用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法技术

本发明专利技术涉及螺杆机(1)，其具有用于在加热区(25)中加热塑性材料(2)的感应式加热装置(39)。在加热区中，至少一个壳体部分(6)至少部分地由电磁透明的材料制成，所述材料是非磁性且不导电的，而至少一个处理元件轴(14)至少部分地由导电材料制成。当制备塑性材料时，感应式加热装置产生交变磁场，交变磁场在所述至少一个处理元件轴中产生涡电流损耗，所述涡电流损耗引起所述至少一个处理元件轴的升温。塑性材料在所述至少一个被加热的处理元件轴上被加热，尤其直到塑性材料熔化。螺杆机允许简单且高效地熔化塑性材料，由此能够显著降低能量的机械输入以及产生的螺杆机的关联磨损。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备塑性材料的螺杆机和对应方法相关申请的交叉引用本专利申请要求德国专利申请No.DE102015219033.1的优先权，其内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及用于待处理材料的处理的螺杆机和方法。
技术介绍
对于塑性材料的处理，已知的螺杆机具有入口区和设置在入口区下游的熔化或塑化区。在入口区中，诸如聚合物粉末或聚合物微丸的塑性材料被供给到螺杆机且在塑化区的方向上传送，在塑化区，塑性材料由于由捏合元件提供的机械能量输入而熔化。在这个熔化过程中，大于60％的总机械能量输入通常经由第一捏合块引入。因此，在螺杆机的塑化区中发生非常高的机械力，从而引起处理元件轴振动，这导致处理元件和壳体的机械磨损。为了减小所需的机械能量输入，使用加热装置。从文献DE4404031C1已知螺杆机，螺杆机具有可电加热的壳体部分。壳体部分具有配备有多个电阻加热元件的导热铸造插入件。电阻加热元件在导热铸造插入件的不同级别处铸造到导热铸造插入件中。从文献DE3523929A1(对应于文献GB2163630A)已知的是借助于感应式加热装置加热挤出机的壳体部分。为此目的，线圈借助于相应铁芯设置在可加热壳体部分的外侧上。待加热塑性材料通过壳体部分传送且借此加热。文献DE1105143A公开了螺杆挤出机，在螺杆挤出机中，在相反方向上延伸的两个螺杆设置在筒中。筒由用于感应加热螺杆挤出机的抗热线圈环绕。筒由诸如非磁性铁的非磁性材料制成，而螺杆包括磁性材料。这允许螺杆通过感应直接加热。从文献WO2005/053826A2已知用于熔化塑性材料的设备，所述设备设计为没有螺杆，以减少与彼此摩擦接触且因此磨损的部件的数量。所述设备包括静态混合器，静态混合器为了熔化塑性材料通过欧姆或感应加热而被加热。
技术实现思路
本专利技术基于的目的是提供一种螺杆机，其提供加热待处理材料的简单且高效的方式。具体地，螺杆机倾向于允许加热材料直到其熔化。这个目的根据本专利技术通过具有在权利要求1中列出的特征的螺杆机实现。如果感应式加热装置在加热区中与所述至少一个处理元件轴相互作用且不与所述至少一个壳体部分或多个壳体部分相互作用，因为所述至少一个处理元件轴与待处理材料紧密接触且在处理元件轴的大表面面积之上由待处理材料环绕，则能够明显更加容易且更加有效地加热待处理材料。为了确保到待处理材料中的高效能量输入，加热区中的所述至少一个壳体部分至少部分地由电磁透明的材料制成，所述材料是非磁性且不导电的。为了清楚原因，加热区中的所述至少一个壳体部分在后文中也称为加热区壳体部分。电磁透明的材料不与感应式加热装置相互作用。具体地，电磁透明的材料是非铁磁性的。优选地，多个加热区壳体部分、尤其所有加热区壳体部分在加热区中至少部分地由电磁透明的材料制成。相反地，所述至少一个处理元件轴在加热区中至少部分地由导电材料制成，导致感应式加热装置引起在所述至少一个处理元件轴中感应涡电流，这继而引起欧姆涡电流损耗生成，欧姆涡电流损耗引起所述至少一个处理元件轴的升温。经由所述至少一个被加热的处理元件轴，由感应式加热装置提供的能量容易且高效且以最小损耗引入待处理材料。导电材料尤其是含铁且是铁磁性的。这允许所述至少一个处理元件轴由欧姆涡电流损耗和磁滞损耗高效加热。待处理材料尤其是塑性材料或例如金属块状材料的金属材料。所述至少一个加热区部分的电磁透明的材料例如是非金属材料，诸如陶瓷和/或纤维增强材料。相反地，所述至少一个处理元件轴的导电材料尤其是诸如钢的金属材料。感应式加热装置产生交变磁场。交变磁场与所述至少一个处理元件轴相互作用但不与所述至少一个加热区壳体部分相互作用。交变磁场引起在所述至少一个处理元件轴中感应涡电流，涡电流导致涡电流损耗，涡电流损耗尤其与磁滞损耗一起引起所述至少一个处理元件轴的升温。相反地，所述至少一个加热区壳体部分与感应式加热装置不相互作用，所以交变磁场在所述至少一个加热区壳体部分中不产生任何实质升温。由于借助于感应式加热装置提供的能量经由所述至少一个处理元件轴引入待处理材料，这允许简单且极其高效地加热待处理材料。由于所述至少一个处理元件轴与待处理材料紧密接触且设置在待处理材料内，换言之待处理材料基本在所述至少一个处理元件轴的整个周边之上环绕所述至少一个处理元件轴，能量的输入基本无损耗地发生，因此允许待处理材料借助于感应式加热装置加热，直到待处理材料至少部分地熔化。这允许机械力在螺杆机中起作用且产生的螺杆机的磨损显著减小。为了产生交变磁场，感应式加热装置能够具体地以频率f操作，频率f为1kHz≤f≤50kHz、尤其5kHz≤f≤45kHz、且尤其10kHz≤f≤40kHz。如果感应式加热装置以在这个第一频率范围中的频率f操作，则到所述至少一个处理元件轴中的高能量输入以高效方式实现。由于所述至少一个加热区壳体部分由非磁性且不导电的材料制成，到所述至少一个加热区壳体部分中的能量输入被有效地防止。作为这种情况的替换方案或补充方案，感应式加热装置能够以在第二频率范围中的频率f操作，频率f为140kHz≤f≤360kHz、尤其150kHz≤f≤350kHz、且尤其160kHz≤f≤340kHz。在所述两个频率范围中操作感应式加热装置允许在各种穿透深度中的激励或加热。感应式加热装置尤其在第一频率范围和第二频率范围中交替操作。这提供确保高能量输入的高效方式。优选地，螺杆机配置为多轴螺杆机、尤其为双轴螺杆机。多轴螺杆机具有形成在壳体中的多个壳体孔和如此设置在相应关联壳体孔中以便能够围绕关联旋转轴线旋转驱动的关联处理元件轴。处理元件轴能够具体地在相同方向上旋转驱动。处理元件轴优选地配置为紧密型互相啮合对。根据权利要求2的螺杆机确保将能量高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。所述至少一个线圈的线圈轴线或纵向中心轴线大致朝向所述至少一个处理元件轴的一个或多个旋转轴线设置。优选地，所述至少一个线圈的纵向中心轴线平行于所述至少一个处理元件轴的旋转轴线。所述至少一个处理元件轴设置在所述至少一个线圈的内部空间中。所述至少一个线圈因此以亥姆霍兹线圈的方式设置，其中处理元件轴形成芯体。交变磁场的场线因此集中在内部空间和所述至少一个处理元件轴中，所以到处理元件轴中的高能量输入以简单的方式实现。加热区在传送方向上的长度经由所述至少一个线圈的长度和/或线圈的数量可调节。所述至少一个线圈的长度具体地经由其绕组的数量可调节。根据权利要求3的螺杆机以简单的方式确保将能量大量且高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。由于在所述至少一个线圈的内部空间中的所述至少一个加热区壳体部分唯一地由非磁性且不导电的材料制成，由感应式加热装置提供的能量以最小的损耗引入所述至少一个处理元件轴。根据权利要求4的螺杆机以简单的方式确保将能量大量且高效地输入到所述至少一个处理元件轴中。位于所述至少一个线圈和所述至少一个处理元件轴之间的螺杆机的磁性和/或导电材料会吸收由感应式加热装置提供的电磁能量，所以由感应式加热装置提供的能量仅可以以显著的损耗量引入所述至少一个处理元件轴。这被根据本专利技术的螺杆机有效地防止。优选地，设置在内部空间中的所述至少一个加热区壳体部分的材料是陶瓷和/或纤维增强材料，诸如氧化物陶瓷纤维增强型复合物。氧化物陶瓷纤维增强型复合物结合金属和陶瓷的积极特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺杆机，其具有‑壳体(3)，其包括在传送方向(4)上连续设置的多个互连壳体部分(5至9)，‑形成在壳体(3)中的至少一个壳体孔(11，12)，‑引向壳体孔(11，12)中的供给开口(22)，‑如此设置在所述至少一个壳体孔(11，12)中以便能够围绕旋转轴线(16，17)旋转驱动的至少一个处理元件轴(13，14)，‑配置成形成加热区(25)的感应式加热装置(39)，其中，‑‑加热区(25)中的至少一个壳体部分(6)至少部分地由非磁性且不导电的材料(M4)制成，‑‑所述至少一个处理元件轴(13，14)至少在加热区(25)中包括导电材料(M3)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.01 DE 102015219033.11.一种螺杆机，其具有-壳体(3)，其包括在传送方向(4)上连续设置的多个互连壳体部分(5至9)，-形成在壳体(3)中的至少一个壳体孔(11，12)，-引向壳体孔(11，12)中的供给开口(22)，-如此设置在所述至少一个壳体孔(11，12)中以便能够围绕旋转轴线(16，17)旋转驱动的至少一个处理元件轴(13，14)，-配置成形成加热区(25)的感应式加热装置(39)，其中，--加热区(25)中的至少一个壳体部分(6)至少部分地由非磁性且不导电的材料(M4)制成，--所述至少一个处理元件轴(13，14)至少在加热区(25)中包括导电材料(M3)。2.根据权利要求1所述的螺杆机，其特征在于感应式加热装置(39)包括环绕所述至少一个处理元件轴(13，14)且限定内部空间(50)的至少一个线圈(40)。3.根据权利要求2所述的螺杆机，其特征在于所述至少一个壳体部分(6)在内部空间(50)中唯一地由非磁性且不导电的材料(M4)制成。4.根据权利要求2或3所述的螺杆机，其特征在于在所述至少一个处理元件轴(13，14)和所述至少一个线圈(40)之间仅设置非磁性且不导电的材料(M4)。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的螺杆机，其特征在于所述至少一个壳体部分(6)包括在加热区(25)中至少部分地限定所述至少一个壳体孔(11，12)的内套(45)，内套(45)唯一地由非磁性且不导电的材料(M4)制成。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的螺杆机，其特征在于所述至少一个壳体部分(6)包括至少一个外部部件(44)和内套(45)，内套(45)抵靠于所述至少一个外部部件(44)被支撑。7.根据权利要求6所述的螺杆机，其特征在于内套(45)沿所述至少一个旋转轴线(16，17)在至少两个支撑位置上、尤其在至少三个支撑位置上、且尤其在至少四个支撑位置上抵靠于所述至少一个外部部件(44)被支撑。8.根据权利要求6或7所述的螺杆机，其特征在于在面向所述至少一个线圈(40)的外侧上，内套(45)适于所述至少一个线圈(40)地凹入形成。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：索伦·韦尔布，尤里奇·康拉德，彼得·蒙克斯，
申请(专利权)人：科倍隆有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE