CN108349141A - 用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法 - Google Patents

用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108349141A
CN108349141A CN201680064152.5A CN201680064152A CN108349141A CN 108349141 A CN108349141 A CN 108349141A CN 201680064152 A CN201680064152 A CN 201680064152A CN 108349141 A CN108349141 A CN 108349141A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
screw machine
component
processing element
machine according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680064152.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108349141B (zh
Inventor
索伦·韦尔布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coperion GmbH
Original Assignee
Coperion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coperion GmbH filed Critical Coperion GmbH
Publication of CN108349141A publication Critical patent/CN108349141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108349141B publication Critical patent/CN108349141B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/82—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • B29B7/482—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws provided with screw parts in addition to other mixing parts, e.g. paddles, gears, discs
    • B29B7/483—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws provided with screw parts in addition to other mixing parts, e.g. paddles, gears, discs the other mixing parts being discs perpendicular to the screw axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/728—Measuring data of the driving system, e.g. torque, speed, power, vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/823—Temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/826—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/58—Details
    • B29C45/62—Barrels or cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/256—Exchangeable extruder parts
    • B29C48/2565—Barrel parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • B29C48/402—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders the screws having intermeshing parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/507—Screws characterised by the material or their manufacturing process
    • B29C48/509—Materials, coating or lining therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/54—Screws with additional forward-feeding elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/57—Screws provided with kneading disc-like elements, e.g. with oval-shaped elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/68—Barrels or cylinders
    • B29C48/6803—Materials, coating or lining therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/68—Barrels or cylinders
    • B29C48/682—Barrels or cylinders for twin screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/83—Heating or cooling the cylinders
    • B29C48/834—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/84—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders by heating or cooling the feeding screws
    • B29C48/845—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/107—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for continuous movement of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/92209—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92323—Location or phase of measurement
    • B29C2948/92361—Extrusion unit
    • B29C2948/9238—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92542—Energy, power, electric current or voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92704—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92819—Location or phase of control
    • B29C2948/92857—Extrusion unit
    • B29C2948/92876—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92819—Location or phase of control
    • B29C2948/92857—Extrusion unit
    • B29C2948/92876—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • B29C2948/92885—Screw or gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/72—Heating or cooling
    • B29C45/74—Heating or cooling of the injection unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及螺杆机(1)，其包括用于在加热区(25)中加热塑性材料(2)的感应式加热装置(39)。在加热区中，至少一个壳体区段(6)至少部分地由非磁性且不导电的电磁透明材料制成，而至少一个处理元件轴(14)至少部分地由导电材料制成。感应式加热装置包括至少一个线圈(40)，所述至少一个线圈设计成一体于所述至少一个壳体区段的构件(45)，尤其作为混合式构件(43)。在塑性材料的制备期间，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流损耗，从而引起所述至少一个处理元件轴的加热。塑性材料在被加热的所述至少一个处理元件轴上被加热，尤其直到其熔化。

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 221 758.2的优先权，其内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的螺杆机。本发明还涉及用于待处理材料的处理的方法。
背景技术
从文献DE 10 2014 206 638 A1已知用于塑性材料的处理的螺杆机，所述螺杆机在加热区中包括用于加热塑性材料的感应式加热装置。感应式加热装置的线圈设置在螺杆机的壳体部分的接收空间中。接收空间由陶瓷材料的内套和金属材料的外壳限定。感应式加热装置提供到处理元件轴中的能量输入，以使得处理元件轴的温度由于所述能量输入增加，从而引起待处理材料熔化。形成线圈的导体具有中空横截面形状且如果需要的话限定允许导体冷却的冷却导管。通常通过弯折扁铜材料、所述扁铜材料继而被软焊以获取中空横截面形状而形成这种类型的导体。
发明内容
本发明基于的目的是如此进一步改进螺杆机，以使得以简单的方式获取提高的能量效率和机械稳定性。
这个目的具有权利要求1中列出特征的螺杆机实现。由于感应式加热装置的所述至少一个线圈一体于与所述至少一个线圈关联的所述至少一个壳体部分的电磁透明构件中且布置在加热区中，能够明显更靠近于待加热的所述至少一个处理元件轴地设置所述至少一个线圈的绕组。虽然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，导致在所述至少一个线圈的导体区域中构件的薄材料厚度，但是所述至少一个壳体部分的机械稳定性由于所述一体设计提高，这防止尤其线圈的绕组之间形成中空空间，因此使得构件能够在其大表面面积之上吸收和消散径向作用的力。由于这种一体设计，一方面螺杆机的效率或能量效率且另一方面加热区的区域中的机械稳定性提高。
所述至少一个冷却导管一体于构件中。这意味着形成所述至少一个线圈的导体不具有冷却导管，换言之所述导体不具有中空横截面。导体因此无中空空间和接合部和/或焊接材料。由于导体不具有任何接合部且尤其无焊接材料的事实，所述至少一个线圈能够以相对较高的功率和/或温度操作，因为最大可容许功率和/或温度不被接合部材料、尤其焊接材料的最大可容许温度限制。由于所述至少一个冷却导管一体于构件中的事实，能够以简单的方式制造所述至少一个冷却导管。
因为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，所以以容易且有效的方式加热且熔化待处理材料。输入待处理材料中的能量高效是由于加热区中的所述至少一个壳体部分的构件由电磁透明的材料制成的事实，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。
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，在这个频率范围内有效地防止到所述至少一个加热区壳体部分中的能量输入，因此使得能量能够高效输入所述至少一个处理轴。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。感应式加热装置允许作用在螺杆机中的机械力且因此螺杆机的磨损显著降低。
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。
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。
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尽可能高效的方式引入所述至少一个处理元件轴。
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。
所述至少一个处理元件轴优选包括多个处理元件，所述多个处理元件在与之关联的至少一个轴上非旋转且连续地设置。加热区中的至少一个处理元件优选包括形成所述至少一个处理元件的表面的金属加热层。优选地，所述至少一个处理元件包括用于将加热层与轴热绝缘的绝缘层。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2的螺杆机确保以提供提高机械稳定性的简单方式。由于当从横截面看去时所述至少一个线圈的绕组被构件完全围绕，在径向于所述至少一个旋转轴线的方向上作用于构件上的力能够在构件的大表面面积之上消散。具体地，作用在径向方向上的力也能够经由所述至少一个线圈的形成绕组的导体消散。
根据权利要求3的螺杆机确保提供提高能量效率的简单方式。终端提供向一体于构件中的所述至少一个线圈施加电气接触的简单方式，这因此能够以简单的方式操作。
根据权利要求4的螺杆机确保提供提高能量效率的简单方式。由于所述至少一个冷却导管形成在所述至少一个线圈或关联导体的背离壳体孔的侧部上，这使得导体由于其温度能够在所述至少一个壳体孔的方向上消散欧姆热损耗，欧姆热损耗继而可以按高效方式用于额外地加热和熔化待处理材料。
根据权利要求5的螺杆机以简单方式确保提供包括所述至少一个线圈和关联构件的一体设计。混合式构件例如能够通过增材制造和后续烧结过程以层制造。增材制造过程或3D打印过程是已知的。所述至少一个线圈的导体以导电材料层制成，导电材料尤其是金属材料、金属材料成分和/或导电陶瓷材料。与之相反的是，围绕导体的构件以例如陶瓷材料的非磁性且不导电的材料层制成。混合式构件因此由导电材料和电磁透明材料制成，电磁透明材料换言之是非磁性且不导电的材料。优选地，混合式构件由金属材料和陶瓷材料制成。就金属材料和陶瓷材料的相应收缩行为而言，导电材料和电磁透明材料尤其如此选择，以使得在烧结之后，混合式构件基本无裂缝。就较低的体积损失而言，在烧结期间材料体积损失的差异为尤其至多10％、尤其至多5％、且尤其至多2％。而且，材料尤其选择成使得材料的热膨胀系数基本相等。就较低的热膨胀系数而言，热膨胀系数之间的差异为尤其至多10％、尤其至多5％、且尤其至少2％。在材料之间的过渡处，补偿材料的缓冲层能够被一体化以补偿不同收缩行为和/或热膨胀的不同系数。具体地，分层制造过程提供制造且一体化至少一个冷却导管到构件中的简单方式。所述增材制造过程允许尤其是加强纤维的加强颗粒被引入材料，以提高材料的机械稳定性。与之补充地，铁素体能够被引入构件以增加和/或引导交变磁场。增材制造过程也允许所述至少一个线圈的绕组精确设置和/或与所述至少一个壳体孔隔开短距离地设置。尤其当从所述至少一个旋转轴线的方向看去时，所述至少一个线圈的绕组可以具有与所述至少一个壳体孔的外轮廓对应的形状。在双轴螺杆机中，绕组可以具有当从旋转轴线的方向看去时水平向八字形的形状。相同的情况适用于一体于混合式构件中的冷却导管。
根据权利要求6的螺杆机确保提供提高能量输入的简单方式。由于构件形成内套的事实，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。而且，从材料的处理产生的力能够被构件直接吸收且消散。内套优选唯一地由非磁性且不导电的材料制成。
根据权利要求7的螺杆机确保提供提高能量输入的简单方式。构件的材料厚度越薄，则到所述至少一个处理元件轴中的能量输入越高且越高效，因为所述至少一个线圈的导体靠近于所述至少一个处理元件轴地设置。由于所述至少一个线圈一体于构件中的事实，尽管薄材料厚度D也实现高机械稳定性。
根据权利要求8的螺杆机确保提供提高能量输入的简单方式。由于导体的尤其无中空空间的横截面形状，导体具有紧凑设计，从而允许其靠近于所述至少一个处理元件轴地设置。由于导体的无中空空间的横截面形状，当从横截面看去时导体尤其没有接合部，或换言之导体无接合部。因此，导体无接合部材料、尤其无焊接材料，因此导体的热承载能力不被诸如软焊料的接合部材料限制。优选地，导体具有非圆形的横截面形状。例如，导体具有矩形横截面形状，如果需要的话，导体可以在拐角处倒圆。由于当从横截面看去时导体至少部分地具有线性横截面形状，导体可以当从看去时横截面靠近于所述至少一个处理元件轴地设置。横截面形状的具有较大维度的侧边如此设置以所述至少一个处理元件轴。
根据权利要求9的螺杆机确保提供高效能量输入的简单方式。由于所述至少一个加热区壳体部分在所述至少一个线圈的内部空间中唯一地由非磁性且不导电的材料制成，通过感应式加热装置提供的能量被高效地引入所述至少一个处理元件轴。优选地，所述至少一个线圈的内部空间中的构件唯一地由非磁性且不导电的材料制成。
根据权利要求10的螺杆机确保提供提高机械稳定性的简单方式。由于构件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，这确保构件、尤其内套的高机械稳定性。所述至少一个外部部件例如配置为外护套。外护套尤其由多个部件、换言之由多个外部部件构成。构件尤其在绕组的区域中和所述至少一个线圈的绕组之间的区域中抵靠于所述至少一个外部部件被支撑。因此，构件能够将处理期间尤其在径向方向上产生的力消散到所述至少一个外部部件。这有效地防止构件破损。构件优选由陶瓷和/或纤维加强材料制成。所述至少一个外部部件优选由金属材料制成，所以所述至少一个外部部件拥有吸收力的充足稳定性。优选地，所述至少一个外部部件如此被构件夹持，以使得力从外侧作用在构件上。优选地，所述至少一个外部部件设有通孔，所述通孔提供通向所述至少一个线圈的终端和所述至少一个冷却导管的通道。
根据权利要求11的螺杆机确保提高能量输入。如果需要的话，借助于冷却剂冷却所述至少一个线圈。冷却剂尤其是水或油。所述至少一个温度测量传感器允许所述至少一个线圈的冷却被优化。优选地，所述至少一个线圈被冷却，以使得所述至少一个线圈的温度高于待处理材料的熔化温度，且待处理材料不到达其分解温度。以这种方式，通过所述至少一个线圈产生的欧姆热损耗能够用于加热和熔化待处理材料。控制装置响应于测量流动温度和/或测量回流温度和/或测量待处理材料的温度而致动感应式加热装置、换言之供能装置和/或冷却装置。这确保一方面从内侧经由所述至少一个被加热处理元件轴、且另一方面从外侧通过经由所述至少一个线圈的热损耗而加热且熔化待处理材料。
根据权利要求12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13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。
由于绕组适于壳体孔，根据权利要求14的螺杆机确保提高能量效率。
由于所述至少一个冷却导管适于壳体孔和/或绕组，根据权利要求15的螺杆机确保提高能量效率。
本发明还基于的目的是如此进一步改进方法，以使得提高到待处理材料中的能量输入以简单且可靠的方式实现。
这个目的根据本发明由权利要求16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15的特征
根据权利要求16的方法确保提供提高能量输入的简单方式。由于感应式加热装置如此操作以使得所述至少一个线圈的温度高于待处理材料的熔化温度的事实，由于欧姆损耗通过所述至少一个线圈产生的热量能够用于加热和熔化待处理材料。为此目的，通过所述至少一个线圈产生的热损耗在所述至少一个壳体孔的方向上流动且经由构件传递到待处理材料。因此从内侧经由所述至少一个被加热处理元件轴且从外侧经由通过所述至少一个线圈加热的所述至少一个构件而加热待处理材料。
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；且
图4示出沿图2中的剖面线IV-IV的多轴螺杆机的剖视图；
具体实施方式
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。
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。加热区壳体部分6包括配置为内套的构件45和构件通过夹持设置其中的外部部件44。所述夹持设置方式能够例如借助于过盈配合实现。外部部件44尤其配置为外护套。替换性地，可以提供互连以形成多部分外护套的多个外部部件44。在壳体部分6的末端处，凸缘形成在外部部件44上。壳体孔11、12由构件45限定。
线圈40和构件45设计为一体单元，以便形成混合式构件43。混合式构件43例如借助于增材制造过程以层制造。
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包括导体51，所述导体形成多个绕组W和设置在线圈末端处的终端46。终端46从形成在相应末端处的每个绕组W引导到构件45外侧，以便从那里可触及。一体设计的线圈40和构件45确保绕组W被构件45完全围绕。具体地，当从相对于相应旋转轴线16、17的径向方向看去时，形成绕组W的导体51抵靠构件45。从旋转轴线16、17看去，绕组W具有水平向八字形的形状且因此适于壳体孔11、12，换言之适于壳体孔的形状。
作为冷却装置42的一部分的冷却导管52一体于构件45中。冷却导管52形成在线圈40、尤其绕组W的背离壳体孔11、12的侧部处。冷却导管52具有用于匹配线圈40形状的螺旋形状且连接到在构件45外侧上的流动线路47和回流线路48。例如，在混合式构件43的增材制造期间，也自动制造冷却导管52。从旋转轴线16、17的方向看去，冷却导管52具有水平向八字形的形状且因此适于壳体孔11、12和/或适于线圈40的绕组W。
外部部件44在每个末端处设有相应通孔，用于终端46的电连接线54和用于冷却导管52的流动线路47和回流线路48被引导穿过通孔。在加热区壳体部分6外侧，冷却导管52经由流动线路47和回流线路48连接到允许冷却剂泵送通过冷却导管52的冷却剂泵56。冷却剂泵56是冷却装置42的一部分。优选冷却剂是水或油。
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。
构件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的交变磁场引起的构件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。
导体51由导电材料M5制成。优选地，材料M5是良好电导体。材料M5例如是铜或铝。
混合式构件43尤其在增材制造过程中以形成构件45的电磁透明材料M4层和形成导体51的导电材料M5层制造，以便获取由至少两种不同材料M4和M5制成的复合材料构件。导体51具有无中空空间和接合部的横截面形状。优选地，导体51具有至少部分线性的非圆形的横截面形状。导体51例如具有矩形横截面形状。优选地，导体51如此设置以使得横截面形状的线性长边面向壳体孔11、12。从垂直于旋转轴线16、17的方向看去，在导体51和壳体孔11、12之间的区域B中，构件45具有5mm≤D≤50mm、尤其10mm≤D≤40mm、且尤其15mm≤D≤30mm的材料厚度D。由于由导体51形成的绕组W与构件45完全表面对表面地接触且复合材料构件由线圈40和构件45形成，构件45不会被线圈40的设置方式弱化且具有高机械稳定性。而且，除了在通孔53的区域中之外，构件与外部部件44完全表面对表面地接触。这使得构件45能够在处理所述待处理材料2时可靠地吸收在径向方向上起作用的力且使这些力消散到外部部件44。
在内部空间50中，加热区壳体部分6优选唯一地由非磁性且不导电的材料M4制成。位于内部空间50中的构件54的部分优选唯一地由非磁性且不导电的材料M4制成。
由于外部分44设置在线圈40外侧，交变磁场在外部分44中仅感应低涡电流。外部分44因此由金属材料M6制成。优选地，其他壳体部分5和7至9也由金属材料M6制成。金属材料M6尤其是钢。替换性地，外部分44也可以由材料M4制成。这基本完全防止外部分44的升温。
为了测量塑性材料2的温度TK，螺杆机1具有第一温度测量传感器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。螺杆机还设有用于测量流动线路47中的流动温度TV的第二温度测量传感器62和用于测量回流线路48中的回流温度TR的第三温度测量传感器63。温度测量传感器60、62、63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、TV和/或TR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64。冷却导管64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。
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33、33’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TM，从而引起固体塑性材料2在加热区25中至少部分地熔化。
由于构件45由非磁性且不导电的电磁透明材料M4制成，交变磁场不产生构件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。
由于导体51无接合部且尤其无焊接材料，这允许感应式加热装置39以高功率操作，因为导体51的最大可容许温度is仅被材料M5的熔化温度限制且不被焊接材料的最大可容许温度限制。在感应式加热装置39的操作期间，导体51的温度由于欧姆损耗增加且具有温度TL。在导体51中生成的热损耗被消散到构件45。感应式加热装置39优选操作成使得导体51或线圈40的温度TL高于待处理材料2的熔化温度TM。优选地，温度TL高于100℃、尤其高于160℃、且尤其高于230℃。以这种方式，热损耗经由构件45传递到待处理材料2，从而引起待处理材料2一方面经由处理元件轴13、14从内侧且另一方面经由构件45从外侧加热。以这种方式，线圈40的热损耗也用于加热待处理材料2，因此提高感应式加热装置39的效率。
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TM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。如果需要的话，导体51被冷却。为此目的，冷却装置42借助于冷却剂泵56泵送尤其水或油的冷却剂通过冷却导管52。测量流动温度TV和回流温度TR和测量材料2的温度TK允许经由被加热的处理元件轴13、14且潜在地经由通过构件45传递的热损耗而引入待处理材料2的能量的量被确定。这允许处理方法在用热上被优化。
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64泵送的冷却剂、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。
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3D打印处理、然后烧结或火焰喷涂而产生。用于产生这种类型的复合材料或复合体的方法是已知的。
例如，混合式构件43能够在增材制造过程中以层制造、换言之借助于3D打印过程而后后续烧结而制造。构件45的电磁透明材料M4例如是陶瓷材料。如果需要的话，材料M4能够设有尤其是加强纤维的加强颗粒和/或设有用于增加且引导交变磁场的铁素体。导电材料M5例如是金属材料、金属材料成分和/或导电陶瓷材料。优选地，混合式构件43是金属陶瓷混合式构件。混合式构件43尤其设计为由磁性透明材料M4和导电材料M5形成的复合材料构件。

Claims (17)

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(5-9)，
-形成在壳体(3)中的至少一个壳体孔(11，12)，
-引向所述至少一个壳体孔(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)中以便能够围绕至少一个旋转轴线(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)，感应式加热装置具有至少一个线圈(40)，其中
--所述至少一个线圈(40)围绕所述至少一个处理元件轴(13，14)，
--加热区(25)中的至少一个壳体部分(6)包括由非磁性且不导电的材料(M4)制成的构件(45)，
--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，
所述至少一个线圈(40)一体于构件(45)中，且
至少一个冷却导管(52)一体于构件(45)中。
2.根据权利要求1所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)在每种情况下形成多个绕组(W)，
绕组(W)被构件(45)围绕。
3.根据权利要求1或2所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)在每种情况下形成至少两个终端(46)，
从构件(45)外侧可触及终端(46)。
4.根据权利要求1至3任一所述的螺杆机，其特征在于
在所述至少一个线圈(40)的背离所述至少一个壳体孔(11，12)的侧部处形成所述至少一个冷却导管(52)。
5.根据权利要求1至4任一所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)和构件(45)如此配置以形成混合式构件(43)。
6.根据权利要求1至5任一所述的螺杆机，其特征在于
构件(45)形成在加热区(25)中至少部分地限定所述至少一个壳体孔(11，12)的内套。
7.根据权利要求1至6任一所述的螺杆机，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)的垂直于所述至少一个旋转轴线(16，17)的区域中，构件(45)具有5mm≤D≤50mm、尤其10mm≤D≤40mm、且尤其15mm≤D≤30mm的材料厚度D。
8.根据权利要求1至7任一所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)包括关联导体(51)，
导体(51)具有无中空空间的横截面，尤其至少部分线性地形成横截面。
9.根据权利要求1至8任一所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)限定内部空间(50)且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。
10.根据权利要求1至9任一所述的螺杆机，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)，且
构件(45)抵靠于所述至少一个外部部件(44)被支撑。
11.根据权利要求1至10任一所述的螺杆机，其特征在于
冷却装置(42)的流动线路(47)和回流线路(48)连接到冷却导管(52)，且
流动线路(47)中的流动温度(TV)和/或回流线路(48)中的回流温度(TR)能够借助于至少一个温度测量传感器(62，63)测量。
12.根据权利要求1至11任一所述的螺杆机，其特征在于
感应式加热装置(39)包括用于操作所述至少一个线圈(40)的供能装置(41)，
供能装置(41)尤其以可调节频率(f)和/或可调节幅度(A)提供交流电压(US)和/或交流电(IS)。
13.根据权利要求1至12任一所述的螺杆机，其特征在于包括
温度测量传感器(60)，其配置成测量待处理材料(2)的温度(TK)，和
控制装置(61)，其配置成响应于待处理材料(2)的测量温度(TK)而控制感应式加热装置(39)。
14.根据权利要求1至13任一所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个线圈(40)包括导体(51)，导体形成多个绕组(W)和设置在线圈末端处的终端(46)，且
绕组(W)具有水平向八字形的形状且因此适于两个壳体孔(11，12)。
15.根据权利要求1至14任一所述的螺杆机，其特征在于
所述至少一个冷却导管(52)具有水平向八字形的形状且因此适于两个壳体孔(11，12)和/或所述至少一个线圈(40)的绕组(W)。
16.一种用于待处理材料的处理方法，包括以下步骤：
-提供根据权利要求1至15任一所述的螺杆机(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)，尤其直到材料(2)在加热区(25)中已经至少部分地熔化。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于
感应式加热装置(39)如此操作以使得所述至少一个线圈(40)的温度(TL)高于待处理材料(2)的熔化温度(TM)，尤其高于100℃、尤其高于160℃、且尤其高于230℃。
CN201680064152.5A 2015-11-05 2016-09-27 用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法 Active CN108349141B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015221758.2A DE102015221758A1 (de) 2015-11-05 2015-11-05 Schneckenmaschine und Verfahren zur Aufbereitung von aufzubereitendem Material
DE102015221758.2 2015-11-05
PCT/EP2016/072946 WO2017076556A1 (de) 2015-11-05 2016-09-27 Schneckenmaschine und darauf bezogenes verfahren zur aufbereitung von kunststoffmaterial

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108349141A true CN108349141A (zh) 2018-07-31
CN108349141B CN108349141B (zh) 2021-01-08

Family

ID=57044941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680064152.5A Active CN108349141B (zh) 2015-11-05 2016-09-27 用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11117306B2 (zh)
JP (1) JP2018534178A (zh)
CN (1) CN108349141B (zh)
DE (1) DE102015221758A1 (zh)
WO (1) WO2017076556A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110834406A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 科倍隆有限公司 生产多轴螺杆机壳体的壳体构件和生产壳体构件的方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023237628A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-14 E-Wenco S.R.L. Multi-block heating module for longitudinally developing chambers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104412705A (zh) * 2012-06-19 2015-03-11 罗图公司 快速加热和冷却的模具
WO2015154973A1 (de) * 2014-04-07 2015-10-15 Coperion Gmbh Schneckenmaschine und verfahren zur aufbereitung von kunststoffmaterial

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1105143B (de) * 1954-02-12 1961-04-20 Carl Schoerg Dipl Ing Anordnung zur induktiven Beheizung von Schneckenpressen
DE10112295B4 (de) * 2001-03-08 2004-07-29 Berstorff Gmbh Herstellung eines Zylindergehäuses eines Doppelschneckenextruders
US20020170696A1 (en) * 2001-05-18 2002-11-21 Ron Akers Apparatus for molding metals
US6717118B2 (en) 2001-06-26 2004-04-06 Husky Injection Molding Systems, Ltd Apparatus for inductive and resistive heating of an object
WO2005053826A2 (de) * 2003-12-04 2005-06-16 Ickinger Georg M Vorrichtung zur beheizung von statischen mischern
CN200971391Y (zh) * 2006-11-16 2007-11-07 洛阳索瑞森电子科技有限责任公司 用于塑料拉丝机料筒负载的电磁感应加热装置
EP1977877B1 (de) * 2007-04-07 2011-12-14 Coperion GmbH Extruder
CN103568233B (zh) * 2012-08-01 2016-08-24 住友重机械工业株式会社 注射装置
CN202846846U (zh) * 2012-08-11 2013-04-03 天津熔之宝科技有限公司 一种磁熔加热系统
US20160279854A1 (en) * 2014-12-04 2016-09-29 Extrude To Fill, LLC Molding system and method of heating a material inside a molding system
CN204547024U (zh) * 2015-03-26 2015-08-12 新疆通庆塑业有限公司 一种upvc波纹管全自动生产系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104412705A (zh) * 2012-06-19 2015-03-11 罗图公司 快速加热和冷却的模具
WO2015154973A1 (de) * 2014-04-07 2015-10-15 Coperion Gmbh Schneckenmaschine und verfahren zur aufbereitung von kunststoffmaterial

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110834406A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 科倍隆有限公司 生产多轴螺杆机壳体的壳体构件和生产壳体构件的方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015221758A1 (de) 2017-05-11
WO2017076556A1 (de) 2017-05-11
JP2018534178A (ja) 2018-11-22
US20180326646A1 (en) 2018-11-15
CN108349141B (zh) 2021-01-08
US11117306B2 (en) 2021-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI601360B (zh) 旋轉電機及旋轉電機的製造方法
CA2943862C (en) Electrical hollow conductor for an electromagnetic machine
US20220320933A1 (en) Stator Winding With Integrated Cooling
CN103372954B (zh) 具有嵌入式感应加热器的注射成型工具
CN108349141A (zh) 用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法
US20160059344A1 (en) Friction stir welding device
CN108136646A (zh) 用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法
CN106575896A (zh) 连接装置和电机
JP5549791B1 (ja) 高周波誘導加熱装置、加工装置
WO2014122820A1 (ja) 誘導加熱コイルおよびこれを用いた誘導加熱装置
US4535211A (en) Inductor and method of making same
CN103568233A (zh) 注射装置
CN108136495A (zh) 用于产生金属基体材料和添加剂的混合物的方法和设备
KR102032651B1 (ko) 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품, 회전 전기 기기, 중공 금속 부품의 제조 방법
CN207690606U (zh) 平面变压器
KR101116126B1 (ko) 전동기용 냉각 구조체 및 그의 제조방법
JP2021170443A (ja) 誘導加熱コイルの製造方法
WO2008044776A1 (fr) Procédé de travail de chauffage d&#39;excitation, procédé de production de d&#39;élément soudé, procédé de production d&#39;élément fritté, et dispositif de travail de chauffage d&#39;excitation
JP2018531321A6 (ja) 金属マトリックス材料及び添加剤の混合物の製造方法及び装置
JP2020031006A (ja) ロータコア加熱装置
JP7480695B2 (ja) 誘導加熱用コイル、その製造方法及び焼入れ品の製造方法
US20230380025A1 (en) Compact and light electromagnetic shielding for a high-power inductor
EP3393011A1 (en) Conductor structure in an inductive device
TWM481812U (zh) 具加熱裝置的模具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant