本發(fā)明涉及一種可在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)以擠出熔融樹脂材料的塑化裝置螺桿。更特別地，本發(fā)明涉及該螺桿的縱向部分，其被設(shè)計成使材料再循環(huán)，以通過具有不同深度和深錐度的不同角度的槽對材料進行充分的混合和熔融。

背景技術(shù)：

塑化裝置通常從入口接收聚合物或熱塑性樹脂小球、顆粒或粉末，然后加熱和加工樹脂，以將其轉(zhuǎn)化為熔化或熔融狀態(tài)。熔化或熔融材料在壓力下被送過受限的出口或出料口，以制成成品。期望離開裝置的熔融材料完全熔化且均勻混合，具有均勻的溫度、粘度、顏色和成分。

典型的塑化裝置包括細長的圓柱形筒，通常沿該筒長度在不同位置對其加熱。軸向受支承和旋轉(zhuǎn)的螺桿縱向延伸通過該筒。螺桿用于當(dāng)材料從入口流向出口時將其推進、熔化、加壓和均化。螺桿的芯在其上具有螺旋形紋路，且該紋路與筒的圓柱形內(nèi)表面配合，以限定使樹脂前行通往出口的螺旋形通道。

典型的塑化螺桿沿其縱向軸線具有多個區(qū)，每個區(qū)被設(shè)計用于特定的功能。通常，這些區(qū)包括串聯(lián)的進料區(qū)、過渡區(qū)、計量區(qū)和混合區(qū)。

如美國專利6,498,399中所公開的，如圖1所示，塑化螺桿100具有由螺旋形紋路113限定的主通道，該螺旋形紋路113位于被加熱的筒(未示出)內(nèi)，且與其內(nèi)壁配合。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的螺桿100具有縱向部分，其具有布置在其主通道中的多排交錯的非連續(xù)前進槽130。每排前進槽130的軸線基本上平行于縱向部分的相鄰螺旋形紋路113的螺旋形軸線，以促進沿箭頭140所示方向的流動。在其中沿著螺旋形紋路113的方向的反向橫越形成非連續(xù)的螺旋形通道，該通道具有多個回動槽137。盡管回動槽137的用途是促進聚合物或熱塑性樹脂顆粒在主通道中的混合，但是在某些情況下混合是不充分的。

基于以上所述，本發(fā)明的總體目的是提供一種用于改進聚合物或熱塑性樹脂顆粒的混合狀況的螺桿。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明一方面涉及一種用于塑化裝置的螺桿。該塑化裝置包括筒，該筒的軸向長度在入口和出口之間延伸。筒具有內(nèi)壁。螺桿具有縱向軸線，且可旋轉(zhuǎn)地支承在筒中，以圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。螺桿具有芯以及一個或多個沿著螺桿的長度延伸的螺旋形紋路。螺旋形紋路相對于縱向軸線限定螺旋角，且限定小于九十度的第一螺旋角的第一螺旋形路徑。螺旋形紋路限定螺旋形通道。螺桿可包括與入口配合的進料區(qū)、中間熔體區(qū)、以及/或與所述出口配合的計量區(qū)。在螺桿的縱向部分(例如在進料區(qū)、中間熔體區(qū)和/或計量區(qū))中形成多個前進槽。每個前進槽的一端或兩端封閉。前進槽布置在非連續(xù)的螺旋內(nèi)，該螺旋切入在螺桿的螺旋形通道內(nèi)的螺桿芯中。多個前進槽的尺寸被設(shè)計成在材料通過螺旋形通道送往出口期間在該槽中容納該材料?？v向部分還具有橫越一個或多個前進槽的多個非連續(xù)的橫切槽。一個或多個橫切槽具有大于第一螺旋角且小于九十度的第二螺旋角；以及/或一個或多個其他橫切槽具有約九十度的第三螺旋角。

在一實施例中，每個橫切槽穿過螺旋形紋路不超過兩次，使得材料可在所述縱向部分內(nèi)回流且再循環(huán)。

在一實施例中，所述多個前進槽中的一個或多個具有前進槽深錐度；以及/或所述多個橫切槽中的一個或多個具有橫切槽深錐度。

本發(fā)明還涉及另一種用于塑化裝置的螺桿。該塑化裝置包括一筒，該筒的軸向長度在入口和出口之間延伸。筒具有內(nèi)壁。螺桿具有縱向軸線，且可旋轉(zhuǎn)地支承在筒中，以圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。螺桿具有芯以及一個或多個沿著螺桿的長度延伸的螺旋形紋路。螺旋形紋路相對于縱向軸線限定螺旋角，且限定小于九十度的第一螺旋角的第一螺旋形路徑。螺旋形紋路限定螺旋形通道。螺桿可包括與入口配合的進料區(qū)、中間熔體區(qū)、以及/或與所述出口配合的計量區(qū)。在螺桿的縱向部分(例如在進料區(qū)、中間熔體區(qū)和/或計量區(qū))中形成多個前進槽。每個前進槽的一端或兩端封閉。前進槽布置在非連續(xù)的螺旋內(nèi)，該螺旋切入在螺桿的螺旋形通道內(nèi)的螺桿芯中。多個前進槽的尺寸被設(shè)計成在材料通過螺旋形通道送往出口期間在該槽中容納該材料?？v向部分還具有橫越幾個前進槽的多個非連續(xù)的橫切槽。所述多個前進槽中的一個或多個具有前進槽深錐度；以及/或所述多個橫切槽中的一個或多個具有橫切槽深錐度。

本發(fā)明還涉及另一種用于塑化裝置的螺桿。該塑化裝置包括一筒，該筒的軸向長度在入口和出口之間延伸。筒具有內(nèi)壁。螺桿具有縱向軸線，且可旋轉(zhuǎn)地支承在筒中，以圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。螺桿具有芯以及一個或多個沿著螺桿的長度延伸的螺旋形紋路。螺旋形紋路相對于縱向軸線限定螺旋角，且限定小于九十度的第一螺旋角的第一螺旋形路徑。螺旋形紋路限定螺旋形通道。螺桿可包括與入口配合的進料區(qū)、中間熔體區(qū)、以及/或與所述出口配合的計量區(qū)。在螺桿的縱向部分(例如在進料區(qū)、中間熔體區(qū)和/或計量區(qū))中形成多個前進槽。每個前進槽的一端或兩端封閉。前進槽布置在非連續(xù)的螺旋內(nèi)，該螺旋切入在螺桿的螺旋形通道內(nèi)的螺桿芯中。多個前進槽的尺寸被設(shè)計成在材料通過螺旋形通道送往出口期間在該槽中容納該材料?？v向部分還具有橫越一個或多個前進槽的多個非連續(xù)的橫切槽。多個橫切槽包括具有第二螺旋角的一個或多個第一橫切槽以及具有第三螺旋角的一個或多個第二橫切槽。第一螺旋角、第二螺旋角和第三螺旋角是不同的。

在一實施例中，塑化裝置包括一個或多個第三橫切槽，該第三橫切槽具有不同于第一螺旋角、第二螺旋角和第三螺旋角的第四螺旋角。

本發(fā)明還涉及另一種用于塑化裝置的螺桿。該塑化裝置包括一筒，該筒的軸向長度在入口和出口之間延伸。筒具有內(nèi)壁。螺桿具有縱向軸線，且可旋轉(zhuǎn)地支承在筒中，以圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。螺桿具有芯以及一個或多個沿著螺桿的長度延伸的螺旋形紋路。螺旋形紋路相對于縱向軸線限定螺旋角，且限定小于九十度的第一螺旋角的第一螺旋形路徑。螺旋形紋路限定螺旋形通道。螺桿可包括與入口配合的進料區(qū)、中間熔體區(qū)、以及/或與所述出口配合的計量區(qū)。在螺桿的縱向部分(例如在進料區(qū)、中間熔體區(qū)和/或計量區(qū))中形成多個前進槽。每個前進槽的一端或兩端封閉。前進槽布置在非連續(xù)的螺旋內(nèi)，該螺旋切入在螺桿的螺旋形通道內(nèi)的螺桿芯中。多個前進槽的尺寸被設(shè)計成在材料通過螺旋形通道送往出口期間在該槽中容納該材料?？v向部分還具有從紋路面徑向向內(nèi)定位的一個或多個底切面。底切面的深度在平行于前進槽的縱向上和/或與縱向橫交的方向上變化。

附圖說明

圖1是用于塑化裝置的現(xiàn)有技術(shù)螺桿的表面的一部分的示意圖；

圖2以筒的剖視圖形式示出本發(fā)明的塑化裝置用螺桿的示意圖；

圖3是本發(fā)明的塑化裝置用螺桿的表面的一部分的示意圖，其示出了螺桿上的中間朝向的橫切槽；

圖4a是本發(fā)明的塑化裝置用螺桿的表面的一部分的示意圖，其示出了螺桿上的橫切槽，這些橫切槽的方向與螺桿的紋路方向一致，且每個橫切槽穿過一個紋路；

圖4b是本發(fā)明的塑化裝置用螺桿的表面的一部分的示意圖，其示出了螺桿上的橫切槽，這些橫切槽的方向與螺桿的紋路方向一致，且每個橫切槽穿過兩個紋路；

圖5是本發(fā)明的塑化裝置用螺桿的表面的一部分的示意圖，其示出了中間朝向的橫切槽與朝向多個方向的橫切槽的組合；

圖6是本發(fā)明的塑化裝置用螺桿的表面的一部分的示意圖，其示出了具有不同深度和深錐度的前進槽；

圖7a是沿著圖6中的線7a-7a截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖7b是沿著圖6中的線7b-7b截取的螺桿表面的一部分的另一實施例的橫截面圖；

圖7c是沿著圖6中的線7c-7c截取的螺桿表面的一部分的另一實施例的橫截面圖；

圖7d是沿著圖6中的線7d-7d截取的螺桿表面的一部分的另一實施例的橫截面圖；

圖7e是沿著圖6中的線7e-7e截取的螺桿表面的一部分的另一實施例的橫截面圖；

圖8a是沿著圖6中的線8a-8a截取的前進槽之一的橫截面圖，顯示出漸減的深錐度；

圖8b是沿著圖6中的線8b-8b截取的前進槽之一的橫截面圖，顯示出恒定的深錐度；

圖8c是沿著圖6中的線8c-8c截取的前進槽之一的橫截面圖，顯示出漸增的深錐度；

圖8d是沿著圖6中的線8d-8d截取的前進槽之一的橫截面圖，顯示出變化的深錐度；

圖8e是沿著圖6中的線8e-8e截取的前進槽之一的橫截面圖，顯示出另一變化的深錐度；

圖8f是沿著圖6中的線8f-8f截取的前進槽之一的橫截面圖，顯示出另一變化的深錐度；

圖9是本發(fā)明的塑化裝置用螺桿的表面的一部分的示意圖，其示出了具有不同深度和深錐度的橫切槽；

圖10a是沿著圖9中的線10a-10a截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖10b是沿著圖9中的線10b-10b截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖10c是沿著圖9中的線10c-10c截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖11a是沿著圖9中的線11a-11a截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖11b是沿著圖9中的線11b-11b截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖11c是沿著圖9中的線11c-11c截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖11d是沿著圖9中的線11d-11d截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖；

圖11e是沿著圖9中的線11e-11e截取的螺桿表面的一部分的截面圖；

圖11f是沿著圖9中的線11f-11f截取的螺桿表面的一部分的橫截面圖。

具體實施方式

如圖2所示，塑化裝置整體上用數(shù)字200表示。塑化裝置包括限定內(nèi)表面3的圓柱形筒2。桶2包括入口4，該入口具有與其連接的進料斗7。進料斗7和入口4配合，以向筒2供應(yīng)一種或多種固體顆粒狀樹脂材料以及任何添加劑或試劑。桶2包括出口6，用于將塑化的熔融擠出物排出到模子或模具(未示出)中。加熱元件11位于筒2的外部，以向筒2供熱。

如圖2所示，螺桿10被軸向支承，以沿著縱向軸線a1在筒2中旋轉(zhuǎn)。螺桿10從進口4延伸到出口6。螺桿10包括螺旋形紋路13，其在第一方向(例如在右手螺紋方向)上圍繞芯12徑向延伸。螺旋形紋路13包括徑向最外側(cè)的紋路面14(例如也稱為紋路棱面)，其與筒2的內(nèi)表面3緊密配合地移動。螺旋形紋路13限定了螺旋形通道18，該通道由紋路13、筒2的內(nèi)表面3和芯12的表面界定。螺旋形通道18的深度是指從芯12的表面徑向延伸到筒2的內(nèi)表面3的這段距離，且被稱為根深度rd。隨著螺桿10的旋轉(zhuǎn)，螺旋形通道18迫使樹脂材料向前流動。

如圖2所示，螺桿10包括用于輸入、加熱和加工固體樹脂的相對較深的根部進料區(qū)b、根深度減小以適應(yīng)由于熔化固體顆粒和消除固體顆粒之間的氣隙而導(dǎo)致的樹脂體積減小的過渡區(qū)c、以及相對較淺的根部計量區(qū)d，其中樹脂是熔化的和未熔化的材料的組合。計量區(qū)d包括縱向部分a。入口4通常位于上游供料區(qū)b的最后部分，出口6是下游計量區(qū)d的最前部分。

如圖3所示，芯12的表面的縱向部分a包括多個非連續(xù)的前進槽30。前進槽30被布置成在螺旋形通道18中形成向前的螺旋形通道。前進槽30被切入到芯12的表面內(nèi)。每個通道有多個相鄰的槽30，優(yōu)選為如圖所示的三個，但是不限于三個。前進槽30通常呈橢圓形錐。前進槽30平行于正向螺旋形紋路13，且具有與該正向螺旋形紋路相同的螺距和螺旋角h1。前進槽30有利于樹脂材料向前流向出口6。

如圖3所示，芯12的表面的縱向部分a包括多排交錯的非連續(xù)橫切槽37n，其切入到芯12的表面且與一個紋路13相交。每個橫切槽37n的軸線平行于其余橫切槽37n。橫切槽37n定向在與縱向軸線a1平行的中間方向上。橫切槽37n有利于在向出口6輸送樹脂材料期間將該樹脂材料混合。雖然橫切槽37n被示出和描述為與一個紋路13相交，但是本發(fā)明在這方面不受限制，因為橫切槽37n可與多于一個的紋路13相交，例如兩個紋路13(例如相對于通道18的前紋路和后紋路)，如圖4b所示。

如圖4a所示，芯12的表面的縱向部分a包括多排交錯的非連續(xù)橫切槽37c，其切入到芯12的表面且與一個紋路13相交。每個橫切槽37c的軸線平行于其余橫切槽37c。雖然橫切槽37c被示出和描述為彼此平行，但是橫切槽37c可以彼此成不同的角度。橫切槽37c定向在與螺旋形紋路的方向(即右手螺紋方向)相同的第一方向上。橫切槽37c定向在螺旋角h2上，該螺旋角不同于前進槽30和螺旋形紋路13的螺旋角h1。圖4b所示的螺旋角h2大于螺旋角h1，然而在一實施例中，螺旋角h2可大于螺旋角h1且小于90度。橫切槽37c有利于在向出口6輸送樹脂材料期間將該樹脂材料混合。雖然橫切槽37c被示出和描述為與一個紋路13相交，但是本發(fā)明在這方面不受限制，因為橫切槽37c可與多于一個的紋路13相交，例如兩個紋路13(例如相對于通道18的前紋路和后紋路)，如圖4b所示。

如圖5所示，芯12的表面的縱向部分a包括多個橫切槽37n以及多個切入芯12的表面的橫切槽37c。多個橫切槽37n中的每一個和多個橫切槽37c中的每一個與一個或兩個紋路13相交。多個橫切槽37n中的每一個定向在大約90度的螺旋角h2上。一些橫切槽37c的螺旋角為h2’，另一些橫切槽37c的螺旋角為h2”，其中螺旋角h2’不同于螺旋角h2”。螺旋角h2’和h2”大于紋路13的螺旋角h1。橫切槽37n和37c有利于在向出口6輸送樹脂材料期間將該樹脂材料混合。

如圖6所示，前進槽30在前進槽中的流動方向q1上沿著前進槽的縱向軸線具有不同的深度和不同的深錐度。該深度是指從筒2的內(nèi)表面3到前進槽30的徑向最內(nèi)點之間的距離。前進槽30的不同深度和不同深錐度有利于樹脂材料的混合，由于比如其可以改變橫跨前進槽30的速度分布。

例如，如圖7a所示，三個相鄰的前進槽30分別具有不同但均勻的深度d1、d2和d3。在一實施例中，d1和d3大于d2，其中具有較淺深度d2的前進槽30位于具有較深深度d1和d3的兩個前進槽30之間。如圖7a、7b和7c所示，在大于平臺深度ld的深度d66處形成(例如通過機器切入)底切面66。因此，底切面66從紋路面14徑向向內(nèi)定位。圖7a、7b和7c所示的底切面具有恒定的深度d66。

如圖7b所示，三個相鄰的前進槽30分別具有不同但均勻的深度d4、d5和d6。在一實施例中，d5和d6大于d4，其中具有較淺深度d4的前進槽30鄰近具有較深深度d5和d6的相鄰兩個前進槽30。

如圖7c所示，三個相鄰的前進槽30分別具有不同但均勻的深度d7、d8和d9。在一實施例中，d7和d8大于d9，其中具有較淺深度d9的前進槽30鄰近具有較深深度d7和d8的相鄰兩個前進槽30。

雖然圖7a、7b和7c所示的底切面具有恒定的深度d66，但是本發(fā)明在這方面不受限制。例如，如圖7d所示，底切面的底切槽深度沿著流動方向q1的縱向在橫向上變化，包括：1)與紋路13相鄰的底切面66各自具有深度d66；2)底切面66’的深度d66’小于深度d66且大于平臺深度ld；以及3)底切面66”的深度d66”大于深度d66’。底切面66、66’和66”的深度的橫向變化有利于樹脂材料的混合，由于比如其可以改變橫跨前進槽30的速度分布。

在一實施例中，如圖6和7e所示，底切面的深度沿著流動方向q1在縱向上變化，例如：1)底切面66的一部分具有恒定深度d66；2)底切面66d的另一部分在前進槽30中沿著縱向的流動方向q1具有漸增的深錐度，其中一部分漸增錐度的深度d66i大于深度d66；3)底切面66”的另一部分具有大于深度d66和深度d66i的恒定深度d66”；4)底切面66d的另一部分在前進槽30中沿著縱向的流動方向q1具有漸減的深錐度，其中一部分漸減深錐度的深度d66d小于深度d66”；以及5)另一部分底切面66’的深度d66’小于深度d66。

如圖8a所示，前進槽30在如箭頭q1所示的第一方向(即在沿著前進槽的縱向流過前進槽的方向上)上具有漸減的深錐度。例如，漸減的深錐度由大于深度d10的深度d11限定。如圖8b所示，前進槽30在箭頭q1所示的第一方向上具有恒定的深錐度。例如，恒定的深錐度由均勻深度d12限定。

如圖8c所示，前進槽30在箭頭q1所示的第一方向上具有漸增的深錐度。例如，漸增的深錐度由小于深度d14的深度d13限定。

如圖8d所示，前進槽30在箭頭q1所示的第一方向上具有變化的深錐度。例如，變化的深錐度由以下因素限定：1)深錐度漸減的部分，其中深度d15’小于深度d15；2)恒定深度d16的部分；以及3)深錐度漸增的部分，其中深度d17’大于深度d17。

如圖8e所示，前進槽30在箭頭q1所示的第一方向上具有變化的深錐度。例如，變化的深錐度由以下因素限定：1)恒定深度d18的部分；2)深錐度漸增的部分，其中深度d19’大于深度d19；2)恒定深度d20的部分；4)深錐度漸減的部分，其中深度d21小于深度d21’；以及5)恒定深度d18的部分。

如圖8f所示，前進槽30的深度d22、d24具有諸如波形或正弦曲線形的連續(xù)變化。

雖然前進槽30被示出和描述為具有不同的深度和不同的深錐度，但是本發(fā)明在這方面不受限制，因為橫切槽也可具有不同的深度和不同的深錐度。例如，如圖9、10a、10b、10c、11a、11b、11c、11d、11e和11f所示，橫切槽37n和37c在橫切槽37c中的流動方向q3上沿著橫切槽的縱向軸線以及在橫切槽37n中的流動方向q2上具有不同的深度和不同的深錐度。該深度是指從筒2的內(nèi)表面3到橫切槽37n或37c的徑向最內(nèi)點之間的距離。橫切槽37n和37c的不同深度和不同深錐度有利于樹脂材料的混合，由于比如其可以改變橫跨橫切槽37n和37c的速度分布。

如圖9、10a和11a所示，橫切槽37c在流動方向q3上沿著橫切槽的縱向軸線具有恒定的深度d30。如圖9、10b和11b所示，橫切槽37c在流動方向q3上沿著橫切槽37c的縱向軸線具有恒定的深度d32。如圖9、10c和11c所示，橫切槽37n在流動方向q3上沿著橫切槽的縱向軸線具有恒定的深度d33。深度d30大于深度d32，深度d32大于深度d33。因此，橫切槽37c和橫切槽37n相對于其他橫切槽37c和橫切槽37n具有不同的深度。雖然橫切槽37c和橫切槽37n被示出和描述為具有不同的深度，但是本發(fā)明在這方面不受限制，因為橫切槽37c和橫切槽37n可具有相等的深度，或者一些橫切槽37c和橫切槽37n可具有相等的深度，而其他橫切槽37和橫切槽37n可具有不同的深度。

如圖9、11d、11e和11f所示，橫切槽37c和橫切槽37n具有不同的深錐度。如圖9和11d所示，橫切槽37c在流動方向q3上沿著橫切槽37c的縱向軸線具有漸增的深錐度(例如橫切槽37c靠近其一端具有深度d40，而靠近其另一端具有深度d41，其中深度d41大于深度d40)。如圖9和11e所示，橫切槽37c在流動方向q3上沿著橫切槽37c的縱向軸線具有漸減的深錐度(例如橫切槽37c靠近其一端具有深度d44，而靠近其另一端具有深度d43，其中深度d44大于深度d43)。如圖9和11f所示，橫切槽37n在流動方向q3上沿著橫切槽37c的縱向軸線具有變化的深錐度。例如：1)橫切槽37n靠近其一端具有深度d50，在其鄰近具有深度d53，其中深度d53大于深度d50，從而限定漸增的深錐度；2)橫切槽37n沿其中心部分具有恒定的深度d55，其中深度d55大于深度d53；3)橫切槽37n靠近其另一端具有深度d52，在其鄰近具有深度d53，其中深度d53大于深度d52，從而限定漸減的深錐度。

雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的特定實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀和理解前述公開內(nèi)容時將會理解的是，對所公開的實施例所做的許多調(diào)整和改變將落入本發(fā)明和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。