桿108的螺棱如此彼此接合，即保留最小的螺桿間隙。
[0071]這種高填充度的塑料可以借助于熔體泵2、102以保護(hù)材料的方式輸送并壓縮，其中塑料在環(huán)境壓力下進(jìn)入恪體泵102中且以從50bar直至600bar，優(yōu)選400bar的壓力再次離開熔體泵102。在此，03與D i的比例等于2，以便實(shí)現(xiàn)高的輸送能力。
[0072]在圖6至8中示出了根據(jù)本發(fā)明的熔體泵的第三實(shí)施方案的輸送螺桿208。該輸送螺桿208構(gòu)造為雙線螺紋螺桿，且其螺棱209的截面構(gòu)造為具有13°螺紋嚙合角的梯形。該輸送螺桿208反向旋轉(zhuǎn)且優(yōu)選用于加工PVC。在此，形成軸向密封的螺桿腔室212，該螺桿腔室實(shí)現(xiàn)了良好的壓力建立和良好的強(qiáng)制輸送。在此，1與D i的比例等于2。
[0073]在圖9至12中示出根據(jù)本發(fā)明的熔體泵的第四實(shí)施方案的輸送螺桿308。該輸送螺桿308構(gòu)造為四線螺紋(A、B、C、D)螺桿，且其螺棱309的截面構(gòu)造為具有0°螺紋嚙合角的矩形。該輸送螺桿308反向旋轉(zhuǎn)且優(yōu)選用于加工包含蛋白質(zhì)的介質(zhì)。在此，形成軸向密封的螺桿腔室312，該螺桿腔室實(shí)現(xiàn)了良好的壓力建立和良好的強(qiáng)制輸送。在此，匕與D i的比例等于2。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造塑料顆粒、擠出型材或成型件的設(shè)備，所述設(shè)備包括:用于產(chǎn)生塑料熔體的螺旋式機(jī)器(I)、為將塑料熔體擠壓通過模具(3)而建立壓力的熔體泵(2)、以及用于形成顆粒、擠出型材或成型件的模具(3)，其中熔體泵(2)構(gòu)造成與螺旋式機(jī)器(I)分離且具有自己的驅(qū)動(dòng)裝置(5)， 其特征在于，塑料熔體被以無壓或近似無壓的方式從螺旋式機(jī)器(I)傳遞至熔體泵⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，熔體泵(2)布置為相對(duì)于螺旋式機(jī)器(I)成一 15°到75°的角度，尤其是30°到60°的角度，優(yōu)選45°的角度。
3.—種熔體泵，所述熔體泵用于為了將介質(zhì)擠壓通過模具而在能流動(dòng)的介質(zhì)一一尤其是塑料熔體一一中建立壓力，所述熔體泵尤其用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，所述熔體泵具有壓縮機(jī)￠)，所述壓縮機(jī)包括入口和出口以及至少兩個(gè)布置在公共的殼體(7)中的輸送螺桿(8、108、208、302)，其中設(shè)置在輸送螺桿(8,108,208,308)上的螺棱(9,209,309)構(gòu)造為使介質(zhì)被強(qiáng)制輸送，其中輸送螺桿(8、108、208、308)能由自己的驅(qū)動(dòng)裝置⑷驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔體泵，其特征在于，輸送螺桿(8、108、208、308)構(gòu)造為使外直徑(Da)與芯直徑(Di)的比例為1.6到2.4、優(yōu)選為2.0o
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的熔體泵，其特征在于，螺棱(9、209、309)具有矩形牙型或梯形牙型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熔體泵，其特征在于，螺棱(9、209、309)的牙型角為0°到20。。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的熔體泵，其特征在于，兩個(gè)輸送螺桿(8)上下疊置地，即豎向地布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的熔體泵，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置(4)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)設(shè)計(jì)用于使輸送螺桿(8、108、208、308)的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分到300轉(zhuǎn)/分、優(yōu)選為50轉(zhuǎn)/分到150轉(zhuǎn)/分。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的熔體泵，其特征在于，在驅(qū)動(dòng)裝置(4)與壓縮機(jī)(6)之間設(shè)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)，通過該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能同步驅(qū)動(dòng)輸送螺桿(8、108)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的熔體泵，其特征在于，螺棱(9、209、309)和輸送螺桿(8、108、208、302)彼此對(duì)應(yīng)地構(gòu)造并且彼此接合地布置為:使得在殼體(4)與包括螺棱(9,209,309)的輸送螺桿(8、108、208、308)之間形成至少一個(gè)螺桿腔室(12、212、312)，所述螺桿腔室除殼體間隙(10)和/或螺桿間隙(11)外是封閉的。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至10中任一項(xiàng)所述的熔體泵，其特征在于，殼體(7)與輸送螺桿(8、108、208、209)的外輪廓對(duì)應(yīng)地構(gòu)造為:使得輸送螺桿(8、108、208、308)與殼體(7)之間保留的殼體間隙(10)小到使殼體間隙(10)形成間隙密封結(jié)構(gòu)； 螺棱(9)和輸送螺桿(8、108、208、308)彼此對(duì)應(yīng)地構(gòu)造且彼此接合地布置為:使得在螺棱(9,209,309)與輸送螺桿(8、108、208、308)之間保留的螺桿間隙(11)小到使螺桿間隙(11)形成間隙密封結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熔體泵，其特征在于，根據(jù)介質(zhì)對(duì)殼體間隙(10)和/或螺桿間隙(11)進(jìn)行選擇，以使壓縮機(jī)(6)是軸向密封的。
13.根據(jù)權(quán)利要求3至12中任一項(xiàng)所述的熔體泵，其特征在于，輸送螺桿(8、208、308)設(shè)計(jì)為反向旋轉(zhuǎn)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求3至13中任一項(xiàng)所述的熔體泵，其特征在于，輸送螺桿(8、108、208、308)的長度/外直徑比為2到5，優(yōu)選3.5。
【文檔編號(hào)】B29B7/48GK104470698SQ201380019926
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】M·亨克 申請(qǐng)人:亨克產(chǎn)權(quán)經(jīng)營者公司（有限責(zé)任）