专利名称：用于在多轴螺旋式机器中处理材料的处理元件和多轴螺旋式机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求I的前序部分的用于在多轴螺旋式机器中、特别是在双轴螺旋式机器中处理材料的处理元件。此外，本发明涉及根据权利要求15的前序部分的多轴螺旋式机器，特别是双轴螺旋式机器。
背景技术：
从DE I 180 718 A获知一种带有单螺旋的处理或螺旋元件的双轴螺旋式机器。所 述螺旋元件的外轮廓的截面由圆弧组成。位于旋转方向上的主动侧面具有外轮廓，该外轮廓由三个圆弧组成，所述圆弧的中心点要么位于外半径上，要么位于螺旋元件的纵向轴线上。缺陷在于螺旋元件仅允许作用在待处理的材料上的剪切和/或拉伸流动的调节的小的灵活性。本发明基于这样的目的，S卩，以在作用在待处理材料上的剪切和/或拉伸流动的调节中提供高灵活性的方式开发一种通用型处理元件。
发明内容
通过具有权利要求I的特征的处理元件来实现此目的。根据本发明认识到，现有技术已知的具有相同的外半径与芯部半径的比例的处理元件具有相同的主动侧面曲线与顶部曲线的交角/交叉角。壳体孔的内半径以径向游隙大于处理元件的外半径。因此，在径向游隙与外半径的比例恒定的情况下，总是产生壳体的内轮廓与主动侧面曲线之间的楔形部的几何结构上类似的形式。由于楔形部中占主导的剪切和/或拉伸流动基本上取决于其几何结构形式，所以它们只能通过主动侧面曲线与顶部曲线的交角来调节。由于该交角仅取决于外半径与内半径的比例，所以剪切和/或拉伸流动的调节仅借助于楔形部的几何结构在极有限的程度上有可能。相比之下，根据本发明的处理元件一在截面或截面投影中观察一具有至少一个外轮廓部分A ( Δφ』),其相关的渐屈线Ej是数量为η个的点P (i)，其中i = I至η且η彡3，特别地η彡4，且特别地η彡5，其中各点P (i)位于处理元件的纵向轴线M外侧和其外半径Ra内。两个相邻的相应点P(i)和P(i+1)互相之间具有间距AHi),该间距小于V2，特别是小于民/4，特别是小于民/6，并且特别是小于民/8。相邻的点P⑴和P(i+1)属于相邻的渐伸线E’ (i)和E’(i+1)。渐伸线E’(i)，其中i = I至n，共同形成属于渐屈线Ej的外轮廓部分A (厶％ )。指数j体现了渐屈线的数量特征。所述至少一个外轮廓部分A ( Aq)j)形成处理元件的侧面的至少一部分，相关的楔形部可借助于渐屈线Ej的类型和布置灵活地调节。相应地，可通过处理元件产生的剪切和/或拉伸流动可借助于渐屈线Ej的类型和布置灵活地适配待处理的材料。
在一平面内延伸的相关的外轮廓部分A ( Acpj )的渐屈线Ej是曲率中心点或曲率圆的中心点的位置或曲线。属于渐屈线I.的外轮廓部分Α( Δφ』)也称为渐伸线。长度为轴向间距a的虚拟杆(fiktiver Stab)在渐屈线Ej上展开以构成外轮廓,第一杆端限定一个处理元件的外轮廓部分Ai ( AiPji )且第二杆端限定又一处理元件的相关的外轮廓部分Ai+1 ( Δφ] +1)，所述处理元件当安装在多轴螺旋式机器中时互相紧密地啮合。通过渐屈线Ej的类型、布置和数量来给出用于构造根据本发明的处理元件的很大的自由度，因此外轮廓部分(Δφ』)可关于它们的曲率、长度和它们的交角在宽范围上变化。因此，侧面与壳体的内轮廓之间的楔形部在设计上可极为灵活。由于这些楔形部中占主导的剪切和/或拉伸流动显著影响待处理的材料的质量，所以可通过根据本发明的处理元件使质量最优化并适合预定要求。这种情况下，所述至少一个外轮廓部分A ( Λφ』)特别是形成位于旋转方向上的主动侧面的一部分。处理元件可作为捏合元件或捏合盘配置并且在纵向轴线M的方向上具有一致的外轮廓。多个捏合元件可相对于捏合块绕纵向轴线M以不同的偏移角度装配。捏合块可以一个部件生产或者由单独的捏合元件组装。此外，该处理元件可作为螺旋元件配置，其外轮廓通过一致的和/或连续的函数沿纵向轴线M的方向螺旋。该螺旋可基本上发生在绕纵向轴线M的两个旋转方向上，因此螺旋元件选择性地具有传送或保持效果。根据螺旋元件的几何形状，外轮廓可理解为横截面投影。此外，该处理元件可作为过渡元件配置，该过渡元件在纵向轴线M的方向上具有起始外轮廓和终止外轮廓，所述起始和终止外轮廓不同并且以起始外轮廓连续进入终止外轮廓的方式根据连续函数沿纵向轴线M的方向改变。因此，根据本发明的处理元件可与任何紧密地啮合的多轴螺旋式机器、特别是可在相同或相反的方向上以可旋转方式被驱动的双轴螺旋式机器中相关的更多处理元件一起使用。这种情形中的相邻、紧密地啮合的处理元件形成处理元件群组，其中的处理元件通过在公共的渐屈线Ei或多条公共渐屈线Ei上展开长度为a的虚拟杆而构成。根据本发明的处理元件的更多有利配置从权利要求2至14显现。本发明还基于以下目的，S卩，以在作用在待处理的材料上的剪切和/或拉伸流的调节中产生高灵活性的方式开发通用型多轴螺旋式机器。此目的通过具有权利要求15的特征的多轴螺旋式机器来实现。借助于根据权利要求I至14中的任一项的至少两个处理元件，可灵活地改变侧面与壳体的内轮廓之间的楔形部，藉此所施加的剪切和/或拉伸流动可最佳地适配待处理的材料。所述至少两个处理元件以它们紧密地啮合并形成对应的处理元件群组的方式配置和布置。实现这一点是因为外半径Ra与芯部半径Ri之和基本上对应于轴向间距a。基本上意味着在实践中常见的轴向偏移(Achsabriickung)b被忽略。如果考虑轴向偏移b,则外半径Ra与芯部半径Ri之和对应于轴向间距a与轴向偏移b之差。该处理元件群组中的所述至少两个处理元件通过展开长度为轴向间距a或轴向间距a减去轴向偏移b的虚拟杆而在至少一条公共渐屈线Ej上构成。、
