TWI791643B - 攪拌及搓揉機 - Google Patents

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馬丁 捨茨奧
沃爾夫岡 沃爾特
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瑞士商布斯股份有限公司
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Abstract

關於一種攪拌及搓揉機(100)，其中一蝸桿軸(12)在一外殼(10)中以旋轉方式移動且以平移運動方式前後移動，用於搓揉元件(12)之插孔不均勻地分佈。因此，可使該等插孔裝備有不同數量的搓揉元件。由此亦可以進行快速調整。在一個具體例中，搓揉元件的數量甚至可在該攪拌及搓揉機(100)之延伸方向上變動。

Description

攪拌及搓揉機
本發明係有關於一種用於連續加工之攪拌及搓揉機，其具有：i)一外殼，在該外殼中形成由該外殼之內周圍表面所界定之一空心內部；ii)一蝸桿軸，其至少在一些部分中朝軸向延伸通過該內部，該蝸桿軸在操作期間在該內部中旋轉且同時朝軸向以平移運動方式前後移動；以及iii)至少六個插孔，其用於搓揉元件且設置在該外殼中，並且至少在一些部分中從該外殼之內周圍表面延伸至該外殼中，其中該等插孔在該外殼之內周圍表面上配置成朝軸向延伸於該外殼之內周圍表面的至少一部分上之至少兩排，其中iv)該蝸桿軸包括一軸桿，在該軸桿之圓周表面上配置至少兩個葉片元件從該軸桿朝該外殼之內周圍表面的方向徑向地向外延伸。
這樣的攪拌及搓揉機特別用於製備可塑性及/或糊狀團。例如，為了塑料的均質化及塑化、填充及補強材料的結合及食品工業的原料之製造，它們用於黏塑團的製備。蝸桿軸特此構成工作元件，其朝軸向向前運送或輸送待加工的材料，並且藉此將材料的成分攪拌在一起。
這些攪拌及搓揉機可以以下面這樣的方式來特別操作：最初生產熔化物(melting)，之後，蝸桿軸朝軸向將這樣生產的 熔化物輸送通過攪拌及搓揉機且藉此對其進行均質化。取決於待攪拌之材料而定，在攪拌及搓揉機中設定的溫度可以至少在50℃與400℃之間的一些區段中。由至少兩個成分製成的混合物(稱為「乾摻(dry blend)」)可以因而被送入攪拌及搓揉機，在攪拌及搓揉機中從該乾摻熔化可塑性成分，然後，使所有成分均質化。在其它製程中，反過來有利的是，最初在攪拌及搓揉機之上游軸向部分中由一個成分生產一個熔化物，接著，將一個或多個其它成分加入下游軸向部分中，之後，在下游將由此產生的混合物之成分進一步均質化。
這樣的通用攪拌及搓揉機可例如從CH 278 575A及CH 464 656得知。
在這些攪拌及搓揉機中，蝸桿軸不只是執行旋轉運動，而且同時朝軸向(亦即，朝蝸桿軸之縱向)平移地前後移動。較佳地，運動順序的特徵因而在於：從軸向觀看，蝸桿軸執行振動運動加上旋轉，亦即，正弦運動加上旋轉。此運動順序使配件(亦即，搓揉元件，例如，搓揉螺栓或搓揉鈍齒)之外殼側引入成為可能。搓揉螺栓係例如被旋轉進入在外殼之內周圍表面上所配置的對應插孔中的螺栓，其中搓揉螺栓可以設計成實心及內部空心。在後者之情況中，流體可以經由內部空心螺栓被送入攪拌及搓揉機的內部，以便成為位於內部中之混合物的一部分。搓揉鈍齒具有特殊的形狀，其與蝸桿軸之葉片元件(亦即，搓揉葉片)互動。由於搓揉螺栓或搓揉鈍齒之存在，如朝軸桿之剖面方向觀看，在主軸上所配置之螺旋輸送機(worm conveyor)沒有連續地運轉，而是被細分成多個個別葉片元件。控制蝸桿軸在軸向上之旋轉及平移運動，使得在搓揉元件與葉片元件沒有相撞之情況下個別葉片元件靠近對應的搓 揉元件，以便壓縮正在被攪拌及搓揉之材料，並且在其上施加剪力作用，以便有助於攪拌及/或搓揉加工。這樣的攪拌及搓揉機可特別從瑞士普拉特恩BUSS AG公司得知且根據品牌名稱BUSS Co-Kneader來分類。
通常，搓揉機外殼包括朝攪拌及搓揉機之軸向延伸的三排或四排的搓揉元件，其中在搓揉機外殼之內周圍表面的剖面圓周上均勻地隔開個別排的搓揉元件。換句話說，數排的搓揉元件以下面這樣的方式分佈在搓揉機外殼之通常圓筒形內周圍表面的剖面圓周上：不同的軸向延伸排之搓揉元件之間的角距各自等於搓揉機外殼之圓筒形內周圍表面的圓形剖面圓周。如果攪拌及搓揉機具有例如六個搓揉元件排，則在搓揉機外殼的內周圍表面之剖面圓周上的每兩個相鄰搓揉元件之間的角距各自相當於60°。因此，如朝搓揉機外殼之軸向觀看，個別排的搓揉元件通常配置成相對於在外殼之內周圍表面上之它們的相鄰排有稍微的偏移，使得當蝸桿軸旋轉及同時以平移運動方式前後移動時，蝸桿軸之個別葉片元件沒有與搓揉螺栓相撞。個別搓揉元件固定至外殼內壁的插孔中，因而從外殼之內周圍表面徑向地延伸至由外殼內周圍表面所限定之圓筒形內部中。外殼常常設計成數個部分。外殼因而包括至少兩個相互連接之外殼部分，每個外殼部分可以由一個外殼體及一個配置在其內周圍表面上之可互換外殼層或耐磨層組成。在本專利申請案中，外殼層被視為是外殼之組件。基於此理由，在本專利申請案中，如果外殼具有外殼層，則外殼層之內周圍表面被視為是外殼內周圍表面。為了保證搓揉元件之容易更換，例如，在發生磨損後或由於程序調整，個別搓揉元件常常經由充當插孔之孔插入外殼層中且從外 面藉由配置在外殼體之外周圍表面上的螺紋螺帽來固定。藉此可容易地更換搓揉元件。其它的攪拌及搓揉機具有搓揉元件，搓揉元件藉由壓合(press fit)固定至外殼層或外殼之內周圍表面的插孔中。於是，搓揉元件很難更換，因為必須將它們用力拔出以及必須將新的搓揉元件壓入，因此必須將個別外殼部分(層)拆卸。
葉片元件之數量及幾何形狀自然地適合於搓揉元件排的數量。如果例如四排的搓揉元件配置在外殼之內周圍表面上，則蝸桿軸可例如如剖面所示在其圓周上具有四個葉片元件，在四個葉片元件之間提供足夠寬的距離，使得搓揉元件可以移動通過這些間距。
所述攪拌及搓揉機在軸向上經常細分成各種加工部分，其中每個加工部分由取決於在操作期間對其所分配之工作的對應數量及幾何形狀的葉片元件及搓揉元件來佔用。例如，取決於待攪拌之材料，攪拌及搓揉機在軸向上包括一進料部分，其位於上游端，將要攪拌或搓揉的成分引入機器中；一熔化部分，其連接下游端，將成分熔化；一攪拌及分散部分，其將材料之成分的任何聚集物壓碎及儘可能均質地彼此攪拌；以及一脫氣部分，其對混合物進行脫氣。已經提出，在攪拌及搓揉機之個別部分中設置不同於其它部分中之數量的搓揉元件，以便根據不同加工部分之要求來調整在個別部分中之條件。因此，如朝軸向觀看，可提供具有數個相互分離的外殼層部分之外殼層，這使外殼之個別軸向部分可裝備有不同數量之搓揉元件。例如，已知攪拌及搓揉機之蝸桿軸在一些部分中配置有三個葉片，而在一些部分中配置有四個葉片，於是，攪拌及搓揉機之外殼內壁的對應部分分別裝備有三排或四排的搓揉元 件。這可以被實現，因為外殼被細分成數個外殼層，一些外殼層具有用於搓揉元件之三排插孔，而其它外殼層具有四排插孔。另一方面，不可能提供具有四排的外殼來取代具有用於搓揉元件之三排插孔的外殼及僅為該等排中之三排裝備搓揉元件，因為當它們具有四個葉片元件時，120°分割(三葉)與90°分割不匹配。因此，如果要針對使用不同的待攪拌原料之不同的應用來最佳化用於特定的待攪拌原料所提供之裝置(其中個別加工部分裝備有數排的搓揉元件及在蝸桿軸之軸桿上設置有對應的葉片元件)，則一個或一些外殼層必須以具有另一種裝備的搓揉元件之一個或一些其它外殼層來取代，因而據以符合具有對應的不同葉片元件之蝸桿軸的對應部分。
通常，在習知技藝中，依據不同的待攪拌原料，特別是根據搓揉元件之排的數量及蝸桿軸上之葉片元件的對應數量來調適攪拌及搓揉機係很費力的。
因此，本發明之目的提供一種攪拌及搓揉機，其可考慮到搓揉元件之數量及配置來輕易調適，並且可以下列方式來輕易調適：該攪拌及搓揉機之特徵仍然是：關於在調適之後的每時間單位的材料生產量之最佳效率水準。
依據本發明藉由一種用於連續加工之攪拌及搓揉機來達成此目的，其中該攪拌及搓揉機包括：一外殼，在該外殼中設計由該外殼之內周圍表面所界定之一空心內部；一蝸桿軸，其至少在一些部分中朝軸向延伸通過該內部，該蝸 桿軸在操作期間在該內部中旋轉且同時朝軸向以平移運動方式前後移動；以及至少五個(較佳地，至少六個，更佳地，至少十個，以及特別較佳地，至少十六個)插孔，其用於搓揉元件且設置在該外殼中，並且至少在一些部分中從該外殼之內周圍表面延伸至該外殼中，其中該等插孔在該外殼之內周圍表面上配置成朝軸向延伸於該外殼之內周圍表面的至少一部分上之至少兩排，其中該至少兩排中之較佳地至少一排(更佳地，至少兩排，以及特別較佳地，全部)各自包括用於搓揉元件之至少三個(較佳地，至少五個，以及特別較佳地，至少八個)插孔，其中該蝸桿軸較佳地包括一軸桿，在該軸桿之圓周表面上配置至少兩個葉片元件從該軸桿朝該外殼之內周圍表面的方向徑向地向外延伸，其中至少在朝該外殼之軸向延伸的一個部分中，如該外殼之剖面所示，用於搓揉元件之該等插孔不均勻地分佈在由該外殼之內周圍表面所界定之圓周上(較佳地，如該外殼之剖面所示，該至少兩排之用於搓揉元件的插孔不對稱地分佈在由該外殼之內周圍表面所界定之圓周上)。
依據本發明之攪拌及搓揉機的特徵在於：如該外殼之剖面所示，朝軸向延伸於該外殼的內周圍表面之至少一部分上的該至少兩排中之每一排的用於搓揉元件之插孔不均勻地分佈在由該外殼之內周圍表面所界定之圓周上。在本發明的意義上，理解用於搓揉元件之插孔在由該外殼之內周圍表面所界定之圓周上的不均勻分佈表示：如該外殼之剖面所示，在該外殼之內周圍表面上的相 鄰排之用於搓揉元件的每兩個插孔之間的所有距離或角距中，至少兩個距離或至少兩個角距係彼此不同的。因此，如果該外殼之部分包括四排，每排具有用於搓揉元件之至少五個插孔，則如同在習知技藝中，在該外殼之內周圍表面上的相鄰排之插孔的角距不是每個相當於90°，更確切地說，四個角距中之至少兩個不同於90°。如上所述，朝搓揉機外殼之軸向觀看，每排之用於搓揉元件的插孔較佳地配置成相對於它們的相鄰排有稍微偏移，使得當該蝸桿軸旋轉且同時以平移運動方式前後移動時，該蝸桿軸之個別葉片元件沒有與其內所容納之搓揉螺栓相撞。因此，在該外殼之內周圍表面上的兩個相鄰排之插孔的角距被理解為第一排之插孔與通過該相鄰排之插孔的中心點之直線的點之間的角距，其在該外殼之內周圍表面上相對於該外殼之縱向垂直地位於該第一排之插孔上方或下方。依據本發明，相較於習知技藝所已知之攪拌及搓揉機，在外殼之內周圍表面上的相鄰排之用於搓揉元件的每兩個插孔之間的所有距離沒有皆相等。
相較於例如依據CH 464 656 A之攪拌及搓揉機的情況，其中如具有圓形內周圍表面之外殼的剖面所示，正好以60°的角距設置用於搓揉元件之六排插孔至外殼的內周圍表面，以致於這正好適合於三葉或六葉螺旋輸送機，本發明因而刻意提供與精確劃分的偏差。亦即，上述有鑑於搓揉元件之數量及配置以簡單方式有助於插孔的幾種版本的佔用之替代實現，同時關於每個時間單位的材料生產量維持攪拌及搓揉機之最佳效率水準。如果例如在外殼內周圍表面上設置朝攪拌及搓揉機之軸向延伸的用於搓揉元件的六排插孔，則如剖面所示，藉由在外殼之內周圍表面上之排的不均勻 分佈，有效的是，亦可以提供以搓揉元件佔用只有四排或三排作為以搓揉元件佔用所有排的替代，並且亦即，可使兩排或三排插孔處於空著，其中佔用的排仍然彼此隔開一定距離來配置，以致於相關於每個時間單位的材料生產量，可達成攪拌及搓揉機之最佳效率水準。可以或必須設計蝸桿軸以葉片元件的對應佔用來與其匹配；可以提供葉片元件在蝸桿軸之角剖面積上的不均勻延伸來與插孔在外殼之內周圍表面上的不均勻分佈匹配。相較下，如下面更詳細證實，依據習知技藝均勻隔開之六排插孔的佔用在僅佔用四排或三排之情況下會在攪拌及搓揉機之操作期間導致效率損失。
在本發明之意義上，用於搓揉元件之插孔被視為是在外殼之內周圍表面上的凹洞，其設計成使得搓揉元件(亦即，搓揉螺栓、搓揉鈍齒等)可以配置在其中且以下列方式來固定：搓揉元件從該外殼之內周圍表面徑向地向內延伸至空心內部中。插孔可以是凹陷、凹口或孔等，其從該外殼之內周圍表面或多或少地延伸至該外殼深處。較佳地，該等插孔中之至少一者係凹口、凹陷或孔，並且該等插孔之每一者有利地是凹槽、凹陷或孔。在具有外殼體及其上徑向地向內配置之外殼層的該外殼之典型2組件設計的情況下，插孔從該外殼之內周圍表面延伸於其中且亦可能延伸至外殼體中且可能穿過外殼體。在該外殼之單組件設計的情況下，插孔因而從該外殼之內周圍表面延伸於其中且可能穿過。
藉由在該外殼之內周圍表面的至少一部分上朝該攪拌及搓揉機之軸向延伸的用於搓揉元件之一排插孔，在本發明的意義上可理解到，位於一排插孔之中心點上的連接線至少大致係直線，該等插孔在軸向上彼此隔開，其中關於該外殼之內周圍表面的 剖面圓周，連接線與直線的最大偏差為小於10°，較佳地，小於5°，以及更佳地，小於2°。因此，每排插孔可以延伸於該外殼內周圍表面之整個軸向長度上或該外殼內周圍表面之長度的一特定部分上。然而，依據本發明，該外殼之至少一軸向部分的每排包括用於搓揉元件之至少三個插孔，較佳地，至少五個插孔，以及非常特別較佳地，至少八個插孔。較佳地，所有排分別延伸於該外殼內周圍表面之同一個部分或該外殼內周圍表面之整個軸向長度上。
依據本發明之外殼較佳地係由至少兩個外殼部分構成，所述兩個外殼部分可以折疊開來或彼此分開，以打開該外殼，其中處於關閉狀態之該等外殼部分較佳地構成具有圓形剖面之(空心)內部。
較佳地，至少在朝該外殼之軸向延伸的該蝸桿軸之軸桿的圓周表面的剖面上，該蝸桿軸位於該外殼之內周圍表面的剖面中，在該外殼之內周圍表面的剖面上，各自包括用於搓揉元件之至少三個插孔的該至少兩排配置成朝該外殼之軸向延伸，至少六個葉片元件從該軸桿朝該外殼之內周圍表面的方向徑向地向外延伸，其中在該軸桿之剖面上的葉片元件配置成朝軸向延伸於該軸桿之圓周表面的剖面上之至少兩排，其中如朝軸向觀看，該至少兩排及較佳地該至少兩排全部包括至少三個(較佳地，至少五個，以及特別較佳地，至係八個)葉片元件。如果該軸桿包含超過兩排，例如，六排的葉片元件，則如朝軸向觀看，至少兩排各自包括至少三個葉片元件，而剩餘排可以包括少於三個葉片元件或多於三葉片元件。因此，個別排可以裝備成使得在剖面中(如朝軸向觀看)雙葉及三葉或者雙葉及四葉或者三葉及四葉葉片元件係可獲得的。特別較佳的 是，該軸桿具有圓形剖面，以及在該蝸桿軸之軸桿的圓周表面之剖面上，葉片元件之排的數量配置成相同於用於搓揉元件之插孔的排之數量，用於搓揉元件之插孔的排之數量配置在對應於此剖面之該外殼的內周圍表面之剖面中。此外，較佳的是，葉片元件之排與用於搓揉元件之插孔的那些排對應，亦即，用於搓揉元件之每個插孔以下列方式分配有一個葉片元件：在該攪拌及搓揉機之操作期間，該葉片元件以平移運動方式前後移動通過該插孔。關於此具體例，如果至少一排的葉片元件在其據以在該軸桿之剖面圓周上延伸的角剖面之數值方面係不同於至少一個其它排之葉片元件，則是更佳的。
