CN104411473B - 双螺杆挤出机 - Google Patents

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Abstract

第一螺杆(11)和第二螺杆(12)的每一个都具有小径部(17a)，该小径部具有比螺旋槽顶部(11a、12a)小的直径，所述第一螺杆(11)的所述小径部(17a)的轴向位置与所述第二螺杆(12)的所述小径部的轴向位置一样，本发明包括具有第一支撑表面(25a)和第二支撑表面(25b)的第一螺杆支撑部(15a)，第一支撑表面(25a)和第二支撑表面(25b)可旋转地支撑所述第一螺杆(11)和所述第二螺杆(12)的小径部(17a)，并且所述第一螺杆支撑部(15a)具有流动路径(25c)，由所述第一螺杆(11)和所述第二螺杆(12)输送的树脂材料经过所述流动路径。在所述第一螺杆(11)和所述第二螺杆(12)的径向方向上，形成在所述小径部(17a)与所述第一支撑表面(25a)和所述第二支撑表面(25b)中的每一个之间的间隙Δ等于或小于形成在所述螺旋槽顶部(11a、12a)与所述缸(13)的内表面之间的间隙。

Description

双螺杆挤出机
技术领域
本发明涉及一种双螺杆挤出机，其中两个螺杆在筒中旋转。
背景技术
已知由树脂材料造粒的造粒装置。这样的造粒装置使用双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机将树脂材料捏和(knead)成线料状(strand shape)，并且将经拉条的树脂材料挤出到颗粒加工单元(例如，参见专利文献1)。
这样的双螺杆挤出机包括具有一个结构的部件，在该结构中，两个螺杆彼此接触同时它们在相同的方向上旋转。
图14是示出根据本发明的相关技术的具有双螺杆挤出机的造粒装置的剖面图的示意图。如图14所示，造粒装置100具有沿树脂材料的输送方向放置的双螺杆挤出机101、分流阀103、齿轮泵104、过滤单元105、模具保持架106、模具107和颗粒加工单元108。
根据本发明的相关技术的双螺杆挤出机101具有彼此接触同时它们沿相同的方向旋转的第一螺杆111和第二螺杆112，并且具有筒113，第一螺杆111和第二螺杆112位于筒113中，并且具有马达114和减速器115，它们旋转驱动第一螺杆111和第二螺杆112。
筒113形成为圆柱形并且在筒113的轴向方向上具有相同的横截面，其中在筒113的轴向方向上输送树脂材料。筒113具有进给树脂材料的入口113a、将从筒113中排放内部气体的排放口113b以及出口113c，被第一螺杆111和第二螺杆112捏和的树脂材料从出口113c被排出。
为了允许设置在筒113中的第一螺杆111和第二螺杆112旋转，在筒113的内表面与第一螺杆111和第二螺杆112中的每一个的螺旋槽螺纹顶部(flight tip)之间形成有预定的间隙。
第一螺杆111和第二螺杆112的每一个都具有上游输送部121、具有捏和盘的塑化-捏和部122和下游的输送部123。第一螺杆111和第二螺杆112中的每一个的一端都连接至减速器115。
在具有上述结构的造粒装置100中，固体树脂材料从筒113的入口113a进给。可以加热和冷却其内容物的机筒给树脂材料施加热能。此外，通过马达114和减速器115旋转的第一螺杆111和第二螺杆112给树脂材料施加剪切力。因此，树脂材料被塑化且熔化。熔化的树脂材料通过旋转的第一螺杆111和第二螺杆112被输送至出口113c。
从筒113的出口113c被挤出的树脂材料以齿轮泵104、过滤单元105和模具保持架106的顺序被连续输送。此后，树脂材料从模具107中被挤出成线状。从模具107中被挤出的树脂材料通过使用颗粒加工单元108的刀具在水中被切割，并且然后已经被切割的挤出的树脂材料形成为颗粒状。
通常，在根据本发明的相关技术的双螺杆挤出机中，在旋转的两个螺杆中的每一个的螺旋槽顶部与筒的内表面之间形成预定的间隙。
图15示出了图示根据本发明的相关技术的另一个双螺杆挤出机的两个螺杆中的每一个与筒之间的间隙的示意图。如图15所述，当使用双螺纹螺杆时，第一螺杆111的螺旋槽顶部111a与筒113的内表面之间的间隙Δ1可能与第二螺杆112的螺旋槽顶部112a与筒113的内表面之间的间隙Δ2不同。
专利文献1：JP2000-309017A，公开出版物
发明内容
在根据本发明的上述相关技术的双螺杆挤出机中，当螺杆旋转时，螺杆的螺旋槽顶部彼此接触。结果，依赖于螺旋槽顶部彼此接触的方式，在螺杆的径向方向上向外作用的外力(后文称之为侧向力)发生在螺旋槽顶部处。
图16A至16C是描述根据本发明的相关技术的双螺杆挤出机的双螺杆之间的径向方向上向外作用的力如何发生的示意图。图16A至16C示出在相同的方向上逆时针地旋转的两个螺杆的螺旋槽顶部如何变化。
如图16A所示，第一螺杆111的螺旋槽顶部111a和第二螺杆112的螺旋槽顶部112a在穿过螺杆111和112的轴线的水平面(后文称之为水平面)上的偏上的位置彼此接触。在此位置处，在第一螺杆111的螺旋槽顶部111a和第二螺杆112的螺旋槽顶部112a处在箭头a1和a2的方向上发生的侧向力变得最大。
在图16A至16C中示出的侧向力包括围绕螺杆111和112的轴线产生的扭转，并且表示在螺杆111和112的径向方向上产生的力的和。在图16A至16C中示出的侧向力不表示轴向方向上的位置；其表示螺杆111和112的径向方向上的方位。
基于第一螺杆111的旋转角，设定螺旋槽顶部111a的旋转角的较大直径方向与竖直方向平行时螺旋槽顶部111a的旋转角为0度，那么当螺旋槽顶部111a的旋转角变为40度角时，它在水平面偏上的位置处与第二螺杆112的螺旋槽顶部112a接触。
此后，如图16B所示，随着两个螺杆111和112旋转，螺旋槽顶部111a和112a旋转，并且由此在与水平面平行的箭头b1和b2的方向上产生侧向力。
当两个螺杆111和112比图16B所示的状态进一步旋转时，如图16C所示，第一螺杆111的螺旋槽顶部111a与第二螺杆112的螺旋槽顶部112a在水平面的偏下位置接触。基于第一螺杆111的旋转角，当螺旋槽顶部111a的旋转角变为130度角时，第一螺杆111的螺旋槽顶部111a与第二螺杆112的螺旋槽顶部112a接触。在此点处，在螺旋槽顶部111a和螺旋槽顶部112a处的箭头c1和c2的方向上发生的侧向力达到最大值。
此后，当第一螺杆111的螺旋槽顶部111a和第二螺杆112的螺旋槽顶部112a从图16C所示的状态旋转90度时，两个螺杆111和112变成与图16A所示的状态相同的状态。因此，当两个螺杆111和112旋转一圈，即360度角时，出现这样的状态，在该状态中，产生在螺旋槽顶部111a和螺旋槽112a中的侧向力相继在图16A所示的较高的位置处以及在图15C所示的较低位置处变为最大值，并且该状态一共出现四次。
如上所述，当产生在第一螺杆111的螺旋槽顶部111a和第二螺杆112的螺旋槽顶部112处的侧向力达到最大值时，该侧向力导致螺杆111和112相对于螺杆111和112的轴线沿径向方向向外弯曲。因此，螺杆111和112发生偏斜或弯曲。
当螺杆111和112发生偏斜或弯曲时，螺杆111的螺旋槽顶部111a和螺杆112的螺旋槽顶部112a与筒的内表面接触。因此，存在螺旋槽顶部111a和112a磨损的问题。
根据本发明的相关技术，在其一端处被减速器支撑的螺杆中，上述的侧向力、螺杆本身的重量以及螺杆的旋转导致的离心力导致在用作施加力的点的塑化-捏和部的轴向方向上的下游的排出侧的每一个螺杆的另一端被大大地弯曲。因此，每一个螺杆的排出侧的端部处的螺旋槽顶部与筒的内表面趋向于彼此接触，并且由此螺杆的螺旋槽顶部将会磨损。在轴向方向下游侧的螺杆的磨损量趋向于变得比用作施加力的点的塑化-捏和部上产生的磨损量大。
即使在两个旋转螺杆不会彼此接触的结构中，由于两个螺杆如图16A至16C示出的运行那样旋转，被夹在两个螺杆中的树脂材料导致与上述侧向力类似的力。虽然取决于被夹在螺杆的螺旋槽顶部之间的树脂材料的量和粘度的所述力比上述的侧向力小，但是仍会导致螺杆偏斜或弯曲。因此，不管在所述结构中两个螺杆旋转时是否彼此接触，也不管两个螺杆的螺旋槽顶部的接合量，螺杆都会弯曲，并且因此螺旋槽顶部会磨损。
随着螺杆磨损，形成在螺杆之间的间隙变大。因此，用于树脂材料的挤出力变弱，由此填充在每一个螺杆与筒之间的空间体积中的熔化的树脂材料的轴向长度变大。该熔化的树脂材料的轴向长度的增大导致填充在每一个螺杆与筒之间的空间体积中的树脂材料随着螺杆旋转而被反复地捏和、加热以及恶化。当被装载的树脂材料的长度延伸到出口的位置时，树脂材料从出口溢出，由此，可能不能实现期望的生产量。
因此，本发明的目标是提供可以解决相关技术的上述问题的双螺杆挤出机。本发明的目标的一个示例是提供允许螺杆支撑部支撑螺杆并且减少螺杆磨损的双螺杆挤出机。
为了实现上述目标，根据本发明的双螺杆挤出机是一种具有第一螺杆和第二螺杆的双螺杆挤出机，第一螺杆与第二螺杆之间容纳有树脂材料并且旋转，并且所述双螺杆挤出机具有筒，所述第一螺杆和所述第二螺杆位于所述筒中，所述第一螺杆和所述第二螺杆的每一个都具有小径部，该小径部具有比螺旋槽顶部小的直径，所述第一螺杆的所述小径部的轴向位置与所述第二螺杆的的所述小径部的轴向位置一样，所述双螺杆挤出机包括具有支撑表面的螺杆支撑部，该支撑表面支撑所述第一螺杆和所述第二螺杆的所述小径部，并且所述螺杆支撑部具有流动路径，由所述第一螺杆和所述第二螺杆输送的树脂材料经过所述流动路径。
在所述第一螺杆和所述第二螺杆的径向方向上，形成在所述小径部与所述支撑表面之间的间隙等于或小于形成在所述螺旋槽顶部与所述筒的内表面之间的间隙。
根据本发明，螺杆支撑部支撑第一和第二螺杆的小径部，以减少产生在第一螺杆和第二螺杆中的偏斜或弯曲并且防止第一螺杆和第二螺杆磨损。
附图说明
图1示出了图示根据本发明的实施例的双螺杆挤出机的剖视图的示意图。
图2示出了图示根据所述实施例的第一螺杆支撑板和第二螺杆支撑部的示意图。
图3示出了描述根据所述实施例的第一支撑部和第二支撑部的第一支撑表面和第二支撑表面的示意图。
图4示出了描述根据所述实施例的螺杆支撑部的结构的另一示例的示意图。
图5示出了根据所述实施例的第二螺杆支撑部的结构的另一示例的示意图。
