具有改善分散效应和低功率输入的螺杆元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于多轴螺杆挤出机的新颖螺杆元件，所述多轴螺杆挤出机具有成对同向的且成对精确擦刮的螺杆轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于多轴螺杆挤出机(mehrwellige Schneckenmaschinen)的螺杆元 件，所述多轴螺杆挤出机具有成对同向的且成对精确擦刮的螺杆轴，还涉及螺杆元件在多 轴螺杆挤出机中的应用以及用于制造这种螺杆元件的方法。
技术介绍
同向旋转的双轴(有时为多轴)挤出机的转子是相互精确擦刮的(exakt abschabend)，其长期以来为大家所公知(参见例如DP86^68)。在聚合物制造和处理中， 以精确擦刮的外形(Profile)的原理为基础的螺杆挤出机经历了各种各样的应用。这首 先是基于聚合物熔料粘结到表面，并在通常的处理温度下方随时间降解，这通过精确擦刮 的螺杆的自清洁效应来去除。产生精确擦刮的螺杆外形的规则例如在(=Klemens Kohlgriiber Der gleichlaufige Doppelschneckenextruderj Hanser 出片反社，慕 尼黑 2007,第96页以及后页)中有所描述。这里也讲述了，在双螺杆挤出机的第一轴上的预定 螺杆外形决定双螺杆挤出机的第二轴上的螺杆外形。因此，双螺杆挤出机的第一轴上的螺 杆外形被称为制造螺杆外形。双螺杆挤出机的第二轴上的螺杆外形基于双螺杆挤出机的第 一轴的螺杆外形，并因此被称为被制螺杆外形。在多轴挤出机中，制造螺杆外形和被制螺杆 外形总是交替地被设置在相邻的轴上。现代的双螺杆挤出机具有一种积木式系统，其中不同的螺杆元件可以被建立到核 心轴上。由此，专业人员可以将双螺杆挤出机与相应的处理任务进行匹配。除了偏心布置的圆盘外，现有技术公知的螺杆元件的特征在于，在剖面上的外形 曲线具有至少一个拐弯(例如参见图1)，该拐弯出现在螺杆顶部和螺纹面之间的过渡处。所 述顶部由一个圆弧组成，其半径等于所述外形的外径并以所述外形的旋转点为中点。所述 拐弯在到外形的侧面的过程处在螺杆元件上形成一个边缘。在多轴挤出机上执行的重要任 务之一是分散不能均勻地相互混合的液相或熔体，或者分散聚合物熔料中的固体。在技术 文献中已知(例如参见 Chang Dae Han: Multiphase Flow in Polymer Processing,学术 出版社，纽约1981)，由剪切流动和拉伸流动构成的组合对于困难的分散任务是最佳的。这种流动形式存在于螺杆沟道中，在那里，材料一方面通过轴的旋转被剪切，另一 方面通过螺杆沟道的收敛而同时被拉伸到顶部。但是，在螺杆顶部区域存在一种纯剪切流 动，它在困难的分散任务中很难有助于分散。另一方面，在螺杆顶部和机筒(Gehhse)或相 邻轴之间的缝隙中，输入的能量中的绝大部分被浪费。因此该区域主要有助于加热聚合物 材料并由此潜在地有助于热损坏，而并不有助于分散的处理任务。偏心布置的圆盘是一个例外，该圆盘可以按公知方式精确擦刮地被布置。它们没 有含纯剪切流动的顶部区域。它们因为其卓越的分散效应而为世人公知，但同样具有高的 能量输入，因为它们在大的范围上产生非常窄的缝隙。另外，它们局限于螺纹数z=l。
技术实现思路
因此，从现有技术出发，提出的任务是提供用于多轴螺杆挤出机的螺杆元件，其在 尽可能低的能量输入的情况下具有相对于现有技术被改善的分散效应。已令人惊奇地发现。该任务通过一种螺杆元件来解决，其外形在整个剖面上能通 过一个连续可导的外形曲线来描绘。因此，本专利技术的主题是用于多轴螺杆挤出机的螺杆元 件，所述多轴螺杆挤出机具有成对同向的且成对精确擦刮的螺杆轴，所述螺杆轴具有两个 或多个螺杆螺纹，其特征在于，制造和被制螺杆外形在整个剖面上总是能通过一个连续可 导的外形曲线来描绘。这里，本专利技术并不局限于由螺杆元件和核心轴组成的螺杆的如今商用模块构造方 式所构成的螺杆元件，而是也可以应用于整体构造方式的螺杆。因此螺杆元件的概念也应 被理解为整体构造方式的螺杆。本专利技术螺杆元件的剖面外形(下面也简称外形或也称螺杆外形)可以通过圆弧的 布置来明确地描述。本专利技术制造和被制螺杆元件的螺杆外形整体上由η各圆弧组成，其中η大于或等 于4。η个圆弧中的每个圆弧都具有一个起点和终点。所述η个圆弧在其起点和终点处彼 此正切地过渡，使得它们根据本专利技术形成一种连续可导的外形曲线。每个圆弧j (j=l η)的位置可以通过给定两个不同的点来明确地确定。有益地， 圆弧的位置通过给定中点和起点或终点来确定。各个圆弧j的大小通过半径。和围绕起 点与终点之间的中点的角α j来确定，其中半径&大于0并小于轴之间的轴间距a，用弧度 表示的角％大于或等于0并小于或等于2 π，其中π是圆周率。本专利技术的螺杆元件的特征在于，-制造和被制螺杆外形位于一个平面上，-制造螺杆外形的旋转轴和被制螺杆外形的旋转轴具有间距a (轴间距)，并分别垂直 于螺杆外形的上述平面，其中制造螺杆外形的旋转轴与上述平面的交点被称为制造螺杆外 形的旋转点，被制螺杆外形的旋转轴与上述平面的交点被称为被制螺杆外形的旋转点， -整个制造螺杆外形的圆弧数为n，其大于或等于4(n ^ 4)， -制造螺杆外形的外半径ra大于0 (ra>0)并小于所述轴间距(ra<a)， -制造螺杆外形的内半径ri大于0 (ri>0)并小于或等于ra(ri ( ra), -制造螺杆外形的所有圆弧彼此正切地过渡，-所述的圆弧形成一个闭合的螺杆外形，也即所有圆弧j的角α j的总和等于2 π，其 中π是圆周率(π 3. 14159)，-所述的圆弧形成凸出的螺杆外形，-制造螺杆外形的每个圆弧位于外半径为ra和内半径为ri的圆环的边界内或上，所述 圆环的中点位于制造螺杆外形的旋转点上，-制造螺杆外形的至少一个圆弧在点Pa接触到制造螺杆外形的外半径ra， -制造螺杆外形的至少一个圆弧在点P1接触到制造螺杆外形的内半径ri， -被制螺杆外形的圆弧数η’等于制造螺杆外形的圆弧数η，-被制螺杆外形的外半径ra’等于轴间距减去制造螺杆外形的内半径ri所得的差 (ra， =a-ri),-被制螺杆外形的内半径ri’等于轴间距减去制造螺杆外形的外半径ra所得的差 (ri， =a-ra),-被制螺杆外形的第j’圆弧的角α /等于制造螺杆外形的第j圆弧的角α ρ其中j 和j’为从1到圆弧数η或η’的范围内的所有值中的整数，-被制螺杆外形的第j’圆弧的半径r/与制造螺杆外形的第j圆弧的半径&之和等 于轴间距a，其中j和j’为从1到圆弧数η或η’的范围内的所有值中的整数，-被制螺杆外形的第j’圆弧的中点离制造螺杆外形的第j圆弧的中点的间隔等于轴间 距a，被制螺杆外形的第j’圆弧的中点离被制螺杆外形的旋转点的间隔等于制造螺杆外形的 第j圆弧的中点离制造螺杆外形的旋转点的间隔，而且被制螺杆外形的第j’圆弧的中点与制 造螺杆外形的第j圆弧的中点之间的连线是被制螺杆外形的旋转点和制造螺杆外形的旋转 点之间的连线的平行线，其中j和j’为从1到圆弧数η或η’的范围内的所有值中的整数，-被制螺杆外形的第j’圆弧的起点相对于被制螺杆外形的第j’圆弧的中点的方向，与 制造螺杆外形的第j圆弧的起点相对于制造螺杆外形的第j圆弧的中点的方向相反，其中 j和j’为从1到圆弧数η或η’的范围内的所有值中的整数。本专利技术的螺杆元件的外形的特征在于，其可本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于多轴螺杆挤出机的螺杆元件，所述多轴螺杆挤出机具有成对同向的且成对精确擦刮的螺杆轴，所述螺杆轴具有两个或多个螺杆螺纹，其特征在于，螺杆外形在整个剖面上总是能通过连续可导的外形曲线来描绘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·比尔德尔，
申请(专利权)人：拜尔技术服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE