專利名稱：雙軸螺旋式擠壓機(jī)、特別是雙軸擠壓機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1所述的雙軸螺旋擠壓機(jī)。
不同布置形式的各種攪拌元件常常用于對(duì)加入到雙軸擠壓機(jī)中的填充材料和強(qiáng)化材料的混合物進(jìn)行攪拌。由于它們分散和分布的攪拌效果，這些攪拌元件能夠使添加到塑料基體中的、由填充材料和強(qiáng)化材料組成的混合物均勻。當(dāng)在塑料基體中加入加強(qiáng)填充材料時(shí)，例如加入玻璃纖維時(shí)，每根纖維的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能不變，以使最終產(chǎn)品具有盡可能高的機(jī)械特性。在對(duì)產(chǎn)品的熱均勻性和機(jī)械均勻性有所要求時(shí)，就需要盡可能地保持纖維的長(zhǎng)度。由于這些已知的攪拌元件的分散程度過(guò)高，已知的攪拌元件都會(huì)對(duì)纖維造成一定程度的破壞，并且無(wú)法獲得令人滿意的均勻性。
美國(guó)專利3,195,868公開(kāi)了一種連續(xù)攪拌器，在這種連續(xù)攪拌器的外殼中有兩個(gè)平行和貫通的殼體內(nèi)孔。每個(gè)殼體內(nèi)孔中都裝有一根沿同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸。彼此成對(duì)工作的攪拌元件安裝在軸上，并且攪拌元件上具有在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中互相嵌套的攪拌翼。這些攪拌翼固定在作為攪拌部分的葉片形的盤上。這些攪拌翼允許材料無(wú)阻礙地在殼體內(nèi)沿輸送方向通過(guò)。
歐洲專利EP 02699133A2中也有相似的攪拌部分設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的目的是提供一種通用的螺旋式擠壓機(jī)，特別是對(duì)于纖維類填充材料和加強(qiáng)填充材料來(lái)說(shuō)，這種擠壓機(jī)能夠使它們?cè)谒芰匣w中獲得均勻的分布，同時(shí)，對(duì)纖維的破壞降到了最低程度，并且材料能夠具有充分的濕潤(rùn)性。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)權(quán)利要求1特征部分中的特點(diǎn)，上述的目的得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)從屬權(quán)利要求，本發(fā)明的眾多優(yōu)點(diǎn)以及優(yōu)選實(shí)施例將會(huì)更加清楚。
本發(fā)明使得流過(guò)螺旋式擠壓機(jī)的材料能夠強(qiáng)行進(jìn)入位于攪拌元件之間的攪拌室，在攪拌室中，材料再次受到攪拌翼的攪拌。對(duì)攪拌翼的高分散程度和低分散程度的要求，主要是為了盡可能不對(duì)加強(qiáng)填充材料(例如纖維)造成破壞，特別是不對(duì)玻璃纖維造成破壞，根據(jù)本發(fā)明，可以提高或降低攪拌翼的分散程度或分布程度。
根據(jù)參考附圖，通過(guò)對(duì)一實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)及詳細(xì)情況將會(huì)變得更加清楚。在參考附圖中

圖1是一剖去了部分外殼的雙軸擠壓機(jī)的平面視圖，圖2是圖1的放大局部斷面視圖，圖3是圖1和圖2中一對(duì)攪拌元件的平面視圖，圖4是沿圖3中斷面線IV—IV剖分的攪拌元件的斷面視圖，以及圖5表示了圖4中的攪拌元件在轉(zhuǎn)過(guò)一定角度以后所處的位置。
圖1表示了一臺(tái)剖去了外殼2的雙軸擠壓機(jī)1。雙軸擠壓機(jī)1包括兩根軸3和4，軸3和4的軸線5和6彼此平行延伸。電動(dòng)機(jī)7通過(guò)多輸出減速箱8驅(qū)動(dòng)軸3和4。在靠近減速箱8的外殼2上，布置有一個(gè)供料漏斗9(僅粗略繪出)，用于向擠壓機(jī)1提供將要在擠壓機(jī)1中熔化的聚合物。在漏斗9的下游和下方有一個(gè)供料區(qū)域10，在此區(qū)域中，軸3和4上裝有輸送螺旋元件11。在供料區(qū)域10下游的熔化區(qū)域12中，軸3和4上裝有攪拌部件13。熔化區(qū)域12的下游是聚集區(qū)域14，在此區(qū)域中，軸3和4上裝有返回輸送螺旋元件15，返回輸送螺旋元件15的螺旋方向與輸送螺旋元件11的螺旋方向相反。聚集區(qū)域14的下游是添加區(qū)域16，在添加區(qū)域16中，軸3和4上又裝有輸送螺旋元件17，用于沿?cái)D壓機(jī)1的輸送方向18傳送物料。在與返回輸送螺旋元件15相鄰的下游位置上，添加漏斗19(粗略繪出)與外殼2的內(nèi)部相通。添加漏斗19的作用是向熔化物添加諸如玻璃纖維等添加物。
添加區(qū)域16的下游是攪拌區(qū)域20，在此區(qū)域中，軸3和4上分別裝有兩個(gè)攪拌元件21和22，在某一時(shí)刻，其中的兩個(gè)攪拌元件21和22將彼此嵌套，后面將對(duì)攪拌元件21和22的細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。在上述兩對(duì)彼此嵌套的攪拌元件21和22之間布置有相對(duì)較短的輸送螺旋元件23。在攪拌區(qū)域20的下游是通風(fēng)區(qū)域24，通風(fēng)口25(粗略繪出)加工在此區(qū)域中的外殼2上。在通風(fēng)區(qū)域25中，輸送螺旋元件26安裝在軸3和4上，用于沿著輸送方向18向排料區(qū)域27傳送加有填充材料和加強(qiáng)材料的聚合物，其中，排料區(qū)域27具有作為排料元件28的帶口的脫料部分。
圖2是一放大視圖，表示了擠壓機(jī)1上從供料區(qū)域10到通風(fēng)口25的部分。如圖2所示，螺旋元件11，15，17和26沿同一方向(即轉(zhuǎn)動(dòng)方向29)嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)。
彼此成對(duì)嵌套的攪拌元件21和22在結(jié)構(gòu)上是相同的。它們都有一個(gè)封閉的環(huán)形盤30，環(huán)形盤30在徑向上延伸到殼體內(nèi)孔32或33的圓柱扇形內(nèi)壁31，其中，上述殼體內(nèi)孔32或33分別容納了軸3或軸4，并且在環(huán)形盤30的外圓周表面34和相應(yīng)的殼體內(nèi)孔32或33的內(nèi)壁31之間保留有從零點(diǎn)幾毫米到不足幾毫米的間隙35。
環(huán)形筒36安裝在相應(yīng)的封閉環(huán)形盤30上或與相應(yīng)的封閉環(huán)形盤30加工成一體，環(huán)形盤30和環(huán)形筒36相對(duì)于軸線5或6是同軸布置的。如圖4所示，在環(huán)形筒36的內(nèi)表面以及相應(yīng)的環(huán)形盤30的內(nèi)表面上加工有內(nèi)齒37，并且內(nèi)齒37與軸3或軸4上的外齒38相對(duì)應(yīng)，使得攪拌元件21和22能夠無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在軸3和4上。前述的其它元件也是用這種方法無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在軸3和4上的。
在裝有或加工有環(huán)形筒36的環(huán)形盤30的一側(cè)，在環(huán)形盤30的、與環(huán)形筒36相鄰的前端面39上固定有攪拌翼40和41。攪拌翼40和41的外側(cè)面42與相應(yīng)的環(huán)形盤30的外圓表面34平齊，即外側(cè)面42的形狀與外圓表面34相同。此外，攪拌翼40和41還包括一個(gè)指向轉(zhuǎn)動(dòng)方向29的前側(cè)面43和一個(gè)背向轉(zhuǎn)動(dòng)方向29的后側(cè)面44，以及一個(gè)面對(duì)環(huán)形筒36的內(nèi)側(cè)面45。攪拌元件21上的攪拌翼40沿著與輸送方向18相反的方向延伸，而相應(yīng)的攪拌元件22上的攪拌翼41則沿著與輸送方向相同的方向延伸。
軸3和4的軸線5和6之間具有軸間距a，由于兩個(gè)殼體內(nèi)孔32和33彼此部分貫通，因此，軸間距a小于殼體內(nèi)孔32和33的直徑D，其中，殼體內(nèi)孔32和33的直徑是相等的。環(huán)形盤30的半徑為R30，由于間隙35的存在，半徑R30小于D/2。環(huán)形筒36的半徑為R36，并且在攪拌元件21或22的環(huán)形盤30的外圓表面34與相配的另一攪拌元件22或21的環(huán)形筒36的外圓表面46之間有一個(gè)寬度為b的間隙47。有關(guān)的幾何尺寸滿足關(guān)系a＝R30＋R36＋b。間隙47的寬度b可以與間隙35相等。當(dāng)兩個(gè)攪拌元件21和22彼此裝配成具有如圖1～3所示的關(guān)系時(shí)，攪拌翼40和41的前端面48將分別延伸到另一個(gè)帶有攪拌翼41和40的環(huán)形盤30的前端面39，并且在它們之間留有一個(gè)小間隙49。
