包括改進的均化構(gòu)件的擠出機及用于擠出粘性材料的方法
【專利摘要】擠出機，其旨在用于例如橡膠共混物的粘性材料的成型，所述擠出機包括螺桿，所述螺桿在機筒(100)中繞著軸線(XXˊ)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動并支承一個或多個螺旋刮板(501)，所述刮板(501)從螺桿的中心軸(500)徑向向外延伸，所述擠出機包括材料均化區(qū)域(H)，螺桿部分穿過所述均化區(qū)域(H)軸向延伸，所述螺桿部分包括形成空的環(huán)形空間(506)的中斷的刮板件(505)，機筒部分界定所述均化區(qū)域，所述均化區(qū)域支承刮板件(210)，所述刮板件(210)徑向向內(nèi)延伸進入所述空的環(huán)形空間(506)。根據(jù)本發(fā)明，界定均化區(qū)域的所述機筒部分自身繞著軸線XXˊ被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動以形成旋轉(zhuǎn)機筒。
【專利說明】
包括改進的均化構(gòu)件的擠出機及用于擠出粘性材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及擠出塑料材料的領(lǐng)域，更特別地，涉及擠出橡膠基材料的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，這些材料利用擠出裝置成型，所述擠出裝置包括在圓筒形機筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)并通向壓型裝置的帶連續(xù)螺紋的螺桿。
[0003]為了提高所獲得的產(chǎn)品的特性，對擠出機設(shè)計特別是擠出機螺桿設(shè)計進行了許多改進。因此，已知存在供給區(qū)域、接下來為工作或增塑區(qū)域、均化區(qū)域以及最終部分;該供給區(qū)域旨在接收固體狀態(tài)或者不是非常粘的狀態(tài)的材料;在該工作或增塑區(qū)域中，材料的壓力和溫度升高使得其能夠傳遞至裝置的下游;在該均化區(qū)域中，材料被揉捏以便確保其性能適當(dāng)?shù)鼐鶆?該最終部分通向擠出口型或通向例如模具的成型裝置。供應(yīng)至材料的大部分能量來自由擠出螺桿傳輸?shù)臋C械能，該機械能在材料經(jīng)過如上列出的各種工作區(qū)域所經(jīng)受的剪切的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?br>[0004]本發(fā)明更特別地涉及均化區(qū)域，該均化區(qū)域旨在使得全部流出材料的流變學(xué)特性(例如溫度和流動性)各向同性。
[0005]已知許多解決方案，特別是文獻US 3 164 375,GB 842 692,US 3102 694或JPS55 32630中所描述的那些解決方案，其中擠出機的機筒包括刮板，這些刮板相對于旋轉(zhuǎn)螺桿的刮板轉(zhuǎn)動。螺桿的和機筒的刮板為連續(xù)的且它們的最高點沿著擠出機的整體長度為徑向隔開的。由于刮板這樣的設(shè)置，隨著螺桿和機筒的旋轉(zhuǎn)，在螺桿的刮板之間流動的材料流與機筒的刮板的材料流混合，然而，高剪切力可能不會施加至共混物。
[0006]為了消除該問題，其它文獻描述擠出工具的該部分包括徑向通向機筒的內(nèi)部空間并與中斷的螺桿刮板協(xié)作的銷釘(公開US 6 709 147中所描述的類型)，或者固定刀具(公開FR 2 580 984中用示例提出)。
[0007]正如公開出版物DE 31 50 757或公開DE 38 05 849所詳細闡明的，刀具的或刮板件的形狀或定向的基本目的為將材料流細分并且重新結(jié)合許多次。均化區(qū)域由此包括連續(xù)的刮板件級，所述刮板件級有利地為刀片的形式且由螺桿以及由機筒分別支承。由螺桿支承的刮板件構(gòu)造成留下空的環(huán)形空間，布置在機筒的內(nèi)壁上的固定的刮板件在該環(huán)形空間中運行。
[0008]然而，已發(fā)現(xiàn)在均化局域處傳遞到橡膠共混物上的能量的水平仍然較高，其不是總能夠適合于所設(shè)計使用的材料類型。
[0009]如公開US4 199 263中所描述的，一個解決方案于是使銷釘為徑向可移動的，從而銷釘?shù)臄?shù)量以及由此所獲得的產(chǎn)品的水平能夠改進為適合共混物的性質(zhì)。于是在生產(chǎn)工序的每個變化上或在同一個的生產(chǎn)工序過程中同一個的擠出機能夠簡單地配置，以使其操作非常不同的共混物(例如基于合成橡膠的共混物或基于天然橡膠的共混物)。
