螺桿和用于制造螺桿的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種螺桿（1），該螺桿包括繞軸線（a）可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的基體（2），至少一個(gè)螺桿螺紋（3）圍繞該基體螺旋狀地延伸，其中，在螺桿（1）中設(shè)置有至少一個(gè)流體通道（4），該流體通道構(gòu)成為用于導(dǎo)通經(jīng)調(diào)溫的流體。為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)要處理的物料的改善的調(diào)溫，本發(fā)明規(guī)定，所述流體通道（4）構(gòu)成為如下通道，該通道被加工到所述至少一個(gè)螺桿螺紋（3）中并且隨著該螺桿螺紋螺旋狀地延伸。此外，本發(fā)明涉及一種用于制造這樣的螺桿的方法。
【專利說(shuō)明】螺桿和用于制造螺桿的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種螺桿，該螺桿包括繞軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的基體，至少一個(gè)螺桿螺紋圍繞該基體螺旋狀地延伸，其中，在所述螺桿中設(shè)置有至少一個(gè)流體通道，該流體通道構(gòu)成為用于導(dǎo)通經(jīng)調(diào)溫的流體。此外，本發(fā)明涉及一種用于制造這樣的螺桿的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]同類型的螺桿用以特別是輸送、壓縮并最終擠出不同類型的物料。例如在塑料處理中考慮這些措施。另一種意義重大的應(yīng)用情況是物料的熱解處理。螺桿在螺桿筒中旋轉(zhuǎn)，其中，在要熱解的物料中一方面通過(guò)機(jī)械功將熱能引入到物料中；但另一方面也通過(guò)如下方式將熱能引入到物料中，即，通過(guò)所述的流體通道引導(dǎo)受熱的流體、特別是加熱的液體。
[0003]在已知的內(nèi)部加熱的螺桿中，通過(guò)在螺桿基體內(nèi)、亦即在螺桿芯內(nèi)或者在螺桿中心內(nèi)的中央孔進(jìn)行氣態(tài)或者液態(tài)的調(diào)溫介質(zhì)的輸入，其中，存在合適的回轉(zhuǎn)接頭，以便由靜止的供給源給轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿供給介質(zhì)。在同樣已知的電加熱裝置中，加熱元件處于螺桿的中央孔內(nèi)。在燃燒器加熱時(shí)，燃燒器火焰直接被定位在螺桿的中央孔之前或者在螺桿的中央孔內(nèi)。
[0004]在已知的解決方案中不利的是，能量引入到要處理的物料中的可能性是非常有限的。在已知的同類型的螺桿中，調(diào)溫介質(zhì)到要處理的物料中的熱流僅僅從在螺桿基體中的孔、亦即從螺桿芯或者說(shuō)從螺桿中心進(jìn)行；因此僅從螺桿基面并因此僅在螺桿的小的面部分上進(jìn)行熱傳遞。這樣形成的或者能產(chǎn)生的溫度梯度阻止到要輸送的或者在物理和/或化學(xué)方面要改變的物料上的、連續(xù)的熱傳遞。
[0005]這點(diǎn)特別是在如下工序中是不利的，在這些工序中要調(diào)溫的物料傾向于在螺桿的螺紋側(cè)面上沉積，為此特別是指向熱解工序。此外，在存在的解決方案中負(fù)面的是，在高溫應(yīng)用中的效率是差的，這又特別是在熱解工序中起不利作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)在于，進(jìn)一步改進(jìn)一種開(kāi)頭所述類型的螺桿，使得避免所述的缺點(diǎn)。因此應(yīng)提供一種如下的螺桿，在該螺桿中能夠以比現(xiàn)今更有效的方式將熱引入到要處理的物料中。這特別是應(yīng)使得能夠更有效地進(jìn)行如下熱解工序變成可能，在這些熱解工序中必須將大的熱量通過(guò)螺桿引入到要處理的物料中。也應(yīng)建議一種用于制造這樣的螺桿的、有利的方法。
[0007]該任務(wù)通過(guò)本發(fā)明的解決方案的特征在于，流體通道構(gòu)成為如下的通道，該通道被加工到所述至少一個(gè)螺桿螺紋中并且隨著該螺桿螺紋螺旋狀地延伸。
[0008]在此優(yōu)選地規(guī)定，所述通道沿徑向延伸直至螺桿螺紋的如下高度中，該高度為螺桿螺紋的外半徑的至少80%、優(yōu)選至少90%。
[0009]所述通道優(yōu)選在螺桿螺紋的徑向外部區(qū)域中通過(guò)封閉元件、特別是通過(guò)封閉金屬板關(guān)閉。在此，所述封閉元件優(yōu)選熔焊或者釬焊在螺桿螺紋上。[0010]除了所述通道之外，可以構(gòu)成有至少一個(gè)在中央設(shè)置的第二通道。對(duì)于給該第二通道供給經(jīng)調(diào)溫的流體想到兩種優(yōu)選的可能性:
[0011]所述通道可以與第二通道在螺桿的一個(gè)唯一的端部流體連接，該端部與螺桿的在其上將經(jīng)調(diào)溫的流體輸入給螺桿的端部遠(yuǎn)離，從而所述通道和第二通道能夠被經(jīng)調(diào)溫的流體順序地、亦即串聯(lián)地穿流。
[0012]備選地也可能的是，所述通道與第二通道在螺桿的兩個(gè)端部相互流體連接，從而所述通道和第二通道能夠被經(jīng)調(diào)溫的流體并行地穿流。在這種情況下，在第二通道中可以設(shè)置有至少一個(gè)節(jié)流閥，以便節(jié)流經(jīng)調(diào)溫的流體通過(guò)第二通道的流量。因此如下控制是可能的，即，多少流體應(yīng)流動(dòng)通過(guò)螺旋形延伸的第一通道和多少流體應(yīng)流動(dòng)通過(guò)中央的第二通道。
[0013]用于制造這樣的螺桿的方法包括如下步驟:
[0014]a)制造基體連同一體成型的螺桿螺紋；
[0015]b)將通道加工到螺桿螺紋中，其中，所述通道在螺桿螺紋中螺旋形延伸，并且從螺桿螺紋的沿徑向位于外部的側(cè)面去除螺桿螺紋的材料；
[0016]c)利用封閉元件封閉螺桿螺紋的沿徑向位于外部的端部區(qū)域。
[0017]將通道加工到螺桿螺紋中(按照特征b)優(yōu)選通過(guò)銑削過(guò)程進(jìn)行。在此特別優(yōu)選地規(guī)定，銑刀、優(yōu)選以其縱軸線沿徑向定向的指形銑刀在螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)與螺桿螺紋的螺距相應(yīng)地被沿軸向引導(dǎo)。
[0018]在借助于銑刀加工出螺旋形延伸的通道直至所希望的徑向深度之后，可以封閉通道的沿徑向位于外部的開(kāi)口，為此例如熔焊上或者釬焊上經(jīng)輥壓的金屬板。在釬焊的情況下推薦使用硬焊料，因?yàn)槁輻U在運(yùn)行中經(jīng)受更高的溫度。
[0019]因此，本發(fā)明的建議適合于被有效地內(nèi)部加熱的(必要時(shí)也內(nèi)部冷卻的)螺桿、特別是用于輸送和擠出物料，其中，通過(guò)熱傳遞面的擴(kuò)大達(dá)到熱傳遞(必要時(shí)也冷傳遞)的高的效率。
[0020]優(yōu)選的應(yīng)用是物料的熱解處理、塑料處理和松疏物料輸送，其中，因此所建議的螺桿優(yōu)選用在反應(yīng)化學(xué)設(shè)備、塑料處理機(jī)器、冷卻螺桿輸送設(shè)備以及干燥設(shè)備中。
[0021]本發(fā)明的構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)在螺桿和物料之間的熱傳遞面的顯著擴(kuò)大并由此能實(shí)現(xiàn)更有效的熱傳遞。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]在附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。圖中:
[0023]圖1示出一個(gè)螺桿的一個(gè)區(qū)段的徑向剖視圖，該螺桿用于物料的熱解處理，
[0024]圖2示出一個(gè)被調(diào)溫介質(zhì)穿流的螺桿的側(cè)視圖，按照流體引導(dǎo)的第一種可能性，
[0025]圖3示出一個(gè)與圖2相應(yīng)的螺桿的側(cè)視圖，按照流體引導(dǎo)的第二種可能性，和
[0026]圖4示出一個(gè)與圖2相應(yīng)的螺桿的側(cè)視圖，按照流體引導(dǎo)的第三種可能性。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在圖1中可看出一個(gè)螺桿I的一部分(亦即基本上靠近螺桿一個(gè)軸向端部的區(qū)域)，該螺桿具有一個(gè)螺桿基體2，在該螺桿基體上一體成型有一個(gè)螺桿螺紋3，該螺桿螺紋以已知的方式螺旋狀地環(huán)繞基體2。在此，螺桿螺紋3沿軸向方向a環(huán)繞基體2。
[0028]所示的是一個(gè)單線螺桿；按照本發(fā)明的構(gòu)思自然也能完全一樣地在多線螺桿中使用。
[0029]經(jīng)調(diào)溫的(受熱的)流體(當(dāng)前考慮受熱的液體)由螺桿I的一個(gè)端部8沿螺桿I的流體輸入方向Z被輸入，亦即被輸入到一個(gè)第二通道6中。第二通道6通過(guò)三個(gè)連接孔10與一個(gè)通道4流體連接。
[0030]通道4被加工到螺桿螺紋3中。在此建議，一個(gè)帶有橫截面形狀Q的通道(如在圖1中可看出)被銑出到螺桿螺紋3中，其中，通道4以與螺桿螺紋3相等的螺距在該螺桿螺紋中延伸。因此，螺桿螺紋3沿著其螺旋形的走向到處都具有通道4。要說(shuō)明的是，自然絕不強(qiáng)制的是，所述通道4在螺桿I或者螺桿螺紋3的整個(gè)軸向長(zhǎng)度上延伸；也可以設(shè)有螺桿螺紋3的沒(méi)有通道4的區(qū)段。
[0031]橫截面形狀Q自然能夠匹配實(shí)際的需要。特別是如下的形狀可以是有利的，該形狀沿徑向向內(nèi)加寬，以便需要時(shí)相對(duì)于螺紋面11具有恒定的壁厚。在這種情況下，通道4的加工自然是更耗費(fèi)的。
[0032]在螺桿螺紋3的徑向外部區(qū)域中，通道4通過(guò)一個(gè)封閉元件5封閉。在此可以是一個(gè)經(jīng)輥壓的金屬板，該金屬板從外部鋪設(shè)到(銑出的)螺桿螺紋3上并且然后在該螺桿螺紋上被熔焊住或者釬焊住。也可能的是，將一個(gè)管套裝到螺桿I上，該管在螺桿螺紋3的徑向外部端部的區(qū)域中被熔焊?。还艿牟恍枰牟糠秩缓罂梢员蝗コ?切除)。
[0033]如可看出的，通道4在螺桿螺紋3中沿徑向向內(nèi)延伸直至深度t。此外引入高度h，通道4沿徑向向外延伸直至該高度。對(duì)于深度t已證明如下的值，該值等于螺桿螺紋3的外半徑R的10%至30%之間。然而對(duì)于高度h優(yōu)選設(shè)置如下的值，該值為螺桿螺紋3的外半徑R的至少80% ;在本實(shí)施例中，高度h處于外半徑R的約93%。
[0034]在經(jīng)調(diào)溫的流體通過(guò)第二通道6沿流體輸入方向Z已被輸入之后，因此該流體通過(guò)各連接孔10到達(dá)在螺桿螺紋3中螺旋形環(huán)繞的通道4中并且因此能夠有效地給螺桿螺紋3的螺紋面11調(diào)溫、亦即當(dāng)前加熱。
[0035]該基本原理在圖2中又一次示意性地示出。經(jīng)調(diào)溫的流體在螺桿I的端部8沿流體輸入方向Z通過(guò)螺桿I的一個(gè)回轉(zhuǎn)接頭12并且特別是一短段第二通道6在中央被輸入。按照如圖1中所示的方式，經(jīng)調(diào)溫的流體然后到達(dá)通道4中，以便在螺桿螺紋3中螺旋形地流動(dòng)。經(jīng)調(diào)溫的流體現(xiàn)在在螺桿螺紋3的螺紋面11上已經(jīng)將熱放出給由螺桿I輸送的物料，該流體在螺桿I的端部7以相似的方式又離開(kāi)螺桿，其中，又設(shè)有一短段第二通道6和一個(gè)回轉(zhuǎn)接頭13。流體沿流體輸出方向A流出。
[0036]在按照?qǐng)D3的解決方案中設(shè)有另一種流體引導(dǎo)。經(jīng)調(diào)溫的流體也在螺桿的端部8沿流體輸入方向Z通過(guò)一個(gè)回轉(zhuǎn)接頭12到達(dá)螺桿I中。流體通過(guò)一短段第二通道6 (如圖1所示)達(dá)到螺旋形延伸的通道4中，以便沿螺桿的軸向方向a螺旋形地環(huán)繞并且在螺桿螺紋3的螺紋面11上放出熱。在螺桿I的端部7，螺旋形延伸的通道4過(guò)渡到一個(gè)第二通道6中，該第二通道在中央穿過(guò)整個(gè)螺桿I延伸，如由圖3所得知的。流體現(xiàn)在在通道6中沿反方向朝螺桿I的端部8回流并且通過(guò)回轉(zhuǎn)接頭12沿流體輸出方向A離開(kāi)該螺桿。因此，按照本發(fā)明的該實(shí)施形式，中央的第二通道6如在現(xiàn)有技術(shù)中用來(lái)將熱由經(jīng)調(diào)溫的流體傳遞到要輸送的物料上。[0037]另一種備選的流體引導(dǎo)在圖4中示出。這里，流體在螺桿的端部8沿流體輸入方向Z到達(dá)螺桿中。設(shè)置在中央的第二通道6在分岔部位14處分叉并且一方面在螺桿I的內(nèi)部中在中央地繼續(xù)前進(jìn)；此外，螺旋形延伸的通道4按照在圖1中所示的方式在分岔部位14處開(kāi)始。在螺桿I的端部7，螺旋形延伸的通道4和中央的第二通道6在匯流部位15處重新聚集；流體由這里開(kāi)始沿流體輸出方向A通過(guò)中央的第二通道6離開(kāi)螺桿I。
[0038]為了一方面在中央的第二通道6中的流體流和在螺旋形延伸的通道4中的流體流的比例等于所希望的值，一個(gè)可調(diào)整的節(jié)流閥9設(shè)置在第二通道6中。通過(guò)調(diào)整節(jié)流橫截面積可以限定，經(jīng)調(diào)溫的流體的哪些體積流通過(guò)通道4流動(dòng)和哪些體積流通過(guò)第二通道6流動(dòng)。
[0039]通過(guò)在螺桿中央通道中使用(可調(diào)整的)流動(dòng)節(jié)流閥9可以調(diào)整在螺桿中央通道6和螺旋形的通道4之間的流動(dòng)比例，使得在螺桿芯或者螺桿基體的熱傳遞面和螺桿螺紋11的熱傳遞面之間存在數(shù)學(xué)比例。也可在工藝流程上想到其他的流動(dòng)比例，例如在使用整個(gè)裝置的外部加熱時(shí)。
[0040]因此，構(gòu)成為輸送螺桿、擠出螺桿或者壓縮螺桿的螺桿I在結(jié)構(gòu)上這樣構(gòu)造，使得中央孔的一段(第二通道6)用作加熱或者冷卻介質(zhì)的流入或者流出。
[0041]螺桿螺紋這樣構(gòu)造，使得與工藝流程上所必需的螺桿螺距和螺旋厚度相應(yīng)地加工出向外封閉的空腔(通道4)，該空腔在需要時(shí)與中央孔(第二通道6)連接。
[0042]因此，與已知的解決方案相比顯著地?cái)U(kuò)大供熱傳遞使用的傳遞面并且相應(yīng)地改善用于熱傳遞的可能性。有利的是，用于處理物料的非常寬的溫度應(yīng)用范圍變得可能。
[0043]這點(diǎn)特別是使得能夠利用所建議的螺桿改善地進(jìn)行熱解過(guò)程，在這些過(guò)程中在要處理的物料中需要非常高的溫度，該溫度能夠通過(guò)經(jīng)調(diào)溫的、通過(guò)螺桿輸送的熱流體來(lái)產(chǎn)生。因此，利用所建議的構(gòu)思，能夠?qū)⒔?jīng)調(diào)溫的流體的高的能量流導(dǎo)入到要處理的物料中。
[0044]螺桿I的所建議的構(gòu)造對(duì)于輸送熱油、鹽溶液作為液態(tài)的吸附性物質(zhì)或者類似的液體已經(jīng)被證明為特別有利的；這一點(diǎn)也對(duì)于輸送氣態(tài)的介質(zhì)有效。在此能夠以高的效率實(shí)現(xiàn)直至超過(guò)500°C的溫度，其中，在整個(gè)構(gòu)件表面上的非常均勻的熱分布是可能的。這點(diǎn)又特別對(duì)在熱解設(shè)備中的螺桿是有利的。
[0045]所建議的螺桿自然可以用在任意的設(shè)備中、不僅在單螺桿設(shè)備中而且在多螺桿設(shè)備中。
[0046]螺桿旋轉(zhuǎn)引起熱載體在螺桿螺紋中的非常良好的可動(dòng)性。由此，所提出的構(gòu)思適合于最為多樣化的流體的調(diào)溫介質(zhì)，而不出現(xiàn)停滯現(xiàn)象。因此在通道4的結(jié)構(gòu)性構(gòu)造中多種變型是可能的。
[0047]對(duì)于熱解應(yīng)用重要的是，要處理的物料至少暫時(shí)地保持在氧氣隔絕下。利用所提出的解決方案無(wú)問(wèn)題地滿足該要求。
[0048]附圖標(biāo)記列表
[0049]I 螺桿
[0050]2 基體
[0051]3螺桿螺紋
[0052]4流體通道
[0053]5封閉元件[0054]6第二通道
[0055]7螺桿的端部
[0056]8螺桿的端部
[0057]9節(jié)流閥
[0058]10連接孔
[0059]11螺紋面
[0060]12回轉(zhuǎn)接頭
[0061]13回轉(zhuǎn)接頭
[0062]14分岔部位
[0063]15匯流部位
[0064]a軸向方向/軸線
[0065]r徑向方向
[0066]h高度
[0067]t深 度
[0068]R外半徑
[0069]Z流體輸入方向
[0070]A流體輸出方向
[0071]Q橫截面形狀
【權(quán)利要求】
1.螺桿(1)，該螺桿包括繞軸線(a)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的基體(2)，至少一個(gè)螺桿螺紋(3)圍繞該基體螺旋狀地延伸，其中，在所述螺桿(I)中設(shè)置有至少一個(gè)流體通道(4)，該流體通道構(gòu)成為用于導(dǎo)通經(jīng)調(diào)溫的流體， 其特征在于， 所述流體通道(4)構(gòu)成為如下通道，該通道被加工到所述至少一個(gè)螺桿螺紋(3)中并且隨著該螺桿螺紋螺旋狀地延伸。
2.按照權(quán)利要求1所述的螺桿，其特征在于，所述通道(4)沿徑向(r)延伸直至螺桿螺紋(3)的如下高度(h)中，該高度為螺桿螺紋(3)的外半徑(R)的至少80%、優(yōu)選至少90%。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的螺桿，其特征在于，所述通道(4)在螺桿螺紋(3)的徑向外部區(qū)域中通過(guò)封閉元件(5)、特別是通過(guò)封閉金屬板關(guān)閉。
4.按照權(quán)利要求3所述的螺桿，其特征在于，所述封閉元件(5)熔焊或者釬焊在螺桿螺紋(3)上。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的螺桿，其特征在于，除了所述通道(4)之外構(gòu)成有至少一個(gè)在中央設(shè)置的第二通道(6)。
6.按照權(quán)利要求5所述的螺桿，其特征在于，所述通道(4)與第二通道(6)在螺桿(I)的一個(gè)唯一的端部(7)流體連接，該端部與螺桿(I)的在其上將經(jīng)調(diào)溫的流體輸入給螺桿Cl)的端部遠(yuǎn)離，從而所述通道(4)和第二通道(6)能夠被經(jīng)調(diào)溫的流體順序地穿流。
7.按照權(quán)利要求5所述的螺桿，其特征在于，所述通道(4)與第二通道(6)在螺桿(I)的兩個(gè)端部(7、8)相互流體連接，從而所述通道(4)和第二通道(6)能夠被經(jīng)調(diào)溫的流體并行地穿流。
8.按照權(quán)利要求7所述的螺桿，其特征在于，在第二通道(6)中設(shè)置有至少一個(gè)節(jié)流閥(9)，以便節(jié)流經(jīng)調(diào)溫的流體通過(guò)第二通道(6)的流量。
9.用于制造螺桿(I)的方法，該螺桿包括繞軸線(a)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置的基體(2)，至少一個(gè)螺桿螺紋(3)圍繞該基體螺旋狀地延伸，其中，在螺桿(I)中設(shè)置有至少一個(gè)流體通道(4)，該流體通道構(gòu)成為用于導(dǎo)通經(jīng)調(diào)溫的流體， 其特征在于， 所述方法包括如下步驟: a)制造基體(2)連同一體成型的螺桿螺紋(3)； b)將通道(4)加工到螺桿螺紋(3)中，其中，所述通道(4)在螺桿螺紋(3)中螺旋形延伸，并且從螺桿螺紋(3)的沿徑向位于外部的側(cè)面去除螺桿螺紋(3)的材料； c)利用封閉元件(5)封閉螺桿螺紋(3)的沿徑向位于外部的端部區(qū)域。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將通道(4)加工到螺桿螺紋(3)中通過(guò)銑削過(guò)程進(jìn)行，其中，特別是銑刀、優(yōu)選沿徑向(r)定向的指形銑刀在螺桿(I)旋轉(zhuǎn)時(shí)與螺桿螺紋(3 )的螺距相應(yīng)地被沿軸向引導(dǎo)。
【文檔編號(hào)】B29C45/74GK103476569SQ201280013927
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月19日
【發(fā)明者】G·瓦爾肖爾, L·克貝爾曼 申請(qǐng)人:M.E.E.有限公司