CN111670102A - 挤出装置 - Google Patents

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Abstract

一种挤出装置，包括：至少一个供应站(2)，适于容纳待挤出的材料；多个推进器(3)，可操作地连接到至少一个供应站(2)以接收待挤出的材料；以及至少一个挤出头(4)，连接到至少一个推进器(3)。每个推进器(3)也可选择性地制动，以调制挤出速度和/或作为挤出头(4)的输出的、待挤出的材料的量。

Description

挤出装置
技术领域
本发明涉及用于通过挤出工艺实现物体的系统的领域，同时，本发明涉及一种挤出装置。
背景技术
挤出产品的生产是一个快速扩大的市场，尤其是涉及技术聚合物的领域，并且对根据这种技术实现的产品的不断增长的需求导致需要增加生产量。
然而，有必要同时确保对挤出工艺性能的高控制，以确保实现的产品的一致性和高质量。
为此，必须具有一种系统，该系统能够以动态方式操作，以适应要实现的产品的规格，即，能够在维持高生产量的同时以极其精确的方式用各种不同材料进行操作。
当挤出工艺用于实现分段挤出物，即，在同一产品内使用多种材料实现的挤出品时，这个问题变得特别明显。
分段挤出物的实现能够仅通过调制用于制造该特定部分的材料的类型，来获得在产品的不同部分中具有不同化学/物理特性的产品。
因此，对于这样的产品，还难以确定能够对几种材料同时进行处理的工艺参数，同时确保材料本身的高处理速度和结构完整性，特别是在分段部分中，即，成品的从第一材料过渡到第二材料的所有这些区域。
在这种分段部分，必须以非常精确的方式校准和控制待挤出的个别材料的量。
通过调制组成该挤出装置的这些单个推进器的挤出速度来完成这种精细校准，根据从必须组成成品的特定部分的特定推进器挤出的材料的百分比的增加/减少而增大/减小速度。
然而，这种情形经常被证明与所希望的生产量标准不兼容。
事实上，所使用的材料的物理特性限制了推进器的操作速度，当以过高或过低的速度(相对于材料本身的理想流出特性)加工时，这些物理特性趋于实质上劣化。
原理上这种问题可以通过增大该装置的尺寸来解决，由此增大可以同时加工的材料的量，由此能够以相同的加工速度增加挤出的材料的量。
然而，这种解决方案无法有效地应用于挤出工艺，尤其是当要实现分段挤出物时(在“轴向”意义上，即沿挤出轴方向交替地细分两种或多种材料，和/或在“径向”方向，即通过在垂直于挤出轴的理想平面中增加两种或多种材料中的两个或多个横截面的射线来细分)，因为这将暗示所涉及的每个推进器的加工速度降低。
通过以下实施例，在此类工艺中出现的问题将更清楚：在第一材料的百分比趋向于0％并且第二材料的百分比趋向于100％的分段部分，有必要减小第一材料的挤出机的挤出速度并且增加第二材料的挤出机的挤出速度。
在这种情形下，旨在确保尽可能高的产量，同时将推进器的操作速度维持在即第二种材料的劣化限度内(在“机械”方面和/或“热量”方面，取决于不同的可能流出条件)，例如每分钟5至50转(rpm)。
为了满足这种需要，如上所述，可以增加装置的尺寸，在维持高生产量的同时降低加工速度。
然而，这种解决方案还导致第一材料的推进器的速度降低，可能因此太低而不能控制。
实际上，在推进器的特定操作速度阈值以下，例如，在1rpm以下，变得基本上不可能有效地检测和校正挤出过程的任何误差或不准确性：还应注意，在这些特定的流出条件下，材料在挤出机内的停留时间越长意味着热降解越大。
然而，在使用单一材料来实现成品的情况下，也检测这种关键性。
事实上，同样在这种情况下，除了由所使用的材料的物理公差极限所规定的某定阈值之外，不可能增加加工速度，然而，挤出头流动的增加将防止挤出速度减小到特定阈值以下，因为这将导致速度的可控性和可管理性差，从而损害成品的质量，并且更重要的是，这将妨碍对要挤出的材料的量进行精确校准。
因此，明显的是，为了实现高品质的产品，该挤出装置的最佳管理(特别是关于这些推进器运行的速度)是至关重要的。
以上描述还被添加到围绕挤出机械的空间的管理逻辑问题上，这些问题并不总是允许几个独立的挤出设备的安装，这些挤出设备以这样一种方式会聚在同一生产线的同一点中，从而有助于实现同一产品。
在此背景下，本发明所基于的技术任务是提出一种至少克服了上述现有技术的一些缺点的挤出装置。
发明内容
具体地，本发明的一个目的是提供一种挤出装置，该挤出装置能够对挤出速度进行准确和精确的控制，同时使生产量最大化。
本发明的另一个目的是提供一种挤出装置，该挤出装置能够显著增加生产量，将挤出速度维持在能以精确的方式控制该挤出速度并且不引起挤出材料的劣化的范围内。
本发明的另一个目的是提供一种紧凑挤出头，其能够减小这种装置的总体尺寸，同时便于实现小尺寸的产品。
通过挤出头基本上实现了所提及的技术任务和指定目的，该挤出头包括一个或多个所附权利要求书中阐述的技术方案。
根据本发明，示出了一种挤出装置，该挤出装置包括适于容纳待挤出的材料的至少一个供应站；可操作地连接到用于接收待挤出材料的至少一个供应站的多个推进器和连接到至少一个推进器的至少一个挤出头。
每个推进器也可选择性地启动，以调制挤出速度和/或作为挤出头的输出挤出的材料的量。
具体地，每个推进器被构造成以5rpm与50rpm之间的示例性挤出速度操作，从而产生从挤出头出来的、与设备的特征和/或由设备本身处理的聚合物材料的特征成比例地相关的总挤出材料的量。
优选地，该挤出装置包括一个热调节装置(例如但不限于一个恒温槽(thermostatic bath，热调节浴))，该热调节装置在至少一对推进器上同时起作用，以便调节共同挤出温度。
甚至更优选地，该热调节装置在每个推进器上同时起作用。
这种构造使得能够通过单一的热调节装置来操作和控制该挤出装置的温度，从而降低了该装置实现的成本和复杂性。
优选地，该装置还包括多个热调节元件，例如，多个电阻器，每个电阻器连接至相应的推进器以调节单独的挤出温度。
这种构造允许独立地对各个推进器的操作温度进行精细调节。
优选地，该装置还包括一个壳体，该壳体被构造为容纳多个推进器。
根据一个具体的方面，该挤出装置包括：一个供应站，该供应站适于容纳待挤出的材料；多个推进器，每个推进器可操作地连接至供应站以接收待挤出的材料，以及挤出头，连接至每个推进器以接收待挤出的材料。
根据另一个方面，该挤出装置包括：多个供应站，每个供应站适于容纳各自不同的、待挤出的材料；多个推进器，可操作地连接至相应的供应站以接收待挤出的相应材料；以及挤出头，连接至每个推进器以接收待挤出的材料。
优选地，根据这个方面，该挤出装置还包括混合室，该混合室介于多个推进器与挤出头之间，该混合室被构造成实现从各个推进器中出来的、待挤出的材料的均匀混合。
根据另一可能的方面，该挤出装置包括：
-第一供应站，适于容纳待挤出的第一材料；
-第二供应站，适于容纳待挤出的第二材料；
-多个推进器，包括：
-第一推进器，可操作地连接至第一供应站，以接收待挤出的第一材料；
-第二推进器，可操作地连接至第二供应站，以接收待挤出的第二材料；
-第三推进器，选择性地连接至第一供应站或该第二供应站以分别接收待挤出的第一材料或第二材料；
-多个挤出头，每个挤出头连接到至少一个推进器以接收待挤出的第一材料或第二材料。
优选地，根据这个方面，该挤出装置包括第一选择装置，该第一选择装置布置在第三推进器的入口处并且被构造为使这种推进器从第一供应构造切换到第二供应构造，在第一供应构造中，推进器可操作地连接至第一供应站，在第二供应构造中，推进器可操作地连接至第二供应站。
优选地，多个挤出头包括第一挤出头和第二挤出头，第一挤出头可操作地连接至第一推进器和第三推进器以接收待挤出的第一材料，第二挤出头可操作地连接至第二推进器和第三推进器以接收待挤出的第二材料。