依據本發明之一個特別較佳具體例，該等插孔中之至少一者係孔，並且非常特別較佳地，所有插孔係孔。再者，較佳的是，這些孔的每個從該外殼之內周圍表面向外延伸通過整個外殼壁。在界定具有圓形剖面之內部的一般外殼(亦即，具有圓筒形內周圍表面之外殼)之情況下，在此具體例中較佳的是，該等孔從該外殼之內周圍表面徑向地向外延伸通過整個外殼壁，或者在由外殼壁及外殼層製成之外殼的結構之情況下，通過整個外殼層及外殼壁，因而，在該外殼之外周圍表面上開出洞。因此，可藉由一螺帽將一個配置在該孔中之搓揉元件或一個配置在該孔中之固定元件牢牢地但可輕易更換地附著至該外殼的外側，該固定元件可以在朝向該外殼之內周圍表面的前側上與該搓揉元件連接。較佳地，可與搓揉元件連接之固定元件延伸進入裝備有搓揉元件之每個插孔達到從該外殼內壁之內周圍表面算起的一定距離處，其中該固定元件藉由螺帽固定至該外殼之外周圍表面。在該插孔之徑向內部(其從 該外殼內壁之內周圍表面延伸進入該孔達到該固定元件之末端)上，設置該搓揉元件，該搓揉元件在與該外殼內壁之內周圍表面相對的側上與該固定元件連接。例如，該孔的徑向內部(其內插入有該搓揉元件)可設計成具有方形剖面，以便不可旋轉地容納該搓揉元件，而該孔的徑向外部(其內插入有該固定元件)可設計成具有圓形剖面。該搓揉元件因而可例如藉由螺旋、焊接、熔接或熱均壓(hot isostatic pressing)與該固定元件連接。因此，在此具體例中，避免將該搓揉元件壓入之技術。以此方式，搓揉元件可更快速地更換或使用盲螺栓來更換。
在本發明之另一個較佳具體例中，該外殼之內周圍表面的剖面係圓形的，並且如該外殼之剖面所示，在該外殼的內周圍表面上之相鄰排的兩個插孔之間的角距中之至少一者偏離360°/n之數值至少1°，較佳地，2.5°，特別較佳地，至少5°，以及非常特別較佳地，至少10°，其中n係插孔之排的數量。再者，特別較佳的是，相鄰排的兩個個別插孔之間的所有角距與360°/n之數值相差至少1°，較佳地，2.5°，特別較佳地，至少5°，以及非常特別較佳地，至少10°。
較佳地，用於搓揉元件的2至11排，更佳地，2至10排，更佳地，3至9排，特別較佳地，4至8排，非常特別較佳地，5至7排及最佳地，6排的插孔在該外殼之內周圍表面上配置成朝軸向延伸於該外殼之內周圍表面的至少一部分上。
不管是否每排插孔在該外殼之內周圍表面的整個長度上或其一部分上延伸，較佳的是，每排每1D包括1至4個，較佳地，1至3個，以及特別較佳地，1至2個插孔，其中1D係由該 外殼的內周圍表面所界定之空心內部的直徑。如上所示，依據本發明，該外殼之一軸向部分的至少一排，較佳地，至少兩排，以及特別較佳地，所有排各自包括用於搓揉元件之至少五個插孔，以及特較佳地，各自包括用於搓揉元件之至少八個插孔。因此，所有排可以具有相同數量的插孔或不同數量的插孔。然而，較佳的是，所有排具有相同數量的插孔且所有排的插孔彼此係等距的，其中然而，如上所述，朝該搓揉機外殼之軸向觀看，每排的插孔可以配置成相對於相鄰排的那些插孔有稍微偏移，使得當該蝸桿軸旋轉及同時以平移運動方式前後移動時，該蝸桿軸之個別葉片元件沒有與其內容納的搓揉螺栓相撞。
在該等插孔中，所有插孔可以由對應的搓揉元件來佔用。或者，亦可能或較佳的是，不是所有插孔或進一步較佳地不是所有排的插孔由搓揉元件來佔用。因此，較佳的是，在n排的插孔元件中，至多n-1排由搓揉元件來佔用。藉由插孔的多餘供給，該攪拌及搓揉機可以彈性地由搓揉元件來佔用。
在一個特別較佳具體例中，在該外殼之內周圍表面上設置朝軸向延伸之用於搓揉元件的六排插孔，六排中之兩排彼此相對，以便在該外殼之內周圍表面上構成三對。因此，較佳的是，在三個角距中，每個角距係在兩個相鄰對之間所形成，該外殼內壁之剖面圓周的兩個角距係在20°與70°之間，而一個角距係在超過70°與120°之間。這三個角距的總和當然必須是180°。如果該外殼內壁之剖面圓周的兩個角距係在30°與60°之間，而一個角距係在70°與110°之間，以及特別較佳地，兩個角距係在40°與50°之間，而一個角距係在80°與100°之間，則其因此為較佳的。例如，一種排 的配置係非常特別較佳的，其中兩個角距係約45°，而其它角距係約90°。
或者，在該外殼之內周圍表面上的插孔排之距離可以相對於前述值移位。例如，一個距離可以是90°+d，而其它兩個距離係45°-d/2。或者，一個距離可以是90°-d，而其它兩個距離係45°+d/2，其中d較佳地採用大於0°與10°之間的數值。
在一個替代具體例中，在該外殼之內周圍表面上設置朝軸向延伸之用於搓揉元件的六排插孔，其中兩排分別相對於一相鄰排之角距為60°，而其它排之間的兩個角距為60°+d，以及剩餘排之間的兩個角距為60°-d，其中每個數值d係彼此獨立的且在大於0°與10°之間，較佳地，在1°與10°之間，以及特別較佳地，在2°與8°之間，附帶條件是所有角度的總和等於360°。
在一個替代具體例中，在該外殼之內周圍表面上設置朝軸向延伸之用於搓揉元件的五排插孔，其中，每四個相鄰排的插孔之間的角距分別在大於70°與120°之間，而兩個剩餘相鄰排的插孔之間的角距分別在20°與70°之間。如果該外殼內壁之剖面圓周的四個角距係在70°與110°之間，以及特別較佳地，在80°與100°之間，並且兩個剩餘相鄰排的插孔之間的角距分別在30°與60°之間，以及特別較佳地，在40°與50°之間，則其因此是較佳的，附帶條件是所有角度的總和為360°。
在本發明之另一較佳具體例中，該蝸桿軸包括一具有圓形剖面之軸桿，亦即，一主軸，該等葉片元件位於該軸桿上，其中至少兩個葉片元件在其據以延伸至該軸桿之剖面圓周的角剖面之數值方面係彼此不同的，亦即，特別符合搓揉元件之不均勻分佈 及所提供之軸向平移運動。藉由該蝸桿軸之旋轉及軸向平移運動，將正在被攪拌及搓揉之材料拉入個別葉片元件與搓揉元件之間的間距，其中藉由產生的剪力來達成期望的攪拌及搓揉。
較佳地藉此提供該等葉片元件配置成軸向延伸於該主軸之兩排至六排，較佳地，三排，其中一排的所有葉片元件可以分別在該主軸之剖面圓周的相同角剖面上延伸，但是至少在兩個不同排之間葉片元件據以延伸的角剖面之數值可以是彼此不同的，但不是必需的。例如，較佳的是，該等葉片元件配置成軸向延伸於該主軸之三排，並且一排個別葉片在該軸桿之剖面圓周上據以延伸的角剖面之數值對於三排中之兩排分別是在20°與175°之間，較佳地，在128°與140°之間，而對於第三排的角剖面之數值係在20°與120°之間，在較佳情況下，是在110°與116°之間。
本發明亦允許在朝該攪拌及搓揉機之外殼的軸向延伸之不同部分中，配置在該外殼的內周圍表面上之不同數量的排之插孔由搓揉元件來佔用，並且同樣地，該蝸桿軸之對應部分在剖面中具有不同數量的葉片元件。該攪拌及搓揉機之外殼在此具體例中較佳地具有朝軸向延伸之2至24個，更佳地，2至16個，特別較佳地，3至12個，以及非常特別較佳地，8個部分，其中至少一個部分及較佳地至少兩個部分由不同於剩餘部分之數量的搓揉元件來佔用。在此具體例中，個別的插孔排因而在所有的部分上延伸，其中一排的插孔之間的連接線至少大致是直線。因此，此具體例允許該攪拌及搓揉機細分成各種加工部分之簡單實現，其對加工來說在不需要更換該外殼的一個或多個外殼層之情況下，藉由目前插孔排之部分裝備有不同搓揉元件來最佳化。