[0010]然而，形狀設(shè)計為接收非常多的銷釘?shù)臄D出螺桿在兩個生產(chǎn)工序之間保持在機筒之內(nèi)就位。此外，當(dāng)材料的成分對溫度的升高敏感的時候或當(dāng)材料不需要很高程度的均化的時候，傳遞到在共混物之上的能量的水平可以仍然證明為過高的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的為這種情況提供一個解決方案以便允許使用同一個的擠出工具擠出較寬范圍的不同流變學(xué)的橡膠共混物。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的擠出機包括螺桿，所述螺桿在機筒中繞著軸線被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動并支承一個或多個螺旋刮板，所述刮板從螺桿的中心軸徑向向外延伸，所述擠出機包括材料均化區(qū)域，包括形成空的環(huán)形空間的中斷的刮板件的螺桿部分穿過所述均化區(qū)域軸向延伸，刮板件，機筒部分界定所述均化區(qū)域，所述均化區(qū)域支承刮板件，所述刮板件徑向向內(nèi)延伸進入所述空的環(huán)形空間超過螺桿的刮板件的最高點。該擠出機的特征在于，界定均化區(qū)域的所述機筒部分自身繞著軸線被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動以形成旋轉(zhuǎn)機筒。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，均化區(qū)域中的螺桿部分包括徑向向外延伸的刮板件，所述刮板件中斷以形成空的環(huán)形空間，機筒部分的刮板徑向向內(nèi)延伸進入空的環(huán)形空間。因此，螺桿的刮板與機筒的刮板互相嚙合，機筒的刮板徑向延伸超過旋轉(zhuǎn)機筒的刮板。以此方式產(chǎn)生的螺桿的和機筒的刮板旋轉(zhuǎn)驅(qū)動使得可以在均化區(qū)域的該部分獲得更好的共混物剪切作用，同時該功(travail)能夠根據(jù)螺桿的和機筒的旋轉(zhuǎn)的方向和速度而發(fā)生改變。
[0014]以此方式可以實現(xiàn)根據(jù)經(jīng)過機器的共混物的材料而由機器提供的負載的更精細的調(diào)節(jié)并獲得共混物非常均勻的輸出。
[0015]優(yōu)選地，所述螺桿的均化區(qū)域包括至少一個環(huán)，所述環(huán)安裝在螺桿上，所述螺桿包括所述刮板件，所述刮板件在由機筒形成環(huán)所支承的所述刮板件之間進行疊瓦狀重疊。包括螺桿刮板件(螺桿刮板件在機筒刮板件之間進行疊瓦狀重疊)的環(huán)理解為意指螺桿的刮板和機筒的刮板的最高點徑向延伸超過機筒的刮板的最高點并在所述環(huán)的寬度上軸向疊加。這使得可以獲得能夠發(fā)展高剪切力的非常緊湊的組件。優(yōu)選地，該組環(huán)可拆除地安裝在擠出機上，以便在調(diào)節(jié)施加于共混物的負載上提供甚至更大的靈活性。
[0016]有利地，所述螺桿在擠出機位于均化區(qū)域上游的區(qū)域中的直徑小于螺桿在均化區(qū)域中的直徑。這可以使得均化區(qū)域的上游區(qū)域與均化區(qū)域之間的材料的通路的橫截面保持恒定，從而使得材料在從一個區(qū)域至另一個區(qū)域經(jīng)過的時候不會承受壓力下降，從而其能夠更好的工作。優(yōu)選地，在實驗室試驗的過程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在上游區(qū)域的螺桿的外直徑需要比均化區(qū)域的螺桿刮板的外直徑小1.2至2倍，根據(jù)機器的尺寸及制造好的材料的類型選擇這個值以便確保其離開擠出機的時候具有恰當(dāng)?shù)木鶆蛐浴?br>[0017]優(yōu)選地，界定均化區(qū)域的機筒部分由獨立于螺桿驅(qū)動裝置的驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。由此將可以理解所述機筒部分由齒輪傳動馬達單元旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，該齒輪傳動馬達單元與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動螺桿的齒輪傳動馬達單元不同。
[0018]于是可以將螺桿的和旋轉(zhuǎn)機筒的旋轉(zhuǎn)的方向或速度設(shè)定為彼此獨立以便改變橡膠共混物的切口或細分部分的數(shù)量。
[0019]因為供應(yīng)至共混物的能量來自驅(qū)動界定均化區(qū)域的機筒部分的裝置，因此由擠出機提供的擠出生產(chǎn)量還可以增加，其中驅(qū)動機筒部分的裝置與驅(qū)動螺桿的裝置不同。
[0020]本發(fā)明還可以以可替換的實施方案的形式進行改變，其中優(yōu)選的特征為如下特征:
[0021]-均化區(qū)域位于擠出線的下游部分。
[0022]-由旋轉(zhuǎn)機筒支承的刮板件與旋轉(zhuǎn)軸線XX’形成正的角度使得它們構(gòu)造在與由螺桿的刮板形成的螺旋的方向相同的方向上定向的螺旋中。
[0023]-由旋轉(zhuǎn)機筒支承的刮板件與旋轉(zhuǎn)軸線XX’形成負的角度使得它們構(gòu)造在與由螺桿的刮板形成的螺旋的方向相反的方向上定向的螺旋中。
[0024]-由旋轉(zhuǎn)機筒支承的刮板件與旋轉(zhuǎn)軸線XX’形成零的角度。
