專利名稱：用于可塑化混合物的多螺桿連續(xù)混合攪拌機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可塑化混合物的多螺桿連續(xù)混合攪拌機(jī)，其中螺桿在一外殼中轉(zhuǎn)動(dòng)，且貫穿包圍著螺桿的圓柱形外殼部分，并具有輸入和輸出區(qū)域以及中間的熔化、混合和攪拌區(qū)域，其中輸入和輸出區(qū)域由以相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)的嚙合螺旋對(duì)(7，17;14.14)構(gòu)成，而攪拌部件則設(shè)置在熔化、混合和攪拌區(qū)域內(nèi)。
DE-AS 1，679，884也揭示了這種機(jī)器。在這種機(jī)器中，攪拌部件設(shè)計(jì)成互相嚙合的攪拌盤，攪拌盤通常有兩個(gè)或三個(gè)軸向延伸的棱。由于攪拌盤是互相嚙合的，這些較狹窄的攪拌盤產(chǎn)生了劇烈的剪切力并由此而導(dǎo)致在被加工的材料中的熱量升高得很快。由于劇烈的剪切都集中在一軸向較短的區(qū)域上，機(jī)器的操作參數(shù)沒有非常精確和仔細(xì)地設(shè)定和監(jiān)控時(shí)，就發(fā)生了溫度的高度集中，帶來了對(duì)材料產(chǎn)生熱損害的危險(xiǎn)。
另外還從DE-AS 2452994中了解到一種非連續(xù)工作的攪拌機(jī)，它僅用于批量生產(chǎn)。在攪拌加工結(jié)束后要關(guān)閉機(jī)器以便出料。在這種已知的攪拌機(jī)中，用于連續(xù)工作的所有必要部件和區(qū)域，特別是一堵塞的殼體都可以省略。它僅包括兩個(gè)以相對(duì)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌部件，它們具有對(duì)軸向傾斜的三角形平面，其后三角形平面的傾斜具有相對(duì)的方向以獲得對(duì)待處理材料的來回饋給的效果。
本發(fā)明的目的在于提供一種將溫度集中問題從根本上消除的熔化、混合、攪拌機(jī)。對(duì)這一問題，本發(fā)明是這樣加以解決的攪拌部件包括軸向延伸的多邊形體，它們的表面近似于平面并基本上與軸向平行，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩多邊形體的棱的外接包跡線之間留有一小的間隙。因此旋轉(zhuǎn)時(shí)它們的棱不相交，且棱和包圍棱的外殼部分間的距離遠(yuǎn)大于所述間隙。
非互相嚙合的、軸向延伸的多邊形體在多邊形體軸向延伸的腔室的表面區(qū)域內(nèi)與相關(guān)的外殼相互作用，當(dāng)多邊形體的一條棱在相鄰的螺桿旁經(jīng)過時(shí)，因此產(chǎn)生一緩和的攪拌作用，材料不必吸收很高的剪切力。為了產(chǎn)生總的所需的攪拌作用，多邊形體被設(shè)計(jì)得延伸一適當(dāng)?shù)拈L度，這里一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樗男螤詈唵嗡蚤L度雖長而不會(huì)產(chǎn)生制造問題。多邊形體的長度大于它們的包跡線的直徑、材料的低剪切應(yīng)力較低，這基本上是由于多邊形體互相不嚙合彼此從旁經(jīng)過的留有一很小的間隙。由于與所述間隙相比，多邊形體離開外殼有關(guān)部分的距離要大得多，因此在輸出區(qū)域的方向上有一供材料輸出所需的足夠大的空間。因此，與這個(gè)區(qū)域相比，外殼部分的表面是適當(dāng)大的，這里的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是有助于需要時(shí)可從外殼部分引入必需的熱量。
與已有技術(shù)的攪拌盤相比，由多邊形體所產(chǎn)生的剪切速度要低得多，這里的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)被加工的材料沿多邊形體傳送時(shí)，其中的熱的累積相應(yīng)地減少盡管混合效力很高，但在由有關(guān)的外殼部分和多邊形體構(gòu)成的腔室區(qū)域內(nèi)可達(dá)到前述減少熱量累積的目的，這是因?yàn)椴牧显谶@些腔室中滯留的時(shí)間比較長，無論如何都比已有技術(shù)的狹窄攪拌盤的有關(guān)自由空間中的滯留時(shí)間長，因?yàn)樵谝延屑夹g(shù)中，由于它們的互相嚙合，故僅留下相當(dāng)小的自由空間，這樣被加工的材料被迫快速通過攪拌盤。本發(fā)明靠近多邊形體的材料的長的滯留時(shí)間導(dǎo)致在有關(guān)的腔室中形成一不斷重復(fù)的混合作用且不會(huì)出現(xiàn)特別高的熱的累積，特別是熱量的集中累積。
可以用已知的方法，將加熱元件連到或置于外殼內(nèi)而將熱量引入多邊形體區(qū)域內(nèi)。將熱量引入材料供生產(chǎn)之用比由高強(qiáng)度剪切力在材料中產(chǎn)生熱量經(jīng)濟(jì)得多，因?yàn)檫@要由驅(qū)動(dòng)機(jī)器提供相應(yīng)的能量，而且所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將導(dǎo)致相應(yīng)的磨損。此外，經(jīng)驗(yàn)表明，由于高強(qiáng)度剪切力產(chǎn)生熱量的集中，所產(chǎn)生的熱量必須被立刻通過冷卻器排除，才能保護(hù)材料不受損害。這一危險(xiǎn)在本發(fā)明中基本上被排除了，因?yàn)檫@一方面，如所陳述過的那樣，由攪拌作用而在材料中產(chǎn)生的熱量比較低，另一方面，從外界引入的熱量可以加以計(jì)量以使熱量不會(huì)對(duì)材料造成損害。因此，對(duì)于本發(fā)明的機(jī)器來說，特別考慮到已有技術(shù)要用冷卻器來冷卻時(shí)，與已有技術(shù)采用攪拌盤的機(jī)器相比，對(duì)于相同的生產(chǎn)量，本發(fā)明所耗用的能量要低得多。
還應(yīng)當(dāng)指出的是，從DE-AS 1，014，735知道也有一種非嚙合雙螺桿壓出機(jī)，其攪拌部件由每個(gè)螺桿上的同軸的圓柱形輥?zhàn)咏M成，平面部分設(shè)置在機(jī)器輸出口和螺桿之間的相對(duì)側(cè)。輥?zhàn)拥闹睆叫∮诼輻U外殼的內(nèi)徑。由于螺桿互相不嚙合以及構(gòu)成內(nèi)圓柱體(此內(nèi)圓柱體精確地在螺桿之間的中央?yún)^(qū)域內(nèi)接觸)的兩個(gè)螺桿外殼壁的不相重疊，輥?zhàn)拥闹睆较鄬?duì)于螺桿外殼的內(nèi)徑的減少，包括在螺桿外殼外部區(qū)域和輥?zhàn)娱g的中央?yún)^(qū)域內(nèi)的減小，其結(jié)果是在螺桿外殼方向外側(cè)和相對(duì)輥?zhàn)拥姆较虻膬?nèi)側(cè)的距離，在輥?zhàn)娱g的區(qū)域內(nèi)，從平面到相對(duì)平面間的距離是一個(gè)平面和螺桿外殼的外部區(qū)域間距離的兩倍。這意味著，在操作中，相互經(jīng)過的相對(duì)輥?zhàn)拥钠矫媸乾F(xiàn)在的距離的兩倍大，即兩倍于與螺桿外殼相對(duì)時(shí)位于外側(cè)平面的距離，因此在對(duì)于攪拌來說很重要的區(qū)域內(nèi)的攪拌作用顯然被減少并且失去了它的強(qiáng)度。
除此以外，所提到的文件僅揭示了通常長度的攪拌部件，它比螺桿的直徑小得多。
本發(fā)明延伸的多邊形體的棱可以是與軸線平行的。在此情況下，從制造的角度看，它成了一個(gè)可用簡單方式加工的部件。然而，也可以使延伸的多邊形體的棱有所傾斜，即允許它們以相對(duì)于螺桿的直徑方向是一小的角度的方式延伸，使棱僅延伸過一個(gè)螺紋的幾分之一。如果相鄰多邊形體的棱沿相同方向經(jīng)過，轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿將產(chǎn)生多邊形體的相對(duì)棱的向前的趨近區(qū)域，它產(chǎn)生一沿著棱經(jīng)過的剪切力，此時(shí)材料在一較長通道上受到瞬時(shí)剪切力，從而得到一有效的混合作用。因此，在多邊形體的區(qū)域中仍保持相當(dāng)長的滯留時(shí)間，然而，此剪切力對(duì)材料的處理以非常均勻的行進(jìn)或移動(dòng)方式進(jìn)行。
為了使在靠近多邊形體的表面形成的混合腔室充滿物料，擋板被有利地直接設(shè)置在多邊形體后面。具有中斷處的反向饋料螺紋的短螺桿業(yè)已被證明作為擋板是特別合適的。在螺紋被中斷的地方，材料可從一條螺紋流進(jìn)另一個(gè)螺紋。
本發(fā)明的延伸的多邊形體被有利地設(shè)計(jì)為一徑向?qū)ΨQ的等邊多邊形體以使每個(gè)多邊形體表面相對(duì)于外殼殼壁和相應(yīng)的另一個(gè)多邊形體具有相同的作用方式。在此情況下，一橫截面為六邊形的多邊形體被證明是特別有利的，因?yàn)槿绻紤]到生產(chǎn)工藝過程，這種六邊形體對(duì)于輸送被加工材料提供了良好的使物料通過的截面。
附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1為一具有雙螺桿的混合攪拌機(jī)的側(cè)視圖;
圖2為上述機(jī)器的俯視圖;
圖3為上述機(jī)器沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線的橫截面圖，其中兩根螺桿之間轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使一個(gè)多邊形體的棱相對(duì)另一個(gè)多邊形體的面;
圖4為與圖3相應(yīng)的局部放大視圖，但兩螺桿以另一個(gè)角度布置;
圖5至圖7為多邊形體的幾種不同的實(shí)施例。
圖1示出了一種具有雙螺桿的混和攪拌機(jī)，它是一個(gè)側(cè)視圖，所以僅能看見機(jī)器的一根螺桿。螺桿1設(shè)置在示意性地畫出的外殼2中。外殼2具有一用于輸入待加工材料的入口3，在外殼2的左端為傳動(dòng)裝置4，外殼2的右端有一出口5，出口5被螺桿端部6穿過。因此，這是一種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的具有雙螺桿的混合攪拌機(jī)。
在入口3的區(qū)域中，螺桿1有傳送螺旋(桿)7，接著是一軸向延伸的多邊形體8。多邊形體8之后接著是一較短的、具有與螺旋7相反旋轉(zhuǎn)的螺紋的螺旋9，因此螺旋9起到擋板的作用。圖中所示的兩個(gè)螺旋9的螺紋上都有兩個(gè)中斷處10，以便盡管螺旋9有擋板作用，還是能允許在螺旋9的區(qū)域內(nèi)有必要的通過量。螺旋9后面接著是另一個(gè)多邊體11，其后如多邊形體8那樣接著是螺旋12，它起相反方向上的擋板的作用，螺旋12上具有中斷處13。因此多邊形體8和多邊形體11都起著與螺旋9和12相反的作用。出料螺旋14將傳送給它的被加工的材料送到出口5而構(gòu)成螺桿1的末端。
圖2是圖1的具有雙螺桿的混合攪拌機(jī)的俯視圖。挨著螺桿1的是第二根螺桿15，它和螺桿1一起由傳動(dòng)裝置4驅(qū)動(dòng)并在相同的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。和螺桿1以相同的方式制造的螺桿15設(shè)置在圖2看不見的入口3的區(qū)域中，并具有傳送螺旋17，它和傳送螺旋7的螺紋相嚙合，且反之亦然。因此，它們是已知的那種嚙合式螺桿7和17，它們沿相同軸方向被驅(qū)動(dòng)并且由于它們的固有的傳送作用，將從入口3輸入的材料從左端傳送到右端。這樣做時(shí)，材料被傳送到多邊形8和18的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)而到擋板9和19以及多邊形體11和21，最終通過輸出螺旋14和24到達(dá)出口5。
在多邊形體8和18以及11和21的區(qū)域中，由傳送螺桿7/17送入的材料沿著棱25被徹底地?cái)嚢?由于在螺桿1和15的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棱25在相對(duì)的多邊形體的面27或棱25旁經(jīng)過，因此輸入的材料以上述方式被徹底地?cái)嚢?。這里是結(jié)合附圖3和4描述這一過程的。多邊形體8/18和11/21在整個(gè)機(jī)器內(nèi)延伸一段較長的長度，因此，在攪拌過程中產(chǎn)生在加工的材料內(nèi)的熱量被分布在一適當(dāng)?shù)拈L度上，這就避免了在一狹窄空間內(nèi)造成熱量集中的現(xiàn)象。最后所需的增加的熱量可以從孔26中輸入，這些孔26設(shè)置在外殼2上并引導(dǎo)一適當(dāng)?shù)臒醾鲗?dǎo)媒質(zhì)。
圖3和4為沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線的橫截面圖，為了便于用圖來說明，在圖3中選擇了兩個(gè)螺桿1和15，它們彼此設(shè)置成這樣的角度在兩個(gè)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，一個(gè)多邊形體的一條棱25在另一個(gè)多邊形體的面27旁通過。在圖4中，兩根螺桿1和15彼此成另一種角度，即兩個(gè)相對(duì)的多邊形體的兩條棱25彼此靠近。在這種情況下，在圖3和圖4中，兩個(gè)多邊形體8和18的包跡線29/30相互間保持一個(gè)間隙，此間隙遠(yuǎn)小于棱25離開外殼2的內(nèi)壁28的距離。
在圖3和圖4所示的布置中，在兩個(gè)多邊形體8和18之間的區(qū)域內(nèi)對(duì)中間的材料有一顯著的攪拌作用;然而此處的這種攪拌作用在沿多邊形體的一較長的距離上進(jìn)行(見圖2)，因此對(duì)于被加工的材料來說，攪拌進(jìn)行得較為平緩。如果多邊形體的棱25與各自的軸線方向呈一小的角度，如圖2所示，結(jié)果是產(chǎn)生沿著各多邊形體移動(dòng)的攪拌作用，這是因?yàn)楦鱾€(gè)棱25的相近區(qū)域有了軸向移動(dòng)的緣故，此時(shí)兩多邊形體是相對(duì)的。攪拌作用形成在沿著通過的材料上，其特點(diǎn)是對(duì)于混合各種被輸送的材料有一特別好的效果。
以下將對(duì)攪拌操作再作一次說明。從圖3和4中可見，兩個(gè)多邊形體8和18的兩條包跡線29和30是不相交的，因此有一較小的間隙，在棱25和多邊形體的面27之間，基本上在那里進(jìn)行著攪拌操作。在此情況下，如圖中箭頭所示，被加工的材料受到一有效的剪切力，它是由兩個(gè)以相同方向旋轉(zhuǎn)的多邊形體8和18所產(chǎn)生的，然而在兩個(gè)多邊形體之間的間隙區(qū)域內(nèi)，多邊形體的各相對(duì)棱25或面27彼此是以相反方向通過的。
圖5至7示出了多邊形體的幾種不同的設(shè)計(jì)。
如圖5所示，多邊形體的棱31是與軸線平行的。圖6和7中的棱32和33與各自的多邊形體軸線呈一個(gè)小的角度，棱32和33的傾斜方向相反。這種傾斜度如此之小以致棱32和33僅延伸過一個(gè)螺旋的幾分之一，當(dāng)棱32和33繼續(xù)延長時(shí)，將產(chǎn)生一很大的節(jié)距。
業(yè)已證明，圖2所示的多邊形體的棱25的設(shè)計(jì)方式，即棱25向相同方向上傾斜有最佳的效果，因?yàn)樵诖饲闆r下，當(dāng)一條棱相對(duì)于相應(yīng)的另一個(gè)多邊形體設(shè)置時(shí)，前述攪拌操作的移動(dòng)作用是特別明顯的。
還必須提出的是，沿一臺(tái)多螺桿混合攪拌機(jī)可以連續(xù)地設(shè)置幾級(jí)多邊形體，不一定要如圖1和圖2所示只用兩級(jí)多邊形體。多邊形體的級(jí)數(shù)的多少基本上取決于被加工的材料，特別是取決于所產(chǎn)生的熱量的多少。還可以將多邊形體縮得比圖1和圖2中所示的短而采用更多級(jí)數(shù)的多邊形體。然而，前面已經(jīng)指出，只有當(dāng)多邊形體的長度大于它們的包跡線的直徑時(shí)，各級(jí)多邊形體中才能獲得有效的攪拌作用。
還必須指出的是除了雙螺桿外，還可以提供一種設(shè)置軸向延伸的多邊形體的三螺桿的混合攪拌機(jī)。在圖5至7中，所示的多邊形體是空心的。然而，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，中空處是裝有一錨定件的，錨定件貫穿整根軸并傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
權(quán)利要求
1.一種用于可塑化混合物的多螺桿、連續(xù)混合攪拌機(jī)，其中螺桿(1，15)在一外殼(2)中旋轉(zhuǎn)并貫穿圓柱形外殼部分(2)，此外殼部分(2)包圍著有關(guān)的螺桿，攪拌機(jī)具有輸入和輸出區(qū)域以及中間的熔化、混合和攪拌區(qū)域，其中輸入和輸出區(qū)域由以相同方向旋轉(zhuǎn)的嚙合螺旋(桿)(7，17；14，24)構(gòu)成，攪拌部件則設(shè)置在熔化、混合和攪拌區(qū)域內(nèi)，其特征在于所述攪拌部件包括軸向延伸的多邊形體(8，18；11，21)，其表面(27)近似于平面而且基本上軸向平行，其棱(25)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中形成包跡線(29，30)，包跡線相互之間有一小間隙，因此當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)棱不相互嚙合，棱和包圍棱的外殼部(2)之間的距離比所述的間隙大得多。
2.如權(quán)利要求1所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于，多邊形體(8，18;11，21)的長度大于它們的包跡線(29，30)的直徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于，多邊形體(8，18;11，21)的棱(31)平行于軸線延伸。
4.如權(quán)利要求1或2所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于多邊形體(8，18;11，21)的棱(25)相對(duì)于螺桿(1，15)的軸線方向呈一小角度延伸，此角度小得使所述棱僅延伸過整個(gè)一個(gè)螺紋的的幾分之一。
5.如權(quán)利要求4所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于對(duì)于毗鄰的多邊形體(8，18;11，21)所述棱(25)的角是在相同方向上延伸的。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于擋板(9，12)緊接著設(shè)置在多邊形體(8，18;11，21)之后。
7.如權(quán)利要求6所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于擋板(9，12)包括具有中斷的反向饋料螺紋的短螺旋。
8.如權(quán)利要求1至7所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于所述多邊形體的橫截面設(shè)計(jì)成一等邊多邊形，特別是一六邊形體。
9.如權(quán)利要求1至8所述的混合攪拌機(jī)，其特征在于所述多邊形的棱(25，31，32，33)被分成相對(duì)于多邊形體表面(27)的窄的條形表面。
全文摘要
一種用于可塑化混合物的多螺桿、連續(xù)混合攪拌機(jī)，其中螺桿在一外殼中轉(zhuǎn)動(dòng)并貫穿包圍螺桿的圓筒形外殼部分，并具有輸入和輸出區(qū)域以及中間的熔化、混合和攪拌區(qū)域，其中輸入和輸出區(qū)域由以相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)的嚙合螺旋(桿)構(gòu)成，而攪拌部件設(shè)置在熔化、混合和攪拌區(qū)域內(nèi)。攪拌部件包括軸向延伸的多邊形體，其表面近似于平面，并且其棱從另一個(gè)多邊形體的旁經(jīng)過時(shí)，與相應(yīng)的另一個(gè)多邊形體的包跡線之間留有一小的間隙，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)棱時(shí)就不相嚙合，包圍棱的外殼部分與棱的距離遠(yuǎn)比間隙大得多。
文檔編號(hào)B29B7/48GK1076885SQ9310126
公開日1993年10月6日 申請(qǐng)日期1993年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月31日
發(fā)明者洛克斯得脫·西格瓦爾特 申請(qǐng)人:法拉·洛克斯得脫有限公司