CN100423921C - 相互交错件混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有机筒(32)的挤出机(8)中用于混合原料的混合部(10、50、60)。该混合部(10、50、60)包括螺杆(14)，其具有中心轴(16)；和浮动环形套(12)，其位于螺杆(14)与机筒(32)之间，并环绕螺杆(14)的一部分。套(12)具有径向向内朝向螺杆(14)突出的混合件(28)。中心轴(16)的一部分具有径向向外朝向套(12)突出的混合件(18)，螺杆(14)和环形套(12)上的混合件(18)在要混合的原料中产生多个重取向区域(2)，其产生了改进的散布混合。

Description

相互交错件混合器

技术领域

本发明主要涉及用于原料挤压的机器，尤其涉及适用于使用塑料和类塑料原料的螺杆挤出机。本发明人预期本发明的主要应用将会用于浓色母料、共混聚合物、以及聚合物合金，或由将聚合物与浓缩物、填料、其他聚合物、添加剂、等等混合所生产的物品。

背景技术

螺杆挤出机是一种机器，其中原料(通常为某种形式的塑料)在压力之下被推动以流过一种造型口，以将该原料成形。注射成型机利用挤出机在压力之下将原料推入模腔内。螺杆挤出机通常包括机壳，其通常为柱状机筒部分，环绕着中心马达驱动螺杆。输入机壳位于机筒的第一端，包含进料口，新原料(通常塑料颗粒)通过该口进入机筒内。该螺杆包括凸起部，称作螺纹，具有比该螺杆的中心轴更大的径向直径，并且其通常以螺旋状方式围绕中心轴进行缠绕。原料然后由这些螺杆的螺纹通过熔融区传送向机筒的第二端，原料在该熔融区在精心控制的条件下进行加热，以熔化该原料，然后通过熔体传送区，该区也被称作推挤区。熔化的塑料最终被挤压通过成形口或模具，以形成挤出物。

除了将材料向模具传送以进行挤压以外，还通过该螺杆以进行输入原料的混合。通常，混合可限定为一种加工，用于减小混合物的非均匀性。有关的基本机构用于使成分间产生相对的物理运动。分布和散布是螺杆挤出机操作中的两种重要类型的混合。分布混合用于增加颗粒的空间分布的随机性而不用减小这些颗粒的尺寸。散布混合指的是既减小粘结颗粒的尺寸，又使其位置随机化。在散布混合中，使固体成分，例如团块或高粘度液滴受到足够高的应力，以使其超出其屈服强度，从而使其碎裂为更小的颗粒。团块的尺寸和外形，以及将团块结合在一起的粘结剂的性质，将决定使团块碎裂所要求的应力值。所施加的应力可以是剪应力或者是拉应力(elongational stress)，并且通常地，拉应力比剪应力能更有效地实现散布。一个散布混合的实例为浓色母料的生产，其中使色料团碎裂成低于特定临界尺寸是关键。一个分布混合的实例为易混合的共混聚合物的生产，其中多个成分的粘度相当地接近。因而，在散布混合中，总会存在分布混合，但在分布混合中并不总是产生散布混合。

在一些挤压加工中，对良好的散布混合的需求比对分布混合更重要。在包含有必须减小尺寸的色料团的混合物的挤压中，尤其如此。

在螺杆挤出机中，只有聚合物熔化后才会发生有效混合。因而，将混合区看作是从熔融区的始端延伸至挤压模具的末端。在该区域内，在混合作用的强度以及在混合作用过程方面都会有相当大的非均匀性，无论在机筒部中还是在挤压模具中。在熔化的聚合物中，应力由聚合物熔体粘度和变形率来决定。因此，通常，散布混合应该以尽可能低的温度进行，以增加流体粘度，并由此，增大聚合物熔体中的应力。

流体元被说成是具有“混合史”，其指的是流体元受过的拉应力和剪应力的值，以及所承受的持续时间。较早地在熔融区中熔化的聚合物元将比靠近熔融区的末端才熔化的聚合物元具有更有效的混合史。

