毕业设计翻译单螺杆挤出机教材.docx

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毕业设计翻译单螺杆挤出机教材

毕业设计（论文）翻译

外文题目：

SingleScrewExtruder

中文题目：

单螺杆挤出机

学院名称：

机电工程学院

专业：

机械工程及自动化

学生姓名：

导师姓名：

指导教师意见

指导教师签字

SingleScrewExtruder

单螺杆挤出机

简介：

本发明是关于包含一个屏障型螺杆和一个只允许螺杆以一种特定方式在里面旋转的机筒，还至少包含一个进料区的纵向部分和一个熔融区纵向部分。

该挤出机的特点在于机筒的熔融区纵向部分的内壁至少具有一个运动在纵向方向的凹槽。

此发明还涉及一种用单螺杆挤出机挤出塑料的方法，该单螺杆挤出机包含一个只能以特定方式在机筒里旋转的屏障型螺杆，由此该挤出机包括进料区和熔融区，并且屏障螺杆至少具有一个固体输送通道和熔融通道。

该方法的特点在于固体塑料（固体物质）在熔融区内以一种限定的速度被输出固体物质通道并进熔体通道内。

（图1）

专利申请出版时间2004年5月6日专利号2004年5月6日第一张（共3张）

（图1b和图2）

专利申请出版时间2004年5月6日专利号2004年5月6日第一张（共3张）

（图3）

专利申请出版时间2004年5月6日专利号2004年5月6日第一张（共3张）

（图4a和图4b）

专利申请出版时间2004年5月6日专利2004年5月第一张（共3张）

单螺杆挤出机

[0001]这项专利是2000年6月6日发表的美国专利PCT/EP00/05919和1999年6月22日发表的一德国专利DE19928870.4的一个延续。

本发明的背景

[0002]本发明涉及一种单螺杆挤出机，包括一个屏障螺杆和一个机筒，机筒里边包含一个通过旋转安装的屏障螺杆和至少一个喂料区的纵向区域和熔融区的纵向区域。

本发明更涉及一种用这种单螺杆挤出机挤出塑料制品的方法。

[0003]带一个屏障型螺杆的单螺杆挤出机就像Maschinenmarkt,Wurzburg1989年在《Zylinderglattodergenutet》上发表的文章的40-43页上所讲的一样。

而本文提到了一种用于挤出机的带有平滑或者开槽喂料区的新型屏障型螺杆。

机筒熔融区域的纵向部分是以一种平滑平面的方式形成的，能够将固体和液体物质更好的分离开来。

[0004]从DE2514307可以知道螺杆与挤出机是相配套的，里边的螺杆至少包含一个沿轴向延伸的凹槽。

该凹槽是为了避免“螺杆打滑”即螺杆在机筒里边光旋转而不传输物料。

这里谈到的螺杆不是屏障型螺杆。

[0005]一般单螺杆挤出机是众所周知的。

他们通常包括一个挤出塑化机筒，机筒里边的螺杆通过旋转安装。

粉状或粒状的物料（用稳定剂，防滑剂，如果需要的话还要热塑性的填充剂和染色剂）被添加到机筒的一端并由转动的螺杆将物料沿着机筒传输至脱模机构或者另一端的模具里头。

起初，物料被传递或运输至进料区，从而被压缩。

进料区接着是熔融区和塑化区，塑化区里的物料在桶内表面的摩擦作用下融化。

特别是当挤出机启动时，熔化过程主要是通过机筒外部的电气加热元件加热的。

在应用中，熔化区后面是匀质区和脱模区，在脱模区中塑料准备进入下一个过程。

[0006]近年来，单螺杆挤出机在所谓的屏障型螺杆概念的基础上得到越来越大程度的认可。

在一根所谓的屏障型螺杆里面，螺杆槽分为固体通道和熔体通道沿着侧板方向分布。

从传统的螺杆可知，与主侧板相比，形成的较小的障碍板形成允许横向流动的熔体从固体物质通道进入熔体通道。

熔体通道的横截面增加了一个向下的流动方向，而横截面的固体通道在下游持续减少，以保持螺杆所需的输送效果。

由于所谓的屏障区，热量从机筒和螺杆表面转移到还未融化的颗粒上。

[0008]虽然这个障碍螺杆的概念已经被许多应用程序证明是可行的，但仍然需要提高带有屏障型螺杆的单螺杆挤出机的性能，有障碍螺丝的挤出机，同时尽可能的保障结构要求。

本发明的概要

[0008]本发明的目的是对基于屏障螺杆的单螺杆挤出机的改进的概念，使性能，特别是输出和压力积聚能力以及熔化性能增加。

[0009]本发明的对象是上述的单螺杆挤出机的机筒中包括的至少一个沿纵向方向的槽，并形成在机筒的熔化区纵向区域内表面剖面。

[0010]通过将一个屏障螺杆与一个机筒相结合的方式沿熔融区的方向至少包含一个凹槽，相比传统的屏障螺杆挤出机可以实现输出的大幅增加。

这是原始物料的熔融过程改善的结果。

事实上，这可以大大减少固体物质被困在槽中，因此，仅有小批量进入熔体通道。

这样的好处是是基本上可以改进沟槽面与在该地区接触的固体物质的传热。

在先前已知的带有光滑表面的机筒使从机筒表面转移到内部的热量更少。

[0011]上述改善的熔融过程和传热过程可以增加旋转速度而无需提供额外的定向输出结构措施。

针对以往单的螺杆挤出机有必要增加输出、增加熔化区的长度和螺杆转速。

然而，增加的转速导致了不希望出现的挤出机里面熔体被加热的结果，导致初始材料的损坏。

否则熔体一定要冷却下来，而这反过来又需要额外的结构措施。

[0012]因此，根据本发明，其他的结构措施对于单螺杆挤出机来说不是必要的。

本发明的对象因此得到完美解决。

[0013]除了上述优点外带屏障型螺杆的单螺杆挤出机，本发明的优点在于提高了增压能力。

与已知的单螺杆挤出机相比，不需要在所谓的进料区提供很高的压力，从而使在单螺杆挤出机一端的预定压力较低。

根据本发明，单螺杆挤出机有可能大幅减少进料区和熔化区之间的压力。

这反过来又能减少在该进料区与熔化区之间的过渡区的螺杆的磨损，因为它的操作压力较低。

[0014]由于在喂料区的饲料的压力减小了，它不必像现有的解决方案一样，不需要提供冷却装置和沿着向加热熔化区的“热分离”。

有利的是，可以分别形成加料区和熔化区。

[0015]在本发明的优选方案中，槽延着机筒在平行于纵向轴线（轴向槽）的方向延伸，其中优化的槽在进料区螺旋伸展。

[0016]它已经表明，轴向延伸的凹槽特别针对输出和压力提供最佳的结果，然而，并没有分别使熔化过程和熔体均匀性逐渐恶化。

当然，一个螺旋形的槽也可以考虑。

[0017]在一个优化实施案例中包括几个等距间隔的在圆周方向延伸的凹槽，它们最好平行于纵轴的机筒。

[0018]这一优势在于与螺旋槽相比槽的匹配过程得到简化。

[0019]在进一步优化实施案例中，槽的宽度或槽的深度在纵向方向上不断变化，优化的槽深沿下—流端的熔化区段缩短，优化至零。

[0020]在本发明的进一步优化实施案例中，在桶内还提供至少一个凹槽表面。

优选地，在该区域中的沟槽区段在熔化区的凹槽中无过渡区。

优选两槽有引导角。

[0021]这有凹槽延伸的优点是沿进料区和熔化区连续不带任何间隙，从而进一步提高产量和压力积聚。

[0022]在进一步的优化实施案例中，该一体式的机筒最好是提供一个恒定的内径。

这项措施的优点是常规和结构复杂的带有冷却槽内衬并且可以加热熔化的进料区可以省略。

由此制造成本可以节省。

此外，由于整个输出系统的进料区具有良好的冷却效果，因此可以节省经营成本。

[0023]在进一步的优化实施案例中，屏障螺杆是用2个或者多个通道创造出2个或更多固体物质通道和2个或更多的熔体通道。

[0024]与单通道的屏障螺杆相比，这种设计的优点是单螺杆挤出机的熔融性能得到了提升。

此外，在主侧的螺杆的材料磨损可能因此会被最小化。

[0025]塑料材料（固体物质）以设定的运输速度从固体物质通道运输到熔体通道。

优化后，固体物质沿机筒的方向从固体物质通道被运输到预定的熔体通道。

最优的，运输固体物质的预定量是由固体物质通道和熔体通道之间的压力差决定的。

[0026]进一步优化的发明实施案例在下面的描述和图纸中提出。

【0027】据了解，本发明里面这些尚未被解释的，可以使用的特征，不仅在各自的组合里显示，而且在其他孤立的组合中显示。

图纸简要说明

[0028]本发明现在将会通过参照图纸来解释。

[0029]在图纸上：

图1a示意性地示出单螺杆挤出机的的横截面;

