CN101143486B - 用于对粘弹性材料进行均匀化和过滤的方法和设备 - Google Patents

用于对粘弹性材料进行均匀化和过滤的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种用来挤压粘弹性材料的设备，包括两个(2、3)或多个在本体(1)中同轴且同心放置的搅拌和输送螺杆，其中大直径螺杆(2)的阶梯槽具有孔(22)以使得所述大直径螺杆(2)的阶梯(21)所扫过的空间可以与邻近的小直径螺杆(3)的阶梯(31)所扫过的空间联通，其中包括穿过所述圆柱形管的管壁的开口(41)的固定圆柱形管(4)插入小直径螺杆(3)的阶梯(32)所扫过的空间和孔(22)所通向的空间之间，其中大直径螺杆的阶梯所扫过的空间被壁(43)封闭，从而当设备工作的时候，材料进入孔(22)中，然后进入开口(41)中，其特征在于，该壁(43)具有与出口(52、62)联通的孔(42)，该出口被可拆卸的遮蔽装置(61)所封闭。

Description

用于对粘弹性材料进行均匀化和过滤的方法和设备
技术领域
本发明涉及塑料或粘弹性材料的挤压成型领域，特别是涉及橡胶材料的挤压成型领域。
背景技术
这些材料在注塑成型或通过模具成型之前，它们的工业用途就要求它们根据温度和粘性尽可能地完全均匀化，从而能够控制最终产品的机械特性。
保证这些功能性的传统挤压方法包括螺杆，在该螺杆中设计有阶梯形状，以使得材料进行循环，同时使得液流打碎和重组。传统方法可以包括位于液流下游的过滤网组合，从而去除不需要的杂质。
这些方法通常都在流速和挤压装置的温度性能上存在相当的损失，因为它们会使得压力下降很多。如果增加过滤系统这种损失就会更大，因为物质的形成可能阻塞过滤器，使得运作更加困难。
在现有技术中所公知的是一种包括两个或更多搅拌和输送螺杆的挤压设备，所述螺杆位于同一个本体中彼此同轴且同心，在该本体中大直径螺杆的阶梯槽具有孔，而这些孔使得大直径螺杆的阶梯所扫过的空间可以与邻近的小直径螺杆的阶梯所扫过的空间联通。这种设备在专利文献FR 1 270 314或FR 2 008 656中作为实例进行了描述。
这样的设备可以实现一定程度的均匀化，但是进行这种动作的时候，如在材料从大直径螺杆的阶梯所扫过的空间直接进入邻近的小直径螺杆的阶梯所扫过的空间的时候，就会受到限制。而且，因为这种布局，螺杆不得不以互不相同的速度转动，以便为传输材料提供所需的工作物。这就导致复杂的机械布局，当需要生产包括两个以上同心螺杆的设备的时候尤其如此。
从公开文献US 2 948 922或SU 1 498 623中还可以得知一种的设备和方法，其中固定圆柱形管插入小直径螺杆的阶梯所扫过的空间和大直径螺杆的阶梯槽中的孔所通向的空间之间，其中圆柱形管包括穿过所述圆柱形管的管壁的开口，两个螺杆本身在本体中彼此同轴且同心。然而，这种设备所具有的缺点在于，如果不关闭设备以对过滤器进行清空和清除堵塞物的操作，那么就很不容易使得尺寸比圆柱形管的孔大的物质被去除。
发明内容
根据本发明的用于挤压和过滤粘弹性材料的设备，是设计来克服这个缺点的。该设备包括两个或多个搅拌和输送螺杆，它们在本体中同轴且同心，在本体中大直径螺杆的阶梯槽具有孔，这些孔使得所述大直径螺杆的阶梯所扫过的空间可以与邻近的小直径螺杆的阶梯所扫过的空间联通。
包括穿过所述圆柱形管的管壁的开口的固定圆柱形管插入小直径螺杆的阶梯所扫过的空间和孔所通向的空间之间。大直径螺杆的阶梯所扫过的空间被壁所封闭，从而，当设备工作的时候，材料进入孔中，然后进入开口中。该壁具有与出口联通的孔，该出口被可拆卸的遮蔽装置所封闭。
圆柱形管起到过滤板的作用，其开口的尺寸需要进行标定，以将该尺寸设置为待过滤掉材料的颗粒的尺寸。
通过这种方式使得直径大于孔的尺寸的物质聚集在大直径螺杆的阶梯所扫过的并且与出口联通的空间的端部成为可能。然后对于出口来说所需要的就是打开出口，以清空所述端部区域并排出不需要的颗粒而不需要中断机器的运行。
通过这种方式还使得改善材料的均匀化成为可能。这是因为液流在被小直径螺杆的阶梯所传送之前，在通过孔的时候被第一次分开，然后在进入圆柱形管上的开口的时候被第二次分开。
此外，当材料在不同的部件之间通过的时候，它承受较大的剪切，因为这些部件彼此之间存在相对运动。
还可以发现的是，这种用于机械加工和用于过滤的均匀化的能力是随着压力降低一起获得；由于已知的被动距离的长度较小，该压力降低相对比较有限；而在该被动距离上材料仅仅在上游所获得的压力的作用下发生位移。从一级近似(first approximation)的来看，这个被动距离由穿过大直径螺杆的阶梯槽的孔的长度和圆柱形管的厚度所形成。这种少量的压力下降具有限制材料的温度的升高的效果。
最后，需要注意的事实是，圆柱形管不是被旋转驱动的，所述圆柱形管起到挤压机本体的内壁的作用。因此螺杆以相同的转速旋转成为可能，使得这些部件彼此固定，并用一个共同的机械设备来驱动。因此，通过这种方式，这种系统的布局和结构与公知系统的布局和结构相比就大大简化了。
附图说明