根据类型、布置和渐屈线Ej，该处理元件群组中的处理元件可以是对称的，例如轴向和/或旋转对称，或者不对称和/或全等或不全等。此外，所述至少两个处理元件可根据关于权利要求I的配置开发。根据本发明的多轴螺旋式机器的更多有利配置从权利要求16至18显现。
本发明的更多特征、细节和优点从下文借助附图对多个实施例的描述显现，在附图中图I示出了根据第一实施例的作为双轴挤出机配置的双轴螺旋式机器的示意图，图2示出了通过图I中的双轴螺旋式机器的水平部分纵向剖面，
图3示出了通过根据图I中的剖面线III-III的双轴螺旋式机器的竖直截面，其中作为捏合元件配置的两个紧密地啮合的处理元件位于第一旋转位置，图4示出了通过根据图I中的剖面线III-III的双轴螺旋式机器的竖直截面，其中作为捏合元件配置的两个紧密地啮合的处理元件位于第二旋转位置，图5示出了根据图3的多个处理元件的透视图，图6示出了用于图示图3中的处理元件的第一构成步骤的构成图，图7示出了用于图示图3中的处理元件的第二构成步骤的构成图，图8示出了用于图示图3中的处理元件的第三构成步骤的构成图，图9示出了根据第二实施例的作为螺旋元件配置的多个紧密地啮合的处理元件的透视图，图10示出了具有根据第三实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图11示出了用于图示图10中的处理元件的构成步骤的构成图，图12示出了具有根据第四实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图13示出了用于图示图12中的处理元件的第一构成步骤的构成图，图14示出了用于图示图12中的处理元件的第二构成步骤的构成图，图15示出了用于图示图12中的处理元件的第三构成步骤的构成图，图16示出了具有根据第五实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图17示出了具有根据第六实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图18示出了具有根据第七实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图19示出了具有根据第八实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图20示出了具有根据第九实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图21示出了具有根据第十实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图22示出了具有根据第十一实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图23示出了具有根据第十二实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图24示出了具有根据第十三实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图25示出了具有根据第十四实施例的处理元件的根据图3的竖直截面，图26示出了具有根据第十五实施例的双螺旋的处理元件的根据图3的竖直截面，图27示出了用于图示图26中的处理元件的构成步骤的构成图，图28示出了具有根据第十六实施例的双螺旋的处理元件的根据图3的竖直截面，
图29示出了具有根据第十七实施例的双螺旋的处理元件的根据图3的竖直截面，图30示出了具有根据第十八实施例的三螺旋的处理元件的根据图3的竖直截面，图31示出了具有根据第十九实施例的单螺旋的处理元件的根据图3的竖直截面，图32示出了用于图示图31的处理元件的构成步骤的构成图，图33 示出了具有根据第二十实施例的单螺旋的处理元件的根据图3的竖直截面，图34示出了用于图示图33中的处理元件的构成步骤的构成图，和图35示出了具有根据第二十一实施例的偏心地布置的处理元件的根据图28的竖直截面。
