CN102666318A - 改进的阿基米德螺杆 - Google Patents

Abstract

一种包括盘旋形螺旋体（30）的阿基米德螺杆（10）。该阿基米德螺杆（10）的特征在于其进一步包括像螺旋一样围绕中心对称轴线（X）塑性地扭曲的中心元件（20）。该盘旋形螺旋体（30）又围绕该中心元件（20）缠绕。此外，该中心元件（20）是其自身和所述盘旋形螺旋体（30）的仅有支撑元件。

Description

改进的阿基米德螺杆

技术领域

本发明涉及一种改进的阿基米德螺杆（Archimedean screw，阿基米德螺旋）。

背景技术

已知的是，阿基米德螺杆基本能够移动，特别是能够提升待泵入卸料台的粒状或粉状形式的液体物料、沙子、砾石、碎石。

目前已知的阿基米德螺杆包括盘旋形（spiral，盘旋）螺旋体（helix，螺旋），其可围绕基本圆柱形的中心轴缠绕，或者不是。盘旋体可与中心轴整合为一体，或者不是。

然而，包括中心轴的阿基米德螺杆可能会表现出缺点：待输送物料的至少一部分粘合至中心轴的圆柱形壁，因此不会经受盘旋形螺旋体的推进动作，并因此不会被泵入卸料台。

换言之，待输送物料的一些部分沉积在其上的支撑轴的圆柱形区段（segment，片）的存在意味着这样的危险：这些部分还在圆柱形轴的旋转期间停留在这些圆柱形区段上，而这些部分实际上不会被送向产品卸料台。这很明显地不利于阿基米德螺杆输送机的效率。

这样的问题可能意味着各种类型的缺点：

-阿基米德螺杆输送机的频繁中断以及人为进行同等数量的干涉来清洁阿基米德螺杆本身，从生产的观点来看这具有明显的后果；

-增加输送机输入功率，这因此会引起管理成本的可观增加，和机器输送效率的降低；以及

-阿基米德螺杆所经受的机械应力的不受控制的增加，这可能甚至会引起输送机的结构倒塌。

发明内容

因此本发明的目的在于制造一种改进的阿基米德螺杆，其技术特征可避免上面所列的现有技术的问题。

因此本发明的目的是由盘旋形螺旋体构成的阿基米德螺杆，在该盘旋形螺旋体中使用了扭曲板（twisted plate）而不是内部轴。因此，在本发明中，扭曲的中心板执行两种功能：代替通常的圆柱形轴执行阿基米德螺杆的结构支撑元件的功能，以及在待输送的粒状物料上执行进一步推进动作。

优选地，但不是必须地，所述盘旋形螺旋体与所述扭曲板整合为一体。

扭曲板被定位于盘旋形螺旋体内部，位于由盘旋形螺旋体的内径朝向纵向轴线（这因此也被通常识别为旋转轴线）限定的空间内。两个部件-扭曲板和盘旋形螺旋体-在重合位置上具有其各自的纵向轴线。

通过实验已经发现扭曲板可执行其功能：相对于盘旋形螺旋体保持静止，或者相对其围绕纵向轴线（该纵向轴线与盘旋形螺旋体的纵向轴线重合）移动。扭曲板围绕盘旋形螺旋体的这种相对旋转运动可在每个方向上发生，且可能意味着扭曲板在盘旋形螺旋体移动的时候保持静止，或盘旋形螺旋体在扭曲板移动的时候保持静止，或两者都围绕各自的纵向轴线（它们重合）进行不断旋转运动的移动，但是其模数（module）和符号（sign）完全彼此独立。

外部盘旋形螺旋体是通过所有螺旋面（helicoid，螺圈）的基本参数所详尽描述的典型的螺旋面，这些参数基本上为以下方面：

-外直径；

-内直径；

-节距（pitch）；

-物料厚度；以及

-缠绕方向。

这些参数中的一些（节距、直径和厚度）可沿螺旋体的轴线为不变或可变的，如通常发生于这些装置的结构。

进而，由矩形截面杆（优选但不必须是金属的）来获得扭曲板，在冷加工下通过围绕杆自身的纵向轴线（穿过其截面的中心）施加机械扭应力而将上述矩形截面杆扭曲。通过在一个方向或另一方向上应用这样的应力获得相对缠绕方向。

假定杆的矩形截面h/b的比率等于零，即矩形理想为一区段，扭曲杆的两个边缘中的每个边缘都将以给定的节距和给定的直径（彼此相等）在空间中拉伸出圆柱形螺旋体。由此获得的表面在几何学上定义为名称“螺旋面”。

事实上，扭曲板的原始杆的矩形截面的h/b比率通常很低，但是永远不会是零。矩形（其为原始杆的截面）的高度构成扭曲板的螺旋轮廓的厚度。

可将节距和直径控制为沿螺旋面的轴线为不变的或可变的，如制作盘旋形螺旋体所发生的。

通过使扭曲板的两个边缘中的每个边缘产生的螺旋体的直径和节距与盘旋形螺旋体内部的直径和节距一致（correspond，对应），来实现两个元件具有彼此结合的轮廓。

盘旋形螺旋体的厚度和扭曲板的厚度可彼此不同或相等。如果它们不同，则扭曲板的厚度相对于盘旋形螺旋体的厚度总是较小，且通常是通过使物料于其上被推进的侧面的表面对应来获得两个部件的相对定位，以便降低产生凹槽的危险，所输送的物料可能会沉积在这种凹槽中而产生残留物。

两个部件在已经接合并彼此整合为一体之后，则形成一种与其他螺杆不同的阿基米德螺杆，因为它没有传统的圆柱形内管，但是它在所有情况下具有前剖面（front section）的闭合投影（closed projection）。这是通过仅采用扭曲板螺纹中的一个螺纹来实现的，而另一个保持暴露，产生能够有效地有助于阿基米德螺杆的输送功能的几何体。

可以以各种方式获得外部盘旋形螺旋体和内部扭曲板之间的接合，也可根据用于制造整个阿基米德螺杆的材料类型。根据用于阿基米德螺杆所要求使用的技术规范，可使用连续焊或断续焊以便使两个部件整合。接合和/或螺纹连接方案也是可行的。后者允许将甚至是由完全不同材料制成的盘旋形螺旋体与扭曲板接合。

由此所获得的阿基米德螺杆由于其几何形状而得到改进，其几何形状允许增强外部盘旋形螺旋体的潜力、借助于插入其中的扭曲板提供的作用而补偿最明显的缺点。

阿基米德螺杆可由不同材料制成。最普通的是金属材料，诸如传统的或高强度钢、不锈钢或合金钢。使用非金属或塑料材料的解决方案也是可行的，或允许使用可用的生产技术制作盘旋形螺旋体和扭曲板的任何其他材料。扭曲板不一定需要由与盘旋形螺旋体相同的材料制成，因为根据预期的方法能接合两个部件将完全足以。非常普通的也是由钢制成且涂有塑性材料（诸如聚氨基甲酸乙酯树脂（polyurethane resin））的阿基米德螺杆。在这种情况下，可根据使用的接合方法在盘旋形螺旋体和扭曲板之间进行接合之前或之后进行固化（curing）。

借助于机械接合构件将旋转运动传递至阿基米德螺杆。现有技术提供了各种类型，且所有的类型都与本发明目的的阿基米德螺杆兼容。

还值得注意的是接合器安装至盘旋形螺旋体和扭曲板的的紧固方法，目前是形成一个整体。借助于固定或直接方法将接合器的主体与盘旋形螺旋体和扭曲板制为一体。通过这种方式，通过驱动器传递的运动被输送至盘旋形螺旋体上和扭曲板上的接合器，以不同百分比被分配至其上。

附图说明

为了更好地理解本发明，在附图的帮助下，通过非限制性实例来描述实施方式，附图中：

-图1为本发明目的的阿基米德螺杆的优选实施方式的透视图；

-图2为图1中的阿基米德螺杆的剖视图；以及

-图3为图1中的阿基米德螺杆的侧视图。

具体实施方式

在附图中，数字10总体上表示本发明目的的阿基米德螺杆的优选实施方式。

阿基米德螺杆10包括：中心元件20，该中心元件优选地由像螺旋一样围绕中心对称轴线（X）（图3）塑性地扭曲的矩形带（rectangular strap）获得；和围绕中心元件20缠绕的盘旋形螺旋体30，其可与之整合为一体。

如附图中所示，中心元件20具有相对于盘旋形螺旋体30的螺纹数量两倍的螺纹数量。

对于本领域的技术人员明显的是，也可借助于焊接或借助于其他紧固手段将盘旋形螺旋体30固定至中心元件20，且其节距可与上述不同。

以此方式，本发明目的的阿基米德螺杆避免了现有技术的缺点。实际上，中心元件20的盘旋形构造会连续地破坏所谓“物料堆积（materialbuild-up）”，因此防止物料颗粒粘附到中心元件而不会卸载到阿基米德螺杆的端部。此外，缺乏圆柱形中心管状支撑元件不会引起粒状或粉状物料沉积在管状元件本身的圆柱形部分上，而非如至今所制成的系统中发生的那样。

如上所述，阿基米德螺杆10包括由例如通过断续电焊彼此结合的金属材料制成的两个单个元件（中心元件20和盘旋形螺旋体30）。

因此获得各种元件：

（1）中心元件20：

起点为矩形截面金属带。封锁并固定所述带的一端，同时将另一端封锁至转塔（turning head，转向头部），该转塔将围绕正好穿过其截面中心的纵向轴线的转动施加至带本身。此外，带的端部均保持不变地被拉动。一端的转动和牵引将冷塑变形施加至带，以将该带转变为双螺纹螺旋。

（2）盘旋形螺旋体30：

起点是金属矩形截面杆，其一端被封锁在旋转头部（rotating head）上。该旋转头部与模具（圆柱形轴）整合为一体，因此模具也将旋转，然后模具由尾座支撑在相对端上。金属杆的起始位置是以杆的矩形截面的较短侧与模具相切，并且杆相对于模具轴线的斜角等于待获得的螺旋体的角的至少一半。此外，由此定位后，矩形杆被引导并抵靠在导辊（idle roller，惰性辊）上，其通过转动旋转头部并因此带动模具，而在矩形杆上形成反作用，以便其能够缠绕在模具上。这些导辊安装在托架上，该托架以受控方式相对于旋转而纵向地移动，以确定盘旋体（spiral，盘旋）的节距。因此，与托架的进给相结合的头部旋转将塑性变形施加至围绕模具缠绕的矩形杆，以便因此获得盘旋体。

（3）阿基米德螺杆10：

中心双螺纹元件20的一个螺纹的节距等于待结合的外部盘旋体的节距；中心元件20插入盘旋形螺旋体30中，以配合外部盘旋体为一个原则，并因此焊接中心元件20的螺纹外侧与盘旋形螺旋体30的内侧以结合两个主体。

本发明进一步涉及一种输送机系统（未示出），该输送机系统使用上述类型的阿基米德螺杆，这些阿基米德螺杆相对于彼此串联布置。

实际上，当阿基米德螺杆非常长时，可能会由于其重量而发生不期望的阿基米德螺杆弯曲现象。

为此目的，第一阿基米德螺杆应该以圆柱形区段结束，该圆柱形区段首先由一插口（socket，插座）来支撑，该插口将总重量分散到外部容纳管的壁上。第二阿基米德螺杆也设有类似的圆柱形区段，其应该将其重量分散到第二插口支撑件上，诸如此类以包含输送机系统的整个长度。

本发明目的的阿基米德螺杆的主要优点在于没有在其上形成粒状或粉状物料堆积的中心圆柱形区段，在不临时停止整个系统的情况下，移除它是非常困难，或甚至不可能。实际上，在现有情况下，中心元件，除了执行支撑外部盘旋形螺旋体的功能外，还可借助于其盘旋形形状来击碎可能会在盘旋形螺旋体自身内逐渐形成的物料堆积。这显著地提高了阿基米德螺杆的效率，即，单位时间内输送的物料量。此外，还降低了用于清洗系统而中断系统的时间。

Claims (17)

1.一种包括盘旋形螺旋体（30）的阿基米德螺杆（10），

所述阿基米德螺杆的特征在于其进一步包括像螺旋一样围绕中心对称轴线（X）塑性地扭曲的中心元件（20），所述盘旋形螺旋体（30）围绕所述中心元件（20）缠绕，并且在于，所述中心元件（20）是其自身和所述盘旋形螺旋体（30）仅有的支撑元件。

2.根据权利要求1所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述中心元件（20）具有相对于所述盘旋形螺旋体（30）的螺纹两倍的螺纹数量。

3.根据前述权利要求中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述盘旋形螺旋体（30）的厚度与所述中心元件（20）的厚度彼此不同。

4.根据权利要求3所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述中心元件（20）的厚度小于所述盘旋形螺旋体（30）的厚度。

5.根据权利要求3或4所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，通过使物料于其上被推进的侧面上的表面相对应来执行所述中心元件（20）相对于所述盘旋形螺旋体（30）的定位，以便降低产生凹槽的危险，所输送的物料可能会沉积在所述凹槽中而形成残留物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，一旦所述中心元件（20）和所述盘旋形螺旋体（30）接合，则形成具有前剖面的闭合投影的输送装置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述盘旋形螺旋体（30）和所述中心元件（20）被设置为关于模数和关于符号两者具有相同旋转速度。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述盘旋形螺旋体（30）和所述中心元件（20）被设置为具有相对于彼此的相对旋转运动。

9.根据权利要求8所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述中心元件（20）固定，而所述盘旋形螺旋体（30）相对于所述中心元件（20）在两个方向中的每个方向上具有旋转运动；或者在于，所述盘旋形螺旋体（30）固定，而所述中心元件（20）相对于所述盘旋形螺旋体（30）在两个方向中的每个方向上具有旋转运动。

10.根据权利要求8所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述中心元件（20）和所述盘旋形螺旋体（30）以围绕各自的纵向轴线旋转运动的方式运动，但是旋转速度具有彼此独立的模数和符号。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述盘旋形螺旋体（30）与所述中心元件（20）整合为一体。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，使用连续焊或断续焊来接合所述盘旋形螺旋体（30）与所述中心元件（20）。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，使用联接器/或螺栓来接合所述盘旋形螺旋体（30）与所述中心元件（20）。

14.根据权利要求1-10、12、13中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，所述盘旋形螺旋体（30）和所述中心元件（20）分别由不同材料制成。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的阿基米德螺杆（10），其特征在于，在接合之后，所述盘旋形螺旋体（30）和所述中心元件（20）经受单个固化步骤。

16.一种阿基米德螺杆系统，其特征在于，所述系统包括根据权利要求1-15中任一项所述的至少一个阿基米德螺杆，由至少一个支撑件支撑，所述支撑件将所述至少一个阿基米德螺杆的总重量分散到外部容纳管的壁上。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述系统包括相对于彼此串联布置的多个阿基米德螺杆。

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