例如，該攪拌及搓揉機可以形成有八個部分，每個部分根據關於搓揉元件之裝備及根據葉片元件之數量及幾何形狀來設計成一進料部分，其在上游端，將要攪拌或搓揉的成分引入機器中；一下游連接的熔化部分，其將成分熔化；另一進料部分，其將像填料之一個或多個其它成分加入混合物；一攪拌及均質化部分，其將材料之成分儘可能均質地攪拌在一起；另一進料部分，其將像黏加物之一個或多個其它成分加入混合物；另一攪拌及均質化部分；以及最後，一脫氣部分，其對混合物進行脫氣。所述三個進料部分及脫氣部分因而較佳地具有一單葉蝸桿軸部分，而所述攪拌及均質化部分較佳地具有一三葉蝸桿軸部分。此外，較佳的是，所述熔化部由兩個加工部分所構成，其上游較佳地具有一四葉蝸桿軸部分，而下游較佳地具有一雙葉蝸桿軸部分。因此，在對應於這些蝸桿軸部分之該外殼壁的部分中用於搓揉元件的六排個別較佳插孔如此較佳地裝備有搓揉元件，以致於在對應於所述進料部分之該外殼壁的部分中，一排插孔由搓揉元件來佔用；在對應於所述攪拌及均質化部分之該外殼壁的部分中，三排插孔由搓揉元件來佔用；在所述熔化部分之兩個加工部分的上游中，四排插孔由搓揉元件來佔用；以及在所述熔化部分之兩個加工部分的下游中，兩排插孔由搓揉元件來佔用。
在另一選擇中，或此外，亦可能的是，在朝該攪拌及搓揉機之外殼的軸向延伸之不同部分中，設置在該外殼之內周圍表面中的相同數量之排的插孔由搓揉元件來佔用，但是在該等部分之每一者中或至少在該等部分中之一中，不同於至少一個其它部分中之排的插孔由搓揉元件來佔用。同樣地，亦必須相應地使該蝸桿軸 之對應部分適合於葉片元件的配置。該攪拌及搓揉機之外殼在此具體例中較佳地具有朝軸向延伸之2至24個，更佳地，2至16個，特別較佳地，3至12個，以及非常特別較佳地，8個部分，其中至少一個部分及較佳地至少兩個部分分別由相同數量的搓揉元件來佔用，但是相同於剩餘部分中之排的插孔沒有被搓揉元件佔用。例如，該外殼具有朝軸向延伸之四個相鄰部分，並且所有四個部分分別具有六排同樣形成的插孔，其中例如，在第一及第三部分中之第一、三及五排及在第二及第四部分中之第二、四及六排由搓揉元件來佔用，其中在該外殼之內周圍表面的剖面中從零點鐘起開始朝順時針方向分別分配個別排的數量。因此，在此具體例中，個別部分的搓揉元件，亦即，裝備有搓揉元件之個別部分之插孔沒有彼此齊平。並且，在此具體例中，個別插孔排因而在所有部分上延伸，其中一排插孔之間的連接線至少大致是直線，因此，此具體例亦允許該攪拌及搓揉機細分成各種加工部分之簡單實現，其對加工來說在不需要更換該外殼的一個或多個外殼層之情況下，藉由目前插孔排之部分裝備有不同搓揉元件來最佳化。
在上述兩個具體例中，用於搓揉元件之插孔排的部分之蝸桿軸必須具有對應的部分，並且必須使在個別部分中之葉片元件適合於在個別部分中以搓揉元件來佔用插孔排。這可以被實現，因為與由搓揉元件佔用之插孔排的數量一樣，在個別部分中之葉片元件的數量係彼此不同的及/或因為在個別部分中之葉片元件分別在該軸桿之剖面圓周的角距範圍內延伸，使得在個別部分中之個別葉片元件排的角距與在對應部分中由搓揉元件佔用之插孔排的數量及距離一致。結果，在此具體例中，個別部分之葉片元件沒有必 定彼此齊平。
因此，依據第一變型，較佳地提供在用於搓揉元件之插孔排的數量中，在朝軸向延伸之該外殼的第一部分中，第一數量的排被搓揉元件佔用，而在朝軸向延伸之該外殼的第二部分中，第二數量的排由搓揉元件來佔用，其中該第二數量不同於該第一數量。朝軸向延伸之該蝸桿軸的第一部分被分配給朝軸向延伸之該外殼的第一部分，其中葉片元件的數量係第三數量，而朝軸向延伸之該蝸桿軸的第二部分被分配給該外殼的第二部分，其中葉片元件的數量係第四數量。在此變型中，該第四數量亦不同於該第三數量。因此，該第一與第三數量可以是相等的且該第二與第四數量可以是相等的。然而，亦可能的是，該第一與第三數量係彼此不同的且該第二與第四數量係彼此不同的。
依據第二變型，提供在用於搓揉元件之插孔排的數量中，在朝軸向延伸之該外殼的第一部分中及在朝軸向延伸之該外殼的第三部分中(後者具有與一變型相同的設計)，第一或第三數量的排由搓揉元件來佔用(後者特別具有與第一變型相同的設計)，而在朝軸向延伸之該外殼的第二部分及第四部分中，如同在該外殼之第一或第三部分中，相同的第一或第三數量的排由搓揉元件來佔用，其中朝軸向延伸之該蝸桿軸的對應第一及第三部分被分配給該外殼之第一及第三部分，而朝軸向延伸之該蝸桿軸的對應第二及第四部分被分配給該外殼之第二及第四部分，其中在該蝸桿軸之第一及第三部分中的葉片元件之數量相同於在該蝸桿軸之第二及第四部分中的葉片元件之數量，其中然而，在蝸桿軸之第二及第四部分中的葉片元件相對於在第一及第三部分中的葉片元件移位有一個偏 移角，使得該等葉片元件不齊平。在此第二變型的一具體例中，例如，該等葉片元件在該蝸桿軸之第一及第三部分中及在該蝸桿軸之第二及第四部分中分別配置成六排且在一個別相同角度(弧度)範圍內延伸，其中該六個葉片元件之每一者的角度範圍可以是不同或相同的。較佳地，該等葉片元件在該蝸桿軸之第一或第三部分中及在該蝸桿軸之第二及第四部分中分別配置成六排且分別在15°與75°之間的該軸桿之剖面圓周的相同角剖面範圍內延伸，其中該偏移角係在10°與20°之間，較佳地，15°。如果選擇較小的角度(弧度)，例如，15°至40°，則六排葉片元件之配置亦可能非對稱地(60°±30°)發生在圓周上。關於第一及第二變型，為了該攪拌及搓揉機的設計，可以使用用於材料進入該攪拌及搓揉機的輸送線，在某些部分中找到單獨適應材料類型及期望加工之解決方法。
在本發明概念之另一具體例中，可能的是，在蝸桿軸之第一或第三部分中，葉片元件排的數量等於在該蝸桿軸之另一部分中的葉片元件排的數量，其中然而，在該蝸桿軸之另一部分中的葉片元件相對於在第一或第三部分中的葉片元件偏移有一個偏移角，使得使得該等葉片元件不齊平。較佳地，該等葉片元件在其第一或第三部分中及在其另一部分中分別配置成六排且在15°與75°之間的個別相同角度範圍內延伸，其中該偏移角係在10°與20°之間，較佳地，15°。
本發明之另一目的係一種用於攪拌及搓揉機之外殼，其中形成由該外殼之內周圍表面所界定的空心內部，其中依據本發明，在該外殼中設置至少在一些部分中從該外殼之內周圍表面延伸至該外殼中之用於搓揉元件的至少六個插孔，其中該等插孔在 該外殼之內周圍表面上配置成朝軸向延伸於該外殼之內周圍表面的至少一部分上之至少兩排，其中該至少兩排中之至少兩排或較要地全部各自包括用於搓揉元件之至少三個，較佳地，至少五個，以及特別較佳地，至少八個插孔，以及其中至少在朝該外殼之軸向延伸的一個部分中，如該外殼之剖面所示，用於搓揉元件之插孔不均勻地分佈在由該外殼之內周圍表面所界定的圓周上。
較佳地，該外殼包括至少兩個半殼，並且圓筒形地形成該外殼之內周圍表面。因此，較佳的是，用於攪拌及搓揉機之依據本發明的外殼包括至少兩個外殼部分，該兩個外殼部分可以折疊開來或彼此分開，以打開該外殼，並且提供具有圓形剖面之空心內部，其中依據本發明，在該外殼中設置至少在一些部分中從該外殼之內周圍表面延伸至該外殼中之用於搓揉元件的至少六個插孔，其中該等插孔在該外殼之內周圍表面上配置成朝軸向延伸於該外殼之內周圍表面的至少一部分上之至少兩排，其中該至少兩排中之至少兩排或較要地全部各自包括用於搓揉元件之至少三個(較佳地，至少五個，以及特別較佳地，至少八個)插孔，以及其中至少在朝該外殼之軸向延伸的一個部分中，如該外殼之剖面所示，用於搓揉元件之插孔不均勻地分佈在由該外殼之內周圍表面所界定的圓周上。該等插孔可以藉此設置在一外殼層中，該外殼層可從該外殼之剩除部分拆開。較佳地提供，每個插孔係一個延伸通過該外殼層及外殼壁之孔，一固定元件可以配置在該孔中，以與該外殼之外壁連接。亦可以將流體藉由一個被插入該孔之空心螺栓加入該內部。在該孔中之螺栓可以進一步設置有一溫度感測器或壓力感測器。
如適合的話，針對依據本發明之攪拌及搓揉機所述的 特徵對依據本發明之外殼來說亦是較佳的。
此外，本發明係有關於一種用於攪拌及搓揉機之蝸桿軸，該蝸桿軸具有一帶有較佳圓形剖面之軸桿，在該軸桿之圓周表面上配置從該軸桿徑向地向外延伸之至少六個葉片元件，其中在該軸桿上之該等葉片元件配置成朝軸向延伸於該軸桿之圓周表面的至少一部分上之至少兩排，其中如朝軸向觀看，該至少兩排中之至少一排，較佳地，至少兩排，以及特別較佳地，全部各自包括至少三個(較佳地，至少五個，以及特別較佳地，至少八個)葉片元件，以及其中該等葉片元件中之至少兩個在其據以延伸至該軸桿之剖面圓周的角剖面之數值方面係彼此不同的。
較佳地藉此提供，該等葉片元件配置成軸向延伸於該主軸之三排，其中然而，至少在兩個不同排之間，該等葉片元件據以在該主軸之剖面圓周上延伸之角剖面的數值可能但不必是不同的。例如，較佳的是，一排個別葉片據以延伸之角剖面的數值係在20°與120°之間，以及較佳地，在110°與116°之間，而該第二及第三排之角剖面的數值係在20°與175°之間，在較佳情況下，在128°與140°之間。
10‧‧‧外殼
12‧‧‧蝸桿軸
14、14’‧‧‧半殼
16‧‧‧外殼層
18‧‧‧內部
20‧‧‧軸桿
22‧‧‧葉片元件
24‧‧‧搓揉元件/搓揉螺栓
26‧‧‧固定元件
28‧‧‧用於搓揉元件之插孔/孔
29、29’、29”‧‧‧用於搓揉元件之插孔排(軸向延伸)
30‧‧‧外壁
32‧‧‧螺帽
34、34’、34”‧‧‧加工部分
36‧‧‧進料漏斗
38‧‧‧出口
40‧‧‧盲螺栓
41、42、44、46、48、50、52、54、56‧‧‧部分
100‧‧‧攪拌及搓揉機
d1、d2‧‧‧用於搓揉元件的兩個相鄰插孔排之間的角距
以下，參考圖式來更詳細描述本發明，其中：圖1a顯示依據本發明之攪拌及搓揉機的立體圖；圖1b顯示通過圖1a所示之依據本發明的攪拌及搓揉機之示意縱剖面；圖1c顯示圖1a所示之攪拌及搓揉機的上半殼之剖面圖，其中，上半殼裝備有搓揉螺栓； 圖2顯示通過由六個搓揉螺栓佔用的圖1a所示之攪拌及搓揉機的剖面圖；圖3顯示由四個搓揉螺栓佔用的依據圖2之剖面圖；圖4顯示由三個搓揉螺栓佔用的依據圖2之剖面圖；圖5顯示由兩個搓揉螺栓佔用的依據圖2之剖面圖；圖6a顯示雙葉蝸桿軸之角度刻度；以及圖6b顯示圖2之六排配置的搓揉螺栓之位置；圖7a顯示三葉蝸桿軸之角度刻度；以及圖7b顯示圖4之三排配置的搓揉螺栓之位置；圖8a顯示六葉蝸桿軸之角度刻度；以及圖8b顯示圖5之雙排配置的搓揉螺栓之位置；圖9顯示在蝸桿軸中之葉片元件的位置，其中四葉蝸桿軸具有三葉剖面，因而顯示相應搓揉螺栓的位置；圖10顯示在蝸桿軸中之葉片元件的位置，其中雙葉蝸桿軸具有三葉剖面，因而顯示相應搓揉螺栓的位置；圖11顯示在蝸桿軸中之葉片元件的位置，其中六葉蝸桿軸具有三葉剖面，因而顯示相應搓揉螺栓的位置；圖12a至d顯示在依據圖6a及圖6b之具體例的變型中具有雙排、三排、四排或六排搓揉螺栓的雙葉蝸桿軸；圖12e顯示其角度刻度；圖13a顯示在依據圖7a及圖7b之具體例的變型中具有不同尺寸的葉片元件之三葉蝸桿軸；以及圖13b顯示其角度刻度。
在圖1a、1b及1c中以不同視圖來示意顯示且全部以100來標示之攪拌及搓揉機包括外殼10及配置在外殼10中之蝸桿軸12。外殼10包括兩個半殼14、14’，兩個半殼14、14’在內部以所謂的外殼層16來覆蓋。在本專利申請案中，外殼層16被視為外殼10的組件。當將兩個半殼14、14’閉合時，外殼10的內周圍表面界定圓筒形空心內部18，亦即，具有圓形剖面的內部18。
根據像腐蝕、磨損、其組合之擠出物特性(extrudate properties)、磨潤特性(tribological properties)等來選擇外殼層16的材料。外殼層16通常產生有間隙，間隙係由於例如藉由電線侵蝕(wire eroding)來進行一個預先製造空心圓筒的分開生產所形成的。用於擠出物之不具有間隙的半外殼層亦是眾所周知的，該等半外殼層因像食品、熱敏感性等之擠出物或擠出物特性的要求而不允許間隙。
蝸桿軸12包括軸桿20，在軸桿20的圓周表面上配置葉片元件22。在兩個半殼14、14’中，提供用於搓揉元件24(亦即，用於搓揉桿栓、搓揉鈍齒等)之插孔28。因此，如圖1c所示，每個插孔28係一個孔28，其從該外殼層16之內周圍表面延伸穿過外殼壁。每個插孔28之徑向向內的下端設計成為具有方形剖面。每個搓揉螺栓24在其下端具有一端恰好適合至插孔28之徑向向內端中，從而在使用狀態中不可旋轉地固定至插孔28中。不同於圖1c所特別顯示之具體例，每個插孔28之徑向向內的下端可以設計成具有三個邊或六個邊之剖面。
藉由旋轉使搓揉螺栓24在其位於插孔28中之端部處與在插孔28之上端中使用的固定元件26連接。每個個別搓揉螺栓 24因而由固定元件26來保持，固定元件26在與搓揉螺栓相對之端部處具有外螺紋剖面，外螺紋剖面突出於外殼10的外壁30上方，可以在此處旋轉螺帽32，以便將固定元件26固定至外殼10中，從而亦將搓揉螺栓24固定在外殼10中。或者，搓揉螺栓24亦可以具有用於螺絲的內螺紋，並且使用螺絲而不是使用固定元件26及螺帽32來固定。
從圖1a可以特別看到，如朝軸向觀看，在三排29、29’、29”之形式中，用於搓揉螺栓24之等距插孔28延伸至兩個半殼14、14’中之每一者中。因此，外殼之插孔的總排數29、29’、29”為六排。在本發明的意義上，認為排表示位於一排29、29’、29”軸向隔開插孔28上的連接線係直線。如朝外殼10的軸向觀看，每排29、29’、29”插孔28因而對它們的相鄰排29、29’、29”有稍微偏移，以便當蝸桿軸12同時轉動且以平移運動方式前後移動時，蝸桿軸12的個別葉片元件22沒有與其內所容納的搓揉螺栓24相撞。
在圖2至13中可以更清楚看出，依據本發明的攪拌及搓揉機100之特徵在於：至少在朝外殼10的軸向延伸之一個剖面中，外殼10的剖面所示之用於搓揉元件24的插孔28不均勻地分佈在由外殼10的內周圍表面所界定的圓周上。理解在由外殼10之內周圍表面所界定的圓周上之用於搓揉元件24的插孔28之不均勻分佈表示：如外殼10的剖面所示，在外殼10之內周圍表面上的相鄰排之用於搓揉元件24的每兩個插孔28之間的所有角距d1、d2中，至少兩個角距d1、d2係彼此不同的。
外殼10較佳地可藉由一個或數個加熱電器來進行溫度控制或可用安裝在外殼外面的電加熱筒或加熱板來加熱，並且採 用水冷卻或氣冷卻，在適用的情況下，還可藉由另一種流體(例如，油或特定氣體)來進行冷卻。
