CN101400500A - 螺旋元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺旋元件，尤其是揉捏元件(1)，用于在带有螺旋轴的塑化单元中使用，包括至少两个揉捏单元(2)，其中各揉捏单元可以设置在同一条轴线上，例如设置在螺旋轴上，并且揉捏单元具有一种几何形状，在特别良好地塑化和降低机械负荷方面构成为使至少两个依次设置的揉捏单元的几何形状是不同的。

Description

螺旋元件
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分的螺旋元件。
背景技术
在如在挤出机或注塑机中存在的塑化单元中准备塑料时使用各种各样的方法。一种所述方法是混合，也就是说混合填充材料或加强材料，添加油墨或颜料，混合不同的材料例如塑料或弹性体，或者一种所述方法是反应方法或类似方法。所有方法的共同点是，所述方法借助于两轴或多轴挤出机实现，所述挤出机具有同向或反向旋转的螺杆。借助于螺杆使用于熔化塑性材料的剪切能量进入到材料内。螺杆具有所谓的螺旋元件，所述螺旋元件经常构成成多头的。
一种特殊的螺旋元件是所谓的揉捏元件，在文献中也称为揉捏块。一种这样的揉捏块包括螺旋形的螺旋部分或多个沿着工艺方向依次设置的揉捏单元，它们具有一定的几何形状。在已知的揉捏元件中揉捏单元的几何形状尤其在其宽度和外径及内径方面是相同的，并且根据塑化单元也就是挤出机或注塑机的塑化单元的大小选择。
通过驱动装置通过减速器和通过螺旋轴带入的机械能量的消耗除了例如取决于需要加工的塑料的热函外由使用的螺旋结构类型决定。使用的螺旋结构类型也称为一种构造。这种构造例如在揉捏块和其他螺旋元件的类型和数量上变化。
首先直接在第一揉捏元件前以及通过第一揉捏元件取决于各螺旋元件的几何形状实现能量的主要转换。所述能量的主要转换通过剪切实现。在此首要的是螺杆的转数并且从而揉捏单元的(角)速度、揉捏单元与挤出机外壳之间的缝隙以及在双螺杆挤出机中在楔形区域内的揉捏单元和揉捏元件的齿面是决定性的。由这些参数根据剪切速度也能计算剪切应力。通过剪切应力熔化需要塑化的材料。在熔化时产生螺旋元件及其轴/毂连接的最高的机械负荷。
一种这样的揉捏元件由德国实用新型8232585已知。在那里所示的螺旋元件包括各个揉捏单元，所述揉捏单元可以单独组成一个揉捏元件。各揉捏单元在此具有相同的几何形状。
在DE 100 50 295A1中描述了一种用于准备和/或加工一种掺入填充材料的弹性体的带有至少两根轴的多轴挤出机，所述轴从输送方向看具有一个注入区域、一个塑化区域和一个分散区域。在此塑化以及分散段可以具有揉捏盘，所述揉捏盘的最大直径沿着生产方向增加或减小。
在JP2004202871的摘要中描述了一种揉捏螺杆，该揉捏螺杆在两个输送段之间具有一个揉捏段，所述揉捏段的揉捏盘具有一个沿着输送方向连续增加的直径。
DE 199 50 917 A1介绍一种带有确定的螺旋元件的双螺杆挤出机，其中在良好的分散混合作用时出现尽可能小的耗散的温度升高。仅仅一般的在说明书背景技术中指出，螺旋元件可以具有连续的升角(扭转)，或者在可变宽度的盘中其升角也可以是无穷大的(无扭转)，或者角度错开地设置(所谓的揉捏块)。
发明内容
因此本发明的目的是，提出一种上述类型的螺旋元件，其中在降低螺旋元件的机械负荷的情况下能良好地塑化需要加工的材料。
按本发明，上述目的通过带有权利要求1的特征的螺旋元件解决。
因此这样构成和进一步拓展所述的螺旋元件，使得至少两个依次设置的揉捏单元的几何形状是不同的，其中揉捏单元的宽度沿着工艺方向增加。
至少两个揉捏单元的宽度可以是不同的。因此如下影响剪切缝隙，即改变剪切面。同样如在改变揉捏单元的直径时(下面还将解释)，这在一个或多个接连的螺旋元件内实现。揉捏单元或螺旋部分在螺旋元件的宽度上通常具有不同的宽度。此外揉捏单元或螺旋部分通常也可以具有不同的直径。螺旋元件可以独立于在螺旋内的元件数量。因此盘的环岸宽度(Stegbreite)的变化性可以在多个螺旋元件上延伸。因此螺旋元件可以是与长度无关的。
总之揉捏单元的宽度沿着工艺方向增加。因此需要塑化的材料的剪切也沿着工艺方向增强。因此塑化单元的方向定义为工艺方向，在该塑化单元内基本上输送需要塑化和/或已塑化的材料。然而揉捏单元的宽度变化的顺序不必是连续增加的，而也可以是局部相同的。
总之可见，为了获得好的塑化过程在降低螺旋元件的机械负荷的情况下可以偏离揉捏单元的相同的几何形状的已知形式。当在揉捏单元中选择不同的几何形状即不同的宽度时，能控制剪切和机械负荷的导入，并且优化相应的工艺。
按本发明的螺旋元件的使用在大量塑化单元和各种各样的方法中是可能的。按本发明的揉捏元件在双轴或多轴的同向或反向旋转的塑化单元中是可以考虑的。螺旋元件也可以设计成单头或多头的，由螺旋形的螺旋部分或集成地构成的或松散地互相连接的揉捏单元构成。揉捏单元取决于塑化单元的大小和相应工艺目的选择。因此螺旋元件的按本发明的实施方式独立于机器大小和螺旋元件的直径。此外螺旋元件独立于轴/毂连接的类型以及螺旋元件的通用性。此外螺旋元件可以在每种需要塑化的材料的类型中使用，并且独立于Da/Di比例以及螺杆旋转方向。
以特别有利的方式设计揉捏单元的几何形状，以便可以实现连续增强地剪切需要塑化的材料。这是特别有利的，可以不是粗暴且突然地而是平滑地例如持续增强地设计剪切的导入。一种这样的实施方式在机械上是特别有利的，因为元件的负荷同样在较长的路径上比局部粗暴的在狭窄受限制的区域内更持续增强地实现。
如已经提到过的，至少两个揉捏单元的直径可以是不同的。因此构成在揉捏单元与挤出机外壳之间的剪切缝隙沿着工艺方向设计成变大或变小的。在一种优选的实施方式中各个揉捏单元或段的直径可以沿着工艺方向增加。揉捏单元以及依次设置的揉捏元件在此通常可以具有不同的直径。
然而直径的顺序不必强制连续增加，而也可以是局部相同的或者减小。然而根据工艺目的所有可能的直径变化是可以考虑的。直径变化性在此可以在不同的螺旋元件上延伸。
在揉捏单元的直径沿着工艺方向增加时，元件的机械负荷持续增强地在较长的路径上实现。然而揉捏单元的直径变化的顺序不必连续增加，而也可以是局部相同的或者减小。
因此几何形状的变化直接影响在螺旋元件之前和之内的剪切速度和剪切应力的发展，以及影响元件的机械负荷的发展。此外揉捏单元的Da/Di比例在按本发明的螺旋元件上可以是恒定的或者是变化的。
在一种有利的实施方式中，至少两个揉捏单元的直径和宽度可以是不同的。因此使剪切缝隙的特别大的变化性成为可能。一种这样设计的螺旋元件同样可以特别好地适配各种各样的工艺目的。
在特别良好地导入剪切的范围内和在螺旋元件的适当的负荷方面，不仅揉捏单元的直径而且宽度可以沿着工艺方向增加。
现在存在不同的可能性，以有利的方式构成和进一步拓展本发明。为此一方面参阅紧接着权利要求1的权利要求，并且另一方面参阅下面借助于附图对按本发明的螺旋元件的优选实施例的解释。与借助于附图对按本发明的螺旋元件的优选实施例的解释相结合，也一般性地解释本发明的优选实施方式和进一步拓展。
附图说明
图1带有可变直径的螺旋元件的实施例的示意的俯视图，
图2带有可变直径的螺旋元件的在图1中示出的实施例的示意的侧视图，
图3按本发明的带有可变宽度的揉捏单元的螺旋元件的实施例的示意的俯视图，
图4按本发明的带有可变宽度的揉捏单元的螺旋元件的在图3中示出的实施例的示意的侧视图。
具体实施方式
在所示实施例中螺旋元件涉及一种揉捏元件1，该揉捏元件用于在一种未示出的带有一根同样未示出的螺旋轴的塑化单元中使用。
揉捏元件1由揉捏单元2组成，所述揉捏单元在所述实施例中互相固定连接。揉捏单元2可以设置在同一条轴线上。为此揉捏单元2具有齿部，所述揉捏单元通过齿部可以啮合在螺旋轴上，并且从而揉捏元件基本上抗旋转地固定在螺旋轴上。揉捏单元2具有一种由两个直径Di和Da、也就是直径D1或D2、D3或D4确定的几何形状。
在此两个依次设置的揉捏单元2的几何形状是不同的。此时在图1中示出的揉捏元件中使外径Da沿着工艺方向增加。这意味着，带有最小直径D1的揉捏单元2在所述实施例中朝着喂料区域的方向最近地设置，并且带有外径D4的揉捏盘2朝着出料区域的方向最远地设置。因此在此示出的实施例中，D4大于D3，并且D3大于D2。D1又小于D2，也就是说D1<D2<D3<D4。揉捏元件1的内径Di在此保持恒定。在每种实施方式中可以考虑，内径Di根据外径Da或不同于外径Da变化。
图2示出在图1中示出的揉捏元件的示意的侧视图。所述实施例的揉捏元件1具有总宽度B。揉捏单元2本身具有宽度b。
图3示出一种按本发明的带有可变环岸宽度的揉捏元件，也就是说揉捏单元2具有不同的宽度b。直径比Da/Di在所述实施例中是恒定的。此外必须注意的是，外径Da同样是恒定的。揉捏单元2的宽度b沿着工艺方向增加。因此在揉捏元件1的宽度B上提高材料的剪切。在所述具体的实施例中，在所述揉捏元件1中朝着喂料区域的方向最近地设置的揉捏单元2的宽度b1小于宽度b2。宽度b2又小于宽度b3。紧接着的揉捏单元2的宽度b4又大于前面的揉捏单元2的宽度b3。此外，关于所述揉捏元件2朝着出料区域的方向最远地设置的揉捏单元2的宽度b5大于宽度b4，也就是说b1<b2<b3<b4。
在其他细节方面为了避免重复参阅一般性的描述。
最后必须明确指出，前面描述的实施例仅仅用于解释要求保护的方案，然而所述方案不局限于所述实施例。
附图标记列表
1                         揉捏元件
2                         揉捏单元
Da、D1、D2、D3、D4       外径
Di                        揉捏单元的内径
b                         揉捏单元的宽度
B                         揉捏元件的宽度

Claims (3)

1.螺旋元件，尤其是揉捏元件(1)，用于在带有螺旋轴的塑化单元中使用，包括至少两个揉捏单元(2)，各揉捏单元(2)可以设置在同一条轴线上，例如设置在螺旋轴上，各揉捏单元(2)具有一种几何形状，并且至少两个依次设置的揉捏单元的几何形状是不同的，其特征在于：揉捏单元(2)的宽度(b)沿着工艺方向增加。
2.根据权利要求1所述的螺旋元件，其特征在于：至少两个揉捏单元(2)的直径(D1、D2、D3、D4)是不同的。
3.根据权利要求2所述的螺旋元件，其特征在于：揉捏单元(2)的直径(D1、D2、D3、D4)沿着工艺方向增加。
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