[发明专利]用于多轴螺杆式机器的螺杆元件

说明书

本发明涉及用于具有成对地向同样的方向旋转的螺杆轴（W、W'）的多轴螺杆式机器的螺杆元件（10、10'），其中，所述螺杆元件精确地刮擦彼此并且由所述螺杆元件组成的螺杆轴具有两头或更多螺杆螺纹，螺杆轮廓（11、11'）在整个横截面上能由相应的轮廓曲线表示，每条轮廓曲线（11、11'）均在其发展中具有至少一个拐点（K、K'），拐点（K、K'）位于轮廓曲线的外半径（RA、RA'）之内。拐点被认为是螺距突变的位置或者轮廓曲线的螺距的几何不连续位置。本发明进一步涉及用于生产螺杆元件（10、10'）的方法，其中，圆的圆弧（1‑5）组合成曲线以形成螺杆轮廓（11、11'），该曲线在其发展中具有至少一个拐点（K、K'）或者该曲线的螺距的一个不连续点，所述点（K、K'）位于轮廓曲线的外半径（RA、RA'）之内。额外地，本发明涉及具有根据本发明的螺杆元件的螺杆式机器。本发明进一步涉及使用根据本发明的螺杆元件来挤压成型塑性材料。

技术领域

本发明涉及用于带有成对地同向旋转的螺杆轴的多轴螺杆机器的螺杆元件，所述螺杆元件在多轴螺杆机器中的使用以及使用这些螺杆元件挤压成型塑性复合物的方法以及生产所述螺杆元件的方法。

背景技术

同向旋转的双轴或者可能地多轴机器，其转子完全地彼此擦拭，已经被知晓了相当长的时间（如例如DP862668）。在聚合物制备和加工中，基于完全地擦拭轮廓的原理的螺杆机器已经被用于不同的使用。这尤其基于下述事实：聚合物熔体粘附到表面并且在惯用的加工温度下，聚合物熔体随时间降解，所述降解通过所述完全擦拭的螺杆的自清洁效应被避免。生产完全擦拭的螺杆轮廓的规则被提出，例如，在[1]（[1] = Klemens Kohlgrüber: Der gleichläufige Doppelschneckenextruder [共同运转的双螺杆挤出机]，Hanser Verlag 慕尼黑，2007，第 96 到 109页）中。[1]还描述了在双螺杆挤出机的第一轴上的预定的螺杆轮廓确定了在所述双螺杆挤出机的第二轴上的螺杆轮廓（[1]，第97页）。在所述第一轴上的螺杆轮廓因此被称为母螺杆轮廓。在所述第二轴上的螺杆轮廓遵循所述双螺杆挤出机的所述第一轴的螺杆轮廓并且因此被称为生成的螺杆轮廓。在多轴挤出机的情况下，所述母螺杆轮廓和所述生成的螺杆轮廓总是在相邻的轴上交替地使用。现代双螺杆挤出机具有模块系统，在所述模块系统中，不同的螺杆元件能被安装到芯轴上。这允许本领域的技术人员调整所述双螺杆挤出机以适于相应的加工任务。

在现有技术中，已知下述螺杆元件：在所述螺杆元件中，所述螺杆的螺纹棱面处的横截面轮廓中出现扭结并且所述扭结与所述螺纹的侧面一起形成突然过渡，所述螺纹棱面包括半径=所述轮廓的外部直径并且以所述轮廓的旋转点为中心点的圆弧。在到所述轮廓的所述侧面的过渡处的这个扭结形成了在所述螺杆元件上边缘。在多轴机器上进行的主要任务之一是分散不能均匀地彼此混合的液相或熔体或者在聚合物熔体中分散固体。从技术文献（如例如，Chang Dae Han: “聚合物加工中的多相流（Mutiphase Flow in PolymerProcessing）”，学术出版社，纽约1981）可知，对于困难的分散任务，剪切流和拉伸流的结合是最佳的。这样形式的流存在于螺杆通道中，其中，所述材料一方面通过所述轴的旋转被剪切并且同时另一方面通过所述螺杆通道朝向所述螺纹棱面的会聚被拉伸。在所述螺杆的所述螺纹棱面的区域中，然而，有纯剪切流，在困难的分散任务的情况下所述纯剪切流将对所述分散几乎没有贡献。另一方面，所引入的能量的最大部分被耗散在所述螺杆的所述螺纹棱面和筒或者和相邻的轴之间的间隙中。因此，这个区域对所述聚合物复合物的加热做出了显著地贡献，并且从而潜在地对热降解做出了显著地贡献，而没有对分散的加工任务提供任何贡献。偏心地布置的圆盘代表一例外，对于所述圆盘已知的是它们能以完全擦拭的方式被布置。它们不具有任何带有纯剪切流的螺纹棱面区域。它们因其卓越的分散效应而闻名，但是同样地它们具有高的能量输入，这是因此它们产生了遍及大的周向区域的极窄的间隙。另外，它们受限于螺纹数量Z＝1。