CN1076885A - 用于可塑化混合物的多螺杆连续混合搅拌机 - Google Patents

Abstract

一种用于可塑化混合物的多螺杆、连续混合搅拌 机，其中螺杆在一外壳中转动并贯穿包围螺杆的圆筒 形外壳部分，并具有输入和输出区域以及中间的熔 化、混合和搅拌区域，其中输入和输出区域由以相同 方向转动的啮合螺旋(杆)构成，而搅拌部件设置在熔 化、混合和搅拌区域内。搅拌部件包括轴向延伸的多 边形体，其表面近似于平面，并且其棱从另一个多边 形体的旁经过时，与相应的另一个多边形体的包迹线 之间留有一小的间隙，这样当转动棱时就不相啮合， 包围棱的外壳部分与棱的距离远比间隙大得多。

Description

本发明涉及一种用于可塑化混合物的多螺杆连续混合搅拌机，其中螺杆在一外壳中转动，且贯穿包围着螺杆的圆柱形外壳部分，并具有输入和输出区域以及中间的熔化、混合和搅拌区域，其中输入和输出区域由以相同方向转动的啮合螺旋对（7，17;14.14）构成，而搅拌部件则设置在熔化、混合和搅拌区域内。

DE-AS  1，679，884也揭示了这种机器。在这种机器中，搅拌部件设计成互相啮合的搅拌盘，搅拌盘通常有两个或三个轴向延伸的棱。由于搅拌盘是互相啮合的，这些较狭窄的搅拌盘产生了剧烈的剪切力并由此而导致在被加工的材料中的热量升高得很快。由于剧烈的剪切都集中在一轴向较短的区域上，机器的操作参数没有非常精确和仔细地设定和监控时，就发生了温度的高度集中，带来了对材料产生热损害的危险。

另外还从DE-AS  2452994中了解到一种非连续工作的搅拌机，它仅用于批量生产。在搅拌加工结束后要关闭机器以便出料。在这种已知的搅拌机中，用于连续工作的所有必要部件和区域，特别是一堵塞的壳体都可以省略。它仅包括两个以相对方向转动的搅拌部件，它们具有对轴向倾斜的三角形平面，其后三角形平面的倾斜具有相对的方向以获得对待处理材料的来回馈给的效果。

本发明的目的在于提供一种将温度集中问题从根本上消除的熔化、混合、搅拌机。对这一问题，本发明是这样加以解决的：搅拌部件包括轴向延伸的多边形体，它们的表面近似于平面并基本上与轴向平行，在转动过程中，两多边形体的棱的外接包迹线之间留有一小的间隙。因此旋转时它们的棱不相交，且棱和包围棱的外壳部分间的距离远大于所述间隙。

非互相啮合的、轴向延伸的多边形体在多边形体轴向延伸的腔室的表面区域内与相关的外壳相互作用，当多边形体的一条棱在相邻的螺杆旁经过时，因此产生一缓和的搅拌作用，材料不必吸收很高的剪切力。为了产生总的所需的搅拌作用，多边形体被设计得延伸一适当的长度，这里一个优点是因为它的形状简单所以长度虽长而不会产生制造问题。多边形体的长度大于它们的包迹线的直径、材料的低剪切应力较低，这基本上是由于多边形体互相不啮合彼此从旁经过的留有一很小的间隙。由于与所述间隙相比，多边形体离开外壳有关部分的距离要大得多，因此在输出区域的方向上有一供材料输出所需的足够大的空间。因此，与这个区域相比，外壳部分的表面是适当大的，这里的一个优点是有助于需要时可从外壳部分引入必需的热量。

与已有技术的搅拌盘相比，由多边形体所产生的剪切速度要低得多，这里的一个优点是当被加工的材料沿多边形体传送时，其中的热的累积相应地减少尽管混合效力很高，但在由有关的外壳部分和多边形体构成的腔室区域内可达到前述减少热量累积的目的，这是因为材料在这些腔室中滞留的时间比较长，无论如何都比已有技术的狭窄搅拌盘的有关自由空间中的滞留时间长，因为在已有技术中，由于它们的互相啮合，故仅留下相当小的自由空间，这样被加工的材料被迫快速通过搅拌盘。本发明靠近多边形体的材料的长的滞留时间导致在有关的腔室中形成一不断重复的混合作用且不会出现特别高的热的累积，特别是热量的集中累积。

可以用已知的方法，将加热元件连到或置于外壳内而将热量引入多边形体区域内。将热量引入材料供生产之用比由高强度剪切力在材料中产生热量经济得多，因为这要由驱动机器提供相应的能量，而且所产生的转矩将导致相应的磨损。此外，经验表明，由于高强度剪切力产生热量的集中，所产生的热量必须被立刻通过冷却器排除，才能保护材料不受损害。这一危险在本发明中基本上被排除了，因为这一方面，如所陈述过的那样，由搅拌作用而在材料中产生的热量比较低，另一方面，从外界引入的热量可以加以计量以使热量不会对材料造成损害。因此，对于本发明的机器来说，特别考虑到已有技术要用冷却器来冷却时，与已有技术采用搅拌盘的机器相比，对于相同的生产量，本发明所耗用的能量要低得多。

还应当指出的是，从DE-AS  1，014，735知道也有一种非啮合双螺杆压出机，其搅拌部件由每个螺杆上的同轴的圆柱形辊子组成，平面部分设置在机器输出口和螺杆之间的相对侧。辊子的直径小于螺杆外壳的内径。由于螺杆互相不啮合以及构成内圆柱体（此内圆柱体精确地在螺杆之间的中央区域内接触）的两个螺杆外壳壁的不相重叠，辊子的直径相对于螺杆外壳的内径的减少，包括在螺杆外壳外部区域和辊子间的中央区域内的减小，其结果是在螺杆外壳方向外侧和相对辊子的方向的内侧的距离，在辊子间的区域内，从平面到相对平面间的距离是一个平面和螺杆外壳的外部区域间距离的两倍。这意味着，在操作中，相互经过的相对辊子的平面是现在的距离的两倍大，即两倍于与螺杆外壳相对时位于外侧平面的距离，因此在对于搅拌来说很重要的区域内的搅拌作用显然被减少并且失去了它的强度。

除此以外，所提到的文件仅揭示了通常长度的搅拌部件，它比螺杆的直径小得多。

本发明延伸的多边形体的棱可以是与轴线平行的。在此情况下，从制造的角度看，它成了一个可用简单方式加工的部件。然而，也可以使延伸的多边形体的棱有所倾斜，即允许它们以相对于螺杆的直径方向是一小的角度的方式延伸，使棱仅延伸过一个螺纹的几分之一。如果相邻多边形体的棱沿相同方向经过，转动螺杆将产生多边形体的相对棱的向前的趋近区域，它产生一沿着棱经过的剪切力，此时材料在一较长通道上受到瞬时剪切力，从而得到一有效的混合作用。因此，在多边形体的区域中仍保持相当长的滞留时间，然而，此剪切力对材料的处理以非常均匀的行进或移动方式进行。

为了使在靠近多边形体的表面形成的混合腔室充满物料，挡板被有利地直接设置在多边形体后面。具有中断处的反向馈料螺纹的短螺杆业已被证明作为挡板是特别合适的。在螺纹被中断的地方，材料可从一条螺纹流进另一个螺纹。

本发明的延伸的多边形体被有利地设计为一径向对称的等边多边形体以使每个多边形体表面相对于外壳壳壁和相应的另一个多边形体具有相同的作用方式。在此情况下，一横截面为六边形的多边形体被证明是特别有利的，因为如果考虑到生产工艺过程，这种六边形体对于输送被加工材料提供了良好的使物料通过的截面。

附图示出了本发明的实施例。

图1为一具有双螺杆的混合搅拌机的侧视图;

图2为上述机器的俯视图;

图3为上述机器沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的横截面图，其中两根螺杆之间转过一个角度，使一个多边形体的棱相对另一个多边形体的面;

图4为与图3相应的局部放大视图，但两螺杆以另一个角度布置;

图5至图7为多边形体的几种不同的实施例。

图1示出了一种具有双螺杆的混和搅拌机，它是一个侧视图，所以仅能看见机器的一根螺杆。螺杆1设置在示意性地画出的外壳2中。外壳2具有一用于输入待加工材料的入口3，在外壳2的左端为传动装置4，外壳2的右端有一出口5，出口5被螺杆端部6穿过。因此，这是一种传统设计的具有双螺杆的混合搅拌机。

在入口3的区域中，螺杆1有传送螺旋（杆）7，接着是一轴向延伸的多边形体8。多边形体8之后接着是一较短的、具有与螺旋7相反旋转的螺纹的螺旋9，因此螺旋9起到挡板的作用。图中所示的两个螺旋9的螺纹上都有两个中断处10，以便尽管螺旋9有挡板作用，还是能允许在螺旋9的区域内有必要的通过量。螺旋9后面接着是另一个多边体11，其后如多边形体8那样接着是螺旋12，它起相反方向上的挡板的作用，螺旋12上具有中断处13。因此多边形体8和多边形体11都起着与螺旋9和12相反的作用。出料螺旋14将传送给它的被加工的材料送到出口5而构成螺杆1的末端。

图2是图1的具有双螺杆的混合搅拌机的俯视图。挨着螺杆1的是第二根螺杆15，它和螺杆1一起由传动装置4驱动并在相同的方向上转动。和螺杆1以相同的方式制造的螺杆15设置在图2看不见的入口3的区域中，并具有传送螺旋17，它和传送螺旋7的螺纹相啮合，且反之亦然。因此，它们是已知的那种啮合式螺杆7和17，它们沿相同轴方向被驱动并且由于它们的固有的传送作用，将从入口3输入的材料从左端传送到右端。这样做时，材料被传送到多边形8和18的区域内，进而到挡板9和19以及多边形体11和21，最终通过输出螺旋14和24到达出口5。

在多边形体8和18以及11和21的区域中，由传送螺杆7/17送入的材料沿着棱25被彻底地搅拌;由于在螺杆1和15的转动时，棱25在相对的多边形体的面27或棱25旁经过，因此输入的材料以上述方式被彻底地搅拌。这里是结合附图3和4描述这一过程的。多边形体8/18和11/21在整个机器内延伸一段较长的长度，因此，在搅拌过程中产生在加工的材料内的热量被分布在一适当的长度上，这就避免了在一狭窄空间内造成热量集中的现象。最后所需的增加的热量可以从孔26中输入，这些孔26设置在外壳2上并引导一适当的热传导媒质。

图3和4为沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的横截面图，为了便于用图来说明，在图3中选择了两个螺杆1和15，它们彼此设置成这样的角度：在两个螺杆的转动过程中，一个多边形体的一条棱25在另一个多边形体的面27旁通过。在图4中，两根螺杆1和15彼此成另一种角度，即两个相对的多边形体的两条棱25彼此靠近。在这种情况下，在图3和图4中，两个多边形体8和18的包迹线29/30相互间保持一个间隙，此间隙远小于棱25离开外壳2的内壁28的距离。

在图3和图4所示的布置中，在两个多边形体8和18之间的区域内对中间的材料有一显著的搅拌作用;然而此处的这种搅拌作用在沿多边形体的一较长的距离上进行（见图2），因此对于被加工的材料来说，搅拌进行得较为平缓。如果多边形体的棱25与各自的轴线方向呈一小的角度，如图2所示，结果是产生沿着各多边形体移动的搅拌作用，这是因为各个棱25的相近区域有了轴向移动的缘故，此时两多边形体是相对的。搅拌作用形成在沿着通过的材料上，其特点是对于混合各种被输送的材料有一特别好的效果。

以下将对搅拌操作再作一次说明。从图3和4中可见，两个多边形体8和18的两条包迹线29和30是不相交的，因此有一较小的间隙，在棱25和多边形体的面27之间，基本上在那里进行着搅拌操作。在此情况下，如图中箭头所示，被加工的材料受到一有效的剪切力，它是由两个以相同方向旋转的多边形体8和18所产生的，然而在两个多边形体之间的间隙区域内，多边形体的各相对棱25或面27彼此是以相反方向通过的。

图5至7示出了多边形体的几种不同的设计。

如图5所示，多边形体的棱31是与轴线平行的。图6和7中的棱32和33与各自的多边形体轴线呈一个小的角度，棱32和33的倾斜方向相反。这种倾斜度如此之小以致棱32和33仅延伸过一个螺旋的几分之一，当棱32和33继续延长时，将产生一很大的节距。

业已证明，图2所示的多边形体的棱25的设计方式，即棱25向相同方向上倾斜有最佳的效果，因为在此情况下，当一条棱相对于相应的另一个多边形体设置时，前述搅拌操作的移动作用是特别明显的。

还必须提出的是，沿一台多螺杆混合搅拌机可以连续地设置几级多边形体，不一定要如图1和图2所示只用两级多边形体。多边形体的级数的多少基本上取决于被加工的材料，特别是取决于所产生的热量的多少。还可以将多边形体缩得比图1和图2中所示的短而采用更多级数的多边形体。然而，前面已经指出，只有当多边形体的长度大于它们的包迹线的直径时，各级多边形体中才能获得有效的搅拌作用。

还必须指出的是除了双螺杆外，还可以提供一种设置轴向延伸的多边形体的三螺杆的混合搅拌机。在图5至7中，所示的多边形体是空心的。然而，在实际的结构中，中空处是装有一锚定件的，锚定件贯穿整根轴并传递驱动转矩。

Claims (9)

1、一种用于可塑化混合物的多螺杆、连续混合搅拌机，其中螺杆(1，15)在一外壳(2)中旋转并贯穿圆柱形外壳部分(2)，此外壳部分(2)包围着有关的螺杆，搅拌机具有输入和输出区域以及中间的熔化、混合和搅拌区域，其中输入和输出区域由以相同方向旋转的啮合螺旋(杆)(7，17；14，24)构成，搅拌部件则设置在熔化、混合和搅拌区域内，其特征在于：

所述搅拌部件包括轴向延伸的多边形体(8，18；11，21)，其表面(27)近似于平面而且基本上轴向平行，其棱(25)在转动过程中形成包迹线(29，30)，包迹线相互之间有一小间隙，因此当转动时棱不相互啮合，棱和包围棱的外壳部(2)之间的距离比所述的间隙大得多。

2、如权利要求1所述的混合搅拌机，其特征在于，多边形体（8，18;11，21）的长度大于它们的包迹线（29，30）的直径。

3、如权利要求1或2所述的混合搅拌机，其特征在于，多边形体（8，18;11，21）的棱（31）平行于轴线延伸。

4、如权利要求1或2所述的混合搅拌机，其特征在于：多边形体（8，18;11，21）的棱（25）相对于螺杆（1，15）的轴线方向呈一小角度延伸，此角度小得使所述棱仅延伸过整个一个螺纹的的几分之一。

5、如权利要求4所述的混合搅拌机，其特征在于：对于毗邻的多边形体（8，18;11，21）所述棱（25）的角是在相同方向上延伸的。

6、如权利要求1至5中任何一个权利要求所述的混合搅拌机，其特征在于：挡板（9，12）紧接着设置在多边形体（8，18;11，21）之后。

7、如权利要求6所述的混合搅拌机，其特征在于：挡板（9，12）包括具有中断的反向馈料螺纹的短螺旋。

8、如权利要求1至7所述的混合搅拌机，其特征在于：所述多边形体的横截面设计成一等边多边形，特别是一六边形体。

9、如权利要求1至8所述的混合搅拌机，其特征在于：所述多边形的棱（25，31，32，33）被分成相对于多边形体表面（27）的窄的条形表面。

Images