双螺杆挤出机的螺杆前室中的混合装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于双螺杆挤出机的混合装置，具体涉及一种在相反方向(1)旋转的双螺杆挤出机，其包括第一螺杆(3)和第二螺杆(4)，用于混合在螺杆前室(8、10)中的熔体流，其中第一螺杆(3)具有混合螺杆末端(6)形式的延伸部，其中混合螺杆末端(6)以固定方式连接到第一螺杆(3)，并且其中第一螺杆(3)进给入的第一熔体通道(23)布置成经由细长的狭槽(20)与第二个螺杆(4)进给入的第二熔体通道(24)流动连接。

Mixing Device in Screw Front Chamber of Twin Screw Extruder

The invention relates to a mixing device for a twin-screw extruder, in particular to a twin-screw extruder rotating in the opposite direction (1), comprising a first screw (3) and a second screw (4) for mixing melt flow in a screw front chamber (8, 10), where the first screw (3) has an extension in the form of a mixed screw end (6), where the mixed screw end (6) is connected in a fixed manner. The first screw (3), in which the first melt channel (23) fed by the first screw (3) is arranged to flow through a slender slot (20) and the second melt channel (24) fed by the second screw (4).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双螺杆挤出机的螺杆前室中的混合装置
本专利技术涉及一种双螺杆挤出机、具体是反向旋转双螺杆挤出机的螺杆前室中的混合装置，用于借助于混合螺杆末端混合熔体流。
技术介绍
双螺杆挤出机设计有同向旋转螺杆以及反向旋转螺杆。螺杆的外轮廓在输送方向上呈圆筒形或锥形地渐缩。螺杆并排布置，一个螺杆的螺杆螺纹或多或少地深入到另一个螺杆的螺纹中。周围的筒体具有用于每个螺杆的圆柱形或锥形纵向孔，这些孔在楔形区域中相交。在操作中，从每个螺杆中喷射熔体流，两个熔体流在螺杆前室中汇合成总熔体流，其通常具有圆形横截面。关于该横截面，熔体的性质不均匀或不完全相同，具体是可以呈现温差。温度具有反映熔体历史的特征曲线。等温线的路线非常清楚地表明熔体已由两个相邻的螺杆加工。反向旋转螺杆的温度范围明显大于同向旋转螺杆的温度范围。反向旋转、紧密啮合的双螺杆挤出机(简称DSE)经常用于挤出硬质PVC。原料通常根据若干组分(PVC、稳定剂、润滑剂、碳酸钙、氧化钛等)的具体配方由加工机以粉末状态在加热-冷却混合器中混合，并且作为干掺合物(干混合物)供给到挤出机。尤其对于呈干掺合物形式的热敏感PVC的处理，反向旋转的双螺杆挤出机与同向旋转的双螺杆挤出机或单螺杆挤出机相比具有一些显著优点：强制输送、自清洁、低剪切速率和良好的压力增大(Druckaufbau)。最重要的是，这些优点弥补了明显的缺点、即离开螺杆后熔体的明显不均匀的温度分布。其主要原因是与熔体温度相比，挤出机排出区域中C形室中的熔体在边界表面处经受相对低的温度。典型温度为：熔体温度190℃、螺杆温度120℃以及排出区域中的筒体温度160℃。因此，腔室中的熔体在边界表面处具有低于内部的系统的、显著不同的温度。