用于塑料加工机的圆筒和用于运行挤出机的方法与流程

带有挤出机的用于加工材料的装置在实践中已公知很久。这种挤出机用于加工材料，例如用于塑化或者熔化塑料或橡胶，但也应用在日用品工业中。在熔化或者塑化材料时，特别是双螺杆或多螺杆挤出机是尤其适宜的。这些螺杆可同向或逆向转动地安置在壳体或圆筒中，其中，螺杆可借助于驱动件予以驱动。螺杆的转向在此通过螺杆导程走势和待加工材料的挤出方向预先设定。

对于某些应用，比如为了在工业上制取半成品如硬-pvc-干混料等，往往采用多轴挤出机，比如双螺杆挤出机，因为在此对挤出机提出的要求通过这些机器得到了非常好的满足。例如要强调良好的恒定的材料喂入、精心的材料制备和高的压力建立能力。对于这种工艺任务，实践中通常逆向的啮合的(例如紧密啮合)双螺杆挤出机是优选的。逆向的双螺杆挤出机的另一优点是通过强制输送而产生的自我清洁。其它装置比如同向双螺杆挤出机、级联式挤出机和行星辊式挤出机等同样有利于类似的或其它的工艺任务。

由于螺杆转动和填充圆筒及加工材料，在挤出机运行期间通常出现力，这些力使得螺杆与圆筒/壳体接触。对于逆向的紧密啮合的双螺杆挤出机，例如出现所导致的力，这些力使得螺杆在相对于双螺杆的轴线平面呈大约45°的角度平面的范围内顶压到圆筒内壁上。由于螺杆外圆周与圆筒内壁的固体对固体的接触，除了出现粘附磨损外，还因加工填充物(例如圈环)而出现磨粒磨损。粘附磨损占据了在圆筒上和多螺杆挤出机的螺杆上的磨损的主要部分。随着挤出机运行功率的增加，由于连续作用的力(和渗氮圆筒的渗氮硬度的降低)，特别是圆筒内壁的磨损增大。

现在有各种不同的可行方案用来减小在壳体/圆筒和螺杆上的磨损。例如，de3935970a1公开了一种带挤出机圆筒的挤出机，该挤出机圆筒由钢质外壳和嵌入该钢质外壳中的衬套构成，该衬套由硬质金属或相仿的材料构成。于是，如果出现粘附磨损，就必须简单地更换这些衬套。

ep1336465a1记载了另一种可行方案，其中，塑化圆筒的内壁设有磨损防护层，其中，在内涂层上开设出轴向地伸展的槽。

对于高性能的挤出机，圆筒受到大的应力，因此，虽然有比如在现有技术中介绍的减小磨损的措施，但是圆筒和装置的服务期限出现明显缩短。另一缺点是，挤出机壳体(如果有的话)只能设有特定的磨损防护层。但对于不同类型的磨损，需要各种不同的保护层。最后，通常必须用一个新壳体来更换因磨损而受损的壳体。因而在磨损时必须总是要更换掉整个构件。这种更换牵涉到高昂的投资成本。

因此，本发明的目的在于，提出开篇所述类型的一种用于塑料加工机的圆筒以及一种用于加工塑料的装置，并提出一种用于运行挤出机的方法，据此能实现尽可能成本低廉地延长圆筒的服务期限，进而延长该装置的服务期限。

根据本发明，前述目的通过一种具有权利要求1的特征的用于塑料加工机的圆筒得以实现。据此，该圆筒具有至少两个空心圆筒体，其中，至少一个空心圆筒体至少在一个区段中设有内涂层特别是磨损防护层，并且可安置在另一个空心圆筒体上，其中，一个空心圆筒体可在多个不同的位置安置在所述另一个空心圆筒体上。圆筒或挤出机圆筒因而可以多组件式地构造。圆筒可以具有空心圆筒体形式的多个圆筒部段。根据一种优选的变型方案，圆筒可以两组件式地构造。圆筒因而可以具有第一空心圆筒体和第二空心圆筒体。第一空心圆筒体可以与所述空心圆筒体分开。替代地，圆筒也可以具有多于两个例如三个、四个、五个或六个空心圆筒体。

