專利名稱：用于擠出粘彈性物質(zhì)的噴嘴裝置(出口擴(kuò)展)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分以及權(quán)利要求17前序部分的用于擠出粘彈性物質(zhì)的噴嘴裝置以及方法。
背景技術(shù)：
已知用于擠出粘彈性物質(zhì)的噴嘴裝置，特別是用于擠出聚合物、糊狀物等。通常噴嘴裝置配有多個(gè)彼此平行設(shè)置的同樣的噴嘴通道，它們穿過噴嘴從各一個(gè)入口開孔向各一個(gè)出口開孔延伸，其中各個(gè)噴嘴通道分別沿著物質(zhì)的軸向輸送方向在噴嘴通道的上游具有一個(gè)入口區(qū)域，在噴嘴通道的下游具有一個(gè)出口區(qū)域。各入口開孔彼此相鄰設(shè)置。
在擠出粘彈性物質(zhì)例如聚合物、糊狀物時(shí)物質(zhì)被變形成型。但是成型過程需要物質(zhì)流動(dòng)。物質(zhì)還可能會(huì)在特定位置形成裂縫。由于粘彈性物質(zhì)的彈性特征在成型時(shí)和在形成裂縫時(shí)在這種粘彈性物質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)機(jī)械的物質(zhì)應(yīng)力，它會(huì)在成型的物質(zhì)中繼續(xù)存在。這將會(huì)在成型過程之后在成型的物質(zhì)中導(dǎo)致附加的明顯自發(fā)的變形。在此方面，人們通常稱為“形狀記憶”，因?yàn)楫a(chǎn)生于成型設(shè)備的物質(zhì)的機(jī)械應(yīng)力讓人產(chǎn)生這樣的印象，即它“記得”以前的形狀并且想回到這種形狀。在借助于噴嘴設(shè)備進(jìn)行糊狀物或聚合物擠出時(shí)，上述情況會(huì)導(dǎo)致各個(gè)噴嘴通道中的擠出條發(fā)生卷曲。應(yīng)力會(huì)被引入到物質(zhì)中，一方面是在將物質(zhì)分離和分配到不同的噴嘴通道中時(shí)，另一方面是在物質(zhì)在噴嘴通道中延展(Dehnung)時(shí)。由于物質(zhì)的分離和分配而產(chǎn)生在物質(zhì)中的應(yīng)力由于其相對(duì)于所產(chǎn)生的擠出條不對(duì)稱從而具有最壞的影響。然而由于物質(zhì)應(yīng)力和所引起的使得擠出條改變?cè)趪娮焱ǖ纼?nèi)的方向的趨勢(shì)會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱的壁摩擦，其在一定情況下進(jìn)一步加大了物質(zhì)應(yīng)力?？赡艿氖?，這種類型的粘彈性物質(zhì)擠出條在其從噴嘴裝置出來時(shí)傾向于發(fā)生上述卷曲。
此外，在擠出粘彈性物質(zhì)時(shí)必須在噴嘴裝置上使用相對(duì)較多的能量或高的壓力差，以便分離物質(zhì)、將其輸送到成型噴嘴通道中并且最后對(duì)其施壓使其通過成型噴嘴通道，在此期間物質(zhì)被延展。換句話說，通常的用于粘彈性物質(zhì)成型的噴嘴裝置對(duì)于這類物質(zhì)來說具有較大的噴嘴阻力。對(duì)于糊狀物質(zhì)而言特別有問題，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的聚合物如聚酯或橡膠不同，這兒只有有限的可能性通過一個(gè)至少局部的、即使大面積的也僅僅局限在物質(zhì)表面的噴嘴裝置中的溫度上升來減小噴嘴裝置的阻力以及減小引入物質(zhì)中的應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，減小在將粘彈性物質(zhì)成型成物質(zhì)條時(shí)在粘彈性物質(zhì)中的這類物質(zhì)應(yīng)力，以及降低擠出時(shí)所需要的能耗以及壓力差，即降低噴嘴阻力。
根據(jù)本發(fā)明在開頭所述的噴嘴裝置中上述目的這樣達(dá)到，即，出口區(qū)域從噴嘴通道內(nèi)部區(qū)域向出口開孔方向在一長度LA上沿著軸向的輸送方向F擴(kuò)展。
當(dāng)粘彈性物質(zhì)例如聚合物或糊狀物等到達(dá)本發(fā)明的噴嘴裝置的噴嘴通道時(shí)，劃分成多個(gè)分流的產(chǎn)品流被擠壓通過多個(gè)噴嘴通道。當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入噴嘴通道時(shí)以及在各個(gè)入口區(qū)域內(nèi)成型時(shí)在物質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力。在切割邊上切割期間和/或在入口區(qū)域內(nèi)延展期間形成的還沒有釋放的物質(zhì)應(yīng)力在擴(kuò)展的出口區(qū)域中幾乎完全釋放了。因此在這種噴嘴幾何形狀下許多小的產(chǎn)品條幾乎無應(yīng)力地離開噴嘴通道。擴(kuò)展的出口區(qū)域不僅使得產(chǎn)品在軸向上而且在徑向上釋放。由此可以避免從噴嘴通道中出來的粘彈性產(chǎn)品條的表面的槽紋(鯊魚皮)。
有利的是，出口區(qū)域從噴嘴通道內(nèi)部區(qū)域向出口開孔方向在一長度LA上沿著軸向的輸送方向F鐘形擴(kuò)展，其中優(yōu)選在軸向的輸送方向和通道出口區(qū)域的內(nèi)壁之間測(cè)量的出口擴(kuò)展部的擴(kuò)展角沿著軸向的輸送方向F持續(xù)地增加。特別是擴(kuò)展角的增加量沿著軸向的輸送方向F持續(xù)地增加，其中例如擴(kuò)展角從在噴嘴內(nèi)部的0°增加到在噴嘴體下游端的90°。在這種情況下，所述擴(kuò)展部可以在縱向剖視圖中呈圓弧形，其曲率半徑RA大于噴嘴通道內(nèi)部區(qū)域的半徑RK。這種彎曲擴(kuò)展的出口區(qū)域通過從噴嘴通道的內(nèi)部區(qū)域的一個(gè)垂直的切線連續(xù)地過渡到出口區(qū)域下游端的一個(gè)相對(duì)于垂直方向傾斜延伸的、在極端情況下水平的切線，替代了傳統(tǒng)的出口開孔的邊緣。
在一個(gè)特殊的實(shí)施方式中，噴嘴通道內(nèi)壁在出口區(qū)域沿著軸向輸送方向在一長度LR上具有一個(gè)比噴嘴通道內(nèi)壁的其它部分更高的表面粗糙度。由此可以通過選擇粗糙區(qū)域的粗糙度和/或物質(zhì)有針對(duì)性地影響產(chǎn)品表面。
粗糙區(qū)域的軸向長度LR優(yōu)選小于出口擴(kuò)展部的軸向長度LA，小于入口擴(kuò)展部的軸向長度LE以及小于切割邊的軸向長度LS。
然而也優(yōu)選的是，在噴嘴通道的很大的軸向局部區(qū)域上設(shè)置多個(gè)依次連續(xù)的粗糙區(qū)域，其分別滿足條件VF＞LR/TRELAX。通過這種方式可以影響壁附著和壁滑移(附著/滑移效應(yīng))之間的相互作用。通過長度LR的粗糙軸向壁段的周期性或空間頻率以及通過流動(dòng)速度可以在單位時(shí)間內(nèi)有目的地產(chǎn)生更多的壁撕扯，即通過相互交替的相對(duì)粗糙的和相對(duì)平滑的壁段“人為地”強(qiáng)迫產(chǎn)生高頻率的附著/滑移效應(yīng)。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，不會(huì)產(chǎn)生過分高的物質(zhì)應(yīng)力，并且因此在產(chǎn)品上產(chǎn)生很小的裂縫或根本不產(chǎn)生裂縫。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，在噴嘴通道的上游端分別在兩個(gè)鄰近的入口開孔之間設(shè)置一個(gè)平行于軸向輸送方向F延伸的分離壁，它在其上游端具有一個(gè)切割邊。
當(dāng)一粘彈性的物質(zhì)例如聚合物或糊狀物等到達(dá)本發(fā)明噴嘴裝置上時(shí)，在殼體中沿著輸送方向F引入的產(chǎn)品流被劃分成多個(gè)分流，它們當(dāng)中的各一個(gè)分別通過各一個(gè)噴嘴通道流出。引入到噴嘴裝置上的產(chǎn)品流在它進(jìn)入多個(gè)噴嘴通道時(shí)已經(jīng)通過尖銳的切割邊被切割成多個(gè)分流。因?yàn)槊總€(gè)切割邊在產(chǎn)品上只有很小的、與輸送方向F相反的工作面，所以在切割邊上一個(gè)非常大的力局部地作用在到達(dá)的粘彈性產(chǎn)品上。因此沿著切割邊產(chǎn)生一個(gè)局部集中的切割產(chǎn)品的剪切力。但是在引入到切割邊上的粘彈性物質(zhì)在切割邊處撕裂之前，它變形直至達(dá)到它的斷裂應(yīng)力和斷裂伸長，其中在粘彈性物質(zhì)中儲(chǔ)存了潛在的能量，潛在的能量被繼續(xù)傳遞到多個(gè)分流中?？傮w上說，在借助于切割邊將粘彈性物質(zhì)分離和分配到不同的噴嘴通道中時(shí)引入到物質(zhì)中的應(yīng)力明顯小于沒有尖銳切割邊的傳統(tǒng)噴嘴裝置中的應(yīng)力，從而將引入本發(fā)明噴嘴裝置的粘彈性物質(zhì)分成更多個(gè)分條時(shí)，有更少的內(nèi)容進(jìn)入粘彈性物質(zhì)的形狀記憶中，由此產(chǎn)品條在離開噴嘴通道時(shí)的變形趨勢(shì)(卷曲等)得以減小以及噴嘴阻力顯著減小。特別是在面條噴嘴裝置中這種有利的效果特別顯著。
優(yōu)選在每個(gè)相鄰入口的入口區(qū)域的上游設(shè)置的區(qū)域完全被平行于軸向輸送方向延伸的分離壁包圍，其上游端分別構(gòu)成為切割邊。由此進(jìn)入各個(gè)噴嘴通道中的物質(zhì)幾乎被處處切割，在該位置它還必須被分離，從而只有特別小的應(yīng)力被引入物質(zhì)中。
切割邊可以與物質(zhì)的軸向輸送方向F成不同于90°的角。它例如可以與物質(zhì)輸送方向成大致30°到60°的角傾斜地延伸。然而優(yōu)選是銳角。與輸送方向所成的角度越尖，那么沿著輸送方向測(cè)量的區(qū)域長度LS就越大，在此區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的切割是在垂直于輸送方向的徑向方向上，例如從徑向外側(cè)到徑向內(nèi)側(cè)。物質(zhì)的徑向外側(cè)的流動(dòng)區(qū)域首先被切割，而徑向內(nèi)側(cè)的流動(dòng)區(qū)域后來被切割。而徑向外側(cè)的區(qū)域就已經(jīng)有時(shí)間來消除在切割過程引入物質(zhì)中的應(yīng)力。因此通過該切割過程在總體上引入分布在噴嘴通道中的物質(zhì)中的應(yīng)力小于切割邊垂直于流動(dòng)方向延伸的情況(簡單的“沖?！痹?。
同樣有利的是，噴嘴通道的入口區(qū)域從內(nèi)部區(qū)域朝著入口開孔方向與軸向的輸送方向F相反地沿著一個(gè)長度LE擴(kuò)展，其中在軸向輸送方向與通道入口區(qū)域內(nèi)壁之間測(cè)量的入口擴(kuò)展部的擴(kuò)展角在5°到45°之間的范圍，優(yōu)選在8°到25°之間的范圍。當(dāng)擴(kuò)展角從內(nèi)部區(qū)域到入口開孔是恒定值時(shí)，即當(dāng)存在錐形的入口擴(kuò)展部時(shí)，制造工藝特別簡單。即使當(dāng)物質(zhì)以相對(duì)很高的速度穿過噴嘴裝置時(shí)，也可以取得“緩柔”的延展，即對(duì)于粘彈性物質(zhì)而言足夠慢的延展，從而粘彈性物質(zhì)的弛豫時(shí)間小于物質(zhì)在入口擴(kuò)展部內(nèi)的延展時(shí)間。
符合目的的是，噴嘴裝置這樣構(gòu)成，噴嘴通道沿著其整個(gè)長度具有一個(gè)圓形的橫截面。因此到處存在相同的壁邊界條件，這導(dǎo)致統(tǒng)一的盡可能對(duì)稱的延展。
噴嘴裝置的一種緊湊結(jié)構(gòu)的特征在于，通道入口區(qū)域的軸向長度占噴嘴通道總長度的50％到80％。
噴嘴通道的內(nèi)壁至少在局部區(qū)域內(nèi)由聚四氟乙烯或類似材料制成，以及減小粘彈性物質(zhì)在內(nèi)壁上的附著以及滑動(dòng)摩擦。
在用于所述的粘彈性物質(zhì)的擠出方法中，特別是用于擠出聚合物、糊狀物等等，使用上述噴嘴裝置，使粘彈性物質(zhì)在噴嘴裝置上游端和下游端之間的壓力落差Δp作用下被擠壓通過噴嘴裝置。根據(jù)本發(fā)明，這樣選擇壓力落差Δp，使得粘彈性物質(zhì)沿著輸送方向F的流動(dòng)速度VF在噴嘴裝置的各個(gè)軸向局部區(qū)域內(nèi)滿足條件VF＜L/TRELAX，在所述軸向局部區(qū)域內(nèi)至少進(jìn)行擠出過程所需要的一部分物質(zhì)成型過程，其中TRELAX是粘彈性物質(zhì)的弛豫時(shí)間，L(＝LS，LE，LA)是噴嘴裝置的各個(gè)軸向局部區(qū)域的軸向長度。
由此確保了，擠出過程所需要的粘彈性物質(zhì)的各個(gè)成型步驟，例如沿著一長度LS在切割邊上的切割、沿著入口擴(kuò)展部的一長度LE的延展以及沿著出口擴(kuò)展部的長度LA的最終釋放，從而物質(zhì)在它們離開本發(fā)明的噴嘴裝置的端部時(shí)幾乎沒有任何應(yīng)力。
為了最佳利用上述提及的粗糙的軸向局部區(qū)域，在本發(fā)明的方法中粘彈性物質(zhì)沿著輸送方向F的流動(dòng)速度VF與噴嘴裝置的粗糙的軸向局部區(qū)域的長度LR這樣協(xié)調(diào)，使得滿足條件VF＞LR/TRELAX，其中TRELAX是粘彈性物質(zhì)的弛豫時(shí)間，LR是粗糙的局部區(qū)域的軸向長度。如上所述，由此可以通過選擇粗糙區(qū)域的粗糙度和/或物質(zhì)有針對(duì)性地影響產(chǎn)品表面。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和使用可能性由下面的說明得出，但是不局限于附圖中的優(yōu)選實(shí)施例。其中
圖1本發(fā)明的噴嘴裝置的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖；圖2圖1的本發(fā)明的噴嘴裝置的沿產(chǎn)品輸送方向F的俯視圖；圖3本發(fā)明的噴嘴通道的沿產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖；圖4本發(fā)明的另外一個(gè)噴嘴通道的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖；圖5現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴通道的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖；圖6現(xiàn)有技術(shù)的另外一個(gè)噴嘴通道的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的一個(gè)特別是用于面條制作中的糊狀物的噴嘴裝置1的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖?？偣簿哂兴膫€(gè)噴嘴通道2的噴嘴裝置1(見圖2)設(shè)置在一個(gè)圓柱形的殼體7中。每個(gè)噴嘴通道2的上游端有一入口開孔3，每個(gè)噴嘴通道2的下游端有一個(gè)出口開孔4。每個(gè)噴嘴通道2的鄰接入口開孔3的入口區(qū)域2a呈錐形擴(kuò)展，而出口區(qū)域2c構(gòu)成為圓柱形。擴(kuò)展角α大約為10-20°(見圖3)。在噴嘴裝置1的上游端有四個(gè)分離壁5(見圖2)，其平行于軸向的輸送方向F延伸并且將入口開孔3上游的區(qū)域分成四個(gè)局部區(qū)域，其分別位于一個(gè)入口開孔3的上游。分離壁5的與軸向的輸送方向F指向相反的邊緣分別構(gòu)成為傾斜延伸的切割邊5a，其從殼體7的內(nèi)壁出發(fā)不僅徑向向內(nèi)而且在輸送方向F上延伸。
圖2是圖1的本發(fā)明的噴嘴裝置的沿產(chǎn)品輸送方向F(見圖1)的俯視圖?？梢钥吹剿膫€(gè)分別具有錐形擴(kuò)展的入口區(qū)域2a的噴嘴通道2以及各個(gè)從圓柱形殼體7出發(fā)徑向向內(nèi)延伸的分離壁5，其將噴嘴裝置1上方的區(qū)域分成四個(gè)局部區(qū)域。四個(gè)尖銳的切割邊5a與輸送方向F方向相反地傾斜地延伸。
如果粘彈性物質(zhì)例如聚合物或糊狀物等到達(dá)本發(fā)明的噴嘴裝置1，如圖1中用流動(dòng)剖面V(r)示意示出，那么沿著輸送方向F引入殼體7中的產(chǎn)品流被分成四個(gè)分流，它們中的每一個(gè)通過四個(gè)噴嘴通道2中的一個(gè)流出。引入噴嘴裝置1的產(chǎn)品流在進(jìn)入四個(gè)噴嘴通道2之前已經(jīng)通過尖銳的切割邊5a被切割成四個(gè)分流。因?yàn)槊總€(gè)切割邊5a在產(chǎn)品上只有很小的、與輸送方向F相反的工作面，所以切割邊5a局部作用一個(gè)非常大的力到出現(xiàn)在切割邊5a上的粘彈性產(chǎn)品上。沿著切割邊5a會(huì)產(chǎn)生一個(gè)局部集中的切割產(chǎn)品的剪切力。但是粘彈性物質(zhì)在切割邊5a處撕裂之前，它變形直至達(dá)到它的斷裂應(yīng)力，其中在粘彈性物質(zhì)中儲(chǔ)存了潛在的能量，潛在的能量被繼續(xù)傳遞到四個(gè)分流中，并且在物質(zhì)進(jìn)入各個(gè)噴嘴通道2之前，即在粘彈性物質(zhì)在四個(gè)產(chǎn)品分流中繼續(xù)變形和成型發(fā)生之前，潛在的能量在這四個(gè)分流中部分釋放。當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入噴嘴通道2時(shí)以及在各個(gè)入口區(qū)域2a內(nèi)成型時(shí)在物質(zhì)內(nèi)部也出現(xiàn)應(yīng)力。但是這種應(yīng)力比在切割邊5a上的小并且不導(dǎo)致產(chǎn)品撕裂。
相對(duì)于傳統(tǒng)的沒有切割邊和沒有具有本發(fā)明的擴(kuò)展角大約10-20°的錐形擴(kuò)展部的噴嘴裝置而言，本發(fā)明的分離壁5的切割邊5a和噴嘴通道2的入口區(qū)域2a的設(shè)計(jì)減小了通過本發(fā)明的噴嘴裝置1輸送的并在噴嘴裝置中成型的物質(zhì)中的應(yīng)力大小，并且減小了噴嘴裝置1的流動(dòng)阻力。
在本發(fā)明的噴嘴裝置1中，與物質(zhì)應(yīng)力的建立聯(lián)系在一起的、從一個(gè)大的產(chǎn)品條變成四個(gè)小的產(chǎn)品條的成型過程基本上通過兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)。在第一步驟中，大的產(chǎn)品條在切割邊5a處被切割成四個(gè)小的分條。在第二步驟中，四個(gè)分條在錐形的入口區(qū)域2a中延展。緊接著在第一步驟(在切割邊5a處的切割)之后和在第二步驟(在入口區(qū)域2a中延展)之前，當(dāng)物質(zhì)滑過分離壁5的時(shí)候在物質(zhì)中發(fā)生一個(gè)至少局部的釋放(應(yīng)力減小和潛在的能量降低)。當(dāng)產(chǎn)品在錐形入口區(qū)域2a內(nèi)延展時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了物質(zhì)應(yīng)力，然后在鄰接的圓柱形出口區(qū)域2c內(nèi)又發(fā)生一個(gè)至少局部的釋放。因此劃分成四個(gè)小的產(chǎn)品條的粘彈性物質(zhì)幾乎沒有應(yīng)力地離開了噴嘴通道2的出口開孔4，從而四個(gè)排出的產(chǎn)品條幾乎沒有任何值得一提的變形(例如卷曲)。因?yàn)橛捎谇懈钸叺脑蛞呀?jīng)在非常小的產(chǎn)品剪切應(yīng)力下發(fā)生了產(chǎn)品撕裂，所以本發(fā)明的噴嘴裝置1的流動(dòng)阻力明顯降低了。
本發(fā)明的噴嘴裝置1相對(duì)于傳統(tǒng)的噴嘴裝置可實(shí)現(xiàn)具有較小壓力差的運(yùn)行，即較小的沿著噴嘴裝置1的產(chǎn)品中的壓力落差，并且在排出的產(chǎn)品分條中幾乎完全“消除”了形狀記憶。
圖3是一個(gè)同樣用于面條制作中的糊狀物的本發(fā)明的噴嘴通道2的沿產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖。這個(gè)噴嘴通道2可以用來替換圖1中所示的噴嘴通道2。替代圖1的噴嘴通道2的圓柱形出口區(qū)域2c，在入口區(qū)域2a的下游區(qū)域首先連接一個(gè)相對(duì)較短的圓柱形的內(nèi)部區(qū)域2b和而后連接一個(gè)鐘形擴(kuò)展的出口區(qū)域2c。出口區(qū)域2c通過一個(gè)從噴嘴通道2的內(nèi)部區(qū)域2a的一個(gè)垂直切線到出口區(qū)域2c的下游端的一個(gè)水平切線的彎曲的連續(xù)的過渡來代替出口開孔4的邊緣(見圖1)。出口擴(kuò)展部的曲率半徑RA朝著出口4的方向連續(xù)地減小，即存在一個(gè)朝著開口4方向彎曲逐漸減小的鐘形擴(kuò)展部。
當(dāng)如圖1所示，粘彈性物質(zhì)例如聚合物或糊狀物等到達(dá)本發(fā)明的噴嘴裝置1的噴嘴通道2上時(shí)，分成四個(gè)分流的產(chǎn)品流被擠壓通過四個(gè)噴嘴通道2(見圖1，2)。當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入噴嘴通道2時(shí)和在入口區(qū)域2a內(nèi)成型時(shí)在物質(zhì)中出現(xiàn)應(yīng)力。在第一步驟(在切割邊5a上的切割)期間和/或在第二步驟(在入口區(qū)域2a內(nèi)的延展)期間形成的還沒有釋放的物質(zhì)應(yīng)力此時(shí)在擴(kuò)展的出口區(qū)域2c中幾乎完全釋放了。因此，在這種噴嘴幾何形狀下，四個(gè)小的產(chǎn)品條幾乎無應(yīng)力地離開噴嘴通道2。擴(kuò)展的出口區(qū)域2c的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)在于，它使得產(chǎn)品不僅在軸向上而且在徑向上釋放。由此可以避免從噴嘴通道2中流出的粘彈性產(chǎn)品條的表面的槽紋(“鯊魚皮”)，它在那種圓柱形的出口區(qū)域2c上的尖銳邊緣的出口開孔4中(見圖1)幾乎總是出現(xiàn)。
在圖1和圖3中示出的釋放區(qū)域的軸向長度基本上由切割邊5a的軸向長度LS以及出口區(qū)域2c的軸向長度LA構(gòu)成，所述軸向長度和粘彈性物質(zhì)沿著產(chǎn)品輸送方向F的最大流動(dòng)速度VF優(yōu)選這樣與產(chǎn)品物質(zhì)的弛豫時(shí)間TRELAX協(xié)調(diào)，即，使得物質(zhì)在穿過各個(gè)釋放區(qū)域時(shí)具有足夠的時(shí)間來消除此前在其中形成的應(yīng)力，即VF×TRELAX＜LS或VF×TRELAX＜LA。
當(dāng)將具有圖3中的錐形入口區(qū)域2a和鐘形出口區(qū)域2c的噴嘴通道2應(yīng)用在配備有切割邊5a的噴嘴裝置1中時(shí)，不僅可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品沿著噴嘴裝置1的較小的壓力落差和幾乎完全“消除”排出的產(chǎn)品分條的體積-形狀記憶，而且可以“消除”這個(gè)產(chǎn)品條的表面-形狀記憶。
噴嘴通道的鐘形出口區(qū)域2c的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它可以實(shí)現(xiàn)從位于噴嘴通道2的內(nèi)部的、具有拋物線形狀的速度分布的流動(dòng)平緩地過渡到位于噴嘴通道2的外部的、具有恒定的速度分布的“流動(dòng)”，即運(yùn)動(dòng)的條。這可以防止在從噴嘴通道2中排出的條的表面上形成裂縫。
圖4是本發(fā)明的一個(gè)同樣特別是用于面條制作中的糊狀物的噴嘴通道2的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖。鄰接入口開孔3的噴嘴通道2的入口區(qū)域2a是鐘形擴(kuò)展的，而出口區(qū)域2c為圓柱形構(gòu)成。入口擴(kuò)展部的曲率半徑RE在入口開孔3處是最小的，并且沿著噴嘴通道2隨著擠入深度的增大而增大，以便切向過渡到圓柱形的出口區(qū)域2c。
與鐘形的出口區(qū)域類似，鐘形擴(kuò)展的入口區(qū)域2a有助于柔和地處理產(chǎn)品。通過在鐘形擴(kuò)展的入口區(qū)域2a中對(duì)產(chǎn)品的柔和的加速可以避免通常導(dǎo)致產(chǎn)品裂縫的速度突變，從而也實(shí)現(xiàn)了噴嘴通道2上游的、具有恒定的速度分布的流動(dòng)平緩地過渡到位于噴嘴通道2的內(nèi)部的、具有拋物線形狀的速度分布的流動(dòng)。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴通道2的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖。這種噴嘴通道從其入口3一直到其出口4構(gòu)成為具有恒定半徑RK的圓柱形。
圖6是現(xiàn)有技術(shù)的另外一種噴嘴通道2的沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的剖視圖。入口區(qū)域2a具有一個(gè)比本發(fā)明大得多的擴(kuò)展角α并且一個(gè)短得多的長度LE。
附圖標(biāo)記清單噴嘴裝置 1噴嘴通道 2噴嘴通道的入口區(qū)域 2a噴嘴通道的內(nèi)部區(qū)域 2b噴嘴通道的出口區(qū)域 2c噴嘴通道的入口開孔 3噴嘴通道的出口開孔 4分離壁 5切割邊 5a殼體 7輸送方向 F切割邊的軸向長度 LS入口擴(kuò)展部的軸向長度 LE出口擴(kuò)展部的軸向長度 LA噴嘴通道橫截面的曲率半徑 RK入口擴(kuò)展部的曲率半徑 RE出口擴(kuò)展部的曲率半徑 RA粘彈性物質(zhì)的流動(dòng)速度 VF擴(kuò)展角 α
權(quán)利要求
1.用于擠出粘彈性物質(zhì)的噴嘴裝置，特別是用于擠出聚合物、糊狀物等，具有至少一個(gè)穿過噴嘴從一個(gè)入口開孔到一個(gè)出口開孔延伸的噴嘴通道，該噴嘴通道沿著物質(zhì)的軸向輸送方向穿過噴嘴具有一個(gè)在噴嘴通道上游端的入口區(qū)域、一個(gè)在噴嘴內(nèi)部的內(nèi)部區(qū)域以及一個(gè)在噴嘴通道下游端的出口區(qū)域，其特征在于，出口區(qū)域從噴嘴通道內(nèi)部區(qū)域朝著出口開孔方向在一長度LA上沿著軸向的輸送方向F擴(kuò)展。
2.如權(quán)利要求1所述的噴嘴裝置，其特征在于，在軸向的輸送方向與通道出口區(qū)域的內(nèi)壁之間測(cè)量的出口擴(kuò)展部的擴(kuò)展角沿著軸向輸送方向持續(xù)增加。
3.如權(quán)利要求1或2所述的噴嘴裝置，其特征在于，擴(kuò)展角的增加量沿著軸向輸送方向持續(xù)增加。
4.如權(quán)利要求3所述的噴嘴裝置，其特征在于，擴(kuò)展角從在噴嘴內(nèi)部的0°增加到在噴嘴體下游端的90°。
5.如權(quán)利要求4所述的噴嘴裝置，其特征在于，所述擴(kuò)展部在縱向剖視圖中呈圓弧形。
6.如權(quán)利要求5所述的噴嘴裝置，其特征在于，所述擴(kuò)展部的圓弧的曲率半徑RA大于噴嘴通道內(nèi)部區(qū)域的半徑RK。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，噴嘴通道內(nèi)壁在出口區(qū)域沿著軸向輸送方向在一長度LR上具有一個(gè)比噴嘴通道內(nèi)壁的其它部分更高的表面粗糙度。
8.如權(quán)利要求7所述的噴嘴裝置，其特征在于，其特征在于，粗糙區(qū)域的軸向長度LR小于出口的軸向長度LA，并小于入口的軸向長度LE。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，它具有多個(gè)彼此平行設(shè)置的、帶有彼此相鄰的入口開孔的同樣的噴嘴通道，并且在噴嘴體的上游端分別在兩個(gè)相鄰的入口開孔之間設(shè)置一個(gè)平行于軸向輸送方向F延伸的分離壁，分離壁在其上游端具有一個(gè)切割邊。
10.如權(quán)利要求9所述的噴嘴裝置，其特征在于，在每個(gè)相鄰入口開孔的入口區(qū)域的上游設(shè)置的區(qū)域完全被平行于軸向輸送方向延伸的各分離壁包圍，各分離壁的上游端分別構(gòu)成為一切割邊。
11.如權(quán)利要求9或10所述的噴嘴裝置，其特征在于，切割邊可以與軸向輸送方向F成一個(gè)不同于90°的角。
12.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，入口區(qū)域從內(nèi)部區(qū)域朝著入口開孔方向與軸向的輸送方向F相反地沿著一個(gè)長度LE錐形擴(kuò)展，其中在軸向輸送方向與通道入口區(qū)域的內(nèi)壁之間測(cè)量的入口擴(kuò)展部的擴(kuò)展角在5°到45°之間的范圍，優(yōu)選在8°到25°之間的范圍。
13.如權(quán)利要求12所述的噴嘴裝置，其特征在于，擴(kuò)展角從內(nèi)部區(qū)域到入口開孔是恒定的。
14.如權(quán)利要求12或13所述的噴嘴裝置，其特征在于，噴嘴通道沿著其整個(gè)長度具有一個(gè)圓形的橫截面。
15.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，通道入口區(qū)域的軸向長度占噴嘴通道總長度的50％到80％。
16.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，噴嘴通道的內(nèi)壁至少在局部區(qū)域內(nèi)由聚四氟乙烯制成。
17.用于擠出粘彈性物質(zhì)的方法，特別是用于擠出聚合物、糊狀物等，使用如權(quán)利要求1至16之一所述的噴嘴裝置，其中粘彈性物質(zhì)借助于噴嘴裝置上游端和下游端之間的一壓力落差Δp的作用被擠壓通過該噴嘴裝置，其特征在于，這樣選擇壓力落差Δp，使得粘彈性物質(zhì)沿著輸送方向F的流動(dòng)速度VF在一噴嘴通道的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)滿足條件VF＜LA/TRELAX，其中TRELAX是粘彈性物質(zhì)的弛豫時(shí)間，LA是出口擴(kuò)展部的軸向長度。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，粘彈性物質(zhì)沿著輸送方向F的流動(dòng)速度VF在一噴嘴通道的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)滿足條件VF＞LR/TRELAX，其中TRELAX是粘彈性物質(zhì)的弛豫時(shí)間，LR是粗糙區(qū)域的軸向長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于擠出粘彈性物質(zhì)的噴嘴裝置(1)，特別是用于擠出聚合物、糊狀物等，具有多個(gè)彼此平行設(shè)置的同樣的噴嘴通道(2)，它們分別沿著軸向輸送方向(F)穿過噴嘴裝置(1)延伸。根據(jù)本發(fā)明，出口區(qū)域從噴嘴通道內(nèi)部區(qū)域朝著出口開孔方向在一長度LA上沿著軸向的輸送方向(F)擴(kuò)展。
文檔編號(hào)A21C11/16GK1784298SQ200480012141
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月5日
發(fā)明者B·奧利弗 申請(qǐng)人:比勒股份公司