CN112423953A - 混合捏合机器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合捏合机器，其用于连续制备工艺，如用于产生颗粒、挤塑型材或模塑制品，如聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件，具有馈送混合装置(12)和排出装置(14)，其中所述馈送混合装置包含外壳(18)、螺杆轴(34)和连接元件(24)，其中所述连接元件布置在所述外壳的前侧处且还连接到所述排出装置，其中中空内部形成于所述外壳和所述连接元件两者中，且所述螺杆轴在轴向方向上至少部分性地延伸穿过所述外壳的内部且在轴向方向上至少部分性地延伸穿过所述连接元件的内部，且其中从所述外壳的内圆周表面延伸到所述内部中的多个捏合元件(40)设置在所述外壳中，且其中捏合元件(40)还布置在所述连接元件的内圆周表面上且延伸到所述连接元件的所述内部中，且所述排出装置具有脱气装置(26)。

Description

混合捏合机器
本发明涉及一种用于连续制备工艺的混合捏合机器，其具有馈送混合装置且具有如排出挤出机的排出装置，所述馈送混合装置包括接近中空内部的外壳，以优选地同步平移方式移动的旋转螺杆轴布置在所述馈送混合装置中。
此类混合捏合机器确切地说用于制备塑料和/或粘性物质。举例来说，其用于处理粘性塑料物质，均质化和塑化塑料，插入填充剂和强化材料以及制造用于食品工业的起始材料。螺杆轴在此形成工作元件，所述工作元件在轴向方向上前向输送或传送待处理的材料且由此将材料的组分掺合在一起。
当使用适合的排出装置，如排出挤出机，且所述排出装置连接到造粒装置或类似装置，如连接到间歇切割装置、拉条模具、型材工具、片材模具或类似装置时，此类混合和捏合机器确切地说适合制造聚合物颗粒、聚合物挤塑型材、聚合物模制部件和类似物。举例来说，借助于混合捏合机器的馈送混合装置，产生均质聚合物熔融物或混合物(例如PVC、橡胶、食物、动物饲料、粉末涂料、无卤阻燃剂、医药物质等的输出)，其随后传送到排出装置中且通过所述排出装置传送到造粒装置。举例来说，混合物的个别组分在混合捏合机器的馈送混合装置的前部部分中混合在一起且均质化，且用由此产生的均质混合物产生熔融物(只要可熔融混合物的至少一种组分)，其中相同情况发生于馈送混合装置的中间部分和后部部分中。由此产生的熔融物随后传送通过排出装置例如到水下造粒装置，其中在2百万帕斯卡下例如通过模板的模具按压熔融物且在离开模板后通过旋转切割器将所述熔融物直接切割成颗粒且通过流过模板的前侧的工艺用水固化为颗粒粒子。替代地，熔融或粘性混合物(如果未产生熔融物)还可通过挤出机或模制工具按压以产生聚合模制物。
此类混合捏合机器的馈送混合装置例如从CH 278 575A以及CH 464 656中已知。
相对于这些混合捏合机器，馈送混合装置的螺杆轴优选地并不仅执行旋转运动，但同时还在轴向方向上(即，在螺杆轴的方向上)来回平移移动。当在轴向方向上查看时，由此运动序列的特征优选地在于螺杆轴执行在旋转上叠加的振荡运动。这种运动序列使得能够将内部构件(即捏合元件，如捏合螺栓或捏合嵌齿)引入到馈送混合装置的外壳中。由于捏合螺栓或捏合嵌齿的存在，布置在主轴上的螺杆(所谓的轴棒)并不连续运作(如轴棒的横截面中所见)，但细分成多个个别叶片元件，其各自在轴棒的横截面周边的某一角度扇区内延伸。邻接叶片元件在轴棒的轴向方向上以及在外部圆周方向上彼此间隔开，即，在每一情况下，间隙在轴棒的轴向方向上以及在外部圆周方向上设置于邻接叶片元件之间。举例来说，如果螺杆轴的整个轴棒或螺杆轴的轴棒的与横截面周边有关的轴向区段包括三个叶片元件，所述三个叶片元件各自在轴棒的横截面周边的例如100°的角度扇区内延伸，那么所述螺杆轴是指三叶螺杆轴或三叶螺杆轴区段。螺杆轴在轴向方向上的旋转和平移运动以个别叶片元件的侧面接近对应捏合元件以压缩待混合和捏合的材料且将剪切动作施加在所述材料上由此有助于混合和/或捏合工艺而捏合元件不与叶片元件冲突的方式受控制。除此之外，捏合元件如此接近叶片元件以便捏合元件防止混合物组分沉积在叶片元件的侧面上，使得捏合元件最终还引起叶片元件的清洁。当然，叶片元件的数目和几何形状必须调整以适应捏合元件的数目。常规地，个别捏合元件在馈送混合装置的外壳的内部圆周表面上布置于在轴向方向上与叶片元件的几何形状和数目匹配且在外壳的内圆周表面的至少一个区段内延伸的多个行中。举例来说，如果四行捏合元件布置在外壳的内圆周表面上，那么螺杆轴可在其外圆周表面上具有(如从横截面可见)四个叶片元件，在每一情况下，在所述叶片元件之间设置足够宽的空间以使得捏合元件可移动通过这些空间。
如所解释，在混合捏合机器的馈送混合装置的(当在传送方向上查看时)下游端上，布置有排出装置以传送在馈送混合装置中产生的均质混合物以进一步处理馈送混合装置的输出且例如将所述均质混合物传送到如造粒装置的额外处理装置中。为将馈送混合装置的外壳连接到排出装置，当在传送方向上查看时，连接元件典型地布置在馈送混合装置的外壳的下游前侧端上。一般来说，连接元件是凸缘。连接元件的目的是以混合物可以所述混合物可在此处进一步传送的方式从馈送混合装置中传送到排出装置中而所述混合物在转移时不受到机械或热影响损坏的方式将外壳的下游端与排出装置的输入侧连接一起。为这个目的，布置在馈送混合装置的外壳中的螺杆轴一直延伸穿过连接元件以使混合物传送通过连接元件直接到排出装置。
在已知混合捏合机器中，在馈送混合装置中产生的混合物或熔融物在转移到排出装置中之前进行脱气以从含有气体和其它挥发性组分的混合物或熔融物去除如残余湿气和单体。在已知混合捏合机器的一个变化形式中，出于此目的，在馈送混合装置的外壳的(当在传送方向上查看时)下游端上设置脱气装置，所述脱气装置将负压施加于熔融物或混合物(如果未产生熔融物)以由此从熔融物或混合物(如果未产生熔融物)脱去挥发性组分。然而，确切地说相对于热敏感熔融物或混合物，这具有若干缺点。一方面，捏合元件可随后不再在脱气装置的下游(即，在外壳的恰恰最后一个区段中和在连接元件中)使用，这是由于另外过多能量将引入到已脱气的熔融物或混合物(如果未产生熔融物)中，其将引起熔融物的温度升高和出于这个原因对脱气的熔融物的热损坏。出于这个原因，捏合元件不再在定位于脱气装置的下游的外壳区段中且确切地说不在连接元件中设置于这种变化形式的已知混合捏合机器中，其引起馈送混合装置的下游区(其中不再设置捏合元件)在掺合混合物的组分和使混合物均质化时至少很大程度上损耗。实际上，此处仅涉及仅传送区段。这种变化形式的另一缺点是待脱气的混合物在进入排出装置中之前必须作为熔融物或混合物(如果未产生熔融物)已存在，即已在其中设置脱气装置的外壳区段中的连接元件的上游，这是由于不然有效脱气是不可能的。这还引起混合捏合机器的馈送混合装置的在脱气装置下游且由螺杆轴穿过的部分仅可恰好用作传送区段。另外，尽管不存在捏合元件，但进一步剪切下游连接元件中的熔融物，其可引起熔融温度的升高或甚至引起熔融物的热损坏，如尤其对于热敏感材料，如聚氯乙烯(polyvinyl chloride；PVC)。除此之外，通过这种变化形式，由于连接元件中缺乏捏合元件，螺杆轴的叶片元件的所有侧面的完全清洁是不可能的。这引起叶片元件的侧面上和叶片元件到轴棒的过渡处的沉积物。由于通过捏合螺栓来实现的“自洁效应”不存在，因此当改变起始材料时，这转而引起混合捏合机器长时间的冲洗和大量的废料。通常混合捏合机器的整个馈送混合装置必须开放和清洁以在不能成功地应用冲洗的情况下防止浪费或甚至首先使得可能改变起始材料。
在已知混合捏合机器的另一变化形式中，馈送混合装置的连接元件与排出装置之间设置有脱气拱顶，相对于所述脱气拱顶，混合物在从馈送混合装置排出之后从顶部引入到圆柱形塔中且在其内部朝下下降到排出装置的螺杆上。然而，这种变化形式不太适合或根本不适合于处理熔融物。除此之外，排出装置的螺杆必须尺寸设定成极大以将从其掉出的所有材料传送到脱气拱顶中。这引起对这种变化形式的高投资成本。
基于这种情况，本发明的目标实际上是提供适合的混合捏合机器，其用于连续制备工艺，如确切地说用于制造颗粒、挤塑型材或模制部件，如聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件，所述机器允许在最小长度的馈送混合装置的情况下的混合物组分的理想混合和均质化，使得混合捏合机器由与馈送混合装置的长度有关的理想效率区分，且其还在改变在混合捏合机器中使用的起始材料时使得馈送混合装置的自洁更容易。
根据本发明，这一目标通过一种混合捏合机器来实现，所述混合捏合机器用于连续制备工艺，如确切地说用于制造颗粒、挤塑型材或模制部件，如聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件，具有馈送混合装置且具有排出装置，其中馈送混合装置包含外壳、螺杆轴和连接元件，其中连接元件布置在外壳的前侧处且还连接到排出装置，其中中空内部在每一情况下设计于外壳中以及连接元件中，且螺杆杆在轴向方向上至少部分性地延伸穿过外壳的内部且在轴向方向上至少部分性地延伸穿过连接元件的内部，其中从外壳的内圆周表面延伸到内部中的多个捏合元件设置在外壳中，且其中混合捏合机器的特征在于延伸到连接元件的内部中的捏合元件还布置在连接元件的内圆周表面上，且排出装置具有脱气装置。
这种解决方案基于以下知识：通过在排出装置上而非在馈送混合装置的外壳的(如在传送方向上查看)下游端上首先布置脱气装置，熔融物或混合物(如果未产生熔融物)必须在更下游首先形成使得捏合元件还可布置在连接元件的内圆周表面上，而甚至在其中处理的混合物的热敏感材料(如PVC)不受到热损坏。在根据本发明的混合捏合机器中，脱气不再在馈送混合装置中的快速地旋转和振荡的螺杆轴的区中发生，但在排出装置中发生，换句话说在馈送混合装置中的快速地旋转和振荡的螺杆轴的下游发生。通过还将捏合元件布置到连接元件的内圆周表面，馈送混合装置的这一区还可用于掺合混合物组分和用于使混合物均质化，使得馈送混合装置的长度可对应地缩短以仍实现与其中连接元件不具有捏合元件的对应较长馈送混合装置相同的混合和均匀化水平。以这种方式，确切地说，由于馈送混合装置经历更少磨损且由于其更小总长度而具有更小空间需求，不仅混合捏合机器的投资成本大体上减小，且操作成本也减小。如所解释，相对于根据本发明的混合捏合机器，当必须处理熔融物或混合物(如果未产生熔融物)时，熔融物或混合物(如果未产生熔融物)首先形成于连接元件的(当在传送方向上查看时)下游处也是足够的。这还有助于在相同混合和均匀化水平的情况下，可明显减小混合捏合机器的馈送混合装置的总长度。除此之外，由于捏合元件还设置于连接元件中，根据本发明的混合捏合机器允许螺杆轴的叶片元件的所有侧面一直到其下游端的完全清洁。以这种方式，还在连接元件中可靠地防止叶片元件的侧面上和叶片元件到螺杆轴的轴棒的过渡处的沉积物。这还引起当改变起始材料时用于混合捏合机器的冲洗时间显著地缩短。总而言之，本发明提供适合的混合捏合机器，其用于连续制备工艺，如确切地说用于制造颗粒、挤塑型材或模制部件，如聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件，所述混合捏合机器使得在最小长度的馈送混合装置的情况下能够进行混合物的起始材料的理想掺合和均质化，使得混合捏合机器由与馈送混合装置的长度有关的理想效率区分，且其还在改变在混合捏合机器中使用的组分时使得馈送混合装置的清洁更容易。
根据本发明的特别优选的实施例，排出装置优选地是反向旋转双螺杆挤出机。利用双螺杆挤出机，当两个螺杆旋转时，腔室形成于螺杆之间，其中排出装置中的混合物前向传送通过所述腔室。这是因为双螺杆挤出机的螺杆的螺杆螺纹和轴棒设计成彼此对应且以当两个螺杆旋转时腔室在两个螺杆的螺杆螺纹与波纹状棒之间在传送方向上形成漂移的方式以互相啮合方式布置。这引起强制传送，所述强制传送允许两个螺杆缓慢地旋转且仍使混合物可靠地传送通过排出装置，使得仅与传送方向相对的混合物的部分的最小回流发生。由于两个螺杆的缓慢旋转，排出装置中(换句话说，脱气区中)的混合物具有相对长的保持时间和大的脱气表面以使得实现有效脱气而不将高剪切力引入到混合物中。以这种方式，可靠地防止对混合物的热损坏。因此，在排出装置中移动的脱气装置与排出装置的优选设计一起协同充当反向旋转双螺杆挤出机。由于双螺杆挤出机上的螺杆螺纹互相啮合，双螺杆挤出机的另一优点是混合物组分的沉积物与单轴挤出机相比较明显减少。
在这方面，当排出装置是反向旋转双螺杆挤出机时，实现尤其良好结果。这些结果具有在2到3D螺杆长度上(因此，在对应于两倍或三倍螺杆轴直径的长度上)的250到300bar的高压积聚能力的优点，而同时呈现熔融物或混合物(如果未产生熔融物)的最小温度升高。相反地，单向双螺杆挤出机快速地旋转，这是这些挤出机比反向旋转双螺杆挤出机施加更高剪切力且积聚明显更少压力的原因。
反向旋转双螺杆挤出机的螺杆可彼此平行布置。
在本发明想法的发展中，提出布置双螺杆挤出机的两个螺杆，当在轴向方向上查看时，所述两个螺杆朝向彼此以0.1°到10°、优选地0.5°到7.5°、更优选地2°到5°且最优选地2°到3°的角度倾斜，其中优选地两个螺杆在传送方向上汇聚。在这一实施例中，螺纹深度可设计成在传送方向上的螺杆长度内减小或均匀。在双螺杆挤出机的螺杆的此类设计中，形成于两个螺杆之间的腔室在操作排出装置时在传送方向上连续地变得更小或这些腔室的体积减小。在腔室中传送的混合物在传送方向上逐渐被压缩使得与排出装置的传送方向相对地(由此朝向脱气装置)按压混合物中残余的挥发性化合物(如确切地说气体、残余湿气和单体)。这以决定性方式支持脱气，使得移动到排出装置中的脱气装置的协同性相互作用通过作为双螺杆挤出机的排出装置的设计来甚至进一步增大。
根据本发明的另一优选实施例，规定排出装置的螺杆成圆锥形地运作，其中螺杆在传送方向上逐渐变细。这支持前述实施例的效应，其中双螺杆挤出机的两个螺杆并不并行但当在轴向方向上查看时彼此成角度地布置。
为实现空间节省和明显缩短的混合捏合机器，在总体机器的长度方面，在本发明想法的发展中提出，在与馈送混合装置的螺杆轴有关的水平面中将排出装置的两个螺杆(与其轴向纵向方向有关)扭转45°到135°、优选地60°到120°、更优选地80°到100°、甚至更优选地85°到95°且最优选地90°，使得延伸到连接元件中的螺杆轴的前侧端朝向排出装置的螺杆的外圆周表面定向。排出装置由此与馈送混合装置成直角布置。由此除了实现空间节省之外，这一实施例具有以下优点：馈送混合装置中产生的混合物可通过螺杆轴从与馈送混合装置的外壳相对的在排出装置的两个螺杆正中间的连接元件端传送。由此实现混合物从馈送混合装置到排出装置中的有效过渡，其确保混合物组分并不沉积于其它组件上或在此处受烘烤。通过可布置在排出装置的相对侧上的脱气装置，脱气还可直接在混合物进入排出装置中后发生。
如所解释，捏合元件还布置在馈送混合装置的连接元件的内圆周表面上，其延伸到连接元件的内部中，且此处在轴棒上布置叶片元件不仅引起由螺杆轴传送的混合物的理想掺合和均匀化，且确切地说，防止混合物组分在叶片元件的侧面上且确切地说在叶片元件的侧面到轴棒的外圆周表面的过渡处沉积或烘烤(baking-on)。优选地，捏合元件向连接元件中延伸(当在连接元件的轴向方向上查看时)一定深度，由此最好地将连接元件的长度用于掺合混合物和使混合物均质化。另外，优选的是捏合元件在连接元件的内圆周表面上布置于在连接元件的内圆周表面的至少一个区段内在轴向方向上延伸的至少两个行中，由此允许在连接元件中使用多叶螺杆轴区段。优选地，从第一个到最后一个捏合元件的间隙覆盖连接元件中的至少一个行，覆盖连接元件的内圆周表面的至少50％、优选地至少70％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少90％且最优选地整个轴长。优选地，从第一个到最后一个捏合元件的距离覆盖连接元件中的所有行，覆盖连接元件的内圆周表面的至少50％、优选地至少70％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少90％且最优选地整个轴长。
在本发明的含义内，在连接元件或外壳的内圆周表面的至少一个区段内在混合捏合机器的馈送混合装置的连接元件或外壳的轴向方向上延伸的行是指覆盖在轴向方向上彼此间隔开的捏合元件的连接线是至少基本上直线，其中连接线与直线的最大偏差相关于混合捏合机器的馈送混合装置的连接元件或外壳的内圆周表面的横截面周边小于10°、优选地小于5°且更优选地小于2°。
根据本发明的另一优选实施例，规定捏合元件还在外壳的内圆周表面上布置于在外壳的内圆周表面的至少一个区段内在轴向方向上延伸的至少两个行中。如果在两个区段中使用相同螺杆轴叶片几何形状中，那么外壳的下游端的至少内圆周表面上的捏合元件的行可由此与连接元件的内圆周表面上的捏合元件的行对准。然而，由于例如在外壳的下游端中，可使用三叶螺杆轴区段且可在连接中使用四叶螺杆轴区段或反之亦然，所以这不需要。
通常本文描述的混合捏合机器的馈送混合装置细分成各种工艺区段，其中在每一工艺区段中，螺杆轴在其操作期间根据指派给工艺区段的任务而由对应数目或几何形状的叶片元件占据且外壳壁内圆周表面由据此调整的一定数目个捏合元件占据。举例来说，已知部分性地以三叶方式且部分性地以四叶方式设计螺杆轴，且因此将混合捏合机器的外壳内壁的对应区段配备有捏合元件的三或四个行。取决于工艺区段是否在外壳的下游端和馈送混合装置的连接元件的上游区内延伸或工艺区段是否在外壳的下游端处结束且下一工艺区段是否在连接元件的上游区处开始，外壳的下游端的至少内圆周表面上的捏合元件的行与连接元件的内圆周表面上的捏合元件的行对准或不对准。
优选地，在连接元件的内圆周表面的方向上延伸的捏合元件的2到8个、更优选地2到6个且最优选地2、3、4或6个行布置在连接元件的内圆周表面上。此外，优选的是在连接元件的内圆周表面的轴向方向上延伸的捏合元件的2到8个、更优选地2到6个且最优选地2、3、4或6个行布置在外壳的内圆周表面上。外壳的并非所有区段必须由此具有相同数目个行，如在外壳的轴长中所查看。实际上，外壳的个别区段可具有不同数目个捏合元件，其中然而，优选地所有区段具有2到8个、更优选地2到6个且最优选地2、3、4或6个捏合元件。
为还有效地混合连接元件的区中的混合物和使所述混合物均匀化且为能够将混合物从馈送混合装置有效转移到排出装置中，在本发明方法的发展中提出，螺杆轴(在轴向方向上查看，从在其处连接元件布置在外壳上的外壳的前侧)在连接元件的至少50％、优选地至少70％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少90％且最优选地整个轴长内延伸。
如所解释，根据本发明规定脱气不在混合捏合机器的馈送混合装置的外壳的下游端中发生，但首先在排出装置中发生。因此，根据本发明规定连接元件和至少外壳区并不具有任何脱气装置，所述外壳区接近至少连接元件且在连接元件的至少20％、优选地至少40％、更优选地至少60％且最优选地整个轴长上方延伸。这使得额外脱气装置有可能依据具体应用而存在于外壳的上游区中，然而，其并非优选的。
因此，极其优选的是整个馈送混合装置不具有脱气装置。
如所解释，根据本发明的混合捏合机器确切地说适合于产生颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件。因此，优选的是在混合捏合机器中，当在传送方向上查看时，在排出装置的排出端上，换句话说在排出装置的下游端上，布置选自由以下组成的群组的装置：造粒装置、过滤器、切割装置、拉条模具、型材工具、片材模具和其组合。这使得能够将在馈送混合装置中产生且由排出装置排出的均质混合物(如确切地说均质聚合物熔融物)处理成聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件。
优选地，水下造粒装置或拉条造粒装置布置在排出装置的排出端上。空气/水造粒装置可例如由具有加热式造粒模板的模具主体、造粒切割器和切割器驱动以及具有空气、空气/水雾或水连接件的颗粒收集外壳组成。此类造粒装置确切地说适合于PVC、弹性体和其它高粘度熔融物或高度填充聚合物调配物。替代地，在排出装置的排出端上，将造粒装置布置为水下造粒装置，其包括模板和邻接其的水浴。水下造粒装置确切地说适合于粘性和/或低粘度熔融物。替代地，在排出装置的排出端上，将造粒装置布置为拉条造粒装置，其包括例如拉条模具、水浴和具有进入滚轮和切割器滚轮的拉条造粒机。拉条造粒装置确切地说适合于低粘度熔融物。
替代地，在排出装置的排出端上，还可布置有间歇切割装置、拉条模具、片材模具、型材工具或类似装置。
关于脱气装置的设计，本发明并未受限制。因此，可使用所有脱气装置，其可连接到混合捏合机器的排出装置。优选地，脱气装置具有用于产生负压的装置。替代地，脱气装置还可连接到用于产生正压的装置。
举例来说，已证实排出装置的脱气装置具有排出外壳中的开口、脱气拱顶、连接到脱气拱顶的真空单元、连接到脱气拱顶的分离器、任选地泄漏空气阀、任选地一个或多个视镜和任选地负压指示器是适合的。分离器以及真空单元两者可存在两次或更多次。真空泵优选地用作真空单元。举例来说，干式运行泵(如鲁氏(Roots)压缩机、侧通道压缩机、爪状泵等等)或水环泵适用作真空泵。在需要抽吸大量气体和/或液体的情况下和/或在设置小于50mbar的相对低最终压力的情况下，优选地使用串联连接的两个或更多个真空泵。
脱气装置可由此设计为流通系统或设计为循环系统。流通系统可包括例如具有连接软管的脱气拱顶、分离器、真空泵和淡水供应器，其中淡水供应器可由水连接件、流动监测器、2/2电磁阀和用于调整水量的节流阀构成。作为具有开放循环的系统的循环系统可包括例如具有连接软管的脱气拱顶、分离器、真空泵和具有热交换器的容器。真空泵将水从容器抽吸出且将水和从混合物提取出的任何组分传送回到容器中。容器中的水借助于热交换器来冷却。监测容器中的水含量且在适用时再次添加水。设置无压溢出件使得容器不能填充过度。
在本发明方法的发展中，提出以脱气装置可调整和维持排出装置中的小于800mbar、更优选地小于600mbar、甚至更优选地50到500mbar且最优选地200到400mbar的绝对压力的方式设计所述脱气装置。
本发明的额外主题是一种方法，其用于产生颗粒、挤塑型材或模制部件，如聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件，所述方法执行于先前描述的混合捏合机器中。
下文参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1展示根据本发明的混合捏合机器的示意性平面图，
图2展示具有图1中展示的混合捏合机器的馈送混合装置的所用螺杆轴的外壳的透视图，
图3展示图1中展示的混合捏合机器的馈送混合装置以及排出装置的下游部分的区段的示意性横截面，
图4展示图1中展示的混合捏合机器的馈送混合装置的下游部分的透视和部分截面视图，
图5展示包括真空泵和分离器的设计为流通系统的脱气装置区段的示意图，
图6展示包括真空泵和分离器的设计为循环系统的脱气装置区段的示意图，
图7展示根据现有技术的混合捏合机器的馈送混合装置以及排出装置的下游部分的区段的示意性横截面，
图1中展示为示意性平面图的根据本发明的混合捏合机器10包括馈送混合装置12、排出装置14以及水下造粒装置16。馈送混合装置12包括外壳18，在所述外壳的顶部侧上布置顶部馈线20以及用于供应待混合和捏合的起始材料的填充料斗20'。馈送混合装置12在图2中以折叠打开(folded-open)形式在透视图中细节详细地展示且馈送混合装置12的(当在传送方向上查看时)下游端在图3和4中以横截面展示。在外壳18的上游端上，布置有驱动块22，其包括电动机以及齿轮箱。另外，外壳18包括以凸缘方式装到外壳前侧的下游端上的连接元件24。根据本发明，脱气装置26设置于排出装置14上，具体地说设置于排出装置14的与连接元件24相对的侧上。此外，排出装置14还包括驱动块22'。
如图2到4中以详细方式所展示，外壳18包括两个外壳半部28、28'，其包覆在由以轴向地邻接方式布置的多个外壳壳体部件32、32'、32”构成的所谓的外壳壳体30内部。在本专利申请中，外壳壳体30由此被视为外壳18的部分。当两个外壳半部28、28'闭合时，外壳18的内圆周表面接近圆柱形中空内部，其中布置螺杆轴34。螺杆轴34包括轴棒36，叶片元件38布置在轴棒的圆周表面上。设计为捏合螺栓40的捏合元件40设置于两个外壳半部28、28'的内圆周表面上。这些捏合元件中的每一个布置成用于固定在每一情况下设置于外壳18的壁中的孔，所述孔从外壳壳体30的内圆周表面延伸穿过外壳18的壁。每一凹部42的下部径向内端可设计为具有正方形横截面，其中每一捏合螺栓40具有完美地装配到插座42的正方形设计径向内端中的末端且由此在所用状态中以不可旋转方式固定在插座42中。捏合螺栓40借助于旋拧在其位于插座42中的末端上连接到在插座42的上覆端中使用的固定元件。如确切地说在图2中可见，彼此各自均匀间隔开的捏合螺栓40(当在轴向方向上查看时)以三个行44、44'、44”形式延伸到两个外壳半部28、28'中的每一个中。外壳18优选地借助于一个或多个热装置进行温度控制或可使用附接在外壳外部上的电热筒或加热板加热，且是水或空气冷却式的，视需要还由不同流体(如油或另一液体或特定气体)冷却。
如图2展示，混合捏合机器在轴向方向上细分成多个工艺步骤46、46'、46”，其中每一工艺步骤46、46'、46”在捏合螺栓40的数目以及轴棒34上的叶片元件38的数目和尺寸方面适于个别工艺步骤46、46'、46”的功能。如图2中所说明，在用于捏合螺栓40的插座42的三个行44、44'、44”的上部外壳半部28的左区段46中和右区段46”中，两个行(具体地说上部行44和下部行44”)配有捏合螺栓40，而中间行44'并未配有捏合螺栓40。相反地，在用于捏合螺栓40的插座42的三个行44、44'、44”的上部外壳半部28的中间区段46'中，一个行(具体地说中间行44')配有捏合螺栓40，而上部行44和下部行44”未配有捏合螺栓40。
如描绘根据现有技术的混合捏合机器的图7中所展示，脱气装置26在根据现有技术的这种类型的混合捏合机器中设置于外壳18的下游端上以便在馈送混合装置12中产生的混合物或熔融物转移到排出装置14中之前对混合物或熔融物脱气以去除含于混合物或熔融物中的气体以及其它挥发性组分，如残余湿气和单体。由于此处布置的脱气装置26，捏合元件40不再设置于这一混合捏合机器的连接元件24中，这是由于另外过多能量将引入到已脱气的熔融物中，其将引起熔融物的温度升高且由此引起热损坏。这引起其中不再设置捏合元件40的馈送混合装置12的下游区由于掺合混合物的组分和使混合物均质化而很大程度上损耗。这种变化形式的额外缺点是用于脱气的混合物必须在输入到排出装置中之前作为熔融物已存在，具体地说已在其中设置脱气装置26的外壳18的区段中的连接元件24的上游，这是由于不然有效脱气是不可能的。这还引起由螺杆轴34穿透且定位于脱气装置26下游的馈送混合装置12的部分现仅可恰好用作传送区段。另外，螺杆轴34的叶片元件38的所有侧面的完全清洁因为捏合元件40不存在于连接元件24中而是不可能的。这引起叶片元件38的侧面上和叶片元件38到轴棒36的过渡上的沉积物。这转而引起当改变起始材料时用于混合捏合机器的较长冲洗时间和较大量的废料。
为克服这些缺点，根据本发明，如图1、3和4中所展示，脱气装置26设置于排出装置14处且捏合元件40还布置在连接元件24的内圆周表面上，所述捏合元件延伸到连接元件24的内部中。因此，在根据本发明的混合捏合机器中，脱气不再在馈送混合装置12中的快速地旋转和振荡的螺杆轴34的区域中发生，但在排出装置14中发生，换句话说在馈送混合装置12的快速地旋转和振荡的螺杆轴34的下游发生。通过首先将脱气装置26布置在排出装置14上而非馈送混合装置12的外壳18的下游端上，熔融物必须在更下游首先形成使得捏合元件40还可布置在连接元件24的内圆周表面上，而甚至在其中处理的混合物的热敏感材料(如PVC)不受到热损坏。以这种方式，馈送混合装置12的长度可借助于大体上减小投资成本以及混合捏合机器10的操作成本而对应地缩短。另外，除了其它优点以外，还可靠地防止叶片元件38的侧面上和叶片元件38到螺杆轴34的轴棒36的过渡上以及连接元件24中的沉积物。
如图3和4中所展示，排出装置14是反向旋转双螺杆挤出机，由此是具有在纵向方向上延伸和互相啮合的两个螺杆48、48'的一个排出装置，当操作排出装置14时所述螺杆彼此相对旋转。螺杆48、48'具有螺杆螺纹50、50'和轴棒52、52'，其中螺杆48、48'设计成彼此对应且以互相啮合方式布置，使得当两个螺杆旋转时，腔室在两个螺杆48、48'的螺杆螺纹50、50'与轴棒52、52'之间形成且在传送方向上漂移。这引起强制传送，所述强制传送允许两个螺杆48、48'缓慢地旋转且又仍使混合物可靠地传送通过排出装置，使得仅存在与传送方向相对的混合物的部分的最小回流。由于两个螺杆的缓慢旋转，排出装置14中(换句话说，脱气区中)的混合物具有相对长的保持时间和大的脱气表面以使得实现有效脱气而不将高剪切力引入到混合物中。由此可靠地防止对混合物的热损坏。
如图4中可见，当在轴向方向上查看时，双螺杆挤出机的两个螺杆48、48'并不并行，但以0.1°到20°、优选地0.5°到10°且更优选地2°到5°的角度朝向彼此倾斜布置，其中两个螺杆48、48'在传送方向上汇聚。
还如图3和4中所展示，排出装置14的脱气装置26包括脱气拱顶54，所述脱气拱顶经由开口(未描绘)连接到排出装置14的外壳56。包括真空泵和分离器的装置60经由软管58布置在脱气拱顶54上。另外，脱气拱顶54包括视镜62、用于负压的指示器64以及泄漏空气阀66。脱气拱顶54中所需的负压由设置在装置60中的真空泵调整，而残余气体和/或残余液体借助于设置在装置60中的分离器从脱气拱顶54中提取和分离出。装置60可由此设计为如图5中所展示的流通系统，或设计为如图6中所展示的循环系统。
根据本发明的一实施例，图5中所展示且设计为流通系统的装置60包括水环泵作为经由软管线72彼此连接的真空泵68以及分离器70。另外，这种设计的装置60包括(出于淡水供应目的)水连接件74、流动监测器76、2/2电磁阀78和用于调整水量的节流阀80。
根据本发明的另一实施例，图6中所展示且设计为循环系统的装置60包括水环泵作为真空泵68以及分离器70。另外，这一实施例的装置60包括具有热交换器的容器81、(出于淡水供应目的)水连接件74、滤网82、控制阀84、2/2关断阀86、放泄阀88、溢出件90、止回阀92以及温度调节器94。真空泵68将水从容器81抽吸出且将水和从混合物提取出的任何组分传送回到容器81中。容器81中的水由热交换器冷却。监测容器81中的水含量，且视需要再次添加水。设置无压溢出件90使得容器81不能填充过度。
元件符号列表
10 混合捏合机器
12 馈送混合装置
14 排出装置
16 (水下)造粒装置
18 外壳
20 顶部馈线
20' 填充料斗
22,22' 驱动块
24 连接元件
26 脱气装置
28,28' 外壳半部
30 外壳壳体
32,32',32” 外壳壳体部件
34 螺杆轴
36 轴棒
38 叶片元件
40 捏合元件/捏合螺栓
42 捏合元件的插座
44,44',44” 捏合元件的行
46,46',46” 工艺区段
48,48' 排出装置的螺杆
50,50' 排出装置的螺杆的螺杆螺纹
52,52' 排出装置的螺杆的轴棒
54 脱气拱顶
56 排出装置的外壳
58 软管
60 包括真空泵和分离器的装置
62 视镜
64 负压指示器
66 泄漏空气阀
68 真空泵
70 分离器
72 软管线
74 (淡)水连接件
76 流动监测器
78 2/2电磁阀
80 节流阀
81 具有热交换器的容器
82 滤网
84 调节阀
86 2/2关断阀
88 放泄阀
90 溢出件
92 止回阀
94 温度调节器

Claims (15)

1.一种混合捏合机器(10)，其用于连续制备工艺，如用于产生颗粒、挤塑型材或模制部件，如聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件，具有馈送混合装置(12)且具有排出装置(14)，其中所述馈送混合装置(12)包括外壳(18)、螺杆轴(34)和连接元件(24)，其中所述连接元件(24)布置在所述外壳(18)的前侧上且还连接到所述排出装置(14)，其中中空内部形成于所述外壳(18)中以及所述连接元件(24)中，且所述螺杆轴(34)在轴向方向上至少部分性地延伸穿过所述外壳(18)的内部且在轴向方向上至少部分性地延伸穿过所述连接元件(24)的内部，且其中从所述外壳(18)的内圆周表面延伸到所述内部中的多个捏合元件(40)布置于所述外壳(18)中，
其特征在于
延伸到所述连接元件(24)的所述内部中的捏合元件(40)布置在所述连接元件(24)的内圆周表面上，且所述排出装置(14)具有脱气装置(26)。
2.根据权利要求1所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述排出装置(14)是双螺杆挤出机。
3.根据权利要求2所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述排出装置(14)是反向旋转双螺杆挤出机。
4.根据权利要求2或3所述的混合捏合机器(10)，其特征在于当在轴向方向上查看时，所述双螺杆挤出机的两个螺杆不并行布置但以0.1°到20°、优选地0.5°到10°且最优选地2°到5°的角度彼此倾斜，其中所述两个螺杆优选地在传送方向上汇聚。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述排出装置(14)的所述螺杆成圆锥形地运作，其中所述螺杆在所述传送方向上逐渐变细。
6.根据权利要求2到5中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述排出装置(14)的所述螺杆在与所述馈送混合装置的所述螺杆轴有关的水平面中扭转45°到135°、优选地60°到120°、更优选地80°到100°、甚至更优选地85°到95°且最优选地90°，使得延伸到所述连接元件(24)中的所述螺杆轴(34)的前侧端朝向所述排出装置(14)的所述螺杆的外圆周表面定向。
7.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述捏合元件(40)在所述连接元件(24)的所述内圆周表面上布置于在所述轴向方向上在所述连接元件(24)的所述内圆周表面的至少一个区段内延伸的至少两个行(44，44'，44”)中，其中从至少一个行的第一个到最后一个捏合元件(40)的距离覆盖所述连接元件(24)的所述内圆周表面的至少50％、优选地至少70％、更优选地至少80％、甚至更优选地90％且最优选地整个轴长。
8.根据权利要求7所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述外壳(18)的所述内圆周表面上的所述捏合元件(40)还布置于在所述轴向方向上在所述外壳(18)的所述内圆周表面的至少一个区段内延伸的至少两个行(44，44'，44”)中，其中优选地所述外壳(18)的至少下游端的所述内圆周表面上的所述捏合元件(40)的所述行(44，44'，44”)与所述连接元件(24)的所述内圆周表面上的所述捏合元件(40)的所述行(44，44'，44”)对准，其中在所述连接元件(24)的所述内圆周表面的所述轴向方向上延伸的捏合元件(40)的2到8个、优选地2到6个且更优选地2、3、4或6个行(44，44'，44”)优选地布置在所述连接元件(24)的所述内圆周表面上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于当在轴向方向上从所述连接元件(24)布置在所述外壳(18)上的所述外壳(18)的所述前侧查看时，所述螺杆轴(34)跨越所述连接元件(24)的至少50％、优选地至少70％、更优选地至少80％、甚至更优选地90％且最优选地所述整个轴长延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述连接元件(24)和接近所述连接元件(24)的所述外壳(18)的至少区域不具有脱气装置，所述区域跨越所述外壳(18)的至少20％、优选地至少40％、更优选地至少60％且最优选地所述整个轴长延伸。
11.根据权利要求10所述的混合捏合机器(10)，其特征在于整个所述馈送混合装置(12)不具有脱气装置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于选自由以下组成的群组的装置布置在所述排出装置(14)的排出端上：造粒装置、过滤器、切割装置、拉条模具、型材工具、片材模具和其组合，其中优选地所述造粒装置(16)是空气/水造粒装置、水下造粒装置或拉条造粒装置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述脱气装置(26)具有用于产生负压的装置或连接到用于产生负压的装置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机器(10)，其特征在于所述脱气装置(26)以其可调整和维持所述排出装置(14)中的小于800mbar、优选地小于600mbar、更优选地50到500mbar且最优选地200到400mbar的绝对压力的方式设计。
15.一种方法，其用于产生颗粒、挤塑型材或模制部件，如聚合物颗粒、聚合物挤塑型材或聚合物模制部件，所述方法执行于根据前述权利要求所述的混合捏合机器中。
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