通常，在具有简单传送螺杆的挤出机中，流体承受高应力的应力程度或分裂度不是足够高，以致不能实现良好的散布混合。分布混合比散布混合更容易实现，但是人们已经发现，对于很多应用而言，未改进的螺杆也不能产生足够的分布混合。因此，在以前的发明中已经尝试了各种螺杆设计，以增加螺杆挤出机中的分布或散布混合量。这些装置通常包括靠近原料供料斗的标准螺旋部，以及一个或多个特别设计的部分，用于加强混合。尽管一些混合装置能同时实现分布混合和散布混合，但这些混合部仍然都属于各种类型的分布和散布混合件。

图3-6(现有技术)中示出了试图改进分布和散布混合的现有混合器。以下将讨论三种混合器：空腔传送混合器(Cavity TransferMixer，CTM)、Twente混合环(Twente Mixing Ring，TMR)、以及Kneader。

空腔传送混合器(CTM)

图3(现有技术)示出了CTM的几何形状。其包括具有半球形空腔的螺杆延长部，以及同样具有半球形空腔的机筒延长部。螺杆是旋转的，机筒是固定的。从混合器通过的流体从螺杆空腔流动至机筒空腔，并流回至另一螺杆空腔。当流体通过混合器时，该动作本身重复进行多次。CTM是一种效果显著的发明，因为其可显著地提高单螺杆挤出机(SSE)的混合能力。CTM高效的原因在于当流体从螺杆中的空腔运动至机筒中的空腔时，产生了多次重取向活动。

CTM具有几点现实缺陷，这限制了该混合器的商业成效。其中的一些缺陷为：

1.混合部没有向前的推挤能力；因此，其是挤出机的耗压部分，这往往会减小挤出机的输出，且会增加聚合物熔体的温度。

2.在CTM部中，机筒具有半球形空腔。这意味着必须安装另外的CTM机筒，这大大地增加了混合器的成本，并使得CTM的安装复杂化。

3.机筒表面不再完全通过螺杆除净(wipe)。聚合物熔体将进入机筒的空腔，聚合物熔体在空腔底部会流动得非常慢。因此，当原料进行改变(例如，从白色变为红色)时，其将花费非常长的时间来使旧原料在挤压制品中消失。因此，当材料改变时，在很多情况下，混合机都必须进行物理清洁。该清洁很消耗时间，并导致损失生产率。当经常更换原料时，这将是严重缺陷。

Twente混合环(TMR)

TMR(图4，现有技术)是由Semmekrot于Twente University发明的。TMR使用了与CTM相同的原理。然而，其使用了浮动的环形混合环或套，环或套上带有钻出的孔，而不是使用机筒中的空腔。该混合套随螺杆转动但转速较低，这在螺杆空腔与套空腔之间提供了相对速度。因而，TMR消除了CTM中的严重缺陷，即机筒中的空腔。因此，TMR可用于常规挤出机和IMM，而不要求增加另外的带有空腔的机筒部。TMR成功地用于一些注射成型应用中，其中混合器被安装入止逆阀中。由于典型的止逆阀(NRV)相对较短，所以混合NRV的混合作用必须非常有效，以生产具有良好均匀性的产品。

Kneader混合器

图5-6(现有技术)示出了Buss Ko-Kneader。这是一种单螺杆组合式挤出机，其中螺杆旋转并轴向往复运动。Kneader的机筒装配了沿轴向的三行混合销钉，螺杆的螺纹上具有在其上机加工形成的槽，以使销钉移动通过螺杆螺纹的槽。这产生了非常有效的混合作用，其使Kneader比常规的混料挤出机更短。Kneader的典型长度约为11D，而双螺杆混料机的典型长度约为35D-50D。Kneader的有效混合作用由机筒销钉所致，其可以产生比光滑机筒表面有效得多的表面。然而，在内部机筒中安装销钉导致了高成本，以及难以使螺杆进入机筒内而不碰到销钉。

美国专利第No.6,305,831示出了一种用于混合聚合物熔体的装置，其采用具有固定在内和外表面的混合件的中空外部轴，与内部轴上的混合件共同来混合原料。中空外部轴由齿轮驱动，显然其不能在常规螺杆挤出机或塑化装置内改型。

出于上述原因，人们非常需要一种挤出机，其提供比现有挤出机更好的分布混合和散布混合，其采用了浮动环，该浮动环具有混合件，该混合件可以与主螺杆上的混合件相互作用，该浮动环能够以与主螺杆不同的速度行进，并且其可以在标准挤出机内进行改造。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种混合部，其提供了改进的混合。

本发明的另一个目的在于提供一种混合部，其适用于螺杆挤出机以及注射成型机。

本发明的另一个目的在于提供一种混合部，其提供了出色的混合性能，并且结构简单易于制造。

本发明的另一个目的在于提供一种混合部，其容易在很多现有类型的螺纹挤出机的机筒上进行改型。

本发明的另一个目的在于提供一种混合部，其在该混合部中产生的压力下降较少。

本发明的另一个目的在于提供一种混合部，其能对正被加工的原料提供大量的重取向活动。

本发明的另一个目的在于提供一种混合部，其中原料得以良好地流线化，每个截面上具有大量的分开部分，并且挤出机的机筒被完全除净。

简言之，本发明的一个优选实施例为一种混合部，其用于在具有机筒的挤出机中混合原料。混合部包括螺杆，其具有中心轴；以及浮动环形套，其位于螺杆与机筒之间，并环绕螺杆的一部分。套具有径向向内朝向螺杆突出混合件。中心轴部分具有径向向外朝向套突出的混合件。螺杆和环形套上的混合件在要混合的原料中产生多个重取向区域，其产生了改进的分布混合。

还披露了一种挤出机，其具有该混合部以及在混合部中使用的浮动套。

本发明的一个优点在于，不同颜色或成分的原料的运转之间的原料变换时间可以非常快。

本发明的另一个优点在于，本混合部产生大量的重取向活动，并因而带来原料非常高质量的分布混合。

本发明的另一个优点在于，在混合部中压力下降非常少，因而产出量非常高。

本发明的另一个优点在于，原料的主传送方向是轴向的而不是径向的，所以可将产出量保持高水平。

本发明的另一个优点在于，可以相当少的成本，将本混合部改型结合到现有挤出机内和注射成型机内。

本发明的另一个优点在于，在混合部中存在非常集中的重取向活动，所以可使混合器的整体长度缩短。

本发明的另一个优点在于，混合质量如此之高，使得其相当于多螺杆混合器的混合质量，而多螺杆混合器要贵得多，因而其给生产者带来了成本效益。

对于本领域的技术人员而言，本发明的这些以及其他目的和优点可以从本说明书中所说明的以及从附图中所示出的本发明最优实施例以及所描述的优选实施例的工业应用中明显看出。

附图说明

本发明的目的和优点通过以下结合附图所作的详细说明而变得显而易见。

图1示出了本发明的螺杆挤出机的混合部的侧视剖视图；

图2示出了本发明的螺杆挤出机的混合部的展开图；

图3示出了现有技术的空腔传送混合器的侧视剖视图；

图4示出了现有技术的Twente混合环混合器的侧视剖视图；

图5示出了现有技术的Kneader混合器的剖视图；

图6示出了现有技术的Kneader混合器的端视图；

图7示出了采用缩短螺旋螺纹作为混合件的本发明的混合部的展开图；

图8示出了采用销钉作为混合件的本发明的混合部的展开图；

图9示出了采用销钉作为混合件的本发明的混合器的侧视剖视图；

图10示出了采用销钉作为混合件的本发明的混合器的截面图，其是沿图9的线10-10截取的；

图11示出了用作注射成型机中的止逆阀的本发明的混合器的侧视剖视图；

图12示出了用作注射成型机中的止逆阀的本发明的混合器的的截面图，其是沿图9的线12-12截取的。

具体实施方式

本发明的目的和优点通过以下结合附图所作的详细说明可变得显而易见，其中图1示出了本发明的混合器10，以螺杆挤出机8的方式使用。在螺杆挤出机8中，中心螺杆14包括中心轴16，其具有多个突出的混合件18，这些突出的混合件设置于混合部20内。应该明白的是，螺杆14上优选地可具有另外的主要涉及传送原料的部分，所示的一个这样的传送部22具有传送螺纹24。中心螺杆14的混合部20部分由套12环绕，其具有套体26和突出混合件28，其优选地面向内部，朝向中心螺杆14。在螺杆14和套上的突出混合件18、28以径向方式彼此相互交错，以使螺杆14相对套12的相对运动不会产生碰撞。混合器20设置为使螺杆14上的混合件18的圆周环圈与套12上的混合件28的圆周环圈相邻。混合器20包括多个环圈的混合件18、28，以提供优异的混合性能。混合件18、28的形状可以是圆形，但其也可以是其他各种形状，例如椭圆形、正方形、钻石形、三角形等。混合件18、28优选地沿圆周方向布置，然而，也可以采用其他方式。

优选地，螺杆14具有螺旋螺纹52，作为突出混合件18的形状，从而混合部20可实现向前推挤动作。这在必须使混合部中的压力下降最小化的情况下是有利的。优选地，套12上的突出混合件28是圆柱销钉30。螺杆螺纹52和销钉30相互交错，以使其不会彼此干涉，这样其还可提供很多用于混合原料的重取向区域2。

在机筒32或套12中也具有螺旋螺纹52同样可行。这用于强调螺杆16和套14中的突出混合件18、28不必是销钉30，事实上可以是各种结构和形状，只要其相互交错，以在混合部中产生多个重取向区域。

套12和螺杆14均由机筒32环绕，该机筒用于包容原料，并且其进行相互作用，也可在一定程度上混合原料。套在螺杆14的根部与机筒32之间“浮动(float)”，其中套12与机筒14之间的空隙将非常小。套12与螺杆14之间的空隙会相对较大，因为套12的ID(内径)上的混合件28径向向内突出相当大的距离，同时螺杆14上的混合件18径向向外突出同样大的距离。套12与螺杆14之间的径向间隙必须足够大，以允许聚合物熔体流动通过该环状区域，而不会有过度的压力下降。在螺杆与机筒之间的环状空间受限制的情况下，可局部地增大机筒ID，以允许混合套有更多空间。还可在机筒中设置凹穴，以使套的实体部分完全地配合该凹穴。

如上所述，套12优选地在机筒32内“浮动”，换而言之，其并不由驱动机构直接驱动。相反地，套12由流动的原料施加于套12上的粘滞曳力导致在机筒32内旋转，这些原料响应螺杆14的旋转而旋转。因而，由于摩擦力，套12的旋转速度将比螺杆14的旋转速度慢。这使得以不同的速度旋转的多个混合销钉30的圆周环圈结构可以实现相邻环圈的销钉之间的相对运动。通过混合器20的流体每当其从销钉18、28的一个环圈行进到下一环圈时就重取向，从而产生了多个重取向区2，这在原料的分布混合中非常有效。

重取向涉及改变混合物的成分的接触面的方向。接触面往往朝向流动方向，并且这减低了混合的效率。当接触面朝向为垂直于流动方向时，将产生最有效的混合。因此，重取向可大大地提高混合效果。

众所周知，由分布混合理论，混合效率与剪应力成正比；然而，当流体接触面在混合过程中被重取向时，其将按指数增加。由于从销钉18、28的一个环圈到下一个环圈的各转变都实现了流体的重取向，所以可通过沿混合器10的纵长设置多个环圈(的销钉)来实现多个重取向活动。

图2示出了混合部10的“展开”图。在此图中示出了螺旋螺纹52(其是螺杆轴上的混合件18)和销钉30(其是套12的优选混合件)。图中标示了多个重取向区域2。应该明白的是，有多少个重取向区域象这样建立，本发明10的分布混合的效率就会有多高。

图3-6示出了现有技术的各种混合部，其已在上面讨论过了。

图7-8另外示出了本发明10的混合部20的变更例的另外的展开图。在图7中，螺旋螺纹52，其是螺杆轴上的混合件18，长度比前面所示的要短一些，而销钉30，其是套12的优选混合件，靠得更近。多个重取向区域2也靠得更近，因而混合部20的每长度单位可比前面的实施例有更多重取向区域。

按这种倾向继续发展，螺旋螺纹靠得越来越近，当所有四条边长度都相等时就成为钻石形。同样按这种倾向继续发展，由上述螺旋螺纹提供的传送特性下降了。重点是，向前传送换成了在每单位长度上提供很大数量的重取向区域。螺杆轴上的混合件的形状可自由地采取其他形状，其中一种形状是圆柱销钉，图8中即如此，展开图示出了多行销钉30，其在多行螺杆轴的混合件18与套的混合件28之间交替。这导致了很密的重取向区域2结构，这有望产生高质量的分布混合。应该明白的是，可采用很多其他形状，例如正方形、偏菱形、六边形等。

图9示出了在中心螺杆14和套12上都具有相互交错的销钉的混合器的实施例50的侧视剖视图，图10示出了取图9的线10-10的截面图。如上所述，螺杆挤出机8，具有中心螺杆14，其包括具有多个突出混合件18的中心轴16，该混合件配置于混合部20内。在螺杆挤出机8中，中心螺杆14包括中心轴16，其具有多个突出混合件18，这些突出混合件设置于混合部20内。中心螺杆14的混合部20部分由套12环绕，其具有套体26和突出混合件28。混合器20设置成使螺杆14上的混合件18的圆周环圈与套12上的混合件28的圆周环圈相邻。混合器20包括多个环圈的混合件18、28，以提供优异的混合性能。如此所述，混合件18、28的形状可以是圆形，但其也可以是其他不同的形状，并且优选地沿圆周方向布置。然而，其他方式也可以采用。这些图中未示出传送部，但应该明白的是，其也被包括在内。

同样如上所述，套12和螺杆14均由机筒32环绕，套12在螺杆14的根部与机筒32之间“浮动”，其中套12由通过原料流动施加于套12上的粘滞曳力而导致在机筒32内旋转，这种原料响应螺杆14的旋转而旋转。

图11示出了混合器的另一实施例60的侧视剖视图，图12示出了沿图11的线12-12取得的截面图，其中该混合器包括于止逆阀62中，被用作注射成型机64的塑化装置中的混合部20。止逆阀62的套12可在机筒32内相对于螺杆14沿径向移动，从而，当套12处于最后面位置时，套体部分26可提供关闭动作。如上所述，套12允许浮动，并且螺杆14和套12上的相互交错的混合件18、28产生多个原料重取向区域2，其提供了改进的混合。可以预计的是，该轴向移动将比上述讨论的挤出机方案，要求将混合件(在此例中为销钉30)比上文讨论的挤出机形式间隔分开得稍微远些。如果另外还要求原料向前传送，螺杆14上的混合件18可以是螺旋螺纹。

值得注意的是，本混合器不仅可用于单螺杆挤出机，而且可用于注射成型机的塑化装置中；其还可用于多螺杆挤出机及混合装置中。其可用于连续混合器以及分批混合器中。在常规应用中，本混合器最容易的定位是在螺杆的最末端。然而，也可通过使螺杆具有可拆卸部，或通过使混合器的套分离开以使其可安装于螺杆的特定部分上，将混合器定位于更上游的位置。