采用根据本发明的方式因而已认识到，与以前的实践相反，不仅可以通过在螺杆或壳体上的磨损防护措施来提高壳体的服务期限，而且可以通过如下方式来提高服务期限：圆筒在不同的区域受到磨损。这在技术方面按特别简单的且精简的方式通过如下措施来实现：圆筒分多部分地优选两部分地设计，并且至少一个由此得到的空心圆筒体至少在一个区段中设有磨损防护层。

在磨损情况下，可以简单地把一个空心圆筒体拆卸下来，并安置在另一位置，使得空心圆筒体内壁的根本不涉及磨损的或者几乎不涉及磨损的部位移动到磨损严重的部位的位置。在运动上，磨损通常总是在圆筒部段的上部区域中引起。通过把空心圆筒体放置在变动了的不同的位置，产生了更大的例如双倍的耐磨容量，进而产生了更长的使用寿命。因此，虽然出现磨损，但这种磨损出现在圆筒体的其它区域中，由此明显延长了圆筒的服务期限，有时超过两倍的服务期限。此外能实现使得所选取的磨损防护层单独地满足于圆筒区的相应要求。圆筒因而能以其一个/多个未磨损或者几乎未磨损的部位再次使用。由此延长了使用寿命，并且显著地延长了机器的服务期限。同样，不会产生例如用于新的圆筒或壳体的其它投资成本。

圆筒的设有内涂层的空心圆筒体可以在多个位置例如两个位置固定在或安装在圆筒的另一个空心圆筒体上。一个空心圆筒体可以相对于最初位置在转动了例如180°、120°、90°或45°的位置处可安置在另一个空心圆筒体上。最初位置是空心圆筒体的如下位置：在该位置，该空心圆筒体第一次或者在上次已安置到另一个空心圆筒体上。替代地或附加地，空心圆筒体可以被构造用于围绕圆筒的轴线(例如纵轴线)旋转/转动任一角度和/或根据圆筒和/或挤出机的设计而规定的角度。

一个空心圆筒体能够可松开地安置在另一个空心圆筒体上。例如可以把这些空心圆筒体相互拧紧。

这些空心圆筒体可以分别具有至少两个相互平行的交叠地形成眼镜式孔的纵向孔。替代地或附加地，空心圆筒体可以具有三个、四个、五个或更多个相互平行的纵向孔。这些空心圆筒体可以彼此安置在一起，从而它们的孔的纵轴线相互叠合。圆筒因而可以具有两个或更多个相互平行的纵向孔。

内涂层可以主要构造在眼镜式孔的楔角区域中。替代地或附加地，内涂层可以构造在相对于空心圆筒体或圆筒的轴线平面呈大约45°的角度平面的范围内。替代地，内涂层可以沿着空心圆筒体的整个内面伸展。空心圆筒体可以具有一个或多个内涂层。这些内涂层可以局部地设置在空心圆筒体上。

根据一种变型方案，可以给另一个空心圆筒体至少在一个区段中设有内涂层，特别是磨损防护层。也可以给圆筒的全部的空心圆筒体至少在一个区段中设有内涂层。但优选仅给圆筒的空心圆筒体设置布置于最大磨损区内的内涂层。

一个空心圆筒体的内涂层可以不同于另一个空心圆筒体的或另一些空心圆筒体的内涂层。也可考虑的是，所选取的空心圆筒体具有彼此不同的磨损防护层。通过圆筒的可分离设计，可以在空心圆筒体的相应区中实现不同的磨损防护层。在一种变型方案中，空心圆筒体的内壁可以具有不同的内涂层。这具有如下优点：这些磨损防护层能满足相应的要求，并且适应于不同的磨损情况。

