CN112930256A - 具有多螺杆单元的脱气挤出机以及用其对聚合物熔体进行脱气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有多螺杆单元的脱气挤出机,该脱气挤出机包括具有进料区域的壳体,该进料区域具有进料开口;内壳体凹陷区域,其具有尽可能地延伸至外部的抽吸开口;以及具有出口开口的出口区域。可旋转布置在壳体凹陷的多螺杆单元(10)包括:转子元件(11),其主螺旋叶片(12)在转子轴芯(15)的整个外圆周上延伸;以及安装在转子元件(11)上的接收槽(13)上的旋转驱动行星螺杆(16),该接收槽(13)至少沿多螺杆单元(10)的长度的一部分延伸。至少在抽吸开口区域,接收槽(13)之上的主螺旋叶片(12)具有用于引导行星螺杆(16)通过的相应的开口凹陷(12.1);在由主螺旋叶片(12)形成的叶片(14)中,行星螺杆(16)的圆周至少40%且至多70%封闭在转子轴芯(15)的接收槽(13)中,并且行星螺杆(16)的横截面在主螺旋叶片(12)内的封闭程度大于在叶片(14)外部的水平,且最高为95%。

Description

具有多螺杆单元的脱气挤出机以及用其对聚合物熔体进行脱 气的方法
本发明涉及一种具有多螺杆单元的脱气挤出机,该多螺杆单元具有权利要求1序言部分的特征,还涉及一种用其对聚合物熔体进行脱气的方法。
当处理缩聚物,例如特别是聚酯时,重要的是连续排出裂解产物(通常是水),以增加或至少保持聚合物链长度并防止熔融聚合物的进一步降解。这一点非常重要,尤其是在对高聚合物质量,尤其是高特性粘度的要求很高的制造技术的情况下,例如细纺纤维的生产。
WO2013180941A1描述了一种利用再生聚酯生产大块连续地毯长丝(BCF地毯)的方法。该文件规定将熔融聚合物流细分为至少两个单独的流。在将两个单独的流组合形成整体熔体流之前,应通过在单独的挤出机中施加并保持真空来分别对单独的流进行脱气,再将其直接供给下游纺丝设备。然而,将多个单独的流细分为多个流,并在平行排列的挤出机中加工,会导致设备在成本、空间要求、同步等方面的高支出。为了实现该方法,作为示例性实施例,还说明了一种多轴挤出机,该多轴挤出机用于在单个结构单元中再现多个单独挤出机的功能,并在熔体重新组合之前独立地对分离的熔体流进行脱气。为此,多旋转单元围绕中心轴旋转,并且多个行星螺杆可旋转地安装在中心轴中。为了脱气,提供了具有与真空泵相连的开口的壳体。细分为彼此分离的部分熔体流相对于单个流具有的优点是,使可以发生气体交换的聚合物表面扩大。然而,单个熔体流的脱气(其在行星螺杆上进行)只能在短时间内进行,在这段时间内,将引导相应的行星螺杆及其部分熔体流通过壳体中的开口。有待观察的是,如何在每个部分熔体流中永久保持用于脱气的恒定低压,尽管相关的行星螺杆仅短暂地移动通过壳体的开口,然后在其它运行过程中在受真空影响的区域之外。
WO2003/033240A1描述了一种包括多个行星螺杆的MRS系统。这使得聚合物熔体表面明显增大且熔体质量得到显著改善。从一个行星螺杆越过转子元件到下一个行星螺杆的横向流动是可能的和可取的。聚合物熔体输送的主要部分施加在行星螺杆上,而在转子元件上只有微弱明显的螺旋叶片具有较小比例的流动,该流动主要用于用熔体包围转子元件,从而在壳体中实现润滑。
CN101293397A和CN101837633A分别描述了一种多螺杆单元,其中行星螺杆完全位于中央转子元件上主螺旋叶片的螺杆通道内。因此,该行星螺杆通过其叶片在纵向上平行于转子元件的芯部输送聚合物熔体。由于行星螺杆以其整个横截面延伸通过主螺旋叶片,熔体不仅沿着主螺旋叶片输送,而且会产生部分流体桥接主螺杆。这抵消了有利于脱气和在吸入口区域长时间停留的涡流。
CN1775506A公开了一种不用于脱气的多螺杆单元。行星螺杆封闭在每个壳体中,且中央转子元件上的接收槽的壁将行星螺杆总横截面的主要部分包围。行星螺杆上的螺旋叶片高度很低。
本发明的目的是提供一种脱气挤出机,通过该挤出机可以提高其中加工的聚合物熔体的质量。特别是,作为一个先决条件,当聚合物熔体通过抽吸开口或在通过抽吸开口之前,应在聚合物熔体中形成大的聚合物表面和/或进行高的表面交换。
该目的通过带有权利要求1特征的具有多螺杆单元的脱气挤出机来实现。
根据本发明的方法与上述以称为多旋转系统的形式存在的现有技术完全相反,并且在术语方面已经与之不同。由于输送动作在很大程度上是通过在中心(单)转子元件中切割的通道而实现的,并且由于行星螺杆提高了脱气效果而无需单独输送,因此根据本发明的多螺杆单元也可称为“脱气单转子挤出机”。
输送动作主要由在转子元件外侧形成的至少一个主螺旋叶片来执行。在转子元件的轴芯上方形成的主螺旋叶片足够高,或者在叶片之间形成的通道切割得足够深,使得输送动作由主螺旋叶片单独提供。另一方面,行星螺杆的输送动作明显减小或不再占有相当大的比例。相反,行星螺杆用于循环、打散和混合聚合物熔体。这是因为行星螺杆尽可能深地安装到转子轴中,其结果是其输送动作基本消除或显著减少。
本发明的优点不仅在于更好地混合和更好地脱气。还减少了聚合物的剪切。机械剪切的减少甚至单独地提高了熔体质量。此外,通过较低的剪切程度,可以减少了热量进入熔体,避免过热。
事实上,行星螺杆通过其大部分的横向表面从转子元件突出,相应地增大了主螺杆的表面。表面越大,扩散到表面的程度越大并且脱气效果越好。
主螺旋叶片的高度优选大于接收槽的最大通道深度。主螺旋叶片的高度优选至少与行星上螺旋叶片的高度一样高,特别是至少两倍高。
行星螺杆的旋转方向优选与带有主叶片的转子元件的旋转方向相反,并且行星螺旋叶片的方向与主螺旋叶片的方向相反。只要行星螺杆仍然进行输送动作,则沿与通过主螺旋叶片的输送方向相同的方向来引导它。然而,在主螺杆的通道内,在转子元件和相应的行星螺杆之间产生了相反的相对运动,从而改善了对输送熔体的打散并相应地改善了其脱气。设计上的优点是,可以在行星螺杆的端部设置小齿轮,这些小齿轮与在转子元件上形成或固定的齿环直接啮合。
如果行星螺杆通过主螺旋叶片,则优选使它们封闭直到至少70%的周长的范围内。这意味着只有很小的流可以沿着转子元件通过主螺旋叶片和行星螺杆之间的剩余自由空间。主螺旋叶片的输送动作得以保持。在主螺旋叶片的相邻部分之间的长度区域中,行星螺杆相对而言被接收槽封闭,行星螺杆在接收槽中布置成相对较小的开放程度且开放至少一半。其结果是,该行星螺杆不再像在挤出机中那样形成输送元件,而是用于聚合物熔体的主要混合元件。
在本发明的上下文中,“封闭程度”是指行星混合元件的部分圆周(其被转子元件的壁及其主螺旋叶片遮盖)与整个圆周的比率。
转子元件的直径和周长都很大,至少一个几乎不间断的主螺旋叶片在其上延伸,转子元件提供了熔体在其上扩散的大的表面。这有助于聚合物熔体的脱气,例如当沿着施加真空的壳体抽吸开口引导聚合物熔体时。另一方面,位于主螺旋叶片相邻部分之间的螺杆通道与它们一起引导均匀的熔体流,而不是许多单独的熔体流。由于转子元件的旋转,以针对性的方式反复引导均匀的熔体流通过施加真空的壳体抽吸开口。特别地,因此在真空影响区域中存在规定的停留时间。
根据本发明,如前所述,行星螺杆不用于输送单个熔体流,而是凹置于转子元件的螺杆通道内,其中,它们进入主螺杆通道的程度使它们使位于主螺杆流道中位于螺杆通道底部的熔体部分循环流动。因此,行星螺杆导致流经主螺杆通道的其他均匀熔体流的各个部分打散、混合并改变位置,并确保真空对通过转子元件输送的整个熔体流的脱气作用是恒定的,而不仅仅是对位于外部的比例。
甚至单个行星螺杆也能改善聚合物熔体的混合和表面扩大。优选的情况是,在转子元件上以均匀的环形分布布置至少三个行星螺杆。选择行星螺杆的数量时应考虑以下因素:
-如果脱气挤出机主要用于混合多个组分或使一个组分均匀化,则可通过增加行星螺杆的数量来增强混合作用。
-如果聚焦于脱气,则结果是混合作用影响脱气效率。随着行星螺杆数量的增加,可以增加脱气空间中需要的分压,也就是说,真空影响区域中的压力可以增大。
对于给定的应用,由此来确定行星螺杆的数量,并且通过简单的试验,通过逐步施加例如小于0.1mbar到大于1bar的压力来达到步骤所需的最佳压力范围,并且对以这种方式处理的产品进行几个试验阶段的分析。
与脱气挤出机的标称体积流量相比,选择主螺杆通道中的横截面区域,以便在正常操作期间横截面不会完全填充。由于填充水平较低,真空的抽吸作用也可以间接地延伸至转子元件上的所有圆周区域,其目前不直接位于壳体开口的区域。
对于本发明至关重要的是,在行星螺杆通过主螺旋叶片的点处,主螺旋叶片仅具有尽可能小的开口。在这里,行星螺杆的圆周部分由转子元件的横截面积(包括主螺旋叶片)封闭,其比例大于两者之间的轴向区域。
如果通道中行星螺杆的封闭程度为50%或更小,则意味着圆周的180°或更大的部分暴露在外。在这种情况下,在这些区域中不提供接收槽中的行星螺杆的适合形状的引导,其结果是由主螺旋叶片额外提供的行星螺杆的封闭应足够大,以便圆周的180°以上被封闭,即封闭程度大于50%。在这种情况下,引导必须通过主螺旋叶片区域中足够大的封闭来实现。令人惊讶的是,就机械工程而言,通过相对较短的叶片部分的引导是足够的。
行星螺杆的封闭在接收槽中必须大于50%,或者如果不可能的话,则在通过主螺旋叶片时至少大于50%。在行星螺杆的轴向上,至少一个点处的封闭程度最好大于70%。与通常连接在后端的驱动小齿轮一起,至少产生了两个安装点,用于行星螺杆的适合形状的引导。
在每个行星螺杆通过主螺旋叶片的那些点处的尽可能大的封闭程度也是有利的,因为主螺旋叶片中的小的开口凹陷保持了主螺旋叶片的输送动作,也就是说,在小的开口凹陷的情况下,熔体不能形成任何明显的横流,并且必须不可避免地遵循主螺旋叶片的路线。在此过程中,反复引导该熔体通过壳体开口,提高了脱气效果。
对于根据本发明的脱气挤出机,必须协调以下参数:
-转子元件的外径,其在主螺旋叶片顶部边缘测量;
-转子芯之上的主螺旋叶片的高度;
-主螺旋叶片的宽度;
-转子元件上的节圆直径,在该转子元件上设置有至少一个行星螺杆,以及
-行星螺杆的直径和其行星螺旋叶片的高度。
其结果是主螺旋叶片中开口凹陷的开口宽度或开口角度。
在具有较小的标称直径和相应数量较少的3至5个行星螺杆的多螺杆单元的情况下,优选对行星螺杆的芯作出规定,即使其没有外部行星螺旋叶片的中心横截面部分完全或几乎完全地布置在转子芯的圆周线内。这种关系意味着行星螺旋叶片的高度与主螺旋叶片的高度大致相同,并且在主螺旋叶片中行星螺杆不限制输送量。
节圆直径和行星螺旋叶片直径之和不得大于转子元件的外径。这意味着行星螺杆的叶片不会径向突出超出主螺旋叶片的顶部边缘。因此,主螺旋叶片外边缘和壳体凹陷之间的间隙可以保持得非常小。
另一方面,必须选择行星螺杆的节圆和直径,以使行星螺旋叶片甚至充分突出到主螺旋叶片中的螺杆通道的底部之外,以便能够实现其打散作用。
优选以这样的方式提供协调,即在行星螺杆通过主螺旋叶片的那些点之外,通过接收槽的两翼,将行星螺杆封闭其圆周的至少40%和最多70%,并且在这之外,行星螺杆在螺杆通道中是自由的。
随着通道深度的增加,很难再将行星螺杆很好地引导通过转子元件的接收槽中的封闭。如果节圆直径大于转子芯直径,则接收槽的封闭程度会迅速下降到60%以下。尤其在转子直径较大的情况下,这是必然的,因为行星螺杆的尺寸及其叶片高度是有限的,并且不会与转子芯的直径成比例地增加。
总之,对于根据本发明的行星螺杆的壳体,产生以下几何要求:
-在主螺旋叶片之间的通道内,接收槽的封闭应小于50%,以便行星螺杆不再展现出任何实质性的输送作用,而是在转子圆周上实现更好的熔体交换。
-在通过主螺旋叶片的通道内,封闭应尽可能大,以防止不是由主螺旋叶片引起的纵向方向的输送。然而,在任何情况下,主螺旋叶片的封闭程度必须大于通道的开放区域的封闭程度。
-无论是在通道中的开放区域,还是在通过主螺旋叶片的通道中,必须至少在一个点上达到50%以上的封闭程度,尤其是至少60%,以实现转子元件中行星螺杆的形状配合的机械引导。
除了这些与横截面有关的几何关系外,以下内容适用于整个长度上转子装置上螺杆的导向:
-转子轴芯的长度超过主动用于脱气的转子元件的长度的70%以上,会影响封闭,而且
-超过5%但不到20%长度的叶片,会影响封闭。
如果考虑叶片宽度对于流道宽度的分布,则比例应不超过1:4并且可以更小,也就是说,流道宽度占螺杆螺距的20%或更少,以便有尽可能多的输送体积用于熔体的输送和脱气,并使输送体积为尽可能少地被主螺旋叶片填充。
当使用根据本发明的脱气挤出机来处理聚合物熔体时,至少提供以下方法步骤:
-将熔体流输送至转子元件,该转子元件可旋转地布置在壳体凹陷中并且在圆周上包括多个可旋转的行星螺杆;驱动通过壳体凹陷中的内齿实现,行星螺杆的齿端直接地或间接地啮合于壳体凹陷中的内齿;
-通过相对于壳体旋转转子元件,熔体流在转子元件的圆周上和在行星螺杆上进行表面区域分配;
-将聚合物熔体从转子元件和行星螺杆排放到至少一个出口通道。
在此过程中,通过布置在转子元件外圆周上的至少一个主螺旋叶片,分布在转子元件上的聚合物熔体在转子元件的整个长度上进行输送,并通过至少一个行星螺杆将聚合物熔体从通道底部打散。如果存在多个行星螺杆,则聚合物熔体同时在相邻的行星螺杆之间进行交换。
在该方法中有利的是,供给到多螺杆单元的聚合物熔体的体积流和从多螺杆单元排出的体积流彼此相互协调,使得封闭在主螺旋叶片的相邻部分之间的输送体积(转子元件的外侧和壳体凹陷的内侧)或者输送横截面(考虑为转子元件的纵向截面)的聚合物熔体的填充程度小于100%,特别是小于80%。填充水平的降低意味着可得到使聚合物熔体通过行星螺杆旋转的大量的自由空间,从而扩大了表面并加强了熔体流相邻比例的混合。
使用根据本发明的脱气挤出机的处理方法使得尤其能够处理以下聚合物熔体:
-用于各种应用领域的聚酯,尤其是各种纤维形式的聚酯,例如适于生产地毯的大块连续长丝(BCF)。在这方面,在根据本发明的脱气挤出机中处理的聚酯可直接引入纺丝工艺中。
-聚酰胺。
下面参照附图更详细地说明本发明。具体在图中:
图1示出了脱气挤出机的侧视图;
图2示出了转子元件的透视图;
图3示出了多螺杆单元的侧视图的细节;
图4示出了转子元件的圆周的示意性展开图;
图5示出了转子元件的截面图;
图6示出了第三实施例的转子元件的剖面图以及;
图7示出了第三实施例的转子元件的剖面图。
图1示出了脱气挤出机100的侧视图。该脱气挤出机包括入口区域20,该入口区域20在示例性实施例中具有冗长形状,其示出为在侧面靠近壳体30。该入口区域包括内部入口通道中的旋转螺旋轴21。此外,在壳体30的另一侧面,紧跟着具有内部出口通道的出口区域40,在内部出口通道中同样地布置有旋转螺旋轴41。壳体30如图1所示,从具有两个彼此相邻壳体开口32的一侧看,这两个壳体开口32布置在公共的法兰区域31内,而真空抽吸管可以附接到壳体开口32。可透过壳体开口32看到多螺杆单元10在内部的部件,特别是主螺旋叶片12的通道深度或叶片高度,其与现有技术相比被扩大到相当大的程度,主螺旋叶片12在转子元件11的外圆周上延伸。
图2示出了转子元件11的透视图。轴芯15在其外圆周上被主螺旋叶片12包围。此外,在外圆周上总共形成八个用于行星螺杆的接收槽13,接收槽13在各种情况下彼此偏离45°。在图2中已经可以看出,在主螺旋叶片12中形成的通道18中设置了相对较大的通道深度。
这在示出了多螺杆单元10的侧视图的细节的图3中也特别清楚,特别是沿流动方向位于之前的端部,并且该端部在过渡锥体42处过渡到排出螺杆41。只有正好在过渡锥体42之前,转子元件11才具有深度较小的通道14.1。在其右侧的其它区域中,通道14切割得明显更深,通道深度是从主螺旋叶片12的外圆周到轴芯15的外圆周所径向测量的。
转子元件11的直径用D表示;t表示主螺旋叶片12的螺距,螺距t通常指定为表示相同环形位置处叶片部分的轴向间距与直径D的关系的无量纲数。在这种情况下,通道螺距是在主螺旋叶片上相同环形位置处从一个叶片边缘到下一个叶片边缘测量的距离,并且其计算为直径D和螺距t的乘积。因此,通道14的宽度确定为通道螺距D*t和叶片宽度d之间的差。
根据这一定义,螺距t=1意味着在圆周上的相同环形位置处从一个螺旋叶片前进边缘到下一个螺旋叶片前进边缘测量的轴向间距与直径正好相同。出于聚合物脱气的目的,t<D,以使聚合物熔体停留时间长,并进行气体抽吸动作。此外,在图3中可以清楚地看到,主螺旋叶片12的方向与行星螺旋叶片17的方向相反。因为转子元件11和行星螺杆16是齿状的并且彼此直接啮合,所以转子元件11和行星螺杆16沿相反的方向旋转。
本发明相对于横截面描述的与行星螺杆16的封闭程度有关的特征,显著地关联于与沿纵向方向转子元件的轮廓(图2中可见)有关的其他特征。在配备有本发明的多螺杆单元10的多螺杆单元的情况下,与现有技术相比,行星螺杆16的横截面的增大的封闭产生自清洁效果,因为主螺旋叶片12在整个长度和壳体内壁的壳体凹陷的整个圆周上进行刮擦,并因此消除了任何粘附的聚合物残留物。
因此,根据本发明提供的行星螺杆16的封闭程度使得主螺旋叶片12的中断足够短,从而提供了提及的自清洁效果。通过参考图4和图5来解释这种关系。
图5示出了转子元件11的横截面。主螺旋叶片12(其因为八个接收槽13中的每个而中断)在接收槽13上方具有相应的开口凹陷12.1。位于顶部的接收槽13示出为空的。粗实线表示通道14内(如主螺旋叶片12的平行部分之间的轴向区域中)的行星螺杆16的封闭程度。紧靠右侧接收槽13的虚线表示行星螺杆16通过主螺旋叶片12的点的封闭程度。
图4示出了转子元件11的外圆周的示意展开图,该转子元件11带有主螺旋叶片12和用于行星螺杆的开口凹陷12.1。从诸如挤出机的期望吞吐量或者待加工的聚合物的粘度等方面,预先确定主螺旋叶片12的孔径或外径D。因此,将外径D视为常数,以用于多螺杆单元的进一步结构设计。由此,获得圆周的长度:
U=D·π
开口凹陷12.1的开口宽度x由开口角度α(参见图5)确定:
Figure BDA0003041770830000081
多螺杆单元10在自清洁作用方面的功能决定了沿轴向方向在边缘12.2和12.3之间必须有少量的重叠,其限定了开口凹陷12.1;这在图4中标记为重叠区域12.4。
为了数学测定,适用的是边缘12.2、12.3必须至少在轴向上处于同一高度,使得不会产生轴向间隙,因为在出现间隙的情况下,不可能清洁转子元件的这部分通过的壳体凹陷的内壁的区域。
这使得主螺旋叶片12的叶片宽度d与开口角度α(见图5)和螺距t之间的关系如下:
Figure BDA0003041770830000082
叶片宽度d应尽可能小,以便主螺旋叶片12的截面之间的通道14的输送量(由叶片宽度和叶片高度确定)尽可能大。如上所述,叶片宽度d与通道宽度之比应选择如下:
Figure BDA0003041770830000083
关于螺距t,叶片宽度d可获得以下结果:
Figure BDA0003041770830000084
基于前述叶片宽度的螺距的20%的限制,开口角度α得到以下结果:
Figure BDA0003041770830000085
根据本发明的多螺杆单元10的进一步关系从下图中的截面图获得。
图5具体示出了多螺杆单元10在图3中线IV-IV的区域的截面图。节圆19(其预先确定了接收槽13和行星螺杆16的中心的位置)的直径约为转子元件11的轴芯15的直径。行星轴16的部分芯截面分别伸出转子轴芯15的圆周线之外。这是必要的,一方面为了限制行星螺杆16的尺寸,以便它们不会产生任何显著的输送动作,另一方面为了允许行星螺旋叶片17到达主螺杆叶片12的外边缘或至少到达其附近。选择向外的行星螺旋叶片17的如此宽的径向范围是为了使得主螺旋叶片中的开口的比例保持小,所述开口没有再次被行星螺旋叶片17的投影横截面区域覆盖。行星螺杆16在通道中的最终封闭程度EG1由实心绘制的弧形线表示。在这个例子中,它小于50%。主螺旋叶片12中通道14的通道深度用TG1表示。同时,在图4中可以看出,没有被行星螺杆16的投影面再次覆盖的主螺旋叶片12中的开口的比例仍然很小。
图5显示了与图4非常相似的多螺杆单元10’的视图。例如,根据图4,主螺旋叶片12’的外径、行星螺杆16’的外径和布置有接收槽13’和行星螺杆16’的节圆19’的外径都是相同的。与此不同的是,在主螺旋叶片12’中形成的通道14’具有更大的通道深度TG2>TG1,从而降低了转子轴芯15’的直径。因此,通道14’中的封闭程度EG2(以粗体绘制的弓形线表示)同样较小,而行星螺杆16’的封闭的程度ES2在其通过主螺旋叶片12’时保持不变。
图7中示出的多螺杆单元10”的轴芯15”上铣有五个圆形的接收槽13”,它们在公共节圆19”上彼此互相偏移72°。在此示例中,节圆19”的直径小于轴芯15”的直径。这使得行星螺杆16”的相应的芯区域的横截面几乎完全位于转子轴芯15”的圆周线内;也就是说,主螺旋叶片12”中的通道14”中的输送量几乎完全保留,并且几乎不受行星螺杆16”的限制。
在转子轴芯11”中形成的接收槽13”的两翼分别延伸超过180°。实现了50%以上的封闭程度。因此,行星螺杆16”以形状配合的方式安装在接收槽13”中。在它们的圆周的剩余部分,行星螺杆16”开放地位于主螺旋叶片12”的通道14”内。因此,行星螺杆16的行星螺旋叶片17”可有效地打散来自通道14”底部的熔体。由于同时行星螺旋叶片17”到达主螺旋叶片12”的外圆周并以相反方向旋转,因此循环特别有效。

Claims (12)

1.一种具有多螺杆单元(10、10’、10”)的脱气挤出机(100),其至少包括:
壳体(30),其具有
入口区域(20),其具有入口开口,
内部的壳体凹陷,其具有尽可能延伸至外部的抽吸开口(32),
出口区域(40),其具有出口开口;
多螺杆单元(10、10’、10”),其可旋转地布置在壳体凹陷中并且至少包括:
转子元件(11、11’、11”),其具有在转子轴芯(15、15’、15”)的外圆周上延伸的至少一个主螺旋叶片(12、12’、12”),和
至少一个可旋转驱动的行星螺杆(16、16’),其安装在转子元件(11、11’、11”)的接收槽(13、13’、13”)中,所述接收槽(13、13’、13”)至少沿多螺杆单元(10、10’、10”)的长度的一部分延伸,
其特征在于,至少在抽吸开口(32)的区域内:
接收槽(13、13’、13”)之上的主螺旋叶片(12、12’、12”)具有用于使行星螺杆(16、16’)通过的相应的开口凹陷(12.1);
在转子轴芯(15、15’、15”)的接收槽(13、13’、13”)中,由主螺旋叶片(12、12’、12”)形成的通道(14、14.1)中的行星螺杆(16、16’)的圆周的封闭程度为至少40%和最多70%,并且
主螺旋叶片(12、12’、12”)内行星螺杆(16、16’)的横截面的封闭程度大于其外部的通道(14、14’、14”)内的封闭程度,且最多为95%。
2.根据权利要求1所述的脱气挤出机(100),其特征在于,在每种情况下,至少在主螺旋叶片(12、12’、12”)内的轴向区域的一个中或者在主螺旋叶片(12、12’、12”)外部的通道(14、14’、14”)中,行星螺杆(16、16’)的横截面的封闭程度大于50%。
3.根据权利要求1或2所述的脱气挤出机(100),其特征在于,行星螺杆(16、16’)的叶片达到至少一个主螺旋叶片(12、12’、12”)的外圆周。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的脱气挤出机(100),其特征在于,所述行星螺杆(16、16’)的中心轴线布置在节圆上,所述节圆的直径小于转子轴芯(15、15’、15”)的直径。
5.根据权利要求4所述的脱气挤出机,其特征在于,行星螺杆(16、16’)的轴芯的80%以上的横截面布置在转子轴芯(15、15’、15”)的圆周内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的脱气挤出机,其特征在于,在转子元件(11、11’、11”)上形成至少三个接收槽(13、13’、13”),在接收槽(13、13’、13”)中的每个中可旋转地安装行星螺杆(16、16’)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的脱气挤出机,其特征在于,主螺旋叶片(12、12’、12”)的通道深度(TG1、TG2)大于接收槽(13、13’、13”)的最大通道深度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的脱气挤出机,其特征在于,沿与转子元件(11、11’、11”)的旋转方向相反的方向来驱动行星螺杆(16、16’)的旋转,并且行星螺杆(16、16’)的方向与主螺旋叶片(12、12’、12”)的方向相反。
9.根据前述权利要求中任一项所述的脱气挤出机,其特征在于,主螺旋叶片(12、12’、12”)的直径D和螺距t与相应的开口凹陷(12.1)的开口宽度x相互协调,使得当转子元件(11)旋转时,主螺旋叶片(12、12’、12”)完全地通过壳体凹陷的内壁。
10.根据前述权利要求中任一项所述的脱气挤出机,其特征在于,主螺旋叶片(12、12’、12”)的叶片宽度d与通道(14、14’、14”)的通道宽度的比例小于1:4。
11.一种通过前述权利要求中任一项所述的脱气挤出机(100)处理聚合物熔体的方法,其至少具有以下步骤:
向转子元件(11、11’、11”)供给熔体流,所述转子元件(11、11’、11”)可旋转地布置在壳体凹陷中并且具有至少一个可旋转安装的行星螺杆(16、16’);
在转子元件(11、11’、11”)的圆周和至少一个行星螺杆(16、16’)上进行熔体流的表面区域分配;
将聚合物熔体从转子元件(11、11’、11”)和行星螺杆(16、16’)排出到至少一个出口通道,
通过对抽吸开口(32)施加真空,以对聚合物熔体进行脱气;
其特征在于,
通过布置在转子元件(11、11’、11”)外圆周上的至少一个主螺旋叶片(12、12’、12”),在转子元件(11、11’、11”)的整个长度上输送分配在转子元件(11、11’、11”)上的聚合物熔体,并且其中使用至少一个行星螺杆(16、16’)以打散在主螺旋叶片(12、12’、12”)的通道(14、14’、14”)中输送的熔体,所述行星螺杆(16、16’)布置在转子元件(11、11’、11”)外圆周上的接收槽(13、13’、13”)中;
供给到多螺杆单元(10)的聚合物熔体的体积流量和从多螺杆单元(10)排出的体积流量相互协调,使得在转子元件(11、11’、11”)的外侧和壳体凹陷的内侧,主螺旋叶片(12、12’、12”)的相邻部分之间的封闭的输送体积的聚合物熔体的填充程度小于100%。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,在脱气期间,通道(14、14’、14”)中可用的输送体积的聚合物熔体的填充程度小于80%。
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