随着螺杆的每次旋转，C形熔体部分被交替地压进螺杆前室，根据两个螺杆的转数，在每种情形中，一次从第一螺杆并且一次从第二螺杆。在螺杆前室和随后的适配器中到下游喷嘴的圆形流动通道中，形成特征温度轮廓。特别是在挤出机的上部性能范围内，其在实践中在节省成本的挤出过程中，温差为20K和更高。在流动通道至喷嘴入口中的停留时间并不足以补偿由于热传导引起的温差，因为取决于挤出机的标称直径，在具有温度的最大值和最小值的区域之间的流动通道中距离为约20mm至60mm，并且因为已知塑料以及由此PVC是不良热导体。该温度轮廓关于垂直对称平面对称。其原因是可以理解的：反向旋转双螺杆挤出机在螺杆和筒体两者的几何形状以及甚至螺杆的旋转方向方面是完全对称布置的。因此，从每个螺杆喷射的熔体流形成完全镜像。只有在加工单元的机械生产中的制造误差、使用长时间后的不均匀磨损以及从用于螺杆和筒体的控制温度的设定温度的随机偏差才稍微减轻温度场的严格对称。在一定的生产量范围和压力增大中，特定的挤出机的温度场是典型的。这也意味着，对于每种应用，可能发生明显不同的温度分布，这些温度分布尚不能以足够的精度预测，并且与相应的挤出任务——轮廓物形状和喷嘴阻力、生产量、螺杆尖端处的压力——具有明显的相互作用。熔体中的温差也对喷嘴中熔体的流动性质具有决定性的影响，在用于生产相对复杂的窗口型材的喷嘴中非常显著，其中只允许小的尺寸公差。在喷嘴入口区域中，熔体流被分成不同的路径。每条路径延伸到喷嘴端并具有特定的几何形状(宽度，高度等)。各个路径可以通过辐条与其它路径部分地分开，其它路径汇合而不是完全受限。很容易看出，当流过相同的流动通道时，具有相当低的熔体温度的熔体区域比具有较高熔体温度的熔体区域流动得更慢。在用于窗口型材的喷嘴的情形中，如果在喷嘴的不同位点处提供用于流动通道的相同间隙轮廓，则实际上较低的熔体温度导致比较高的熔体温度的轮廓部段的更小壁厚。已知静态混合元件，其被布置在喷嘴前面的熔体的流动通道中，例如参见AT408860和AT506577。这些混合元件分别引起六个部分熔体流的大规模重新布置。结果，具有初始较高熔体温度的区域与具有初始较低熔体温度的区域相邻，使得由于热传导和相对短的距离能显著补偿温差。尽管这些混合元件中的每一个都很少努力减小温差导致小于50％，但是通过混合元件的单一流动的压力要求约为30巴干扰，使得几乎不能使多于两个混合元件能串联连接。
技术实现思路
本专利技术的目的是避免这些缺点并提供一种双螺杆挤出机，其在熔体流中实现更均匀的温度分布。根据本专利技术，这通过在双螺杆挤出机的螺杆或筒体之后提供混合装置来实现。第一螺杆具有呈混合元件形式的延伸部，其中所述混合元件被牢固地连接到第一螺杆，并且所述混合元件引起从第二螺杆喷射的熔体流卷绕到从第一螺杆喷射的熔体流上。所描述的混合装置引起双螺杆挤出机的螺杆前室中的熔体在它被从两个螺杆中喷射后立即均匀化。该混合装置适用于所有常见的双螺杆挤出机、即用于平行双螺杆挤出机和用于锥形双螺杆挤出机两者，并用于这种相反方向的旋转以及这种相同方向的旋转。具体地，在反向旋转双螺杆挤出机的情形中，这导致在20K范围内的熔体流中的大温差，能有利地使用该混合装置。该混合装置相对于在离开挤出机后的熔体流中的温度分布产生严格对称的溶解，并且显著降低了温度值的范围。螺杆通过同向旋转的混合元件延伸。该混合元件、下文称为混合螺杆末端可以直接一体形成在螺杆上，或者将它额外制成，然后机械地刚性连接到螺杆。来自该螺杆的熔体流主要布置保留在混合螺杆末端和随后流动通道的中心中，然而来自另一个螺杆的熔体流从侧部倾斜供给到来自第一螺杆的熔体流，并因而将它以若干薄层包裹到先前的熔体上。在该层中，具有原始的大温差的统计分布区域彼此相邻，使得它们能在短距离内很好地补偿。最后，在流动通道中环形向外流动的那些50％的流动横截面很好地混合并且具有近似均匀的温度场。而且，流动横截面的内部50％经受一定的混合效果，因为与螺杆同向旋转的混合元件中的流动不仅严格地仅在螺杆的通道方向上发生，而且特别地通过与横向供应的熔体的接触也被激励成螺旋状流动。