CN105142876B - 单螺杆塑化机、一组设备和用于塑化输出物的方法 - Google Patents

Abstract

为了提升产出能力，一般按照物理的相似定律要增大螺杆直径。长度与直径的比例保持不变，或挤出机变长。这使得工程师力争使用具有小的螺杆直径的挤出机。本发明的目的是提供一种通用概念的单螺杆塑化机，其中有由本发明公开的具有至少150毫米的直径和具有效长度L的粗壮的螺杆，该有效长度相对于螺杆直径的比值L/D为1到8。

Description

单螺杆塑化机、一组设备和用于塑化输出物的方法

本发明涉及一种用来输送、熔化、均化和压制(即塑化)输出物的单螺杆塑化机，以及一种用于输送、熔化、均化和压制(即塑化)输出物的方法。

尤其是，该“输出物”包括塑料，特别是热塑性的聚合物(必要时带有粉末状或纤维状的添加物)，以及食品。

该“单螺杆塑化机”可以特别是挤出机，这样本发明特别涉及一种用于热塑性的聚合物的单螺杆挤出机和一种利用这种挤出机塑化热塑性的聚合物的方法。

单螺杆塑化机在现有技术中已经广为人知。在肖普内、沃尔克《挤出装置的工艺设计》，公开出版物“进展报告VDI”，系列3，第715号，杜塞尔多夫，VDI出版2001年，国际标准书号3-18-371503-1，于第4.2章节中已有关于它们的结构和流动计算的详细说明。

从专利文献DE1022017686A1中可以得到关于单螺杆塑化机的具体建议。

单螺杆塑化机经常以例如挤出机的形式存在或存在塑料浇铸机中。在此应当特别注意的是，在挤出机的内部，部分设备(能够)用于制造型材、管材、薄膜、吹塑件、板材、长丝、非织造物、带子、半成品、软管、电缆、颗粒、复合物或泡沫半成品。

对于塑化机提出了以下大量要求：为了能够很好地设计，应当在不同的对压情况下能够维持尽可能恒定的传输速度。此外，应当在最佳的预设的挤出温度下实现待处理的输出物的良好的均匀化。此外，它应当能够处理尽可能广范的多样性材料，但是同时消耗低的有效能量并由此整体上对资源有利。除了通常要求实现尽可能好的性价比之外，它应当是超水平地具有占地面积小、噪音低、可用性高、耐磨损和益于维修的优点。挤出机的制造商特别感兴趣的是后者，以能够对于不同的吞吐量和塑料提供可靠的挤出机。

自工业化以来，挤出机构造成在预设的螺杆直径的条件下，根据工艺条件(即根据压力、所用的聚合物的类型、模塑温度和均匀性等)达到相应的吞吐能力或吞吐量范围。

如果应当在维持其他工艺条件的情况下提高吞吐能力，一般需要按照物理的相似定律来增大螺杆直径。长度与直径的比值(其在技术领域中通常称为L/D)保持相同，或挤出机由于熔化问题和停留时间问题而变得更长。这导致工程师力争建立具有尽可能小的螺杆直径的挤出机。

为了提升产出能力m，原则上必须提高空闲的通道体积，并且相应地调整停留时间，以便材料完全熔化。但是不能任意地增大螺杆通道体积，这是因为螺杆还必须传输需要的驱动转矩。因此，最终必须增大螺杆直径。

为了避开位置紧凑的挤出机的缺点，在过去的十年里研发了快速转动的单螺杆挤出机。实际常见的挤出机具有35毫米到100毫米的直径D，并且具有30D到40D的圆柱体长度L，以及具有超过1米/秒的圆周速度。

缺点是，通过高的圆周速度，材料10被大大剪切，熔化温度的高度由工艺条件决定，并且加工窗口较窄。

但是，最终所有市场常见的方案很难做到提供事实上不依赖于螺杆直径的、根据相似定律可自由规划的通用的挤出机。对此有以下几个原因：首先，传输能力取决于聚合物与钢之间以及聚合物内部的摩擦系数，因此它取决于通道深度、通道宽度和聚合物特性，这就是说由于滑动特性和粘附特性是相似理论方面不能反映的，因此没有真正意义的物理相似性。于是，熔化能力不是正好与停留时间和与剪切能量成比例。最后，不同的聚合物在粘度、熔化焓、摩擦系数和形态方面不是物理相似的。

因此，当前以经验和工艺方面的知识个性化地优化挤出机来适应所提出的各种任务。具体来说，技术人员通过以下方式开始设计挤出机用于满足边界条件，即采用小的、成熟的挤出机用作输出几何体的装置，在这种输出几何体的装置中开始运用物理的相似定律，然后在后续的迭代的细化步骤中改进挤出机的工作性能。在此情况下不能保证，如此构造的挤出机还能够达到成熟的具有这种输出几何体的挤出机的产品质量。

在实际应用中，挤出机的已知参数范围为：

在格哈德·申克尔的《塑料挤出机技术》中，即《用于塑料的螺杆挤压机》一书的第二版，卡尔·汉泽出版社，慕尼黑，1963年，于第167-169页中进行了不同的计算用来理解力学模型规律，其中在一个例子中，对于其他的数值按照模型类似计算的挤出机的L/D比值在150毫米直径D的情况下为大约3.2，在第169页中提到，对于这种计算可能可以是“相当短的螺杆”，但是这个理论的建议不能视为该问题的可实现的解决方案。

实际应用中同样还有：自70年代以来，特别是由于引进沟槽套筒挤出机和快速转动的单螺杆挤出机，相应的几何体被归为非经济的。低的吞吐量相对于高的回压由于大的螺杆直径被认为是缺点。因此在过去的40多年里，科学界力争从尽可能小的和长的挤出机中获得高的输出能力，即具有大的L/D比值。在实际应用中，自70年代起，对于快速转动螺杆(快速转动的螺杆的特征在于以大于1m/s的圆周速度运行)而言，螺杆长度从大约20L/D甚至朝着直到40L/D的方向发展。

在热橡胶挤出机的领域中或通常橡胶挤出机的领域中，可以有具有大直径的很短的挤出机，像例如在洛萨·科斯特的《橡胶挤出的实践》中，卡尔·汉泽出版社，慕尼黑，国际标准书号978-3-446-40772-5，于第5页的表中有所提及；还由詹姆斯·怀特，赫尔穆特·波坦特在《螺杆挤出》中证实，汉泽出版社，国际标准书号3-446-19624-2。其中讨论了橡胶挤出机在结构上明显较短，并且在塑料挤出机中用水进行回火，而不是用电或者用油进行回火。当橡胶预热送入挤出机时(添加温度＝60-90℃)，那么热吞的挤出机可以从14-20L/D减小到6-12L/D。

然而，用于橡胶或热橡胶的挤出机与这里本发明客体的设计无关，这是因为在用于橡胶或热橡胶的挤出机中不涉及熔化和塑化输出物。由于橡胶或热橡胶原来已经具有需要的性能。因此，橡胶可以例如在室温下填入挤出机，并且于多数情况下在90℃和130℃之间离开挤出机。如果达到太高的温度，那么橡胶20会快速地损坏。处理温度要低于130℃。此外，在加工期间橡胶没有经历固体/液体相变。此外，橡胶一般以带状的形式送入挤出机中，这样不需要如添加热塑性的聚合物的颗粒那样进行压缩。相反，橡胶挤出机的主要任务是连续地传输，均匀地加热橡胶和构建挤出压力。

相反，热塑性的塑料在170℃至350℃的温度下进行处理。如在本专利申请中所述的那样，它在挤出机中额外地进行压缩和熔化，即必然会发生固体/液体相变。

本发明的目的在于为现有技术提供改善方案或者替代方案。

按照本发明的第一个方面，上述任务可以通过一种用于输送、熔化和均化输出物的单螺杆塑化机来实现，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径和有效长度的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动螺杆，其中遵循以下三个参数范围中的两个或所有参数范围，即：

·螺杆直径D为至少150毫米，尤其是200毫米至800毫米，

·有效长度L相对于螺杆直径D的比值L/D为1到8，或者。

·控制器设置成用于以低于1.5m/s的圆周速度驱动螺杆，优选地低于1.0m/s，特别优选在0.05m/s与1.0m/s之间。

在给定的参数范围内，以下中间值可以理解为具体一起公开的，如此通过以下可以选择性地限制上述区间边界值：

·备选地，螺杆直径D应当为至少150、200、300、400、500、600、700或800毫米，和/或

·备选地，螺杆直径D应当为至多500、600、700、800毫米或者更多，和/或

·备选地，L/D的比值应当为至多8、7、6、5、4、3或2，和/或

·备选地，L/D的比值应当为至少1、2、3、4、5、6或7，和/或

·备选地，圆周速度应当为至多1.0、0.9、0.8、0.7、0.6或0.5m/s，和/或

·备选地，圆周速度应当为至少0.001、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4或0.5m/s。

需要说明以下概念：

单螺杆塑化机“设置成”用于熔化和均化这里有关的输出物，即热塑性的塑料，当它无论如何设置成用于实现对此所需的温度范围时。这在大约150℃或160℃时开始，甚至在大约170℃时开始。即该机器必须设置成用于在160℃、170℃时输送、熔化和均化塑料或者更多操作。为此，它可以具有例如有源的加热工具，该加热工具朝向沿螺杆的有效长度L分布的塑料流，特别是电的加热器和/或水加热器和/或其他方式的流体加热器，如特别是油加热器。

优选地设置关断工具，当在有效的长度L上或中温度变成以下或者只是设置成，在超过100℃的范围内，例如超过130℃或超过140℃，特别是在大约150℃时，但是优选地低于170℃时，关断工具发出报警信号或者甚至自动地关闭生产中的机器。

通常在计算和设计时引入的这种直径称为“螺杆直径”D。在此是围绕着螺杆的圆柱体的内径。

通常在计算和设计时以大小L标示的这种量称为“有效长度”L。该大小L与有效的螺杆长度有关。在正常情况下，它从料斗前缘起延伸到螺杆顶部的起始位置，即直到从螺杆几何体到顶部的过渡区域。

圆柱体要么在长度L上内部光滑，其中在本发明的上下文中应当理解成表面粗糙度最大0.1毫米；要么在长度L内具有光滑的区段和粗糙的区段，例如在挤出机的输入区域中具有粗糙的内表面，以改善固体材料的传输。粗糙的表面可以具有例如沟槽、凹槽、螺纹或其它宏观的造型，特别是如现有技术已知和/或有规律性地的布置。

“控制”应当包括这样的控制，其中调节应当理解成下位概念。因此，每当在本专利申请的上下文中提及控制器时，应当理解成“控制，尤其是调节”。尤其是转速、温度、压力/转速特性和转速吞吐量特性可以作为调节参数。

对于实现本发明特别重要的是，单螺杆塑化机借助其控制器实现位于此处所要求的取值范围内的工作点。当控制器另外设计成以替代的、位于此处所要求的取值范围外的工作点来驱动单螺杆塑化机时，这也可以很容易地满足。

“圆周速度”应当是在螺杆运行角速度中的在螺杆最外侧的直径上的任意一点的切向速度。因此，圆周速度等于运行中的螺杆的角速度和螺杆直径D的乘积，其中为了计算假定该螺杆的最外侧圆周和圆柱体的内直径之间余留的间隙宽度为零。

在此所建议的形式的螺杆具有短到令人惊讶的有效长度L，但是为此具有大到令人惊讶的螺杆直径D。它不仅显著地减小了所需的构造空间，而且特别是对于调整螺杆几何体以适应于各种技术任务而言获得了很多的自由度。为了改变所期望的吞吐量，可以在设计中于恒定直径的情况下简单地修改长度。这同时是一个与格哈德·申克尔明显不同的构思，其谈到，在相同的长度下增大直径。与之相反，本发明很大的优势是保持直径的大小而改变长度。如此可以通过较小地改变螺杆长度来调整挤出机产量，而不改变熔体特性。

建议，该单螺杆塑化机沿机器方向在螺杆的有效长度的另一边具有熔体泵，其设置成用于在运行中构建压力。

对于于此相关的挤出机而言，这种熔体泵已经在市场上公开。如此，挤出机螺杆将熔融物直接输送到熔体泵室中，该熔体泵室安装在螺杆顶部处的前面作为圆柱体的延续。此处存在两个相互咬合的轴向平行的辊子，其轴线垂直于挤出方向(即机器方向)。它们可以以可调旋转方向和以可调旋转速度的方式进行驱动，这样它们调整熔化物抵在螺杆顶部上的压力，由此提供一种可能性，即影响挤出机中的压力和流动轮廓。通常，熔体泵用于降低螺杆反作用力或承担部分构建压力的功能。通常在这对辊子的前面和后面都有压力传感器。

根据目前了解的情况，有意义的是熔体泵挤压阻力从大约200bar起。

在挤出机用作部分设备来制造纺粘物的情况下，使用已有从大约100起到150bar的挤压阻力的熔体泵是合理的。

另一个优点在于，熔体泵显示在结构上是变化的，以从相对大的螺杆直径变换成泵的另一边相对小的用于在继续传输熔化物的相连横截面。

通常在熔体泵的前面和/或后面会有滤网。位于熔体泵前面的滤网常用于保护熔体泵，并且可以设计成相当粗的滤网。通常在熔体泵的前面和后面有滤网更换器。

通过使用熔体泵与低速运行的、具有较粗的螺杆直径的短的挤出机结合，如上述作为单螺杆塑化机所建议的那样，在结构上可以抵消不均衡上升的轴向压力的缺点。此外，由于获得了自由度，通过调整螺杆前压能够改变熔化物回流的份额，并且能够使材料均匀性符合要求。

为了完整起见，应当强调的是单螺杆塑化机不一定需要熔体泵来建立希望的压力。相反，挤出机也可以例如不需要熔体泵而构建希望的压力。

因此，节省空间的、带有大的螺杆直径的短的挤出机的优点是可以在螺杆顶部处加设熔体泵，从而能够将挤出压力设置到希望的水平。这可以例如以无级的方式或者分级的方式进行。通过调节挤出压力，挤出机的使用者可以获得额外的自由度，以改变熔化物温度或材料均匀性。

按照本发明的第二个方面，上述目的可以通过一种适合于并设置成用于输送、熔化和均化输出物的单螺杆塑化机来实现，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径和有效长度的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动螺杆，尤其是如前所述的单螺杆塑化机，其中该机器的特征在于，在螺杆的有效长度L的区域中和/或在有效长度L的另一边的螺杆顶部的区域中设置有减压器，螺杆通过其而穿出以它的部分轴向长度延伸到在运行中减压的区域中，尤其是延伸到在运行中具有环境压力的区域中。

轴向压力在螺杆上的作用面可以借助缩小面积的方式减小。这种缩小面积可以通过螺杆直径的改变和/或塑化机之后的区域的流通横截面的改变来完成。

如此可以考虑结构上来替代熔体泵，即在螺杆圆柱体的末端处设置挤出模具，使得紧接在螺杆通道处形成挤出物。

挤出模具可以具有环形缝隙喷嘴，例如设置成用于产生环形的挤出物，如特别是管材，或者可以于此设置例如造粒装置。

如果螺杆通过减压器而突出，那么螺杆的有效长度L仅在进料斗与减压器之间的区域中。在这种情况下，螺杆的有效长度L比螺杆几何体的区域更短。

建议，环形缝隙喷嘴的环形间隙处于螺杆与圆柱体之间的一排通道中。在这样的实施例中，对于适合的构造方式可以去掉否则需要的、在于其沿螺杆的路径中和于其通过模具的路径中的熔化物之间的过渡构件。

如果挤出模具设置在螺杆圆柱体的末端，那么建议它在螺杆顶部的上游开始，最好直到在于螺杆顶部上游结束的螺杆圆柱体处，使得螺杆顶部和/或在螺杆顶部前的部分螺杆和/或在螺杆顶部的螺杆端面处支承螺杆的配套轴承从模具中凸出，或者甚至进入模具的喷嘴或通过模具的喷嘴而穿出。那么在相应的设计中，螺杆会部分处于环境压力的区域中。

按照本发明第三个方面，上述目的可以通过一种适合于并设置成用于输送、熔化和均化输出物的单螺杆塑化机来实现，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径和有效长度的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动螺杆，尤其是如前所述的单螺杆塑化机，其中该机器的特征在于，沿机器方向在螺杆的圆柱体的另一边连接挤出模具，其中所述挤出模具设置成用于在运行中产生颗粒，并且具有用于产生线条的多孔板和用于切割所述线条的刀具，其中所述刀具以一起转动的方式布置在所述螺杆上，尤其是在所述螺杆顶部处。

这样的实施例可以以很低的成本和空间紧凑的方式制造。此外，颗粒不依赖螺杆的转速基本上总是切成相同的大小，这是因为随着转速的增加，不仅传输的流量增大，而且刀具在其圆形轨迹上的速度也会增大。

在一个优选的实施例中，控制器设置成用于以低于1.5米/秒的圆周速度驱动螺杆，尤其是以最高1.0米/秒、0.9米/秒、0.8米/秒、0.7米/秒、0.6米/秒或0.5米/秒的圆周速度。这种实施例可以避开高速运行的螺杆，并且通过较低的圆周速度实现较低的挤出温度。

对于有效长度L，建议它在300毫米和2400毫米之间取值。这两个边界值应当分别理解成包含在区间中。此外，在一个优选的实施例中，这些边界值不应理解成严格的边界值，而是理解成模糊的边界值。发明人还以直到低于300毫米的有效长度L成功地进行了计算和样机试验。而且对于上面的区间，从目前的试验中也没有呈现出在此应当强制性地突然结束本发明的区间。

对于这些区间边界值，以及此外对于指定的螺杆直径D它的区间边界值，类似地，同一点也适用，并且同样类似地适用于比值L/D的区间范围。

应当理解的是，作为有效长度L的取值区间的下限和/或上限也可以备选为400毫米、500毫米、600毫米、700毫米、800毫米、900毫米、1000毫米、1100毫米、1200毫米、1300毫米、1400毫米、1500毫米、1600毫米、1700毫米、1800毫米、1900毫米、2000毫米、2100毫米、2200毫米和2300毫米，同样优选地分别为模糊的边界值。

关于螺杆直径D相对于螺杆通道的通道深度h间的比值D/h建议为从20至150，其中此处两个区间边界值不要理解成本发明定义的区间的严格的端点，而是只理解成在本专利申请的上下文中可能撤回的位置。

概念上，通道深度应当理解成螺杆底部与环绕螺杆的圆柱体的内径之间的径向距离，这样圆柱体的内径(即“螺杆直径D”)由螺杆的从螺杆一底部到螺杆另一底部的直径和两倍的通道深度h的总和组成。

大的比值D/h再次为具有很大尺寸的螺杆直径且为此相应短的螺杆作出共线，即为相当粗壮的螺杆做出贡献。

建议，螺杆是多档的。它可以具有例如两个螺杆档位或两个以上的螺杆档位，尤其是三个、四个、五个、六个、七个或八个螺杆档位。关于档位的数量需要考虑的是一个两分的档位在势垒区处的应当理解成刚好一个档位。

应当明确指出的是，在本专利申请的上下文中，带有不定量词的表述，例如“一个”“两个”等应当理解成“至少”的表述，只要不能从各自的上下文中得出，此处应当理解成“刚好”的表述，即例如“刚好一个”、“刚好两个”等。

升档t为沿螺杆的纵向剖面中同一通道的两个相邻的螺杆壁的间距。

优选地，该螺杆具有模块连接装置。于是可以以特别容易的方式保持和提供不同的螺杆长度。

当环绕螺杆的圆柱体具有分段结构时，那么螺杆的维护会变得十分容易。作为“分段”应当理解成每个圆柱体不是由一体式的中空圆柱体构造而成。特别是想到，圆柱体具有两个或两个以上的区段，使得圆柱体轴向分段，即沿纵向由多个部分圆柱体组成。

螺杆可以具有回火工具。于是螺杆可以从内到自外地回火，例如经由冷流引导或经由热流引导。在回火的螺杆的情况下，优选额外地具有温度传感器，以便获取螺杆表面上待塑化的材料的热耦合的情况。

在一个优选的实施例中，螺杆具有带有凹槽的螺杆轴，其具有回压轴承，或者设置成用于容纳回压轴承。

螺杆可以具有做成螺杆芯轴的螺杆轴。

前面已经说明过，该机器优选为单螺杆挤出机。

挤出机被用于塑料加工工业的许多领域中。尤其是一种挤出机，其用于传输、熔化、均化热塑性的塑料，以便将塑料熔融物紧接着引导到指定形状的喷嘴处，用以构造连续的产品。这些产品可以是例如型材、管材、薄膜、吹塑件、板材、长丝、无纺布、带子、半成品、软管、电缆、颗粒、化合物或泡沫半成品。

替代地，可以设想该机器是例如塑料浇铸机，尤其是具有中央注射活塞的塑料浇铸机。在塑料浇铸机中，塑化螺杆一般以纵向可移动的方式放置。随着所传输的塑料颗粒的数量的增加，它会在螺杆的末端处以塑化的状态聚集，直到累积了用于注入浇铸空穴中所需的数量。为了在螺杆顶部前聚集塑料熔融物，螺杆在塑化的过程中轴向回移。这就要求构造长度更高超出纯粹的螺杆长度。

显而易见的是，这样的机器也大大地受益于其几何形态相当粗壮的螺杆，尤其是短的构造长度。

按照本发明第四方面，上述目的可以通过一种用于输送、熔化和均化塑料的单螺杆塑化机来实现，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径和有效长度的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动螺杆，使得在运行中考虑到螺杆的档数得到吞吐的塑料质量流m，其中有效长度L可以为200毫米到2000毫米，并且其中在运行中质量流m和有效长度L间的比值可以为0.25kg/(h*mm)和1.4kg/(h*mm)之间，尤其是至少0.5kg/(h*mm)。

应当明确强调的是，这种形式的单螺杆塑化机的特征在于可以另外具有上述所有的技术特征。

此外，应当明确地强调的是，指定的区间边界值不必是严格的边界值。相反，在本发明的上下文中还可以考虑稍微超出或是低于的值。

概念上，对于“质量流”应当说明的是，它应当是在计算和设计时通常以参数m标示的量。在对现有技术中所用的挤出机进行上述研发时建议利用以下参数比值进行构造，这些参数比值当在笛卡尔坐标系中将吞吐量置于纵坐标上且将挤出机的有效长度置于横坐标上时基本上得到一条直线。然而该直线不穿过坐标系的零点。它还要求在力争从例如200kg/h起的吞吐量的情况下挤出机长度为大约1500毫米和往上。与之相反，在同样要求200公斤/小时的吞吐量的情况下，可以以此处所建议的数值范围来制造明显更短的挤出机，例如在大约400毫米或大约100毫米的直径D的情况下，制造长度只是大约200毫米到800毫米的挤出机。

按照本发明的第五个方面，上述目的可以通过一种用于将输出物塑化成塑料形式的方法，尤其是借助如前所述的单螺杆塑化机塑化成塑料颗粒形式的方法，其中优选地，控制器以低于1.5米/秒的圆周速度驱动螺杆，尤其是低于1.0米/秒。显然，这个区间边界值也应当理解成非严格的边界值。

根据聚合物和应用情况，挤出机工作在所期望的转速区间和吞吐量区间内。从最大吞吐量到最小吞吐量的比值通常在5：1和20：1之间。在最大吞吐量之上，有远见的工程师计划通常大约10％至20％的转速储备。在本发明中作为设计基准而指定圆周速度的上限尤其是与所力争的最大的上限的转速范围有关，其中原则上也可以以低的圆周速度来加工对剪切敏感的聚合物。

按照本发明的第六个方面，上述目的可以通过如上所述具有两个单螺杆塑化机的一组设备来实现，其中两者以最大10％的偏差具有质量流m与有效长度L间的同一比值。

为了清楚无误地理解，其中：

图1在示意性的纵向剖面中显示了带有送料斗的挤出机；

图2在示意性的纵向剖面中显示了在螺杆顶部上两个可替代使用的、示例性的不同的模具。

图1中的螺杆在其有效长度L内具有三个区域，第一个区域具有通道深度h1，其次是过渡区域，最后第三个区域具有通道深度h2，并且该螺杆还具有螺杆直径D和旋转速度n。圆周速度由D、n和π的乘积得出。

挤压方向是从左至右。

目前，对于本发明的粗壮的螺杆而言最常用的参数范围尤其是：

首先按照目前的发展状况，最具实用性的螺杆直径取值范围在大约300毫米或者更小(其中特别是对于没有熔体泵的挤出机而言也可以是更小的数值)，直到大约500毫米或者更大。

归根结底，通过巧妙地选择螺杆直径，可以在低于2000毫米的有效的螺杆长度上实现如今已知的吞吐量。

图2中的螺杆1在圆柱体2中延伸。它沿挤出方向3首先具有圆柱体的部分4，紧接着具有螺杆顶部5。

在螺杆1与圆柱体2之间构造有通道6。通过该通道，螺杆1在运行中沿挤出方向3输送熔化的塑化的塑料。

圆柱体2在螺杆顶部5的起始位置之前就结束。在圆柱体的端面上连接模具，即例如(在图2的上半部分中示出)通道6朝向环形缝隙喷嘴8逐渐变细的部分，使得该机器(未全部示出)在运行中可以挤出管材9；或者设置有例如(在图2的下部中示出)穿孔板10，用以挤出大量熔融线条11(示例性地显示)，并且设置有随后于在运行中旋转的螺杆1上一同旋转的固定刀具12，用以将熔融线条11切割成颗粒13、14(示例性地标记)。

螺杆1从挤压区域15中伸出在模具的上游通过模具穿出而进入具有环境压力的区域16中。喷嘴与螺杆1的部分圆柱体构成模具。螺杆顶部5完全处于减压的区域中，并且螺杆1的部分横截面向外突起。

Claims (39)

1.单螺杆塑化机，适合于并设置成用于输送、熔化和均化输出物，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径和有效长度的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动所述螺杆，

其特征在于，满足下述条件一：

·条件一：所述螺杆直径D为至少150毫米，所述螺杆直径D相对于通道深度h的比值D/h为20到150；并且，

满足下述两个条件中的至少一项：

·条件二：所述有效长度L相对于所述螺杆直径D的比值L/D为1到8，

·条件三:所述控制器设置成用于以低于1.5米/秒的圆周速度驱动所述螺杆。

2.根据权利要求1所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆直径D为200毫米到800毫米。

3.根据权利要求1所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述控制器设置成用于以低于1.0米/秒的圆周速度驱动所述螺杆。

4.根据权利要求3所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述控制器设置成用于以在0.05米/秒与1.0米/秒之间的圆周速度驱动所述螺杆。

5.根据权利要求1所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述单螺杆塑化机为单螺杆挤出机。

6.根据权利要求1所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述输出物为热塑性的聚合物。

7.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，沿机器方向在所述螺杆的有效长度的另一边设置有熔体泵，其设置成用于在运行中构建压力。

8.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，

在所述螺杆的有效长度L的区域中和/或在所述有效长度L的另一边的螺杆顶部的区域中设置有减压器，所述螺杆从所述减压器中穿出以它的部分轴向长度延伸到在运行中压力减小的区域中。

9.如权利要求8所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆从所述减压器中穿出以它的部分轴向长度延伸到在运行中有着环境压力的区域中。

10.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，沿机器方向在所述螺杆的圆柱体的另一边连接挤出模具。

11.如权利要求10所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述挤出模具具有环形缝隙喷嘴。

12.如权利要求10所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述挤出模具设置成用于在运行中产生环型的挤出物。

13.如权利要求12所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述挤出物是管材。

14.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，

沿机器方向在所述螺杆的圆柱体的另一边连接挤出模具，其中所述挤出模具设置成用于在运行中产生颗粒，并且具有用于产生线条的多孔板和用于切割所述线条的刀具。

15.如权利要求14所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述刀具以一起转动的方式布置在所述螺杆上，或所述刀具固定地布置，其中所述多孔板能够布置在所述螺杆上。

16.如权利要求15所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述刀具布置在螺杆顶部。

17.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述有效长度L为200毫米到2400毫米之间。

18.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆是多档的。

19.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆具有模块连接装置。

20.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，环绕所述螺杆的圆柱体具有轴向分段的结构。

21.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆具有回火工具。

22.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆具有带有凹槽的螺杆轴，其具有回压轴承或者设置成用于容纳回压轴承。

23.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆具有螺杆轴,其做成螺杆芯轴。

24.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述单螺杆塑化机是塑料浇铸机。

25.如权利要求24所述的单螺杆塑化机，其特征在于，它具有中央的注射活塞。

26.如权利要求1-6中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其特征在于，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径D和有效长度L的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动所述螺杆，使得在运行中鉴于档数得到吞吐的输出物的质量流m，

其特征在于，

所述有效长度L为200毫米到2000毫米，并且

在运行中所述质量流m与所述有效长度L之间的比值为0.25kg/h/mm到1.4kg/h/mm之间。

27.根据权利要求26所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述单螺杆塑化机是用于热塑性的聚合物的单螺杆挤出机。

28.根据权利要求26所述的单螺杆塑化机，其特征在于，在运行中所述质量流m与所述有效长度L之间的比值至少为0.5kg/h/mm。

29.单螺杆塑化机，适合于并设置成用于输送、熔化和均化输出物，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径和有效长度的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动所述螺杆，

其特征在于，

在所述螺杆的有效长度L的区域中和/或在所述有效长度L的另一边的螺杆顶部的区域中设置有减压器，所述螺杆从所述减压器中穿出以它的部分轴向长度延伸到在运行中压力减小的区域中，

所述螺杆直径D相对于通道深度h的比值D/h为20到150。

30.如权利要求29所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述螺杆从所述减压器中穿出以它的部分轴向长度延伸到在运行中有着环境压力的区域中。

31.单螺杆塑化机，适合于并设置成用于输送、熔化和均化输出物，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径和有效长度的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动所述螺杆，

其特征在于，

沿机器方向在所述螺杆的圆柱体的另一边连接挤出模具，其中所述挤出模具设置成用于在运行中产生颗粒，并且具有用于产生线条的多孔板和用于切割所述线条的刀具，所述螺杆直径D相对于通道深度h的比值D/h为20到150。

32.如权利要求31所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述刀具以一起转动的方式布置在所述螺杆上，或所述刀具固定地布置，其中所述多孔板能够布置在所述螺杆上。

33.如权利要求32所述的单螺杆塑化机，其特征在于，所述刀具布置在螺杆顶部。

34.单螺杆塑化机，用于输送、熔化和均化输出物，其中所述单螺杆塑化机带有具有螺杆直径D和有效长度L的螺杆，并且其中所述单螺杆塑化机设置成用于在运行中借助控制器以圆周速度转动所述螺杆，使得在运行中鉴于档数得到吞吐的输出物的质量流m，

其特征在于，

所述有效长度L为200毫米到2000毫米，并且

在运行中所述质量流m与所述有效长度L之间的比值为0.25kg/h/mm到1.4kg/h/mm之间，所述螺杆直径D相对于通道深度h的比值D/h为20到150。

35.通过如权利要求1-34中的任意一项所述的单螺杆塑化机来塑化输出物的方法，其中所述控制器以低于1.5米/秒的圆周速度驱动所述螺杆。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述单螺杆塑化机是单螺杆挤出机形态的。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述输出物为热塑性的聚合物。

38.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述控制器以低于1.0米/秒的圆周速度驱动所述螺杆。

39.一组设备，具有两个如权利要求1至34中的任意一项所述的单螺杆塑化机，其中两者以最大10％的偏差具有所述质量流m与所述有效长度L的同一比值。