接下来的描述会展现根据本发明的用于均匀化和过滤的方法和设备的其他优点，该描述被图1所支持，图1是所述设备的原理图，用于提供对优选实施例的说明。
具体实施方式
图1所示的设备包括安装在机架(未示出)上的挤压机本体1。包括阶梯21的螺杆2被驱动装置(未示出)旋转驱动。位于上游的给料系统(未示出)将粘弹性材料引入设备中。这里在图中示意性地描述的阶梯21的形状，通过采用本领域普通技术人员已知的方法加以修改，以适应设备出口处所获得的流速和温度。
当设备工作的时候，材料的液流在螺杆2的阶梯21所扫过的空间内沿着箭头F的方向流动，并位于挤压机的本体1的内壁和螺杆2的阶梯槽之间。该空间在下游端被壁43所封闭，该壁构成使得材料的液流被压入在大直径螺杆的阶梯槽中所形成的孔中的装置。壁43通过这样的方式安装，从而固定在本体1上。
位于螺杆2的下游部分的阶梯槽21具有孔22，该孔22使得所述螺杆的阶梯扫过的空间与形成于螺杆2的中心的内部空间联通。
这样的结果是，液流F在压力的作用下通过孔22向形成于螺杆2的中心的内部空间流动。
这个内部空间包括第二螺杆3，其旋转轴线与大直径螺杆2的旋转轴线重合。在大直径螺杆中形成的孔处，小直径螺杆3的阶梯31所扫过的空间的直径小于在大直径螺杆2的中心形成的空间的内部直径。
设备还补充有头部5，它固定在本体1上并位于设备的下游部分。
一个固定的圆柱形管4插入小直径螺杆3的阶梯31所扫过的空间和孔22所通向的空间之间。该圆柱形管具有穿过圆柱形管的壁的开口41，从而使得液流F通过开口41从孔22引出，这样，它就被小直径螺杆3的阶梯31所容纳，该小直径螺杆3将材料再次混合，并将其引向设备的出口。
如上所述，这些多重破碎具有改善均匀化效果而不以任何方式使得材料被明显加热的效果。在称为被动通道的通道中，材料仅在大直径螺杆所产生压力的作用下被推进，该通道可以非常短并可以减小到仅仅为圆柱形管的厚度，其范围在1到10mm之间。
还可以致力于减小圆柱形管4的厚度，以更容易地在关机阶段之前清空设备，从而将残留在设备中的材料数量减到最少。
根据是否仅仅需要对材料进行均匀化或过滤，在圆柱形管中形成的开口41可以采用大不相同的尺寸和形状。
当该设备作为均化器使用的时候，开口41的形状被设计为将通过大直径螺杆的阶梯21的材料液流尽可能有效地分开。槽呈现出能够达到最大效率的形状，槽与圆柱形管的母线方向所成的角度也需要修改以符合螺杆的旋转速度。相对于圆柱形管的母线方向，槽的总体方向可以与其形成范围在0°到90°之间的角度。
通过减小开口41的尺寸，设备可以作为一个过滤器来使用。开口最好采用圆柱孔的形状，如果还需要考虑增加所述开口41的数量来使得设备不会由于压力下降太多而受到损失，那么开口的尺寸可以较小。
为了减小经过过滤器的压力降低，一种可能的方式是将开口41的壁制成扩口形状，这样开口的横截面在材料通过过滤器的方向上增大。从而可能将不需要的物质保留在过滤器的上游，同时促进材料进入开口。
这种压力降低还可以通过在下游传输区域增大大直径螺杆2的直径来进一步减小，如图1所示。这种方法使得增大过滤器相对于设备的流速的总体表面积成为可能。
壁43配备有管道42，该管道以出口52的形式在头部5的区域内延续，该管道包括排放构件6、62，该排放构件被可拆卸的遮蔽元件61所封闭。
不能通过圆柱形管4中的开口41的颗粒被大直径螺杆2的内部部分绕着圆柱形管4的移动所机械性地减小，直到它们的尺寸小到能通过开口41。如果颗粒不能减小，它就沿着壁43的方向朝着管的端部被推回。
然后对于遮蔽元件61来说所需要的就是取下遮蔽元件，从而使得可以通过管道42、52、62来清空积聚这些杂质的空间。这就防止了在圆柱形管4中形成的开口41被阻塞，而不需要中断设备的工作来更换或清洁过滤器。
为了更容易地组装所有的部件，壁43固定到圆柱形管4上。这样仅仅通过取下挤压头部5就可以安装和拆卸圆柱形管4。
根据本发明的设备的另一个优点是以相同的旋转速度转动螺杆成为可能。这是因为阶梯相对于固定壁以直移运动(translationalmovement)的方式来驱动材料。关于本体1的内壁可以通过阶梯21达到这个效果，以同样的方式，关于圆柱形管4的内壁也可以通过阶梯31达到这个效果。
很容易通过将螺杆彼此同心且同轴定位来将它们彼此固定。只有大直径螺杆需要连接到驱动构件上，这样就大大简化了设备的生产。
还可以生产包括若干连续的阶段的装置，延伸本体1的头部5并在螺杆3的下游部分开孔，以使得螺杆3的阶梯31所扫过的空间与形成于螺杆3中心的内部空间联通，螺杆3与小直径螺杆(在图1中没有示出)连接在一起工作。
一个接一个连接协作的螺杆的这种级联(cascade)形式也可以通过使得螺杆同心而制造成很紧凑的形式。
可能通过使得大直径管专门起到过滤的作用而小直径管专门起到均匀化的作用而赋予不同的圆柱形管更加具体的功能，或者也可能以一种能过滤掉具有越来越小的尺寸的杂质的方式来确定孔的尺寸。
同样的，可能改变各种螺杆的直径，或者也可能使得螺杆成为圆锥形。因此很容易意识到，螺杆3在设备的一部分中与螺杆2配合，而螺杆3的直径在该部分的下游可以再次增大。

Claims (9)

1.一种用来挤压粘弹性材料的设备，包括两个(2、3)或多个在本体(1)中同轴且同心放置的搅拌和输送螺杆，其中大直径螺杆(2)的阶梯槽具有孔(22)以使得所述大直径螺杆(2)的阶梯(21)所扫过的空间可以与邻近的小直径螺杆(3)的阶梯(31)所扫过的空间联通，其中固定圆柱形管(4)插入邻近的小直径螺杆(3)的阶梯(31)所扫过的空间和孔(22)所通向的空间之间，所述圆柱形管包括穿过其管壁的开口(41)，其中大直径螺杆的阶梯所扫过的空间被壁(43)封闭，从而当设备工作的时候，材料进入孔(22)中，然后进入开口(41)中，其特征在于，该壁(43)具有与出口(52、62)联通的孔(42)，该出口被可拆卸的遮蔽装置(61)所封闭。
2.如权利要求1所述的设备，其中，壁(43)固定到圆柱形管(4)上。
3.如权利要求1所述的设备，其中，圆柱形管(4)是可拆卸的。
4.如权利要求1所述的设备，其中，螺杆(2、3)通过各自的中心固定在一起。
5.如权利要求1所述的设备，其中，开口(41)是圆柱形的孔。
6.如权利要求1所述的设备，其中，开口(41)是与圆柱形管(4)的母线形成给定角度的槽。
7.如权利要求5和6其中之一所述的设备，其中，开口(41)的壁具有扩口形状，从而使得开口的横截面在材料通过圆柱形管(4)的方向上增大。
8.一种使用如权利要求1至7其中之一所述的设备来对粘弹性材料进行均匀化和过滤的方法，其特征在于通过打开遮蔽装置(61)来从设备中去除尺寸比开口(41)大的物质，而免于中断设备的运行。
9.如权利要求8所述的均匀化和过滤的方法，其中，螺杆(2、3)以相同的速度转动。
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