在混合元件的同向旋转翼部或螺杆螺纹结束并且熔体的旋转停止之后，在该内部横截面区域中存在一定的温度补偿。喷嘴入口区域的均匀熔体温度允许更精确的喷嘴设计，因为熔体然后具有均匀的流变性质。这些均匀的流变性质可以用数学公式来描述，使得流动通道能借助于常用的计算方法来解释、也可以借助于FEM计算来解释。流动通道然后被定尺寸，使得在喷嘴的端部处在一些部段中大量流体离开，该大量流体导致型材的期望壁厚。此外，还可以较大地避免由于在轴向方向上的温度波动引起的波状边缘。调节喷嘴的努力显著减少，因为型材的壁厚仅取决于流动通道的几何形状而且不会因局部不同的熔体温度而变形。这也意味着喷嘴可以用不同的挤出机操作，而对型材的几何形状没有任何显著影响。熔体流中的温度分布是每个双螺杆挤出机和每种应用情况的特征，损失其对型材的几何形状的影响。在将温度轮廓调平至平均熔体温度之后，最初存在哪个温差并不重要。有利的是，第一螺杆前室具有大致圆筒形的形状，并且第二螺杆前室具有大致倾斜的锥形形状。这导致的优点是来自第二螺杆前室的第二熔体逐渐缠绕在来自第一螺杆前室的第一熔体周围。当混合螺杆末端具有大致在轴向方向或螺旋地布置在混合螺杆末端的末端芯部上的至少一个翼部(较佳地两个至五个翼部)时，发生更好的热混合。为了表征混合螺杆末端的这种螺旋状螺杆螺纹的螺距的大小和一些其它几何形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.混合装置(1)，所述混合装置(1)用于双螺杆挤出机、具体是用于具有平行或锥形布置的螺杆的反向旋转的双螺杆挤出机(1)，所述双螺杆挤出机(1)具有用于混合熔体流的第一螺杆(3)和第二螺杆(4)，所述双螺杆挤出机(1)具有第一螺杆前室和第二螺杆前室(8、10)，其特征在于，所述第一螺杆(3)具有呈混合螺杆末端(6)形式的延伸部，其中，所述第一螺杆(3)输送进入的第一熔体通道(23)布置成经由细长的狭槽(20)流动连接到所述第二螺杆(4)输送进入的第二熔体通道(24)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.19 AT A50945/20161.混合装置(1)，所述混合装置(1)用于双螺杆挤出机、具体是用于具有平行或锥形布置的螺杆的反向旋转的双螺杆挤出机(1)，所述双螺杆挤出机(1)具有用于混合熔体流的第一螺杆(3)和第二螺杆(4)，所述双螺杆挤出机(1)具有第一螺杆前室和第二螺杆前室(8、10)，其特征在于，所述第一螺杆(3)具有呈混合螺杆末端(6)形式的延伸部，其中，所述第一螺杆(3)输送进入的第一熔体通道(23)布置成经由细长的狭槽(20)流动连接到所述第二螺杆(4)输送进入的第二熔体通道(24)。2.根据权利要求1所述的混合装置(1)，其特征在于，所述第一螺杆前室(8)具有大致圆筒形的形状，并且所述第二螺杆前室(10)具有大致倾斜锥形的形状，使得来自所述第二螺杆前室(10)的熔体被引入所述第一螺杆前室(8)中。3.根据权利要求1或2所述的混合装置(1)，其特征在于，所述螺杆(3)具有呈混合螺杆末端(6)形式的延伸部，并且所述延伸部包括至少一个螺杆螺纹(9)或翼部、较佳地二个至四个螺杆螺纹(9)，所述螺杆螺纹(9)大致轴向平行或螺旋地缠绕在所述混合螺杆末端(6)的末端芯部(16)上。4.根据权利要求3所述的混合装置(1)，其特征在于，所述螺杆螺纹(9)的螺距(P)大于所述第一螺杆(3)的标称直径(ND)，所述螺距(P)较佳地是所述标称直径(ND)两倍至五倍大，特别优选地，所述螺距(P)是所述标称直径(ND)的四...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特马尔·格鲁伯，
申请(专利权)人：迪特马尔·格鲁伯，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT