CN105392609A - 用于挤出弹性体混合物的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于挤出弹性体混合物的设备，其包括旋转的螺杆(1)，所述螺杆(1)具有设置在固定的鞘(2)内的螺旋片(3)，所述螺杆的上游端部(7)能够联接至旋转驱动装置且其下游端部(8)能够将混合物朝向出口通道推送，所述螺杆具有管状形状以允许来自液压冷却回路的流体流动，所述螺杆(1)的下游端部(8)的外直径与鞘(2)的出口孔口(6)的内直径限定出用于混合物的通道的空气间隙。根据本发明，该设备包括工作环(20、30)，所述工作环(20、30)利用快速固紧装置而在所述下游端部(8)的附近能够直接移除地安装，从而基于使用的混合物的成分来改变所述空气间隙并且向所述空气间隙内的混合物施加剪切应力。

Description

用于挤出弹性体混合物的设备
技术领域
本发明涉及一种用于挤出塑性物质，特别是旨在用于制造轮胎的弹性体混合物的设备。
背景技术
这些挤出设备一般包括位于桶内部的挤出螺杆，该挤出螺杆的目的是推进要被挤出的混合物且向该混合物施加压力，挤出产品的最终形状取决于出口模具。螺杆还有使混合物均匀的作用，特别地，还具有确保使混合物体积之内的热学特性、流变特性和化学特性进行较佳地均匀化的作用，从而使得这些在出口模具处维持恒定。
已知旨在改进挤出设备(或者挤出器)中的混合物的均匀性的不同的装置，这些装置位于挤出设备的出口模具的上游。如从文献DE3805849可知，这些装置包括需要设置在挤出器的桶的外周的起到均匀作用的突出部的那些，这些突出部的端部突出到挤出腔室内以确保更佳地剪切混合物。
然后期望改造挤出器的性能使其适用于与给定的螺杆和给定的桶一起使用的各种混合物。因此，提出一个如下方案：以可调整的方式安装起均匀作用的突出部。这种方案例如在文献FR2193685或FR2582251中进行描述。因此，通过根据容纳在挤出腔室中的混合物类型而改变突出部在挤出腔室中位置的方式，能够获得更好的混合质量，但是操作所耗费成本的巨大,并且全部的需要用以对所有突出部进行设置的时间增加。此外，现有技术还公开了同时调整所有突出部的方案，但是这些方案复杂且存在突出部与挤出腔室之间的密封问题。
本领域中的其它已知的方案需要使用安装在挤出器的出口处(正好在用于被挤出的产品的出口模具之前)的筛网或者破碎机板。文献US3756574和EP0381171描述了这种设备，其改进混合物的均匀性并且筛除了杂质。这些安装在出口模具之前的筛网或者破碎机板具有以下缺点：使混合物留存在混合物通道孔口内，这些孔口难以清理。
还已知文献FR2636560，该文献描述了这样一种设备：该设备通过使用使螺杆相对于挤出机器的桶轴向移动的装置，从而用于连续改变挤出机器的操作。这种设备使得机器的构造复杂且有些不太可靠。
还从文献US3191229已知这样一种机器：其包括锥形环并用于使塑性物或者橡胶体持续混合，所述锥形环在轴向移动的时候能够调整位于机器出口处的间隙。但是，这种调整对于螺杆的轴向定位较敏感。
文献GB894127描述一种包括均匀化区域(该区域在起均匀作用的环与螺杆的下游端部之间)的用于塑性管的挤出器。但是，该环安装于管状挤出嘴并且设计用于给定的尺寸及特定的挤出管材料。
此外，挤出机器或者设备一般包括挤出螺杆，挤出螺杆是管状形式从而使得在螺杆内部放置成与液压冷却回路连通设置的时候，挤出螺杆能够被冷却。为此，螺杆的前端部由回路封闭塞封闭并且螺杆的上游端部设置有与机器的液压冷却回路连接的装置。在这种类型的机器中，必须断开与液压冷却回路的连接并排干液压冷却回路才能移除和置换螺杆。
文献US2224212描述了这种情况，该文献描述了一种用于由锯屑或者木屑制成的坯块的压块机，该压块机包括可移除的成型头部。该头部的移除需要在冷却回路已经排空的情况下，用以避免泄露。
发明内容
本发明的一个目的是克服上述文献中的缺点，并且通过简单地调整挤出机的特性使挤出机适用于挤出的混合物而不需要对挤出机的液压冷却回路的操作间断，从而在弹性体混合物离开挤出机之前在其均匀性方面实现显著改进。
这个目的通过本发明得以实现，本发明提出一种用于挤出弹性体混合物的设备，该设备包括：旋转的螺杆，所述螺杆具有设置在固定的桶内的螺旋片，所述螺杆的上游端部能够联接至旋转驱动装置且其下游端部能够将混合物朝向出口模具推送，该螺杆具有管状形状以允许来自液压冷却回路的流体流动，螺杆的下游端部的外直径与桶的出口孔口的内直径形成用于混合物的通道的间隙，特征在于，该设备包括工作环，该工作环利用快速装配装置而能够直接移除地安装在所述下游端部的附近，从而根据使用的混合物的成分来改变所述间隙并且向所述间隙内的混合物施加剪切应力。
工作环设置为使得能够利用快速装配装置(用于将工作环装配至挤出机的混合物出口端部)而进行移除或者更换，所述环能够安装在挤出机的螺杆上和/或挤出机的桶的内部，这意味着能够根据弹性体混合物的成分和物理化学性质而快速且简单地更换工作环。当提到所述环在挤出机的出口处(正好在端部处在通道之后)是直接可移除的(表示该环为可更换地安装)时，这意味着所述环直接可操作成使其能够快速装配至挤出机的出口端部以及从挤出机的出口端部移除，大多数挤出机在出口端部处通过使其成型部件(例如适配器或者转动头)回转而操作成可进入开口位置中。快速装配装置表示的是可移除的安装装置，其允许工作环单独装配和移除而无需移除或者重新装配其它中间固定部件或者挤出机螺杆的部件，并且更特别地无需移除挤出螺杆液压冷却回路排空塞(该塞在螺杆的下游端部处封闭回路)。这表示在更换工作环的同时液压回路能够保持工作。
本发明的工作环设置为在螺杆的下游端部附近为直接可移除并且可快速更换，这就是说可以减小间隙的初始尺寸，从而使得就能够快速调整该间隙，这具有以下效果：刚好在桶的孔口之前向弹性体混合物施加额外的剪切应力。该剪切应力因而适配成为适用于存在于挤出机内的弹性体混合物，从而在混合物离开挤出机的时候确保混合物更好的均匀性。此外，在挤出机的出口处设置成这样的环使得压力下降，导致螺杆每圈的输送量降低，并且能够以这种方式增加对混合物处理的工作量。
此外，本发明的工作环安装在挤出机的螺杆上和/或桶上，能够在能够旋转的第一表面与固定的第二表面之间获得额外的剪切。这允许混合物随着螺杆转动而被排出，并消除出现在现有技术中的穿孔的破碎机板或者筛网(它们固定地安装在挤出机的出口处)出现的任何清理方面的问题。
优选地，工作环允许间隙在挤出机的公称直径的0.5％至5％之间变化。
使用不同的弹性体混合物在实验室条件下进行测试的过程中已经发现，通过根据挤出机的公称直径来调整间隙的变化能够将足够的应力施加至间隙中的混合物以在挤出机的出口处实现良好的均匀性。
根据本发明的第一实施方案，工作环安装在所述液压回路的封闭塞(其形成螺杆的下游端部)上。
根据本发明的第二实施方案，所述环安装在桶的内部。
在本发明的实施方案的一个替代形式中，限定所述间隙的工作环的表面是光滑的。在实验室条件下进行的测试过程中发现，在工作环的光滑的表面与属于挤出机的桶或螺杆的相对的表面之间测得的预先设定的间隙值实现了额外的剪切作用，即使是在光滑平面的情况下。
在本发明的实施方案的一个替代形式中，限定所述间隙的工作环的表面是褶皱的。在实验室条件下进行的测试过程中发现，这样形成的褶皱部在每个皱褶部的后部处(沿着螺杆旋转的方向看)确保混合物更好地移动，该间隙允许在褶皱部的基部和属于挤出机的桶或螺杆的相对的表面之间限定这种作用。
优选地，工作环具有倾斜的且呈直线形的褶皱部或者螺旋形式的褶皱部。
在一个有利的实施方案中，所述倾斜的或者螺旋形式的褶皱部与螺杆的轴向方向形成小于45°的角度。这与褶皱部是直形的情况相比，在混合物上形成更大的剪切量。
在本发明的另一个有利的实施方案中，所述倾斜的或者螺旋形式的褶皱部与螺杆的轴向方向形成45°至80°之间的角度。这还能够有助于将混合物排出且清空挤出机。
还优选地，在已经调整所述工作环之后，所述间隙减小至0.3mm至5mm之间的值。
优选地，工作环为整体呈圆柱形的形状，直径大于其宽度。优选圆柱形的工作环，这是因为这种环不存在由于混合处理过程中膨胀所导致的间隙形状或者尺寸变化的问题。
有利地，工作环的可用宽度小于或者等于挤出螺杆的直径。
因而在实验室条件下进行测试的过程中已经发现，工作环的可用(或者剪切)宽度直接与压力下降及挤出机中的混合物经受的剪切时间成比例。因而，对于直径为110mm至150mm之间的挤出机螺杆，工作环的可用宽度优选选择为2mm至30mm之间的范围。对于直径大于150mm的螺杆，螺杆的可用的宽度可以增加直至等于挤出螺杆的直径(275mm)。
附图说明
将从下面段落并结合下列附图来更好地理解本发明：
图1a是显示本领域现有的挤出设备的螺杆和桶组件的纵向横截面的视图，图1b是图1a的左侧部分的细节放大视图；
图2a是显示根据本发明的第一实施方案的挤出设备的螺杆和桶组件的纵向横截面视图，图2b是图2a的左侧部分的细节放大视图；
图3是根据第一实施方案的一个替代形式制成的挤出设备的立体视图，示出了桶的部分横截面用以显示螺杆；
图4为图3的工作环的立体视图；
图5为图4的工作环的保持件的立体视图；
图6a为根据第一实施方案的第二替代形式制成的挤出设备的前视图，图6b为图6a的设备的轴向横截面视图，而图6c和图6d显现了图6a的工作环的侧视图立和体视图；
图7a是显示根据本发明的第二实施方案的挤出设备的螺杆和桶组件的纵向横截面视图，图7b是图7a的左侧部分的细节放大视图，
在各个附图中，相同或相似的元件附有相同的附图标记。因此不再特意重新描述这些元件。
具体实施方式
图1a显示了根据现有技术的螺杆和桶组件的纵向横截面视图，该螺杆和桶组件形成挤出设备或者挤出机的一部分。挤出机包括围绕其纵向轴线旋转驱动的螺杆1，该纵向轴线在形成桶2的伸长的圆柱形封闭部的内部。螺杆1配备有螺旋片3，根据挤出机要提供的操作类型来限定各螺旋片3的螺距和斜度。螺旋片3与桶2的内壁4协同操作以执行均匀化的任务并且允许混合物在进料口5(在此处引入材料)与出料开口6(在此处混合物离开桶2)之间行进。从材料在桶2内部行进的方向观看，材料进料口5设置在螺杆1的上游端部7附近，而混合物出料开口6设置在螺杆1的下游端部8附近。螺杆1的下游端部8开向通到整体呈锥形的适配器中，该适配器在混合物穿过出口模具(出口模具在图中未显示)之前接收混合物。适配器在出料开口6处具有用于混合物并可移除地安装的支撑件(在图中未显示)，该支撑件例如能够以围绕垂直于螺杆1的纵向轴线的轴线枢转的方式移动。在移动之后，这种适配器保持件能够允许迅速进入桶2的出料开口6和挤出机螺杆1的下游端部8。
螺杆1具有整体呈管状的形状；其包括导管9，来自挤出机的液压回路(该回路没有在图中显示)的螺杆冷却剂在导管9中进行循环。导管9在下游端部8处被装配有密封件11的螺纹塞10封闭，在上游端部7处连通至液压回路。塞10的末端部12构成螺杆1的下游端部8并且与桶2的内壁4形成渐缩的通道14。通道14的下游端部尺寸以桶2的出口孔口6的内直径与在出口孔口6处测得的末端部12的外直径之间的差表示，该差限定出混合物通过的环形间隙“e”。
根据本发明，工作环20，30设置在螺杆1的下游端部附近，以将初始的间隙“e”的尺寸改变为值“e1”，从而使挤出机的特性适配成适用于混合物的成分及物理化学性质。
图2a和图2b示出本发明的第一实施方案，其中可以看出安装在螺杆1的下游端部8(具有由塞10的末端部12)处的工作环20。环20具有整体呈圆柱形的形状，其内部表面以能够与塞10的末端部12的外表面相适配的方式制造，环20借助螺纹件25而固定至塞10。环20具有直径更大的颈圈21，该颈圈21与桶2的出口孔口6的直径限定间隙“e1”。颈圈21对应于环的可用宽度，并且通过裙部22延伸，该裙部22包括锥形形状的内部组装表面，该内部组装表面与螺杆1的下游端部8(在本例中是塞10的末端部12)的锥形形状的外部表面配合，以使所述环相对于挤出机的螺杆进行定心以及轴向定位，并利用使环保持入位的螺纹件25迅速旋紧。在一个替代形式中，环20止于颈圈21处且不再具有裙部22，从而使得环20更容易摘取并置换为另外一种工作环，而不需要排干挤出机。
在一个有利的实施方案中，螺纹件25和塞10具有反旋的螺纹以防止在移除工作环的时候意外地将所述塞打开。
在操作过程中，当螺杆1转动的时候，经过进料口5而进入到挤出机中的材料随着朝着出口孔口6通过而被处理并且转变为相当均匀的混合物。混合物在离开桶之前通过环20进行处理；混合物穿过间隙“e1”的时候在桶2的固定壁与工作环20的移动壁之间承受额外的剪切，这造成压力下降，导致螺杆每圈的输送量减少，并且能够通过这种方式增加对混合物完成的工作。由于将工作环20的外直径选择为适用于存在于挤出机内的混合物的类型和成分(因而由该环完成的工作也适用于存在于挤出机内的混合物的类型和成分)，因而之后在出口处产出更为均匀的混合物，同时由于进行剪切的一个壁能够移动，因而能够使得混合物被完全移除(不像安装在出口处的带有流通孔口的筛网和破碎机板那样，在筛网和破碎机板中混合物将孔口和流通孔堵塞)。
根据将要在给定的挤出机中进行处理的不同混合物的成分和物理化学性质，预先进行试验工作来确定间隙尺寸“e1”。这种特性化处理能够根据所使用的混合物而确定一组具有不同直径和不同处理表面几何参数的用于挤出机的环。
图3显示出本发明的设备的第一实施方案的一个替代形式，其包括借助整体呈锥形形状的支撑件23(在图5中最佳显示)而安装在螺杆1上的工作环20。更特别而言，工作环20包括内肩部27，内肩部27与支撑件23的外肩部28配合在一起，该组件利用螺纹件25而固定至塞10。支撑件23具有在支撑件23的锥形外表面29上形成的行进线部24，该支撑件23设置在塞10上并且支撑件23的各圈比螺杆1的螺旋片3的彼此更为靠近。因而，支撑件23使得混合物经过渐扩的通道15而被推进直到工作环20的外周。工作环20(在图4中最佳示出)具有褶皱部26，该褶皱部26的末端部直径相对于桶2的内壁具有微小的间隙(仅仅是足以供环能够在桶内部转动的间隙)，该褶皱部26的基部直径自身与桶2的内壁限定出间隙“e1”(在出口孔口6处测得)。该褶皱部的高度限定为根据混合物的成分而变化，从而使得混合物能够在桶的内壁与褶皱部的底部之间得以进行最佳处理。实际上，在实验室条件下的测试过程中已经确定，在每个褶皱部之后形成混合物的涡流，从而在挤出机的出口处能够更好地实现混合物的均匀化。褶皱部26优选为倾斜的。从而，在实验室条件下进行的测试过程中已经发现，当由褶皱部26的纵向方向的切向与螺杆1的轴向方向(理解为与螺杆的纵向方向平行的直线)形成的角度小于45°时，褶皱部26还提供剪切作用并因此确保所包括的混合物被更好地均匀化，相反，当该角度介于45°至80°之间时，褶皱部26有助于排空挤出机的操作。在一个替代形式中，褶皱部26可以是直的(这应该理解为意指与螺杆的轴向方向平行布置)。
图6a至图6d显示出本发明的设备的第一实施方案的第二替代形式。在这种替代形式中，塞10以其外部表面与图3的设备的支撑件23的外部表面相似的方式形成，更特别而言，塞10具有带有螺旋形的行进线部24的锥形外部表面29，且这些行进线部24的螺旋螺距小于螺杆1的螺旋片3的螺旋螺距。图6a至6d的工作环20具有在整个颈圈21宽度上形成的螺旋形式的褶皱部26。间隙“e1”由桶2的内壁的内直径与褶皱部26的基部26’的外直径之间的差限定。根据期望的效果来选择由褶皱部26的螺旋的方向与环的轴向方向形成的角度，特别地，对于值小于45°的情况而言，由工作环20提供的剪切作用增强，而对值处于45°和80°之间的情况而言，褶皱部26除了提供剪切作用之外，还有助于将混合物从挤出机移除。有利地，螺纹件25以这样一种方式形成：工作环20能够在拧松过程结束时被摘取。因而，螺纹件25在螺杆端部具有螺纹头40，螺纹头40的头部部分41形成为能够具有间隙地穿过环20的中间孔口46，并且螺纹头40的末端部分43形成为能够旋入设置在塞10中的孔口(其设置用于螺旋拧入的目的)中。螺纹垫圈42设置在头部部分41与末端部分43之间，并且在将螺纹件25拧松的时候抵靠工作环20的侧端部44接合，并允许工作环20与螺纹件25同时被摘取。固定在塞10的前部的凸榫45与在工作环20中形成的孔口协同运行，防止工作环20转动。
图7a和7b示出本发明的第二实施方案，其中可以看出具有安装在桶2的下游的工作环30。工作环30的外部表面31为整体呈圆柱形的形状，该环插入在桶2的端部处形成的对应形状的孔口中且借助固定螺纹件而被固定在外周处(例如，通过设置未在附图中显示的固定凸缘或者凸缘环)。工作环30的内部表面包括与螺杆1形成渐缩的通道14的锥形形状部分32，并且终止于圆柱形部分33(其与塞10的末端部12的外直径一起限定间隙“e1”)。如在前述情况中，圆柱形部分33可以设置有倾斜的且直线形的褶皱部或者螺旋形式的褶皱部，这种情况下的间隙“e1”以与环20相似的方式进行限定。
工作环20、30优选由与挤出螺杆1相同的材料制成。
在一个未在附图中显示的替代形式中，可以想到以组合的方式在螺杆1上安装可移除的工作环20并在桶2上安装可移除的工作环30，从而能够使得间隙“e1”的尺寸值的范围增加。
本发明还涉及通过改变间隙“e1”的尺寸和工作环的可用宽度两者来调整工作环20、30以适用于弹性体混合物。为此，对于给定的直径以及因此的预定的间隙尺寸，设置一组不同宽度的环。
可以设想本发明的其它的替代形式和实施方案，而并不偏离本发明权利要求书的范围。因此，可以使用可移除并且直径可变的工作环，例如与能够改变环的直径的控制机构相配合的开口环。

Claims (12)

1.一种设备，其用于挤出弹性体混合物，其包括：旋转的螺杆(1)，所述螺杆(1)具有设置在固定的桶(2)内的螺旋片(3)，所述螺杆的上游端部(7)能够联接至旋转驱动装置且其下游端部(8)能够将混合物朝向出口模具推送，所述螺杆具有管状形状以允许来自液压冷却回路的流体流动，所述螺杆(1)的下游端部(8)的外直径与桶(2)的出口孔口(6)的内直径限定出用于混合物的通道的间隙，其特征在于，该设备包括工作环(20、30)，所述工作环(20、30)利用快速装配装置而能够直接移除地安装在所述下游端部的附近，从而根据使用的混合物的成分来改变所述间隙并且向所述间隙内的混合物施加剪切应力。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述工作环(20、30)允许间隙在挤出机的公称直径值的0.5％至5％之间变化。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其特征在于，所述工作环(20)安装在所述液压回路的封闭塞上，所述封闭塞形成所述螺杆(1)的下游端部(8)。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其特征在于，所述环(30)安装在所述桶(2)的内部。
5.根据前述权利要求的任一项所述的设备，其特征在于，限定所述间隙的工作环(20、30)的表面是光滑的。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，限定所述间隙的工作环(20、30)的表面是褶皱的。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述工作环(20、30)具有倾斜的且呈直线形的褶皱部(26)或者螺旋形式的褶皱部(26)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述倾斜的或者螺旋形式的褶皱部(26)与所述螺杆(1)的轴向方向形成小于45°的角度。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述倾斜的或者螺旋形式的褶皱部(26)与所述螺杆(1)的轴向方向形成45°至80°之间的角度。
10.根据前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，调整所述工作环(20、30)之后，所述间隙减少至0.3mm与5mm之间的值。
11.根据前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，所述工作环(20、30)整体呈圆柱形形状且直径大于其宽度。
12.根据前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于，所述工作环的可用宽度小于或者等于挤出螺杆的直径。
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