用于加工材料的多轴螺旋式机器的制造方法

用于加工材料的多轴螺旋式机器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于加工材料的多轴螺旋式机器，其具有至少两个处理元件轴(18)，所述处理元件轴布置在相应的外壳孔中并且可驱动成绕相应的旋转轴线(21)旋转。为了处理待加工的材料，所述至少两个处理元件轴具有在沿相应的旋转轴线的方向看时不可旋转地前后布置在至少两个相关的轴(37)上的若干处理元件(45)。所述至少两个轴中的每一者都包括互连而形成相应的轴的第一轴部(55)和第二轴部(56)。每个轴都设置有以与互连的轴部(55，56)重叠的方式不可旋转地布置的处理元件。第一轴部分别延伸到熔化区内，其中至少一个捏合元件不可旋转地布置在第一轴部中的每一者上。由所述轴部(55，56)组装而成的轴(37)允许降低生产成本。
【专利说明】用于加工材料的多轴螺旋式机器

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于加工材料、特别是塑料材料的多轴螺旋式机器，所述多轴螺旋式机器包括:外壳；形成在所述外壳中的至少两个外壳孔；至少两个处理元件轴，所述处理元件轴布置在相关的外壳孔中且可驱动成绕相关的旋转轴线旋转；并且设置有一定数量的用于处理待加工的材料的处理元件，所述处理元件沿相应旋转轴线的方向不可旋转地前后布置在至少两个相关的轴上，其中所述至少两个轴分别包括第一轴部和至少一个第二轴部，所述轴部互连而形成相应所述轴；并且每个轴都设置有处理元件，所述处理元件以与所述互连的轴部重叠的方式不可旋转地布置。

【背景技术】
[0002]由DE4421514A1 (与US5，797，677A对应)获知一种用于塑料加工的螺旋式机器，该螺旋式机器具有可驱动成沿相同的方向旋转的两个处理元件轴。处理元件轴具有模块化的结构，每个处理元件轴都具有设置有以随机次序前后布置的不同处理元件的轴。处理元件借助键在相应轴上不可旋转地布置以允许可靠的转矩传递。由于处理元件能以随机次序布置在轴上的事实，处理元件轴提供执行截然不同的操作如传送、塑化、均质化和压力积累的简单方式。但处理元件轴的制造是复杂的，从而需要可观的开支。
[0003]DE1214386A(与US3，305，894A对应)公开了一种螺旋式机器，其轴在材料喂送区域内被分成两个区段。这允许容易地更换用于材料喂送的螺旋部件。
[0004]本发明的目的是提供一种多轴螺旋式机器，其允许实行模块化的结构并以比较低的制造成本实现高转矩的传递。


【发明内容】

[0005]该目的通过一种多轴螺旋式机器实现，所述多轴螺旋式机器具有分别至少延伸到熔化区的第一轴部，和不可旋转地布置在各第一轴部上的至少一个捏合元件。由于与现有技术相比所述至少两个轴不是一体地形成而是由一定数量的轴部组成的事实，轴也具有模块化的结构，这允许降低用于处理元件轴的制造成本。所述至少两个轴分别优选由至少两个轴部、特别是至少三个轴部组成。优选地，所述至少两个轴以相同方式由轴部组成。与一体式结构相比，轴在轴部之间的接合区域内的转矩传递性能降低。但该降低借助处理元件基本上得以补偿，所述处理元件以与所述两个相连的轴部重叠的方式不可旋转地布置在相应接合部上。相应处理元件可例如被构造为螺旋元件或捏合元件。为此，捏合元件被构造为所谓的捏合块，该捏合块包括以形成整体的方式彼此连接的一定数量的捏合盘。
[0006]由于第一轴部分别至少延伸到螺旋式机器的熔化区内并且至少一个捏合元件不可旋转地布置在各第一轴部上的事实，在确保降低的制造成本的同时保证了可靠的转矩传递。供给到处理元件轴的机械能的最大部分在相应第一捏合元件中转换，换言之它被导入待加工的材料。这意味着在第一捏合元件的区域内出现最高转矩。由于第一捏合元件分别完全布置在第一轴部上的事实，在接合部的区域内或接合部的后方不会出现最高转矩，从而确保极为可靠的转矩传递。结果，能有效地防止接合部的区域内的断轴。熔化区内的第一轴部因此设置有呈捏合元件形式的处理元件。相应捏合元件特别是被构造为捏合块，该捏合块包括以形成整体的方式彼此连接的一定数量的捏合盘。
[0007]布置在轴上的处理元件借助以通常的方式安装在上游端和下游端上的止挡件在旋转轴线的方向上被固定。在上游端，这例如借助外壳封闭元件来完成，而在下游端，例如借助轴末端或螺杆末端来实现固定。轴末端分别可固定到最后的轴部上。
[0008]如果轴比较长和/或具有比较大的直径，则特别是能降低用于本发明的多轴螺旋式机器的制造成本。与整体式轴相比，轴部容易制造且可在不需要特殊机器的情况下加工。此外，轴部能根据需要制造或加工，这带来用于轴的优化制造工艺。
[0009]由于轴由一定数量的轴部组装而成，故轴的模块化的结构容易实现，同时允许轴容易被配备处理元件。分别以与轴部重叠的方式布置在接合部上的处理元件确保轴或处理元件轴的转矩传递性能分别地基本上不受损害。结果，能降低制造成本。
[0010]一种多轴螺旋式机器——其中各互连的轴部包括外轮廓，并且其中互连的轴部的外轮廓以重叠的处理元件的内轮廓不可旋转地布置在两个外轮廓上的方式相对于彼此对齐一一方面提供了制造处理元件轴的简单方式，同时确保轴部与以与轴部重叠的方式布置的处理元件之间可靠的转矩传递。当组装好时，轴部的外轮廓彼此齐平，从而允许处理元件在制造期间容易地滑过接合部。此外，处理元件可基本上没有游隙地布置在相关的轴部上，使得特别是在重叠的处理元件的区域内实现稳固和可靠的转矩传递。
[0011]其中外轮廓和相关的内轮廓形成渐伸线传动机构的多轴螺旋式机器确保高的转矩传递性能。渐伸线传动机构的制造是复杂的，在比较长的轴的情况下尤其如此。通过由一定数量的轴部组装轴，能大大简化渐伸线传动机构的制造。
[0012]一种多轴螺旋式机器一其中在旋转轴线的方向上各第一轴部具有第一长度L1且各第二轴部具有第二长度L2，其中L1Zl2 > I，特别是L1Zl2彡1.5，且特别是L1Zl2彡2——确保可靠的转矩传递和低制造成本。第一轴部相对于螺旋式机器的传送方向布置在第二轴部的上游。当加工塑料材料时,供给到处理元件轴的大部分机械能在熔化区内变换,换言之导入待加工的塑料材料。结果，在熔化区内发生最高转矩。借助第一轴部比邻接的第二轴部长的事实，熔化区完全配置在第一轴部的区域内。结果，分别地，在接合部的区域内或者在接合部的后方不出现最高转矩。这样有效地防止了接合部附近的断轴。如果轴由至少三个轴部组成，则第三轴部及可布置在其下游的其它轴部优选具有与第二轴部的长度对应的均匀长度。这提供了轴由数量不多的不同轴部组成的简单方式，从而允许降低制造成本。
[0013]一种多轴螺旋式机器一其中相应轴的轴部在各特征(材料、材料加工和长度)中的至少一者上不同一保证了降低的制造成本。材料、材料加工和/或轴部的长度能被调整和优化以根据需要完成加工作业。
[0014]一种多轴螺旋式机器一其中相应轴的轴部借助螺旋连接部互连且相应轴特别是无间隙的一确保轴部的简单和可靠的连接。螺旋连接允许容易地将要连接的轴部螺旋连接在一起。为此，轴部中的一个轴部优选设置有具有外螺纹的连接销，其中连接销与旋转轴线同心地配置。要与该轴部连接的轴部设置有连接孔，该连接孔具有与连接销对应的内螺纹，从而允许连接销容易地向下拧入连接孔内。优选地，连接销的外螺纹和相关的连接孔的内螺纹以这样的方式构成:多轴螺旋式机器运转期间的转矩传递引起螺旋连接的紧固。这防止了螺旋连接在轴部的外轮廓与重叠的处理元件的内轮廓之间存在小游隙时变松。优选地，相应轴基本上没有间隙地形成。相连的轴部或轴部中的一个轴部与布置在轴之间的环形垫片之间在相应旋转轴线的方向上可存在的间隙共计不多于2mm，特别是不多于1.5mm，特别是不多于1mm，且特别是不多于0.5mm。螺旋连接和基本上无间隙的设计确保可靠的转矩传递。
[0015]如果它们之间未布置环形垫片，则轴部优选以这样的方式螺旋连接在一起:它们彼此面对的前端以二者之间不存在间隙的方式彼此抵靠。在安装处理元件时，小的间隙可能是将处理元件安装在相应轴上所需的预加载力的结果，这是因为预加载力使轴承受拉应力/张应力。该间隙在相应轴处于加热运转状态时基本上不变。
[0016]但是，如果在轴部之间配置有环形垫片，则轴部优选以这样的方式螺旋连接在一起:轴部的彼此面对的前端以二者之间不存在间隙的方式抵靠垫片。当安装处理元件时，作为预加载力的结果，垫片与相邻的轴部中的一个轴部或各轴部之间可出现小的间隙。由于垫片的热膨胀系数优选大于相邻的轴部中的至少一个轴部的热膨胀系数，故该间隙在相应轴处于加热运转状态时闭合。在加热运转状态下，轴优选具有至少100°c、特别是至少150°C且特别是至少200°C的温度。结果，轴在加热运转状态下是无间隙的。
[0017]一种多轴螺旋式机器一其中处理元件以在相应旋转轴线的方向上的预加载力Fv配置在相应轴部上，其中特别是Fv彡50kN、特别是Fv彡10kN且特别是？￥彡150kN——确保处理元件轴在运转期间的高可靠性。由于处理元件以承受预加载力的方式配置在轴上，故处理元件的前端沿相应旋转轴线的方向被挤压在一起，并且相关的轴承受由该预加载力施加的拉应力。当多轴螺旋式机器运转时，轴发热，从而使轴轴向地膨胀。由于处理元件以承受预加载力的方式配置在轴上，故防止了处理元件在配置在端部的固定元件之间的轴向游隙。结果，即使它们处于加热运转状态，处理元件也稳固地布置在轴上。
[0018]一种多轴螺旋式机器一其中各轴具有总长度L，其中L ^ 6.0m，特别是L彡8.0m，且特别是L彡10.0m——确保用于具有大的总长度的轴的比较低的制造成本。
[0019]一种多轴螺旋式机器一其中各外壳孔具有直径D，其中D > 177mm，特别是D彡248mm，特别是D彡315mm，且特别是D彡352mm——确保用于轴直径大的轴的比较低的制造成本。外壳孔的直径取决于处理元件的外径。对于外径较大的处理元件，相应地选择轴直径的大小。分为轴部在轴直径大的情况下简化了制造。
[0020]一种多轴螺旋式机器一其中环形垫片分别布置在互连的轴部之间，并且相应垫片具有比相邻的轴部中的至少一个轴部的热膨胀系数^大的热膨胀系数Cis—确保简单和可靠的转矩传递。垫片与相邻的轴部中的一个轴部或相邻的轴部之间可由于在将处理元件安装在相关的轴上时施加的预加载力而出现小的间隙，这是因为轴承受预加载力引起的拉应力。由于垫片的热膨胀系数a s大于相邻的轴部i或各轴部的热膨胀系数Cii，故由于轴在运转期间的升温而引起的垫片的在旋转轴线方向上的膨胀大于间隙的增大。在加热运转状态下，相应轴因此是无间隙的，这是因为轴部的前端抵靠布置它们之间的垫片。这确保相应轴的高稳定性和转矩传递性能。优选地，垫片的热膨胀系数％大于两个相邻的轴部i的热膨胀系数a i。热膨胀系数a i指的是第i个轴部的热膨胀系数。一般而言，连续指数为i = 1，2，…η,其中η指最后一个轴部。如果设置了两个轴部,则i = I, 2,而如果设置了三个轴部，则i = 1，2，3。如果设置多于两个轴部以形成轴，则布置在它们之间的垫片可以相同或不同。轴的互相对应的垫片相同。由于轴部抵靠布置在它们之间的垫片，故轴是无间隙的。
[0021]一种多轴螺旋式机器一其中热膨胀系数％与相邻的轴部中的至少一个轴部的热膨胀系数Qi的比率为这样:as/ai彡1.5，特别是as/ai彡2，且特别是a s/Qi ^ 2.5——确保可靠的转矩传递。该比率优选适用于两个相邻的轴部i的热膨胀系数a J0
[0022]一种多轴螺旋式机器一其中相应垫片在旋转轴线方向上具有尺寸Ls，该尺寸适用:5mm ^ Ls ^ 50mm,特别是 10mm ^ Ls ^ 40mm,且特别是 15mm ^ Ls ^ 30mm-确保可靠的转矩传递。相应垫片的轴向尺寸Ls，换言之垫片的厚度，一方面确保在温度上升的情况下热膨胀系数a s引起充分的轴向膨胀。另一方面，保证了轴向尺寸Ls——换言之垫片的厚度——引起的轴部之间的距离被保持在最小，结果在接合区域内转矩传递性能基本上不受损害。
[0023]一种多轴螺旋式机器一其中热膨胀系数a s为这样:a s彡12.0.10_61/K，特别是a s彡15.0.1(Γ61/Κ，且特别是a s彡18.0.1^6I/K-确保可靠的转矩传递。用于相应垫片的合适的材料例如是锰钢。
[0024]一种多轴螺旋式机器——其中相应垫片具有与相邻的轴部对应的垫片外轮廓，并且以与相邻的轴部重叠的方式布置的处理元件不可旋转地连接到相应垫片——确保可靠的转矩传递。由于相应垫片具有与相邻的轴部的外轮廓对应的垫片外轮廓，故垫片也有助于转矩传递。轴的转矩传递性能因而提高。

【专利附图】

【附图说明】
[0025]本发明的更多特征、优点和细节将从接下来对若干示例性实施例的描述显现。附图中，
[0026]图1示出根据第一示例性实施例的用于加工塑料材料的多轴螺旋式机器的局部首丨J视图;
[0027]图2示出根据图1的多轴螺旋式机器的局部剖视平面图；
[0028]图3示出沿图2中的剖面线II1-1II穿过多轴螺旋式机器及其处理元件的截面；
[0029]图4示出根据图1的多轴螺旋式机器的处理元件轴在两个轴部之间的接合区域内的局部轴向剖视图；
[0030]图5示出根据第二示例性实施例的多轴螺旋式机器的局部剖视平面图；
[0031]图6示出根据图5的多轴螺旋式机器的处理元件轴的轴部之间的接合区域内的局部轴向剖视图；
[0032]图7示出根据第三示例性实施例的多轴螺旋式机器的处理元件轴的轴部之间的接合区域内的局部轴向剖视图；以及
[0033]图8示出根据第四示例性实施例的多轴螺旋式机器的处理元件轴的轴部之间的接合区域内的局部轴向剖视图。

【具体实施方式】
[0034]以下说明参考图1至4讨论本发明的第一示例性实施例。多轴螺旋式机器I用于加工设置有添加剂3的塑料材料2。螺旋式机器I具有由前后布置在传送方向5上且称为外壳区段的一定数量的外壳部分6至15形成的外壳4。外壳部分6至15借助法兰(未详细示出)互连而形成外壳4。
[0035]在外壳4中，形成有两个平行和互相穿透的外壳孔16、17，其在截面中看时呈水平图形“8”的形状。两个处理元件轴18、19同心地布置在外壳孔16、17中以便可借助驱动电机20驱动成绕相关的旋转轴线21、22旋转。在处理元件轴18、19与驱动电机20之间布置有分动箱23，其中在驱动电机20与分动箱23之间布置有离合器24。处理元件轴18、19沿相同的方向、换言之沿相同的旋转方向25、26围绕旋转轴线21、22被驱动。
[0036]在紧挨着分动箱23的第一外壳部分6上，布置有呈漏斗形式的材料入口 33，塑料材料2和如果需要的话添加剂3可经所述材料入口导入外壳孔16、17。
[0037]螺旋式机器I具有均前后布置在传送方向5上的输入区27、熔化区28、脱气区29、均化区30、传送区31和压力积累区32。外壳4的最后一个外壳部分15借助设置有排出开口 36的转接板35被密封。
[0038]处理元件轴18、19借助轴37、38和分别布置在其上的处理元件39至48或39’至48’形成。布置在第一轴37上的处理元件39至48和布置在第二轴38上的处理元件39’至48’彼此对应，其中布置在第二轴38上的处理元件39’至48’的参考标号设有’以将它们与处理元件39至48相区分。在根据图1至4的示例性实施例中，处理元件39至48和39’至48’分别具有与相关的外壳部分6至15对应的长度。在输入区27内，处理元件被构造为螺旋元件39至40’。螺旋元件39、39’和40、40’在轴37、38彼此相邻地布置成互相接合，换言之它们被构造为紧密地互相啮合的对。螺旋元件39、39’借助相应的第一止挡件49、49’在旋转轴线方向21、22上被固定，所述第一止挡件分别布置在轴37、38的上游端并且分别抵靠螺旋元件39或39’。第一外壳部分6借助设置有两个贯通孔51、51’的第一封闭板50在分动箱23的方向上被密封。轴37、38被引导穿过端侧贯通孔51、51’且与分动箱23连结。
[0039]在熔化区28内，在轴37、38上布置有呈第一捏合元件41、41’和第二捏合元件42、42’形式的处理元件。捏合元件41、41’和42、42’也以形成紧密地互相啮合的对的方式构成。各捏合元件41至42’以形成整体的方式构成。捏合元件41至42’分别具有相对于彼此角向偏离地布置的五个捏合盘。
[0040]在脱气区29内，在轴37、38上布置有紧密地互相啮合的螺旋元件43、43’。与螺旋元件39至40’对应，螺旋元件43、43’在每种情况下都以形成整体的方式构成。相关的外壳部分10具有用于脱气的脱气开口 52。
[0041]在下游均化区30内，轴37、38设置有均以形成整体的方式构成的紧密地互相啮合的捏合元件44、44’。捏合元件44、44’又由相对于彼此角向偏离地布置的捏合盘形成。
[0042]此外，在下游传送区31内，轴37、38设置有以形成整体的方式构成的紧密地互相啮合的螺旋元件45、45’和46、46’。对应地，在下游压力积累区内，在轴37、38上布置有螺旋元件 47、47’ 和 48、48，。