[0025]-由旋轉(zhuǎn)機筒支承的一個或多個刮板件繞著徑向軸線在其自身上被單獨地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0026]-在均化區(qū)域中，螺桿的和旋轉(zhuǎn)機筒的刮板件具有刀片的形式，所述刀片包括至少一個切割邊緣，所述切割邊緣面對均化區(qū)域的上游端。
[0027]-由旋轉(zhuǎn)機筒支承的所述刮板件為大體上圓柱形形狀的銷釘。
[0028]本發(fā)明還涉及用于應(yīng)用具有如上列出的特征的擠出裝置的方法，其中，旋轉(zhuǎn)機筒相對于螺桿的速度和/或其旋轉(zhuǎn)方向可被改變以便使流經(jīng)均化區(qū)域的共混物的流變學(xué)狀態(tài)發(fā)生改變。
[0029]優(yōu)選地，其還可以:
[0030]-根據(jù)共混物在均化區(qū)域的入口處的溫度而控制螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間旋轉(zhuǎn)速度的差異。
[0031 ]-根據(jù)材料在擠出機的出口處的粗糙度而控制螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間旋轉(zhuǎn)速度的差升。
[0032]-根據(jù)擠出機效率的變化而控制螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間旋轉(zhuǎn)速度的差異。
[0033]-使旋轉(zhuǎn)機筒以與螺桿相同或更高的速度在與螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上旋轉(zhuǎn)。
[0034]-在擠出機停止一段時間之后，使旋轉(zhuǎn)機筒旋轉(zhuǎn)同時使螺桿保持靜止，以便使容納在均化區(qū)域中的共混物的溫度再次升高。
[0035]-使旋轉(zhuǎn)機筒以比螺桿的旋轉(zhuǎn)速度更低的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)或在與螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)。
[0036]-在共混物的向前運動的作用下單獨地驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機筒的旋轉(zhuǎn)，所述共混物的向前運動由螺桿的旋轉(zhuǎn)推進并在均化區(qū)域中流動。
[0037]-將制動轉(zhuǎn)矩施加至旋轉(zhuǎn)機筒，使得旋轉(zhuǎn)機筒的旋轉(zhuǎn)速度低于螺桿的旋轉(zhuǎn)速度。
[0038]-使螺桿和旋轉(zhuǎn)機筒在相同方向上和相反方向上交替地旋轉(zhuǎn)以便將位于均化區(qū)域中刮板的各個級連續(xù)地排空。
【附圖說明】
[0039]通過研究以完全非限制性的實施例的方式給出的所附附圖將會更好地理解本發(fā)明，在這些附圖中:
[0040]-圖1:描述了根據(jù)本發(fā)明的擠出機的橫截面中的示意性的總圖。
[0041]-圖2:描述了均化區(qū)域的橫截面中的更詳細的視圖。
[0042]-圖3:描述了旋轉(zhuǎn)機筒環(huán)的刮板件的示意性立體圖。
[0043]-圖4:描述了旋轉(zhuǎn)機筒環(huán)之內(nèi)所描述的螺桿的刮板件的示意性立體圖。
[0044]-圖5、圖6和圖7描述了旋轉(zhuǎn)機筒的刮板件的具體形式和布置。
[0045]-圖8和圖9描述了均化區(qū)域中的刮板件相對于螺桿的刮板定向的螺旋定向的具體布置。
[0046]-圖10:描述了隨螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間的速度比值所變化的切口的數(shù)量。
【具體實施方式】
[0047]圖1中以及更詳細地由圖2示出的擠出裝置包括螺桿，該螺桿的軸500支撐一個或多個螺旋刮板501。螺桿在光滑的或有刮板的固定機筒100中由第一齒輪傳動馬達單元組件(未顯示)繞著中心軸線XX ’旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。螺桿501的刮板從螺桿的本體或中心軸500向外徑向延伸，并以整體螺旋的形式定向，從而使材料在擠出裝置中沿軸線XX’方向上從上游至下游前進。
[0048]擠出機下游的固定機筒100的終端部分支撐機械組件，旋轉(zhuǎn)機筒裝入該機械組件中。
[0049]該機械組件包括以兩個保持環(huán)形成的支撐結(jié)構(gòu):上游保持環(huán)111和前保持環(huán)112，該上游保持環(huán)111由一組螺栓(未顯示)固定至固定凸緣110，該固定凸緣110位于在固定機筒100的端部處。兩個保持環(huán)111和112由支承蓋113連接在一起，兩個保持環(huán)111和112由一組螺栓(未顯示)固定至該支承蓋113。
[0050]前保持環(huán)112支撐擠出機的末端102，在擠出機的末端102容納有通向擠出管道114的拱洞103。
[0051]固定機筒頭101向機筒100的下游并向內(nèi)部延伸，且通過螺栓(未顯示)連接至機筒100。
[0052]擠出機的位于機筒頭101的下游與拱洞103的上游之間的軸向部分形成區(qū)域H，該區(qū)域H致力于使共混物均化，包括真正的旋轉(zhuǎn)機筒的均化裝置位于在該區(qū)域中。
[0053]螺桿的軸500包括終端部分502，該終端部分502位于均化區(qū)域H中并支撐端部圓錐體503，該端部圓錐體503占據(jù)拱洞103的一些內(nèi)部空間。
[0054]在均化區(qū)域H中，軸500的終端部分502支撐多個環(huán)504，該環(huán)504包括徑向向外延伸的刮板件505(更多細節(jié)見圖3)。刮板件505軸向布置為留下空的環(huán)形空間506或通道(參考圖8和圖9)，該環(huán)形空間506或通道旨在接收由旋轉(zhuǎn)機筒支撐的刮板件。刮板件505以沿著與螺桿的刮板501所形成的螺旋相同的方向的螺旋形式相對于彼此布置。
[0055]兩個支承環(huán)104和105分別固定至上游保持環(huán)111和前保持環(huán)112。這兩個支承環(huán)104和105支撐由機械元件構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)組件，這些機械元件形成旋轉(zhuǎn)機筒。
[0056]旋轉(zhuǎn)機筒本身由多個環(huán)200制成，這些環(huán)200支撐沿徑向向內(nèi)延伸的刮板件210，如圖3所示。刮板件210沿軸向布置在由螺桿的元件210留下的空的環(huán)形空間506中。因此，布置在螺桿上及旋轉(zhuǎn)機筒上的刮板件能夠繞著軸線XX’自由地旋轉(zhuǎn)而不會彼此接觸。
[0057]環(huán)200由第一支承中空軸201支撐，該第一支承中空軸201由連接邊緣203連接至第二驅(qū)動中空軸202。
[0058]驅(qū)動軸202的徑向內(nèi)部部分上軸向地產(chǎn)生兩個滾道，分別為208和209，支承環(huán)104和105的徑向外部部分上軸向地產(chǎn)生兩個滾道，分別為108和109，在這些滾道之間分別運行兩組球301和302，提供支承軸的和驅(qū)動軸的繞著軸線XX’的旋轉(zhuǎn)。
[0059]由一組干軸承401和402分別防止從均化機的內(nèi)部部分泄漏，橡膠共混物在壓力下流動穿過均化機的內(nèi)部部分。這些軸承分別安裝在機筒頭101的徑向外部部分上以及末端102的徑向外部部分上。干軸承401和402在磨耗面204和205上滑動，該磨耗面204和205分別由一組螺栓206和207分別固定至支承中空軸201的徑向向內(nèi)部分的兩個軸向相對的部分。在可替換的形式中，可以使用雙作用式復(fù)合型式的刮擦密封以便提供均化機的內(nèi)部部分的密封。
[0060]通路106和107允許溫度調(diào)節(jié)流體在旋轉(zhuǎn)機筒之內(nèi)循環(huán)。旋轉(zhuǎn)密封303、304、305、306、307、308提供固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間的密封。
[0061]驅(qū)動中空軸202由鏈條603旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，該鏈條603連接至鏈齒輪602，該鏈齒輪602布置在齒輪傳動馬達單元601的輸出端部處，該齒輪傳動馬達單元601由馬達600驅(qū)動。
[0062]用于測量溫度的裝置702或者用于分別測量均化區(qū)域的上游或下游的壓力的裝置701和702可以安裝為收集共混物在共混物被擠出的過程中以及在離開裝置之前共混物的流變學(xué)狀態(tài)的信息。
[0063]用作本說明書的基礎(chǔ)的擠出裝置提議將均化區(qū)域H布置在擠出機的下游部分，SP最接近末端102的和拱洞103的上游。然而，完全可以將根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機筒設(shè)置在更遠的上游，例如在擠出機的頭部。于是旋轉(zhuǎn)機筒能夠用于通過溫度上的迅速提高而有助于共混物的塑化。當(dāng)旋轉(zhuǎn)機筒的刮板件繞著它們的徑向軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的時候，此作用可以增強。
[0064]布置在螺桿上或者在旋轉(zhuǎn)機筒上的刮板件的形狀可以以多種形式進行變化，而這些變化是根據(jù)使用的共混物和獲得的效果而選擇的。
[0065]為了提高流出共混物的均化的程度，將努力提高切口的數(shù)量，即材料流的細分和重新結(jié)合的數(shù)量，這允許共混物的各個基本體積得以混合。
[0066]為此，用于旋轉(zhuǎn)機筒的刮板件210、用于螺桿的刮板件505將選擇為具有刀片的形式，該刀片具有至少一個鋒利的切割邊緣以能夠使材料流分開。該切割邊緣位于上游側(cè)并面對即將到來的材料流，如圖6中所示。
[0067]優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)機筒的刮板件210相對于彼此設(shè)置在大體上螺旋狀的線上(見圖6)從而實現(xiàn)在程序結(jié)束的時候?qū)D出工具排空的功能以及在某些操作條件下減少由均化機引起的壓力下降。
[0068]任選地，刀片可以具有第二切割邊緣，該第二切割邊緣位于該流流動的方向的下游，如圖7中所示。
[0069]旋轉(zhuǎn)機筒的刀片210根據(jù)將獲得的效果與軸線方向XX’形成的角度可以為正的、零或負的。假定當(dāng)由刀片210形成的刮板件設(shè)置為形成在與螺桿的刮板501和505的螺旋的定向相同方向上定向的螺旋的時候，該角度為正的，如圖8中所示；當(dāng)由刀片210形成的刮板件設(shè)置為形成在與刮板5 OI和5 O 5的螺旋的定向相反方向上定向的螺旋的時候，該角度為負的，如圖9中所示。當(dāng)?shù)镀旧显谳S線XX’的方向上定向的時候，該角度為零，如圖7中所不O
[0070]刮板件還可以以圓柱形銷釘?shù)男问讲贾?，該圓柱形銷釘從環(huán)200的徑向內(nèi)面徑向向內(nèi)延伸，如圖5中所示。
[0071]此外，為了提高剪切效果，銷釘或刮板件還可以通過安裝在旋轉(zhuǎn)機筒(適合如上建議的附加的機械裝置)中繞著它們的徑向軸線旋轉(zhuǎn)。
[0072]當(dāng)使用包括如上所述特征的擠出機的時候，可以改變旋轉(zhuǎn)機筒旋轉(zhuǎn)的方向和速度，以便使工具適應(yīng)具有十分不同的流變學(xué)性能的共混物，但是這些特征中的一些特征還可以在擠出的過程中進行修改。
[0073]切口的數(shù)量，亦即每圈所獲得細分的數(shù)量將取決于旋轉(zhuǎn)速度、級(每個級由螺桿505支承的環(huán)及旋轉(zhuǎn)機筒200支承的環(huán)結(jié)合制成)的數(shù)量(如圖4中所示)、在級中存在的刮板件(210，504)的數(shù)量以及機筒相對于螺桿的旋轉(zhuǎn)方向。
[0074]通過使旋轉(zhuǎn)機筒在與螺桿相同的方向上并以與螺桿相同的速度旋轉(zhuǎn)，切口的數(shù)量將為零，均化機將像在附加的純被動穩(wěn)定級那樣運轉(zhuǎn)，共混物通過該級而流動接收僅僅與由通路引起的壓力下降相關(guān)的能量，該通路通過螺桿的刮板件與旋轉(zhuǎn)機筒之間留下的空的空間。然后在該結(jié)構(gòu)中，將注意使螺桿的和機筒的刮板件相對于彼此成角度的布置以便留下有足夠橫截面的通路，以使產(chǎn)生的壓力下降不會太大。
[0075]圖10提供了對均化機如何工作更好的理解，在圖10中，橫坐標軸代表旋轉(zhuǎn)機筒與螺桿之間的速度比值，縱坐標軸代表刮板件每圈所完成的共混物的切口。
[0076]當(dāng)旋轉(zhuǎn)機筒在與螺桿相同的方向上并以與螺桿相同的角速度旋轉(zhuǎn)的時候，兩個速度之間的比值等于一，在上文可以看出，切口的數(shù)量等于零。
[0077]當(dāng)旋轉(zhuǎn)機筒仍然在與螺桿相同的方向上但是以更高的速度旋轉(zhuǎn)的時候，切口的數(shù)量與該比值增加成正比地增加。在該結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)機筒還像壓力發(fā)生器那樣運轉(zhuǎn)。當(dāng)希望增加機器的生產(chǎn)量而不過分增加共混物的溫度的時候或者當(dāng)希望增加擠出線的總體生產(chǎn)量的時候，使用該結(jié)構(gòu)能夠由此為有益的。
[0078]當(dāng)旋轉(zhuǎn)機筒以低于螺桿的速度旋轉(zhuǎn)的時候或當(dāng)其在相反方向上旋轉(zhuǎn)的時候，由于旋轉(zhuǎn)機筒隨后產(chǎn)生負的壓力下降(如同功(travail)傳遞至共混物)，切口的數(shù)量還要增加。在由機筒支承的刮板件與軸線XX’形成負的環(huán)螺旋角度(a’)且機筒以低于螺桿的速度或在相反方向上旋轉(zhuǎn)的情況下，于是旋轉(zhuǎn)機筒為壓力發(fā)生器。在由機筒支承的刮板件與軸線XX’形成正的環(huán)的螺旋角度(a)且機筒以高于螺桿的速度旋轉(zhuǎn)的情況下，于是旋轉(zhuǎn)機筒為壓力發(fā)生器。
[0079]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠根據(jù)他希望在擠出裝置中使用共混物的范圍來改進螺旋的方向和形狀、刀片的角度、級的數(shù)量和每級的刮板件的數(shù)量、旋轉(zhuǎn)的方向和速度。他可以由此使用一個相同的工具以擠出具有較寬范圍的復(fù)合物和流變學(xué)特性的一定范圍的共混物，并且在所提供的可能的組合之內(nèi)將發(fā)現(xiàn)滿足他的需要的許多具體應(yīng)用。
[0080]—個可能的應(yīng)用為減少均化機級的數(shù)量以便降低材料受熱的程度同時保持均化的最佳質(zhì)量。
[0081]另一個應(yīng)用為使相對的速度改變從而在與中止相關(guān)的短暫階段的過程中以及在同一個的工序的過程中使擠出工具重新啟動，或者用于在生產(chǎn)工序結(jié)束時使保留在擠出機中的共混物排出，使供應(yīng)至共混物的功(travail)優(yōu)化。
[0082]因此，在擠出機器中止之后，例如為了擠出輪廓的改變，放置在均化區(qū)域的共混物可以具有冷卻的趨勢，然而存在于螺桿上游的本體中的共混物可以具有加熱的趨勢。(共混物采用機器元件的溫度，通常螺桿為90°C，機筒為90°C，旋轉(zhuǎn)機筒為50°C)。當(dāng)工具重新啟動的時候，螺桿保持靜止一段時間，使旋轉(zhuǎn)機筒旋轉(zhuǎn)以便提高在中止過程中保持在均化區(qū)域中共混物的熱量的水平。于是，螺桿以低速重新啟動同時使旋轉(zhuǎn)機筒在相同的方向上旋轉(zhuǎn)以避免存在于均化區(qū)域上游的熱共混物溫度的提高。當(dāng)共混物的溫度條件已穩(wěn)定的時候，螺桿的和旋轉(zhuǎn)機筒的旋轉(zhuǎn)速度能夠提高以便獲得擠出工具的最佳操作生產(chǎn)量。
[0083]本發(fā)明的擠出機能夠用來改進離開機器的產(chǎn)品的外觀。為此，螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間的旋轉(zhuǎn)速度的差異根據(jù)離開擠出機的材料的粗糙度而被控制，該粗糙度通過設(shè)置在機器的出口處的光學(xué)傳感器或照相機取得。因此，當(dāng)流出產(chǎn)品的粗糙度不符合要求的時候，通過使螺桿在與旋轉(zhuǎn)機筒相反的方向上旋轉(zhuǎn)而使旋轉(zhuǎn)機筒的旋轉(zhuǎn)速度相對于螺桿的旋轉(zhuǎn)速度增加，這具有切口的數(shù)量增加且由此供應(yīng)至共混物的功(travail)的量增加的效果，由此獲得期望的粗糙度。
[0084]本發(fā)明的擠出機還能夠用于更好地管理擠出機中止、待機以及重新啟動階段。為此，螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間的旋轉(zhuǎn)速度的差異根據(jù)擠出機效率上的變化而被控制。擠出機效率在此定義為每單位時間的輸出。因此，發(fā)現(xiàn)在中止和待機階段之后在重新啟動的過程中，具有由存在于擠出機的共混物的升溫引起的擠出機的效率損失相關(guān)的共混物的溫度升高，其具有使螺桿滑動的效果。因此有必要限制傳遞到共混物的功(travail)。為此，使旋轉(zhuǎn)機筒的速度相對于螺桿的速度根據(jù)螺桿的滑動而改變。螺桿滑動越多(且由此損失效率)，機筒的速度就越需要接近螺桿的速度，兩者在相同的方向上旋轉(zhuǎn)。隨著螺桿的滑動逐漸減少，旋轉(zhuǎn)機筒與螺桿之間速度上的差異也將增加。
[0085]當(dāng)希望限制傳遞給共混物的機械功的時候，旋轉(zhuǎn)機筒可以轉(zhuǎn)換被動模式，該被動模式為在由螺桿的旋轉(zhuǎn)推進并流動進入均化區(qū)域的共混物的流通的作用下使機筒繞著軸線XX’單獨旋轉(zhuǎn)。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)同樣地希望旋轉(zhuǎn)機筒的旋轉(zhuǎn)速度低于螺桿的旋轉(zhuǎn)速度的時候，可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)機筒的刮板件的定向而需要將制動轉(zhuǎn)矩施加至旋轉(zhuǎn)機筒。該制動轉(zhuǎn)矩在馬達600中產(chǎn)生電流。該產(chǎn)生的電流能夠重復(fù)利用以驅(qū)動螺桿的馬達從而將擠出機的總體效率優(yōu)化。
[0086]為了將裝置排空，螺桿和旋轉(zhuǎn)機筒在相同方向上和相反方向上交替地旋轉(zhuǎn)以便將在均化區(qū)域中刮板的各個級連續(xù)地排空。
[0087]作為本說明書的基礎(chǔ)的本發(fā)明的實施方案因此為非限制性的，而使其能夠獲得所描述的和要求保護的技術(shù)效果。
[0088]所使用的編號系統(tǒng)的符號表
[0089]100:機筒(固定)
[0090]101:機筒，固定，機筒的頭(固定)
[0091]102:機筒末端，擠出機的
[0092]103:機筒，固定，擠出機的拱洞
[0093]104:機筒，固定，支承環(huán)
[0094]105:機筒，固定，支承環(huán)
[0095]106:機筒，固定，熱調(diào)節(jié)裝置的入口
[0096]107:機筒，固定，熱調(diào)節(jié)裝置的出口
[0097]108:機筒，固定，滾道(球軸承301)
[0098]109:機筒，固定，滾道(球軸承302)
[0099]110:機筒，固定，固定凸緣
[0100]111:機筒，固定，保持環(huán)，上游
[0101]112:機筒，固定，保持環(huán)，前面
[0102]113:機筒，固定，支承蓋
[0103]114:擠出管道
[0104]200:機筒，旋轉(zhuǎn)，支承均化機區(qū)域中的刮板件的環(huán)
[0105]201:機筒，旋轉(zhuǎn)，中空軸，(元件200的)支承
[0106]202:機筒，旋轉(zhuǎn)，中空軸，驅(qū)動
[0107]203:機筒，旋轉(zhuǎn)，連接邊緣
[0108]204:機筒，旋轉(zhuǎn)，磨耗面(干軸承401抵靠在其上運轉(zhuǎn))
[0109]205:機筒，旋轉(zhuǎn)，磨耗面(干軸承402抵靠在其上運轉(zhuǎn))
[0110]206:機筒，旋轉(zhuǎn)，固定螺栓
[0111]207:機筒，旋轉(zhuǎn)，固定螺栓
[0112]208:機筒，旋轉(zhuǎn)，滾道(球軸承301)
[0113]209:機筒，旋轉(zhuǎn)，滾道(球軸承302)
[0114]210:機筒，旋轉(zhuǎn)，由環(huán)200支承的刮板件，安裝在支承中空軸201上
[0115]301:球軸承
[0116]302:球軸承
[0117]303:旋轉(zhuǎn)密封
[0118]304:旋轉(zhuǎn)密封
[0119]305:旋轉(zhuǎn)密封
[0120]306:旋轉(zhuǎn)密封
[0121]307:旋轉(zhuǎn)密封
[0122]308:旋轉(zhuǎn)密封
[0123]401:干軸承(密封)
[0124]402:干軸承(密封)
[0125]500:螺桿的軸
[0126]501:螺桿的刮板
[0127]502:螺桿的軸的終端部分
[0128]503:螺桿的端部錐體
[0129]504:(在均化機區(qū)域中)安裝在支撐刮板件505的螺桿上的環(huán)
[0130]505:由環(huán)504支承的螺桿的刮板件
[0131]506:空的環(huán)形空間
[0132]600:用于旋轉(zhuǎn)機筒的驅(qū)動馬達
[0133]601:變速裝置
[0134]602:輸出鏈齒輪
[0135]603:傳動裝置
[0136]700:壓力探測器，下游
[0137]701:壓力探測器，上游
[0138]702:溫度探測器。
【主權(quán)項】
1.擠出機，其旨在用于例如橡膠共混物的粘性材料的成型，所述擠出機包括螺桿，所述螺桿在機筒(100)中繞著軸線(XX’)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動并支承一個或多個螺旋刮板(501)，所述刮板(501)從螺桿的中心軸(500)徑向向外延伸，所述擠出機包括材料均化區(qū)域(H)，螺桿部分穿過所述均化區(qū)域(H)軸向延伸，所述螺桿部分包括形成空的環(huán)形空間(506)的中斷的刮板件(505)，機筒部分界定所述均化區(qū)域，所述均化區(qū)域支承刮板件(210)，所述支承刮板件(210)徑向向內(nèi)延伸進入所述空的環(huán)形空間(506)超過螺桿的刮板件(50 5)的最高點，其特征在于，界定均化區(qū)域的所述機筒部分自身繞著軸線XX’被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動以形成旋轉(zhuǎn)機筒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠出機，其特征在于，所述螺桿的均化區(qū)域包括安裝在螺桿(500)上的至少一個環(huán)(504)，所述螺桿(500)包括所述刮板件(505)，所述刮板件(505)在由機筒形成環(huán)(200)所支承的所述刮板件(210)之間進行疊瓦狀重疊。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項所述的擠出機，其特征在于，所述螺桿在擠出機位于均化區(qū)域上游的區(qū)域中的直徑小于螺桿在均化區(qū)域中的直徑。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的擠出機，其中，均化區(qū)域(H)相對于連續(xù)螺桿的擠出方向位于所述擠出機的下游部分。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的擠出機，其中，由旋轉(zhuǎn)機筒(210)支承的刮板件與旋轉(zhuǎn)軸線XX’形成正的角度(a)，從而使得刮板件構(gòu)造在與由螺桿的刮板(501，504)形成的螺旋的方向相同的方向上定向的螺旋中。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的擠出機，其中，由旋轉(zhuǎn)機筒支承的刮板件(210)與旋轉(zhuǎn)軸線XX’形成負的角度(a’)，從而使得刮板件構(gòu)造在與由螺桿的刮板(501，504)形成的螺旋的方向相反的方向上定向的螺旋中。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的擠出機，其中，由旋轉(zhuǎn)機筒支承的刮板件與旋轉(zhuǎn)軸線XX’形成零角度。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的擠出機，其中，由旋轉(zhuǎn)機筒支承的一個或者多個刮板件繞著徑向軸線被單獨地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的擠出機，其中，在均化區(qū)域(H)中，螺桿(504)的和旋轉(zhuǎn)機筒(210)的刮板件具有刀片的形式，所述刀片包括至少一個切割邊緣，所述切割邊緣面對均化區(qū)域的相對于擠出方向的上游端。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的擠出機，其中，由旋轉(zhuǎn)機筒支承的所述刮板件(210)為大體上圓柱形形狀的銷釘。11.用于擠出粘性材料的方法，所述粘性材料例如為橡膠共混物，其特征在于，使用根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的擠出機，其中，旋轉(zhuǎn)機筒相對于螺桿的速度和/或機筒相對于螺桿的旋轉(zhuǎn)方向是變化的以便使流經(jīng)均化區(qū)域的粘性材料的流變學(xué)狀態(tài)發(fā)生改變。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，根據(jù)粘性材料在均化區(qū)域的入口處的溫度而控制螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間旋轉(zhuǎn)速度的差異。13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，根據(jù)材料在擠出機的出口處的粗糙度而控制螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間旋轉(zhuǎn)速度的差異。14.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，根據(jù)擠出機效率的變化而控制螺桿與旋轉(zhuǎn)機筒之間旋轉(zhuǎn)速度的差異。15.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，旋轉(zhuǎn)機筒以與螺桿相同或更高的速度在與螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上旋轉(zhuǎn)。16.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，在擠出機停止一段時間之后，使旋轉(zhuǎn)機筒旋轉(zhuǎn)同時使螺桿保持靜止，以便使容納在均化區(qū)域中的粘性材料的溫度再次升尚O17.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，旋轉(zhuǎn)機筒以比螺桿的旋轉(zhuǎn)速度更低的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)或在與螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)。18.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，在粘性材料的向前運動的作用下單獨地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機筒，所述粘性材料的向前運動由螺桿的旋轉(zhuǎn)推進并在均化區(qū)域中流動。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，對旋轉(zhuǎn)機筒施加制動轉(zhuǎn)矩，以使得旋轉(zhuǎn)機筒的旋轉(zhuǎn)速度低于螺桿的旋轉(zhuǎn)速度。20.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，使螺桿和旋轉(zhuǎn)機筒交替地在相同方向上和相反方向上旋轉(zhuǎn)以便將位于均化區(qū)域中刮板的各個級連續(xù)地排空。21.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，將動力作用于擠出機以便通過對旋轉(zhuǎn)機筒增加除了由擠出機的螺桿供應(yīng)的能量之外的能量來提高其生產(chǎn)量，其中該旋轉(zhuǎn)機筒是機械化的以向共混物提供能量。
【文檔編號】B29B7/42GK105829060SQ201480069748
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月19日
【發(fā)明人】F·維尼翁, J-F·洛皮塔利耶
【申請人】米其林集團總公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司