CN112292249A - 螺杆式挤出机 - Google Patents

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Abstract

螺杆式挤出机具备:一对螺杆;壳体,收纳一对螺杆,在上游侧设置有材料的投入口;辊式模具。螺杆具有轴部、设置在轴部的外周面的螺旋状的刮板部。在从投入口的下游侧端到刮板部的下游侧端的范围中,投入口的下游侧端处的、刮板部的顶部与壳体的内壁面之间的间隙比其他部分处的间隙大。

Description

螺杆式挤出机
技术领域
本发明涉及一种进行混炼物的挤出的螺杆式挤出机。
背景技术
在汽车用轮胎的制造工艺中使用挤出成形机,所述挤出成形机设置在作为轮胎的原料的橡胶的混炼机的下方,将从混炼机投入的橡胶(混炼物)一边连续地挤出一边成形为片材状。
在专利文献1中,公开有如下的混炼物移送装置:在以包围锥形螺杆的尖端部分的方式配设的框体与锥形螺杆之间形成有间隙。在锥形螺杆的旋转时在壳体内被向其尖端侧移送的投入原料的一部分释放到间隙内,因此减轻施加于原料的压力,抑制压力的上升和加压力导致的原料的发热。此外,原料的与螺杆的啮合部处的投入原料的流动(移动)变得容易,负荷减轻并且挤出量增大,原料的向压缩部的顺利地供给成为可能。
此外,在专利文献2中公开有如下的双螺杆挤出机:将压缩部的位置的螺杆叶片的导程角的大小设定为比料斗部的位置的螺杆叶片的导程角的大小更小,并且在压缩部的位置配置两圈以上的螺杆叶片。在料斗部的位置,发挥将从材料投入口投入的块状的材料咬入并向压缩部供给的功能,在压缩部的位置,发挥将材料压缩并产生从材料排出口将材料挤出所需的压力、并且抑制材料的回流而确保处理量的功能。
专利文献1:日本国特开2000-317291号公报。
专利文献2:日本国专利第6202624号公报。
但是,由于最近的材料的多样化,在一部分的材料中具有不能片材化的问题。作为其原因,列举了在材料中所占的橡胶量的减少。若橡胶量减少,则成为材料彼此没有接合物的状态,因此片材化变得困难。在这样的状况下为了实现片材化,需要使橡胶的作为接合物的功能提高。具体地,需要使橡胶密度提高,使橡胶彼此的接触面积増加。为了使橡胶的接触面积提高,需要将橡胶进行压缩而提高其密度。因此,使由螺杆挤出的混炼物留存的积存部的压力高压化这一点对于将难以片材化的材料片材化而言是重要的。
在专利文献1中,挤出量增大从而混炼性能提高,但积存部处的升压能力减小。在专利文献2中,抑制材料的回流从而能够提高积存部处的升压能力,但运送能力降低,存在根据螺杆式挤出机的生产能力而无法获得升压效果的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使积存部处的升压能力提高的螺杆式挤出机。
本发明是一种进行混炼物的挤出的螺杆式挤出机,具备:一对螺杆;壳体,收纳前述一对螺杆,在上游侧设置有材料的投入口;辊式模具,在前述壳体的下游侧将前述材料挤出成形为片材状,其特征在于,前述螺杆具有轴部和设置在前述轴部的外周面的螺旋状的刮板部,前述刮板部为自前述轴部的表面到前述刮板部的尖端的径向距离随着朝向混炼物的挤出方向的下游侧端而逐渐减小的形状,前述壳体具有尖端变细的形状,在从前述投入口的下游侧端到前述刮板部的下游侧端的范围中,前述投入口的下游侧端处的、前述刮板部的顶部与前述壳体的内壁面之间的间隙比其他部分处的前述间隙大。
基于本发明,在从投入口的下游侧端到刮板部的下游侧端的范围中,投入口的下游侧端处的间隙比其他部分处的间隙大。由此,与从投入口的下游侧端到刮板部的下游侧端间隙恒定的结构相比,在投入口的下游侧端,刮板部的尖端的旋转速度变小,应变速度变小。其结果为,在投入口的下游侧端,与间隙为恒定的结构相比,材料的粘度被维持为较高,因此抑制向投入口侧的材料漏出,提高运送效率。因此,能够使积存部处的升压能力提高。
附图说明
图1是螺杆式挤出机的剖视图。
图2是以往的螺杆形状中的壳体下游部的剖视图。
图3是示出橡胶的粘度与应变速度的关系的图表。
图4是壳体下游部的示意图。
图5是示出以往的螺杆形状中的螺杆轴向的间隙与粘度的关系的说明图。
图6是第一实施方式中的壳体下游部的剖视图。
图7是示出第一实施方式的螺杆形状中的螺杆轴向的间隙与粘度的关系的说明图。
图8是第二实施方式中的壳体下游部的剖视图。
图9是示出第二实施方式的螺杆形状中的螺杆轴向的间隙与粘度的关系的说明图。
图10是示出基于螺杆的形状因子而简单计算升压能力的结果的图表。
图11是第二实施方式的变形例中的壳体下游部的剖视图。
图12是第三实施方式中的壳体下游部的剖视图。
图13是示出升压能力的解析结果的说明图。
图14是第三实施方式的变形例中的壳体下游部的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
[第一实施方式]
(螺杆式挤出机的结构)
基于本发明的第一实施方式的螺杆式挤出机是进行混炼物的挤出的设备。在本实施方式中,螺杆式挤出机是将橡胶等的高分子材料的混炼物挤出成形为片材状的带有辊式模具的螺杆挤出机。
螺杆式挤出机1如作为剖视图的图1所示,具有一对螺杆2,3和壳体4。一对螺杆2,3向图1的左方进行混炼物的挤出,沿与图1的纸面正交的方向并排配置。在本实施方式中,螺杆2,3的螺纹根数分别为1。
螺杆2,3分别具有轴部6和刮板部7。轴部6为朝向混炼物的挤出方向的下游侧端而直径逐渐减小的形状。刮板部7被设置在轴部6的外周面,是螺旋状。刮板部7形成为下述形状:从螺杆2,3的轴部6的表面到刮板部7的尖端的径向距离为,越靠近混炼物的挤出方向的下游侧端的位置的刮板部7越短,即朝向挤出方向的下游侧端逐渐减小。螺杆2和螺杆3除了刮板部7的扭转角度互相相反之外,为相同的形状/尺寸。此外,螺杆2,3以向互相相反的方向旋转的方式被连结,借助未图示的一个驱动机构以同一转速被旋转。
壳体4是尖端变细的形状,收纳一对螺杆2,3。在混炼物的挤出方向中的壳体4的前方配置有上下一对辊8,9。壳体4和辊8,9之间的部分被称为积存部10,由螺杆2,3挤出的混炼物积存在该积存部10。
辊8,9以向互相相反的方向旋转的方式被连结,借助未图示的一个驱动机构以同一转速旋转。辊8,9是用于将混炼物轧制而成形为片材状(片材50)的部件,被称为辊式模具。
在混炼物的挤出方向中的壳体4的上游侧设置有材料(混炼物)的投入口11。壳体4具有:投入口11被设置在上部的壳体上游部13、周围由壁面包围的壳体下游部14。从投入口11上方供给至投入口11的橡胶等的混炼物通过向互相相反的方向旋转的螺杆2,3而被向积存部10挤出,在此之后,通过辊8,9之间从而成形为片材状。
在此,考虑将壳体下游部14中的螺杆2,3按每个螺距分割为区域1至3三个区域。螺杆2,3是尖端变细的形状,因此越是下游侧的区域运送能力越降低。因此,与区域2相比,区域1的运送能力变低。另一方面,区域3其一部分从壳体下游部14突出,仅利用刮板部7不能向区域3供给充分量的混炼物,成为非充满状态。因此,不能发挥最大运送能力。此外,根据运转状况,也存在向区域2的混炼物的供给量不足、区域2成为非充满状态的可能性。
在图2示出以往的螺杆形状中的壳体下游部14的剖视图。若将刮板部7的顶部与壳体4的内壁面之间的缝隙作为间隙,则在图1所示的从投入口11的下游侧端11a到刮板部7的下游侧端的范围内,间隙是恒定的。即,投入口11的下游侧端11a处的间隙D2、刮板部7的下游侧端处的间隙D1、投入口11的下游侧端11a与刮板部7的下游侧端的中间部处的间隙D3是相同的。这样一来,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,间隙是恒定的,因此每个螺距的体积V1至V3成为V1<V2<V3,越是螺杆2,3的下游侧,运送能力越降低。
在此,在图3示出橡胶的粘度与应变速度的关系。应变速度(剪切速度)是刮板部7的尖端的旋转速度除以间隙而得到的。如图3所示,橡胶具有应变速度越大粘度(粘性)越降低的特性。即,若是相同的应变速度,间隙越大,橡胶的粘度变得越高。
在此,如作为壳体下游部14的示意图的图4所示,将壳体4的下游侧端的中央作为原点0,在螺杆轴向取Z坐标,在壳体4的径向取X坐标。使用这些坐标,在图5示出以往的螺杆形状中的螺杆轴向的间隙与粘度的关系。从壳体4的下游侧端(原点0)直到投入口11的下游侧端11a,间隙δ是恒定的。另一方面,随着从壳体4的下游侧端(原点0)朝向投入口11的下游侧端11a,螺杆2,3的外径(刮板部7的高度)变高,从而应变速度变大。因此,随着从壳体4的下游侧端(原点0)朝向投入口11的下游侧端11a,材料的粘度μ降低。由此,越朝向投入口11的下游侧端11a,材料的粘度μ越降低,保持压力的封压能力越降低。
因此,在本实施方式中,如作为壳体下游部的剖视图的图6所示,在从投入口11的下游侧端11a到刮板部7的下游侧端的范围内,投入口11的下游侧端11a处的间隙D2比其他部分处的间隙大。
在本实施方式的螺杆式挤出机1中,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直达刮板部7的下游侧端,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是直线,壳体4的内壁面(实线)也是直线。由此,从刮板部7的下游侧端直到投入口11的下游侧端11a,间隙逐渐增大。也就是说,投入口11的下游侧端11a处的间隙D2比刮板部7的下游侧端处的间隙D1大。
使用图4的坐标,在图7示出本实施方式的螺杆形状中的螺杆轴向的间隙与粘度的关系。随着从壳体4的下游侧端(原点0)朝向投入口11的下游侧端11a,间隙δ变大。因此,在投入口11的下游侧端11a,与以往的螺杆形状相比,刮板部7的尖端的旋转速度变小,应变速度的增大被抑制。其结果为,在投入口11的下游侧端11a,与间隙恒定的以往的螺杆形状相比,材料的粘度μ被维持为较高。即,在图7中利用虚线示出的粘度μ的分布与在图5中利用虚线示出的粘度μ的分布相比,整体地向右侧(粘度变大的一侧)变化。因此,向投入口11侧的材料漏出得到抑制而提高运送效率。由此,能够使积存部10处的升压能力提高。
此外,如图6所示,从刮板部7的下游侧端直到投入口11的下游侧端11a,间隙逐渐增大,因此与间隙不连续的情况相比,能够进一步使积存部10处的升压能力提高。这是由于间隙中的橡胶的粘度提高从而能够抑制自间隙的橡胶的漏出。
(效果)
如以上所述,基于本实施方式的螺杆式挤出机1,在从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端的范围内,投入口11的下游侧端11a处的间隙D2比其他部分处的间隙大。由此,与从投入口11的下游侧端11a到刮板部7的下游侧端间隙为恒定的结构相比,在投入口11的下游侧端11a,刮板部7的尖端的旋转速度变小,应变速度变小。其结果为,在投入口11的下游侧端11a,与间隙为恒定的结构相比,材料的粘度被维持为较高,因此向投入口11侧的材料漏出得到抑制而提高运送效率。由此,能够使积存部10处的升压能力提高。
此外,从刮板部7的下游侧端直到投入口11的下游侧端11a,间隙逐渐增大。由此,与间隙不连续的情况相比,能够进一步使积存部10处的升压能力提高。
[第二实施方式]
接着,参照附图对第二实施方式的螺杆式挤出机进行说明。另外,对于与第一实施方式通用的结构以及由此实现的效果,省略说明,主要地对与第一实施方式不同之处进行说明。另外,对于与第一实施方式相同的部件,附加与第一实施方式相同的附图标记。
(螺杆式挤出机的结构)
本实施方式的螺杆式挤出机101如作为壳体下游部14的剖视图的图8所示,投入口11的下游侧端11a与刮板部7的下游侧端的中间部处的间隙D3比刮板部7的下游侧端处的间隙D1小。
在本实施方式的螺杆式挤出机101中,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是曲线,壳体4的内壁面(实线)是直线。由此,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,间隙连续地变化。在本实施方式中,连结刮板部7的顶点的虚拟线是二次曲线,但曲线不被限定于此。此外,壳体4的内壁面(实线)也可以是曲线。
使用图4的坐标,在图9示出本实施方式的螺杆形状中的螺杆轴向的间隙与粘度的关系。随着从壳体4的下游侧端(原点0)朝向中间部,间隙δ变小,随着从中间部朝向投入口11的下游侧端11a,间隙δ变大。因此,随着从壳体4的下游侧端(原点0)朝向中间部,材料的粘度μ变大,随着从中间部朝向投入口11的下游侧端11a,材料的粘度μ变小。
如图8所示,通过使中间部处的间隙D3比刮板部7的下游侧端处的间隙D1小,与第一实施方式的螺杆式挤出机1相比,中间部处的应变速度变小。其结果为,在中间部,与第一实施方式的螺杆式挤出机1相比,材料的粘度被维持为较高,因此,从中间部向上游侧的材料漏出被抑制而运送效率进一步提高。因此,能够进一步使积存部10处的升压能力提高。
此外,如图6所示,在第一实施方式的螺杆式挤出机1中,为了加大投入口11的下游侧端11a处的间隙D2,需要降低投入口11的下游侧端11a处的刮板部7的高度。因此,与间隙为恒定的情况相比,每个螺距的体积V1至V3变小,运送能力降低。
因此,在本实施方式中,如图8所示,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,使连结刮板部7的顶点的虚拟线为曲线。因此,中间部处的刮板部7的高度被维持为较高。其结果为,与第一实施方式的螺杆式挤出机1相比,每个螺距的体积V1至V3变大。即,与第一实施方式的V1相比本实施方式的V1较大,与第一实施方式的V2相比本实施方式的V2较大,与第一实施方式的V3相比本实施方式的V3较大。因此,能够使运送能力提高。
在此,在图8中,以螺杆2,3的刮板部7中的下游侧端的顶部的底边的中心作为原点0,沿螺杆2,3的轴部6的表面取x坐标,在与轴部6的表面垂直的方向取y坐标。将刮板部7的下游侧端的顶部的x坐标设为0,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X3。此外,将刮板部7的下游侧端的顶部的高度设为Y0,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y3
将刮板部7的下游侧端的顶部的顶点和刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的顶点连结的直线(点划线)由y=(Y3-Y0)/X3+Y0表示。将刮板部7的下游侧端的顶部的顶点和刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的顶点连结的二次曲线(点线)由y=ax2+bx+c表示。该二次曲线中的刮板部7的下游侧端处的斜率是b,刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部处的斜率是2aX3+b。
二次曲线的斜率在刮板部7的下游侧端比直线的斜率(Y3-Y0)/X3大,在刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部,比直线的斜率(Y3-Y0)/X3小。由此,b>(Y3-Y0)/X3>2aX3+b的关系成立。
在图10示出基于螺杆的形状因子而简单计算升压能力的结果。在此,刮板高度的斜率指沿螺杆2,3的轴向连结刮板部7的顶点的直线的斜率。在以往的螺杆形状中,刮板高度的斜率比是1.0,与刮板部7的下游侧端处的间隙D1相比,投入口11的下游侧端11a处的间隙D2越大,刮板高度的斜率比的值变得越小。
在以往的螺杆形状中,刮板高度的斜率与压力比以及运送能力比大致成比例关系,压力比和运送能力比成为取舍关系(trade-off)。另一方面,在本实施方式的螺杆形状中,在运送能力被维持为与以往相当的状态下,压力比成为大约7倍左右。由此可知,在使积存部10处的升压能力提高的同时,运送能力提高到与以往相当的水平。
(效果)
如以上所述,根据本实施方式的螺杆式挤出机101,投入口11的下游侧端11a与刮板部7的下游侧端的中间部处的间隙D3比刮板部7的下游侧端处的间隙D1小。由此,与第一实施方式的螺杆式挤出机1相比,在中间部的应变速度变小。其结果为,在中间部,与第一实施方式的螺杆式挤出机1相比,材料的粘度被维持为较高,因此从中间部向上游侧的材料漏出被抑制,运送效率进一步提高。由此,能够进一步使积存部处的升压能力提高。
此外,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,间隙连续地变化。由此,与间隙不连续的情况相比,能够进一步使积存部10处的升压能力提高。
此外,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,连结刮板部7的顶点的虚拟线是曲线。在第一实施方式的螺杆式挤出机1中,与间隙为恒定的情况相比,螺杆的每个螺距的体积V1至V3变小,运送能力降低。因此,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,使连结刮板部7的顶点的虚拟线为曲线。由此,中间部处的刮板部7的高度被维持为较高。其结果为,与第一实施方式的螺杆式挤出机1相比,每个螺距的体积V1至V3变大,因此能够使运送能力提高。
此外,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,壳体4的内壁面是直线。由此,容易制造壳体4。
(变形例)
另外,在本实施方式的螺杆式挤出机101中,也可以如作为壳体下游部14的剖视图的图11所示,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是直线,壳体4的内壁面(实线)是曲线。即使是这样的结构,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,间隙也连续地变化。在本变形例中,壳体4的内壁面是二次曲线,但曲线不被限定于此。此外,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)也可以是曲线。
如图8所示,若连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是曲线,则根据螺杆2,3的轴部6彼此的间隔而存在与成对的螺杆干涉的可能性。但是,如图11所示,若使壳体4的内壁面(实线)为曲线,则与使连结刮板部7的顶点的虚拟线为曲线的情况相比能够将轴部6彼此的间隔变窄。
在图11中,将螺杆2,3的刮板部7中的下游侧端的顶部的底边的中心作为原点0,沿螺杆2,3的轴部6的表面取x坐标,在与轴部6的表面垂直的方向取y坐标。将刮板部7的下游侧端的顶部的x坐标设为0,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X3。此外,将刮板部7的下游侧端的顶部的高度设为Y0,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y3
将刮板部7的下游侧端的顶部的顶点和刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的顶点连结的直线(点线)由y=(Y3-Y0)/X3+Y0表示。壳体的内壁面的二次曲线由y=ax2+bx+YW表示。在此,YW是该二次曲线与y轴的交点。该二次曲线中的刮板部7的下游侧端处的斜率是b,刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部处的斜率是2aX3+b。
二次曲线的斜率在刮板部7的下游侧端比直线的斜率(Y3-Y0)/X3小,在刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部,比直线的斜率(Y3-Y0)/X3大。由此,b<(Y3-Y0)/X3<2aX3+b的关系成立。
(效果)
如以上所述,基于本变形例,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,壳体4的内壁面是曲线。若连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是曲线,则根据螺杆2,3的轴部6彼此的间隔而存在与成对的螺杆干涉的可能性。相对于此,通过使壳体4的内壁面(实线)为曲线,与使连结刮板部7的顶点的虚拟线为曲线的情况相比,能够将轴部6彼此的间隔变窄。
此外,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,连结刮板部7的顶点的虚拟线是直线。由此,容易制造螺杆2,3。
[第三实施方式]
接着,参照附图对第三实施方式的螺杆式挤出机进行说明。另外,对于与第一实施方式通用的结构以及由此实现的效果,省略说明,主要地对与第一实施方式不同的点进行说明。另外,对于与第一实施方式相同的部件,附加与第一实施方式相同的附图标记。
(螺杆式挤出机的结构)
本实施方式的螺杆式挤出机201如作为壳体下游部14的剖视图的图12所示,刮板部7的下游侧端处的间隙D1比刮板部7中的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部处的间隙D4小。另外,间隙D1也可以和间隙D4相同。间隙D1比间隙D3大。
在本实施方式的螺杆式挤出机101中,在轴部6的径向的剖视中,壳体4的内壁面(实线)是直线。此外,将刮板部7中的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部作为起点,通过其顶部直到投入口11的下游侧端11a,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是曲线,进而,从上述的以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是另外的曲线。由此,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,间隙连续地变化。在本实施方式中,两个虚拟线分别是二次曲线,但曲线不被限定于此。此外,壳体4的内壁面(实线)也可以是曲线。
令刮板部7的下游侧端处的间隙D1比刮板部7中的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部处的间隙D4小,从而与第二实施方式的螺杆式挤出机101相比,刮板部7的下游侧端处的应变速度变小。其结果为,在刮板部7的下游侧端,与第二实施方式的螺杆式挤出机101相比,材料的粘度被维持为较高,因此,自积存部10的材料漏出被抑制,运送效率进一步提高。由此,能够进一步使积存部10处的升压能力提高。
此外,如图8所示,在第二实施方式的螺杆式挤出机101中,存在刮板部7的下游侧端处的顶部的高度变低、刮板部7的下游侧处的体积V1变小的倾向。因此,在本实施方式中,如图12所示,在轴部6的径向的剖视中,从以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,使连结刮板部7的顶点的虚拟线为曲线。由此,与第二实施方式的螺杆式挤出机101相比,刮板部7的下游侧端处的顶部的高度变高,因此能够使刮板部7的下游侧处的运送量(体积V1)增加。
此外,螺杆式挤出机201的生产能力由辊8,9(参照图1)的转速大致决定。因此,在实机运转中指定辊8,9的转速,控制螺杆2,3的转速以使积存部10的压力成为恒定。由此,若取决于刮板部7的高度的螺杆2,3的运送能力较低,则螺杆2,3的转速增加。由此,通过增大刮板部7的下游侧处的体积(运送量)V1,能够抑制螺杆2,3的转速。
在图13示出第一至第三实施方式中的升压能力的解析结果。从图13可知,第二实施方式的螺杆式挤出机101与第一实施方式的螺杆式挤出机1相比升压能力较高,第三实施方式的螺杆式挤出机201升压能力最高。这是由于在第三实施方式的螺杆式挤出机201中,与第二实施方式的螺杆式挤出机101相比运送能力被改善、令刮板部7的下游侧端处的间隙D1比第二实施方式的螺杆式挤出机101小,从而刮板部7的下游侧端处的应变速度变小,材料的粘度的降低被抑制,从而抑制来自积存部10的材料漏出,升压能力改善。
在图12中,将螺杆2,3的刮板部7中的下游侧端的顶部的底边的中心作为原点0,沿螺杆2,3的轴部6的表面取x坐标,在与轴部6的表面垂直的方向取y坐标。将刮板部7的下游侧端的顶部的x坐标设为0,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X3。此外,将刮板部7的下游侧端的顶部的高度设为Y0’,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y3。此外,与图8相同将与二次曲线的y轴的交点设为Y0
将交点Y0和刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的顶点连结的直线(点划线)由y=(Y3-Y0)/X3+Y0表示。将交点Y0和刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的顶点连结的二次曲线(点线)由y=ax2+bx+Y0表示。该二次曲线中的刮板部7的下游侧端处的斜率是b,刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部处的斜率是2aX3+b。
二次曲线的斜率在刮板部7的下游侧端比直线的斜率(Y3-Y0)/X3大,在刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部,比直线的斜率(Y3-Y0)/X3小。由此,b>(Y3-Y0)/X3>2aX3+b的关系成立。
此外,将刮板部7的下游侧端的顶部的顶点和刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的顶点连结的二次曲线(点线)由y=cx2+dx+Y0’表示。该二次曲线中的刮板部7的下游侧端处的斜率是d,刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部处的斜率是2cX1+d。
二次曲线的斜率在刮板部7的下游侧端比直线的斜率(Y3-Y0)/X3小,在刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部,与二次曲线的斜率2aX1+b相同,由此,d<(Y3-Y0)/X3、2aX1+b=2cX1+d的关系成立。
(效果)
如以上所述,基于本实施方式的螺杆式挤出机201,刮板部7的下游侧端处的间隙D1与刮板部7中的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部处的间隙D4相同,或比间隙D4小。由此,与第二实施方式的螺杆式挤出机101相比,刮板部7的下游侧端处的应变速度变小。其结果为,在刮板部7的下游侧端,与第二实施方式的螺杆式挤出机101相比,材料的粘度被维持为较高,因此自积存部10的材料漏出被抑制,运送效率进一步提高。由此,能够进一步使积存部10处的升压能力提高。
此外,从以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,间隙连续地变化。由此,与间隙不连续的情况相比,能够进一步使积存部10处的升压能力提高。
此外,在轴部6的径向的剖视中,从以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,连结刮板部7的顶点的虚拟线是曲线。在第二实施方式的螺杆式挤出机101中,存在刮板部7的下游侧端处的顶部的高度变低、刮板部7的下游侧处的体积V1变小的倾向。因此,在轴部6的径向的剖视中,从以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,使连结刮板部7的顶点的虚拟线为曲线。由此,与第二实施方式的螺杆式挤出机101相比,刮板部7的下游侧端处的顶部的高度变高,因此能够使刮板部7的下游侧处的运送量(体积V1)增加。
此外,在轴部6的径向的剖视中,从以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,壳体4的内壁面是直线。由此,容易制造壳体4。
(变形例)
另外,在本实施方式的螺杆式挤出机201中,如作为壳体下游部14的剖视图的图14所示,在轴部6的径向的剖视中,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)是直线。此外,从刮板部7中的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部,直到投入口11的下游侧端11a,壳体4的内壁面(实线)是曲线。在该结构中,也可以从刮板部7中的以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,令壳体4的内壁面(实线)为其他的曲线。即使是这样的结构,从投入口11的下游侧端11a直到刮板部7的下游侧端,间隙也连续地变化。在本变形例中,两个虚拟线分别是二次曲线,但曲线不被限定于此。此外,连结刮板部7的顶点的虚拟线(虚线)也可以是曲线。
即使是这样的结构,自积存部10的材料漏出也被抑制,运送效率进一步提高,因此能够进一步使积存部10处的升压能力提高。
在图14中,将螺杆2,3的刮板部7中的下游侧端的顶部的底边的中心作为原点0,沿螺杆2,3的轴部6的表面取x坐标,在与轴部6的表面垂直的方向取y坐标。将刮板部7的下游侧端的顶部的x坐标设为0,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的x坐标设为X3。此外,将刮板部7的下游侧端的顶部处的高度设为Y0,将刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y1,将刮板部7的自下游侧端的顶部以两圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y2,将刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的高度设为Y3
将刮板部7的下游侧端的顶部的顶点和刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部的顶点连结的直线(点线)由y=(Y3-Y0)/X3+Y0表示。此外,和图11同样的壳体的内壁面的二次曲线由y=ax2+bx+YW表示。在此,YW是该二次曲线和y轴的交点。该二次曲线中的刮板部7的下游侧端处的斜率是b,刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部处的斜率是2aX3+b。
二次曲线的斜率在刮板部7的下游侧端比直线的斜率(Y3-Y0)/X3小,在刮板部7的自下游侧端的顶部以三圈量靠上游侧的顶部处比直线的斜率(Y3-Y0)/X3大。因此,b<(Y3-Y0)/X3<2aX3+b的关系成立。
此外,从刮板部7的下游侧端的顶部到刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部的壳体的内壁面的二次曲线(实线)由y=cx2+dx+Y0’表示。在此,Y0’是该二次曲线与y轴的交点。该二次曲线中的刮板部7的下游侧端处的斜率是d,刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部处的斜率是2cX1+d。
二次曲线的斜率在刮板部7的下游侧端比直线的斜率(Y3-Y0)/X3大,在刮板部7的自下游侧端的顶部以一圈量靠上游侧的顶部与二次曲线的斜率2aX1+b相同。因此,d>(Y3-Y0)/X3、2aX1+b=2cX1+d的关系成立。
(效果)
如以上所述,基于本变形例,在轴部6的径向的剖视中,从以一圈量靠上游侧的顶部直到下游侧端的顶部,连结刮板部7的顶点的虚拟线是直线。由此,容易制造螺杆2,3。
以上,说明了本发明的实施方式,但只是例示了具体的例子,不用来特别地限定本发明,具体的结构等能够进行适当设计变更。此外,发明的实施方式中所述的作用以及效果只是列举了从本发明产生的最优选的作用以及效果,基于本发明的作用以及效果不被限定于本发明的实施方式所述的内容。
本申请是基于2018年6月25日申请的日本专利申请(特愿2018-119855)的申请,其内容在本申请中作为参照被引用。
附图标记
1,101,201 螺杆式挤出机
2,3 螺杆
4 壳体
6 轴部
7 刮板部
8,9 辊
10 积存部
11 投入口
11a 下游侧端
13 壳体上游部
14 壳体下游部
50 片材。

Claims (16)

1.一种螺杆式挤出机,是进行混炼物的挤出的螺杆式挤出机,具备:
一对螺杆;
壳体,收纳前述一对螺杆,在上游侧设置有材料的投入口;
辊式模具,在前述壳体的下游侧将前述材料挤出成形为片材状,
所述螺杆式挤出机的特征在于,
前述螺杆具有轴部和被设置在前述轴部的外周面的螺旋状的刮板部,
前述刮板部为下述形状:从前述轴部的表面到前述刮板部的尖端的径向距离随着朝向混炼物的挤出方向的下游侧端而逐渐减小,
前述壳体具有尖端变细的形状,
在从前述投入口的下游侧端到前述刮板部的下游侧端的范围中,使前述投入口的下游侧端处的前述刮板部的顶部与前述壳体的内壁面之间的间隙比其他的部分处的前述间隙大。
2.如权利要求1所述的螺杆式挤出机,其特征在于,从前述刮板部的下游侧端直到前述投入口的下游侧端,前述间隙逐渐增大。
3.如权利要求1所述的螺杆式挤出机,其特征在于,前述投入口的下游侧端与前述刮板部的下游侧端的中间部处的前述间隙比前述刮板部的下游侧端处的前述间隙小。
4.如权利要求3所述的螺杆式挤出机,其特征在于,从前述投入口的下游侧端直到前述刮板部的下游侧端,前述间隙连续地变化。
5.如权利要求4所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述投入口的下游侧端直到前述刮板部的下游侧端,连结前述刮板部的顶点的虚拟线是曲线。
6.如权利要求5所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述投入口的下游侧端直到前述刮板部的下游侧端,前述壳体的内壁面是直线。
7.如权利要求4所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述投入口的下游侧端直到前述刮板部的下游侧端,前述壳体的内壁面是曲线。
8.如权利要求7所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述投入口的下游侧端直到前述刮板部的下游侧端,连结前述刮板部的顶点的虚拟线是直线。
9.如权利要求3至6中任意一项所述的螺杆式挤出机,其特征在于,前述刮板部的下游侧端处的前述间隙与前述刮板部中的自下游侧端的前述顶部以一圈量靠上游侧的前述顶部处的前述间隙相同或比其小。
10.如权利要求9所述的螺杆式挤出机,其特征在于,从前述以一圈量靠上游侧的前述顶部直到下游侧端的前述顶部,前述间隙连续地变化。
11.如权利要求10所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述以一圈量靠上游侧的前述顶部直到下游侧端的前述顶部,连结前述刮板部的顶点的虚拟线是曲线。
12.如权利要求11所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述以一圈量靠上游侧的前述顶部直到下游侧端的前述顶部,前述壳体的内壁面是直线。
13.如权利要求3或4或7或8所述的螺杆式挤出机,其特征在于,前述刮板部的下游侧端处的前述间隙与前述刮板部中的自下游侧端的前述顶部以一圈量靠上游侧的前述顶部处的前述间隙相同,或比其小。
14.如权利要求13所述的螺杆式挤出机,其特征在于,从前述以一圈量靠上游侧的前述顶部直到下游侧端的前述顶部,前述间隙连续地变化。
15.如权利要求14所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述以一圈量靠上游侧的前述顶部直到下游侧端的前述顶部,前述壳体的内壁面是曲线。
16.如权利要求15所述的螺杆式挤出机,其特征在于,在前述轴部的径向的剖视中,从前述以一圈量靠上游侧的前述顶部直到下游侧端的前述顶部,连结前述刮板部的顶点的虚拟线是直线。
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