CN108136646B - 用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及螺杆机(1)，其具有用于在加热区(25)中加热塑性材料(2)的感应式加热装置(39)。在加热区中，至少一个壳体部分(6)至少部分地由电磁透明的材料制成，所述材料是非磁性且不导电的，而至少一个处理元件轴(14)至少部分地由导电材料制成。当制备塑性材料时，感应式加热装置产生交变磁场，交变磁场在所述至少一个处理元件轴中产生涡电流损耗，所述涡电流损耗引起所述至少一个处理元件轴的升温。塑性材料在所述至少一个被加热的处理元件轴上被加热，尤其直到塑性材料熔化。螺杆机允许简单且高效地熔化塑性材料，由此能够显著降低能量的机械输入以及产生的螺杆机的关联磨损。

Description

用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求德国专利申请No.DE 10 2015 219 033.1的优先权，其内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及用于待处理材料的处理的螺杆机和方法。
背景技术
对于塑性材料的处理，已知的螺杆机具有入口区和设置在入口区下游的熔化或塑化区。在入口区中，诸如聚合物粉末或聚合物微丸的塑性材料被供给到螺杆机且在塑化区的方向上传送，在塑化区，塑性材料由于由捏合元件提供的机械能量输入而熔化。在这个熔化过程中，大于60％的总机械能量输入通常经由第一捏合块引入。因此，在螺杆机的塑化区中发生非常高的机械力，从而引起处理元件轴振动，这导致处理元件和壳体的机械磨损。
为了减小所需的机械能量输入，使用加热装置。从文献DE 44 04 031 C1已知螺杆机，螺杆机具有可电加热的壳体部分。壳体部分具有配备有多个电阻加热元件的导热铸造插入件。电阻加热元件在导热铸造插入件的不同级别处铸造到导热铸造插入件中。
从文献DE 35 23 929 A1(对应于文献GB 2 163 630 A)已知的是借助于感应式加热装置加热挤出机的壳体部分。为此目的，线圈借助于相应铁芯设置在可加热壳体部分的外侧上。待加热塑性材料通过壳体部分传送且借此加热。
文献DE 1 105 143 A公开了螺杆挤出机，在螺杆挤出机中，在相反方向上延伸的两个螺杆设置在筒中。筒由用于感应加热螺杆挤出机的抗热线圈环绕。筒由诸如非磁性铁的非磁性材料制成，而螺杆包括磁性材料。这允许螺杆通过感应直接加热。
从文献WO 2005/053 826 A2已知用于熔化塑性材料的设备，所述设备设计为没有螺杆，以减少与彼此摩擦接触且因此磨损的部件的数量。所述设备包括静态混合器，静态混合器为了熔化塑性材料通过欧姆或感应加热而被加热。
发明内容
本发明基于的目的是提供一种螺杆机，其提供加热待处理材料的简单且高效的方式。具体地，螺杆机倾向于允许加热材料直到其熔化。
这个目的根据本发明通过具有在权利要求1中列出的特征的螺杆机实现。如果感应式加热装置在加热区中与所述至少一个处理元件轴相互作用且不与所述至少一个壳体部分或多个壳体部分相互作用，因为所述至少一个处理元件轴与待处理材料紧密接触且在处理元件轴的大表面面积之上由待处理材料环绕，则能够明显更加容易且更加有效地加热待处理材料。为了确保到待处理材料中的高效能量输入，加热区中的所述至少一个壳体部分至少部分地由电磁透明的材料制成，所述材料是非磁性且不导电的。为了清楚原因，加热区中的所述至少一个壳体部分在后文中也称为加热区壳体部分。电磁透明的材料不与感应式加热装置相互作用。具体地，电磁透明的材料是非铁磁性的。优选地，多个加热区壳体部分、尤其所有加热区壳体部分在加热区中至少部分地由电磁透明的材料制成。相反地，所述至少一个处理元件轴在加热区中至少部分地由导电材料制成，导致感应式加热装置引起在所述至少一个处理元件轴中感应涡电流，这继而引起欧姆涡电流损耗生成，欧姆涡电流损耗引起所述至少一个处理元件轴的升温。经由所述至少一个被加热的处理元件轴，由感应式加热装置提供的能量容易且高效且以最小损耗引入待处理材料。导电材料尤其是含铁且是铁磁性的。这允许所述至少一个处理元件轴由欧姆涡电流损耗和磁滞损耗高效加热。待处理材料尤其是塑性材料或例如金属块状材料的金属材料。
所述至少一个加热区部分的电磁透明的材料例如是非金属材料，诸如陶瓷和/或纤维增强材料。相反地，所述至少一个处理元件轴的导电材料尤其是诸如钢的金属材料。