图6示出了图示根据所述实施例的第二螺杆支撑部的第一和第二支撑表面的结构的另一示例的示意图。
图7示出了根据所述实施例的第二螺杆支撑部的第一和第二支撑表面的结构的另一示例的示意图。
图8A示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的平面图的示意图。
图8B示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的剖视图的示意图。
图9A示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的结构的另一示例的平面图的示意图。
图9B示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的结构的另一示例的剖视图的示意图。
图10A示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的结构的另一示例的平面图的示意图。
图10B示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的结构的另一示例的剖视图的示意图。
图11A示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的结构的另一示例的俯视图的示意图。
图11B示出了根据所述实施例的第一螺杆的小径部和第二螺杆的小径部的结构的另一示例的剖视图的示意图。
图12示出了描述关于所述实施例的结构的总(L/D)与(FV/A)的比例关系的示意图。
图13示出了描述根据所述实施例的螺杆支撑部的支撑第一螺杆的第一支撑表面和支撑第二螺杆的第二支撑表面的示意图。
图14示出了图示根据本发明的相关技术的具有双螺杆挤出机的造粒装置的剖视图的示意图。
图15示出了图示根据本发明的相关技术的双螺杆挤出机的筒和每一个螺杆之间的间隙的示意图。
图16A示出了描述在根据本发明的相关技术的双螺杆挤出机的两个螺杆之间沿径向方向产生向外作用的力的示意图。
图16B示出了描述在根据本发明的相关技术的双螺杆挤出机的两个螺杆之间沿径向方向产生向外作用的力的示意图。
图16C示出了描述在根据本发明的相关技术的双螺杆挤出机的两个螺杆之间沿径向方向产生向外作用的力的示意图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的实施例。
图1是示出根据所述实施例的双螺杆挤出机的剖视图的示意图。
如图1所示，根据该实施例的双螺杆挤出机1具有沿相同的方向旋转的第一螺杆11和第二螺杆12；筒13，第一螺杆11和第二螺杆12位于筒13中并且树脂材料被供给至筒13；以及，可旋转地支撑第一螺杆11和第二螺杆12的第一螺杆支撑部15a和第二螺杆支撑部15b。
图2示出了图示根据所述实施例的第一和第二螺杆支撑部的示意图。图3示出了描述根据所述实施例的第一和第二螺杆支撑部的第一和第二支撑表面的示意图。
如图2所示，闸板27位于邻近所述第一螺杆支撑部15a和第二螺杆支撑部15b的位置。闸板27调节通过第一螺杆支撑部15a和第二螺杆支撑部15b输送至排出侧的树脂材料的流量。
闸板27被板支撑机构18支撑，以使得闸板27可竖直地移动。当闸板27通过板移动机构(未示出)移动时，可以调节螺杆支撑部15a和15b的流动路径的尺寸。
第一螺杆11具有螺旋槽顶部11a。同样地，第二螺杆12具有螺旋槽顶部12a。如图1所示，第一螺杆11的一端和第二螺杆12的一端被连接至传送马达8的驱动力的减速器9。马达8和减速器9使第一螺杆11和第二螺杆12沿相同的方向旋转，并且使螺旋槽顶部11a和12a彼此接触。此时，第一螺杆11和第二螺杆12在将树脂材料夹在螺旋槽顶部11a与12a之间的同时旋转。
第一螺杆11和第二螺杆12具有相同的结构。它们具有输送粉末树脂材料的上游输送部分21；塑化并且捏和树脂材料的塑化-捏和部分22；以及，输送熔化的树脂材料的下游输送部分23。这些部分依次位于第一螺杆11和第二螺杆12的每一个的轴向方向上。
第一螺杆11和第二螺杆12每一个都具有第一小径部17a。第一螺杆11的第一小径部17a的轴向位置与第二螺杆12的一样。第一小径部17a形成为圆柱形并且具有比螺旋槽顶部11a和12a的直径小的直径。同样地，第一螺杆11和第二螺杆12每一个都具有第二小径部17b。第一螺杆11的第二小径部17b的轴向位置与第二螺杆12的一样。第二小径部17b形成为圆柱形并且具有比螺旋槽顶部11a和螺旋槽顶部12a的直径小的直径。
第一小径部17a和第二小径部17b的外周表面可以由金属材料制成，该金属材料具有比第一螺杆11的螺旋槽顶部11a和第二螺杆12的螺旋槽顶部12a更高的耐磨性，以提高小径部17a和17b的耐用度。
筒13形成为圆柱形并且在输送树脂材料的轴向方向上具有相同的横截面。如图1所示，筒13具有供给粉末树脂材料的入口13a；并且具有排放口13b，该排放口13b排放在筒13中出现的气体；并且具有出口13c，被第一螺杆11和第二螺杆12捏和的树脂材料从出口13c被排出。
而且，在筒13的内表面与第一螺杆11和第二螺杆12中的每一个之间形成有预定间隙，以使得位于筒13中的第一螺杆11和第二螺杆12可以旋转。
第一螺杆支撑部15a位于树脂材料的沿输送方向(流动方向)的下游侧，并且邻近塑化-捏和部分22。第二螺杆支撑部15b位于树脂材料的输送方向上的下游侧，并且邻近第一螺杆11的出口13c侧的端部和第二螺杆12的出口13c侧的端部。
第一螺杆支撑部15a具有可旋转地支撑第一螺杆11的第一小径部17a的第一支撑表面25a；可旋转地支承第二螺杆12的第一小径部17a的第二支撑表面25b；以及，允许通过第一螺杆11和第二螺杆12输送的树脂材料经过的流动路径25c。
同样地，第二螺杆支撑部15b具有可旋转地支撑第一螺杆11的第二小径部17b的第一支撑表面25a；可旋转地支承第二螺杆12的第二小径部17b的第二支撑表面25b；以及，允许通过第一螺杆11和第二螺杆12输送的树脂材料经过的流动路径25c。
形成在第一螺杆支撑部15a的第一支撑表面25a与第一螺杆11的第一小径部17a之间的间隙Δ和形成在第一螺杆支撑部15a的第二支撑表面25b与第二螺杆12的第一小径部17a之间的间隙Δ被设置得比形成在第一螺杆11的螺旋槽顶部11a与筒13的内表面之间形成的间隙以及形成在第二螺杆12的螺旋槽顶部12a与筒13的内表面之间形成的间隙小。
同样地，形成在第二螺杆支撑部15b的第一支撑表面25a与第一螺杆11的第二小径部17b之间的间隙Δ和形成在第二螺杆支撑部15b的第二支撑表面25b与第二螺杆12的第二小径部17b之间的间隙Δ被设置得比形成在第一螺杆11的螺旋槽顶部11a与筒13的内表面之间形成的间隙以及形成在第二螺杆12的螺旋槽顶部12a与筒13的内表面之间形成的间隙小。
在第一螺杆支撑部15a和第二螺杆支撑部15b中，由于形成在第一支撑表面25a与第一小径部17a之间的间隙Δ、形成在第一支撑表面25a与第二小径部17b之间的间隙Δ、形成在第二支撑表面25b与第一小径部17a之间的间隙Δ、以及形成在第二支撑表面25b与第二小径部17b之间的间隙Δ小，所以，即使在塑化-捏和部分22中产生的侧向力导致第一螺杆11和第二螺杆12弯曲，第一螺杆11的螺旋槽顶部11a和第二螺杆12的螺旋槽顶部12a也将与筒13的内表面具有较少的接触。结果，可以防止第一螺杆11的螺旋槽顶部11a和第二螺杆12的螺旋槽顶部12a磨损。因此，熔化的树脂材料可以平稳地被挤出，而不会恶化。
每一个螺杆的磨损通常可以通过(FV/A)指示，其中F是侧向力(kgf)，V是每一个螺杆的螺旋槽顶部的外周速度(m/s)，以及A是每一个螺杆的螺旋槽顶部的面积(cm2)。
如果筒的内径和每一个螺杆的外径减小，那么外周速度V可以减小。如果使用圆柱螺杆，那么虽然其外径变小，但是每一个螺杆与筒的内表面接触处的面积可以被增大。以此方法，(FV/A)的值可以被减小。
根据本实施例，由于每一个螺杆都具有第一和第二螺杆支撑部，所以可以减小作用在支撑螺杆的一个螺杆支撑部上的力。此外，根据本实施例，多个螺杆支撑部在其多个轴向位置支撑螺杆。结果，由于在螺杆中发生的偏斜被分配给螺杆支撑部，所以发生在螺杆中的偏斜量可以被减小。
第一螺杆11和第二螺杆12的螺杆支撑部位于树脂材料输送方向的塑化-捏和部分22的下游。虽然第一螺杆11和第二螺杆12在下游侧被大大地弯曲，但是由于螺杆支撑部在塑化-捏和部分22的下游侧处支撑两个螺杆，所以可以显著地减小螺杆的偏斜或弯曲。
在图3中，第一支撑表面25a和第二支撑表面25b形成为支撑小径部17a和17b中的每一个的整个外周表面的1/2。
第一支撑表面25a基于小径部17a和17b中的每一个的外周表面的顶部、在沿逆时针旋转角度中的180度角至360度角的范围内支撑小径部17a和17b中的每一个。同样地，第二支撑表面25b基于小径部17a和17b中的每一个的外周表面的顶部、在沿顺时针旋转角度中的0度角至180度角的范围内支撑小径部17a和17b中的每一个。
流动路径25c由螺杆支撑部15a(15b)中的小径部17a(17b)的上部空间和下部空间形成。一对闸板27位于螺杆支撑部15a(15b)的上部和下部位置，以使得闸板27在夹着第一螺杆11和第二螺杆12的状态下可以沿竖直方向移动。每一个闸板27都具有与小径部17a(17b)的直径对应的弧形剖切面的部分。当该对闸板27对着小径部17a(17b)沿竖直方向移动时，流动路径25c被打开或关闭。当流动路径25c被打开或关闭时，树脂材料的流量被调节。
如上所述，由于第一螺杆支撑部15a的结构与第二螺杆支撑部15b的结构一样，所以当其被简单地称为螺杆支撑部15时，螺杆支撑部15指的是第一螺杆支撑部15a和第二螺杆支撑部15b。同样地，由于第一螺杆11和第二螺杆12中的每一个的第一小径部17a的结构与第一螺杆11和第二螺杆12中的每一个的第二小径部17b的结构一样，所以小径部17指的是第一小径部17a和第二小径部17b。
虽然一对闸板27位于上述的第一和第二螺杆支撑部的每一个的上部位置和下部位置，但是闸板可以仅位于螺杆支撑部的每一个的下部位置。
图4示出了描述根据本实施例的螺杆支撑部的结构的另一示例的示意图。如图4所示，螺杆支撑部28具有可旋转地支撑第一螺杆11的第一支撑表面29a；可旋转地支撑第二螺杆12的第二支撑表面29b；以及，允许由第一螺杆11和第二螺杆12输送的树脂材料经过的流动路径29。
第一支撑表面29a和第二支撑表面29b中的每一个支撑小径部17a(17b)的整个外周表面的几乎3/4。第一支撑表面29a和第二支撑表面29b依次形成在螺杆支撑部28的下部位置处的第一螺杆11的小径部17a(17b)与第二螺杆12的小径部17a(17b)之间。
第一支撑表面29a基于小径部17a和17b中的每一个的外周表面的顶部、在逆时针旋转角度中的90度角至360度角的范围内支撑小径部17a和17b中的每一个。同样地，第二支撑表面29b基于小径部17a和17b中的每一个的外周表面的顶部、在顺时针旋转角度中的0度角至270度角的范围内支撑小径部17a和17b中的每一个。
流动路径29c由螺杆支撑部28中的小径部17a(17b)的上部空间形成。闸板27位于螺杆支撑部28的上部位置，以使得闸板27在竖直方向上可移动。闸板27都具有与小径部17a(17b)的直径对应的弧形剖切面的部分。当闸板27对着小径部17a(17b)沿竖直方向移动时，流动路径29c被打开或关闭。当流动路径29c被打开或关闭时，树脂材料的流量被调节。
图2和图4示出的螺杆支撑部15和28中的一个的结构可以应用于第一螺杆支撑部或第二螺杆支撑部任一个。闸板27位于邻近上述的第一和第二螺杆支撑部的位置。然而，闸板可以不位于邻近第二螺杆支撑部的位置。接下来，将参照附图描述第二螺杆支撑部的结构的其它示例。
图5示出了描述根据本实施例的第二螺杆支撑部的结构的另一示例的示意图。如图5所示，第二螺杆支撑部30具有可旋转地支撑第一螺杆11的第一支撑表面31a；可旋转地支撑第二螺杆12的第二支撑表面31b；以及，允许由第一螺杆11和第二螺杆12输送的树脂材料经过的流动路径31c。
第一支撑表面31a和第二支撑表面31b支撑小径部17b的整个外周表面的1/2。第一支撑表面31a基于小径部17b的外表面的顶部、在逆时针旋转角度中的180度角至360度角的范围内支撑小径部17b。同样地，第二支撑表面31b基于小径部17b的外表面的顶部、在顺时针旋转角度中的0度角至180度角的范围内支撑小径部17b。由位于第二螺杆支撑部30中的筒13的内表面与小径部17b之间的空间形成流动路径31c。流动路径31c形成在小径部17b的上方和下方。
图6示出了图示根据本实施例的双螺杆挤出机1的第二螺杆支撑部的结构的另一示例的示意图。如图6所示，第二螺杆支撑部32具有：可旋转地支撑第一螺杆11的第一支撑表面33a；可旋转地支撑第二螺杆12的第二支撑表面33b；以及，允许由第一螺杆11和第二螺杆12输送的树脂材料经过的流动路径33c。
与如图4中示出的螺杆支撑部28相似，第一支撑表面33a和第二支撑表面33b中的每一个支撑小径部17a、17b的整个外周表面的几乎3/4。第一支撑表面33a和第二支撑表面33b依次形成在螺杆支撑部32的下部位置处的第一螺杆11的小径部17b与第二螺杆12的小径部17b之间。
第一支撑表面33a基于小径部17b的外表面的顶部、在逆时针旋转角度的90度角至360度角的范围内支撑小径部17b。同样地，第二支撑表面33b基于小径部17b的外表面的顶部、在顺时针旋转角度的0度角至270度角的范围内支撑小径部17b。
由位于第二螺杆支撑部32中的筒13的内表面与每一个小径部17b之间的空间形成流动路径33c。流动路径31c形成在小径部17b的上方。
图7示出了图示根据本实施例的双螺杆挤出机1的第二螺杆支撑部的结构的另一示例的示意图。如图7所示，第二螺杆支撑部34具有可旋转地支撑第一螺杆11的第一支撑表面35a；可旋转地支撑第二螺杆12的第二支撑表面35b；以及，允许由第一螺杆11和第二螺杆12输送的树脂材料经过的流动路径35c。
第一支撑表面35a和第二支撑表面35b中的每一个都支撑小径部17b的整个外周表面的几乎1/2。第一支撑表面35a基于小径部17b的外周表面的顶部、在逆时针旋转角度的180度角至360度角的范围内支撑小径部17b。同样地，第二支撑表面35b基于小径部17b的外周表面的顶部、在顺时针旋转角度的0度角至180度角的范围内支撑小径部17b。
第二螺杆支撑部34由第一支撑表面35a和第二支撑表面35b通过线性内表面形成。结果，虽然第二支撑部34的流动路径35c比图3中示出的流动路径25c小，但是包括第一支撑表面35a和第二支撑表面35b的第二螺杆支撑部34的内表面的实用性改善了。
流动路径35c由第二螺杆支撑部34中的小径部17b之间的上部空间和下部空间形成。
图8A和8B示出了描述根据所述实施例的位于双螺杆挤出机1中的第一螺杆11和第二螺杆12的小径部17a和17b的示意图。图8A示出了图示小径部17的平面图的示意图，而图8B示出了图示小径部17a和17b的剖视图的示意图。图8A和8B示出了沿如箭头方向所示的逆时针方向旋转的第一和第二螺杆。
如图8A和8B所示，第一螺杆11和第二螺杆12的小径部17形成为圆柱形，并且具有比螺旋槽顶部11a和12a小的直径。
下面，将会描述具有上述结构的双螺杆挤出机1的第一螺杆支撑部15a和第二螺杆支撑部15b运行。
在双螺杆挤出机1中，从筒13的入口13a供给树脂材料。在筒13中，第一螺杆11和第二螺杆12旋转。结果，树脂材料从上游输送部分21被输送到塑化-捏和部分22。在塑化-捏和部分22中被捏和的树脂材料被下游的输送部分23输送，然后被捏和了的所述树脂材料从出口13c中被挤出。
螺杆支撑部15的第一支撑表面25a和第二支撑表面25b可旋转地支撑在它们旋转时彼此接触的第一螺杆11和第二螺杆12的小径部17。在第一螺杆11与第二螺杆12之间产生的侧向力使得上游输送部分21的端部充当支点，并且使得塑化-捏和部分22充当施加力的点。因此，下游输送部23的端部大大地弯曲，第一螺杆11和第二螺杆12与筒13的内表面接触，并且第一螺杆11和第二螺杆12磨损。然而，螺杆支撑部15的第一支撑表面25a和第二支撑表面25b防止这样的情形发生。
下面，将参照附图描述第一螺杆11和第二螺杆12的小径部的结构的另一示例。
图9A和9B示出了描述根据所述实施例的位于双螺杆挤出机1中的第一螺杆11和第二螺杆12的小径部的结构的示例的示意图。图9A示出了图示小径部的平面图的示意图，而图9B示出了图示小径部的剖视图的示意图。图9A和9B示出了沿如箭头方向所示的逆时针方向旋转的第一螺杆11和第二螺杆12。根据该实施例的小径部可以应用于第一小径部或第二小径部。
如图9A和9B所示，第一螺杆11和第二螺杆12的小径部36形成为圆柱形，并且具有比螺旋槽顶部11a和12a的直径小的直径。多个凹槽41沿小径部36的轴向方向直线地形成在每一个小径部36的外周表面上。沿每一个小径部36的外周方向以预定间隔形成多个凹槽41。由于多个凹槽41用作树脂材料流动经过的流动路径的作用，由此提高了螺杆支撑部15上的树脂材料的流动性。
具有预定宽度和预定深度并且以预定节距形成的凹槽41的预定数量取决于螺杆支撑部15上的树脂材料的所需流动性。
图10A和10B示出了描述根据所述实施例的位于双螺杆挤出机1中的第一螺杆11和第二螺杆12的小径部的结构的示例的示意图。图10A示出了图示每一个小径部的平面图的示意图，而图10B示出了图示每一个小径部的剖视图的示意图。图10A和10B示出了沿如箭头方向所示的逆时针方向旋转的第一螺杆11和第二螺杆12。
本实施的小径部的凹槽结构与图9A和9B中示出的小径部35的凹槽41的结构不同。因此，将仅简略地描述本示例的小径部的凹槽。
如图10A和10B所示，多个凹槽42螺旋地形成在第一螺杆11和第二螺杆12的每一个小径部37的外周表面上。多个凹槽42沿每一个小径部37的外周方向以预定间隔形成。形成在每一个小径部37上的凹槽42的结构与图9中示出的形成在每一个小径部36上的凹槽41的不同之处在于凹槽42的纵向方向相对于轴向方向倾斜预定的倾斜角度。形成在每一个小径部37上的凹槽42在与第一螺杆11和第二螺杆12的旋转方向相同的方向上在其外周表面上扭转或缠绕。
图11A和11B示出了图示根据所述实施例的位于双螺杆挤出机中的第一螺杆11和第二螺杆12的小径部的结构的另一示例的示意图。图11A示出了图示每一个小径部的俯视图的示意图，而图11B示出了图示每一个小径部的剖视图的示意图。
如图11A和11B所示，多个凹槽43螺旋地形成在第一螺杆11和第二螺杆12的每一个小径部38的外表面上。多个凹槽43沿每一个小径部38的外周方向以预定间隔定位。与图10A和10B示出的结构的示例类似，凹槽43的纵向方向相对于轴向方向倾斜预定的倾斜角度。凹槽43的纵向方向相对每一个小径部38的轴向方向倾斜的方向与图10A和10B中示出的每一个小径部37的凹槽的倾斜方向不同。形成在每一个小径部38上的凹槽42沿与第一螺杆11和第二螺杆12的旋转方向相反的方向在其外周表面上扭转。
为了增大由螺杆支撑部15的支撑表面25a和25b支撑的面积和减少在所述结构的上述示例的每一个小径部中的第一螺杆11和第二螺杆12的偏斜或弯曲，图9A和9B中示出的每一个小径部36的面积优选大于图10A和10B中示出的每一个小径部37的面积以及图11A和11B中示出的每一个小径部38的面积。另一方面，为了提高在所述结构的上述示例的每一个小径部中的螺杆支撑部15上的树脂材料的流动性，图11A和11B中示出的每一个小径部38的流动性优选大于图9A和9B中示出的每一个小径部36的流动性，每一个小径部36的流动性优选大于图10A和10B中示出的每一个小径部37的流动性。
下面，关于螺杆的磨损，将比较根据所述实施例的具有支撑第一螺杆11和第二螺杆12的螺杆支撑部15的结构与根据本发明的相关技术的不具有螺杆支撑部的结构。
为了显示比较，使用具有69mm的直径的圆柱形螺杆和44mm至55mm的直径的小径部的双螺杆挤出机(由Japan Steel Works Ltd.制造)。螺杆的基于上述的(FV/A)计算出磨损。螺杆的(FV/A)越高，其磨损就越快。
图12是描述关于所述结构的螺杆11(12)的总(L/D)与(FV/A)之间的关系的示意图，在所述结构中，螺杆支撑部15支撑第一螺杆11和第二螺杆12，第一螺杆11和第二螺杆12中的每一个都具有小径部17。在图12中，水平轴线表示螺杆11(12)的总(L/D)，而竖直轴线表示(FV/A)的比率，设定根据本发明的相关技术的不具有支撑螺杆11(12)的小径部17的螺杆支撑部15的结构的(FV/A)是“1”。总(L/D)是支撑一个螺杆11(12)的每一个螺杆支撑部的(L/D)的和，其中L是第一螺杆11和第二螺杆12中的每一个的小径部17的长度，D是与螺杆11(12)的螺旋槽顶部相对的筒13的内径。换言之，总(L/D)是第一螺杆支撑部的(L/D)与第二螺杆支撑部的(L/D)的和。
在图12中，使用"□"表示图2和图3中示出的使用具有第一支撑表面25a和第二支撑表面25b的螺杆支撑部15的结构，而使用"Δ"表示图4中示出的使用具有第一支撑表面29a和第二支撑表面29b的螺杆支撑部28的结构。
如图12所示，当使用螺杆支撑部15并且(FV/A)被设置为小于“1”时，即当总(L/D)被设置为大于0.68时，可以减少螺杆11和12的偏斜或弯曲，并且由此可以防止螺杆11和12磨损。相反，当使用螺杆支撑部28并且(FV/A)被设置为小于“1”时，即当总(L/D)被设置为大于0.45时，可以减少第一螺杆11和第二螺杆12的偏斜或弯曲，并且由此可以防止第一螺杆11和第二螺杆12磨损。
从包括螺杆和筒的加工的双螺杆挤出机的生产的角度看，一个螺杆支撑部的(L/D)优选设置为3.5或更小。
根据本实施例的双螺杆挤出机具有第一和第二螺杆支撑部。然而，螺杆支撑部的数量不限于两个。当双螺杆挤出机具有至少一个螺杆支撑部时，其防止第一螺杆11和第二螺杆12弯曲。
最后，描述形成在螺杆支撑部上的第一支撑表面和第二支撑表面的范围。
图13是描述支撑第一螺杆11的小径部17的第一支撑表面和支撑第二螺杆12的小径部17的第二支撑表面的示意图。
如图13所示，第一支撑表面46a和第二支撑表面46b形成在螺杆支撑部45上、在相对于穿过第一支撑表面46a和第二支撑表面46b中心的水平面47的两个相同地倾斜的表面的角度至少120度角的范围内。
当形成在螺杆支撑部45的第一支撑表面46a和第二支撑表面46b的范围增加时，支撑第一螺杆11和第二螺杆12的小径部17的范围变大。结果，提高了螺杆支撑部45减少第一螺杆11和第二螺杆12的偏斜或弯曲的效果。另一方面，从螺杆支撑部45上的树脂材料的流动性的角度考虑，优选减小第一支撑表面46a和第二支撑表面46b的面积，以增大流动路径。因此，从防止第一螺杆11和第二螺杆12弯曲的角度以及从充分提高螺杆支撑部上的树脂材料的流动性的角度，需要设置形成在螺杆支撑部上的单个支撑表面的范围和包括支撑表面的内表面的形状。
如上所述，根据所述实施例的双螺杆挤出机1具有支撑第一螺杆11和第二螺杆12的第一小径部17a的第一螺杆支撑部15a；以及，支撑第一螺杆11和第二螺杆12的第二小径部17b的第二螺杆支撑部15b。因此，第一螺杆支撑部15a和第二螺杆支撑部15b支撑第一螺杆11的小径部17a和第二螺杆12的小径部17b。结果，当第一螺杆11和第二螺杆12旋转时第一螺杆11和第二螺杆12出现的偏斜或弯曲减少了。因此，可以减少第一螺杆11的螺旋槽顶部11a和第二螺杆12的螺旋槽顶部12a的磨损。
此外，根据所述实施例，由于第一螺杆11的螺旋槽顶部11a和第二螺杆12的螺旋槽顶部12a的磨损减少了，当进行双螺杆挤出机1的维修时，仅需要使用新的螺杆支撑部更换已经磨损的螺杆支撑部15a和15b。因此，由于第一螺杆11和第二螺杆12被更换的部件数量减少了，所以维修成本将减少。
而且，在根据所述实施例的双螺杆挤出机1中，由于防止了第一螺杆11和第二螺杆12的磨损，所以第一螺杆11和第二螺杆12可以充分地挤出树脂材料。因此，可以防止树脂材料从排出口13b溢出，并且由此可以防止生产率降低。
根据所述实施例，第一螺杆11和第二螺杆12沿相同的方向旋转。备选地，第一螺杆11和第二螺杆12可以沿相反的方向旋转。与所述实施例的效果类似，在这种情况下，可以减少发生在螺杆中的偏斜或弯曲。
即使在旋转的两个螺杆彼此不接触的结构中，夹在两个螺杆之间的树脂材料仍会导致与上述侧向力类似的力。因此，即使在旋转的两个螺杆彼此不接触的结构中或不管两个螺杆的螺旋槽顶部接合的大小，仍可以优选使用根据本发明的螺杆支撑部。因此，可以实现减少产生在螺杆中的偏斜或弯曲并且防止螺旋槽顶部磨损的效果。
本申请要求基于2012年6月29日申请的日本专利申请JP2012-146790的优先权，该日本专利申请的整个内容通过整体引用的方式结合于本文中。
附图标记
1 双螺杆挤出机
11 第一螺杆
11a 螺旋槽顶部
12 第二螺杆
12a 螺旋槽顶部
13 筒
15a 第一螺杆支撑部
15b 第二螺杆支撑部
17a 第一小径部
17b 第二小径部
25a 第一支撑表面
25b 第二支撑表面
26c 流动路径
Δ 间隙

Claims (16)

1.一种双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆与第二螺杆之间容纳树脂材料并且旋转，并且所述双螺杆挤出机具有筒，所述第一螺杆和所述第二螺杆位于所述筒中，所述第一螺杆和所述第二螺杆的每一个都具有小径部，该小径部具有比螺旋槽顶部的直径小的直径，所述第一螺杆的所述小径部的轴向位置与所述第二螺杆的所述小径部的轴向位置相同，所述双螺杆挤出机包括：
