CN107405790A - 多轴搓揉机 - Google Patents

Abstract

通道被充分限制，并由此保证用于调整所述搓揉程度的充分范围。两个螺杆能够围绕第一旋转轴旋转。设置一对门杆5，其中所述一对门杆5将两个螺杆4夹在中间并且彼此相对。所述门杆能够围绕第二旋转轴A2旋转。所述一对门杆的每个门杆都具有两个凹部9，所述凹部9彼此相对并形成所述两个螺杆贯穿的相应空间。所述一对门杆5的每个门杆都具有第一接触面21、大直径部24、27和小直径部25，其中，当门杆5旋转到最小开度位置时，所述第一接触面21与螺杆4形成面接触，其中在所述最小开度位置处，在门杆5和螺杆4之间形成的通道的面积达到最小，大直径部24、27装配到圆筒4的沟槽中，并且小直径部5的曲率半径等于两个第二旋转轴A2之间的距离的一半，并且小于大直径部24、27的曲率半径。所述一对门杆的小直径部25相互接触。

Description

多轴搓揉机

技术领域

本发明涉及一种多轴搓揉机，并且尤其涉及在门的一部分中使用的门杆的结构。

背景技术

多轴搓揉机已知做多种类型的处理，目标在于搅匀、更改合成树脂材料的性能和向合成树脂材料添加材料。专利文献1中描述的双轴搓揉机是多轴搓揉机的示例，所述双轴搓揉机具有圆筒和两个螺杆，其中所述圆筒具有内部空间；两个螺杆在圆筒中相互平行地延伸。上面提及的处理通过两个螺杆沿相同方向或相反方向执行。合成树脂材料从多轴搓揉机的供给口供给，通过传送部件传送，通过搓揉部件搓揉，然后从喷射口排出。

调整搓揉程度的门部设置在搓揉部的出口侧。通过可变地控制合成树脂材料穿过的通道的截面面积，所述门部调整搓揉部中合成树脂材料的搓揉程度。JP2000-309018A描述一种具有门杆的门部。设置一对门杆，所述一对门杆彼此相对并且将两个螺杆夹在中间。所述门杆能够围绕垂直于螺杆延伸方向的旋转轴旋转。所述门杆包括两个凹部。所述一对门杆的相应凹部彼此相对，以便形成两个螺杆穿过的空间。所述通道的围绕所述螺杆的截面面积通过所述门杆的旋转来改变。作为结果，所述合成树脂材料的搓揉程度能够进行调整。所述门杆具有大致圆筒形的外形。

所述门杆能够在最小开度位置和最大开度位置之间旋转，其中在所述最小开度位置，由螺杆和门杆形成的所述通道的面积达到最小；在所述最大开度位置，所述通道的面积达到最大。所述门杆的凹部具有通道形成面，这些面形成所述通道的一部分；以及第一接触面，所述第一接触面是从所述通道切断而形成的面。当所述门杆转到最小开度位置时，所述第一接触面与螺杆的外表面形成接触，以便限制所述通道。所述通道形成面与所述圆筒相同的曲率半径，并且所述第一接触面具有与螺杆相同的曲率半径。

专利文献1：JP2000-309018A

发明内容

在最小开度位置处的通道的面积，由所述第一接触面与所述螺杆面接触的范围确定，并且所述范围越大，所述通道的面积变得越小。在JP2000-309018A中描述的双轴搓揉机中，截面是圆形的并具有相同的半径。当所述门杆旋转到最小开度位置时，因为通道形成面的曲率半径大于第一接触面的曲率半径，所述第一接触面不能定位得相互充分接近。这在螺杆的两侧上产生所述通道不能闭合的区域。因为所述通道不能充分受到限制，不可能保证用于调整搓揉程度的充分范围。

本发明的目的是提供一种多轴搓揉机，所述多轴搓揉机能够充分限制所述通道，并由此保证用于调整搓揉程度的充分范围。

所述多轴搓揉机包括：圆筒，所述圆筒包括位于其内壁上的沟槽；至少两个螺杆，所述至少两个螺杆在所述圆筒中相互平行地延伸并且能够围绕第一旋转轴旋转；和一对门杆，所述门杆将所述至少两个螺杆夹在中间并且所述门杆彼此相对，所述门杆在所述圆筒的沟槽上围绕响应的第二旋转轴旋转，其中所述第二旋转轴与所述第一旋转轴正交。所述一对门杆的每个门杆具有至少两个凹部，并且彼此相对的所述凹部形成所述至少两个螺杆贯穿的相应空间。所述一对门杆的每个门杆包括：第一接触面，当所述门杆旋转到最小开度位置时，所述第一接触面与所述螺杆形成接触，形成于所述门杆和所述螺杆之间的通道的面积是最小的；被装配到所述圆筒的沟槽中的大直径部；和小直径部，所述小直径部的曲率半径等于两个第二旋转轴之间的距离的一半，并且小于所述大直径部的曲率半径。所述一对门杆的小直径部彼此接触。

在本发明中，所述一对门杆具有小直径部，并且所述小直径部相互接触。因而，当所述门杆旋转到最小开度位置时，所述第一接触面能够定位成相互接近。结果，所述通道的面积能够在所述最小开度位置处减小。

根据本发明能够提供一种多轴搓揉机，所述多轴搓揉机能够充分限制所述通道，并由此保证用于调整搓揉程度的充分范围。

附图说明

图1是本发明的多轴搓揉机的截面示意图；

图2A是在最小开度位置处螺杆和门杆的立体示意图；

图2B是在最大开度位置处螺杆和门杆的立体示意图；

图3A是门杆的前视图；

图3B是沿图3A中的线3B-3B的门杆的截面图；

图3C是沿图3A中的线3C-3C的门杆的截面图；

图4是显示门杆的打开和关闭操作的概念图；

图5A是显示位于最大开度位置处门杆的概念图；

图5B是显示位于最小开度位置处门杆的概念图；

图6是显示常规门杆的打开和关闭操作的概念图；

图7A是现有技术中在最大开度位置处门杆的概念图；

图7B是现有技术中在最小开度位置处门杆的概念图。

符号说明

1 多轴搓揉机

4 螺杆

5 门杆

6 沟槽

7 壁部

8 中间部

9 凹部

21 第一接触面

22 第二接触面

23 第三接触面

24 大直径部

25 小直径部

26 通道形成面

A1 第一旋转轴

A2 第二旋转轴

具体实施方式

现在参照附图描述本发明的多轴搓揉机的实施方式。这里描述双轴搓揉机的实施方式，但更一般地，本发明能够应用于具有多个螺杆的多轴搓揉机。在下面的描述和视图中，螺杆延伸的方向或者第一旋转轴A1的方向称为X方向。门杆5延伸的方向或者第二旋转轴A2的方向称为y方向。与x方向和y方向都正交的方向称为z方向。Z方向对应竖向。而且，包含第一旋转轴A1并且具有沿z方向的法线的平面称为参考面P。

另外，在本说明中，术语“第一至第三接触面”用于门杆，并且术语“接触”、“面接触”、“毗邻”等用于所述门杆和螺杆之间的位置关系或者所述上部门杆和下部门杆之间的位置关系。然而，这些术语不仅包括实际接触或毗邻的情形，还包括彼此相对同时彼此之间具有小的间隙的情形。

图1示出多轴搓揉机的截面示意图。图2A和2B是螺杆和门杆的立体示意图，其中图2A显示门杆旋转到最小开度位置的状态和图2B显示门杆旋转到最大开度位置的状态。多轴搓揉机1具有圆筒3，圆筒3由基座2支撑；和两个螺杆4，两个螺杆4在圆筒3的空间3a中沿x方向相互平行地延伸。两个螺杆4沿y方向布置，但是在图1中，第二螺杆位于所显示的螺杆4后面而没有显示。两个螺杆4连接到旋转且驱动装置(未显示)，并且能够围绕第一旋转轴A1沿相同的方向或沿彼此相反的方向旋转。两个螺杆4具有相同的形状和外直径。