本发明的混合器10使得单螺杆挤出机可实现销钉机筒挤出机的混合作用。该混合作用实际上比典型的双螺杆混料挤出机的混合作用都要更好。这展现了引人瞩目的可行性，因为这样可以制造具有比双螺杆挤出机更好的混合性能的单螺杆挤出机，而价格仅稍微地高于常规的单螺杆挤出机。

本发明的一个很大的优点在于可将该螺杆和浮动套插入现有挤出机和注射成型机的机筒中，而不必对机器做大量的再加工。因而，易于将这些机器改型，以包括本发明的混合部。甚至可使机器成为“可逆的”，即可以再次将该螺杆和套卸除，以将机器转换为标准结构。可以预计，与那些将永久销钉安装于机筒的内壁中并随后将螺杆拧入到位的尝试相比，对于可在机筒外部制造，并随后插入的套和螺杆而言，其制造成本可以降低。本混合器10具有简单的几何形状，因此易于制造。

从最初对注射成型机进行测试的结果可以确认这种混合器10的混合作用非常有效，并且在具有相当短的轴向长度的混合器10中多个重取向活动可实现非常好的混合质量。在这些测试中混合器10被安装入止逆阀中，轴向长度仅约一个直径长。在挤压应用中，混合器通常为2D-3D长。因此，在挤压成型中混合甚至有希望比在注射成型中有更加显著的提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

工业可行性

本螺杆挤出机10通常非常适于应用在需要将固体或液体或气体成分混合于粘性流体中的任何混合处理中。其可以是粘性流体中的固体块的混合或者是粘性流体中的液滴的混合。其尤其适用于对共混聚合物的混合中，或适用于在挤压成形之前对聚合物添加剂的混合中。

聚合物领域中的应用包括将固体色料散布入聚合物中，以制造彩色塑料制品。特别地，色彩的非均匀性非常重要，通过高效的分布混合将颜色颗粒良好地散布，并将颜色颗粒均匀地分布于聚合物母体中，这将是非常有好处的。

本发明10还可用于改进将不相容聚合物成分散布于聚合物母体中，以产生共混聚合物以及聚合物合金。重要的是，良好的混合可获得均匀材料特性，例如抗张强度、耐久性等。利用本发明，可将增强填充物加入聚合物母体中以制造具有更好均匀性的增强强度。

当制造导体或半导体时，通过使用本发明10加强了导体填充物在聚合物母体中的混合。当使用本改进的混合器10时，可改进磁性填充物在塑性磁铁中的混合，并可改进固体填充物的混合以加强抗氧化性。本发明10对于制造橡胶粘合剂也有好处。

要混合的粘性流体并不必须是以塑料或聚合物为基础。可以混合食物制品例如面团、土豆泥、食用油、葡萄汁或水果浓缩汁等。通过使用本发明10，所有这些原料都将受益于这种改善的混合。

改进混合所期望的另一点考虑是，通过更好的混合减少了熔化温度的变化。在较短的长度上可实现期望程度的热均匀性。这使得可以将挤出机设计得更紧凑、更高效。而且，随着混合得到改进，挤出机的产出量可在保持挤压质量的同时得到提高，这导致提高了整个效率，并节省了成本。

本发明的混合器10通过相互交错的混合件18、28结构产生多个重取向区域2，而提供了改进的混合。众所周知，由分布混合原理可知，混合效率对应剪应力成正比地上升；然而，当流体接触面在混合加工过程中重取向时，混合效率会指数级地增长。重取向意味着接触面的已从其自然取向得到了改变。接触面的自然取向是沿着流动方向；然而，对于混合而言，这是最不好的取向。

套优选地在机筒32内“浮动”，并通过由流动原料施加于套12上的曳力而导致在机筒32内旋转，该原料响应螺杆14的旋转而旋转。因此，套12的旋转速度由于摩擦力而比螺杆14的旋转速度要慢些。这里给出了混合销钉30的多个圆周环圈的结构，其以不同的速度旋转，以实现销钉的相邻环圈之间的相对运动。由于从销钉18、28的一个环圈至下一个环圈的每次转变都实现了流体的重取向，所以可通过沿混合器10的长度具有多个环圈或重取向区域2而实现多个重取向活动。因为在混合部20中存在这样高度集中的重取向活动，所有混合器10的整体长度可缩短。本混合器10的混合质量高到了相当于或甚至超过了多螺杆混合器的混合质量(而多螺旋混合器要贵得多)，因而给生产者带来了成本利益。

混合部10、50、60，其可用于螺杆挤出机和注射成型机，易于制造，并易于对很多种现有类型的螺杆挤出机机筒进行改造。

本发明10的另一优点是，在不同颜色或成分的原料运转之间的额外原料更换时间可以非常快，这意味着例如当在红色塑料和白色塑料的运转之间切换时，只要求极少的清洁。由于机筒32被完全除净，所以只有极少的残余会污染原料的下一次运转。本发明的混合器10设计为使原料的主传送方向是轴向，而不是径向，所以在混合部中压力下降极少，因而产出量非常高。

将图4中所示的Twente Mixing Ring(TMR)与本发明10对比，就有助于显示出本发明10的工业优点。

在TMR中，随着流体从螺杆空腔行进至套空腔而产生了重取向，反之亦然。在此情况下，流体径向移动，并由螺杆与套之间的相对运动而重取向。在本发明10中，重取向随着流体从一个带有销钉的环圈行进至下一个带销钉的环圈而发生。主流动是轴向的，并且销钉将该流动分成环形片段，同时重取向主要沿圆周方向发生。

在TMR中，存在强制径向运动；而本发明10中却不是这样的。本发明10的重要好处在于销钉的尺寸可以显著小于TMR中空腔的尺寸。因此，本发明可在相同的物理空间中实现比TMR增长更多的接触面。这导致了更有效的混合。而且，本发明10在套12与螺杆14之间具有很大的环状通道，其导致压力下降较少。而TMR在套与螺杆之间环状通道相对较狭窄，这导致了压力下降相当严重。

表1汇总了TMR与本发明10的区别。

特征	Twante Mixing Ring	本发明10
			主传送方向	径向	轴向
轴向流动	受限	不受限
			压力下降	严重	低
除净效果	无	有
			重取向数量	中	高
流线化	差	好
			每截面分开数	小	大
原料更换	慢	快

表1，Twente Mixing Ring与本发明混合器的对比

如上所讨论的，本发明的混合器10使得简单的单螺杆挤出机就可实现销钉机筒挤出机的混合作用。该混合作用实际上比典型双螺杆混料挤出机的混合作用还要更好，因而使得可生产混合能力比双螺杆挤出机更好的单螺杆挤出机，而其价格仅比常规单螺杆挤出机稍微高些。

本发明10的一个显著优点在于可将该螺杆14和浮动套12插入现有挤出机和注射成型机的机筒中，而不必对机器做大量的再加工。因而，易于将这些机器改型，以包括本发明的混合部。甚至可使机器成为“可逆的”，即可以再次将螺杆和套卸除，以将机器转换为标准结构。可以预计，相比于努力将永久销钉安装于机筒的内壁中并随后将螺杆旋入到位而言，套和螺杆在机筒外部制造，并随后插入制造可以降低成本。本混合器10具有简单的几何形状，并因此易于制造。

最初对注射成型机进行测试的结果确认了混合器10的混合作用非常有效，并且多个重取向活动在具有相当短的轴向长度的混合器10中可实现非常好的混合质量。在这些测试中混合器10被安装入止逆阀中，其轴向长度仅约一个直径长。在挤压应用中，混合器通常为2D-3D长。因此，混合在挤压中有望比在注射成型中有更加显著的改善。

因此，本发明包括了成本、效率以及性能改进等很多好处。出于以上叙述及其他原因，本发明的混合器10将具有广泛的工业应用。因此，预计本发明的商业应用将会广泛而持久。

Claims (20)

1. 一种挤出机，包括：

机筒；

螺杆，其具有中心轴；

浮动环形套，位于所述螺杆与所述机筒之向，并环绕所述螺杆的一部分，所述套具有混合件，所述混合件径向向内朝向所述螺杆突出；并且

所述螺杆包括的所述中心轴的一部分具有混合件，所述混合件径向向外朝向所述浮动环形套突出，所述螺杆上的所述混合件和所述浮动环形套上的所述混合件相互交错以在要混合的所述原料中产生多个重取向区域。

2. 根据权利要求1所述的挤出机，其中：所述中心轴上的所述混合件是螺旋螺纹。

3. 根据权利要求1所述的挤出机，其中：所述中心轴上的所述混合件是销钉。

4. 根据权利要求1所述的挤出机，其中：所述套上的所述混合件是销钉。

5. 根据权利要求1所述的挤出机，其中：所述中心轴还包括具有传送螺纹的传送部。

6. 根据权利要求1所述的挤出机，其中：所述挤出机是注射成型机的塑化装置。

7. 根据权利要求6所述的挤出机，其中：所述螺杆的一部分是止逆阀。

8. 根据权利要求1所述的挤出机，其中：所述挤出机是螺杆挤出机。

9. 一种混合部，用于在具有机筒的挤出机中混合原料，所述混合部包括：

螺杆，其具有中心轴；

浮动环形套，位于所述螺杆与所述机筒之间，并环绕所述螺杆的一部分，所述套具有径向向内朝向所述螺杆突出的混合件；并且

所述螺杆包括的所述中心轴的一部分具有径向向外朝向所述套突出的混合件，所述螺杆上的所述混合件和所述浮动环形套上的所述混合件相互交错以在要混合的所述原料中产生多个重取向区域。

10. 根据权利要求9所述的混合部，其中：所述中心轴上的所述混合件是螺旋螺纹。

11. 根据权利要求9所述的混合部，其中：所述中心轴上的所述混合件是销钉。

12. 根据权利要求9所述的混合部，其中：所述套上的所述混合件是销钉。

13. 一种混合器，用于在具有机筒的挤出机中混合原料，所述混合器包括：

螺杆，其具有中心轴，所述中心轴的一部分具有混合件径向向外突出；以及

套，同轴位于并浮动于所述螺杆与所述机筒之间，所述套具有径向向内朝向所述螺杆突出的混合件；其中，所述套由于所述原料作用于所述套上的粘滞力而随所述螺杆旋转，并且其中，所述套的旋转速度低于所述螺杆的旋转速度，因而产生多个重取向区域。

14. 根据权利要求13所述的混合器，其中：所述中心轴上的所述混合件是螺旋螺纹。

15. 根据权利要求13所述的混合器，其中：所述中心轴上的所述混合件是销钉。

16. 根据权利要求13所述的混合器，其中：所述套上的所述混合件是销钉。

17. 一种浮动混合套，用于在螺杆挤出机中混合原料，所述螺杆挤出机具有机筒和中心螺杆，所述中心螺杆具有中心轴，所述中心轴包括所述中心轴上的径向向外突出的混合件，所述浮动混合套包括：

环形套，在所述螺杆与所述机筒之间浮动，并环绕所述螺杆的一部分，所述套具有径向向内朝向所述螺杆突出的混合件；其与所述中心螺杆上的所述混合件相互交错，以在要混合的所述原料中产生多个重取向区域。

18. 根据权利要求17所述的浮动混合套，其中：所述中心轴上的所述混合件是螺旋螺纹。

19. 根据权利要求17所述的浮动混合套，其中：所述中心轴上的所述混合件是销钉。

20. 根据权利要求17所述的，其中：所述套上的所述混合件是销钉。

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