根据这个方面，该挤出装置还包括第二选择装置，该第二选择装置布置在第三推进器的输出端处并且构造为使所述推进器从第一挤出构造切换到第二挤出构造，在第一挤出构造中，第三推进器可操作地连接至第一挤出头，在第二挤出构造中，第三推进器可操作地连接至第二挤出头。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从如在附图中示出的挤压头的示例性而非排他性的、因此非限制性的优选实施方式的描述中变得更加明显，在附图中：
-图1示出了根据第一可能的实施方式的挤出装置；
-图2示出了根据第二可能的实施方式的挤出头的示意性挤出装置；
-图3示出了根据第三可能的实施方式的挤出头的示意性挤出装置。
具体实施方式
在附图中，参考标号1总体上是指根据本发明的挤出装置。
挤出装置1包括至少一个供应站2、多个推进器3以及至少一个挤出头4。
供应站2是指适于储存待挤出的材料并将其供应至挤出装置的后续部件(布置在供应站2的下游)的储箱、料斗或任何高容器。
为了本说明书的目的，通用术语“待挤出的材料”是指已知在挤出工艺领域中使用的任何材料，例如，塑料，聚合物或其他材料。
每个推进器3可操作地连接到至少一个供应站2，以能够从其接收待挤出的材料。
挤出头连接到至少一个推进器3以从其接收待挤出的材料。
换言之，挤出装置1限定挤出流，该挤出流从供应站2移动至挤出头4，穿过在输入端处连接至供应站2并且在输出端处连接至挤出头4的推进器3。
此外，可选择性地致动每个推进器3以能够调制挤出速度和/或作为挤出头的输出的、待挤出的材料的量。
特别地，每个推进器3被构造成以5rpm至50rpm的范围内的挤出速度操作，从而产生从挤出头出来的、成比例相关的挤出材料的量。
换言之，这些单独的推进器的选择性激活/停用能够获得挤出装置1的操作参数，特别是关于推进器3的操作速度和挤出头4的流速的极其精确的调节。
事实上，如果希望增加一种或多种待挤出材料的流速，则可以调制与容纳该材料的供应站相关联的单个推进器的操作速度，以便仅通过致动或增加一个或多个推进器3的速度，维持足够低的速度以避免损坏待挤出材料来获得这种增加，因为该变化在多个推进器3之间划分并且不能完全由单个推进器3支持。
同样，如果需要降低一种或多种待挤出材料的流速，则可调制与容纳该材料的供应站相关联的单个推进器的操作速度，以便仅通过停用或降低一个或多个推进器3的速度，保持足够高的速度以在出现错误的情况下正确地控制和校正来获得这种降低，同样在这种情况下，变化在多个推进器3之间划分并且不必由单个推进器3完全支持。
连同本发明的一些可能优选实施方式的具体呈现，通过挤出装置1的挤出流的不同可能路径的更精确的定义及挤出装置1的部件之间的可能的具体连接将在下文更详细地说明。
总体上，挤出装置1包括热调节装置，该热调节装置在至少一对挤出机上同时起作用，以调节共同挤出温度。
有利地，该热调节装置可以在挤出装置1的每个推进器3上同时起作用。
如果对单一材料或具有类似加工参数的多种材料进行加工，则有可能的是挤出装置1的推进器3可以在达到对于所有推进器3相同的温度时有效地运行。
因此，该热调节装置能够大大地简化该挤出装置1的实施方式结构，因为它能够设定针对与之相关联的这些推进器3设定的共同参考温度。
以此方式，将一组共同挤出温度应用于每个推进器3，而不需要为每个单个的推进器3设计和安装不同的热调节系统，从而节省部件、成本和总体尺寸。
优选地，这种热调节装置由恒温金属块(或者，在任何情况下，根据功能上等效的装置)制成，其中，当使用该装置时，推进器3被浸没或获得以便调节温度。
为了甚至在使用若干不同材料或在给定生产过程中涉及的待挤出的材料的不同化学/物理特性使得单一共同挤出温度的应用无效的情况下也正确地操作，该挤出装置包括多个热调节元件，每个热调节元件连接至对应的推进器3上以便调节一组单独的挤出温度。
然而，同样在这种情况下，挤出装置1被证明比已知装置更有效，因为在任何情况下可设定共同挤出温度，例如等于在所涉及的所有材料的那些之中具有最低加工温度的、待挤出的材料的加工温度。
随后，这些单独的热调节元件将用于对其他挤出机3的温度进行精细调节，以极其快速和精确的方式使其适配于必须通过这样的推进器3加工的、待挤出的单独材料的具体特征。
优选地，这些热调节元件是借助于电阻器实现的，这些电阻器被放置成与各个推进器3直接接触，能够通过焦耳效应产生热量。
这种解决方案使得能够通过共同的热调节装置供应加热推进器所需的大部分能量，从而通过热调节元件对温度进行最小的调节，这些热调节元件需要降低的功率来操作并且具有降低的实施方式复杂性。
有利地，多个推进器3可容纳在同一壳体内，因此这能够获得特别紧凑且易于处理的结构，从而改善其便携性并减小其总体尺寸。
根据在图1中详细示出的具体实施方式，挤出装置1包括适于容纳待挤出材料的至少一个供应站2。
始终根据这种实施方式，挤出装置1包括多个推进器2以及连接至每个推进器3的一个挤出头4，每个推进器可操作地连接至供应站以从其接收待挤出的材料。
这种实施方式能够获得高流速的挤出材料，显著加速生产过程，同时维持对挤出速度进行精细调节的可能性，从而对同时作用在更多推进器3上(而不是作用在单个推进器3上)的挤出头4的供应进行分段。
因此，这种构造使得能够获得基本上更快和更精确的速度变化。
事实上，如果希望增加/减小挤出材料流速，那么推进器3的操作速度的随之增加/减小必须不被单个推进器3吸收，这也可能需要长时间来获得实质性的速度变化，但是操作速度的增加/减小在多个推进器3之间划分，切换次数越显著减少，这种变化在其中被划分的推进器3的数量就越多。
根据在所附的图2中更详细地示出的另一可能的实施方式，该挤出装置包括多个供应站2和多个推进器3，每个供应站适于容纳各自不同的、待挤出的材料，每个推进器可操作地连接至对应的供应站以从其接收对应的待挤出的材料。
换言之，供应站2的数量与实现待生产物体所需的材料的数量一样多，并且每个推进器3连接至不同的供应站，以从其接收不同的材料，然后处理不同的材料。
始终根据这种实施方式，挤出装置1还包括挤出头4，该挤出头布置在推进器3的下游、连接至每个推进器3以接收待挤出的材料。
优选地，挤出装置1包括混合室5，该混合室介于多个推进器3与挤出头4之间，被构造为实现从各个推进器3出来的、待挤出的材料的均匀混合。
换言之，根据这样的实施方式，即使在可以通过混合不同材料实现的产品中，也可以获得挤出速度和/或从挤出头出来的、待挤出的材料的量的精细调节。
根据在图3A和图3B中更详细地示出的另一可能的实施方式，挤出装置1包括两个供应站2，确切地说是适于容纳待挤出的第一材料的第一供应站2a和适于容纳待挤出的第二材料的第二供应站2b。
挤出装置1还包括多个推进器3，具体地，第一推进器3a，可操作地连接至第一供应站2a以接收待挤出的第一材料；第二推进器3b，可操作地连接至第二供应站2b以接收待挤出的第二材料；以及第三推进器3c，选择性地可连接至第一供应站2a或第二供应站2b以分别接收待提取的第一材料或第二材料。
换言之，挤出装置1包括直接连接的并且可以分别经由第一供应站2a和第二供应站2b供应的第一推进器3a和第二推进器3b，加上可以由第一供应站2a或第二供应站2b选择性地供应的第三推进器3c，从而允许以此方式在第三推进器3c内处理待挤出的第一材料或第二材料。
始终根据这样的实施方式，挤出装置1包括多个挤出头4，每个挤出头连接到至少一个推进器3a、3b、3c以接收待挤出的第一材料或第二材料。
为了能够正确管理挤出流，挤出装置1包括第一选择装置6，该第一选择装置被放置在第三推进器3c的入口处并且构造为使这种第三推进器3c从第一供应构造切换到第二供应构造，在该第一供应构造中，第三推进器可操作地连接至第一供应站2a以接收待挤出的第一材料，在第二供应构造中，该第三推进器可操作地连接至第二供应站2b以接收待挤出的第二材料。
具体地，如图3B中所示，挤出装置1包括多个挤出头4，每个挤出头连接至对应的推进器3a、3b、3c以接收待挤出的第一材料或第二材料。
换言之，挤出装置1包括连接至第一推进器3a的第一挤出头4a、连接至第二推进器3b的第二挤出头4b以及连接至第三推进器3c的第三挤出头4c。
替代地，如图3A所示，多个挤出头4包括第一挤出头4a和第二挤出头4b，第一挤出头4a可操作地连接至第一推进器3a和第三推进器3c以接收待挤出的第一材料，第二挤出头4b可操作地连接至第二推进器3b和第三推进器3c以接收待挤出的第二材料。
换言之，第一挤出头4a被构造为仅在第三推进器3c处理待挤出的第一材料时总是从第一推进器3a和从第三推进器3c接收待挤出的第一材料(并且因此连接至第一供应站2a)，而第二挤出头4b被构造为仅在第三推进器3c处理待挤出的第二材料时总是从第二推进器3b和从第三推进器3c接收待挤出的第二材料(并且因此连接至第二供应站2b)。
根据这种可能的实施方式，挤出装置1包括第二选择装置7，该第二选择装置被放置在第三推进器3c的输出部处并且构造为使这种第三推进器3c从第一挤出构造切换到第二挤出构造，在第一挤出构造中，第三推进器可操作地连接至第一挤出头4a以将待挤出的第一材料传输至第一挤出头，在第二挤出构造中，第三推进器可操作地连接至第二挤出头4b以将待挤出的第二材料传输至第二挤出头。
换言之，借助于第一选择装置6，可以选择性地打开/关闭第三推进器3c与第一供应站2a或第二供应站2b之间的相应连接部分，从而选择性地供给(优选替代地供给)待挤出的第一材料或第二材料。
鉴于前述内容，本发明通过提供一种能够在确保所实现的产品的高生产量和高质量的同时优化挤出过程的挤出装置实现了所提出的目的，克服了现有技术中所提及的缺点。
具体地，本发明的结构能够精确调节挤出装置的挤出速度，同时确保高生产量以及协调地和/或同时以同样宽的流量范围(例如，特别高)来定义外排速度(例如特别低)的更好和更广泛的可能性。
还应该指出的是，由于到目前为止已经描述并在下面要求保护的“多推进器”结构，可以获得具有非常有利的宽度/长度比的挤出机(特别是相对于总可表达流速而言非常短的挤出机)，由于本发明能够共同定义(通过对其进行划分)几个推进室的总流速，这能够更容易地将系统集成到不同类型的机械中，例如拟人和非拟人机器人手臂或3D打印头。

Claims (11)

1.一种挤出装置，包括：
-至少一个供应站(2)，适于容纳待挤出的材料；
-多个推进器(3)，每个推进器(3)能够操作地连接到至少一个供应站(2)以接收从所述至少一个供应站(2)挤出的材料；
-至少一个挤出头(4)，布置在所述多个推进器(3)的下游、连接到至少一个推进器(3)以接收从所述推进器(3)挤出的材料；
其中，每个推进器(3)能够被选择性地致动以调制挤出速度和/或作为来自所述挤出头(4)的输出的、待挤出的材料的量，
其特征在于，所述挤出装置还包括：
-第一供应站(2)，适于容纳待挤出的第一材料；
-第二供应站(2b)，适于容纳待挤出的第二材料；
-多个推进器(3)，包括：
-第一推进器(3a)，能够操作地连接至所述第一供应站(2a)以接收从所述第一供应站(2a)挤出的第一材料；
-第二推进器(3b)，能够操作地连接至所述第二供应站(2b)以接收从所述第二供应站(2b)挤出的第二材料；
-第三推进器(3c)，选择性地连接至所述第一供应站或所述第二供应站(2a，2b)，以接收从所述第一供应站或所述第二供应站(2a，2b)挤出的第一材料或第二材料；并且