内涂层或磨损防护层可以具有合金优选金属合金、陶瓷和/或双金属优选碳化钨或它们的任意组合。附加地或替代地，内涂层可以通过淬火例如感应式淬火制得。

根据另一方面，提出一种带有多螺杆挤出机特别是双螺杆挤出机的用于加工材料例如塑料、橡胶等的装置，其中，挤出机具有至少两个用于加工材料的螺杆，其中，这些螺杆可旋转地安置在如前面和/或下面介绍的圆筒中，并且可借助至少一个驱动件予以驱动。

一个/多个螺杆可以至少在一个区段中具有外涂层，特别是磨损防护层。这个/这些螺杆上的外涂层可以设置在圆筒的或空心圆筒体的内涂层的区域中。也就是说，外涂层可以在这个/这些螺杆上设置在如下区域中：在该区域，圆筒的或空心圆筒体的内涂层的区域与螺杆相对地设置。这个/这些螺杆也可以具有沿着螺杆的一部分延伸的外涂层，该部分位于空心圆筒体特别是带有内涂层的空心圆筒体的内部。替代地，外涂层也可以沿着整个螺杆长度延伸。这个/这些螺杆可以具有一个或多个外涂层。在一种变型方案中，外涂层可以构造成与圆筒的内涂层等效的或相应的磨损防护层。这个/这些螺杆的外涂层可以具有合金优选金属合金、陶瓷、钼和/或双金属优选碳化钨或它们的任意组合。在一种变型方案中，这个/这些螺杆可以具有一个或多个外涂层。例如，这个/这些螺杆可以具有两个外涂层。这两个外涂层可以例如是钼和碳化钨。

多螺杆挤出机可以设计成逆向或同向地转动的挤出机。驱动件可以包括可在两个旋转方向上运行的马达。

在多螺杆挤出机运行时，由于螺杆的旋转和挤出机的材料填充而产生的力在圆筒内壁上引起磨损。如果现在更换圆筒的至少一个空心圆筒体的位置，也就是把这个空心圆筒体在另一位置再次安置在圆筒的另一个空心圆筒体上，就会在空心圆筒体的其它区域出现磨损。在这些区域中，在经过先前的运行之后，仍存在最大部分的或者至少主要部分的磨损防护层，因而圆筒能使用明显延长的服务期限。此外，改变的力有时也导致螺杆上的改变的磨损，因而在有些情况下也能延长螺杆的运行时间。

在一种特别优选的设计中，为了加工特殊的材料，可以把挤出机设计成逆向地或反向地转动的双螺杆挤出机，其带有啮合的、优选紧密啮合的螺杆轮廓。但也可以考虑任何其它形式的挤出机，例如单螺杆挤出机、级联式挤出机和行星辊式挤出机等。在此，根据所提出的工艺任务来选取合适的挤出机。螺杆可以例如设计成平行的螺杆或锥形的螺杆。

根据另一方面，提出一种用于运行带有至少两个螺杆的挤出机的方法。本发明的方法可以特别是用于运行根据上述的和/或下述的说明的装置，其中，把圆筒的空心圆筒体相对于其最初位置安置在另一位置。在该方法中有利的是，由于可以将圆筒的空心圆筒体再次不同地安置在圆筒的其它空心圆筒体上，所以能明显地延长圆筒的服务期限。

根据挤出机和/或加工材料的类型而定，停止加工材料。该运行点可以根据工艺任务予以不同的选取。例如可以适当地选取该运行点，从而出现的磨损仍然较小，使得在磨损区域中不会导致圆筒、螺杆和/或产品出现明显受损。但也可以采用有利的方式适当地选取运行点，使得磨损和由此造成的损伤导致产品不可用。运行时长因而可以视壳体和/或加工材料的类型而定。运行时长可以根据圆筒内壁的磨损和/或螺杆的磨损和/或材料敏感性和/或产品敏感性来选取。停止生产的运行点因而可以部分地针对待加工材料来计算，或者根据经验值来确定。但运行点可以至少由挤出产品的质量来决定。

现在有各种不同的可行方案用来以有利的方式来设计和改进本发明的教导。为此，一方面参见权利要求书，另一方面参见借助附图对用于塑料加工机的根据本发明的圆筒和用于加工材料的装置的优选实施例的后续说明。结合借助附图对根据本发明的圆筒、所述装置和根据本发明的用于运行挤出机的方法的优选实施例的说明，通常也介绍该教导的优选设计和改进。这里公开的圆筒和装置的其它方面、特征和优点同样可由下面介绍的实施例以及由附图得到。

图1以局部剖切的侧视图示出带有内部涂层的空心圆筒体的一个实施例；

图2以局部剖切的侧视图示出一种分开成两部分的圆筒的一个实施例，其带有根据图1的空心圆筒体和另一个空心圆筒体；

图3a以剖切的示意图示出一种用于加工材料的装置的一个实施例，其带有根据图2的圆筒；

图3b以剖切的示意图示出根据图3a的用于加工材料的装置，其中，根据图1的空心圆筒体已安置在另一位置。

下面示范性地介绍各实施例。一致的或相仿的部件标有相同的附图标记。

图1以局部剖切的侧视图示出空心圆筒体10的一个实施例。该空心圆筒体10具有纵轴线12。该纵轴线12是空心圆筒体10的旋转轴线。纵轴线12在空心圆筒体19的移动方向上延伸。沿着其纵轴线，空心圆筒体10具有两个端部14。空心圆筒体10的端部14因此形成相对的侧面。

在每个端部14上，空心圆筒体12具有基本上在相对于空心圆筒体10的纵轴线12垂直的方向上伸展的凸起16。在当前实施例中，凸起16构造成凸缘16。凸缘16与空心圆筒体10一体地构造，因而形成空心圆筒体10的凸缘区段16。凸缘区段16可以具有圆形的横截面，但优选地，如在当前的实施例中，也可以具有矩形的横截面。凸缘区段16的横截面在基本上垂直于或横向于空心圆筒体10的纵轴线12的平面中伸展。两个凸缘区段的横截面可以具有相同大小的横截面积，或者，如在当前的实施例中，具有不同大小的横截面积。凸缘区段或凸缘16具有一个或多个孔18。这些孔18可以设计成通孔或盲孔。凸缘16的孔18，如在当前的实施例中，具有内螺纹。孔18因而可以构造成螺纹孔18。借助这些螺纹孔18，可以把空心圆筒体10安置在另一个空心圆筒体上，优选与其借助螺钉或销钉拧紧(在图2中示出)。此外，凸缘区段16可以具有内凹20，其形式例如为六角件。同样可考虑其它形式，比如三角形、四边形和圆形。内凹20也可以设计成孔。内凹20可以仅开设在两个凸缘区段16之一上(在图1中开设在右边的凸缘区段上)，或者开设在两个凸缘区段16上(图1中未示出)。此外，凸缘区段16可以附加地或替代地具有孔22，优选盲孔22。这些盲孔22可以同样仅开设在两个凸缘区段16之一上(在图1中开设在左边的凸缘区段上)，或者开设在两个凸缘区段16上(图1中未示出)。两个凸缘区段16因而可以类似地或相同地设计。孔18、内凹20和/或盲孔22基本上在平行于空心圆筒体10的纵轴线12的方向上伸展。

空心圆筒体10具有两个相互平行的纵向孔24，这些纵向孔基本上在空心圆筒体10的纵轴线12的方向上伸展。在当前实施例中，这些纵向孔24交叠，并形成了眼镜式孔24(在图3a和3b中示意性地示出)。眼镜式孔24规定了空心圆筒体10的内面26。替代地，根据应用而定，空心圆筒体10可以只有一个纵向孔24，或者具有多个例如三个、四个或五个纵向孔24，其中，在后者情况下，这些纵向孔24可以至少成对地交叠。

如图1中所示，空心圆筒体10至少在一个区段内具有内涂层28。在当前实施例中，内涂层28沿着空心圆筒体10的整个内面26构造。替代地，内涂层28可以仅局部地构造在空心圆筒体10的内面26上。例如，内涂层28基本上构造在空心圆筒体10的眼镜式孔24的楔角区域中。内涂层28尤其是磨损防护层28。磨损防护层28优选由耐磨材料制成。磨损防护层28可以例如具有合金优选金属合金、陶瓷和/或双金属优选碳化钨或它们的组合。替代地或附加地，磨损防护层28可以通过淬火例如感应式淬火制得。在当前的实施例中，磨损防护层28由碳化钨构成。

图2现在以局部剖切的侧视图示出一种分开成两部分的圆筒30的一个实施例，其带有根据图1的空心圆筒体10和另一个空心圆筒体32。但也可以多个例如三个、四个、五个等空心圆筒体10和/或空心圆筒体32形成圆筒20。

空心圆筒体32基本上相应于空心圆筒体10。空心圆筒体32因而基本上具有针对空心圆筒体10介绍的且在图1中示出的特征。然而，空心圆筒体32与空心圆筒体10之间的区别在于，在当前实施例中，空心圆筒体32没有内涂层28。替代地，空心圆筒体32可以至少在一个区段中优选在其纵向孔24的内面26上具有内涂层28。在一种变型方案中，空心圆筒体32可以在其整个内面26上具有磨损防护层28形式的内涂层。空心圆筒体10的内涂层28可以不同于空心圆筒体32的内涂层28。内涂层28因而可以适配于圆筒30的相应的移动区。但替代地，内涂层28可以针对空心圆筒体10、32相同地设计。

空心圆筒体10安置在另一个空心圆筒体32上，其中，空心圆筒体10可在多个不同的位置安置在另一个空心圆筒体32上。为此，在当前实施例中，空心圆筒体10可松开地安置在另一个空心圆筒体32上。如图2中所示，两个空心圆筒体10和32借助螺钉34相互拧紧。替代地或附加地，空心圆筒体10、32可以借助销钉、螺纹杆、埋头螺钉等相互连接。这在图2中示范性地用螺纹销钉36示出。空心圆筒体10、32借助它们的凸缘区段16彼此安置在一起。在这里，它们适当地彼此连接，从而空心圆筒体10的眼镜式孔24与空心圆筒体32的眼镜式孔24在沿着纵轴线12的纵向上叠合地朝向。这些眼镜式孔24的纵轴线因而彼此叠合地设计。

如图2中所示，由于分开地构造圆筒30，空心圆筒体10可以再拆下来。特别是在磨损情况下，空心圆筒体10可以借助螺钉34和销钉36再与空心圆筒体32松开。空心圆筒体10由此相对于其初始位置(即相对于其初始安装位置)在转动了例如180°、120°、90°或45°的位置可安置在另一个空心圆筒体32上。空心圆筒体10可以围绕其纵轴线12旋转，随后又安置在另一个空心圆筒体32上。替代地或附加地，空心圆筒体10也可以围绕垂直于纵轴线12的轴线转动。该垂直的轴线优选位于空心圆筒体10的水平面上。优选地，空心圆筒体10围绕空心圆筒体10的纵轴线12和/或围绕垂直于纵轴线12的轴线转动180°。替代地或附加地，空心圆筒体10可以被构造用于围绕圆筒30的轴线可旋转/转动任意的角度和/或根据圆筒30和/或挤出机的设计所需要的角度。空心圆筒体10因而可以在两个或多个位置安装在另一个空心圆筒体上。

在图3a和3b中以剖切的示意图示出一种用于加工材料—在这种情况下为塑料—的装置38的一个实施例，其带有根据图2的圆筒30。该装置包括挤出机，其中，该挤出机构造成多螺杆挤出机。在当前的实施例中，挤出机是双螺杆挤出机。挤出机具有两个用于塑料的塑化的螺杆40。这些螺杆可旋转地安置在圆筒30中。如在图3a和3b中可见，这些螺杆安置在圆筒30的眼镜式孔24中。

螺杆40可以至少在一个区段中具有外涂层，特别是磨损防护层。螺杆40上的外涂层可以设置在圆筒30的或空心圆筒体10的内涂层28的区域中。也就是说，外涂层可以在螺杆40上设置在如下区域中：在该区域，圆筒30的或空心圆筒体10的内涂层28的区域与螺杆40相对地设置。在一种变型方案中，外涂层可以构造成与圆筒30的内涂层28等效的或相应的磨损防护层。螺杆40的外涂层可以具有合金优选金属合金、陶瓷、钼和/或双金属优选碳化钨或它们的任意组合。在一种变型方案中，螺杆40可以具有一个或多个外涂层。例如，这些螺杆可以具有两个外涂层。这两个外涂层可以例如是钼和碳化钨。在当前的实施例中，螺杆40具有沿着螺杆的一部分延伸的外涂层，该部分位于空心圆筒体10的内部，其中，外涂层构造成与空心圆筒体10的内涂层28等效的磨损防护层并且具有碳化钨。

螺杆40可借助未示出的驱动件予以驱动。该驱动件包括可在两个旋转方向上运行的马达。附加地，该驱动件可以包括传动件和/或传递部件，其形式为耦联部件。挤出机可以构造成逆向或同向转动的挤出机。在当前实施例中，挤出机设计成啮合的(在此紧密啮合的)逆向转动的(在图3a和3b中用箭头示出)双螺杆挤出机。驱动件逆时针地驱动第一螺杆40(在图3a和3b中为左边的螺杆)，并且顺时针地驱动第二螺杆40(在图3a和3b中为右边的螺杆)。但也可考虑这些螺杆的相反的转向。

在图3a中示出了各个螺杆40的转向和起作用的挤压力f。在工作中，螺杆40作用到圆筒30上，进而作用到空心圆筒体10上。特别是在空心圆筒体10上在大约9:00～11:00点钟和13:00～15:00点钟的区域内出现磨损；这用粗的圆弧42示意性地示出。如图3a中所示，在磨损防护层28上出现圆筒磨损。因此，空心圆筒体10并未直接受损。根据所加工的塑料材料而定，在经过一定的运行时间之后停止加工，在这段运行时间内，所出现的圆筒磨损42还比较小，因而还不会导致产品、圆筒30和/或螺杆40明显受损。如果仅仅空心圆筒体10的磨损防护层28涉及到磨损，则大多是这种情况。如果达到了该运行点，就把挤出机圆筒30的空心圆筒体10相对于其初始位置安置在另一个位置。在当前的实施例中，空心圆筒体10首先借助于螺钉34与空心圆筒体32松开。然后，空心圆筒体10围绕其纵轴线12转动180°。结果，空心圆筒体10在该位置又安置在或拧紧在空心圆筒体32上。空心圆筒体10因而已从其初始位置(如图3a中所示)安置在另一个空心圆筒体32上(如图3b中所示)的不同的位置(在此转动180°)。

图3b现在示出了空心圆筒体10，其处于围绕纵轴线12转动了180°并且又拧紧在另一个空心圆筒体32上的位置。因此，所存在的圆筒磨损42现在处于大约7:00～9:00点钟和15:00～17:00点钟的区域内。如果现在又对塑料材料进行加工，则现在圆筒磨损在尚未磨损的或者几乎涉及不到的磨损防护层28上，在空心圆筒体10的上面区域中，或者在大约9:00～11:00点钟和13:00～15:00点钟的区域内发生。

关于其它细节，参见一般性说明，以避免重复。

最后要明确指出，前述一个实施例或多个实施例仅仅用于解释所要求保护的教导，但该教导并不局限于该实施例。

附图标记清单

10带涂层的空心圆筒体

12纵轴线

14端部

16凸缘区段

18螺纹孔

20内凹

22盲孔

24纵向孔/眼镜式孔

26内面

28内涂层/磨损防护层

30圆筒

32无涂层的空心圆筒体

34螺钉

36螺纹销钉

38装置/挤出机

40螺杆

42圆筒-磨损

f挤压力