[0030]图1B根据第一部分示意性地示出了一个单螺杆挤出机的横截面；

[0031]图2是一个屏障螺杆的图；

[0032]图3是挤出机熔化区的一个纵向剖面图；

[0033]图4a是双通道设计中的障碍螺杆的一个截面；

[0034]图4b是机筒剖面图的一部分。

优化方案的详细说明

[0035]在图中，一个用于挤出的单螺杆挤出机塑料材质与参考数字10。

这个单螺杆挤出机10（以下简称挤出机）包括一个管状的机筒11，它是由三个单独的筒体组件12，14，16组成。

单个程序集12，14，16是通过法兰17连接起来的。

[0036]桶11分为多功能纵断面，即一个填料区21接着是喂料区22区、熔化区23、均质区24，最后是脱模区25。

在图中，填充区21形成机筒的右端和脱模25区形成机筒的左端11。

[0037]内筒11里面安装有同轴可转动地螺杆30。

为了能清楚的显示，螺杆驱动和螺杆轴承

都没有画出来。

此外，为清晰的原因，图也没有显示，根据本发明，螺杆变成了一种屏障型螺杆。

障碍螺杆更详细的描述如下：

螺杆30从螺杆轴和装填区21伸出至均质区24的末端。

机筒11里边装配的12开口27安装在该区域的填充区21，开口允许从外部进入内部空间连接机筒11。

用于改善原材料的装料漏斗28安装在开口27处。

[0038]图为1a进一步说明了装配12包含插入管内衬32。

内衬32包括在它的表面形成的对螺丝30的轴向沟槽面。

在图1a中，这些沟槽被指定成参考数字33。

典型地，内衬32包括多个在圆周上方向上彼此隔开的轴向槽。

在装填区1区域的槽33的槽深是最大的，他们一般在运输方向上持续下降。

在进料区的末端的槽22的深度一般为零。

[0039]衬垫32被环状或螺旋形冷却通道35围绕，为了表达清楚没有标出冷却液输入和冷却液输出。

[0040]管筒组件14被加热元件38包围，示意性地示出了加热元件38延伸穿过整个长度，熔融区23和均质区24被加热元件38加热。

在上述实施方案中，多个加热元件38被布置在另一个加热单元后面的纵向方向上。

进一步加热元件38也环绕在脱模区25的第三个装配16上面。

这个加热元件可以具有冷却单元，以此防止螺杆旋转速度过高引起的剩余摩擦热。

[0041]在图1中的挤出机10的实施方案中，这两个部分12和14是通过一个法兰17连接在一起的。

当然也有可能整合这两个部分12，14到组件13中，使一个法兰可以不用连接。

本实施方案中挤出机101在结构上的努力改善也作为一个局部视图在图1b中体现了。

在装配的13的整体形式的后面，可以看出，带槽的衬层32和冷却通道的冷却形式35都没有使用。

101部分未显示挤出机，然而，对应的挤出机在10中图1A中展现了。

此外，在图1a和图1b中，相似的零件被指定相似的参考数字，它可以避免再次描述这些零件。

[0042]在10和10*这样的挤出机中，一般执行下列功能：

[0043]一种主要由塑料制成的初始材料颗粒喂入漏斗28，然后穿过开口27进入充填区28。

通过旋转螺杆30最初的物料被运送（传送）至图1的左手边。

由各自设计的螺杆30和沟槽33初始物料在进料区22被压缩。

由于压力积聚，槽32支持通过冷却通道冷却这部分35。

在经过了22的进料区压缩初始物料（固体物质）后进入熔化区域23中，通过发生在桶内表面的摩擦加热，或通过加热元件38加热融化固体物质。

此外，这个区域的添加剂可以有效地混合，均质化的熔体最后进入脱模25区，做进一步的熔体处理。

[0044]挤出机10的输出基本上取决于螺杆30的转速。

因此要增加期望的输出，可以通过增加转速来实现。

然而，出现了23区熔体的均匀度在熔化结束时恶化的问题，因为许多固体物质颗粒已过快的通过熔化区23。

此外，熔体在机筒内表面形成一种起热作用的膜，防止绝缘体通过热/冷元件38至固体物质的有效传热。

相比于传统的螺杆其性能的改善实通过一个所谓的屏障螺杆实现的，这在图2和10中图1A的30螺杆挤出机中示意性地示出了。

这个障碍螺杆，因为这些是已知的，这样可以不用描述其详细的结构和功能。

[0046]在图2中，一个屏障螺杆被指定为0046中的参考数字40。

屏障螺杆40包括多个纵剖面，以下仅纵剖面指定参考数字42的重要性做出说明。

这个纵断面42位于筒11内部的熔区23中。

屏障螺杆40的特点是它包括一个所谓的屏障侧板46或主板44。

[0047]初级侧栏44和屏障侧栏46在下游方向形成一个熔体通道48和初级侧栏44和屏障侧栏46以下的上游方向形成一个坚实的物质通道49。

图2尚未显示的固体物质通道的宽度向下游的纵断面42减小，而熔体通道48的宽度增加了。

障碍螺杆40的特殊功能是基于这样一个事实，即在桶内表面与主侧栏之间的差距比屏障侧栏46与桶内表面之间的差距要小。

这可能是在图4A中可以看出这一屏障螺杆具有双通道，可以作为剖视图的说明。

在图4A中侧杆44和屏障侧栏46都没有清楚的表达出来。

在图4A中，初级侧栏44和内栏之间的11机筒（堵缺口）中的间隙面50是指定作为在侧栏46和内部的间隙表面50（势垒）的阻挡。

[0048]在屏障螺杆中，作为已经提到了的固体物质通道，从输送方向上看，一个障碍侧栏46、一个主侧栏44和熔体通道48是在初级侧栏44和障碍侧栏46之间形成的。

此处显示，这类固体物质通道48和熔体通道49提供在双通道的配对案例中。

[0049]根据本发明，52号槽在50的内表面，在该地区形成的机筒11的熔化区23。

在本实施案例中显示所提供的图4A共有八个槽52在轴向方向上延伸，并且在机筒相对的间隔相等的圆周方向。

此外，槽有一个矩形的横截面。

然而，它有利于提供没有锋利边缘的槽52。

仅仅作为一个例子，单一的一个槽521有图4A显示的圆形边缘。

当然这也有可能有于提供一个或多个螺旋形槽521，如图4b所示，而不是多个轴向凹槽52。

[0050]槽52有一个基本上与初级侧44和障碍侧栏46具有同样宽度一样顺序的深度。

凹槽52的深度必须取决于实际的深度，而且必须注意它的深度不能选择过大，否则达不到预期的功能。

无论是槽深还是槽的宽度都可以在纵向方向上变化，在熔化区的下侧区域23中的机筒11和槽的深度基本上优选为零。

这52个槽的锥形边缘已被证明是特别有用的。

图3中，再次示意机筒11的纵向部分和熔化区23的插图。

除了螺旋延伸的屏障侧杆46外，屏障螺杆40包括两个螺旋延伸的主侧杆44和2。

已提到，一个初级侧栏44和一个障碍侧栏46每一个都分别限制了熔体通道48和固体物质通道49。

在图3中，可以看出共有三个凹槽52，每一个都有一个凹槽深度Hn。

[0052]槽52在熔融区23中结构与固体物质区21，22相比有些不同。

为了提供非常小的固体物质颗粒，可以提高在熔化区内的机筒内表面23里的相对较窄的平面螺旋或轴向延伸的凹槽的数量。

这有利于增加有效的传热面积，从而改进熔融过程。

[0053]在机筒23部分中的屏障螺杆40运作时需要提供的凹槽52，如下：

[0054]在进料区中的螺杆22推压固体物质进入熔化区23中的螺杆40所在的固体物质通道49中。

固体物质通道49会因此加压固体物质，在这种情况下期望高输出时，压力一般比在熔体通道48中的压力更高。

由于固体物质通道49与熔体之间的压力差，通道48中的固体物质试图进入熔体通道48。

由于侧杆46，44之间的选定间隙，内表面50仅熔化进入熔融通道48和机筒侧杆46的固体物质。

初级侧杆44和内表面50之间的间隙过小也是为了熔融。

因为根据本发明槽52在筒11的内表面50，内表面和初级侧栏44和阻挡侧杆46之间的间隙，分别增加每次各侧杆穿过槽52的时间。

这使小批量固体物质压入槽52进入熔体通道48。

例如，图3表明，一定的固体物质压入槽52而不是熔融里面的物质。

这种分散的熔体流入B区中的熔体通道48.此外，混合固体和熔体在槽52中被压入C区中的熔体通道48.这些“少量的”固体物质在熔体通道48或多或少地被融化。

然而，这种通过固体物质使固体物质通道的压力显著减少，结果可以降低螺杆30和机筒11的磨损。

[0055]因为固体物质以一定的数量进入熔体通道48，在早期阶段，早期的混合熔体和小的固体颗粒可以得到所需的熔融温度，并可以以有利的方式保持在低水平上，另一方面，可以保证熔体的均匀性。

[0056]如上所述，屏障间隙一般大于阻断间隙。

然而，它也可能是大于或等于阻挡间隙的势垒间隙。

优化后，与传统的挤出机螺杆相比，所选择的间隙宽度更大，因此，熔体和固体物质颗粒不会堵塞。

因此，由此产生的熔融温度也可以以有利的方式被减少。

[0057]超量的熔体和小的固体颗粒可以更容易的通过屏障侧杆和主侧栏的小槽，可大大延长径向圆周方向上的速度。

虽然生产性能要稍高一些，虽然输出可能降低，但是，分别会增加熔体的均匀性和提高熔体温度，

[0058]本发明的这个槽是针对在筒内表面提供防止不均匀和传热的情况下，输出减少。

因此，螺杆的旋转速度可以在不额外增加结构的情况下，例如熔化区的延伸，有利于衡量机筒加热或冷却的性能。

此外，它已被证明，特别是在屏障螺杆挤出机中，凹槽会出现上述效果。

声称如下：

1、一个屏障螺杆和筒体的屏障螺杆需要旋转安装，包括至少一个进料区纵断面和熔化区纵向单螺杆挤出机所述筒体包括在其内表面上的至少一个在该区域中的纵向方向上延伸的纵向方向的槽。

2、单螺杆挤出机，根据要求，其中凹槽平行延伸到筒的纵向轴线。

3、单螺杆挤出机根据第2条，其中进料区纵剖面提供的凹槽螺旋延伸。

4、单螺杆挤出机，根据要求，其中机筒用多个圆周方向上的凹槽隔开。

5、单螺杆挤出机根据第1条，其中的宽度和深度（Hn）的槽（S）在纵向方向的变化而变化。

6、单螺杆挤出机根据第5条，其中深度（Hn）沿着熔化区部分逐渐降低至零。

7、单螺杆挤出机，根据要求，其中至少有一个槽，在进料区截面面积的筒内表面上的槽，平行螺旋延伸至纵向轴线。

8、根据第7条单螺杆挤出机，在进料区的区域中的槽直接引出在该区域的熔化区的槽。

9、单螺杆挤出机根据第8条，其中在这两个槽有相同的引线角。

10、单螺杆挤出机，根据要求，在槽的导程角可变沿纵向轴线形成。

11、单螺杆挤出机，根据要求，其中筒式提供桶。

12、单螺杆挤出机根据索赔11，其中熔区部分设置为一桶管和料区段设置为沟槽衬板。

13、单螺杆挤出机的要求，在桶内有一个直径为恒定的纵向方向的内部空间。

14、单螺杆挤出机，根据要求升，在屏障螺丝提供了2个或更多的通道，使2个或更多的固体物质通道和2个或更多的熔体通道被定义了.

15、单螺杆挤出机，根据要求，凡屏障螺杆包括一个侧杆和障碍侧栏，都有一定的在筒内表面纵断面的差距，两者差距是相等的。

16、单螺杆挤出机，根据第一条，包括一个初级侧栏和一个障碍侧栏，其中槽提供了初级侧栏和障碍侧栏，障碍螺杆在一个大槽径向和圆周方向延伸。

17、单螺杆挤出机要求在熔化区纵断面上的凹槽与进料区纵断面的凹槽不同。

18、单螺杆挤出机根据第17条，有很多狭窄扁平螺旋或轴向延伸的凹槽。

19、挤压塑料材料用单螺杆挤出机，包括机筒和可在机筒里面转动的屏障螺杆，包括进料区和熔化区，至少包含一个固体物质通道和熔融通道，其中限定了从固体物质通道到熔体通道的固体塑料材料（固体物质）的质量。

20、根据第19条的方法，其中固体物质从固体通道进入熔体通道运送至预定的位置。

21、根据第19条的方法，其中一定数量的固体物质的运输基本上是由固体物质通道和熔体通道之间的压力差引起的。