-多个挤出头(4)，布置在所述多个推进器(3)的下游，每个推进器头连接到至少一个推进器(3a，3b，3c)以从所述推进器(3)接收待挤出的第一材料或第二材料，其中，所述多个挤出头(4)包括：
-第一挤出头(4a)，能够操作地连接至所述第一推进器和所述第三推进器(3a，3c)以接收从所述第一推进器和所述第三推进器(3a，3c)挤出的第一材料；以及
-第二挤出头(4b)，能够操作地连接至所述第二推进器和所述第三推进器(3b，3c)以接收从所述第二推进器和所述第三推进器(3b，3c)挤出的第二材料。
2.根据权利要求1所述的装置，包括热调节装置，优选地为恒温槽，所述热调节装置同时作用于至少一对推进器(3)，以调节该至少一对推进器(3)的共同挤出温度。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述热调节装置同时作用于每个推进器(3)。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，包括多个热调节元件，优选地为多个电阻器，每个热调节元件连接至相应的推进器(3)以调节该相应的推进器(3)的单独的挤出温度。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其中，每个推进器(3)构造成以5rpm至50rpm的范围内的挤出速度操作，产生从所述挤出头(4)出来的、成比例相关的总挤出材料的量。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，包括构造成容纳所述多个推进器(3)的壳体。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，包括：
-供应站(2)，适于容纳待挤出的材料；
-多个推进器(3)，每个推进器(3)能够操作地连接至所述供应站(2)以接收从所述供应站(2)挤出的材料；
-挤出头(4)，布置在所述多个推进器(3)的下游、连接至每个推进器(3)以接收从所述推进器(3)挤出的材料。
8.根据前述权利要求1至6中的一项或多项所述的装置，包括：
-多个供应站(2)，每个供应站(2)适配成容纳待挤出的各自不同的材料；
-多个推进器(3)，每个推进器(3)能够操作地连接至对应的供应站(2)以接收从该供应站(2)挤出的对应材料；
-挤出头(4)，布置在所述多个推进器(3)的下游、连接至每个推进器(3)以接收从所述推进器(3)挤出的材料。
9.根据权利要求8所述的装置，包括混合室(5)，所述混合室介于所述多个推进器(3)与所述挤出头(4)之间，构造成实现从相应的推进器(3)出来的待挤出的材料的均匀混合。
10.根据权利要求1所述的装置，包括第一选择装置(6)，所述第一选择装置放置在所述第三推进器(3c)的入口处并构造为使所述第三推进器(3c)从第一供给构造切换到第二供给构造，在所述第一供给构造中，所述第三推进器(3c)能够操作地连接至所述第一供应站(2a)以接收从所述第一供应站(2a)挤出的第一材料，在所述第二供给构造中，所述第三推进器(3c)能够操作地连接至所述第二供应站(2b)以接收从所述第二供应站(2b)挤出的第二材料。
11.根据权利要求1所述的装置，包括第二选择装置(7)，所述第二选择装置(7)放置在所述第三推进器(3c)的输出部处并构造成使所述第三推进器(3c)从第一挤出构造切换到第二挤出构造，在所述第一挤出构造中，所述第三推进器(3c)能够操作地连接至所述第一挤出头(4a)以将待挤出的第一材料输送至所述第一挤出头(4a)，在所述第二挤出构造中，所述第三推进器(3c)能够操作地连接至所述第二挤出头(4b)以将待挤出的第二材料输送至所述第二挤出头(4b)。
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