旨在用于挤出或混合弹性体的螺杆及其装配方法 |
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| 申请号 | CN201280007924.3 | 申请日 | 2012-02-06 | 公开(公告)号 | CN103347677B | 公开(公告)日 | 2017-04-12 |
| 申请人 | 米其林集团总公司; 米其林研究和技术股份有限公司; | 发明人 | P·阿内; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种旨在用于挤出或混合弹性体或塑料产品的螺杆（2），以及装配所述螺杆的方法。其包括：‑ 支撑 件（6），‑至少一个套筒（16），所述至少一个套筒（16）具有从套筒的外表面突出的至少一个浮凸（20），以及‑至少一个裂口环状固定构件（8），所述构件相对于所述螺杆的轴线（4）在径向方向上在所述套筒与支撑件之间被夹紧，以将所述套筒刚性固定至支撑件（6）。具有截头圆锥形表面（22、12）的所述构件（8）与所述套筒（16）相互 接触 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.旨在挤出或混合弹性体或塑料产品的螺杆(2)，其特征在于其包括： |
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| 说明书全文 | 旨在用于挤出或混合弹性体的螺杆及其装配方法技术领域背景技术[0002] 用于挤出弹性体或塑料产品的装置通常包括在圆筒的腔体中容放的挤出螺杆。所述螺杆显示出不同的浮凸，特别是一个或多个螺纹，所述不同的浮凸的功能沿着螺杆的长度变化。因此，螺纹的节距在螺杆的一个节段中相对较短，从而其主要功能是在压力下将橡胶置于腔体内。在另一节段中，螺纹显示出中等节距，这增加了橡胶的速度。最后，在另一节段中，螺杆显示出诸如指状物（doigt）或切削片的浮凸，其主要功能是混合橡胶的不同成分。 [0003] 取决于待制造轮胎的类型和橡胶的性质而使用不同构造的螺杆。不同于整体替换螺杆，而是考虑以轴的形式实现螺杆，所述轴接收具有旨在与橡胶接触的浮凸的可移动套筒。取决于制造工艺的要求，将一个或多个套筒设置于轴上，用以获得所需的螺杆构造，而无需整体替换螺杆。该设置也具有如下优点：当套筒中的任一个变得磨损或缺损时允许将其替换，并同时保留其他套筒。 [0004] 使用与径向齿的键槽装配或甚至筒对筒装配作为一般规则，以将每个套筒刚性固定至螺杆的轴。然而，当套筒与橡胶接触时套筒经受的力集中在键上，因此这出现了较高的破裂风险。此外，已发现在套筒具有特别小的直径之处的螺杆的那些节段上，通过键固定是不适当的。 发明内容[0005] 本发明的一个目的是提供另一种在螺杆上装配套筒的方法。 [0006] 为此目的，根据本发明提供了一种旨在挤出或混合弹性体或塑料产品的螺杆，其包括： [0007] -支撑件， [0008] -至少一个套筒，所述至少一个套筒具有从套筒的外表面突出的至少一个浮凸，以及 [0009] -至少一个裂口环状固定构件，所述构件相对于所述螺杆的轴线在径向方向上在所述套筒与支撑件之间被紧固，以将所述套筒刚性固定至所述支撑件，具有截头圆锥形表面的所述构件与所述套筒相互接触。 [0010] 因此，由于所述环状固定构件的紧密装配，由所述套筒传递的力在整个所述构件上分布而没有使其破裂的风险。另外，该套筒的刚性固定的方法可与所有套筒直径，特别是最小的套筒直径相容，因此已发现这是高度有利的。 [0011] 此外，截头圆锥形表面有利于所述构件和所述套筒彼此附接，也有利于它们的拆卸。特别地，可通过将这两个元件彼此接触放置并它们长度的最大部分叠放，从而手动预组装这两个构件。仅有最后的紧固借助工具进行。此外，固定构件为裂口的事实意味着固定构件具有如下能力：打开更大或更小程度以适应各个套筒和支撑件的节段的直径，所述固定构件径向插入所述套筒与支撑件的节段之间。换言之，所述构件在圆周方向上不受限制。在这些条件下，通过使所述构件与套筒接触而施加的紧固力被适当地传递至支撑件。 [0012] 所述套筒，或所述套筒中的至少一个优选显示出小于或等于10mm，优选小于或等于3mm的壁厚。 [0013] 所述较小的厚度改进了紧固力的传递，因此紧固力在所述支撑件的整个圆周上扩散。在操作中，螺杆的驱动转矩可合适地从所述支撑件传送至所述构件，然后传送至所述套筒。 [0014] 所述固定构件有利地在相对于构件的轴向方向平行的方向上裂口。 [0015] 能够设想所述固定构件显示出至少两个裂口，例如至少四个裂口。 [0016] 相对较高数量的裂口的存在有利于所述构件的变形。 [0017] 所述裂口，或所述裂口中的至少两个有利地从所述构件的各自不同的端部边缘延伸。 [0018] 这有助于改进在所述构件中的变形的良好分布。 [0019] 所述构件优选显示出比所述套筒的总长度更小的总长度。 [0020] 因此，可在螺杆的轴线方向上彼此紧靠邻接的放置所述套筒，以防止材料在套筒之间经过，且无需所述构件类似地相互邻接，从而阻碍套筒的邻接。 [0021] 所述固定构件优选经由构件的单个截头圆锥形接触面而与套筒接触。 [0022] 根据本发明同样地提出了一种用于挤出或混合弹性体或塑料产品的装置，其包括根据本发明的螺杆。 [0023] 根据本发明还提出了一种用于组装旨在用于挤出或混合弹性体或塑料产品的螺杆的方法，其中裂口环状固定构件相对于螺杆轴线在径向方向上紧固于支撑件与套筒之间，使得所述构件和所述套筒经由所述构件和所述套筒的截头圆锥形表面而相互接触，并从而将所述套筒刚性固定至所述支撑件，其中所述套筒具有从套筒的外表面突出的至少一个浮凸。 [0024] 所述套筒优选压入配合于所述支撑件上。 [0025] 所述支撑件有利地为延伸的。 [0026] 这是实施压入配合的便利方法。实际上，如果支撑件在固定构件与该固定构件上的套筒的紧固过程中被延伸，则延伸的最终完成将在三个元件之间产生大体轴向但也为径向的残余应力，这将导致该三个元件之间的压缩尤其是高强度的紧固，因此产生可靠的刚性安装。 [0027] 支撑件的远端节段借助内部柱塞而被推动（所述内部柱塞从近端节段引出，并抵靠所述远端节段邻接），优选通过靠压于支撑件的近端节段上的轴承，例如靠压于与支撑件一体化的衬套上或靠压于在拧紧至支撑件的末端部分上紧固的环状固定构件上。 [0028] 所述实现延伸的方法具有如下优点：其为牢固的，并且使远端节段的外部无障碍以能够在该点处装上零件或装配工具。 [0029] 优选地，所述构件装配于支撑件上，所述套筒随后被推到所述构件。 [0030] 数量至少为两个的套筒有利地以如下方式装配于支撑件上：一旦组装完成，套筒相互轴向压缩。 [0031] 因此，在使用螺杆时材料在所述构件与套筒之间侵入的风险以此方式得到限制。如果已通过将支撑件延伸而进行装配，则所述压缩可导致套筒之间在轴向方向上的残余压缩应力。 [0032] 根据本发明还提出了一种拆卸根据本发明的螺杆的方法，其中支撑件为延伸的。 [0034] 在参照附图以非限制性实例的方式提供的实施方案和变体的如下描述中，本发明的其他特征和优点将更加明显，在附图中： [0035] -图1为根据本发明的一个实施方案的挤出螺杆的分解立体图， [0036] -图2为示出了图1中所述螺杆的一部分在装配状态下的原理的轴向剖面图，[0037] -图3为图1中的螺杆和已组装的设备的立体图，其示出了将套筒装配至螺杆上的方法， [0038] -图4为与图3类似的视图，其示出了螺杆的拆卸方法， [0039] -图5为来自图4中的设备的侧面的视图， [0040] -图6和图7为分别为根据图5和图6中的设备的平面VI-VI和VII-VII的轴向截面和横向截面视图；并且 [0041] -图8为示出了螺杆的固定构件中的一个的可替代的实施方案的立体图。 具体实施方式[0042] 在图1和图2中示出了螺杆2，其为用于挤出在车轮的轮胎制造中所用的橡胶的装置的一部分。这些车轮旨在用于例如客车车辆、轻型货物车辆、多用途车辆、重型货物类型车辆或甚至用于土木工程的机械。橡胶由例如天然橡胶、合成橡胶、增强填料、添加剂和油的混合物组成。螺杆的功能之一还可以为执行至少一部分对在挤出装置内的成分进行的混合。 [0043] 螺杆2通常具有细长形状，其为围绕螺杆的纵向轴线4旋转对称。螺杆包括支撑件6，在本情况中，支撑件6为包括连续节段的中空心轴形式，该连续节段具有在垂直于轴线4的平面中为圆形截面的外部和内部圆柱形表面，所述节段具有相对彼此不同的外直径和内直径。心轴6整体在图6中以截面示出。 [0044] 螺杆包括多个旋转对称的环状固定构件8，其一般为套筒形式。在本情况中，每个构件8显示出在垂直于轴线4的平面中具有环形截面的一个内部圆柱形表面10，以及一个外部截头圆锥形表面12。所述圆柱形表面与所述截头圆锥形表面同轴。在本实例中，每个构件8另外显示出至少一个纵向裂口或凹槽14，在本情况中，所述纵向裂口或凹槽14为从一侧到另一侧径向通过所述构件的平面形式，并在所述构件的轴向方向上延伸。在单个凹槽的情况中，其从构件的轴向末端中的一个延伸至另一个。在多个凹槽的情况中，这些凹槽交替地从一个轴向边缘并之后从另一个轴向边缘延伸，但没有到达相对的边缘那么远。然而，构件 8在径向方向上是可延伸的。 [0045] 螺杆另外包括具有通常为环形形式的工作套筒16，其关于轴线4旋转对称。每个套筒16显示出在垂直于轴线4的平面中具有圆形形式的外部圆柱形表面18，以及内部截头圆锥形表面20，表面18与表面20同轴。与所述构件不同，所述套筒没有分裂。外部表面18带有从该表面突出的一个或多个浮凸，如图2中所示种类的螺纹20。这些浮凸在使用所述螺杆时旨在与橡胶接触，表面18构成外部表面。 [0046] 如在本实例中可以看出，所述构件和所述套筒各自具有单个截头圆锥形表面，这两个表面旨在相互接触。 [0047] 为了标准化的目的，作为通用规则，构件8彼此相同。套筒16和构件8数量相等，并分别以双射的方式关联。每个套筒与关联的构件的长度基本上相同。 [0048] 然而，为了机械的原因，每个构件应该优选设置为具有比相关联的套筒长度略小一些的长度，例如小0.5mm。 [0049] 每个构件8的内表面10和接收构件8的心轴6的外表面24为同轴同心的，并且彼此面接触。这两个表面的尺寸形成为使得在心轴上产生构件8的过盈配合或冷缩配合，所述配合足以确保构件坚固地刚性安装于心轴上。 [0050] 这里应注意，由于存在纵向裂口14，构件8在接收套筒16之前能够在心轴上自由滑动。 [0051] 以如下方式实现装配：每个套筒、相关联的构件和心轴同轴，所述构件相对于轴线4在径向方向上插入套筒与心轴之间。套筒的截头圆锥形表面22和构件的截头圆锥形表面 12彼此面接触，为此目的，两个圆锥形的顶点处的角度选定为相同。另外，套筒和相对应的构件的尺寸形成为提供过盈配合，过盈配合本身能够确保套筒刚性固定至构件，因此也刚性固定至心轴。套筒通过在轴向方向上相互接触和相互邻接，从而在轴线4的方向上沿着心轴的长度彼此连续。由于构件8的轴向长度略微小于套筒16的长度，因而构件8没有彼此接触，用以仅使得套筒16彼此轴向紧固。 [0052] 每个固定构件8与套筒16（其与固定构件8关联）同时在轴线4的方向上并与心轴6同轴地装到该心轴6上。将该操作重复与待装配的套筒的数量相同的次数，从而当装配完成时，套筒16经由它们的轴向端部表面而彼此紧靠邻接。 [0053] 因此，一系列浮凸20沿着螺杆的长度构成，以根据所设想的制造工艺的特定特征而确保通过螺杆在压力下挤出的橡胶的混合、加速或甚至放置。套筒16可优选彼此不同，用以分别确保这些功能中的不管哪一个。 [0054] 螺杆容放于装置37的腔体中，用于橡胶的挤出。 [0055] 现在我们将参照图4至7更详细地描述螺杆与其构件8及其可拆卸的套筒16的装配，考虑到替换螺杆的组件中的一个，然后对其拆卸进行描述。 [0056] 为此目的而设想的设备包括用于在心轴6的轴线4方向上延伸心轴6的装置30。在本情况中的这些装置包括具有通常为圆柱形形式的外壳32，在图6中，所述外壳32在其左侧末端封闭，并在其右侧末端开放。该外壳显示出与心轴同轴的圆柱形壁，所述外壳通过所述圆柱形壁而刚性附接至心轴的轴向末端的部分34，所述心轴的轴向末端的部分34形成心轴的近端部分。为此目的，该部分34穿透至由外壳限定的腔体中。这里该附接通过一个或多个环36（例如那些以名称为RingSpan销售的）而实现，所述一个或多个环36能够在其轴线方向上施加压缩。在本情况中，在轴线4的方向上一个接一个地设有两个环36。保护衬套38相对于轴线4在径向方向上插入到每个环与心轴之间，所述衬套与心轴和每个环直接接触。所述环经由其外表面与所述外壳的圆柱形壁的内表面直接接触。 [0057] 延伸装置另外包括致动器40，在本情况中，所述致动器40由油缸（在本情况中为油脂类油缸）构成，并在轴向方向上插入一侧的外壳32的基座与另一侧的柱塞42的近端末端之间。柱塞42具有直线细长的形状（其为旋转对称）并在壳体44内部同轴延伸，用于心轴的水循环。所述心轴在其远端末端35的部分上显示出内部肩部46，柱塞42的远端末端的肩部在轴向方向上靠压该内部肩部46。这样，通过靠压外壳的基座，致动器40使柱塞的近端末端34在轴向方向上移动，用以使其远离外壳的基座，并且因此类似地使所述柱塞的远端末端以及心轴的远端端部35在同一方向上移动，用以使其远离外壳。考虑到心轴的近端部分34在相对的方向上额外得到所述外壳的圆柱形壁支撑，该心轴在其近端部分与远端部分之间的延伸以此方式得以实现。 [0058] 参照图3，固定构件与工作套筒在心轴上的装配如下进行。 [0059] 假设希望将占据最接近心轴的近端部分34的位置的构件和套筒放置在适当的位置，并且假设心轴如上所述地沿着其轴线4延伸。 [0060] 将构件8例如手动地装到心轴上直至期望的位置。通过构件8中的一个或多个裂口而便于所述设置，所述一个或多个裂口允许构件8在心轴上滑动的同时打开。构件以如下的方式安装：其截头圆锥形表面12的最窄节段存在于心轴的远端部分的侧部上。 [0061] 现在通过将两个截头圆锥形表面12、22彼此接触放置，但不将套筒推动直至其在圆锥形上的最终位置，而将关联的工作套筒装在心轴上，然后将所述工作套筒装在构件上。 [0062] 然后将推动构件48装在心轴6上，所述推动构件48包括两个平板50，所述两个平板50大体在垂直于轴线4的平面中延伸，并且在该方向上彼此叠加，并经由内表面52相互接触，所述内表面52彼此平行但相对于轴线4倾斜。所述两个平板具有中心孔，所述中心孔允许所述两个平板装在心轴上，在本情况中，该孔在所述平板的一侧上开口，以允许平板侧向安装在心轴上。所述平板具有垂直于轴线4的主要外表面54，所述主要外表面54中的一个靠压于希望放置的套筒的远端末端。推动构件48包括紧固元件56，该紧固元件56在图4中完全示出。在本情况中，该元件包括螺纹杆61，所述螺纹杆61在垂直于轴线4的平面中延伸，并距离轴线4一定距离。所述杆的各自的末端通过螺母而分别固定至所述平板，从而用以使平板更靠近一起的螺母的致动使表面52产生彼此相互的滑动，并且由于楔入作用而产生外表面 54彼此之间的分离。 [0063] 然后将锁定衬套60装在心轴上，并将支撑衬套62装在心轴上，所述锁定衬套60和支撑衬套62每个围绕轴线4延伸略多于半圈，并同时侧向开放。通过一个衬套围绕另一个衬套旋转，从而将这两个衬套锁定在一起。所述两个衬套以如下方式布置：它们一起在垂直于轴线4的平面中延伸心轴的完整周长。锁定衬套用于将支撑衬套保持在适当位置，并在内部将支撑衬套的侧向开口封闭。 [0065] 然后将终端件（如鱼雷形装置（torpille）66，因此其刚性固定至心轴）拧到心轴的螺纹远端末端上。 [0066] 接下来零件在轴向方向上以该顺序彼此靠压：套筒16、平板50中的一个、另一个平板50、支撑衬套62、止推球轴承64和鱼雷形装置66。 [0067] 由于楔入作用，因此引起所述平板彼此靠近移动的推动构件56的致动产生平板的外表面的远离。由于远端的平板由鱼雷形装置66在轴向方向上固定，因而正是另一个平板在外壳32的方向上产生套筒的推力，直至该另一个平板到达其在构件8上的标称位置。套筒在构件上以及构件在心轴上的冷缩配合通过所述操作得以确保，所述冷缩配合产生这些零件的刚性附接。 [0068] 将鱼雷形装置66、支座64、衬套60和62以及构件48移去，用于连续地放置之后的构件8。于是将构件8和对应的套筒16装上，然后采用之前的工序，尽管衬套62和60被更短的衬套代替。由于心轴的拉伸完全从心轴的近端末端的外部进行，因此该远端末端保持畅通无阻以用于零件的安装或移除。 [0069] 一旦所有的构件和套筒在适当的位置，则中断延伸，并移除旨在用于该目的的装置。心轴的松弛引起套筒16彼此的轴向压缩以及它们的刚性固定。另外，该压缩限制了在使用螺杆时橡胶在套筒之间的侵入。 [0070] 还可以如下设想：在消除鱼雷形装置66的延伸之前通过鱼雷形装置66的最终紧固来保持心轴的张力。在本情况中，止推球轴承62可以使通过在心轴上紧固鱼雷形装置66而在螺杆上产生的转矩不在近端末端的方向上传递。 [0071] 之后可将螺杆安装于用于挤出或混合的装置中，所述装置旨在用于在轮胎的组装中所用橡胶的成型构件的制造中。 [0072] 螺杆的拆卸方法如下发生。 [0073] 使用已描述的装置30进行心轴的延伸。 [0074] 图4至图6中示出了如下情况：其中套筒和希望移除的构件位于最接近心轴的近端末端处，之前已将其他构件和套筒移除。构件8的较小的厚度意味着其在图6中不易见到。 [0075] 保护垫圈70抵靠外壳的远端末端安装，在轴向上靠压外壳的远端末端。 [0076] 安装锁定衬套60，然后以与在装配操作过程中相同的方式将支撑环62安装于锁定衬套60上，不同的是在此情况中将所述支撑衬套在轴向上抵靠邻接紧固装置30放置。 [0077] 推动构件48以如下方式放置：近端平板在轴向上抵靠邻接所述支撑衬套。 [0078] 保护衬套70具有被从衬套的外表面突出的套筒变大的近端末端，所述套筒在轴向上靠压推动构件48的远端平板。衬套的内部圆柱型表面在围绕套筒的圆周的多个点处并沿着套筒的圆周在径向上靠压套筒16的浮凸20。 [0079] 将一个或多个压缩环74（例如以上描述的那些）安装于衬套上。这些环（在本情况中，数量为2）沿着轴线4的长度并排且一个接一个的布置。每个环靠压衬套70的外部圆柱形表面，从而将所述衬套70的外部圆柱形表面在径向上压缩放置，用以确保通过衬套70的摩擦而坚固地刚性安装于套筒16上。 [0080] 由于楔入作用，推动构件48的致动引起靠压推动构件48的零件分离。由于近端平板通过靠压所述外壳而固定，因此正是远端平板移动并在心轴的远端末端的方向上推动具有套筒16的保护衬套。因此，套筒位于距离固定构件一定距离处。一旦获得足够的距离，则可移除环74和保护衬套70，然后可以手动完成套筒16以及之后的固定构件8的拆卸。 [0081] 之前其他套筒和构件的拆卸已经以相同的方式进行。然而，提出了使用更长的衬套来代替除了待拆卸的一个衬套之外的衬套60和62，所述更长的衬套另外覆盖仍然固定的套筒。应该注意，由于这些零件的截头圆锥形形式，在对之后的套筒拆卸的时候，每个已将套筒16移除的构件8被所述之后的套筒推动。 [0082] 如果存在的材料的膨胀系数允许这样，则也可以通过对螺杆加热而非延伸螺杆来促进零件的装配和拆卸。 [0083] 有关各个零件的尺寸特征的非限制性实例提供如下： [0084] -心轴： [0085] -接收构件和套筒的外直径：67mm [0086] -公差：g6（-10/-29μm） [0087] -表面状态：Ra0.8 [0088] -固定构件8： [0089] -内直径：67mm [0090] -公差：-0.03，-0.05mm [0091] -外表面的顶点处角度：1° [0092] -外表面的最大直径：69.7mm [0093] -套筒16： [0094] -顶点处角度：1° [0095] -外表面的最小直径：68mm [0096] -应设想通过套筒的截头圆锥形表面而在紧固之前相对于构件在轴向方向上实现超出3至7mm。 [0097] 在装配之后，构件和心轴产生套筒的紧固力的表面压力介于17至29MPa之间。 [0098] 所用的材料可为如下，例如： [0101] 图8示出了固定构件8的一个变体实施方案。如前所述，构件8显示出内部圆柱形表面10和外部截头圆锥形表面12，这两个同轴。在本实例中，构件8显示出径向经过构件壁厚并平行于轴向方向上的四个裂口或纵向直线形凹槽14。所述裂口围绕轴线4规则地分布。它们从构件的各自的轴向边缘17交替延伸，但不在相对的边缘上开口。因此，所述裂口成对分布，每一对的裂口为直径对置的，并从构件的轴向末端的同一边缘延伸。四个裂口具有相同的形式和相同的尺寸。对于构件长度上的裂口的每个延伸大于构件长度的50%，并且甚至在本情况中大于构件长度的75%和80%。每个裂口的不通末端（也就是说没有在套筒的轴向末端的边缘上开口的末端）显示出圆弧形式的构造，以在此点处避免材料中发生断裂的外观。构件8特别地在径向方向上可延伸。 [0102] 独立于这些与裂口的形式、设置和数量相关的特征，所述构件显示出小于10mm，甚至小于3mm的最大壁厚。在本情况中，由于外表面的截头圆锥形的形状，壁厚在0.5至1.2mm的范围内。对于之前附图中的实施方案的构件8保证相同的尺寸条件是有利的。该相对较小的壁厚有利于紧固力在支撑件与套筒之间传递。 [0103] 应该注意，在之前的实例中，每个套筒直接固定至对应的构件，而不通过中间固定构件将它们彼此连接。仅有的可能是必要的额外构件是那些允许产生和解除所述固定的构件。 [0104] 本发明特别很好适合于挤出和混合塑料产品，所述塑料产品中的至少某些为合成的。 [0106] 如上描述了其中一个或多个裂口为直线并且平行于螺杆的轴线的实例。然而，一个或多个裂口可具有其他形式和/或其他设置。例如，可以设定裂口或每个单独的裂口显示出螺旋状形式，且螺旋的轴线为轴线4。 |
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