用于树脂材料的供给口11设置在圆筒的一侧上，并且用于树脂材料的喷射口12设置在另一侧上。从供给口11朝向喷射口12观察，输送部13a、搓揉部14、门部15和输送部13b设置在供给口11和喷射口12之间。输送部13a将从供给口11供给的树脂材料传送到搓揉部14。搓揉部14搓揉从输送部13a进给的所述树脂材料，并且执行旨在搅匀树脂材料的性能、更改树脂材料的性能和添加材料到树脂材料的各种处理。门部15可变地控制所述树脂材料的通道和调整所述树脂材料的搓揉程度。下面将描述门部15的细节。输送部13b将搓揉程度已经被调整的树脂材料传送到喷射口12。输送部13b设有去除易挥发成分的排气口16。根据树脂材料的性能，排气口16可被省略。喷射口12排放搓揉程度已被调整的树脂材料到多轴搓揉机的外部。

每个螺杆4具有回旋部4a和螺旋片4b、4c，且回旋部4a具有作为中心轴线的第一旋转轴A1，螺旋片4b、4c呈肋的形式设置在回旋部4a的外周上。螺旋片4b设置在每个螺杆4的对应输送部13a、13b的部分上，并且沿着回旋部4a的外周围绕第一旋转轴A1连续且螺旋地延伸。不连续的螺旋片4c设置在每个螺杆4的对应搓揉部14的部分上并且沿着回旋部4a的外周围绕第一旋转轴A1螺旋地延伸。螺旋片4b、4c不设置在每个螺杆4的对应门部15的部分上，并且只设置圆筒形的回旋部4a，不设有凸部或凹部。在门部15中，螺杆4与门杆5一起形成树脂材料的通道18，在下面将对此进行描述。螺杆4通过轴向连接对应于例如输送部13a、13b、搓揉部14、门部15的部分的单个螺杆元件形成，但螺杆4也可以整体地成型。

一对门杆5(下面可称为上部门杆5a和下部门杆5b)设置在门部15中，这对门杆5将两个螺杆4夹在中间并且彼此相对。每个门杆5在y方向上延伸并且能够围绕第二旋转轴A2旋转，而第二旋转轴A2与第一旋转轴A1正交。通孔(未示出)形成在圆筒3的两侧上，在y方向上将螺杆4夹在中间。每个门部5穿过所述通孔并且由圆筒3可转动地支撑。沿y方向延伸的沟槽6形成在圆筒3的内表面上。沟槽6具有局部圆筒形的形状，通过沿着平行于圆筒的中心轴线的平面切割圆筒形成，并且沟槽6的曲率半径基本上等于门杆5的大直径部24、27(下面将进行描述)的半径。门杆5装配到沟槽6中并且能够在沟槽6中旋转。

图3A至3C是门杆的示意图，其中图3A示出门杆的前视图，图3B示出沿图3A中的线3B-3B剖切的中间部的截面图，以及图3C示出沿线3C-3C剖切的壁部的截面图。图3A至3C示出上部门杆5a，但下部门杆5b具有与上部门杆5a相同的构造。所述一对门杆5中的每个门杆具有沿着第二旋转轴A2或y方向布置的三个壁部7，以及分别安置在两个相邻壁部7之间的两个中间部8。两个中间部8和三个壁部7沿着第二旋转轴A2交替布置，更具体地，壁部7a、中间部8a、壁部7b、中间部8b、和壁部7c沿第二旋转轴A2依序设置。

两个中间部8中的每一个中间部8包括凹部9。凹部9具有在平行于螺杆4的第一旋转轴A1的x方向上延伸的半圆筒形沟槽形。两个门杆5的彼此对应的壁部7和中间部8(凹部9)相互相对。即，上部门杆5a的壁部7a与下部门杆5b的壁部7a相对，上部门杆5a的壁部7b与下部门杆5b的壁部7b相对，上部门杆5a的壁部7c与下部门杆5b的壁部7c相对，上部门杆5a的壁部7c与下部门杆5b的壁部7c相对，上部门杆5a的中间部8a与下部门杆5b的中间部8a相对，以及上部门杆5a的中间部8b与下部门杆5b的中间部8b相对。中间部8a、8b的彼此相对的凹部9形成两个螺杆4贯穿其中的空间17或者中间部8a、8b和螺杆4之间的通道18。门杆5能够围绕第二旋转轴A2在最小开度位置和最大开度位置之间旋转，由此改变中间部8a、8b和螺杆4之间的通道18的面积。所述通道的面积(开度)和流速在最小开度位置处达到最小或者理想地变为零。所述通道的面积(开度)和流速在最大开度位置处达到最大。

壁部7在与第二旋转轴A2正交的平面中包括大直径部24、小直径部25、第二接触面22和第三接触面23，其中小直径部设置在与大直径部24相对的侧上，第二接触面22设置在大直径部24和小直径部25之间，第三接触面23设置在与第二接触面22相对的、位于大直径部24和小直径部25之间的侧上。第二接触面22和第三接触面23是平坦的，并且在x-z平面上观察，大直径部24和小直径部25呈中心位于旋转中心A2(第二旋转轴A2)上的弧形。大直径部24装配到圆筒3的沟槽6中，并且具有基本上等于圆筒3的沟槽6的曲率半径的半径R3。小直径部25的半径R4小于大直径部24的半径R3。小直径部25是将第二接触面22连接到第三接触面23的弯曲表面，并且平滑地连接到第二接触面22和第三接触面23。如后面将详细描述，当第一接触面21毗邻螺杆4的外表面时，即当门杆5旋转到最小开度位置时，第二接触面22与另一门杆5的对应壁部7的第二接触面22形成面接触。当所述通道的面积达到最大时，即当门杆5旋转到最大开度位置时，第三接触面23与另一门杆5的对应壁部7的第三接触面23形成面接触。第二接触面22和第三接触面23在所述实施方式中是平坦的，但它们可以是弯曲的。即，第二接触面22可以构造成，使得它们不相互形成面接触，并且第三接触面23可构造成使得它们不相互形成面接触。

中间部8在正交于第二旋转轴A2的平面中具有通道形成面26、第一接触面21和大直径部27。大直径部27装配到圆筒3的沟槽6中，并且大直径部27的半径具有基本上等于圆筒3的沟槽6的曲率半径。中间部8的大直径部27呈弯曲表面，与壁部7的大直径部24相连续，并且具有与大直径部24一样大的半径R3。通道形成面26是半圆筒形表面，当门杆5旋转到最大开度位置时，通道形成面26与另一门杆5的通道形成面26一起形成与圆筒3的内壁相连续的圆筒形内壁。因此，通道形成面26具有与圆筒3的内直径相同的曲率半径R1。通道形成面26和圆筒3的内壁形成位于通道形成面26、圆筒3和螺杆4的外表面之间的用于树脂材料的通道18。

第一接触面21是半圆筒形切断，关于x方向形成于中间部8的凹部9的前端部或后端部中，并且第一接触面21的中心轴线相对于通道形成面26的中心轴线倾斜角度α。第一接触面21具有与螺杆4的半径相同的曲率半径R2。因此，当门杆5旋转到最小开度位置时，第一接触面21与螺杆4的外表面形成面接触。值得注意的是，在图3B中分别用附图标记26和21标示的白色的不规则五边形形状的面积和白色的基本上三角形的面积，分别表示位于3B-3B截面后面的通道形成面26的弯曲表面和第一接触面21。在这个视图中，既然通道形成面26的曲率半径R1(＝圆筒的内直径)大于第一接触面21的曲率半径R2(＝螺杆的直径)，那么第一接触面21的面积小于通道形成面26的面积。

如上所述，小直径部25的半径R4小于大直径部24的半径R3，但是小直径部24的半径R4和第一接触面21的曲率半径R2之间的关系优选R4＜R2。

接着解释可变地控制门部15处的通道的面积的方法。图4显示从y方向观察时的门杆5的操作；和图5A、5B显示从x方向观察的门杆5的操作。图4和图5A的部分(a)显示两个门杆5，每个门杆5都位于最大开度位置(最大流速位置)处。在所述最大开度位置，两个门杆5的第三接触面23相互接触，并且两个通道形成面26形成圆筒形内壁。环形通道18(图5A中的黑色区域)形成在螺杆4的外表面和通道形成面26之间。在通道入口侧上的门杆5的第一接触面21容纳在沟槽6中。两个门杆5布置成使得相应的第二旋转轴A2距离参考面P小直径部25的R4，并且相互接触以在参考面P上形成接触部28。

为了减小所述通道的面积，两个门杆5围绕相应的第二旋转轴A2在彼此相反的方向上旋转。如图4的部分(b)所示，两个门杆5围绕小直径部25旋转，并且通道形成面26关于参考面P倾斜。通道形成面26和第一接触面21之间的边界移动(突出)到通道中，由此所述通道的面积减小。由于门杆5稍微旋转而所述通道的面积变化很大，所述开度能够被快速调整。如图4中的部分(c)和图5B所述，通过两个门杆5进一步旋转在彼此相反的方向上到相应的最小开度位置，第一接触面21与螺杆4的外表面形成面接触并且阻塞所述通道。

注意，由于两个门杆5的相应第二旋转轴A2与参考面P的距离，即小直径部的半径R4设定为R4＜R2，其中在本实施方式中，R2是第一接触面21的曲率半径(＝螺杆的直径)，在门杆5的操作过程中，门杆5被阻止螺杆4的干扰。如果R4＞R2，通道形成面26和第一接触面21之间的边界干涉，并且这部分在需要时需要被斜切。因而小直径部的直径R4优选稍微小于螺杆的直径R2。

图6、7A和7B看起来类似于基于专利文献1中描述的构造的图4、5A和5B(下文称为比较示例)。为了与现有发明相比较，从两个门杆5的第二旋转轴A2到参考面P的距离、螺杆4的外直径和第一接触面21的相应曲率半径、圆筒3的内直径和通道形成面26的相应曲率半径、以及在第一接触面21和通道形成面26之间形成的角α与在图4、5A和5B中的相应数据相同。图6的部分(a)和图7A显示位于最大开度位置的门杆5。两个门杆5的通道形成面26形成位于最大开度位置的圆筒形通道壁。环形通道18(图7A中被涂成黑色的区域)形成在螺杆4的外表面和通道形成面26之间。位于通道入口侧上的门杆5的第一接触面21被容纳在沟槽6中。

为了减小所述通道的面积，两个门杆5围绕相应的第二旋转轴A2在彼此相反的方向上旋转。如图6的部分(b)所示，两个门杆5沿着圆筒形外周部分旋转，并且通道形成面26相对于参考面P逐渐倾斜。通道形成面26和第一接触面21之间的边界移动(突出)到所述通道中，因此所述通道的面积被减小。如图6的部分(c)和图7B所示，通过两个门杆5在彼此相反的方向上进一步旋转，第一接触面21与螺杆4的外表面形成面接触，并且阻塞所述通道。

图4的部分(c)和图6的部分(c)显示通道形成面26和第一接触面21之间的边界的端部分21a之间的间隔C。端部部分21a是第一接触面21的最接近接触部28的部分。间隔C对应第一接触面21不接触螺杆4的面积，即所述通道不被阻塞的区域19。在比较示例中，间隔C很大，而且大的区域19(图7B中被涂成黑色的面积)形成在所述通道的两侧上。这是因为通道形成面26的曲率半径R1大于第一接触面21的曲率半径R2，并因此，通道形成面26大于第一接触面21，因而如图7B所示，螺杆4的在参考面P附近的一部分不被圆筒形门杆的第一接触面21覆盖。如果圆筒形门杆具有等于从参考面P到第二旋转轴A2的距离的一致半径。

在所述实施方式中，参考面P和第二旋转轴A2之间的距离等于小直径部25的半径R4，并且通道形成面26的半径R1大于第一接触面21的半径R2。因此，这与通道形成面26大于第一接触面21并没有什么不同。然而，在所述实施方式中，由于大直径部24和小直径部25的设置，第一接触面21的端部分21a布置在参考面P附近。因而，第一接触面21的端部分21a定位得更接近接触部28。作为结果，间隔C减小，并且通道19在接触部18附近受到限制。

下面将概述本发明的其它优点。

(1)在比较示例中，螺杆4需要一定长度的直径以便限制所述通道的两侧上的区域19尽可能小，不能被阻塞。另一方面，由于在所述实施方式中，对螺杆4的直径不存在限制，所述直径能够根据螺杆4的强度而减小。这不仅引起螺杆4的材料成本降低，还由于所述通道的扩大，引起所述通道的调整范围的显著增加。

(2)在比较示例中，第一接触面21和通道形成面26之间的角α可能增加，以便限制所述接触部的附近中的通道19。结果，第一接触面21的端部分21a能够定位得更接近接触部28。然而，如果角α增大，那么因为中间部8的截面面积减小，很难保证门杆的强度。而且，由于角α等于所述最大开度位置和所述最小开度位置之间的旋转角度，角α的任何增大都会使门杆快速打开和关闭的优点变差。如能够从图4和6之间的比较所理解的，保证所述实施方式的中间部8具有与比较示例的中间部8大致相同的截面，并且由于角α也是大约相同的量级，所述门杆的快速打开和关闭的优点不被降低。

(3)另外，在所述实施方式中，两个门杆5的第三接触面23在所述最大开度位置处相互面接触。第三接触面23用作门杆5在最大开度位置处的止档件，并且阻止门杆5仅有旋转超过所述最大开度位置。类似地，第二接触面22用作门杆5在所述最小开度位置处的止档件。因而保证门杆5只在所述最大开度位置和最小开度位置之间旋转。

本发明不仅可应用于其中轴都具有相同直径的多轴搓揉机，而且还可应用于其中轴具有不同直径的多轴搓揉机。

Claims (4)

1.一种多轴搓揉机，包括：

圆筒，所述圆筒包括设置在其内壁上的沟槽；

至少两个螺杆，所述至少两个螺杆在所述圆筒中相互平行地延伸，并且能够围绕第一旋转轴旋转；以及

一对门杆，所述一对门杆将所述至少两个螺杆夹在中间并且所述门杆彼此相对，所述门杆在所述圆筒的沟槽上能够围绕相应的第二旋转轴旋转，其中所述第二旋转轴与所述第一旋转轴正交，

其中，所述一对门杆中的每个门杆都具有至少两个凹部，并且所述凹部彼此相对，并形成所述至少两个螺杆贯穿的相应空间；以及

所述一对门杆中的每个门杆包括：

第一接触面，当所述门杆旋转到最小开度位置时，所述第一接触面与所述螺杆形成面接触，其中在所述最小开度位置处，在所述门杆和所述螺杆之间形成的通道的面积最小；

大直径部，所述大直径部装配到所述圆筒的沟槽中；以及

小直径部，所述小直径部的曲率半径等于两个第二旋转轴之间的距离的一半，并且小于所述大直径部的曲率半径，其中，

所述一对门杆的小直径部相互接触。

2.根据权利要求1所述的多轴搓揉机，其中，

所述一对门杆的每个门杆都具有两个中间部和三个壁部，其中所述中间部包括所述凹部，所述三个壁部与所述两个中间部交替安置，并且所述一对门杆的中间部彼此相对且所述一对门杆的壁部彼此相对。

3.根据权利要求2所述的多轴搓揉机，其中，

所述壁部具有位于所述大直径部和所述小直径部之间的第二接触面，并且当所述门杆旋转到所述最小开度位置时，所述第二接触面与所述相对的壁部的所述第二接触面形成面接触。

4.根据权利要求2或3所述的多轴搓揉机，其中，

所述壁部具有第三接触面，所述第三接触面位于与在所述大直径部和所述小直径部之间的所述第二接触面相对的侧上，并且当所述门杆旋转到所述最大开度位置处时，所述第三接触面与所述相对的壁部的第三接触面形成面接触，其中在所述最大开度位置处，所述通道的面积最大。