具体实施例方式下文将參考图I至8描述本发明的第一实施例。作为双轴挤出机配置的双轴螺旋式机器I具有壳体2,壳体2由互相前后布置的多个壳体部分3、4、5、6和指定的壳体区段组成。在壳体2中配置有第一壳体孔7和穿透第一壳体孔7的第二壳体孔8，其相关的轴线9、10互相平行地延伸。在壳体孔7、8的穿透区域内，壳体部分3至6具有上部的第一空隙11和对应地配置的下部的第二空隙12。可由驱动电机15以可旋转方式驱动的轴13、14相对于各自相关的轴线9、10同心地布置在壳体孔7、8中。分支传动机构16布置在轴13、14与驱动电机15之间，离合器17又布置在驱动电机15与分支传动机构16之间。轴13、14沿相同的方向(换言之，绕轴线9、10沿相同的旋转方向18、19)被驱动。轴线9、10因此也是指定的旋转轴线。呈漏斗形式的供料器20在分支传动机构16附近布置在第一壳体部分3上，可经所述供料器将待制备或处理的塑性材料供给到壳体孔7、8内。材料经壳体2从第一壳体部分3沿传送方向21被传送到最后ー个壳体部分6并且例如经封闭壳体2的喷嘴板22离开螺旋式机器I。螺旋式机器I具有沿传送方向21前后布置的供料区23、熔化区24、混合区25和压カ形成区26。在每ー情形中均作为处理元件的分别互相相关的成对的第一螺旋元件27、28、第一捏合元件29、30、第二捏合元件31、32和第二螺旋元件33、34——其沿传送方向21互相前后布置——布置在作为带齿的轴配置的轴13、14上。螺旋元件27、28、33、34和捏合元件29、30、31、32两者均互相啮合，換言之配置成紧密地啮合。在每ー情形中均互相紧挨着成对布置的螺旋元件27、28形成第一处理元件群组35。因此，在每ー情形中均成对的捏合元件29、30或31、32和螺旋元件33、34形成更多处理元件群组36、37和38。下文将借助于图3至8详细描述由捏合元件31、32组成的处理元件群组37。为清楚起见在图3和4中仅示出一个处理元件群组。例如，接下来的处理元件群组37的捏合元件31、32绕相应的纵向轴线M具有30°的偏移角度。捏合元件31、32配置成单螺旋的并相对于彼此全等。这意味着可通过绕它们各自的纵向轴线M1或M2的移位和/或旋转来使捏合元件31、32全等。纵向轴线M1和M2相对于轴13、14的相关的旋转轴线9、10是同心的。在垂直于纵向轴线MpM2延伸的截面平面中，捏合元件31、32各自具有绕相关的纵向轴线Mi、M2延伸的外轮廓A1 (φ)、A2 ( φ )，其中φ是绕相应纵向轴线M1' M2的角度并且为0<φ <360°。由于捏合元件31、32彼此全等，所以它们的外轮廓A1 ( φ )和A2 (φ)相同。由于区分以下外轮廓A1 (φ)和A2 (φ)与纵向轴线MjPM2不重要，所以将这些共同表示为A ( φ )或Μ。
外轮廓A ( φ )相对于它们各自的充当中心点的纵向轴线M具有最小芯部半径Ri和最大外半径Ra。外半径Ra以径向游隙<s>小于壳体孔7、8的内半径Rb。由于捏合元件31,32配置成紧密地啮合，所以芯部半径Ri与外半径Ra之和基本上等于旋转轴线9、10的轴向间距a。这基本上意味着轻微的轴向偏移b被忽略。如果考虑所述轴向偏移,贝U芯部半径Ri与外半径Ra之和等于轴向间距a与轴向偏移b之差。下文忽略轴向偏移b。下文将详细描述外轮廓A ( φ )的构成和它们的路线。外轮廓A ( φ )各自均与它们的纵向轴向M具有间距Da (φ),因此均适用^<0人(9)分141。外轮廓八(屮)具有顶部Α( Δφκ)、基部A( A(pG)和两个侧面Α( ΔφΓ1)和A ( AcpF2 )。角部Δφκ、Δφο和ΔφΓ表示顶部角度、基部角度和侧面角度。这在图8中示出。第一侧面A ( AcpF1)由带有角部厶Cp1的第一外轮廓部分A ( Δφι)和带有过渡角度Δφτ的过渡部分A ( Δφτ)组成并且形成捏合元件31、32在相应旋转方向18、19上的主动侧面。第二侧面A( AcpF2 )对应于带有角部Δφ2的第二外轮廓部分A ( Δφ2 )并形成捏合元件31、32的与相应的旋转方向18、19相对定位的被动侧面。外轮廓部分A ( Δφι )和A (厶φ2 )与相应纵向轴线具有连续改变的距离Da ( Δφι ^PDa ( Acp2 ),在每一情形中Ri<DA(A(p)> Ra。这在图7中示出。外轮廓部分A ( Atp1)和A ( Δφ2)具有相关的渐屈线E，该渐屈线为数量为三个的点P (i)，其中i = I至3。点P(i)位于相应纵向轴线M外侧和外半径Ra内侧。外轮廓部分A (厶叭)和A ( Acp2 )的结构在图6中示出。为了形象地对其构成进行说明，具有轴向间距a的长度的虚拟杆在渐屈线E上展开，第一杆端限定一个捏合元件31的第一外轮廓部分A ( Δφι)且第二杆端限定另一捏合元件32的第二外轮廓部分A (厶φ2),并且反之亦然。换言之，虚拟杆在由点P(I)至ρ(3)形成的多边形路线上展开，其中杆端开始时位于芯部半径Ri或外半径Ra上。当初始位于芯部半径Ri上的杆端冲击在外半径Ra上时所述展开结束。展开是指虚拟杆绕点P(I)旋转直到杆冲击在多边形路线的下一个点上，换言之P (2)上。虚拟杆然后绕点P (2)旋转，直到杆冲击在下一个点上，换言之Ρ(3)上。虚拟杆然后绕点P(3)旋转直到杆端冲击在外半径Ra上。这种展开在图6中示出，虚拟杆在单独的位置被示出，而展开通过虚线示出。因此，外轮廓部分A ( Δφι)和A ( Δφ2 )由三个圆弧形成,其相关的中心点为点Pd)至P (3)。点P (I)至P (3)中相邻的点互相之间具有恒定的间距Ar(i) = Ar。这意味着相邻的圆弧的半径一其也称为渐伸线E’⑴至E’(3)—相差间距Ar(i) = Ar。间距Λ r小于Ri且小于民/2。特别地，间距Λ r也可小于民/4，特别是小于民/6，并且特别是小于民/8。属于点P(I)至P(3)的圆弧具有恒定的中心角度Λ ε⑴=Λ ε。中心角度Λ ε (i) = Δ ε小于60°。特别地，中心角度Δ ε也可小于45°且特别是小于30°。由于恒定的间距Ar和恒定的中心角度Δ ε ,点P(I)至P(3)位于形式为圆的连续和可微分的曲线上，所述圆具有保持相同的曲率方向。
图7图示了第一侧面部分A ( Δφρι)的进一步的结构。第一侧面部分A ( ΔφΓ1)由第一外轮廓部分A ( Acp1)和带有过渡角度厶φτ的过渡部分a(厶φτ )组成。过渡部分A (Δφτ)是具有过渡半径Rt的绕中心点Mt的圆弧。中心点Mt从外半径Ra与第二外轮廓部分A (Δφ2)的接触点产生。过渡半径Rt对应于轴向间距a。形象地说，一旦杆端冲击在外半径Ra上，具有轴向间距a的长度的虚拟杆便绕该接触点(换言之，绕中心点Mt)枢转，直到杆与纵向轴线M交叉。可移动的杆端然后搁置在芯部半径Ri上。图8图示了顶部A ( Δφκ)和基部A ( AcpG)的结构。顶部A ( Δφκ)是以纵向轴线M为中心点并具有对应于外半径Ra的半径的圆弧。基部Α(厶(Pg)也是以纵向轴线M为中心点并具有对应于芯部半径Ri的半径的圆弧。形象地说，一旦虚拟杆已冲击在纵向轴线M上，虚拟杆便绕纵向轴线M旋转，直到杆端再次冲击在它们的起点上。因此，顶部角 度Λφκ对应于基部角度A(pG。由于杆端在每一情形中均限定外轮廓八1 ( φ )或A2 ( φ )中的一个，所以必须再次重复所述的过程以便限定用于各捏合元件31、32的完整外轮廓A1 (φ)或A2 (φ)。由于外轮廓部分A ( Δφι)和A ( Δφ2 )形成在公共渐屈线E上或者具有公共渐屈线E的事实，从所述构成过程得到的外轮廓A1 ( φ^ΡΑ2 (φ)全等。这意味着上述构成过程不必针对这种特殊情形重复，因为两个捏合元件31、32已经由此构成。外轮廓部分A ( Acp1)和A ( Δφ2 )在它们各自的角度部分Δφ#ΡΔφ2上弯曲并且不具有直部分。此外，外轮廓入1 (φ)或A2 (φ)具有统一的曲率方向。如从图3和4可见，相同并且与捏合元件31、32相关的渐屈线E可通过沿其方向以轴向间距a的线性位移彼此向内移动。渐屈线E的点P(i)位于其上的渐屈线E或曲线在每个旋转位置中与轴向间距a的方向上的接触点B的间距之和基本上等于轴向间距a，藉此捏合元件31、32紧密地啮合。壳体孔7、8的内轮廓与主动侧面A ( ΔφΓ1)之间的楔形部Ka和被动侧面A ( AcpF2 )的内轮廓之间的对应的楔形部Kp在根据本发明的捏合元件31、32中可被灵活地调节，藉此剪切和/或拉伸流动可最佳地适配待处理的塑性材料。顶部A ( Δφκ)与主动侧面A ( AcpF1)的主动交角a a为0°。顶部A ( Δφκ)与被动侧面A ( ΔφΡ2 )的被动交角αρ大于0°。由于位于每个旋转位置的捏合元件31、32的渐屈线E的间距对应于轴向间距a，所以捏合元件31、32紧密地啮合并且在它们各自的接触点B具有公共切线。下文将参考图9描述本发明的第二实施例。与前一实施例相比，处理元件31a、32a作为螺旋元件配置。外轮廓A1 ( φ^ΡΑ2 (φ)对应于第一实施例，其中所述外轮廓以恒定和连续的函数沿相应的旋转轴线9、10螺旋。关于进一步的运行模式，参考第一实施例。下文将参考图10和11描述本发明的第三实施例。捏合元件31b和32b相对于彼此既不全等也不对称。捏合元件31b、32b各自具有两条渐屈线Ei,其中j = l和2。各渐屈线Ei是数量为3个的点Pj (i)，其中I = I至3。第一渐屈线E1是由点P1 (I) MP1(S)形成的多边形路线，点P1(I) MP1(S)中相邻的点具有不同的间距Ar(i)0第二渐屈线E2对应于第一实施例的第二渐屈线。外轮廓部分A1 (Δφη)和A2 (Λφ12)通过在第一渐屈线E1处展开虚拟杆而形成。根据第一实施例，过渡部入1 ( Λφτ1)随后通过使虚拟杆绕中心点Mn枢转而形成。通过使虚拟杆绕中心点M旋转，顶部A2 ( Δφκι)和基部A1 ( Δφοι)随后根据第一实施例形成。虚拟杆此时接着进行进一步的半圈旋转。虚拟杆首先在第二渐屈线E2上展开，因此形成外轮廓部分A1 ( Αφ2ι)和A2 ( Αφ22 )。通过使虚拟杆绕中心点Mt2枢转，过渡部A2 ( ΔφΤ2)随后类似于第一实施例形成。通过使虚拟杆绕中心点M旋转，形成了基部A2 (AcpG2)和顶部A1 ( Δφκι)并且外轮廓A1 (φ)和A2 (φ)被封闭。因此，夕卜轮廓部(AcpnkPA2 ( Δφ12 )在渐屈线E1上产生，而外轮廓部(厶φ2ι)和A2 (Δφ22)在与其不同的渐屈线&上产生。因此，楔形部Kal和Ka2或楔形部Kpl和Kp2以及交角aal和Cta2或交角Ctpl和α p2也以不同的方式构成。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的示例。下文将参考图12至15描述本发明的第四实施例。与前面的示例相比，渐屈线E是形式为绕中心点Me的圆弧的连续和可微分的曲线。从数学角度看，该渐屈线E可这样形成，即根据第一实施例对中心角度Λ ε执行朝零的无限趋近。点P(i)的间距Ar然后变成弧长ds并且中心角度Λ ε变成切线方向的变化cU。因此，渐屈线E具有曲率半径Re=ds/d ε。因此，渐屈线E是具有无穷数量的点P(i)的圆弧，其中在限制过渡中i = I至