感应式加热装置产生交变磁场。交变磁场与所述至少一个处理元件轴相互作用但不与所述至少一个加热区壳体部分相互作用。交变磁场引起在所述至少一个处理元件轴中感应涡电流，涡电流导致涡电流损耗，涡电流损耗尤其与磁滞损耗一起引起所述至少一个处理元件轴的升温。相反地，所述至少一个加热区壳体部分与感应式加热装置不相互作用，所以交变磁场在所述至少一个加热区壳体部分中不产生任何实质升温。由于借助于感应式加热装置提供的能量经由所述至少一个处理元件轴引入待处理材料，这允许简单且极其高效地加热待处理材料。由于所述至少一个处理元件轴与待处理材料紧密接触且设置在待处理材料内，换言之待处理材料基本在所述至少一个处理元件轴的整个周边之上环绕所述至少一个处理元件轴，能量的输入基本无损耗地发生，因此允许待处理材料借助于感应式加热装置加热，直到待处理材料至少部分地熔化。这允许机械力在螺杆机中起作用且产生的螺杆机的磨损显著减小。
为了产生交变磁场，感应式加热装置能够具体地以频率f操作，频率f为1kHz≤f≤50kHz、尤其5kHz≤f≤45kHz、且尤其10kHz≤f≤40kHz。如果感应式加热装置以在这个第一频率范围中的频率f操作，则到所述至少一个处理元件轴中的高能量输入以高效方式实现。由于所述至少一个加热区壳体部分由非磁性且不导电的材料制成，到所述至少一个加热区壳体部分中的能量输入被有效地防止。作为这种情况的替换方案或补充方案，感应式加热装置能够以在第二频率范围中的频率f操作，频率f为140kHz≤f≤360kHz、尤其150kHz≤f≤350kHz、且尤其160kHz≤f≤340kHz。在所述两个频率范围中操作感应式加热装置允许在各种穿透深度中的激励或加热。感应式加热装置尤其在第一频率范围和第二频率范围中交替操作。这提供确保高能量输入的高效方式。
优选地，螺杆机配置为多轴螺杆机、尤其为双轴螺杆机。多轴螺杆机具有形成在壳体中的多个壳体孔和如此设置在相应关联壳体孔中以便能够围绕关联旋转轴线旋转驱动的关联处理元件轴。处理元件轴能够具体地在相同方向上旋转驱动。处理元件轴优选地配置为紧密型互相啮合对。
根据权利要求2的螺杆机确保将能量高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。所述至少一个线圈的线圈轴线或纵向中心轴线大致朝向所述至少一个处理元件轴的一个或多个旋转轴线设置。优选地，所述至少一个线圈的纵向中心轴线平行于所述至少一个处理元件轴的旋转轴线。所述至少一个处理元件轴设置在所述至少一个线圈的内部空间中。所述至少一个线圈因此以亥姆霍兹线圈的方式设置，其中处理元件轴形成芯体。交变磁场的场线因此集中在内部空间和所述至少一个处理元件轴中，所以到处理元件轴中的高能量输入以简单的方式实现。加热区在传送方向上的长度经由所述至少一个线圈的长度和/或线圈的数量可调节。所述至少一个线圈的长度具体地经由其绕组的数量可调节。
根据权利要求3的螺杆机以简单的方式确保将能量大量且高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。由于在所述至少一个线圈的内部空间中的所述至少一个加热区壳体部分唯一地由非磁性且不导电的材料制成，由感应式加热装置提供的能量以最小的损耗引入所述至少一个处理元件轴。
根据权利要求4的螺杆机以简单的方式确保将能量大量且高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。位于所述至少一个线圈和所述至少一个处理元件轴之间的螺杆机的磁性和/或导电材料会吸收由感应式加热装置提供的电磁能量，所以由感应式加热装置提供的能量仅可以以显著的损耗量引入所述至少一个处理元件轴。这被根据本发明的螺杆机有效地防止。优选地，设置在内部空间中的所述至少一个加热区壳体部分的材料是陶瓷和/或纤维增强材料，诸如氧化物陶瓷纤维增强型复合物。氧化物陶瓷纤维增强型复合物结合金属和陶瓷的积极特性，诸如电磁透明性、电和热绝缘能力、韧性且无脆性破坏表现、高抗拉和抗弯刚度、抗氧化和腐蚀性、对高达温度1300℃之上的高温稳定性、以及抗热震性。由于所述至少一个线圈的交变磁场仅产生到在内部空间外侧的导电和/或磁性构件中的低能量输入，布置在内部空间外侧的所述至少一个加热区壳体部分的区域能够由导电和/或磁性材料制成。替换性地，布置在内部空间外侧的所述至少一个加热区壳体部分的区域也可以由非磁性且不导电的材料制成。
根据权利要求5的螺杆机以简单的方式确保将能量大量且高效输入到所述至少一个处理元件轴中。由于内套唯一地由电磁透明的材料制成，内套不由交变磁场加热。因此，由感应式加热装置提供的能量基本无损耗地引入所述至少一个处理元件轴且在那里转换成热量。优选地，内套的材料是陶瓷和/或纤维增强材料，诸如氧化物陶瓷纤维增强型复合物。氧化物陶瓷纤维增强型复合物结合金属和陶瓷的积极特性，诸如电磁透明性、电和热绝缘能力、韧性且无脆性破坏表现、高抗拉和抗弯刚度、抗氧化和腐蚀性、对高达温度1300℃之上的高温稳定性、以及抗热震性。由于所述至少一个线圈的交变磁场仅产生到导电和/或磁性构件中的低能量输入，所述至少一个加热区壳体部分的至少外部部件能够由导电和/或磁性材料制成。替换性地，外部部件也可以由电磁透明的材料制成。具体地，所述至少一个外部部件也可以由陶瓷和/或纤维增强材料制成。内套具体地限定至少朝向所述至少一个壳体孔的接收空间。将所述至少一个线圈设置在接收空间中确保线圈被所述至少一个壳体部分保护且靠近于所述至少一个处理元件轴地设置。
根据权利要求6的螺杆机以简单的方式确保将能量大量且高效输入地到所述至少一个处理元件轴中。设置在内部空间内侧的内套如此抵靠于所述至少一个外部部件被支撑，以使得内套的机械稳定性被保证。内套优选地在两个末端处抵靠于所述至少一个外部部件被支撑。为了增加机械稳定性，内套可以附加地在其末端之间抵靠于所述至少一个外部部件被支撑。所述至少一个外部部件例如配置为外罩。
根据权利要求7的螺杆机以简单和可靠的方式确保将能量大量且高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。由于内套沿所述至少一个旋转轴线在至少两个支撑位置上抵靠于外部部件被支撑，内套具有高度的机械稳定性。因此，内套能够将在处理期间尤其在径向方向上发生的力驱散到所述至少一个外部部件。这有效地防止内套损坏。内套优选地由陶瓷和/或纤维增强材料制成。所述至少一个外部部件优选地由金属材料制成，所以所述至少一个外部部件拥有充分的稳定性以吸收力。优选地，两个支撑位置位于沿所述至少一个旋转轴线设置的内套的末端的区域中。
根据权利要求8的螺杆机以简单和可靠的方式确保将能量大量且高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。由于内套的外侧适于所述至少一个线圈地凹入(negatively)形成，所述至少一个线圈一方面靠近于所述至少一个处理元件轴地设置，导致大量且高效的能量输入被保证。另一方面，内套形成以螺旋形状设置在外侧上的支撑位置、或替换性地形成螺旋形支撑区域或支撑筒部，所以内套在其大表面面积之上抵靠于所述至少一个外部部件被支撑，所以在这个区域中起作用的力能够以简单和可靠的方式被驱散到所述至少一个外部部件。
根据权利要求9的螺杆机以简单和可靠方式确保将能量大量且高效输入地到所述至少一个处理元件轴中。内套的厚度D越小，到所述至少一个处理元件轴中的能量输入越大且越高效，因为所述至少一个线圈的导体能够靠近于所述至少一个处理元件轴地设置。然而，与此相反，厚度D越大，内套的机械稳定性越大。在导体的绕组之间、换言之在导体的区域外侧，厚度D能够使得内套抵靠于至少一个外部部件被支撑。因此在导体的绕组之间，厚度D可以超过用于在导体的区域的中的厚度D的上限。
螺杆机根据权利要求10以简单和可靠的方式确保将能量大量且高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。由于导体具有非圆形的横截面形状，横截面形状是大致平坦的，以允许导体或所述至少一个线圈靠近于所述至少一个处理元件轴地设置，因此确保能量的大量且高效的输入。例如，如果需要的话，导体具有可以在拐角处倒圆的矩形横截面形状。由于导体至少部分地具有线性横截面形状，导体可以诸如设置成在其大表面面积之上抵接内套且因此可以靠近于所述至少一个处理元件轴地设置。具有较大维度的横截面形状的侧面诸如设置成面向内套。
根据权利要求11的螺杆机确保简单且高效地加热待处理材料。设有绝缘层的所述至少一个处理元件防止在轴的方向上的被加热的所述至少一个处理元件的热损耗，这种热损耗不能用于加热待处理材料。绝缘层例如由陶瓷材料制成。导电材料形成所述至少一个处理元件的至少加热层，加热层形成与待处理材料接触的表面。优选地，多个处理元件、尤其所有处理元件在加热区中由导电材料制成。所述至少一个处理元件配置为螺杆元件和/或捏合元件。捏合元件可以是单一捏合盘或由多个互连捏合盘制成的一件式捏合块。
所述至少一个处理元件例如由复合材料制成。由复合材料制成的所述至少一个处理元件具有多种不同特性。外部加热层的金属材料确保由交变磁场引起的加热层的升温，以允许待处理材料直接经由加热层加热。布置在外部加热层和内部扭矩传递层之间的绝缘层最小化热损耗，因为加热层的热量不在内部扭矩传递层和轴的方向上离开，所述至少一个处理元件设置在所述轴上。内部扭矩传递层具有高机械稳定性，所以轴的扭矩能够安全地传递到所述至少一个处理元件。具体地，绝缘层确保内部扭矩传递层不由热损耗弱化。绝缘层的材料尤其是陶瓷材料。所述至少一个处理元件例如可以由陶瓷和金属粉末制成，所述陶瓷和金属粉末在对应模具中以大约1.400℃烧结，以便形成复合材料或复合体。金属陶瓷复合体的生产是已知的。从横截面看去、换言之垂直于相应旋转轴线地看去，层具有闭合、尤其是环形的形状，且环绕所述至少一个处理元件轴的旋转轴线，导致绝缘层在其整个表面之上将加热层与轴绝缘。而且，加热层具有最大表面面积，因此确保热量良好地从加热层传递到待处理材料。
根据权利要求12的螺杆机确保高能量输入。所述至少一个线圈由欧姆损耗加热。冷却装置驱散在所述至少一个线圈中产生的热损耗。所述至少一个线圈因此能够以高功率操作。优选地，所述至少一个线圈自身形成冷却导管，冷却剂能够流过冷却导管。冷却剂尤其是水。而且，接收空间例如能够完全由加热区壳体部分环绕，所以接收空间能够用作冷却导管。为了避免欧姆损耗，线圈具体地由铝或铜制成。
根据权利要求13的螺杆机确保借助于感应式加热装置提供交变磁场的简单方式。供能装置具体地包括变频器，变频器允许交流电压和/或交流电的频率f和/或幅度被调节。例如，频率f允许交变电磁场到所述至少一个处理元件轴中的穿透深度被调节。优选地，交变电磁场基本唯一地或主要地穿透到加热层中。感应式加热装置和供能装置具体地以频率f操作，频率f为
1kHz≤f≤50kHz、尤其5kHz≤f≤45kHz、且尤其10kHz≤f≤40kHz
和/或
140kHz≤f≤360kHz、尤其150kHz≤f≤350kHz、且尤其160kHz≤f≤340kHz。
根据权利要求14的螺杆机以简单的方式确保待处理材料的受控升温。经由借助于温度测量传感器测量的待处理材料的温度，能够响应于所述测量的温度调节感应式加热装置的功率。例如，控制装置比较测量的温度与熔化待处理材料所需的理想标称温度，且如果需要的话，改变感应式加热装置的功率。控制装置具体地调节用于操作感应式加热装置的交流电压和/或交流电的频率f和/或幅度。例如，感应式加热装置包括具有变频器的供能装置。
本发明还基于的目的是提供允许以简单且高效方式升温待处理材料的方法。具体地，本发明倾向于允许待处理材料加热直到其熔化。
这个目的根据本发明由权利要求15的特征实现。根据本发明的方法的优点与上文已经描述的根据本发明的螺杆机的优点相同。具体地，根据本发明的方法还能够诸如改进成具有权利要求1至14的特征。
附图说明
本发明的其他特征、优点和细节将通过后续对多个示例性实施方式的说明变得清楚。在图中，
图1示出根据第一实施方式的用于待处理材料的处理的多轴螺杆机的部分剖视图；
图2示出在感应式加热装置的区域中的图1中的多轴螺杆机的放大图；
图3示出图1中的多轴螺杆机的部分剖视平面图；
图4示出沿图1中的剖面线IV-IV的多轴螺杆机的剖视图；
图5示出在感应式加热装置的区域中的根据第二示例性实施方式的多轴螺杆机的放大图；以及
图6示出在感应式加热装置的区域中的根据第三示例性实施方式的多轴螺杆机的放大图。
具体实施方式
后文将参考图1至4描述本发明的第一示例性实施方式。多轴螺杆机用于待处理材料2的处理。待处理材料2例如是塑性材料。
螺杆机1具有由多个也称为壳体单元的壳体部分5至9制成的壳体3，所述多个壳体部分在塑性材料2的传送方向4上连续地设置。壳体部分5至9如此经由设置在其末端处的凸缘10连接到彼此，以便形成壳体3。
在壳体3中形成两个壳体孔11、12，所述两个壳体孔平行于彼此，且如此穿透彼此以便当从横截面看去时具有水平向八字形的形状。在壳体孔11、12中同中心地设置两个处理元件轴13、14，所述两个处理元件轴能够借助于驱动电机15围绕关联旋转轴线16、17被驱动旋转。围绕旋转轴线16、17在相同方向上，即在相同旋转方向18、19上驱动处理元件轴13、14。联接件20和分支传动单元21设置在驱动电机15和处理元件轴13、14之间。
在邻近于分支传动单元21的第一壳体部分5中形成供给开口22，塑性材料能够通过供给开口供给到壳体孔11、12中。为了供给通过供给开口22，材料供给器23配置为设置在第一壳体部分5上的漏斗。
螺杆机1具有在传送方向4上连续设置的入口区24、加热区25、均化区26和压力增大区27。在最后的壳体部分9处，壳体3被设有排放开口29的喷嘴板28闭合。
处理元件轴13、14由轴30、31和分别设置在轴上的处理元件32至37或32’至37’形成。设置在第一轴30上的处理元件32至37和设置在第二轴31上的处理元件32’至37’对应于彼此，设置在第二轴31上的处理元件32’至37’的附图标记具有附加的‘，以允许它们区分于设置在第一轴30上的处理元件32至37。
处理元件32至37和32’至37’配置为紧密型互相啮合对、换言之彼此接合。处理元件配置为在入口区24中和在加热区25中的螺杆元件32、32’和33、33’。在设置在入口区和加热区下游的均化区26中，处理元件配置为螺杆元件34、34’和捏合元件35、36以及35’、36’。捏合元件35、36和35’、36’中的每个配置为捏合块，换言之它们配置成一件。捏合元件35、36和35’、36’均具有多个捏合盘38、38’，所述多个捏合盘与彼此角向偏移地设置且连接到彼此。在压力增大区27中，处理元件再次配置为螺杆元件37、37’。
处理元件32至37和32’至37’以非旋转方式设置在关联轴31、31上。为此目的，轴30、31的外轮廓A接合处理元件32至37和32’至37’的对应内轮廓I。
为了在加热区25中熔化塑性材料2，螺杆机1具有感应式加热装置39。感应式加热装置39包括线圈40、关联供能装置41和冷却装置42。
线圈40设置在接收空间43中，接收空间形成在壳体部分6中。位于加热区25中的壳体部分6将在后文中也称为加热区壳体部分。壳体部分6具有外部部件44，内套45设置在外部部件中。外部部件44配置为外罩。外罩44和内套45限定接收空间43。凸缘10在壳体部分6的末端处形成在外罩44上，而壳体孔11、12形成于在传送方向4上延伸的第一内套部分46中。在第一内套部分46的末端处形成两个内套部分47、48，所述两个内套部分在横向于旋转轴线16、17的方向上延伸且在其末端处密封接收空间43。优选地，内套45借助于第二内套部分47、48例如通过过盈配合紧固在外罩44中。
线圈40具有纵向中心轴线49且限定内部空间50。纵向中心轴线49基本平行于旋转轴线16、17延伸，以使得处理元件轴13、14延伸通过线圈40的内部空间50。线圈40因此在加热区25中环绕处理元件轴13、14。
线圈40以常规方式包括导体51，导体51缠绕以形成具有多个绕组的线圈40。导体51包括良好导电性的材料，诸如铝或铜。在导体51中形成冷却剂导管52，冷却剂导管是冷却装置42的一部分。导体51经由在线圈40的末端处形成在外罩44中的通口53、54被引出线圈40。在壳体部分6外侧，冷却剂导管52连接到冷却剂泵56，提供冷却剂泵以将冷却剂传递通过冷却剂导管52。冷却剂泵56是冷却装置42的一部分。优选地，水被用作冷却剂。
线圈40连接到供能装置41，供能装置给线圈40供应具有可调频率f和/或可调幅度A的交流电压US和/或交流电IS。供能装置41尤其是变频器。供能装置41经由端子55连接到提供电源电压UN的电源。
加热塑性材料2借助于处理元件33和33'执行。为了简单且高效的加热，处理元件33、33’具有三层设计。内部扭矩传递层57由绝缘层58环绕，绝缘层继而由外部加热层59环绕。相应处理元件33、33’的绝缘层58将关联加热层59分别与关联扭矩传递层57和关联轴30或31热绝缘。为此目的，在扭矩传递层57的整个周边和整个长度之上提供相应绝缘层58。相应绝缘层58因此分别环绕关联旋转轴线16或17。相应加热层59形成处理元件33或33’的表面。
为了形成层57至59，处理元件33、33’由金属陶瓷复合材料制成。相应扭矩传递层57由第一金属M1制成，而相应加热层59由第二金属材料M3制成，而且设置在相应扭矩传递层和相应加热层之间的相应绝缘层58由陶瓷材料M2制成。材料M1例如是钢，因为钢拥有适当的机械强度。与此相反，材料M2是不导热且不导电、而且是非磁性的，换言之，材料M2是电磁透明的。材料M3是含铁的、即例如是钢，所以借助于感应式加热装置39感应的涡电流可能产生涡电流损耗，加热层59能够借助于涡电流损耗加热到理想加热温度TH。而且，感应式加热装置39的交变磁场引起磁滞损耗在含铁的材料M3中生成，导致加热层59的进一步升温。
内套45由电磁透明的材料M4制成。电磁透明的材料M4是非磁性且不导电的。这防止由感应式加热装置39的交变磁场引起的内套45的升温。材料M4优选地是陶瓷材料。材料M4例如是氧化物陶瓷纤维增强复合物。氧化物陶瓷纤维增强复合物将金属特性与陶瓷特性结合，诸如电磁透明性、电和热绝缘能力、韧性且无脆性破坏表现、高抗拉和抗弯刚度、抗热震性和对最高达1300℃之上的温度的高温稳定性。
在内部空间50中，加热区壳体部分6唯一地由非磁性且不导电的材料M4制成。位于内部空间50中的内套54的部分唯一地由非磁性且不导电的材料M4制成。
由于外罩44设置在线圈40外侧，交变磁场在外罩44中仅感应低涡电流。外罩44因此由金属材料M5制成。优选地，其他壳体部分5和7至9也由金属材料M5制成。金属材料M5尤其是钢。替换性地，外罩44也可以由材料M4制成。这基本完全防止外罩44的升温。
为了测量塑性材料2的温度TK，螺杆机1具有温度测量传感器60。温度测量传感器60例如在均化区26的开始处设置在壳体部分7上。温度测量传感器60与用于控制螺杆机1且尤其感应式加热装置39的控制装置61信号通信。为此目的，控制装置61尤其与供能装置41和冷却装置42信号通信。控制装置61尤其用于响应于测量的温度TK控制感应式加热装置39。
螺杆机1还具有冷却装置，冷却装置包括形成在壳体部分7和8中的冷却导管62。冷却导管62允许借助于未更详细示出的冷却剂泵以常规方式传递冷却剂。冷却剂尤其是水。如果需要的话，冷却导管62也能够形成在壳体部分6的外罩44中。
内套45在邻近于导体51且垂直于旋转轴线16、17的区域B中具有厚度D，其中5mm≤D≤50mm、尤其10mm≤D≤40mm、且尤其15mm≤D≤30mm。沿旋转轴线16、17，内套45在两个支撑位置S1和S2上抵靠于外罩44被支撑。支撑位置S1和S2由第二内套部分47、48形成。
优选地，导体51具有非圆形横截面形状。横截面形状是至少部分线性的。例如，导体51具有矩形横截面形状。优选地，导体51以横截面形状的线性长侧抵接内套45。
螺杆机1的运作如下：
经由供给开口22，粉状或丸状塑性材料2被供给到螺杆机1的入口区24中。在入口区24中，塑性材料2在传送方向4上传送直到加热区25。
在加热区25中，塑性材料2借助于感应式加热装置39加热。为此目的，感应式加热装置39借助于供能装置41和线圈40产生交变磁场。感应式加热装置39尤其以频率f操作，频率f在1kHz<f≤50kHz、尤其5kHz≤f≤45kHz、且尤其10kHz≤f≤40kHz的第一频率范围中。而且，频率f在140kHz≤f≤360kHz、尤其150kHz≤f≤350kHz、且尤其160kHz≤f≤340kHz的第二频率范围中。优选地，感应式加热装置39交替地在两种频率范围中操作，以实现交变磁场的各种穿透深度。交变磁场的场线F在图2中示出。场线F的含量在线圈40的内部空间50中高，所以磁场强度在那里是高的。处理元件轴13、14的加热层59还以芯体的方式起作用。交变磁场引起在加热层59中感应涡电流，涡电流产生欧姆涡电流损耗。而且，交变磁场引起在加热层59中产生磁滞损耗。欧姆涡电流损耗和磁滞损耗引起加热层59升温到加热温度TH。加热温度TH能够经由频率f和/或幅度A改变。由于塑性材料2与处理元件轴13、14紧密接触，塑性材料2由加热层59加热。在加热层59中产生的热量因此转移到塑性材料2，从而引起塑性材料的温度在加热区25中增加高达温度TK。温度TK尤其高于塑性材料2的熔化温度，从而引起固体塑性材料2在加热区25中至少部分地熔化。
由于内套45唯一地由非磁性且不导电的电磁透明材料M4制成，交变磁场不产生内套45的升温。由感应式加热装置39提供的能量因此经由处理元件33、33’的加热层59以简单且高效的方式引入塑性材料2。而且，绝缘层58防止在加热层59中产生的热量在轴30、31的方向上转移。
塑性材料2的温度TK借助于温度测量传感器60测量且传递到控制装置61。控制装置61比较温度TK与优选高于塑性材料2的熔化温度的预设标称温度TS。如果温度TK低于标称温度TS，则控制装置61致动供能装置41，以增加幅度A和/或频率f。相反地，如果温度TK太高，则幅度A和/或频率减小。由于高电流IS流过线圈40的导体51，如果需要的话，导体51需要被冷却。为此目的，冷却装置42借助于冷却剂泵56通过冷却导管52传递冷却剂、尤其是水。
在均化区26中，塑性材料2被均匀化，且如果仍存在任何固体塑性材料2则完全熔化塑性材料。如果需要的话，塑性材料2借助于通过冷却剂导管26传递的冷却剂、尤其是水冷却。
在压力增大区27中，完全熔化且均匀化的塑性材料2的压力增加。塑性材料2则经由排放开口29排放。
将在后文中参考图5描述本发明的第二示例性实施方式。与第一示例性实施方式相反，加热区壳体部分6具有内套45，内套的末端被接收在两个外部部件44中。外部部件44设置在内部空间50外侧。外部部件44还具有诸如碟形设计，以形成凸缘10。外部部件44如此借助于螺纹杆63连接到彼此，以使得在螺纹杆之间提供距离。而且，螺纹杆63提供在外部部件44和邻近壳体部分5至7之间的螺纹连接。接收空间43因此向外侧部分地打开。在螺纹杆63之间形成用于导体51的通过开口53、54。沿旋转轴线16、17，内套45在支撑位置S1和S2上抵靠于外部部件44被支撑。能够在第一示例性实施方式的说明中发现设计和运作相关的进一步细节。
将在后文中参考图6描述本发明的第三实施方式。与在先的示例性实施方式相反，内套45的面向线圈40的外侧适于线圈40地凹入形成。线圈40因此嵌入在内套45中，导致螺旋形支撑区域或支撑筒部64形成在第二内套部分47、48之间。支撑筒部64设置在线圈40的绕组之间。由于支撑筒部64，内套45形成除内套45抵靠于外部部件44被支撑的支撑位置S1和S2之外的沿旋转轴线16、17的多个附加支撑位置。图6示出允许内套45在其大表面面积之上抵靠于外部部件44被支撑的支撑位置S3至S6的示例性视图。概括而言，加热区壳体部分6也可以包括多个外部部件44，内套45抵靠于所述多个外部部件被支撑。这协助加热区壳体部分6的安装。能够在先前示例性实施方式的说明中发现设计和运作相关的进一步细节。
能够以任何组合使用示例性实施方式的特征。
根据本发明的螺杆机1允许能量通过感应或热量以简单且高效的方式引入待处理材料2，因此允许机械能量输入显著减小，导致螺杆机1的机械负载和磨损显著减小。高效能量输入还允许螺杆机1的节省能量的操作。相对于螺杆机1的总功率而言，感应式加热装置39尤其具有10％至90％、尤其20％至80％、且尤其30％至70％的加热功率。如果需要的话，感应式加热装置39也能够同时以多个不同频率f操作。这允许加热布置在各个距离处的区域，诸如周边加热层59。
处理元件33、33’的复合材料例如通过烧结或火焰喷涂产生。用于产生这种类型的复合材料或复合体的方法是已知的。

Claims (20)

1.一种螺杆机，其具有
-壳体(3)，其包括在传送方向(4)上连续设置的多个互连壳体部分(5至9)，
-形成在壳体(3)中的至少一个壳体孔(11，12)，
-引向壳体孔(11，12)中的供给开口(22)，
-如此设置在所述至少一个壳体孔(11，12)中以便能够围绕旋转轴线(16，17)旋转驱动的至少一个处理元件轴(13，14)，
-配置成形成加热区(25)的感应式加热装置(39)，其中，感应式加热装置(39)包括环绕所述至少一个处理元件轴(13，14)且限定内部空间(50)的至少一个线圈(40)，
--其中加热区(25)中的至少一个壳体部分(6)至少部分地由非磁性且不导电的材料(M4)制成，
--其中所述至少一个处理元件轴(13，14)至少在加热区(25)中包括导电材料(M3)，
其特征在于
在所述至少一个处理元件轴(13，14)和所述至少一个线圈(40)之间仅设置非磁性且不导电的材料(M4)。
2.根据权利要求1所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个壳体部分(6)在内部空间(50)中唯一地由非磁性且不导电的材料(M4)制成。
3.根据权利要求1或2所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个壳体部分(6)包括在加热区(25)中至少部分地限定所述至少一个壳体孔(11，12)的内套(45)，
内套(45)唯一地由非磁性且不导电的材料(M4)制成。
4.根据权利要求1或2所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个壳体部分(6)包括至少一个外部部件(44)和内套(45)，
内套(45)抵靠于所述至少一个外部部件(44)被支撑。
5.根据权利要求4所述的螺杆机，其特征在于
内套(45)沿所述至少一个旋转轴线(16，17)在至少两个支撑位置上抵靠于所述至少一个外部部件(44)被支撑。
6.根据权利要求4所述的螺杆机，其特征在于
在面向所述至少一个线圈(40)的外侧上，内套(45)适于所述至少一个线圈(40)地凹入形成。
7.根据权利要求3所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)包括关联导体(51)，
在导体(51)垂直于所述至少一个旋转轴线(16，17)的区域中，内套(45)具有5mm≤D≤50mm的厚度D。
8.根据权利要求3所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)包括关联导体(51)，
导体(51)具有至少部分地相对于内套(45)线性形成的非圆形横截面。
9.根据权利要求1所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个处理元件轴(13，14)包括在至少一个关联轴(30，31)上在传送方向(4)上不可旋转且连续地设置的多个处理元件(32至37；32'至37')，
至少一个处理元件(33，33')包括金属加热层(59)，金属加热层形成所述至少一个处理元件(33，33')的表面，
所述至少一个处理元件(33，33')包括绝缘层(58)，绝缘层将加热层(59)与轴(30，31)热绝缘。
10.根据权利要求1所述的螺杆机，其特征在于
感应式加热装置(39)包括能够由冷却装置(42)冷却的至少一个线圈(40)。
11.根据权利要求1所述的螺杆机，其特征在于
感应式加热装置(39)包括至少一个线圈(40)和关联供能装置(41)，
供能装置(41)提供交流电压(US)和/或交流电(IS)。
12.根据权利要求1所述的螺杆机，其特征在于
包括配置成测量待处理材料(2)的温度(TK)的温度测量传感器(60)，且
包括配置成响应于待处理材料(2)的测量的温度(TK)而控制感应式加热装置(39)的控制装置(61)。
13.根据权利要求4所述的螺杆机，其特征在于
内套(45)沿所述至少一个旋转轴线(16，17)在至少三个支撑位置上抵靠于所述至少一个外部部件(44)被支撑。
14.根据权利要求4所述的螺杆机，其特征在于
内套(45)沿所述至少一个旋转轴线(16，17)在至少四个支撑位置上抵靠于所述至少一个外部部件(44)被支撑。
15.根据权利要求3所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)包括关联导体(51)，
在导体(51)垂直于所述至少一个旋转轴线(16，17)的区域中，内套(45)具有10mm≤D≤40mm的厚度D。
16.根据权利要求3所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)包括关联导体(51)，
在导体(51)垂直于所述至少一个旋转轴线(16，17)的区域中，内套(45)具有15mm≤D≤30mm的厚度D。
17.根据权利要求10所述的螺杆机，其特征在于
冷却装置(42)是水冷却装置。
18.根据权利要求11所述的螺杆机，其特征在于
交流电压(US)和/或交流电(IS)具有可调频率(f)和/或可调幅度(A)。
19.一种用于待处理材料的处理的方法，包括以下步骤：
-提供根据权利要求1至18中的任一项所述的螺杆机(1)，
-将待处理材料(2)供给到所述至少一个壳体孔(11，12)中，
-借助于感应式加热装置(39)加热所述至少一个处理元件轴(13，14)，
-在被加热的所述至少一个处理元件轴(13，14)上加热待处理材料(2)。
20.根据权利要求19所述的用于待处理材料的处理的方法，其中，在被加热的所述至少一个处理元件轴(13，14)上加热待处理材料(2)直到材料(2)在加热区(25)中至少部分地熔化。
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