[0043]处理元件39至48’借助轴末端或螺杆末端53、53’以通常的方式被固定在轴37、38上。轴末端53、53’可借助用于轴末端53、53’的相应螺旋连接部与轴37、38的端部连接以形成用于螺旋元件48、48’抵靠的相应第二止挡件54、54’。由于止挡件49、49’和54、54’，处理元件39至48或39’至48’分别在轴向方向上被固定在轴37、38上。
[0044]轴37、38相同，因此以下说明仅讨论轴37。轴37具有第一轴部55和沿传送方向5布置在其下游的第二轴部56，轴部55、56借助螺旋连接部互连。从第一止挡件49开始，第一轴部55具有轴向长度L1，而第二轴部56具有一直到第二止挡件54的轴向长度L2。长度L1和L2之和等于轴37的总长度L。总长度L总计为例如10.0m。
[0045]第一轴部55具有长度L1，使得其延伸到传送区31内并在螺旋元件45的区域内结束。螺旋元件45因此以与两个轴部55、56重叠的方式不可旋转地布置在轴37上。为了以重叠方式布置螺旋元件45，第一轴部55具有第一外轮廓A1且第二轴部56具有对应的第二外轮廓A2，第一外轮廓和第二外轮廓以这样的方式相对于彼此对齐:当轴部55、56互连时，具有与外轮廓A1和A2对应的内轮廓I的螺旋元件45不可旋转地布置在两个外轮廓A1和A2上。外轮廓A1和A2因而以彼此齐平的方式构成，从而允许螺旋元件45基本上没有游隙地安装或定位在两个轴部55、56上。
[0046]在螺旋元件45的前方的处理元件39至44的对应内轮廓I以形成不可旋转的连接部的方式布置在第一轴部55的外轮廓A1上。此外，在螺旋元件45的后方的螺旋元件46至48的对应内轮廓I以形成不可旋转的连接部的方式布置在第二轴部56的外轮廓A2上。优选地，处理元件39至48的外轮廓A1和A2以及相应内轮廓I形成渐伸线传动机构。
[0047]由于熔化区28的区域内出现最高转矩，第一轴部55或各第一轴部55分别地延伸超过熔化区28，从而允许捏合元件41、41’和捏合元件42、42’两者都布置在第一轴部55上。
[0048]借助螺旋连接部57，轴部55、56以没有间隙或基本上没有间隙地形成相应轴37、38的方式互连。为此，第一轴部55设置有以与旋转轴线21同心的方式形成在下游的前端的连接孔58。在连接孔58中，形成有内螺纹59。与此相反，第二轴部56设置有以与旋转轴线21同心的方式形成在上游的前端的连接销60。连接销60设置有适合与连接孔58的内螺纹59螺合的外螺纹61。螺旋连接部57以这样的方式构成:当处理元件轴18、19在多轴螺旋式机器I的运转期间沿相应旋转方向25、26旋转时，连接部紧固且不会变松。
[0049]为使轴37、38没有间隙地形成，轴部55、56的前端在螺旋连接在一起时彼此抵靠。处理元件39至48或39’至48’分别利用轴向预加载力Fv——换言之沿相应旋转轴线21、22的方向作用的预加载力Fv——布置在对应的轴37、38上。处理元件39至48或39’至48’分别地因此利用预加载力Fv彼此压靠，从而使相应轴37或38承受对应量的拉应力。取决于预加载力Fv，轴部55、56之间在轴向方向上可形成有小的间隙。预加载力Fv特别是这样=Fv彡50kN，特别是Fv彡100kN，特别是Fv彡150kN。
[0050]轴37、38的轴部56、57的材料、材料加工和/或长度针对加工作业被调整；视加工作业而定，这些特征相等和/或不同。
[0051]第一长度L1与第二长度L2的比率优选为这样=L1Zl2彡I，特别是L1Zl2彡1.5，且特别是L1Zl2 ^ 2。当使用比较长的轴37、38和直径比较大的处理元件39至48’时，根据本发明的多轴螺旋式机器I的优点特别明显。优选地，轴37、38均具有总长度L，该总长度L适用:L彡6.0m，特别是L彡8.0m，且特别是L彡10.0m。此外，外壳孔16、17的直径、换言之内径D优选为这样:D彡177mm，特别是D彡248mm，特别是D彡315mm，且特别是D彡352mm。
[0052]以下说明讨论多轴螺旋式机器的组装和运转。
[0053]为了制造处理元件轴18、19，首先使轴部55、56螺旋连接在一起，例如以形成一对。为此，各第二轴部56的连接销60的相应外螺纹61与形成在相关的第一轴部55中的连接孔58的相关内螺纹59螺合。轴部56以外轮廓A1和A2彼此齐平的方式与轴部55螺合。此后，处理元件39至48或39’至48’分别利用预定预加载力Fv安装在轴37、38上。为此，螺旋元件39或39’分别在第一步在轴37、38上滑动并且一直移动到相应第一止挡件49、49’。此后，其它处理元件40至48或40’至48’分别相继在相应轴37、38上滑动。最后，轴末端53、53’被安装在相应轴37、38上，使得处理元件39至48或39’至48’分别被夹持。为此，轴末端53、53’与相关的第二轴部56的下游前端螺合，从而使处理元件39、48或39’至48’分别被夹持在相应的第一止挡件49、49’与相应的第二止挡件54、54’之间。轴部55、56之间的相应接合部布置成使得螺旋元件45或45’分别以与两个轴部55、56重叠的方式布置。其余用于组装多轴螺旋式机器I的步骤以通常的方式执行。
[0054]在多轴螺旋式机器I的运转中，处理元件轴18、19借助驱动电机20被驱动成沿相同的旋转方向25、26旋转。待加工的塑料材料2和添加剂3经由材料入口 33导入外壳孔
16、17并且在沿输入区27且一直到熔化区28的传送方向5上被输送。
[0055]在熔化区28内，塑料材料2承受分别由捏合元件41、42或41’、42’施加的高机械能，从而使塑料材料2熔化。结果，熔化区28中、特别是捏合元件41、41’的区域内出现最高转矩。这些转矩经由整体的轴部55以通常的方式分别传递到捏合元件41、42或41’、42’。
[0056]在邻接的脱气区29内，熔体被脱气并且传送到均化区30，在此熔体和其中包含的添加剂3进一步均化。
[0057]在邻接的传送区31内，在熔体沿压力积累区32的方向被传送之前发生另一均化过程。由于螺旋元件45、45’以与两个轴部55、56重叠的方式布置，因此在接合区域内发生可靠的转矩传递。在压力积累区32内，熔体压力在熔体经由排出开口 36排出之前增大。
[0058]在多轴螺旋式机器I的运转中，温度上升引起轴37、38沿轴向方向膨胀。分别施加至处理元件39至48或39’至48’以在轴向方向上相对于彼此夹持的预加载力Fv防止被夹持在轴37、38上的处理元件39至48或39’至48’由于轴37、38的轴向膨胀而在轴向方向上变松。
[0059]由于轴37、38分别由两个轴部55、56组成的事实，轴部55、56的材料、材料加工和/或长度能针对加工作业被最佳地调整。结果，轴部55、56的材料、材料加工和/或长度能根据要求被选择成相等和/或不同，从而允许降低制造成本，同时确保恒定的工作性能和可靠性。
[0060]以下说明参考图5和6讨论本发明的第二示例性实施例。与第一示例性实施例相反，轴37、38分别由三个互连的轴部55、56和62组成。第一轴部55 —直延伸到脱气区29内，结果螺旋元件43、43’以与分别与其连接的第一轴部55和第二轴部56两者都重叠的方式布置。为此，轴部55、56的外轮廓A1和A2以上面所述的方式相对于彼此对齐。螺旋连接部57与第一示例性实施例的螺旋连接部对应。
[0061]各第三轴部62具有在轴部56、62互连时与相应外轮廓A2齐平的外轮廓A3。第二轴部62 —直延伸到传送区31内，结果螺旋元件46、46’以与互连的轴部56、62重叠的方式布置。轴部56、62借助与轴部55、56的螺旋连接部57对应的螺旋连接部57互连。
[0062]在旋转轴线21、22的方向上，第三轴部62具有优选与第二轴部56的长度L2相等的长度L3。长度L1优选分别大于长度L2或L3,结果第一轴部55延伸超过熔化区28，使得特别是捏合元件41、41’布置在第一轴部55上。
[0063]与处理元件轴18、19的组装和多轴螺旋式机器I的运转有关的细节可在对第一示例性实施例的说明中发现。
[0064]以下说明参考图7讨论本发明的第三示例性实施例。与前面的示例性实施例相反，互连的轴部55、56之间分别布置有环形垫片63。相应第二轴部56的连接销60被引导穿过垫片63的贯通开口 64，使得在轴部55、56互连时垫片63抵靠轴部55、56的前端。与前面的示例性实施例对应，处理元件39至48或39’至48’分别利用预加载力Fv预加载。视预加载力Fv而定，垫片63和相邻的轴部55、56中的一个轴部或相邻的轴部55、56之间可出现小的间隙。垫片63具有比第一轴部55的热膨胀系数α !和第二轴部56的热膨胀系数α2中的至少一者大的在轴向方向上的热膨胀系数as。优选地，热膨胀系数Cis大于热膨胀系数a i和α 2两者。垫片63分别与相关的旋转轴线21或22基本上同心，并且具有比相应轴37、38的由外轮廓A1和A2限定的轴直径小的直径。
[0065]热膨胀系数a s与热膨胀系数Cii—其中i = I或2——中的至少一者的比率为这样:a s/a i彡1.5,特别是a s/a i彡2,且特别是a s/a i彡2.5。优选地，以上比率适用于ct s/a i，其中i = I和2。
[0066]热膨胀系数a s优选为这样:a s彡12.0.10_61/K，特别是a s彡15.0.10_61/K，且特别是 as ^ 18.0.1(Γ61/Κ。
[0067]垫片83在相应旋转轴线21、22的方向上具有尺寸Ls，其中尺寸Ls优选为这样:5mm ^ Ls ^ 50mm,特别是 1mm ^ Ls ^ 40mm,且特别是 15mm ^ Ls ^ 30mm。
[0068]在轴部55、56被螺旋连接在一起之前，相应垫片83布置在它们之间。由于热膨胀系数a s分别大于热膨胀系数a i或a 2中的至少一者、优选大于热膨胀系数a i和a 2两者的事实，相应轴37、38即使在由于多轴螺旋式机器I的运转中的温度上升而轴向膨胀的情况下也保持无间隙，或者垫片63与轴部55、56的其中一个或轴部55、56之间的可能间隙由于垫片63在轴向方向上比较大的膨胀而闭合，从而使相应轴37、38中的间隙消失。在加热运转状态下，轴37、38因此是无间隙的，从而分别确保可靠的转矩传递和处理元件39至48或39’至48’分别地在止挡件49和54或49’和54’之间的稳固轴向安装。在加热运转状态下，轴37、38具有至少100°C、特别是至少150°C且特别是至少200°C的温度。
[0069]如果与第二实施例对应地轴37、38由三个轴部55、56和62组成，则在互连的轴部55,56及56和62之间布置有垫片63，其中其热膨胀系数a s分别大于相邻的轴部55、56或56、62中的一个轴部的热膨胀系数\或％和％或a3。优选地，各垫片63相同。在轴37、38包括三个轴部55、56、62的情况下，将热膨胀系数称为Qi，其中i = 1，2，3。与处理元件轴18、19的进一步组装和多轴螺旋式机器I的运转有关的细节能在对前面的示例性实施例的说明中发现。
[0070]以下说明参考图8讨论第四示例性实施例。与前面的示例性实施例相反，布置在轴部55、56之间的相应垫片63具有与外轮廓A1和A2对应地构成和对齐的垫片外轮廓As。相应螺旋元件45、45’的内轮廓I因此布置成与外轮廓ApAs和A2重叠。结果,相应螺旋元件45、45’不可旋转地连接到轴部55、56和布置在其间的垫片63。这确保可靠的转矩传递。如果轴37、38由三个轴部55、56和62组成，则与第三实施例有关的说明应该相应地分别适用于异形(具有一定轮廓的)垫片63或各异形垫片。
[0071]与处理元件轴18、19的进一步组装和多轴螺旋式机器I的进一步运转有关的细节能在对前面的实施例的说明中发现。
【权利要求】
1.一种用于加工材料的多轴螺旋式机器，包括 -外壳⑷； -形成在所述外壳(4)中的至少两个外壳孔(16，17)； -至少两个处理元件轴(18，19)，所述处理元件轴 一布置在相关的外壳孔(16，17)中并且可驱动成围绕相关的旋转轴线(21，22)旋转；并且 一设置有一定数量的用于处理待加工的材料(2，3)的处理元件(39至48，39’至48’)，所述处理元件沿相应旋转轴线(21，22)的方向不可旋转地前后布置在至少两个相关的轴(37,38)上，其中 所述至少两个轴(37，38)分别包括第一轴部(55)和至少一个第二轴部(56 ;56，62)，所述轴部(55，56 ;55，56，62)互连而形成相应的所述轴(37,38);并且每个所述轴(37，38)都设置有以与互连的所述轴部(55，56 ;55，56，62)重叠的方式不可旋转地布置的处理元件(45，45，;43，43’，46，46’)， 其特征在于 所述第一轴部(55)分别至少延伸到熔化区(28)并且至少一个捏合元件(41，41’ )不可旋转地布置在每个所述第一轴部(55)上。
2.根据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 每个互连的所述轴部(55，56 ;55，56，62)都包括外轮廓(A1, A2 ；A1；A2, A3)； 互连的所述轴部(55，56)的所述外轮廓(A1, A2 ；A1；A2,A3)以重叠的所述处理元件(45，45，;43，43’，46，46’ )的内轮廓(I)不可旋转地布置在两个外轮廓(A1, A2 ;A1; A2, A3)上的方式相对于彼此对齐。
3.根据权利要求2所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 所述外轮廓(A1, A2 ^1, A2, A3)和相关的所述内轮廓⑴形成渐伸线传动机构。
4.根据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 在所述旋转轴线(21，22)的方向上，每个所述第一轴部(55)都具有第一长度L1并且每个所述第二轴部(56)都具有第二长度L2，其中Ιν12>1。
5.根据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 各轴(37，38)的所述轴部(55，56，55，56，62)在包括材料、材料加工和长度的特征中的至少一者上不同。
6.根据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 各轴(37，38)的所述轴部(55,56 ;55，56,62)借助螺旋连接部(57)互连。
7.根据权利要求6所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 各轴(37，38)是无间隙的。
8.根据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 所述处理元件(39至48，39’至48’)在具有沿各旋转轴线(21，22)的方向的预加载力Fv的情况下布置在各轴部(55，56 ;55，56，62)上，其中Fv彡50kN。
9.根据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 每个轴(37，38)都具有总长度L，其中L彡6.0m。
10.据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 每个外壳孔(16，17)具有直径D，其中D > 177mm。
11.根据权利要求1所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 环形垫片出3)分别布置在互连的所述轴部(55，56 ;55，56，62)之间，并且相应垫片(63)具有比相邻的所述轴部(55，56 ;55，56，62)中的至少一个轴部的热膨胀系数a i大的热膨胀系数as。
12.根据权利要求11所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 热膨胀系数a s与相邻的所述轴部(55，56 ;55，56，52)中的至少一个轴部的热膨胀系数a j的比率为这样:a s/a i彡1.5。
13.根据权利要求11所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 相应垫片(63)在所述旋转轴线(21，22)的方向上具有尺寸Ls，所述尺寸适用5mm ^ Ls ^ 50mmo
14.根据权利要求11所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 所述热膨胀系数a s为这样:a s彡12.0.10_61/K。
15.根据权利要求11所述的多轴螺旋式机器，其特征在于 相应垫片(63)具有与相邻的所述轴部(55，56 ;55，56，62)对应的垫片外轮廓(As)，并且以与相邻的所述轴部(55，56 ;55，56，62)重叠的方式布置的所述处理元件(45，45’ ；43，43’，46，46’ )不可旋转地连接到所述相应垫片(63)。
【文档编号】B29C47/40GK104175527SQ201410205404
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】P·蒙克斯, R·施莱歇, C·科贝格, D·基里翁 申请人:科倍隆有限公司