TW200416121A - Mixing device - Google Patents

Description

200416121 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種混合裝置，該混合裝置包含一軸（1); 一 前環（2)，其係以確實及非確實方式連接至此軸；一端環（3) ，其與該前環相隔一距離A，並且以確實及非確實連接至 該軸；及一鬆弛混合環（4)，其可自由走向且能在該前環及 端環間前後移動。 【先前技術】 混合聚合熔體裝置係習知技藝。 例如，DE-A 100 00 938揭露一混合裝置，以變換方式彼 此前後串接的混合環及分度環組件被拉緊至一轉子。該混 合環具有溝槽，該分度環具有鑽孔。如果熔體由混合溝槽 通至鑽孔，其將因此方式被偏轉分度及混合。一相同的原 理揭露於EP-A1 1 000 656，其中的差異在於該環組件的一 些環件可自由走向。兩個裝置具有得缺點是一方面其結構 複雜，易磨損且難以清理，另一方面，需要高壓迫使熔體 通過鑽孔。 ^ EP-A 48590揭露一包含轉子及定子的擠壓混合器，該轉 子及定子均具有成排的半圓形凹洞。該轉子及定子的凹洞 不會彼此重疊而彼此偏離一些角度。結果，該擠壓材料不 僅被剪切而且分離及走向。此裝置的構造也相當複雜，此 外，此裝置缺點在於混合效應僅對具有相當長定子的實際 需求有利。此外，當這些定子用於射出成型機械時，一止 回閥必須另外安裝，因為混合裝置本身不適合防止熔體回 88196 200416121 流。 Ε；Ρ_Β1 219以4關於一凹洞傳輸混合擠壓器，其中包含一 定子及一轉子，而其係由實際具有兩凹洞組的定子及轉子 所區分。這些凹洞組當其投影至平面時，並且具有其傾斜 角時彼此以平行四邊形的形式對齊。此混合裝置的缺點， 如同ΕΡ-A 4 8590中所指的裝置，因為此裝置製造昂貴，並 且其混合效應取決於定子長度。 JP 5 0-901 17揭露一以止回閥方式操作的射出成型機混合 裝置。在此情形，該混合裝置包含二環，一鎖至螺桿軸另 一以可移動方式配置在螺样軸上面。二部件具有通道，而 通道係以重#方式配置且該溶體由一通道直接傳輸至另一 通道。此裝置的混合效應對於許多應用不適用。 在EP-B1 340 873的專利中，一擠壓機或射出成型機的混 合裝置將加以說明。此裝置具有一隔離混合環，其配置可 沿轉子自由走向。該轉子配置於一定子中。該混合環係由 其具有混合通道的事實所區別，該混合通道由定子内表面 延伸至轉子外表面。換言之，該混合環具有通孔。如EP-B 1 3 40 873的混合裝置能假設射出成型機止回閥的功能。專利 中所揭露混合裝置的缺點係該熔體的傳送不能確保適用於 所有應用。換言之，該混合裝置當其用作止回閥時不能提 供較佳密封。此外，僅當該混合裝置具有一特定最小長度 時該混合效應為最佳狀態。該最小長度約兩倍螺桿直徑2D 。所以，此混合裝置不能適合各個擠壓機或各個射出成型 機，假使機器必須特別轉換成此一目的，也就是說該螺桿 88196 200416121 必須縮短。因為混合裝置必須 出現於混合裝置中的熔體容積 當改變顏色時，在新顏色使用 時間與材料。基於混合環具備 械結構薄弱的缺點。環愈短， 磨損。 具有一特定最小長度，固定 也相當地大。這意謂著例如 部件獲得前需要相當可觀的 通孔的事實，其同樣具有機 此缺點愈尖銳，使其更易於 【發明内容】 本發明之目的係提供—插念 重通a 5目的及用於螺桿機械 的裝置，並且該裝置不具習+人 、白知/m 5 I置的缺點。特別的是 ，其必須易於製造。此外，1 彡紫 其必須僅可能以免於誤動作以 及能承受負載與進行少量磨損的方式製造。進一步之目的 係找出容許其本身易於在不同螺桿機器中安裝及移除，而 不會«㈣器本身對於所需混合裝置產纟複雜的適應性 。該混合機構也易於符合易於清理的需求。 為達此目的，所提出的混合裝置具有下面特徵： 在各情形中# $ ¥及端環分別具有至少一通道（2k)或 (3k)，其以一與該軸軸線有關角度或以螺旋方式軸向平行運 轉，及在各情形’各通道具有不同外徑的至少兩個區域（2b〗 及2b2)或（3bi及3b2) ’而其較小外徑（2b2)或（3b2)區域分別位 於面向該混合環的該側，及 該混合環具有一第—區域（4b〇，其中其内徑大到足以覆 蓋該前環（2b2)权小直徑區域；一接合區域（4b2)，其中該混 合環在其内侧異有至少一通道（4k)，此通道依據其與該軸 軸線角度或以媒旋万式軸向平行運轉；及另外一第三接合 88196 200416121 區域（4b3)，其中其内徑大到足以能與該端環（3b2)較小直徑 區域重疊，以及只要該混合環在其各別端位置，該其它兩 個環件（2)或（3)將分別邵份重疊。 基於混合環磨損的最小阻力及低故障率，這樣的混合裝 置容許螺桿機械操作具有長時間的服務壽命。如所須，這 樣的混合裝置能以簡單方式安裝在各種螺桿機械中。k 這樣的混合裝置例如也容許該熔體的迅速變化得以確保 ，以便能僅可當例如顏色改變時減少廢物量的發生。其也 容許射出成型部件顏色的影響。較佳實施例將在相關的； 睛專利範圍附加項中表示。 【實施方式】 如本發明的混裝置進一步詳細說明如下。 軸⑴ 如本發明混合裝置的轴⑴原則上能自由選取及適合諸如 材料種類或所將混合材料量的需求，以及所須產出 為圓形或具有其它形狀，例如擴圓形。其通常是圓形。、兑 直徑可自由選取，以及可大抵適合於如本發明所安裝混： 裝置的螺桿機械尺寸。顯然同樣可想而知，如非較佳情： ，該螺桿機械可適用如本發明混合裝置的轴直徑。該;： 度可依據需求而足，而原則上可另外選取。帅表面在^ 環（2)與端環（3)間該段區域係 則 該段上具有至少一、例如二或 二且在_端環間 (⑴。圓周通道（k)的 =更夕的®周通道 -方面依據材料型式與數量==: =效應1 邊釉表两較佳平滑或具 88196 -10- 200416121 有 狀 圓周通道（1 k)。 本身可自由選擇 其可為V形、u形，環形或矩型 該圓周通道或各個圓周通道的橫截面形 ，但以適合流體的形式為較佳。例如， 如果使用不只一圓周通道 ’具有不同截面型式的圓周通道也是可想而知的。所有圓 周通道中最佳的是屬U形通道。如果使用不只—圓周通道， 其較佳均勾分佈在整個軸表面。 如本發明混合裝置較佳連接至兩個其它裝置的一侧或特 別是兩侧。為此目的，該軸大抵係以至少前環位於該側的 方式足土，該軸具有一裝置能將如本發明混合裝置連接至 另一裝置。該軸較佳也具有該端環所位於的該側，其中一 裝置能由此將如本發明混合裝置連接至一緊鄰裝置。該連 接方式較佳利用螺紋達成。然而，也能藉由焊接、縮裝、 ▲縫或互鎖的連接方式來完成。如本發明混合裝置所連接 裝置的相關範例係諸如螺桿梢的螺桿元件、混捏元件、輸 送元件、剪切元件、通風元件或給料區域。這樣的裝置係 習於此技者所熟知，或者能由習於此技者瞭解的内容產生 ’並且符合其需求。 最佳的是能該軸在前環位於的該侧連接至一可塑螺桿， 而在端鑾位於的該侧連接至一螺桿梢（5)。 前環（2)及端環（3) 如本發明，一前環（2)及一端環正向或非正向（固定連 接至該軸。該環（2)及（3)在此情形可釋放或非釋放方式連接 主孩軸。同樣可想而知兩環件之一可釋放連接或另一將可 非釋放連接至該軸。有利及較佳方式係該前環及端環均能 88196 -11 - 200416121 以可釋放方式連接至該軸。該環件因此能栓接、支標、塞 缝、互鎖或推進。在此情形，該前環及端環可以相同或其 它不同方式連接至該軸。在此方面，最佳能將前環支撐至 該軸以及將該端環以非釋放方式連接至該軸。 如本發明，該前環及端環以彼此間隔A的距離連接至該 軸。在此情形，該距離A係該前環最高點至端環最高點的 距離，即该肩邯2s或3 s分別所在的該點達到2或3的最大外 徑。該距離A原則上可自由選擇，以便其適合個別情形及 所想要應用的需求。對大部份應用而言，該距離八最好相 當的短，這樣如本發明的裝置能特別適合作為螺桿梢或用 作射出成型機械中的止回閥。例如，如果任何時候有很少 可建議選擇一小段距離A。如一較 的材料置入混合裝置 佳實施例，該距離A位於1 〇 係在1 5 m m至1 5 0 m m之間， 之間。 mm至200 mm範圍，特佳範圍 取佳範圍係在20 mm至80 mm 如本發明’在此情形該前環⑺及端環（3)二者分別具有至 y K (2k)或（3k)。在此情形其也會具有不只—個通道 或例如兩或三個或更多，例如可高達％個。在此 ^形’㈣及端可具有相同或不同數目的通道㈤及⑽) =通道(Γ)娜）可軸向平娜向）或以―個與該軸軸線 2或41㈣’例如㈣狀運轉。特職佳的是使其以轴 式相對於料㈣（軸向）運轉。該數目、截面形狀 =，:或_依據條件而定。例如，擊^ 要大，較爾目將會有利。該前環及端環較佳具有與通 88196 -12- 200416121 道（2k)及（jk)相同的數目’而較佳該通道（21()及（3)的數目 係在4至25的範圍。該通道較佳具有適合流體流動的截面形 狀。其例如V形、U形、環形或矩形。如果使用不只一通道 ’具有不同^截面形狀係可想而知的。所有通道的較佳形 狀係U形。該通道深度係依據設計條件而定，有利的是該環 件穩定度必須不能減少。 在此情开> 该雨環（2)及端環（3)具有至少一大外徑區域（2匕j 或2 b2)及一小外徑區域（2b〗或3 bj。該前環的兩個區域2b i 及2 b2或端環的兩個區域3 b j[及3 b2可彼此連續整合而形成一 肩部。或者，然而，其也可以階段形狀彼此整合，以便該 最小外徑區域及最大外徑區域間存在外徑尺寸居於其間的 區域。如在在該最小外徑區域及最大外徑區域間會有一或 兩個或更多的區域。特別較佳的是，兩個區域彼此連續整 合而形成一肩部。特別的是，該肩部具有一 0至4 5。的角度 α。該最大外徑尺寸及最小外徑尺寸大抵係由該螺桿内後 (螺桿根邵表面）及混合環（4)的内徑所決定。如本發明，小 外徑的區域（2b2或3b2)分別位於面向該混合環的該側。在面 遠離該混合環該側上的前環及端環結構僅有效於如本發明 混合裝置的功能達到其必須不能干擾此功能的程度。例如 ，此結構具有一階段或肩部。該環(2)及（3)的個別偏轉側大 抵可依據本發明混合裝置能確實或非確實連接至另一裝置 的方式來定型。該前環及端環可以其不同向狀及尺寸方式 來結構。然而，其也可具有相同尺寸，事實上可具有相门 形狀而不同處僅左右相反。 -13 - 881% 200416121 混合環（4) 如本發明’孩混合裝置包含一混合環（4)。該後者成鬆弛 狀且可自由走向，以及其位置能使其在該前環及端環間前 後移動。 4〇5衣具有一區域（4bi) ’區域内徑大到足以使其能重 疊該前環的區域（2b2)。 該混合環區域（4bl)與該混合環在其内侧具有至少一通道 (4k)的區域（4b2)接合，其中該通道（4k)以一與該軸軸線相關 角度軸向平仃（軸向）運轉，或者以螺旋形例如媧線形，特別 較佳以軸向平行（軸向）方式運轉。在此區域，然而，該混合 %也可具有超過一個通這（4k)。例如，其可具有兩或三個或 更多的通道’例如可達5Q個通道。通道（4k)數目大抵位於4 至20的範圍。至少—通道（4k)特別較帅向平行㈤向）運轉 。特別的{，較佳所有通道（4k)轴向平行（軸向）運轉。如特 別較佳實施例，至少兩㈣向平⑽㈣）運轉，並且彼此偏 移。所有mi€(4k)相當特別較佳能頭轴運轉以及彼此偏移， 這樣障礙區將產生其間。該通道大抵具有u形截面，但也可 具有其Έ截面形狀’例如v形、環形或矩形。該通道⑼彼 此的深度及寬度會有所不同。 該混合環的第二區域（4b2)與第三區域陶接合。在… 域（4b3)该混合環具有一足以能重聂 ^ 置宜巧喊J衣區域（3 b 2)的内4 。依據是否該前環區域（2bd；§ μ γ厂❹ 1 〇2)及崎3哀區域（3b2)具有相同尺- 或具有相同形狀，該混合環的 衣妁域（仆3)(即二外部區域）ί 樣具有相同尺寸及相同形狀。否則，其將不同。 88196 -14- 200416121 如本發明，該混合環只要在其各別端位置，該二環（1)的 另一個或個別地將部份重疊。這意謂著，如果其一端面終 結於確實連接的二環（2)或（3)之一，該二環（2)的另一環或各 別地在此情形將在小直徑（21>2)或（3b2)各別區域精確地部份 重疊。該混合環長度大抵由A-3%至A-20%。該混合環長度 較佳位於A-6%至A-12%。混合環整個長度，中間區域（4b2) 大抵由20至70%，及二外部區域（4b!)及（4b3)共同佔有達30 至80%。該二區域（41)0及（4b2)可具有相同長度。該二區域 (4b!)及（4b2)也可具有不同長度。如較佳實施例，該二區域 (4bi)及（4b2)具有相同長度。 如本發明混合裝置較佳用於一螺桿機械，在此方面較佳 在單一螺桿機械。如一實施例，該混合環終結於一確實連 接的端環。此實施例特別較佳在於是否如本發明混合裝置 可用於擠壓器中的混合元件。如另一實施例，該混合環軸 向配置於該前環及端環間。此實施例特別較佳在於是否本 發明裝置特別使用於射出成型的止回閥方式。 如本發明混合裝置適於混合具有添加物的黏性材料。利 用如本盔明的I置，黏性材料能以徑向方向藉由將其分成 小容量單元來混合。如本發明混合裝置較佳包含擋板，其 例如可藉由混合環通迢（4k)以彼此偏移方式配置產生。 如本發明混合裝置的混合效應係藉由現有的混合區域輔 助’該混合區域具有固定尺寸並且可由可變尺寸的混合區 封閉。該後者可藉該混合環軸向移動產生。如本發明裝置 月匕輪易地以低成本產生，以及基於沒有滯區而能輕易地清 88196 15 200416121 理ο 特別的是’如本發明混合裝置 黏性鉍祖-r、R 〜、现姑性材科。 一 了視為具意義的敎塑聚人 撼只击老 …2氷口 ，其熔體能在一螺桿 、戒中處理。然而，除此之 ，例如喳^的黏性材料也可考慮 、采材料範圍、天然物質範圍諸如食物，或是醫療 物質範圍的材料。者狹、、天 ^ 人 "'、，、，〜加物的型式及數量基於所將處理 的黏性材料而定。 、車^只她例，本發明混合裝置可用於熱塑聚合體的 混合熔體，該熱塑聚合體包括特別是苯乙稀聚合體，諸如 冬乙缔*丙晞輯共聚物（㈣h丙稀月I 丁二缔-苯乙烯共聚 物（咖）或具添加物，特別是著色劑的丙缔^丙少希—苯乙缔 :水物Μ Μ。U的S ’該混合裝置為此目的結合-螺桿 梢使用於一射出成型機械中具混合效應的止回閥方式。 主在如本發明混合裝置以射出成型機械止回閥方式操作的 情形，於該射出操作期間，該混合環（4)最初推擠具確實連 接及後岔封效應的前環（2)，以防該熔體回流。在該塑化操 作開始後，混合環在該到達熔體壓力下朝向端環移動，該 熔體可由螺桿輸送以及其中該著色劑仍將無法充份分佈。 該混合環走向速度維持在零直到混合環推擠具確實連接的 端環。因為例如可為該端環肩部的支承面大抵上很小，該 混合環走向速度大抵遠低於該射出成型機操作的走向速度 。由螺桿輸送的熔體於該塑化操作期間，由該前環分成通 道（2k)的數目。如果該混合環推抵具確實連接的前環（2)， 該溶體流直接由混合環中的開口（4〇 i)分成體積元素。該熔 88196 -16 - 200416121 體流接著衝抵例如混合環的擋板（4p)，該混合環擋板係由該 混合環通道（4k)彼此偏移配置所產生。該熔體流在混合區 (4m)中混合，進而透過開口（4〇2)及通過開口（4〇2)終端進入 另一混合空間（3m)。由那裡，該熔體再次由端環通道（3k) 區分。如果該混合環朝端環移動，一混合空間（2m)將在該 前環及混合環間產生。當混合環動作進行時此空間將變大 。同時，位於該端環及混合環間的混合空間（3m)變小，且 當該混合環推抵具確實連接的端環（3)時，該空間不再存在 。在此情形，離開混合環開口（4〇2)的熔體直接由該端環通 道（3k)分成體積元素。 原則上，容許該熔體離開進入前面空間的任何螺桿梢能 用作該螺桿梢。 如本發明混合裝置具有的特別優點在於其混合效應實質 與該裝置長度無關。其混合效應特別能受到通道數目及截 面形狀影響。通常，如本發明混合裝置具有的長度不會超 過1.8 D，但較佳不會長達1.5 D，特別達到1.2 D，D係定義 為該螺桿直徑。 【圖式簡單說明】 如本發明混合裝置的示範實施例將在下列詳細圖式中概 略解釋，其中： 圖1表示如本發明混合裝置以止回閥方式於射出操作期 間（即在封閉位置）連同螺桿梢的圖形； 圖2表示如本發明混合裝置以止回閥·方式於塑化操作期 間（即在輸送位置）連同螺桿梢的圖形； -17 - 88196 200416121 圖3表示一螺桿梢能連接至如本發明裝置的平面圖； 圖4表示如本發明混合裝置個別部件的視圖； 圖5表示一混合環4(部份視圖）具有不同橫截面形狀通道 4k的平面圖； 圖6表示該黏性材料當其通過如本發明混合裝置（混合環 推抵前環，即射出操作）時區分的概略表示圖。 【圖式代表符號說明】 1 抽 lk 沿該軸運轉的通道 lh 前環安裝裝置 2 前環 區域 2k 分佈該熔體的前環通道 2 m 前環及混合環間的混合空間 2s 肩部’由该區域2 b 2傳輸至區域2 b 3 端環 3k 分佈該熔體的端環通道 3 m 端環及混合環間的混合空間 3s 肩部’由该區域j b 2傳輸至區域^ b 4 混合環 4b} 第一區域 4b2 第二區域 4b3 第二區域 4k 分佈該熔體的混合環通道 88196 - 18 -

Claims (1)

1. 200416121 拾、申請專利範圍： 1. 一種混合裝置包含一轴（1); 一前環（2)，甘^ ，其係以非確實 及確實方式連接至此軸；一端環（3)，i也、、 、 J 其與孩前環相隔 一距離A，並且以非確實及確實方式連 %接至孩軸；及一 鬆弛混合環（4) ’其係自由可走向且位 u於孩丽環及端環 間，其中 在各情形中，該前環及端環分別具有至少一通道（2匕） 或（3k)，其依據與該軸軸線角度或以螺旋方式軸向平行 運轉，且在各情形中，各通道具有不同外㈣〇兩: 區域㈣及叫或叫及叫，而其較小外徑队)或（叫 區域分別位於面向該混合環的該側，及 該混：環具有一第—區域(4bi)，其中其内徑大到足以 重疊該前環（2b2)較小直徑區域；—接合輯 中該混合環在其内侧具有至少—通道（4k)，此通道依據 其與該軸轴線角度或以螺旋方式抽向平行運轉’·及另外 -第三接合區域（4b3)，其中其内徑大到^能與端環 (3b2)料直徑區域重叠，以及只要該混合環在其各別端 位置’該其它的兩個環件⑺或（3)分別部份與其重疊。 2. 如申請專利範圍第η的裝置，其中該混合環在其内側 具有至少一軸向平行走向的通道（4k)。 3. 如申請專利範圍第〗或2項的裝置，其中該混合環在其内 侧具有至少二軸向平行走向及彼此偏移配置的通道 (4k)。 4. 如申請專利範圚竽1十。 U弟1或2項的裝置，其中該軸在該前環及 88196 200416121 端壤間的该段上具有一平滑面。 5. 如申請專利範圍第1或2項的裝置，其中該軸在該前環及 端環間的該段上具有至少一圓周通道（〗幻。 6. 如_請專利範圍第1或2項的裝置，其中該裝置能將兩側 連接至一緊鄰裝置。 如_ w專利範圍第丨或2項的裝置，可使用於一螺桿機械 中的混合元件。

   軏圍第7項的裝置，其可結合一螺桿梢（5)使 一種螺桿機械 孔JL 0 包含至少一如申請專利範圍第1或2項之 剛96