根据图13和14的侧面A ( AcpF1)和A ( AcpF2 )的构成根据第一实施例发生，其中如已经叙述的渐屈线E是圆弧。由于外轮廓部分A ( Atp1)和A(厶q>2)具有相同的渐屈线E，所以捏合元件31c和32c相对于彼此全等。然而，捏合元件31c和32c不对称。主动交角aa = 0°。因此，被动交角αρ>0°。因此，楔形部Ka和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图16描述本发明的第五实施例。捏合元件31d和32d根据第四实施例配置并且具有渐屈线E，该渐屈线是形式为圆弧的连续和可微分曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度卜AipK=ZOc5且主动交角a a = 0°。被动交角α p > 0°。因此，相关的楔形部Ka和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的示例。下文将参考图17描述本发明的第六实施例。捏合元件31e和32e根据第四实施例配置并且具有渐屈线E，该渐屈线是形式为圆弧的连续和可微分曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度Αφκ=80σ。主动交角a a = 0°。被动交角α p > 0°。因此，相关的楔形部Ka和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图18描述本发明的第七实施例。捏合元件31f和32f根据第四实施例配置并且具有渐屈线E，该渐屈线是形式为圆弧的连续和可微分曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度Λφκ=20σ。与主动侧面A (厶(pF1)相关的主动交角为aa=15°。与被动侧面A ( A(pF2 )相关的被动交角为αρ = 20°。因此，相关的楔形部、Ka和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图19描述本发明的第八实施例。捏合元件31g和32g根据第四实施例配置并且具有渐屈线E，该渐屈线是形式为圆弧的连续和可微分曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度厶φκ=20σ。与主动侧面A ( Δφρι )相关的主动交角为a a = 5°。与被动侧面A ( AcpF2 )相关的被动交角为αρ=10°。因此,相关的楔形部Ka和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图20描述本发明的第九实施例。捏合元件3 Ih和32h根据第四实施例配置并且具有渐屈线E ，该渐屈线是形式为圆弧的连续和可微分曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于1.55。顶部角度厶φκ=20σ。相关的主动交角aa = 5°。被动交角αρ= 20°。因此，相关的楔形部Ka和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图21描述本发明的第十实施例。捏合元件31i和32i根据第四实施例配置并且具有渐屈线E，该渐屈线是形式为圆弧的连续和可微分曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度厶φκ=20ο。主动交角aa = ο。。被动交角αρ= ο。。由于相同的交角％和CIp，捏合元件31i和32i全等且对称。相关的楔形部1和1^构造为相同。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图22描述本发明的第十一实施例。捏合元件31j和32j根据第四实施例配置并且具有渐屈线E和形式为圆弧的连续和可微分的曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度厶φκ=0σ。因此，顶部A ( Δφκ)退化至单个点，即中心点Μτ。与主动侧面A ( Δφρι)相关的交角a a最大。与被动侧面A ( A(pF2 )相关的交角a p也最大。由于相同的交角^^和αρ，捏合元件31j和32j全等且对称。因此，相关的楔形部1和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的示例。下文将参考图23描述本发明的第十二实施例。捏合元件31k和32k根据第四实施例配置并且具有渐屈线E和形式为圆弧的连续和可微分的曲线。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度Αφκ=100σ。主动交角aa最大。被动交角％也最大。由于相同的交角^^和αρ，捏合元件31k和32k全等且对称。与前面的实施例相比，被动侧面A ( ΛφΡ2 )由外轮廓部分Α( Δφ2 )和进一步的过渡部分Α( ΛφΤ2 )形成。第二过渡部分Α( ΔφΤ2 )作为具有对应于轴向间距a的过渡半径Rt的绕中心点Mt2的圆弧产生。因此，相关的楔形部Ka和Kp可灵活地适配待处理的塑性材料。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图24描述本发明的第十三实施例。捏合元件311和321具有两条渐屈线E1和E2，所述渐屈线根据第四实施例配置并且是形式为圆弧的连续和可微分的曲线。捏合元件311和321因此不全等但对称。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度Δφκ=0°。因此,顶部Α( Δφκ)退化至单个点，即中心点Μτ。交角a al和αρ1和a a2和α p2相同，因此产生相同的楔形部Kal和Kpl以及Ka2和Kp2。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图25描述本发明的第十四实施例。捏合元件31m和32m具有两条渐屈线E1和E2，所述渐屈线根据第四实施例配置并且是形式为圆弧的连续和可微分的曲线。捏合元件31m和32m因此不全等但对称。外半径Ra与芯部半径Ri的比例等于I. 55。顶部角度Δφκ=120°。交角a al和α Pl和a a2和a p2相同，因此产生相同的楔形部Kal和Kpl以及Ka2和Kp2。渐屈线E1和E2具有公共切线Τ，因此外轮廓部( Δφιι ^PA1 ( Δφ21)以及A2 (Δφ12)和A2 (Δφ22)以连续和可微分的方式进入彼此。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。 下文将参考图26和27描述本发明的第十五实施例。捏合元件31η和32η是双螺旋的。捏合元件31η和32η具有四条渐屈线E1至E4，所述渐屈线是形式为圆弧的连续和可微分的曲线。捏合元件31η和32η全等。捏合元件31η的外轮廓入“ φ )由在渐屈线E1上展开的外轮廓部分八“ Δφ 11)、在渐屈线E2上展开的外轮廓部分A1 (厶φ21)、绕中心点Mni的过渡部分A1 ( Δφτιι)、在渐屈线E3上展开的外轮廓部分A1 ( Δφ31)、在渐屈线E4上展开的外轮廓部分Δφ4χ)和绕中心点Mt21的过渡部分ΔφΤ2 )组成。捏合元件32η的外轮廓A2 ( φ2 )相应地借助于渐屈线E1至E4产生，其中过渡部分A2 ( Δφτ 2 )和A2 (厶φΤ22)具有中心点Mt12和Μ22。主动交角aal和aa2等于0°。被动交角α pl和αρ2相同且大于0°。相应地，主动楔形部Kal和Ka2以及被动楔形部Kpl和Kp2相同。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。下文将参考图28描述本发明的第十六实施例。捏合元件31ο和32ο根据第十五实施例为双螺旋的并且具有形式为圆弧的四条渐屈线E1至Ε4。捏合元件31ο和32ο不全等但对称。处理元件31ο的外轮廓入1 ( φ )由在渐屈线E1上展开的外轮廓部分AA厶Cp11 )、绕中心点M1的顶部A1(Aq)K1),在渐屈线E2上展开的外轮廓部分A1 (厶φ21)、在渐屈线E3上展开的外轮廓部分A1 (Δφ31)、绕中心点M1的顶部A1 (Δφκι)和在渐屈线^上展开的外轮廓部分A1 ( Δφ41)组成。渐屈线E2和E3以及E1和E4分别具有公共切线T1和T2,因此外轮廓部分八^ Acp2IAcp31)以及Ad Δφ4ι ^PA1 ( Acp11)以连续和可微分的方式进入彼此。处理元件32ο的外轮廓A2 (φ)根据渐屈线E1至E4形成，外轮廓部分A2 ( Δφη )和A2 ( Δφ22 )通过基部A2 ( Acpci )连接且外轮廓部分A2 ( Δφ32 )和A2 ( Δφ42 )通过基部A2 ( Δφοι)连接。处理元件31ο的主动交角a al和被动交角α ρ1为约33°。处理元件32ο的主动交角aa2和被动交角αρ2为0°。因此，楔形部Kal和Kpi相同。楔形部Ka2和Kp2情况相同。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。参考图29，下文将描述本发明的第十七实施例。捏合元件3 Ip和32ρ是双螺旋的。捏合元件31ρ和32ρ不全等但对称。捏合元件31ρ和32ρ具有四条渐屈线E1至E4，所述渐屈线均是连续和可微分的曲线。渐屈线E1至E4形成可通过以下包括系数c和d以及指数η的方程式描述的星形线x = c· (cos (t) )ny = d · (sin (t) )n
其中c > d且η = 3。捏合元件31p的外轮廓入1 ( φ )由在渐屈线E1上展开的外轮廓部分入“ Δφιι )、在渐屈线E2上展开的外轮廓部分Δφ2χ )、在渐屈线E3上展开的外轮廓部分A1 (Δφ31)和在渐屈线E4上展开的外轮廓部分A1 (厶φ41)组成。渐屈线E1至E4两两之间均具有公共切线T1至T4,因此外轮廓部(厶屮11)至八1 (厶φ41)以连续和可微分方式进入彼此。捏合元件32ρ的外轮廓A2 (φ)相应地被构成。捏合元件31ρ的主动交角aal和被动交角CIpl相同，因此楔形部Kal和Kpl也相同。同样的情况适用于捏合元件32p的主动交角a a2和被动交角α ρ2以及对应的楔形部Ka2和Κρ2。然而，交角a a2和αρ2小于交角Cial和αρ1。捏合元件31ρ和32ρ的顶部和基部退化至单个点。对于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例。
下文将参考图30描述第十八实施例。捏合元件31q和32q是三螺旋的。捏合元件31q和32q全等且对称。它们具有三条渐屈线E1至E3，所述渐屈线各自是连续的和可微分曲线并且共同形成三尖内摆线(Tricuspoid)。捏合元件31q的外轮廓入1 ( φ )由在渐屈线E1上展开的外轮廓部分A1 (Δφιι)、在渐屈线E2上展开的外轮廓部分A1 (Δφ21)、在渐屈线E3上展开的外轮廓部分A1 (厶φ31)和利用对应的展开过程形成的外轮廓部分Αχ ( Δφ4χ )ΜΑχ (厶φ61)组成。由于渐屈线E1至E3两两之间均具有公共切线T1至T3,所以外轮廓部(么少11)至入1 (Δφ61)以连续和可微分的方式进入彼此。主动交角α al和α a2和被动交角α pl和α ρ2具有相同的大小，因此产生对应的楔形部Kal、Ka2, Kpl和Κρ2。捏合元件32q的外轮廓A2 (φ)根据捏合元件31q形成。关于进一步的运行和结构，参考前面的实施例。下文将参考图31和32描述本发明的第十九实施例。捏合元件31r和32r是单螺旋的。它们全等但不对称。捏合元件311■和321■具有渐屈线E，所述渐屈线是形式为螺旋的连续和可微分的曲线。该螺旋可通过以下方程描述P = k · tn其中P为半径，k为常数并且t为螺旋的角度(在极坐标中)。捏合元件31r和32r具有顶部角度ΔφΚ=20σ。主动交角a a = 0°。被动交角α pl > 0°。指数η等于2. 5。螺旋形渐屈线E还旋转180°。关于进一步的运行和构成模式，参考前面的实施例，特别是第四实施例。下文将参考图33和34描述本发明的第二十实施例。捏合元件31s和32s是单螺旋的且不全等。捏合元件31s和32s具有两条渐屈线E1和E2，所述渐屈线各自形成形式为螺旋的连续和可微分的曲线。顶部角度Αφκ=20ο。相应地，基部角度A(pG=200。主动交角aal = 20°。主动交角aa2等于10°。指数η =1.0。螺旋渐屈线E1和E2旋转120°和100°。关于进一步的运行和构成模式，参考前面的示例，特别是第三实施例和第十九实施例。下文将参考图35描述本发明的第二十一实施例。捏合元件31t和32t根据第十六实施例配置。与前面的实施例相比，捏合元件31t和32t的纵向轴线M1和M2相对于相关的旋转轴线9和10偏心地布置。因此，纵向轴线M1和M2与相关的旋转轴线9和10具有间距e，该间距体现偏心距。由于偏心布置，楔形部Kal和Kpl或楔形部Ka2和Kp2的形状以及交角a al和α pl或a a2和α ρ2的大小取决于捏合元件31t和32t的旋转位置。沿旋转轴线9、 10的间距e可以是恒定的或者变化。此外，捏合元件31t和32t偏心地移出的角度可以是恒定的或者变化。关于进一步的运行模式，参考前面的实施例。特别地，前面的实施例中描述的处理元件31、32至31s、32s也可根据第二i^一实施例偏心地布置。
权利要求
1.一种用于在多轴螺旋式机器中处理材料的处理兀件，包括 -纵向轴线M,-以所述纵向轴线M为中心点的相应的芯部半径Ri,和外半径Ra，-绕所述纵向轴线M延伸的外轮廓A ( (p )，其中 -是绕所述纵向轴线M的角度，并且-Ri < DA((p)仝Ra适用于所述外轮廓A ((p )与所述纵向轴线M的间距Da ((p )，其特征在于-所述外轮廓A ((p )具有至少ー个外轮廓部分A (Acp),所述外轮廓部分沿角部分 Acp延伸，一所述外轮廓部分与所述纵向轴线M之间具有连续改变的间-Da(厶(p),其中 Ri < Da(A(p) < Ra,并且-所述外轮廓部分具有相关的渐屈线E，一-所述渐屈线具有数量为n个的点P(i),其中1 = 1至11且11彡3,一-其中所述点P(i)中每ー个均位于所述纵向轴线M外侧和所述外半径Ra内，并且一-其中两个相应的相邻点P (i)和P(i+1)互相之间具有间距Ar(i)，所述间距小于 V2。
2.根据权利要求I所述的处理元件，其特征在于，两个相应的相邻点P(i)和P(i+1)互相之间具有间距Ar(i)，所述间距小于も/4，特别是小于民/6，且特别是小于民/8，所述两个相应的相邻点P(i)和P(i+1)属于相邻的渐伸线E’⑴和E’(i+1)。
3.根据权利要求I或2所述的处理元件，其特征在于，两个相应的相邻点P(i)和 P(i+1)互相之间具有恒定的间距Ar。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的处理元件，其特征在于，属于所述点P(i)的渐伸线EYi)各自具有中心角度A e (i)，所述中心角度小于60°，特别是小于45°，且特别是小于30°。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的处理元件，其特征在于，属于所述点P(i)的所述渐伸线E’ (i)具有恒定的中心角度A e。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述点P(i)位于ー连续和可微分的曲线上，所述曲线具有保持相同的曲率方向。
7.根据权利要求6所述的处理元件，其特征在于，所述渐屈线E至少部分地等于所述曲线。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述至少一个外轮廓部分A (厶(p )在整个角度部分Atp上弯曲。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述外轮廓A( (p )具有至少两个外轮廓部分A (qh)和A ((p2),并且特别是至少四个外轮廓部分A ((pi) 至A (Cp4)。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述外轮廓A( (P )具有至少两个外轮廓部分A (Aq>j)和A ( A(pj+i),所述外轮廓部分具有公共渐屈线も。
11.根据权利要求I至9中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述外轮廓A((p ) 具有至少两个外轮廓部分A ( A(pj)和A ( A(pj+i)并且所述至少两个相关的渐屈线和EJ+1不同。
12.根据权利要求I至11中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述外轮廓A( (p ) 具有至少两个外轮廓部分A ( A(pj)和A ( A(pj+i)并且所述至少两个相关的渐屈线Ej和 EJ+1具有公共切线⑴。
13.根据权利要求I至12中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述外轮廓A( (p ) 具有统ー的曲率方向。
14.根据权利要求I至13中任一项所述的处理元件，其特征在于，所述外轮廓A( (p ) 是多螺旋的，特别是双螺旋的。
15.—种多轴螺旋式机器,具有-壳体⑵，-至少两个壳体孔(7，8)，所述壳体孔互相穿透并且互相平行，-同心地布置在所述壳体孔(7，8)中的至少两个轴(13，14)，一所述轴能够绕相关的旋转轴线(9，10)以可旋转的方式被驱动，特别是能够沿相同的方向以可旋转的方式被驱动，并且—所述轴与所述旋转轴线(9，10)具有轴向间距a，-用于处理材料的多个处理元件(27至34)，一所述处理元件以不可旋转的方式沿轴向互相前后布置在所述至少两个轴(13，14) 上，并且-所述处理元件配置成互相紧密地啮合，其特征在于-直接紧挨着彼此布置的至少两个处理元件(31，32 ;31a，32a至31t，32t)根据权利要求I至14中的至少任ー项配置，并且-所述芯部半径Ri与所述外半径Ra之和基本上等于所述轴向间距a。
16.根据权利要求15所述的多轴螺旋式机器，其特征在于，彼此相邻布置的所述处理元件(31，32 ;31a，32a至31t，32t)的渐屈线Ei能够通过沿所述轴向间距a的方向的线性位移而移入彼此。
17.根据权利要求16所述的多轴螺旋式机器，其特征在于，所述线性位移对应于所述轴向间距a。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的多轴螺旋式机器，其特征在于，彼此相邻布置的处理元件(31t，32t)的纵向轴线M相对于相关的旋转轴线(9，10)偏心地布置。
全文摘要
本发明涉及一种用于在多轴螺旋式机器中处理材料的处理元件(31，32)，具有带有至少一个外轮廓部分的外轮廓所述外轮廓的相关的渐屈线(E)为数量为至少三个的点，所述点中的每一个均位于纵向轴线(M1，M2)外侧和所述处理元件(31，32)的外半径(Ra)内并且两个相邻点互相总是具有一定间距，所述间距小于芯部半径(Ri)的一半。处理元件(31，32)在调节作用在待处理的材料上的剪切和/或拉伸流动期间确保高灵活性。
文档编号B29C47/40GK102639311SQ201080043492
公开日2012年8月15日 申请日期2010年8月31日 优先权日2009年9月29日
发明者U·布克哈特 申请人:科倍隆有限公司