CN117177857A - 挤出机混合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挤出机混合器(10)，其具有定子(1)和与定子(1)同轴布置的转子(3)，其中，所述转子(3)相对于所述定子(3)可转动地支承，其中，所述定子(1)至少部分区段地布置在通过所述转子(3)形成的容积(RV)内。

Description

挤出机混合器

技术领域

本发明涉及一种挤出机混合器，该挤出机混合器具有定子和与所述定子同轴布置的转子，其中，所述转子相对于所述定子可转动地支承。

背景技术

开头提及的类型的挤出机混合器基本上由现有技术已知并且通常用于混合粘性的且部分填充的流体以及熔化的聚合物。

在实用新型专利DE7433808U中公开了一种用于混合可塑化的人造树脂的装置。

欧洲专利文献EP0048590B1描述了一种挤出机混合器，该挤出机混合器具有中空柱形的定子和支承在定子内部以用于其转动的柱形的转子。转子和定子的朝着彼此指向的柱形的表面分别带有平行的、在周部上延伸的多排空腔。

在德国专利申请DE102007022287A1中公开了一种具有挤出机螺杆的挤出机混合器，其由至少一个套筒和支承在其中的柱形的螺杆顶尖组成。

发明内容

本发明的任务是提供一种备选的挤出机混合器。

挤出机混合器是一种专门设立用于在挤出机中使用的装置，该装置用于混合待挤出的材料。因此，并不是每个适用于混合流体的装置都可以被理解为挤出机混合器。

挤出机混合器具有转子和定子。转子可相对定子旋转。定子不可旋转，因为在挤出机混合器的通常使用中定子不能旋转。例如，这可能是因为如下情况：定子固定地安装。在转子与定子之间优选没有布置有其他元件。

所述任务通过以下来解决，即，定子至少部分区段地布置在通过转子形成的容积内。已经证实为有利的是，定子在其沿轴向方向的定子长度方面大部分布置在转子内。根据本发明的挤出机混合器为在较小的安装空间的情况下具有高混合性能的挤出机提供了基础。此外已经证实，在其中定子至少部分区段地布置在通过转子形成的容积内的挤出机混合器可以相对容易地在现有的挤出机中加装。此外，通过定子的简单的轴向定位产生可能的可变性。根据本发明的挤出机混合器的决定性的附加优点是如下可行性：可以将一种或多种添加剂通过定子带到转子的内容积中。

本发明包括如下认识：在现有技术的所有挤出机混合器中，转子可转动地布置在定子内。与这一技术偏见不同的是，在根据本发明的挤出机混合器中，定子至少部分区段地布置在通过转子形成的容积内。已经证实为有利的是，定子的主要长度布置在通过转子形成的容积内。

在一个特别优选的设计方案中，定子具有至少一个尤其细长的凹部，并且转子具有至少一个尤其细长的穿通部。在另一个特别优选的设计方案中，凹部和穿通部如此布置，使得凹部和穿通部在挤出机混合器运行期间至少暂时重叠。优选，定子具有多个凹部和/或转子具有多个穿通部。凹部优选覆盖定子的周面的至少30％，尤其是至少50％，或甚至至少80％。穿通部优选覆盖转子的周面的至少30％，尤其是至少50％，或甚至至少80％。流体可以通过凹部和穿通部特别好地混合。

在另一个特别优选的设计方案中，转子具有转子笼。已经证实为有利的是，定子具有轴向孔，流体可以通过所述轴向孔引入转子中。已经证实为有利的是，定子在其沿轴向方向的定子长度方面大部分布置在转子笼内。转子笼可以理解为由格栅支撑部和在其之间构造的穿通部所构成的格栅结构。

在一个特别优选的设计方案中，转子具有多个穿通部。一个穿通部或多个穿通部可以分别作为孔或缝口提供。在一个特别优选的设计方案中，转子的穿通部布置成多个穿通部排。已经证实为有利的是，穿通部排分别沿转子的纵向方向(轴向方向)延伸、尤其是平行于转子的旋转轴线延伸。在另一个特别优选的设计方案中，穿通部排沿着转子的周部彼此均匀间隔开地布置在转子处。已经证实为有利的是，穿通部在纵向方向上构造成细长的，并且其纵向方向分别平行于转子的旋转轴线延伸。备选地，穿通部的纵向方向可以分别偏斜于转子的旋转轴线延伸。

在另一个特别优选的设计方案中，定子处的凹部在纵向方向上构造成细长的，并且其纵向方向分别平行于转子的旋转轴线延伸。备选地，凹部的纵向方向可以分别偏斜于转子的旋转轴线延伸。穿通部的纵向方向可平行于凹部的纵向方向。穿通部的纵向方向可相对于凹部的纵向方向偏斜或交错。

在另一个特别优选的设计方案中，定子具有多个凹部。在一个特别优选的设计方案中，定子的凹部布置成多个凹部排。已经证实为有利的是，凹部排分别沿定子的纵向方向延伸，尤其是平行于转子的旋转轴线。在另一个特别优选的设计方案中，凹部排沿着转子的周部彼此均匀间隔开地布置在定子处。已经证实为有利的是，定子的、多个参与混合过程的凹部构造所在的纵向区段大部分地、优选地至少50％、进一步优选地至少80％布置在转子和/或转子笼内。

已经证实为有利的是，转子的穿通部相应地定位成在中心相对于定子的相对应的凹部偏移。中心偏移可与定子的周向方向和/或纵向方向有关。通过在定子中的凹部的数量和大小、和在转子中的穿通部的数量和大小以及转子和定子相对彼此的轴向定位实现混合效果的变化(通过改变入口/出口覆盖部的重叠来实现)。因此例如通过更换定子可以显著影响挤出机混合器的混合性能。转子的穿通部和定子中的相对应的凹部的布置优选成排地选择，和/或选择成具有排单元的优选50％的中间偏移。通过定子相对于转子的轴向移动，可以改变偏移(重叠)(10-50％/90-50％)。

在另一个特别优选的设计方案中，转子的穿通部以轴向偏移的或螺旋的布置结构进行布置。已经证实为有利的是，转子的穿通部呈单圈或多圈螺旋线地引入，并且穿通部优选与定子的凹部相对应。已经证实为有利的是，定子的凹部呈单圈或多圈螺旋线地引入。

在另一个特别优选的设计方案中，转子中的穿通部和/或定子中的相对应的凹部构造为截球部、部分圆盘或沟槽。

在一个特别优选的设计方案中，定子中的凹部的数量与转子中的穿通部的数量不同。已经证实为有利的是，转子中的穿通部的数量比定子中的相对应的凹部的数量多至少1个。

已经证实为有利的是，转子中的穿通部的宽度和/或定子中的相对应的凹部的宽度优选为5至35毫米。穿通部和凹部的宽度沿着转子或定子的周向方向确定。转子中的穿通部的长度和/或定子中的相对应的凹部的长度优选是穿通部和/或凹部的相应宽度的数倍，优选是2至5倍。在另一个特别优选的设计方案中，定子中的凹部关于定子的径向方向的最大深度优选为5至15毫米。在流变学的优化方面已经证实为有利的是，穿通部的半径和/或凹部的半径选择成与相应的宽度成比例。在一个特别优选的设计方案中，半径大于2毫米。

已经证实为有利的是，转子的穿通部和/或定子的凹部分别关于其纵向方向平行于转子的旋转轴线延伸。备选地，转子的穿通部和/或定子的凹部可以分别关于其纵向方向与转子的旋转轴线成角度地延伸。已经证实为有利的是，这种角度确定为相对于旋转轴线在-45°至+45°的范围内。

本发明也可以通过一种挤出机来解决，该挤出机具有上述类型的挤出机混合器并且具有支承在所述挤出机的螺杆壳体中的挤出机螺杆，所述挤出机螺杆与所述挤出机的螺杆驱动装置耦联。根据本发明的挤出机可以通过关于挤出机混合器所述的特征以相应的方式改进。已经证实为有利的是，转子至少部分区段地布置在通过螺杆壳体形成的容积内。已经证实为有利的是，转子关于其沿轴向方向的转子长度大部分布置在螺杆壳体内。在一个特别优选的设计方案中，定子、转子和螺杆壳体彼此同轴布置。

在一个特别优选的设计方案中，螺杆驱动装置与挤出机混合器的转子转动耦联。换句话说，螺杆驱动装置的旋转优选导致挤出机混合器的转子的旋转。

在另一个特别优选的设计方案中，挤出机具有挤出机头。已经证实为有利的是，螺杆壳体法兰连接在所述挤出机头处。在一个特别优选的设计方案中，挤出机混合器的定子相对于挤出机头以不可相对转动的方式布置。定子可以与挤出机头螺纹连接。已经证实为有利的是，挤出机螺杆与所述转子单件式构造。在另一个特别优选的设计方案中，螺杆驱动装置布置在所述螺杆壳体的背离所述挤出机头的一侧上。在另一个特别优选的设计方案中，挤出机具有可独立于所述螺杆驱动装置运行的转子驱动装置。已经证实为有利的是，所述转子驱动装置与所述挤出机混合器的转子转动耦联。已经证实为有利的是，螺杆驱动装置布置在所述螺杆壳体的多侧上。备选地，螺杆驱动装置可以布置在所述挤出机混合器的转子的多侧上。

附图说明

由下面的附图说明得到另外的优点。在附图中呈现了本发明的不同实施例。附图、说明书和权利要求组合地包含了许多特征。本领域技术人员还适宜地将这些特征单个对待并将其组合成有意义的其它组合。在附图中相同和相同类型的部件用相同的附图标记编号。附图中：

图1示出根据本发明的挤出机混合器的第一优选实施例；

图2示出根据本发明的挤出机的第一优选实施例；

图3示出根据本发明的挤出机的第二优选实施例；以及

图4示出根据本发明的挤出机的第三优选实施例；

图5示出根据本发明的挤出机的第四优选实施例；

图6示出转子笼的优选实施例；

图7示出定子的优选实施例；以及

图8示出图6的转子笼与图7的定子的组装结构。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的挤出机混合器10的第一优选实施例。挤出机混合器10配备有定子1和与定子1同轴布置的转子3。转子3相对于定子3可转动地支承。在运行中，转子3围绕旋转轴线R旋转。定子1具有多个凹部5，并且转子3具有多个穿通部7。至少一个凹部5与至少一个穿通部7重叠。

根据本发明，定子1至少部分区段地布置在通过转子3形成的容积RV内。如从图1中可以得知的，定子3的定子轴6关于轴向方向AR大部分位于转子3的转子笼4中。定子轴6尤其应理解为定子3的这样的区域，在该区域处构造多个凹部5。定子3包括定子轴6和与定子6单件式构造的定子头8。转子笼4尤其应理解为转子3的这样的区域，在该区域处构造多个穿通部7。

从同样从图1中可以得知的，转子3的穿通部7布置成多个穿通部排RD1、RD2等。穿通部排RD1、RD2分别沿轴向方向AR延伸，并且沿着转子3的周部U彼此均匀间隔开地布置在转子3处。定子1的凹部5布置成多个凹部排RA1、RA2等。凹部排RA1、RA2分别沿轴向方向AR延伸，并且沿着定子1的周部U彼此均匀间隔开地布置在定子1处。

定子1也具有轴向孔2(也参见图2)，流体可通过该孔引入转子3中。

图2中示出了根据本发明的挤出机100的第一优选实施例。挤出机100具有根据图1的实施例的挤出机混合器10。如从图2中可以得知的，挤出机100配备有支承在挤出机100的螺杆壳体20中的挤出机螺杆30。挤出机螺杆30与挤出机100的螺杆驱动装置40耦联，从而挤出机螺杆30可以围绕旋转轴线R置于旋转中。螺杆驱动装置40布置在螺杆壳体20的背离挤出机头50的一侧上。

挤出机100具有挤出机头50，其中，螺杆壳体30法兰连接在挤出机头50处。挤出机混合器10的定子1的定子头8与挤出机头50螺纹连接，并且因此相对于挤出机头50以不可相对转动的方式布置。名称挤出机头作为术语包括：这种具有所述功能的构件定位在挤出机的头端部处，且优选容纳有用于对挤出的流体/聚合物进行物理描述的测量装置(如压力传感器和温度传感器)。

螺杆驱动装置40就其而言与挤出机混合器10的转子3转动耦联，从而使转子3可以围绕旋转轴线R置于旋转中。在当前示出的实施例中，挤出机螺杆30与挤出机混合器10的转子3转动耦联，从而螺杆驱动装置40不仅转动驱动挤出机螺杆30而且转动驱动转子3。

图2中可以清楚地看到轴向孔2，其与定子1内的旋转轴线R同轴延伸。流体、例如颜色成分可以通过轴向孔2引入转子3中。挤出机头50在中央容纳有单件式或多件式的定子1。该定子1集成了位置固定式定子头8、轴向孔2(或者如有可能多个孔)的功能，用于连接以及用于将待混合的组分供应到由转子3形成的混合空间中。在一个或多个孔的构造为排出区域的定子轴6中，可设置机械或液压控制的装入件，用于临时封闭和/或节流所供应的流体。从轴向孔2排出的流体流被压到定位在头侧的中央的中心混合器空腔中并且从那里沿径向均匀分布到周部和第一穿通部4上。挤出机头8的区域中的定子1此外包含所述的凹部5(定子空腔)，其布置成与转子3的穿通部7(转子穿通部)相对应。不仅挤出机头50而且填充件1都设有用于容纳传感器的孔。加热可以不仅通过液态介质而且通过接触加热和对流加热进行。按照规定的运行实现转子3和相连接的挤出机螺杆30围绕中央定子1的左转旋转和右转旋转。定子1又可以由多个构件组合而成，其优选实现凹部5(混合空腔)的简单的变型/更换。

图3中示出了根据本发明的挤出机200的第二优选实施例。挤出机200具有根据图1的实施例的挤出机混合器10。挤出机200配备有支承在挤出机200的螺杆壳体20中的挤出机螺杆30。挤出机螺杆30与挤出机200的螺杆驱动装置40耦联，从而挤出机螺杆30可以围绕旋转轴线R置于旋转中。与图2的实施例不同的是，在图3的挤出机200中，单独的或延长的螺杆壳体21，与挤出机螺杆31和附加的螺杆驱动装置41(其可一起被称为馈入单元)布置在定子头8内的背离转子3的一侧上。

如从图3中可以得知的，挤出机200具有第二驱动装置41，该第二驱动装置可以独立于螺杆驱动装置40(或转子驱动装置60)运行。驱动装置41与挤出机螺杆31转动耦联，挤出机螺在可调温的柱状件中旋转(该柱状件与挤出机混合器100的柱状件单独法兰连接或单件式实施)并且输送流体或产生聚合物熔体。该第二驱动装置41——关于定子头8——与螺杆驱动装置40(或转子驱动装置60)相对置地布置并且不仅将柱状件21而且将定子8用作包覆性柱状件。在定子头6的排出区域中，在旋转的挤出机螺杆31上定位有要么机械工作要么液压工作的功能单元X，或者通过排出区域的相应的造型和旋转的挤出机螺杆31的轴向可定位性来实现节流效果和/或排出部的封闭。柱状件20和21的调温可以不仅通过液态介质而且通过接触加热和对流加热(以及组合)来进行。按照规定的运行实现相连接的螺杆21在中央填充件8中的左转旋转和右转旋转，该中央填充件此外所述的空腔(定子空腔)5，所述空腔与转子7的穿通部(转子穿通部)相对应地布置

定位在定子轴6的排出区域中的机械工作或液压工作的功能单元X可以备选地与螺杆驱动装置40(或转子驱动装置60)耦联。功能单元X的特定的特征是节流单元X1、截止单元X2或容积泵X3。

图4中示出了根据本发明的挤出机300的第三优选实施例。挤出机300具有根据图1的实施例的挤出机混合器10。如在图3的实施例中那样，在图4的挤出机300中，螺杆壳体20、挤出机螺杆30和螺杆驱动装置40(其可一起被称为馈入单元)布置在定子头8的背离转子3的一侧上。

与图3的实施例不同，图4的挤出机100仅具有呈螺杆驱动装置40的驱动装置。螺杆驱动装置40布置在螺杆壳体20的一侧上。备选地，代替螺杆驱动装置40，也可以在挤出机混合器10的转子3的多侧上布置转子驱动装置60。

螺杆驱动装置40与挤出机混合器10的转子3的转动耦联通过耦联杆实现，该耦联杆与旋转轴线R同轴地延伸穿过定子1。

按照规定的运行通过经由螺杆输送部和/或馈入孔将不同聚合物和/或液体的体积流供应到挤出机混合器中来实现。图2示出了通过螺杆V0提供聚合物和将第二体积流V1压力馈入到挤出机混合器10中的最小情况。排出孔使混合物作为体积流VM从挤出机混合器10中离开。其他体积流VX的压力馈入的数量不受限制。

图3中的图示示出了通过经由单独驱动的螺杆/转子对两个体积流V0、V1的供应以及第三体积流V2到挤出机混合器10中的压力馈入实现的按照规定的运行。排出孔使混合物作为体积流VM从挤出机混合器10中离开。其他体积流VX的压力馈入的数量不受限制。

图4中的图示示出了通过经由耦联地受驱动的螺杆/转子对体积流V1的供应以及第二体积流V2到挤出机混合器10中的压力馈入实现的按照规定的运行。排出孔使混合物作为体积流VM从挤出机混合器10中离开。其他体积流VX的压力馈入的数量不受限制。

图5中示出了根据本发明的挤出机200的第四优选实施例。图4的实施例在结构上类似于图2的实施例，不同之处在于，在图4的挤出机200的按照规定的运行中，不进行以及不能进行体积流V0的螺杆驱动侧的供应。在按照规定的运行中，体积流的供应在按照规定的运行中通过将体积流V1、V2和VX供应到挤出头50中而进行，即垂直于转子3的旋转轴线R实现。体积流VX(体积流“混合物”)在按照规定的运行中通过轴向孔2从定子1中排出来。

图6示出了转子3的优选实施例，其具有带有多个穿通部7的转子笼4。相反于图1至图5的实施例(其中穿通部7在纵向方向上构造成细长的且其纵向方向分别平行于转子3的旋转轴线R延伸)，穿通部7在其纵向方向L7上并不平行于转子3的旋转轴线R延伸。

图7示出了具有多个凹部5的定子1的优选实施例。相反于图1至图5的实施例(其中凹部在纵向方向上构造成细长的且其纵向方向分别平行于转子3的旋转轴线R延伸)，凹部5在其纵向方向L5上并不平行于(此处未示出的)转子3的旋转轴线R延伸。

最后，图8示出了挤出机混合器作为图6的转子3与图7的定子1的组装结构。如可从图8中得知的，穿通部7的纵向方向L7不平行于凹部5的纵向方向L5延伸。由此，挤出机混合器的混合特性可受到积极影响。

附图标记列表

1 定子

2 轴向孔

3 转子

4 转子笼

5 凹部

6 定子轴

7 穿通部

8 定子头

10 挤出机混合器

20 螺杆壳体

21 螺杆壳体

30 挤出机螺杆

31 挤出机螺杆

40 螺杆驱动装置

41 螺杆驱动装置

50 挤出机头

60 转子驱动装置

100具有挤出机混合器的挤出机

200挤出机/挤出机混合器独立地

300挤出机/挤出机混合器耦联地

AR轴向方向

R 旋转轴线

RA 凹部排

RD 穿通部排

RV 转子容积

T 调温

U 周部

K 耦联

X 功能单元(可耦联)

X1 功能单元节流件

X2 功能单元截止件

X3 功能单元泵

V0 体积流“0”

V1 体积流“1”

V2 体积流“2”

VX体积流“X”

VM体积流“混合物”。

Claims (21)

1.一种挤出机混合器(10)，所述挤出机混合器具有定子(1)和与所述定子(1)同轴布置的转子(3)，其中，所述转子(3)相对于所述定子(3)可转动地支承，其特征在于，所述定子(1)至少部分区段地布置在通过所述转子(3)形成的容积(RV)内。

2.根据权利要求1所述的挤出机混合器(10)，其特征在于，所述定子(1)具有至少一个凹部(5)，并且所述转子(3)具有至少一个穿通部(7)，其中，所述凹部和所述穿通部在所述挤出机混合器(10)运行期间至少暂时重叠。

3.根据权利要求1或2所述的挤出机混合器(10)，其特征在于，所述转子(3)具有带有多个穿通部(7)的转子笼(4)。

4.根据权利要求3所述的挤出机混合器(10)，其特征在于，所述穿通部(7)在纵向方向(L7)上构造成细长的，并且所述穿通部的纵向方向(L7)相应平行于所述转子(3)的旋转轴线(R)延伸。

5.根据权利要求3所述的挤出机混合器(10)，其特征在于，所述穿通部(7)在纵向方向(L7)上构造成细长的，并且所述穿通部的纵向方向(L7)相应偏斜于所述转子(3)的旋转轴线(R)延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的挤出机混合器(10)，其特征在于，所述定子(1)具有轴向孔(2)，流体能够通过所述轴向孔引入所述转子(3)中。

7.一种挤出机(100)，所述挤出机具有根据前述权利要求中任一项所述的挤出机混合器(10)并且具有支承在所述挤出机(100)的螺杆壳体(20)中的挤出机螺杆(30)，所述挤出机螺杆与所述挤出机(100)的螺杆驱动装置(40)耦联。

8.根据权利要求7所述的挤出机(100)，其特征在于，所述挤出机(100)具有挤出机头(50)，其中，所述螺杆壳体(30)法兰连接在所述挤出机头(50)处，并且所述挤出机混合器(10)的定子(1)相对于挤出机头(50)以不可相对转动的方式布置。

9.根据权利要求8所述的挤出机(100)，其特征在于，所述挤出机螺杆(30)与所述转子(3)单件式构造。

10.根据权利要求9所述的挤出机(100)，其特征在于，所述螺杆驱动装置(40)布置在所述螺杆壳体(20)的背离所述挤出机头(50)的一侧上。

11.根据权利要求7或8所述的挤出机(100)，其特征在于，所述螺杆驱动装置(40)布置在所述螺杆壳体(20)的多侧上。

12.根据权利要求7或8所述的挤出机(100)，其特征在于，所述螺杆驱动装置(40)布置在所述挤出机混合器(10)的转子(3)的多侧上。

13.根据权利要求7所述的挤出机(200)，其特征在于，所述挤出机(200)具有能独立于所述螺杆驱动装置(40)运行的转子驱动装置(60)，其中，所述转子驱动装置(60)与所述挤出机混合器(10)的转子(3)转动耦联。

14.根据权利要求11所述的挤出机(200)，其特征在于，挤出机的螺杆驱动装置(40)或单独的转子驱动装置(60)与所述挤出机混合器(10)的转子(3)转动耦联，并且另外的带有挤出机螺杆(31)的螺杆驱动装置(41)在定子头(8)内相对于旋转轴线在中心工作。

15.根据权利要求11所述的挤出机(200)，其特征在于，带有挤出机螺杆(31)的螺杆驱动装置(41)相对于旋转轴线(R)在中心工作并且能够沿轴向方向(AR)定位。

16.根据权利要求11所述的挤出机(200)，其特征在于，或是挤出机的螺杆驱动装置(40)或是单独的转子驱动装置(60)与定子(1)的内部的功能单元(X)耦联(K)。

17.根据权利要求14所述的挤出机(200)，其特征在于，所述定子(1)的内部的功能单元(X)具有节流件(X1)的功能。

18.根据权利要求14所述的挤出机(200)，其特征在于，所述定子(1)的内部的功能单元(X)具有截止装置(X2)的功能。

19.根据权利要求14所述的挤出机(200)，其特征在于，所述定子(1)的内部的功能单元(X)具有容积泵(X3)的功能。

20.根据权利要求7所述的挤出机(300)，其特征在于，所述挤出机(300)只具有一个螺杆驱动装置(40)或转子驱动装置(60)，其中，所述转子和所述挤出机螺杆转动耦联。

21.根据权利要求20所述的挤出机(300)，其特征在于，所述挤出机(300)将所述螺杆驱动装置(40)或转子驱动装置(60)定位在转动耦联的单元的两个端部之一处。