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CN102089138A - 用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置 - Google Patents

用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置 Download PDF

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CN102089138A
CN102089138A CN2008801302529A CN200880130252A CN102089138A CN 102089138 A CN102089138 A CN 102089138A CN 2008801302529 A CN2008801302529 A CN 2008801302529A CN 200880130252 A CN200880130252 A CN 200880130252A CN 102089138 A CN102089138 A CN 102089138A
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Abstract

本发明涉及一种用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置，所述弹性体复合物意在于用于制造车辆车轮的轮胎。该装置(1)包括：保持本体(2)；心轴(3)，所述心轴插入到保持本体(2)中，沿着纵向轴线(X-X)延伸，并且与保持本体(2)一起限定环形室(4)；多个挤出螺杆(5)，所述多个挤出螺杆布置在环形室(4)中并且与纵向轴线(X-X)平行。在心轴(3)中形成有第一回路(13)，用于进行温度控制的热交换流体，第一回路包括：中心通道(15)，所述中心通道在心轴(3)内沿着纵向轴线(X-X)延伸；和多个平行的周边通道(18)，所述周边通道在心轴(3)的靠近环形室(4)的周边部分中延伸并且与中心通道(15)流体连通。

Description

用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置
技术领域
本发明涉及一种用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置。
具体地，本发明涉及一种用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置，所述弹性体复合物意在于用于制造车辆车轮的轮胎。
背景技术
车辆车轮的轮胎大体上包括胎体结构，该胎体结构包括至少一个胎体帘布层，该胎体帘布层具有与相应的环形锚定结构接合的相应的相对端部翼片，所述环形锚定结构与通常称为“胎圈”的区域成一体。
与胎体结构相关联的是带束结构，该带束结构包括一个或多个带束层，所述带束层相对于彼此和相对于胎体帘布层以径向叠置的关系布置，所述带束层具有织物或金属增强帘线，所述帘线具有交叉的定向和/或基本上与轮胎的圆周延伸方向平行。
由弹性体材料制成的胎面带与轮胎的其它半成品一样也在径向外部位置处施加到带束结构。胎面带可以通过挤出生产。通过挤出获得半成品，所述半成品通过具有预定的横截面轮廓的带或条限定，所述带没有胎面花纹并且基于待制成的轮胎的尺寸而切成适当的尺寸。
由弹性体复合物制成的相应侧壁也在轴向外部的位置处施加到胎体结构的侧表面上，每个侧壁都从胎面带的一个侧边缘延伸直到靠近对胎圈的相应环形锚定结构为止，所述侧壁还可以预先制成为挤出的或拉制的区段构件形式。
在通过组装各个半成品而构造的生胎之后，通常执行硫化和模制处理，所述硫化和模制处理的目的在于通过弹性体复合物的交联来确定轮胎的结构稳定性，并且还在于在硫化之前在绕胎体缠绕的胎面带上印上期望的胎面花纹以及在侧壁上印上可能的特定图形标记。
众所周知的是，借助连续工作的挤出机来制备制造上述部件所需的弹性体复合物。
例如，文献US 2004/0094862 A1公开了一种适于制备包含有填料和其它添加剂的弹性体的多轴的挤出机。该挤出机包括以下区域：供料区域，在所述供料区域处测量弹性体和添加剂；塑化区域，所述塑化区域设置有适于搅拌的至少一个元件，其中弹性体和添加剂被转化成混合物；设置有适于搅拌的另一个元件的区域，在所述区域中填料被研磨并且分布在弹性体中。挤出机包括容纳内部芯部的外部壳体，并且在所述内部芯部和所述外部壳体之间限定容纳挤出螺杆的室。挤出机具有用于内部芯部的冷却系统和用于外部壳体的冷却系统。
文献US 2007/0121421 A1公开了一种多轴的挤出机，该挤出机包括壳体和轴向芯部。在所述壳体和轴向芯部之间限定有圆形室，所述圆形室容纳有多个平行的轴。芯部具有轴向孔和外部螺旋形通道，所述轴向孔和外部螺旋形通道适于供冷却液体穿过。
壳体包括多个环形分段，所述多个环形分段设置有用于冷却液体的孔。每个所述分段还具有电加热装置，所述电加热装置布置在所述分段的外圆周上。
发明内容
申请人已经解决了在达到高生产率的同时获得高质量的复合物的问题。
申请人已经注意到，在使用连续工作的挤出机生产弹性体复合物的过程中，可以通过采用较大尺寸的多轴(或者多螺杆)的挤出机来提高生产率。
然而，申请人已经看到，弹性体复合物是热敏的，并且如果在加工期间弹性体复合物即使局部地超过极限温度，则弹性体复合物也将受到过早硫化以及危险且不期望的硫化处理，其中依据处理类型，所述极限温度可以包含在90℃和150℃之间。
另外，申请人已经注意到，挤出机的热交换能力随着所述挤出机的尺寸的增大而降低，这是因为热交换表面的增大小于挤出机自身的容量的增大。因此，较大的挤出机存在与容纳在挤出机中的复合物的温度控制相关的更多问题。
因此，通过最优化复合物和构成挤出机的元件之间的热交换，申请人已经解决了对多螺杆的挤出机内部的复合物的温度进行更有效地控制的问题，特别是对于较大尺寸的多螺杆的挤出机。特别地，申请人已经解决了在多螺杆的挤出机的内部空间中随着时间的过去控制复合物中的温度分布的问题。
申请人已经发现，如果在多螺杆的挤出机中的中心心轴的径向外部部分处设置有相互平行且与沿着所述心轴的纵向轴线延伸的中心通道流体连通的多个通道形成物的构造，则能够获得用于弹性体复合物的温度控制的非常有效的回路。
更具体地，在第一方面中，本发明涉及一种用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置，所述多螺杆的挤出机装置包括：
-保持本体；
-心轴，所述心轴插入到所述保持本体中，并且沿着纵向轴线延伸；所述心轴和所述保持本体在所述心轴和所述保持本体之间限定环形室；
-多个挤出螺杆，所述多个挤出螺杆布置在所述环形室中，并且与所述纵向轴线平行；
-用于热交换流体的至少一个第一回路，以对所述环形室内部的温度进行控制，所述第一回路形成在所述心轴中；
其中，所述第一回路包括：
-中心通道，所述中心通道在所述心轴内沿着所述纵向轴线延伸；
-多个平行的周边通道，所述多个平行的周边通道在心轴的靠近所述环形室的周边部分中延伸，并且与所述中心通道流体连通。
申请人已经发现，通过在环形室附近提供彼此靠近的多个通道，可以减小心轴的热阻和“环形室-心轴”的热阻，即，能够最大化含有复合物的环形室和心轴自身之间的热交换。另外，中心通道能够使热交换流体进入周边通道，并且在维持压降的程度的较低且确保第一回路的高效率的同时将所述热交换流体分布在所述周边通道中。另外，通过采用中心通道，可以简化用于输送和返回热交换流体的外部连接件。
本发明在所述方面的至少一个中可以具有一个或者多个优选的特征，以下说明所述一个或者多个优选的特征。
优选地，第一回路的周边通道与纵向轴线平行。
另外，优选地，第一回路的周边通道是形成在心轴中的孔。
通过孔的构造能够快速且简单地形成与轴平行的通道，并且能够降低制造回路的成本和时间。
根据优选的实施例，第一回路的每个周边通道都具有截面直径，所述截面直径包含在挤出螺杆的最大直径的约0.05倍和约0.4倍之间。
每个挤出螺杆都具有包含在约30mm和约150mm之间的最大直径。
这些尺寸的通道足够小，以确保在这些通道内流动的流体具有较高的速度，从而最大化热交换，并且同时这些尺寸的通道都足够大，以不会在冷却回路内部引起过大的压降。
另外，第一回路的每个周边通道与环形室相距的最小距离大于或等于约5mm。
此外，优选地，第一回路的每个周边通道与相邻的周边通道相距的最小距离大于或等于约5mm。
孔彼此之间的以及孔与环形室的距离，即，孔与心轴的径向外表面的距离，使得在不存在损害心轴自身的结构完整性的任何风险的情况下最大化热交换。
优选地，第一回路的周边通道中的至少一个的一个端部与另一个周边通道的一个端部流体连通。
另外，第一回路的周边通道中的至少一个的一个端部与中心通道流体连通。
周边通道彼此连接的模式和周边通道与中心通道连接的模式允许对于具体的要求以最便利的方式制成第一回路。
根据优选的实施例，每个周边通道的两个相对的端部都与中心通道流体连通。
根据这个解决方案，每个周边通道都以与其它周边通道独立的方式连接到中心通道。这样，由于热交换流体通过具有减小的截面的周边通道所导致的压降被最小化，通过速度被最大化，并且流体自身和相应的心轴部分之间的热交换也被最大化。
根据又一个优选的实施例，第一回路的周边通道组织成并连的组。每个组的周边通道相互串联连接。第一回路具有：输送管道，所述输送管道可以将中心通道连接到每个组的第一周边通道的一个端部；和返回管道，所述返回管道将每个组的最后一个周边通道的一个端部连接到中心通道。
优选地，每个组的周边通道是相邻的。
因此，沿着心轴的圆周延伸部，第一回路限定具有减小长度的迂回部分，所述减小长度的迂回部分限制压降并且保持有效的热交换，这是因为无论如何穿过第一回路的流体在心轴的周边部分中保持了有限的时间段。另外，借助有限数量的输送管道和返回管道形成的若干组允许限制由于去除材料(如制造第一回路所要求的那样)而导致的结构弱化。
或者，第一回路的周边通道相互串联连接；第一回路具有：输送管道，所述输送管道将中心通道连接到第一周边通道的一个端部；和返回管道，所述返回管道将最后一个周边通道的一个端部连接到中心通道。
因此，沿着心轴的圆周延伸部，第一回路限定单个迂回部分。优选地，周边通道中的至少某些周边通道具有不同的长度。
根据优选的实施例，第一回路具有输送管道和返回管道，所述输送管道和返回管道将周边通道连接到中心通道；所述输送通道中的至少某些输送管道布置在沿着纵向轴线不同的点处。
另外，优选地，第一回路具有输送管道和返回管道，所述输送管道和返回管道将周边通道连接到中心通道；所述返回管道中的至少某些返回管道布置在沿着纵向轴线不同的点处。
通过在不同的点处分布输送管道和返回管道以及周边通道的多样化的长度，可以基于挤出机的工作区域而获得有差异的热交换。例如，仍然冷的流体的输送管道可以有利地布置在强混合的区域中，在所述强混合的区域中，由于弹性体材料的高粘度，产生了大量的热量。在环形室的填充另外较低(大约30％)的传输区域中，可以布置较少的周边通道和/或可以放置返回管道，已经吸收了所产生的热量的绝大部分的流体穿过所述返回管道。
根据优选的实施例，中心通道包括：径向内部部分，所述径向内部部分通过输送管道与周边通道流体连通；和径向外部部分，所述径向外部部分通过返回管道与所述周边通道流体连通。
这种构造允许降低心轴内部的第一回路的庞大程度。
优选地，中心通道的径向外部部分具有截面直径，所述截面直径包含在挤出螺杆的最大直径的约0.5倍和约1.2倍之间。
另外，中心通道的径向内部部分具有截面直径，所述截面直径包含在挤出螺杆的最大直径的约0.35倍和约0.85倍之间。
用于输送和返回流体的这些通道截面能够维持心轴的中心区域中的流体的较低的压降，在所述心轴的中心区域处热交换较不重要。
在优选的实施例中，所述挤出机装置包括形成在保持本体中的用于温度控制的至少一个第二回路。
因此，通过环形室的径向内壁和径向外壁二者执行温度调节。
优选地，所述挤出机装置包括用于温度控制的多个第二回路，所述多个第二回路是独立的并且沿着纵向轴线轴向地对准。
若干独立的第二回路的存在使每个所述第二回路的效率都能够增大，并且与其它区域无关地调节环形室的每个区域的温度。
根据一个实施例，保持本体包括多个段，所述多个段沿着所述纵向轴线轴向地对准；每个所述段都具有用于温度控制的第二回路。
分割成若干分段有助于产生各个第二回路。
优选地，用于温度控制的第二回路具有多个周边通道，所述多个周边通道是平行的，并且在保持本体的靠近环形室的部分中延伸。
另外，优选地，用于温度控制的第二回路的周边通道与纵向轴线平行。
根据优选的实施例，第二回路的每个周边通道都具有截面直径，所述截面直径包含在挤出螺杆的最大直径的约0.05倍和约0.4倍之间。
这些尺寸以与用于心轴通道相同的方式确保流体在所述通道内部高速流动，从而最大化热交换，并且同时这些尺寸不会在用于温度控制的一个或多个第二回路中产生过大的压降。
优选地，第二回路的每个周边通道与环形室相距的最小距离大于或等于约5mm。
另外，第二回路的每个周边通道与相邻的周边通道相距的最小距离大于或等于约5mm。孔彼此之间以及孔与环形室之间的距离(即，孔与保持本体的径向内表面之间的距离)，使得在不损害保持本体自身的结构完整性的情况下最大化热交换。
根据优选的实施例，所述挤出机装置包括联接到用于温度控制的第一回路的温度调节单元。
另外，优选地，温度调节单元位于心轴的外部。
最优选地，所述挤出机装置包括联接到用于温度控制的第二回路的温度调节单元。
另外，优选地，所述挤出机装置包括多个独立的温度调节单元，每个所述温度调节单元都联接到用于温度控制的第二回路中的一个。
温度调节单元位于保持本体的外部。
温度调节单元作用在容纳于相应的回路中的流体上，所述相应的回路又与接触复合物的心轴的和/或保持本体的侧面进行热交换。
通过采用联接到第一回路和/或一个或多个第二回路的温度调节单元，可以以非常精确的方式调节经过所述回路的热交换流体的温度，并且环形室的内壁的设定温度将在较少度(有利的是+/-5℃)的范围内保持基本恒定。专门用于保持本体的每个回路的温度调节单元还允许被处理的弹性体复合物的温度一个区域接着一个区域地进行调节。
穿过心轴和/或保持本体的第一回路和第二回路的存在允许简化保持本体的结构和挤出机的心轴的结构，其中，通过外部单元进行温度调节的热交换流体在所述第一回路和第二回路内部流动。
由于在热交换流体的温度在热交换流体在相应的通道内流动的同时进行调节，所以不需要采用用于填充和/或排空回路的阀或者其它设备。结果是，挤出机非常可靠，并且温度调节更加准确。事实上，不存在与打开阀以及随后的填充/排空管道相关的瞬态过程和延迟。另外，由于不存在阀，可以进一步降低冷却管道中的压降。
优选地，温度调节单元包括第二冷却回路。
另外，优选地，温度调节单元包括第二加热回路。
这样，可以基于具体要求对热交换流体进行冷却和/或加热。此外，这种构造允许在不使用安装在环形室附近的电阻器的情况下加热环形室的多个部分。结果是，挤出机装置的结构(心轴和保持本体)更加简单，并且以更加均匀和受控的方式进行加热。
根据一个实施例，所述挤出机装置还包括插入到周边通道中以便减小这些周边通道的截面的杆。所述杆能够局部地减少通路截面，并且在需要获得更多热交换的那些点处增大热交换流体的速度。
根据一个实施例，在心轴的横截面中，周边通道和中心通道的面积总和与心轴的截面积之间的比包含在约0.05和约0.7之间。
附图说明
进一步的特征和优点将从对根据本发明的用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置的优选的但非排外的实施例的详细说明中而变得更加明显。
下文中将参考作为非限制性示例所给出的附图进行描述，其中：
-图1示出了根据本发明的用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置的轴向平面中的局部剖视图；
-图2是图1中的挤出机装置的横截面；
-图2a示出了放大比例的图2的一部分；
-图3a和3b示出了图1中的挤出机装置的第一元件的相应的分解且局部分裂的透视图；
-图4a和4b示出了图1中的挤出机装置的第二元件的相应的分解且局部分裂的透视图；
-图5示出了图1中的挤出机装置的变型方案的轴向平面中的局部剖视图；
-图6示出了与图3a和3b中的元件相关的温度控制回路的示意图。
具体实施方式
参照附图，用于生产优选地用于制造车辆车轮的轮胎的弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置总体上用附图标记1指示。
挤出机装置1包括大致圆柱形的保持本体2，所述保持本体2主要沿着纵向方向延伸并且在其室的内侧处具有心轴3。
在心轴3的径向外表面和保持本体2的径向内表面之间限定有环形室4(图2)，所述环形室4与保持本体2的室部分地重合。心轴3沿着纵向轴线“X-X”延伸并且以固定的方式同轴地安装在本体2中。
保持本体2具有至少一个入口开口2a，所述至少一个入口开口2a径向地通向保持本体2的侧壁，以便能够将待生产的复合物的成分引入到环形室4中。保持本体2还具有用于位于本体2自身的远端处的完成的复合物的排放开口2b。在图1和5所示的实施例中，排放开口2b与环形室4的打开的纵向端部相对应。
在环形室4中围绕心轴3且与纵向轴线“X-X”平行地布置有挤出螺杆5，所述挤出螺杆5在数量上优选为六个或者更多个(在所示的实施例中为十二个)。螺杆5是通过本体2可旋转地支撑的贯穿和自清洁的螺杆，并且螺杆5基本沿着环形室4的整个纵向延伸部延伸。螺杆5由马达(未示出)驱动旋转，并且沿着螺杆5的纵向延伸部具有多个区域，所述多个区域具有不同的结构特征，以使复合物经受到不同的处理步骤。
螺杆5通过螺杆的转动而致使复合物的成分沿着预定的传输方向“T”前进，并且同时致使复合物的成分以生产复合物自身且在通过排放开口2b排出所述复合物之前使所述复合物具有期望的物理化学特性的方式被处理。例如，沿着复合物的传输方向“T”，挤出机装置1具有材料供给区域、塑炼(mastication)区域、混合区域和用于朝向所述排放开口2b传输的区域。
不管具有不同处理的区域的特定次序，设置有具有强混合的区域、传输区域和已混合的区域。
在强混合的区域中，由于所处理的材料的粘度，材料受到剪切应力和轴向应力，并产生热量。在这些区域中，几乎完成环形室部分4的填充，并且所处理的材料基本与保持本体2的整个径向内部对应表面和心轴3的径向外部对应表面相接触。在传输区域中，环形室4的填充包括在约20％和50％之间，并且材料受到较小的变形/应力。
保持本体2在其径向内表面处具有凹陷6(图2)，所述凹陷6与纵向轴线“X-X”平行地延伸，并且具有圆弧形式的横截面。心轴3在其径向外表面处具有对应的凹陷7(图2)，所述凹陷7与纵向轴线“X-X”平行地延伸，并且具有圆弧形式的横截面。螺杆5容纳在所述凹陷6、7中。
在心轴3和保持本体2的两个相邻的凹陷7和6之间限定有轴向突起8、9，处理过的材料能够在所述轴向突起8、9处从一个螺杆5运动到相邻的螺杆5。
螺杆5的最大直径“DS”(图2a)典型地包括在约30mm和约150mm之间。这个最大直径“DS”典型地对于单个挤出机装置1的所有螺杆5都是相同的，并且可以与凹陷6、7的直径基本一致。
保持本体2(图1和5)具有管状形状，并且保持本体2形成有沿着纵向轴线“X-X”对准的多个环形段10。
每个环形段10的轴向长度和螺杆5的最大直径“DS”之间的比优选地包含在约2和约10之间。
每个环形段10都形成有中心环形本体11和一对环形端部本体12，所述一对环形端部本体12安装到中心环形本体11的相对的纵向端部(图3a和3b)。
挤出机装置1还包括：形成在心轴3中的用于温度控制的第一回路13；和多个第二回路14，所述多个第二回路14优选地是彼此独立的，所述多个第二回路14形成在保持本体2中，用于温度控制(图1和5)。
第一回路13具有圆形截面的中心通道15，所述中心通道15在心轴3中延伸环形室4的大致整个长度，并且与纵向轴线“X-X”同轴。
中心通道15至少在其轴向延伸部的一段上通过与纵向轴线“X-X”同轴的圆柱形阻挡件16被密封地分成两个隔间，即，中心通道15具有径向内部部分15a和径向外部部分15b。圆柱形阻挡件16还通过截头圆锥体状的本体17被支撑在中心通道15内部，所述截头圆锥体状的本体17具有在圆柱形阻挡件16上封闭的较小的圆形边缘和与中心通道15的径向外表面接触的较大圆形边缘。在图1和5所示的实施例中，圆柱形阻挡件16布置在中心通道15的与排放开口2b相对的一段中。截头圆锥体状的本体17与圆柱形阻挡件16一起形成整体元件，并且截头圆锥体状的本体17将通道15分成第一长度和第二长度，所述第一长度设置有径向内部部分15a和径向外部部分15b，所述第二长度限定单个容积并且用靠近排放开口2b的封闭远端终止。
中心通道15的径向内部部分15a具有截面直径“D1”，所述截面直径“D1”包含在最大直径“DS”的约0.35倍和约0.85倍之间。中心通道15的径向外部部分15b具有截面直径“D2”，所述截面直径“D2”包含在最大直径“DS”的约0.5倍和约1.2倍之间(图2)。
第一回路13还具有多个周边通道18，所述多个周边通道18彼此平行并且与纵向轴线“X-X”平行。周边通道18通过形成在心轴3的径向周边部分(即，靠近环形室4的部分)中的孔限定。优选地，如从图2中所示的心轴3的横截面明显看到的那样，这些周边通道18的中心布置在以所述纵向轴线“X-X”为中心的圆周上，并且这些周边通道18彼此以相等的距离成角度地间隔开。
优选地，每个周边通道18都与心轴3的对应的轴向突起9径向地对准。所示的周边通道18具有圆形形状，但是根据未示出的可替代的实施例，周边通道18也可以采用其它更加复杂的形状，例如椭圆形的形状。
所述第一回路13的每个周边通道18(图2)都具有：截面直径“d1”，所述截面直径“d1”包含在最大直径“DS”的约0.05倍和约0.4倍之间，优选地，包含在最大直径“DS”的约0.15倍和约0.3倍之间；和与相邻的周边通道18相间隔的最小距离“l1，即，孔的两个侧表面之间的距离，所述最小距离“l1”大于或等于约5mm。
在心轴3的横截面中，周边通道18和中心通道15的面积总和与心轴3的截面积之间的比包含在约0.05和约0.7之间。
另外，环形室4的每个周边通道18的最小距离“s1”，即，沿着与心轴3的径向外表面垂直的方向测量的、孔18的侧表面和心轴3的所述径向外表面之间的最小距离，等于或大于约5mm。
心轴3的长度包含在最大直径“DS”的约10倍和约60倍之间。
周边通道18通过传输管道19和返回管道20与中心通道15流体连通(图1、5和4a、4b)。
传输管道19沿着基本径向的方向延伸，并且将中心通道15的径向内部部分15a连接到周边通道18。返回管道20也沿着基本径向的方向延伸，并且将周边通道18连接到径向外部部分15b。
诸如水的热交换流体通过径向内部部分15a导入，部分地或者完全地穿过中心通道15，并且流到输送管道19中，直到周边通道18为止。流体通过周边通道18行进，并且随后通过返回管道20流到径向外部部分15b中，然后从心轴3流出。
根据未示出的可替代的实施例，输送管道19将径向外部部分15b连接到周边通道18，并且返回管道20将周边通道18连接到径向内部部分15a。热交换流体通过径向外部部分15b导入，并且流到输送管道19中，直到周边通道18为止。流体通过周边通道18行进，并且随后通过返回管道20流到径向内部部分15a中，并且从心轴3流出。
每个周边通道18的相对的两个端部通过输送管道19和返回管道20连接到中心通道15，以便形成用于流体的平行的路径，并且从而获得最大的效率。在图5中示出的实施例中绘制出了这种类型的周边通道18。
优选地，如图4a和4b中所示，周边通道18组织成组，并且每个组的周边通道18，优选地每个组的相邻的周边通道18，相互串联连接，这意味着连接管道21使两个周边通道的相邻的端部同时流体连通，以便形成迂回路径。串联的第一周边通道18通过输送管道19连接到中心通道15，并且同一个串联的最后的周边通道18通过返回管道20连接到中心通道15。因此，不同的组与中心通道15并联。图4a和4b示出了四个组，每个所述组都由串联的三个周边通道18形成。在图4a和4b中，所述四个组中的一个组中的流体的完整路径被突出显示：输送管道19将中心通道15连接到串联的第一周边通道18的第一端部；连接管道21将第一周边通道18的与第一端部相对的第二端部连接到串联的与第一周边通道18相邻的第二周边通道18的第二端部；又一个连接管道21将第二周边通道18的与第二端部相对的第一端部连接到串联的与第一周边通道18相邻的第三周边通道18的第一端部；返回管道20将串联的第三周边通道18的与第一端部相对的第二端部连接到中心通道15的径向外部部分15b。
在未示出的可替代的实施例中，所有周边通道18都在单个串联中相互连接，并且心轴3具有单个输送管道19和单个返回管道20。
输送管道19和返回管道20以及可能的连接管道21可以直接形成在心轴3的本体中，或者优选地形成在关闭所述心轴3的纵向端部的板中。另外，根据未示出的结构变型方案，心轴本体可以由相互轴向靠近布置的若干个段制成。
图1、5、4a和4b示出了关闭心轴3的与排放开口2b相对的一个端部的第一板22。第一板22具有限定返回管道20的径向通路，所述径向通路与限定中心通道15的近端的相应的中心空间23连通。第一板22还在其联接到心轴本体的面上具有切向槽，一旦第一板22联接到心轴本体，则所述切向槽限定连接管道21。
形成在空间23的底面中的是贯穿口24，圆柱形阻挡件16穿过所述贯穿口24。圆柱形阻挡件16的穿过第一板22的端部与以下将描述的回路的外部部件的输送流体连通。贯穿口24的径向外部部分使中心通道15的径向外部部分15b与回路的所述外部部件的返回部分流体连通。
图4a和4b示出了第二板25，所述第二板25关闭心轴3的靠近排放开口2b放置的一个端部。第二板25具有限定输送管道19的径向通路，所述径向通路与限定中心通道15的封闭远端的相应中心空间26连通。第二板25还在其联接到心轴本体的面上具有切向槽，一旦第二板25联接到心轴本体，则所述切向槽限定连接管道21。
根据可替代的实施例，周边通道18具有不同的长度，并且可以沿着心轴3的轴向延伸部定位在不同的段中。结果是，输送管道19和/或返回管道20沿着心轴3的纵向轴线“X-X”定位在不同的点处。或者，心轴3被分成两个部件，并且最短的周边通道18的输送管道19制成为形成在所述两个部件的相互接近的面中的槽的形式。
参照保持本体2，位于保持本体2的每个环形段10中的每个第二回路14都具有多个周边通道27，所述多个周边通道27彼此平行并且与纵向轴线“X-X”平行。
周边通道27通过形成在保持本体2的径向内部部分(即，靠近环形室4的部分)中的孔限定。优选地，如通过图2中所示的保持本体2的横截面所突出显示的那样，这些周边通道27的中心沿着以所述纵向轴线“X-X”为中心的圆周布置，并且这些周边通道27彼此以相等的距离成角度地间隔开。
优选地，与保持本体2的对应的轴向突起8径向地对准的每个周边通道27都可以比其余的通道27朝向纵向轴线“X-X”运动远离更大的距离。
所述第二回路14的每个周边通道27都具有：截面直径“d2”(图2a)，所述截面直径“d2”包含在最大直径“DS”的约0.05倍和约0.4倍之间，优选地，包含在最大直径“DS”的约0.15倍和约0.3倍之间；和与相邻的周边通道27相间隔的最小距离“l2”，所述最小距离“l2”大于或等于约5mm。
另外，环形室4和每个周边通道27之间的最小距离“s2”，即，沿着与保持本体2的径向内表面垂直的方向测量的、孔27的侧表面和保持本体2的所述径向内表面之间的最小距离，大于约5mm。
周边通道27通过传输管道28和返回管道29与第二回路14的外部部分(下文中说明)流体连通，所述传输管道28和返回管道29优选地沿着大致径向方向延伸。
如图3a和3b所示，周边通道27组织成组，并且优选地每个组的相邻的周边通道27相互串联连接，即，设置有连接管道30，所述连接管道30使两个周边通道27的相邻的端部同时流体连通，以便形成迂回路径。
图3a和3b示出了两个组，每个组都由十二个周边通道27串联形成。输送管道28将外部回路连接到串联的第一周边通道27的第一端部；连接管道30将第一周边通道27的与第一端部相对的第二端部连接到串联的与第一周边通道27相邻的第二周边通道27的第二端部；又一个连接管道30将第二周边通道27的与第二端部相对的第一端部连接到串联的与第一周边通道27相邻的第三周边通道27的第一端部；诸如此类，直到第十二周边通道27。返回管道29将串联的第十二周边通道27的与第二端部相对的第一端部连接到第二回路14的外部部分。
在未示出的第二可替代的实施例中，所有周边通道27都在单个串联中相互连接，并且保持本体2具有单个输送管道28和单个返回管道29。
输送管道28和返回管道29以及连接管道30形成在环形端部本体12中。
图3a和3b示出了第一环形端部本体12，所述第一环形端部本体12具有布置成并排关系并限定输送管道28的两个基本径向的通路。第一环形端部本体12在其联接到中心环形本体11的面上具有切向槽，一旦所述第一环形端部本体12联接到中心环形本体11，则所述切向槽限定连接管道20。第一环形端部本体12具有布置成并排关系并限定返回管道29的另外两个基本径向的通路。
图3a和3b示出了第二环形端部本体12，所述第二环形端部本体12在其联接到中心环形本体11的面上具有切向槽，一旦所述第二环形端部本体12联接到中心环形本体11，则所述切向槽限定连接管道30。
如图3a和3b中所示，插置于接连的两个中心环形本体11之间的每个第二环形端部本体12都具有如上所述的第一环形端部本体12的特征和第二环形端部本体12的特征二者。
有利的是，第一回路13的周边通道18和/或属于第二回路14的周边通道27中可以同轴地插入有适于减小流体的通过截面以增大流体速度和与此相关的热交换的杆(未示出)。为此，所述杆的截面小于相应的周边通道18、27的截面。例如，杆的截面积包含在杆所插入的周边通道18、27的截面积的约10％和90％之间。所述杆可以位于周边通道18、27中，或者位于周边通道18、27的需要获得更加有效的局部热交换的长度中。
用于温度调节的第一回路13和/或每个第二回路14还包括(图6)泵31和相同数量的独立的温度调节单元32，所述温度调节单元32适于控制和调节热交换流体的温度。这些单元32和泵31分别处于心轴3的外部和保持本体2的外部并且分别属于第一回路13和第二回路14的外部部分。
泵31在恒定压力下工作，所述恒定压力优选地包含在3bar和12bar之间，并且所述泵31保持相应的回路13和14内部的流动恒定。
图6示意性地示出了在相应的环形段10中经过的第二回路14中的一个。
除了在环形段10中经过的上述部分(周边通道27、输送管道28和返回管道29以及连接管道30)以外，第二回路14还包括将返回管道29连接到输送管道28的外部部分。温度调节单元32作用在这个外部部分上，以基于从传感器接收的信号冷却和/或加热热交换流体，所述传感器直接或者间接地测量环形室4的与段10相关的部分内部的一个或者多个温度。类似的解决方案可以用于表示第一回路13，在所述第一回路13处，代替环形段10，设置有心轴3，并且流体流过中心通道15和周边通道18。
每个温度调节单元32都遵循热交换原理工作，并且优选地包括第二冷却回路33(例如，利用经过冷冻的水)和第二加热回路34(例如，利用蒸汽或电阻器)。
或者，可以为第二回路14提供一个温度调节单元32和一个泵31，并且可以为第一回路13提供一个温度调节单元32和一个泵31，或者可以为所有所述回路13、14提供单个温度调节单元31和单个泵32。
通过使用独立的第二回路14，可以基于挤出机的工作区域在每个所述第二回路14中设定水温。例如，在具有强混合的区域中将优选地提供较低的水温，以便获得更加有效的热交换并且带走更多的热量。

Claims (36)

1.一种用于生产弹性体复合物的多螺杆的挤出机装置，所述多螺杆的挤出机装置包括：
-保持本体(2)；
-心轴(3)，所述心轴插入到所述保持本体(2)中，并且沿着纵向轴线(X-X)延伸；所述心轴(3)和所述保持本体(2)在所述心轴和所述保持本体之间限定环形室(4)；
-多个挤出螺杆(5)，所述多个挤出螺杆布置在所述环形室(4)中，并且与所述纵向轴线(X-X)平行；
-用于热交换流体的至少一个第一回路(13)，以控制所述环形室(4)内部的温度，所述第一回路(13)形成在所述心轴(3)中；
其中，所述第一回路(13)包括：
-中心通道(15)，所述中心通道在所述心轴(3)内沿着所述纵向轴线(X-X)延伸；
-多个平行的周边通道(18)，所述多个平行的周边通道在所述心轴(3)的靠近所述环形室(4)的周边部分中延伸，并且与所述中心通道(15)流体连通。
2.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的周边通道(18)与所述纵向轴线(X-X)平行。
3.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的周边通道(18)是形成在所述心轴(3)中的孔。
4.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的每个周边通道(18)都具有截面直径(d1)，所述截面直径包含在挤出螺杆(5)的最大直径(DS)的约0.05倍和约0.4倍之间。
5.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的每个周边通道(18)与所述环形室(4)相距的最小距离(s1)大于或等于约5mm。
6.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的每个周边通道(18)与相邻的周边通道(18)相距的最小距离(l1)大于或等于约5mm。
7.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的周边通道(18)中的至少一个的一个端部与另一个周边通道(18)的一个端部流体连通。
8.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的周边通道(18)中的至少一个的一个端部与所述中心通道(15)流体连通。
9.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，每个所述周边通道(18)的两个相对的端部都与所述中心通道(15)流体连通。
10.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的周边通道(18)组织成并连的多个组；每个组的周边通道(18)都相互串联连接；所述第一回路具有：输送管道(19)，所述输送管道将所述中心通道(15)连接到所述组的第一周边通道(18)的一个端部；和返回管道(20)，所述返回管道将所述组的最后一个周边通道(18)的一个端部连接到所述中心通道(15)。
11.根据权利要求10所述的挤出机装置，其中，每个组的周边通道(18)都是相邻的。
12.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)的周边通道(18)相互串联连接；所述第一回路(13)具有：输送管道(19)，所述输送管道将所述中心通道(15)连接到第一周边通道(18)的一个端部；和返回管道(20)，所述返回管道将最后一个周边通道(18)的一个端部连接到所述中心通道(15)。
13.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述周边通道(18)中的至少某些周边通道具有不同的长度。
14.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)具有输送管道(19)和返回管道(20)，所述输送管道和返回管道将所述周边通道(18)连接到所述中心通道(15)；所述输送管道(19)中的至少某些输送管道沿着所述纵向轴线(X-X)布置在不同的点处。
15.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述第一回路(13)具有输送管道(19)和返回管道(20)，所述输送管道和返回管道将所述周边通道(18)连接到所述中心通道(15)；所述返回管道(20)中的至少某些返回管道沿着所述纵向轴线(X-X)布置在不同的点处。
16.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述中心通道(15)包括：径向内部部分(15a)，所述径向内部部分通过所述输送管道(19)与所述周边通道(18)流体连通；和径向外部部分(15b)，所述径向外部部分通过所述返回管道(20)与所述周边通道(18)流体连通。
17.根据权利要求16所述的挤出机装置，其中，所述中心通道(15)的径向外部部分(15a)具有截面直径(D1)，所述径向外部部分的所述截面直径包含在挤出螺杆(5)的最大直径(DS)的约0.5倍和约1.2倍之间。
18.根据权利要求16所述的挤出机装置，其中，所述中心通道(15)的径向内部部分(15b)具有截面直径(D2)，所述径向内部部分的所述截面直径包含在挤出螺杆(5)的最大直径(DS)的约0.35倍和约0.85倍之间。
19.根据权利要求1所述的挤出机装置，所述挤出机装置包括至少一个用于温度控制的第二回路(14)，所述第二回路形成在所述保持本体(2)中。
20.根据权利要求19所述的挤出机装置，所述挤出机装置包括用于温度控制的多个第二回路(14)，所述多个第二回路是独立的并且沿着所述纵向轴线(X-X)轴向地对准。
21.根据权利要求1所述的挤出机装置，其中，所述保持本体(2)包括多个段(10)，所述多个段沿着所述纵向轴线(X-X)轴向地对准；每个所述段(10)都具有用于温度控制的第二回路(14)。
22.根据权利要求19、20或21所述的挤出机装置，其中，用于温度控制的所述第二回路(14)具有多个周边通道(27)，所述第二回路的所述多个周边通道是平行的，并且在所述保持本体(2)的靠近所述环形室(4)的部分中延伸。
23.根据上一项权利要求所述的挤出机装置，其中，用于温度控制的所述第二回路(14)的周边通道(27)与所述纵向轴线(X-X)平行。
24.根据权利要求22所述的挤出机装置，其中，所述第二回路(14)的每个周边通道(27)都具有截面直径(d2)，所述第二回路的每个周边通道的所述截面直径包含在挤出螺杆(5)的最大直径(DS)的约0.05倍和约0.4倍之间。
25.根据权利要求22所述的挤出机装置，其中，所述第二回路(14)的每个周边通道(27)与所述环形室(4)相距的最小距离(s2)大于或等于约5mm。
26.根据权利要求22所述的挤出机装置，其中，所述第二回路(14)的每个周边通道(27)与相邻的周边通道(27)相距的最小距离(l2)大于或等于约5mm。
27.根据权利要求1所述的挤出机装置，所述挤出机装置包括联接到用于温度控制的所述第一回路(13)的温度调节单元(32)。
28.根据上一项权利要求所述的挤出机装置，其中，所述温度调节单元(32)位于所述心轴(3)的外部。
29.根据权利要求19所述的挤出机装置，所述挤出机装置包括联接到用于温度控制的所述第二回路(14)的温度调节单元(32)。
30.根据权利要求20或21所述的挤出机装置，所述挤出机装置包括多个独立的温度调节单元(32)，每个所述温度调节单元都联接到用于温度控制的所述第二回路(14)中的一个。
31.根据权利要求29或30所述的挤出机装置，其中，所述温度调节单元(32)位于所述保持本体(2)的外部。
32.根据权利要求27至31中的至少一项所述的挤出机装置，其中，所述温度调节单元(32)包括第二冷却回路(33)。
33.根据权利要求27至31中的至少一项所述的挤出机装置，其中，所述温度调节单元(32)包括第二加热回路(34)。
34.根据以上权利要求中的任一项所述的挤出机装置，所述挤出机装置还包括插入到所述周边通道(18、27)中以便减小所述周边通道的截面的杆。
35.根据以上权利要求中的任一项所述的挤出机装置，其中，在心轴的横截面中，所述周边通道(18)和所述中心通道(15)的面积总和与所述心轴(3)的截面积之间的比包含在约0.05和约0.7之间。
36.根据以上权利要求中的任一项所述的挤出机装置，其中，每个所述挤出螺杆(5)都具有包含在约30mm和约150mm之间的最大直径(DS)。
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