如圖1b所示，將攪拌及搓揉機朝軸向細分成數個加工部分34、34’、34”，其中每個加工部分34、34’、34”根據搓揉螺栓24的數量及在軸桿20上之葉片元件22的數量及延伸適用於個別加工部分34、34’、34”的功能。如圖1a所示，在用於上半殼14之左側部分34及右側部分34”中的搓揉螺栓24之三排29、29’、29”的插孔28中，兩排(亦即，上排29及下排29”)配備有搓揉螺栓24，而中排29’沒有配備搓揉螺栓24。相較下，在用於上半殼14之中間部分34’中的搓揉螺栓24之三排29、29’、29”的插孔28中，一排(亦即，中排29’)裝備有搓揉螺栓24，而上排29及下排29”沒有配備搓揉螺栓24。
加工部分34可以例如是進料部分，加工部分34’可以是攪拌及均質化部分，而加工部分34”可以是脫氣部分。將待攪拌的原料藉由進料漏斗36加入攪拌及搓揉機100，接著引導通過加工部分34、34’、34”，最後經由出口38卸料。
取代所述的加工部分34、34’、34”，依據本發明之攪拌及搓揉機100亦可以特別具有四個加工部分。
圖2顯示通過圖1a所示之攪拌及搓揉機100的剖面，然而，個別搓揉螺栓24佔用所有六排插孔28。
在圖2中以環繞攪拌及搓揉機100之圓圈的表示為基礎，可以看出，每兩排的插孔彼此具有距離d1=45°，而相鄰殼之其它排的插孔彼此具有d2=90°的角距。
從其它方面來說，像先前一樣，關於六排29、29’、 29”的插孔28之配置，不是在內圓的角度範圍內(亦即，以60°的部分)提供均勻的分佈，而是提供不均勻的分佈。
不均勻角度分佈的優點是在外殼10中之插孔28具有其它的佔用方式。
例如，圖3說明搓揉螺栓24只佔用六排29、29’、29”的插孔28中之四排，其中在六排29、29’、29”的插孔28中之兩排中，插入盲螺栓40。在外殼內壁的剖面圓周表面上至下一個插孔(亦即，距兩側)的距離正好是45°的地方設置盲螺栓40。如傳統攪拌及搓揉機已知的那樣，在依據圖3之具體例中的四個搓揉螺栓24因而具有正好90°的角距。
在依據圖4之具體例中，六排29、29’、29”的插孔28中之三排配備有搓揉螺栓24，而其它三排具有盲螺栓40。在此情況下，搓揉螺栓24係非均勻分佈的，因為兩個搓揉螺栓24彼此具有90°的距離，而這兩個搓揉螺栓24與第三搓揉螺栓24具有135°的距離。
在圖5中，說明只提供兩個搓揉螺栓24及四個盲螺栓40。這兩個搓揉螺栓24正好是彼此相對的。這種搓揉螺栓配置亦相當於傳統攪拌及搓揉機的配置。
根據圖2至圖5，已說明六排29、29’、29”的插孔28之不均勻分佈可實現具有六個、四個、三個及兩個搓揉螺栓24的配置。特別地，兩個半殼14、14’可以彼此折疊開來。可以將對應的搓揉螺栓24與對應的固定元係26從內部一起插入，接著可以從外面旋轉螺帽32。可以將搓揉螺栓再次快速地移除且以盲螺栓40來更換。可以再次快速地移除盲螺栓40，以便將搓揉螺栓24重新 插入。
理解到，必須以適合於搓揉螺栓24之配置的適當形式來設置蝸桿軸12。可以在此設置彈性地配備有葉片元件22的蝸桿軸12，使得當改變搓揉螺栓配置時，亦可以改變葉片配置。亦可以更換整個蝸桿軸12。
圖6a以剖面顯示在軸桿20上具有葉片元件22的蝸桿軸12。圖6a所示之雙葉蝸桿軸(每轉兩個葉片)採用圖2所示的六排螺栓配置來實施。在圖6b中說明搓揉螺栓24，其中圖6b說明蝸桿軸12的展開外殼看起來如何且說明搓揉螺栓24相對於葉片元件22的位置。雙葉配置中的葉片元件22在圖6a之實例中在幾乎正好90°的角度範圍內延伸。蝸桿軸12與六排螺栓的組合有助於擠出物之剪力的增加，因為相較於已知的三葉或四葉蝸桿軸，存在有兩個或三個額外的剪動間距(shearing gaps)。因為葉片表面(它在擠出物朝軸向的前進衝程期間朝外殼末端之方向推進，根據葉片的傾斜度藉由蝸桿軸的旋轉運動加入擠出物的輸送)相較於三葉或四葉元件係較小的，所以在雙葉元件中產生擠出物的延長停留時間。同時，兩個葉片之間的間距相較於三葉或四葉元件係較大的，這使得擠出物更容易逆著輸送方向回流。因此，進一步增加停留時間及軸向攪拌，並且可以將更多剪力施加至擠出物。對於六個搓揉螺栓24，每三個搓揉螺栓24與連續地位於軸向之雙葉元件的兩個葉片元件22之組合構成剪動間距，並且兩個其它的搓揉螺栓24構成一種障礙，這種障礙防止更大的分料流在剪動間距周圍流動而沒有使這個分料流經歷至少一些剪力，並且同時，由於這種「障礙」的周圍流動，經歷一種伸展流(extensional flow)，這種伸展流在擠出物 的分配攪拌方面具有有利的效果。
圖7a顯示三葉配置，其可以與圖4之三排搓揉螺栓組合來實施。圖7b顯示對應的展開圖。關於依據圖7a之三葉配置，可以提供蝸桿軸葉片22中之一在112.5°的角度(弧度)範圍內延伸，而其它兩個葉片22在135°的角度(弧度)範圍內延伸。就這方面而言，考慮下面的事實：如上面圖4所述，兩個搓揉螺栓距離為135°，而第三個搓揉螺栓距離為90°。這個具體例沒有設定在135°或112.5°的確切數值，而是可以變動的，這亦適合於圖2所示之外殼的具體例。另一方面，依據圖7a及7b的蝸桿軸12亦可以應用於不同於圖2所示之那些配置的其它配置。藉由具有前述角度劃分之三葉元件的葉片元件22之非對稱配置及正好在蝸桿軸12下面具有間距的配置，確保擠出物均均地流入相鄰的雙葉元件，並且去除任何死空間(dead spaces)。藉由非對稱劃分及相關非對稱螺栓配置，提供對應的自由表面，這允許設計出已知對稱三葉元件所不可能達成的葉片表面。
現在圖8a及圖8b顯示六葉配置，其可以適合於依據圖5之雙排搓揉螺栓配置。如朝外殼之軸向觀看，每排具有相關插孔之搓揉元件24因而配置成稍微偏離它們的相鄰排之那些插孔，使得當蝸桿軸12旋轉且同時以平移運動方式前後移動時，蝸桿軸12的個別葉片元件22沒有與其內所容納的搓揉螺栓24相撞。六個葉片元件22之每一者在此具有45°的擴展(弧度)。通常，葉片之間的距離為60°，則擴展係在15°與75°之間。在均勻分佈的變型中，可以提供(未顯示)至少一個葉片元件偏移60°±30°，使得它靠近其相鄰葉片中之一甚於靠近另一相鄰葉片，這個先決條件係15°-40°的 任意擴展ε。因為只配備兩個螺栓路徑時，所以這種六葉蝸桿軸產生小的剪力，因而溫度增加，但是由於大量的葉片元件，分配攪拌效果非常高，因為擠出物經常因而被分開及重新導向。
關於在此所述的彈性螺栓配置，亦可以佔用不同的螺旋輸送機部分(它們朝攪拌及搓揉機之延伸方向，亦即，朝蝸桿軸12之軸向互相追隨)，其中外殼適當地配備有螺栓。以此方式，圖9說明從一個四葉部分41及相關的四排搓揉螺栓轉移至一個三葉部分42及相關的三排搓揉螺栓及再次轉移至具有四排搓揉螺栓之另一個四葉部分44。
圖10說明具有六排搓揉螺栓之雙葉部分46，其合併成具有三排搓揉螺栓之三葉部分48，接著輪到具有六排搓揉螺栓之雙葉部分50。
圖11說明具有兩排搓揉螺栓之六葉部分52轉移至具有三排搓揉螺栓之三葉部分54及再次轉移回到具有兩排搓揉螺栓之六葉部分56。
圖12a至12d顯示用於蝸桿軸12的雙葉具體例之兩排、三排、四排及六排搓揉螺栓的情況。葉片元件22之擴展(弧度)在圖12a之情況下等於在20°與210°之間的I1。在圖12b之情況下，I2a係在20°與175°之間，I2b係在20°與210°之間。在圖12c之情況下，I3係在20°與165°之間。在圖12d之情況下，I4係在20°與120°之間。
圖13a顯示具有不同葉片元件22之蝸桿軸12的實例，一個葉片元件22具有20°與120°之間的擴展(弧度)，而其它葉片元件22具有20°與175°之間的擴展(弧度)。
通常，由圖2至圖5之比較可看出，本發明在以搓揉螺栓或搓揉鈍齒或其它搓揉元件佔用外殼方面提供高的彈性，因此螺桿軸配備有合適的葉片元件來配合。
例如，依據本發明之攪拌及搓揉機具有下面特性之組合：攪拌及搓揉機包括：外殼，其由至少兩個外殼部分構成，所述兩個外殼部分可以折疊開來或彼此分開，以打開外殼，並且提供具有圓形剖面的內部，蝸桿軸，其在操作期間在內部中旋轉且同時朝蝸桿軸之軸向以平移運動方式前後移動，多個搓揉元件，其從外殼之至少一部分的內部向內突出，所述搓揉元件配置成至少兩排，其中蝸桿軸具有葉片元件，所述葉片元件藉由蝸桿軸的旋轉及平移運動將正在被攪拌及搓揉的材料引入個別葉片元件與搓揉元件之間的間距，其中藉由產生的剪力來實現攪拌及搓揉效果，其中在外殼中，提供用於對應的多排搓揉元件之多個插孔，其中插孔不均勻地分佈在由圓形內部所界定的圓弧上。
關於前述攪拌及搓揉機，每個插孔可以藉由特別用於固定元件之開口與外殼之外壁連接。
關於攪拌及搓揉機，可以在外殼中提供n排的插孔，其中n係大於等於2的自然數，以及其中兩個相鄰插孔之間的角距d1、d2偏離360°/n的數值至少1°(較佳地，至少2.5°，特別較佳地，至少5°，非常特別較佳地，至少10°)。
關於攪拌及搓揉機，可以至少在攪拌及搓揉機之一部 分中提供用於搓揉元件之n排插孔，其中搓揉元件佔用至多n-1排插孔。
關於攪拌及搓揉機，可以至少在攪拌及搓揉機之一部分中提供用於搓揉元件之六排插孔，所述六排插孔彼此成對地相對，因而構成三對，其中在三對之間的角距中，兩個距離係在40°與50°之間，而一個距離係在80°與100°之間。
關於攪拌及搓揉機，可以在具有圓形剖面之軸桿上安裝葉片元件，並且所述葉片元件中之至少兩個葉片元件在其延伸範圍之角度值方面可以彼此不同。
關於攪拌及搓揉機，可以至少在攪拌及搓揉機之一部分中配置三排的葉片元件，其中在每排中的所有葉片元件在相同角度範圍內延伸，其中在三個葉片元件延伸的範圍內之角度值對於三排中的兩排相當於20°至175°，而對於第三排相當於20°至120°。
關於攪拌及搓揉機，在外殼之第一部分中，用於搓揉元件之預定數量的插孔排中之第一數量的插孔排可以由搓揉元件來佔用，而在外殼之第二部分中，第二數量的插孔排可以由搓揉元件來佔用，其中第二數量不同於第一數量，並且其中，蝸桿軸之對應的第一部分被分配給外殼的第一部分，在此處葉片元件的數量係第三數量，以及外殼的第二部分對應於蝸桿軸的第二部分，在此處葉片元件的數量係第四數量，其中第四數量不同於第三數量。
關於攪拌及搓揉機，在外殼之第一或第三部分中，用於搓揉元件之預定數量的插孔排中之第一或第三數量的插孔排可以由搓揉元件來佔用，並且如同在外殼之第一或第三部分中，在外殼之第二或第四部分中，相同的第一或第三數量之插孔排可以由搓 揉元件來佔用，其中蝸桿軸之對應的第一或第三部分被分配給外殼之第一或第三部分，而蝸桿軸之其它部分對應於外殼之第二或第四部分，其中蝸桿軸之第一或第三部分與蝸桿軸之其它部分具有相同的葉片元件數量。
關於攪拌及搓揉機，可以分別在蝸桿軸之第一或第三部分及蝸桿軸之其它部分中配置六排的葉片元件，並且葉片元件在15°與75°之間的個別相同角度範圍內延伸，其中偏移角係在10°與20°之間，較佳的是15°。
用於攪拌及搓揉機之外殼包括至少兩個外殼部分，所述兩個外殼部分可以折疊開來或彼此分開，以打開外殼，並且提供具有圓形剖面的內部，在外殼部分上設置有用於對應的多排搓揉元件之多個插孔，其中插孔不均勻地分佈在由圓形內部所界定之圓弧上。
關於具有內壁之用於攪拌及搓揉機的外殼之半殼，其具有圓圈段之剖面的形式，其中用於搓揉元件之至少兩排的插孔配置在內壁上，兩個相鄰排的角距可以偏離360°/n的數值至少1°，較佳地，2.5°，特別較佳地，至少5°，非常特別較佳地，至少10°，其中n係大於等於2的自然數。
關於用於攪拌及搓揉機的外殼之半殼的層，其中所述層具有圓圈段之剖面的形式且包括用於搓揉元件之至少兩排插孔，兩個相鄰排的角距可以偏離360°/n的數值至少1°，較佳地，2.5°，特別較佳地，至少5°，非常特別較佳地，至少10°，其中n係大於等於2的自然數。
關於具有圓形剖面之軸桿及在軸桿上安裝之多個葉 片元件的用於攪拌及搓揉機之蝸桿軸，至少兩個葉片元件在其延伸範圍內之角度值方面可以彼此不同的。
關於前述蝸桿軸，可以至少在攪拌及搓揉機之一部分中配置三排的葉片元件，其中在每排中的所有葉片元件在相同角度範圍內延伸，其中三個葉片元件延伸範圍的角度值對於三排中之兩排相當於110°至116°，而對於第三排相當於128°至140°。
關於前述蝸桿軸，在蝸桿軸之第一部分中的葉片元件之數量偏離在蝸桿軸之第二部分中的葉片元件之數量。
關於具有圓形剖面之軸桿及在軸桿上安裝之多個葉片元件的用於攪拌及搓揉機之蝸桿軸，在蝸桿軸之第一或第三部分中的葉片元件排之數量可以等於在蝸桿軸之其它部分中的葉片元件排之數量，其中然而，在蝸桿軸之其它部分中的葉片元件相對於在蝸桿軸之第一或第三部分中的葉片元件偏移有一個偏移角，使得葉片元件不齊平。
關於前述蝸桿軸，可以分別在第一或第三部分及其它部分中配置六排的葉片元件，並且葉片元件在15°與75°之間的個別相同角度範圍內延伸，其中偏移角係在10°與20°之間，較佳的是15°。
10‧‧‧外殼
12‧‧‧蝸桿軸
14、14’‧‧‧半殼
20‧‧‧軸桿
22‧‧‧葉片元件
24‧‧‧搓揉元件/搓揉螺栓
28‧‧‧用於搓揉元件之插孔/孔
29、29’、29”‧‧‧用於搓揉元件之插孔排(軸向延伸)
34、34’、34”‧‧‧加工部分
100‧‧‧攪拌及搓揉機

Claims (15)

  1. 一種用於連續加工之攪拌及搓揉機(100)，其包括：一外殼(10)，在該外殼(10)中設計由該外殼(10)之內周圍表面所界定之一空心內部(18)；一蝸桿軸(12)，其至少在一些部分中朝軸向延伸通過該內部(18)，該蝸桿軸(12)在操作期間在該內部(18)中旋轉且同時朝軸向以平移運動方式前後移動；以及至少六個插孔(28)，其設置在該外殼(10)中且用於搓揉元件(24)，並且至少在一些部分中從該外殼(10)之內周圍表面延伸至該外殼(10)中，其中該等插孔(28)在該外殼(10)之內周圍表面上配置成朝軸向延伸於該外殼(10)之內周圍表面的至少一部分上之至少兩排(29、29’、29”)，其中該至少兩排(29、29’、29”)中之至少兩排各自包括用於搓揉元件(24)之至少三個插孔(28)，其中該蝸桿軸(12)包括一軸桿(20)，在該軸桿(20)之圓周表面上配置至少兩個葉片元件(22)從該軸桿(20)朝該外殼(10)之內周圍表面的方向徑向地向外延伸，其特徵在於：如該外殼(10)之剖面所示，該至少兩排之用於搓揉元件(24)的插孔(28)不均勻地分佈在由該外殼(10)之內周圍表面所界定之圓周上。
  2. 如請求項1之攪拌及搓揉機(100)，其中，在朝該外殼(10)之軸向延伸的該蝸桿軸(12)之軸桿(20)的圓周表面之剖面上，該蝸桿軸(12)位於該外殼(10)之內周圍表面的剖面中，在該外殼(10)之內周圍表面的剖面上，包括至少兩排且各自包括用於搓揉元件(24)之至少三個插孔(28)的該等排(29、29’、29”)朝該外殼(10)之軸向延伸，至 少六個葉片元件(22)配置成從該軸桿(20)朝該外殼(10)之內周圍表面的方向徑向地向外延伸，其中在該軸桿(20)之剖面上的葉片元件(22)配置成朝軸向延伸於該軸桿(20)之圓周表面的部分上之至少兩排，其中如朝軸向觀看，該至少兩排中之至少兩排包括至少三個葉片元件(22)。
  3. 如請求項2之攪拌及搓揉機(100)，其中，該等排中之至少一排的葉片元件(22)在角剖面之數值方面不同於其它排中之至少一排的葉片元件，其中該等葉片元件(22)以角剖面之數值在該軸桿(20)之剖面圓周上延伸。
  4. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，該等插孔(28)中之至少一插孔係凹口、凹陷或孔，一固定元件(26)延伸至該插孔(28)中，該固定元件(26)可與一搓揉元件(24)連接，該固定元件(26)藉由一螺帽(32)固定在該外殼(10)之外壁(30)上。
  5. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，該外殼(10)之內周圍表面的剖面係圓形的，並且如該外殼(10)之剖面所示，在該外殼(10)的內周圍表面上之相鄰排(29、29’、29”)的兩個插孔(28)之間的角距(d1、d2)中之至少一者偏離360°/n的數值至少1°，其中，n係該等插孔(28)之排(29、29’、29”)的數量。
  6. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，朝軸向延伸於該外殼(10)之內周圍表面的至少一部分上之用於搓揉元件(24)的2至11排(29、29’、29”)的插孔(28)配置在該外殼(10)之內周圍表面上，其中該等排(29、29’、29”)中之每一者包括用於搓揉元件(24)之至少五個插孔(28)。
  7. 如請求項6之攪拌及搓揉機(100)，其中，用於搓揉元件(24) 之六排(29、29’、29”)的插孔(28)設置在該外殼(10)之內周圍表面上，該等排中之每兩排彼此相對，以便在該外殼(10)之內周圍表面上構成三對，其中在每兩個相鄰對之間所形成的三個角距中，兩個角距係在20°與70°之間，而一個角距係在超過70°與120°之間。
  8. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，該蝸桿軸(12)的葉片元件(22)中之至少兩個在角剖面之數值方面係彼此不同的，該等葉片元件(22)以角剖面之數值延伸至該軸桿(20)之剖面圓周。
  9. 如請求項8之攪拌及搓揉機(100)，其中，至少在朝軸向延伸之該攪拌及搓揉機(100)的一部分(41、42、44、46、48、50、52、54、56)中，該等葉片元件(22)在該軸桿(20)上配置成朝軸向延伸之三排，其中每排的所有葉片元件各自在該軸桿(20)之剖面圓周的相同角剖面範圍內延伸，但是至少在兩個不同排之間的該等葉片元件(22)延伸範圍之角剖面的數值可以是彼此不同的。
  10. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，在朝該外殼(10)之軸向延伸的各種部分(41、42、44、46、48、50、52、54、56)中，設置在該外殼(10)之內周圍表面中的不同數量之排(29、29’、29”)的插孔(28)由搓揉元件(24)來佔用。
  11. 如請求項10之攪拌及搓揉機(100)，其中，在朝軸向延伸之該外殼(10)的第一部分中之用於搓揉元件(24)的插孔(28)之排(29、29’、29”)的數量之中，第一數量的排(29、29’、29”)由搓揉元件(24)來佔用，而在朝軸向延伸之該外殼(10)的第二部分中，第二數量的排(29、29’、29”)由搓揉元件(24)來佔用，其中該第二數量不同於該第一數量，並且朝軸向延伸之該蝸桿軸(12)的一對應第一部分被分 配給該外殼(10)之第一部分，其中葉片元件(22)的數量係第三數量，並且該外殼(10)的第二部分對應於朝軸向延伸之該蝸桿軸(12)的第二部分，其中葉片元件(22)的數量係第四數量，其中該四數量不同於該第三數量。
  12. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，在朝該外殼(10)之軸向延伸的各種部分(41、42、44、46、48、50、52、54、56)中，設置在該外殼(10)之內周圍表面中的相同數量之排(29、29’、29”)的插孔(28)由搓揉元件(24)來佔用，但是在該等部分(41、42、44、46、48、50、52、54、56)之每一者中或在該等部分(41、42、44、46、48、50、52、54、56)中之至少一者中，不同於至少一個其它部分(41、42、44、46、48、50、52、54、56)中之其它排(29、29’、29”)的插孔(28)由搓揉元件(24)來佔用。
  13. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，在朝軸向延伸之該外殼(10)的第一及第三部分中之用於搓揉元件(24)的插孔(28)之排(29、29’、29”)的數量之中，第一及第三數量的排(29、29’、29”)由搓揉元件(24)來佔用，而如同在該外殼(10)之第一或第三部分中，在朝軸向延伸之該外殼(10)的第二及第四部分中，相同的第一或第三數量之排(29、29’、29”)由搓揉元件(24)來佔用，其中朝軸向延伸之該蝸桿軸(12)的對應第一及第三部分被分配給該外殼(10)之第一及第三部分，而該蝸桿軸(12)對第二及第四部分被分配給該外殼(10)之第二及第四部分，其中在該蝸桿軸(12)之第一或第三部分中的葉片元件(22)之數量相同於在該蝸桿軸(12)之第二或第四部分中的葉片元件(22)之數量，其中然而，在該蝸桿軸之第二及第四部分中的葉片元件(22)相對於該第一及第三部分中之 葉片元件(22)移位有一個偏移角，使得該等葉片元件(22)不齊平。
  14. 如請求項13之攪拌及搓揉機(100)，其中，該等葉片元件(22)在該蝸桿軸(12)之第一或第三部分中及在該蝸桿軸(12)之第二及第四部分中配置成六排且在15°與75°之間的該軸桿(20)之剖面圓周表面的個別相同角剖面範圍內延伸，其中該偏移角係在10°與20°之間。
  15. 如前述請求項1至3中任一項之攪拌及搓揉機(100)，其中，該等葉片元件(22)在該軸桿(20)上配置成朝軸向延伸之至少兩排，其中在該蝸桿軸(12)之第一或第三部分中，葉片元件(22)的排之數量等於在該蝸桿軸(12)之另一部分中的葉片元件(22)之排的數量，其中然而，在該蝸桿軸(12)之另一部分中的葉片元件(22)相對於第一或第三部分中的葉片元件(22)偏移有一個偏移角，使得該等葉片元件(22)不齊平，其中該偏移角係在10°與20°之間。
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