螺杆支撑部，所述螺杆支撑部具有支撑所述第一螺杆和所述第二螺杆的所述小径部的支撑表面并且具有流动路径，由所述第一螺杆和所述第二螺杆输送的树脂材料通过所述流动路径，
其中在所述第一螺杆和所述第二螺杆的径向方向上，形成在所述小径部与所述支撑表面之间的间隙小于形成在所述螺旋槽顶部与所述筒的内表面之间的间隙，其中所述螺杆支撑部的所述支撑表面具有支撑所述第一螺杆的所述小径部的第一支撑表面和支撑所述第二螺杆的所述小径部的第二支撑表面，
其中所述第一支撑表面和所述第二支撑表面支撑每一个所述小径部的整个外周表面的3/4，以及
其中对于所述第一螺杆和所述第二螺杆，满足L/D＞0.45的关系式，其中L是所有所述小径部的轴向长度的和，而且D是与所述螺旋槽顶部相对的所述筒的所述内表面的内径。
2.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，
其中所述第一螺杆和所述第二螺杆沿相同的方向旋转。
3.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，其中所述螺杆支撑部位于所述第一螺杆和所述第二螺杆的轴向方向上的多个位置。
4.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，
其中所述第一螺杆和所述第二螺杆的每一个都具有捏和部分，该捏和部分塑化并且捏和所述树脂材料，所述捏和部分部分地位于所述第一螺杆和所述第二螺杆中的每一个的轴向方向上，并且
其中所述螺杆支撑部在所述树脂材料的流动方向上位于所述捏和部分的下游。
5.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，
其中所述螺杆支撑部的所述第一支撑表面的一部分和所述第二支撑表面的一部分形成在所述第一螺杆的所述小径部与所述第二螺杆的所述小径部之间。
6.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，
其中所述螺杆支撑部的所述第一支撑表面和所述第二支撑表面通过平面依次连接。
7.根据权利要求1所述的双螺杆挤出机，
其中在所述第一螺杆和所述第二螺杆中的每一个的所述小径部的外周表面上形成允许所述树脂材料流动的凹槽。
8.根据权利要求7所述的双螺杆挤出机，
其中所述凹槽的纵向方向相对于所述第一螺杆和所述第二螺杆的轴向方向倾斜。
9.一种双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆与第二螺杆之间容纳树脂材料并且旋转，并且所述双螺杆挤出机具有筒，所述第一螺杆和所述第二螺杆位于所述筒中，所述第一螺杆和所述第二螺杆的每一个都具有小径部，该小径部具有比螺旋槽顶部的直径小的直径，所述第一螺杆的所述小径部的轴向位置与所述第二螺杆的所述小径部的轴向位置相同，所述双螺杆挤出机包括：
螺杆支撑部，所述螺杆支撑部具有支撑所述第一螺杆和所述第二螺杆的所述小径部的支撑表面并且具有流动路径，由所述第一螺杆和所述第二螺杆输送的树脂材料通过所述流动路径，
其中在所述第一螺杆和所述第二螺杆的径向方向上，形成在所述小径部与所述支撑表面之间的间隙小于形成在所述螺旋槽顶部与所述筒的内表面之间的间隙，
其中所述螺杆支撑部的所述支撑表面具有支撑所述第一螺杆的所述小径部的第一支撑表面和支撑所述第二螺杆的所述小径部的第二支撑表面，
其中所述第一支撑表面和所述第二支撑表面支撑每一个所述小径部的整个外周表面的1/2，所述第一支撑表面与所述第二支撑表面相对，以及
其中对于所述第一螺杆和所述第二螺杆，满足L/D＞0.68的关系式，其中L是所有所述小径部的轴向长度的和，而且D是与所述螺旋槽顶部相对的所述筒的所述内表面的内径。
10.根据权利要求9所述的双螺杆挤出机，
其中所述第一螺杆和所述第二螺杆沿相同的方向旋转。
11.根据权利要求9所述的双螺杆挤出机，其中所述螺杆支撑部位于所述第一螺杆和所述第二螺杆的轴向方向上的多个位置。
12.根据权利要求9所述的双螺杆挤出机，
其中所述第一螺杆和所述第二螺杆的每一个都具有捏和部分，该捏和部分塑化并且捏和所述树脂材料，所述捏和部分部分地位于所述第一螺杆和所述第二螺杆中的每一个的轴向方向上，并且
其中所述螺杆支撑部在所述树脂材料的流动方向上位于所述捏和部分的下游。
13.根据权利要求9所述的双螺杆挤出机，
其中所述螺杆支撑部的所述第一支撑表面的一部分和所述第二支撑表面的一部分形成在所述第一螺杆的所述小径部与所述第二螺杆的所述小径部之间。
14.根据权利要求9所述的双螺杆挤出机，
其中所述螺杆支撑部的所述第一支撑表面和所述第二支撑表面通过平面依次连接。
15.根据权利要求9所述的双螺杆挤出机，
其中在所述第一螺杆和所述第二螺杆中的每一个的所述小径部的外周表面上形成允许所述树脂材料流动的凹槽。
16.根据权利要求15所述的双螺杆挤出机，
其中所述凹槽的纵向方向相对于所述第一螺杆和所述第二螺杆的轴向方向倾斜。
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