CN1065813C - 挤压方法、挤压机及由该方法制备的产品 - Google Patents

Abstract

挤压机包括至少一个圆锥形静止部分(1，2)和至少一个可转动的圆锥形旋转部分(3)。旋转部分(3)借助轴承(12a，12b)从其最宽部位安装，第一轴承(12a)接受沿旋转部分(3)一个轴向作用的力，第二轴承(12b)接受沿旋转部分(3)相反轴向作用的力。本发明提供一种很牢固的轴承布置，因而它也可以生产含有至少0.5%的滑动剂且基本上没有焊接线的挤压产品。

Description

挤压方法、挤压机及由该方法制备的产品

本发明涉及一种挤压方法，其中被挤压材料被送入一个挤压机，该挤压机包括至少一个静止部分和至少一个旋转部分，静止部分至少在旋转部分侧有一圆锥形表面，旋转部分至少在静止部分侧有一圆锥形表面，旋转部分的长度与其最大直径的比最大为5倍，旋转部分转动时安装在其最宽部位上的轴承上。

本发明还涉及一种挤压机，该挤压机包括至少一个静止部分和至少一个旋转部分，静止部分至少在旋转部分侧有一圆锥形表面，旋转部分至少在静止部分侧有一圆锥形表面，旋转部分长度与其最大直径的比最大为5倍，旋转部分安装在挤压机最宽部位上的轴承上。

本发明也涉及由上述方法制备的产品。

挤压机中螺旋的长度相对于螺旋直径而言一般是相当大的。在轴承中很难安装长的螺旋。无论螺旋在一端的轴承中安装得多么牢固，在困难的情形中螺旋仍可能弯曲，使其触及设在外侧的缸，这会导致快速的磨损。上述布置中已经公开：长的螺旋从靠近喷嘴端安装在轴承中，使熔融的塑料流过轴承。这种轴承布置并不能防止螺旋弯曲，在塑料团上却可引起不利的焊接线，因而在被挤压的产品中产生弱点。

当准备制造具有很光滑表面的产品时，在被挤压的塑料团中必须混合大量的滑动剂。但是，大量并不溶解在塑料团中的滑动剂如硅油也会导致螺旋和塑料团之间的磨擦较小，因而摩擦生成的热量很小。小的摩擦可使塑料团在螺旋的槽中的某些部位抵抗缸完好地滑移。但是，由于塑料团在其它部位的粘着，在螺旋中容易产生很强的弯矩。因此，采用上述很滑的塑料团会意外地产生螺旋显著磨损、螺旋必须牢固地安装在轴承中的情形。

DE1961078公开了一种挤压机，它包括一个圆锥形静止部分和一个设在静止部分外的可转动的旋转部分。被挤压的材料在静止部分和旋转部分之间被输送。可转动的旋转部分的外缘通过滚柱轴承安装在机架上，使轴承接受在附图中朝下的轴向力。旋转部分也通过滚动轴承安装，该滚动轴承接受径向力。这种挤压机不能应用在旋转部分轴向地承受在附图中朝上的力的情形中。另外，不能监测作用在旋转部分上的力，也不能调控上述力。

EP89906779公开了一种挤压机，它包括至少三个圆锥形静止部分和至少两个设在静止部分之间的圆锥形旋转部分、被挤压的材料通过供应管道在旋转部分和静止部分之间被输送。旋转部分的下表面反抗下部静止部分安装在轴承中。这种轴承布置接受朝下的力，即，此时旋转部分外侧的压力大于内侧压力。这种轴承布置不能接受径向力或者朝上的力，也不能以任何方式监视和调控作用在旋转部分上的力。

本发明的目的在于提供一种没有上述缺陷的挤压方法和挤压机。

按照本发明的方法的特征在于：当旋转部分旋转时，它设置在至少两个轴承上，第一个轴承接受沿旋转部分一个轴向上作用的力，第二个轴承接受沿旋转部分相反轴向上作用的力，轴承相对于挤压机的轴向和径向倾斜设置，轴承一起接受沿径向作用的力。

另外，使用按照本发明的方法制备的产品的特征在于：至少0．5％的滑动剂已经和产品的材料混合，产品基本没有焊接线，产品的壁厚的公差小于2％。

克服问题的努力意外地显示：如果螺旋本身具有强固的圆锥形状的话，那么，熔化及均化塑料团所需要的螺旋通道的足够长度可符合较短螺旋的形式。在这种情形中，与直径成正比的螺旋长度可以制得很短，这可以使轴承装置十分牢固。

本发明的基本构思是，挤压机包括至少一个圆锥形静止部分和至少一个圆锥形旋转部分，旋转部分至少装有两个轴承，下部轴承接受轴向朝下的力，上部轴承接受轴向朝上的力。另外，一个推荐实施例的构思是，轴承相对于挤压机的轴向和径向倾斜设置，使轴承一起接受径向力。另外一个推荐实施例的构思是，轴承装置包括用于测量旋转部分弹性位移的装置，这种测量揭示作用在旋转部分和静止部分上的力。

本发明的优点在于，轴承装置可以制得很强固，也可以生产含有大量滑动剂的产品。另外，测量旋转部分的弹性位移，这就可以控制作用在挤压机上的力。采用本发明的布置也可以将产品壁的公差保持得很小。

现在对照以下附图描述本发明：

图1是按照本发明的挤压机的示意侧剖图，

图2是按照本发明的另一挤压机一部分的示意侧剖图。

图3是在保养过程中的图1所示挤压机的示意侧视图。

图1是按照本发明的挤压机的侧剖图。该挤压机包括一个内部静止部分1和一个设置在内部静止部分外侧的外部静止部分2。至少内部静止部分1的外表面和外部静止部分2的内表面是圆锥形的。内部静止部分1和外部静止部分2之间有一个圆锥形的旋转部分3。旋转部分3的长度与其最宽部分的直径的比最大为5倍。旋转部分3适于在内部静止部分1和外部静止部分2之间转动。旋转部分3由马达5转动。例如，马达5可以是液压马达、电动机或其它的本身公知且适于这种用途的马达。马达5适于通过齿轮系4转动旋转部分3。旋转部分3的转速可以借助齿轮系4以需要的方式调节。另一方面，例如，当使用电动机时，无需齿轮系4，这是由于旋转部分3的转动频率可以按照本身公知的方式调节马达5的转速而得到调节。挤压机的上述构件，其本身是公知的，因而本文不再对其进行更为详细的描述。

该挤压机还包括一条第一供应管道6，被挤压材料可沿其在旋转部分3和外部静止部分2之间送入旋转部分3的外部。挤压机也包括一条第二供应管道7，上述材料沿其可在旋转部分3和内部旋转部分1之间通过一个设在旋转部分3上的一个孔或多个孔8送入旋转部分3内部。被送入第一供应管道6的材料是由第一输送装置9供应的。相应地，为了将材料送入第二供应管道7，还设有一个第二输送装置10。例如，输送装置9和10可以是输送螺旋、泵或其它本身公知的装置。采用上述输送装置可以调节送入供应管道的材料的流动速率。

旋转部分3通过轴承12a和12b安装在传动机架11上。轴承12a和12b的设置可限制旋转部分3在挤压机的轴向上的双向移动。例如，轴承12a和12b最好是图中所示的圆锥形轴承。在图中用虚线表示的轴承12a和12b的轴线最好相对于挤压机的轴向和径向倾斜设置。因此，上部轴承12a接受向上作用在旋转部分3上的力，该力是由于使用第二输送装置10沿着供应管道7通过旋转部分3上的孔8在旋转部分3和内部静止部分1之间输送的材料流量大于使用第一输送装置9沿供应管道6在旋转部分3和外部静止部分2之间输送的材料流量而引起的。在相反的情形中，下部轴承12b接受向下作用在旋转部分3上的力。轴承12a和12b一起接受径向作用在旋转部分3上的力。因此，本轴承布置形成很牢固的轴承。

与传动机架11和外部静止部分2之间有一个上部间隙环13a。相应地，在内部静止部分1和传动机架11之间有一个下部间隙环13b。间隙环13a和13b可以改变，因而它们可以用于调节旋转部分3和静止部分1及2之间的自由间隙。

外部静止部分2、传动机架11和内部静止部分1借助紧固螺栓14连接在一起。上部测杆15a和下部测杆15b也连接于传动机架11。上部测杆15a连接于上部测量传感器16a，下部测杆15b相应地连接于下部测量传感器16b。如果需要，间隙环13a和13b可以稍许屈让，另一方面，紧固螺栓14也可拉伸一定程度。因此，用测量传感器16a和16b可以测量测杆15a和15b的弹性位移，因而测出传动机架11和静止部分1及2的位移。例如，测量传感器16a和16b可以是应变仪或某些其它本身公知的测量装置。弹性位移一般是微米量级的。间隙环13a和13b也可以是弹簧状的，即，它们可以相当容易地屈让，因而弹性位移也较大，因而可以更容易地测量。另外，间隙环13a和13b可以设有力传感器，其直接提供关于作用在间隙环13a和13b上的力的大小的信息。

当挤压机未装载时，来自测量传感器16a和16b的信号可限定为零。当在旋转部分3和外部静止部分2之间供应的材料引起的压力大于作用在旋转部分3和内部静止部分1之间的压力时，紧固螺栓14承受使螺栓拉伸的力。在这种情形中，上部测量传感器16a提供一个信号△S1，例如，该信号可设定为正，它表示与紧固螺栓14的伸长成正比，即，与作用在螺栓上的力成正比的弹性转换功。同时，传动机架11承受一个朝下的力，因而下部测量传感器16b提供弹性转换功△S2，它可限定为负，与向下作用在传动机架11上的力成正比。相应地，当旋转部分3和内部静止部分1之间的压力大于旋转部分3和外部静止部分2之间的压力时，紧固螺栓14的伸长，即，作用在螺栓上的力可从下部测量传感器16b的弹性转换功△S2得到，在这种情形中，弹性转换功为正，向上作用在传动机架11上的力可以用上部测量传感器16a的信号确定，该信号表示弹性转换功△S1，在这种情形中，其为负。因此，借助由测量传感器16a和16b提供的信号可以精确地确定作用在挤压机上的力，如果需要，在这种测量的基础上可以调节向挤压机供应的材料的材料流量。

与挤压机架的组装有关，最好用一个液压转动装置预张紧紧固螺栓14以便形成足够的预张紧。这样形成的预张紧对于紧固螺栓14是中空的并装有加热电阻的情况特别有利。当其后在一个升高的温度下拧紧紧固螺栓14时，可以通过将温度降至正常工作温度的方式来形成预张紧。

使用紧固螺栓17将传动机架11和轴承12a和12b连接于旋转部分3。因此，传动机架11和轴承12a和12b构成一个可以从挤压机其余部分拆下的组件。

附图以虚线表示一个空间，为了润滑齿轮装置和轴承12a和12b向该空间供应润滑油。通过加热润滑油可以加热挤压机，相应地，通过冷却润滑油可以非常容易、有效地冷却挤压机。为了保证向整个挤压机的热传递，间隙环13a和13b必须是传热的。

由于按照本发明的挤压螺旋不弯曲且这种轴承布置很牢固，而且由于用本方法可以很好地控制加工，因而在至少0．5％的滑动剂与材料混合的情形中，按照本发明的挤压机也可以用来制备低公差的产品。例如，产品的塑料基质可以是聚乙烯或聚烯烃，滑动剂可以是聚烯烃蜡、硅油或氟塑性化合物。例如，被挤压的产品可以是塑料管、电缆包皮、薄膜或其它类似产品。在传统的管挤压中，实际上壁的公差约为5％，而标准通常允许大约10％的变化。按照本发明，产品的壁厚可以容易地降至小于2％。相应地，也可以使定心及孔径公差也可以制得很小。例如，当被挤压的材料供应流量在作用于挤压机的力的测量结果的基础上受到控制时，可以使壁的公差小于1％。另一方面，调节被挤压材料中滑动剂量可以影响作用在挤压机上的力。例如，可以向旋转部分外部供应软材料团，而向旋转部分内部供应硬材料团。需要量的滑动剂可以和送至内部的材料混合，因而作用在挤压机上的力可以通过改变滑动剂的量而得到平衡。另一方面，可以向送入内部的材料中加入例如超过5％的显著大的恒定量的滑动剂，从而可提供容易安装电缆的电缆管，即在电缆管中可拉动电缆的距离可以很长。当制备这种产品时，可以通过调节送至外部的材料中的滑动剂的浓度来调节作用在挤压机上的力。另外，按照本发明的设备可以制备含有大量滑动剂且基本没有焊接线的产品，这一点是很重要的，这是因为焊接线由于滑动剂的作用并不很好地封闭。

图2是按照本发明的挤压机的一部分的侧剖图。图2的标号相应于图1的标号。例如，间隙件可以用间隙楔13＇来替代间隙环13a和13b。间隙楔13＇包括一个楔承载件18、楔部19、紧固螺钉20和调整螺钉21。楔承载件18例如可用螺钉安装在传动机架11上。紧固螺钉20则不可移动地连接于楔承载件18。紧固螺钉20和调节螺钉21的设置方式使其除了调节螺钉21能够绕其轴线转动外相互之间是不可移动的。当转动调节螺钉21时，它仍保持在位，同时使楔部19相对于楔承载件18移动。因此，转动调节螺钉21能够以很简便的方式调节旋转部分和静止部分之间的间隙。

图3表示在保养过程中的本发明的挤压机。图3的标号相应于图1和2的标号。在传统的挤压设备中的挤压端部包括一个设置在其自己的支承件上的工具。通常拆卸设备使工具转至一个竖直位置，通过一个提升装置的提升而使各零件相互拆离。由于按照本发明的挤压机的结构很简单，因而拆卸操作可以按照一种全新的方式巧妙地进行。外部静止部分2，以及相应地由旋转部分3和传动机架11形成的组件被放置在分开的小车22上。小车22设置得可在轨道23上移动。另外，小车22可以被设置得一个小车部分地处于另一个中。因此，松开紧固螺钉之后，为了清洁和保养的目的，可以沿着挤压机轴向设置的轨道23拉开不同的部件。采用这种简单的方法可以很好地避免在装配中容易发生的凹痕、与传统工具的拆卸和挤压机的清洁相比较，图3的设备节省时间十倍以上。

附图及关于附图的描述只是要说明本发明的构思。本发明的细部结构可以在权利要求书的范围内变化。这样可以有两个以上的静止部分和一个以上的旋转部分，因而可以制备多层的产品。另外，可以具有一个以上，例如最好四个绕挤压机圆周90°相隔的测量装置，这样，来自每个测量点的信号比较，可以提供关于作用在挤压机不同部分上的力的信息，挤压机不同部分的温度可以根据需要来调节，因而可以得到尽可能小的产品公差。也可以省略挤压机静止部分之一，使被挤压材料自然地只供应至旋转部分和静止部分之间的旋转部分的一侧。

Claims (13)

1．一种挤压方法，其中，被挤压材料送入一个挤压机，该挤压机包括至少一个静止部分(1，2)和至少一个旋转部分(3)，静止部分(1，2)至少在旋转部分(3)那侧具有一个圆锥形表面，旋转部分(3)至少在静止部分那侧具有一个圆锥形表面，旋转部分(3)的长度与其直径之比最小为5倍，旋转部分(3)被转动时旋转部分设置在设在其最宽部位上的轴承上，其特征在于：当旋转部分(3)转动时，它设置在最少两个轴承(12a，12b)上，第一轴承(12a)接受沿旋转部分(3)一个轴向的力，第二轴承(12b)接受沿旋转部分(3)相反轴向的力，轴承(12a，12b)相对于挤压机的轴向和径向倾斜设置，轴承(12a，12b)一起接受沿径向作用的力。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测量旋转部分(3)和静止部分(1，2)之间的弹性位移，在测量结果的基础上确定作用在挤压机上的力。

3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：挤压机包括至少两个静止部分(1，2)，内部静止部分(1)具有至少一个圆锥形外表面，外部静止部分(2)具有至少一个圆锥形内表面，静止部分(1，2)之间有至少一个可转动的旋转部分(3)，分别测量旋转部分(3)和内部静止部分(1)之间及旋转部分(3)和外部静止部分(2)之间的弹性位移，在测量的基础上确定作用在静止部分(1，2)和旋转部分(3)上的力。

4．根据权利要求2所述的方法，其特征在于：滑动剂与静止部分(1，2)和旋转部分(3)之间供应的材料混合，根据从弹性位移获得的测量结果调节滑动剂的量。

5．根据权利要求3所述的方法，其特征在于：被挤压的材料分别送入旋转部分(3)的外部和内部，根据从弹性位移获得的测量结果调节送至旋转部分(3)至少一侧的材料中的滑动剂的量。

6．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过控制润滑轴承(12a，12b)的润滑油的温度来控制挤压机的温度。

7．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：借助预张紧组装挤压机的机架，所述预张紧是通过在紧固螺栓(14)安装就位前对其加热及在安装后使其冷却到正常工作温度而形成的。

8．一种挤压机，它包括至少一个静止部分(1，2)和至少一个旋转部分(3)，静止部分至少在旋转部分(3)那侧有一圆锥形表面，旋转部分(3)至少在静止部分那侧有一圆锥形表面，旋转部分(3)的长度与其最大直径之比最大为5倍，旋转部分(3)从其最宽部位在轴承中安装在挤压机上，其特征在于：旋转部分(3)装有至少两个轴承(12a，12b)，第一轴承(12a)接受沿旋转部分(3)一个轴向的力，第二轴承(12b)接受沿旋转部分相反轴向的力，轴承(12a，12b)相对于挤压机轴向和径向倾斜设置，轴承(12a，12b)一起接受沿径向作用的力。

9．根据权利要求8所述的挤压机，其特征在于：在旋转部分(3)和静止部分(1，2)之间有用于测量旋转部分(3)和静止部分(1，2)之间的弹性位移的装置。

10．根据权利要求8或9所述的挤压机，其特征在于：挤压机包括至少两个静止部分(1，2)，内部静止部分(1)具有至少一个圆锥形外表面，外部静止部分(2)具有至少一个圆锥形内表面，至少一个可转动的圆锥形旋转部分(3)设置在静止部分(1，2)之间，挤压机包括测量装置，其用于测量旋转部分(3)和外部静止部分(2)之间及旋转部分(3)和内部静止部分(1)之间的弹性位移。

11．根据权利要求8所述的挤压机，其特征在于：轴承(12a，12b)是圆锥形轴承。

12．根据权利要求8所述的挤压机，其特征在于：挤压机包括一个传动机架(11)，它与轴承(12a，12b)一起构成一个可从挤压机其余部分拆下的组件。

13．根据权利要求8所述的挤压机，其特征在于：至少挤压机的传动机架(11)和旋转部分(3)构成一个组件，该组件布置得在保养过程中借助小车(22)沿一条与挤压机轴线平行的轨道(23)被移动。

Images