軸3和4沿著相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向29轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)攪拌元件21和22上的攪拌翼40和41的內(nèi)側(cè)面45不時(shí)彼此越過(guò)。內(nèi)側(cè)面45為平面，相對(duì)于環(huán)形盤30的圓柱形外表面34來(lái)說(shuō)，內(nèi)側(cè)面45構(gòu)成了割線。如圖3和圖4所示，當(dāng)兩個(gè)相配的攪拌翼40和41完全重疊時(shí)，兩個(gè)攪拌翼40和41的內(nèi)側(cè)面45將彼此平行延伸，并且在它們之間存在一個(gè)間隙50，根據(jù)R30和R36尺寸的不同，間隙50的寬度c可以在零點(diǎn)幾毫米到不足幾毫米之間取值。當(dāng)兩個(gè)攪拌翼40和41在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中彼此接近或彼此分離時(shí)，間隙50的寬度較大；而當(dāng)兩個(gè)內(nèi)側(cè)面45彼此平行時(shí)，即當(dāng)兩個(gè)攪拌翼40和41完全重疊，使得它們的對(duì)稱平面51彼此重合，并同時(shí)通過(guò)軸線5和6時(shí)，上述間隙寬度c達(dá)到最小值。
所有的攪拌翼40和41都是相同的，也就是說(shuō)，相對(duì)于對(duì)稱平面51是鏡面對(duì)稱的，其中，對(duì)稱平面51分別通過(guò)軸線5和6，并位于外側(cè)面42和內(nèi)側(cè)面45的中部。攪拌翼40之間和攪拌翼41之間都具有相同的角間距d，使得當(dāng)采用4個(gè)攪拌翼40和41時(shí)，其角間距d為90°。
前側(cè)面43和后側(cè)面44的結(jié)構(gòu)使得它們之間不會(huì)發(fā)生干涉，并且當(dāng)它們彼此越過(guò)時(shí)，它們之間有一個(gè)間隙52。如圖5所示，當(dāng)攪拌元件21和22相對(duì)于圖3和圖4所示的內(nèi)側(cè)面45完全重疊的位置轉(zhuǎn)過(guò)d/2的角度時(shí)，攪拌元件21上的攪拌翼40的前側(cè)面43與攪拌元件22上的攪拌翼41的后側(cè)面44相重疊，反之亦然。在這種情況下，攪拌翼40的前側(cè)面43與攪拌翼41的后側(cè)面44彼此相對(duì)，反之亦然。前側(cè)面43和后側(cè)面44最好與內(nèi)側(cè)面45一樣為平面。當(dāng)攪拌翼40和41的前側(cè)面43和后側(cè)面44在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中越過(guò)攪拌翼41和40的后側(cè)面43和前側(cè)面44時(shí)，為了防止攪拌翼40和41之間的干涉，間隙52必須具有足夠的寬度。當(dāng)然，隨著前側(cè)面43越過(guò)后側(cè)面44的轉(zhuǎn)動(dòng)，這一間隙寬度是變化的。間隙52的最小寬度e如圖5中左側(cè)所示。這一最小間隙寬度e是這樣得到的，即攪拌翼40的前側(cè)面43和外側(cè)面42之間的棱邊53不應(yīng)與攪拌翼41的后側(cè)面44和內(nèi)側(cè)面45之間的棱邊54發(fā)生干涉，反之亦然。圖5中的右側(cè)表示了具有較大寬度e′的間隙52。根據(jù)R30和R36尺寸的不同，以及根據(jù)攪拌翼40和41在圓周上分布數(shù)目的不同，即根據(jù)角間距d的不同，間隙52的間隙范圍e′～e可在零點(diǎn)幾毫米到不足幾毫米之間取值。
應(yīng)當(dāng)注意到這樣一個(gè)事實(shí)，可以將前側(cè)面和后側(cè)面43和44分別加工成圓柱扇形面，使得間隙寬度e在理論上為零。
攪拌翼40和41的最大可能斷面分別是這樣確定的當(dāng)圖3和圖4所示的兩個(gè)嵌套的攪拌翼彼此轉(zhuǎn)動(dòng)越過(guò)時(shí)，在兩個(gè)攪拌翼40和41彼此重疊的位置上，使間隙50的寬度c趨進(jìn)于零；以及當(dāng)前側(cè)面43和后側(cè)面44彼此轉(zhuǎn)動(dòng)越過(guò)時(shí)，使間隙52趨進(jìn)于e。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)這種確定最大斷面的方法，可以加工出任意的攪拌翼斷面。然而，由于外側(cè)面42由殼體內(nèi)孔32和33的內(nèi)壁31以及相對(duì)的環(huán)形筒36的外圓表面46所掃過(guò)，以及由于兩個(gè)攪拌翼40和41的內(nèi)側(cè)面45彼此互相掃過(guò)，并且攪拌翼40和41的前側(cè)面43由攪拌翼41和40的后側(cè)面44掃過(guò)，因此，最好采用前述形式的攪拌翼。
由于攪拌元件21和22上的環(huán)形盤30分別封閉了相應(yīng)的殼體內(nèi)孔32和33，需要攪拌的材料，即熔化的聚合物、填充材料和加強(qiáng)材料被迫進(jìn)入攪拌室55，其中的攪拌室55位于彼此相對(duì)的攪拌元件21和22上的兩個(gè)環(huán)形盤30之間。如圖1～3所示，特別是如圖2所示，在殼體內(nèi)孔33中沿輸送方向18傳送的材料將聚集在攪拌元件22的環(huán)形盤30的前面，并且將按照箭頭56所指的流動(dòng)方向拐進(jìn)殼體內(nèi)孔32，在殼體內(nèi)孔32中，材料能夠流向軸向布置在輸送方向18上的攪拌元件21的環(huán)形盤30。殼體內(nèi)孔32中的材料將按照箭頭57所指的流動(dòng)方向流到攪拌元件21上的環(huán)形盤30的前方，在該處，材料將不斷聚集，并沿徑向進(jìn)入位于兩個(gè)環(huán)形盤30之間的攪拌室55。在攪拌室55中，由于彼此相互嵌套的攪拌翼40和41的攪拌作用，迫使材料重新分配或分布。當(dāng)間隙50和52的尺寸充分大時(shí)，將只有很小的剪切作用，也就是說(shuō)只有不顯著的分配效果。在這種攪拌過(guò)程中，對(duì)玻璃纖維絲和類似纖維的破壞程度也相應(yīng)較小。
權(quán)利要求
1.一種雙軸螺旋式擠壓機(jī)，特別是一種雙軸擠壓機(jī)，包括外殼(2)；兩個(gè)彼此平行和貫通的殼體內(nèi)孔(32，33)；位于外殼(2)一端的供料口(9)，以及位于外殼(2)另一端的排料口(28)；布置在殼體內(nèi)孔(32，33)中的兩根軸(3，4)，上述軸(3，4)以相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(29)轉(zhuǎn)動(dòng)；無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在軸(3，4)上的螺旋元件(11，15，17，26)；以及彼此相對(duì)，并且成對(duì)工作的攪拌元件(21，22)，上述攪拌元件(21，22)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在軸(3，4)上，上述雙軸螺旋式擠壓機(jī)的特征在于每個(gè)攪拌元件(21，22)都是一個(gè)與軸(3，4)相連接的盤(30)；攪拌翼(40，41)以相同的角間距(d)布置在彼此相對(duì)的盤(30)的前端面(39)上，上述攪拌翼(40，41)的位置靠近上述盤(30)的外圓周表面(34)；攪拌元件(21)上的攪拌翼(40)和相應(yīng)的攪拌元件(22)上的攪拌翼(41)彼此嵌套，并在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中能夠互相越過(guò)，同時(shí)，在它們之間具有一個(gè)間隙(50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，上述盤是具有圓柱形外圓表面(34)的封閉的環(huán)形盤(30)，在上述圓柱形外圓表面(34)與相應(yīng)的殼體內(nèi)孔(32，33)的內(nèi)壁(31)之間有一個(gè)間隙(35)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，每個(gè)攪拌元件(21，22)上都有一個(gè)環(huán)形筒(36)，上述環(huán)形筒(36)與盤(30)的前端面(39)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，攪拌元件(21，22)上的環(huán)形盤(30)的外圓周表面(34)與另一攪拌元件(22，21)上的環(huán)形筒(36)的外圓周表面(46)之間具有間隙(47)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，兩個(gè)相配的攪拌元件(21，22)上的兩個(gè)環(huán)形筒(36)和兩個(gè)環(huán)形盤(30)之間構(gòu)成了一個(gè)攪拌室(55)，在上述攪拌室(55)中，在互相嵌套的狀態(tài)下，攪拌翼(40，41)能夠彼此轉(zhuǎn)動(dòng)越過(guò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，每個(gè)攪拌翼(40，41)都有一個(gè)內(nèi)側(cè)面(45)，當(dāng)上述內(nèi)側(cè)面(45)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)越過(guò)時(shí)，在它們之間存在一個(gè)間隙(50)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，每個(gè)攪拌翼(40，41)都有一個(gè)外側(cè)面(42)，上述外側(cè)面(42)與相應(yīng)的殼體內(nèi)孔(32，33)的內(nèi)壁(31)之間存在一個(gè)間隙(35)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，攪拌翼(40，41)上具有一個(gè)前側(cè)面(43)和一個(gè)后側(cè)面(44)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，攪拌元件(21，22)上的攪拌翼(40，41)的前側(cè)面(43)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中能夠越過(guò)與之相配的攪拌元件(22，21)上的攪拌翼(41，40)的后側(cè)面(44)，同時(shí)在上述前側(cè)面(43)和上述后側(cè)面(44)之間存在一個(gè)間隙(52)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，每個(gè)攪拌翼(40，41)的內(nèi)側(cè)面(45)都是平面。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，每個(gè)攪拌翼(40，41)的外側(cè)面(42)都具有圓柱扇形面的形狀，并且與環(huán)形盤(30)的外圓表面(34)平齊。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，每個(gè)攪拌翼(40，41)的前側(cè)面(43)都是平面。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，每個(gè)攪拌翼(40，41)的后側(cè)面(44)都是平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的螺旋式擠壓機(jī)，其特征在于，相對(duì)于通過(guò)軸(3，4)的軸線(5，6)的對(duì)稱平面(51)來(lái)說(shuō)，攪拌翼(40，41)是鏡面對(duì)稱的。
全文摘要
一種雙軸螺旋式擠壓機(jī)包括外殼(2)；兩根以相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(29)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸(3，4)；以及彼此相對(duì)、成對(duì)工作的攪拌元件(21，22)，攪拌元件(21，22)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在軸(3，4)上。每個(gè)攪拌元件(21，22)都是一個(gè)與軸(3，4)連接的盤(30)。攪拌翼(40，41)以相同的角間距(d)布置在彼此相對(duì)的盤(30)的前端面(39)上，并且攪拌翼(40，41)的位置靠近上述盤(30)的外圓周表面(34)。攪拌元件(21)上的攪拌翼(40)和相應(yīng)的攪拌元件(22)上的攪拌翼(41)彼此嵌套，并在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中能夠互相越過(guò)，同時(shí)它們之間存在一個(gè)間隙(50)。
文檔編號(hào)B29C47/64GK1127697SQ95115309
公開(kāi)日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1995年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月26日
發(fā)明者苯哈德·朔林, 埃德加·施利普夫 申請(qǐng)人:維爾內(nèi)和普弗雷德?tīng)栍邢薰?