用于螺杆挤出机的至少一个壳体部段的加热装置以及用于维修该种加热装置的方法

德国专利申请10 2019 215 700.9的内容通过引用并入。

技术领域

本发明涉及一种用于螺杆挤出机的至少一个壳体部段的加热装置以及包括该种加热装置的螺杆挤出机。本发明还涉及一种用于维修该种加热设备的方法。

背景技术

DE 10 2006 022 646 A1公开了一种包括壳体的挤出机，该壳体由多个壳体部段构成。关联的电气加热装置布置在壳体部段上。各个加热装置包括电阻加热盒形式的电气加热元件，其布置在壳体部段的通孔中。加热元件的加热导体被导入液密的连接壳体中，并在此汇合在接线条(terminal strip)处。连接壳体还包括用于电力线的连接装置，该电力线经由触点线触点连接到接线条。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于螺杆挤出机的至少一个壳体部段的加热装置，该加热装置可以灵活地使用并且易于维修。

通过一种用于螺杆挤出机的至少一个壳体部段的加热装置来实现该目的，其包括：

-至少两个电气加热元件，

-至少两个电气连接线路，其分别连接到至少两个电气加热元件中的一个电气加热元件，

-电气供给线路，用于经由至少两个连接线路给至少两个电气加热元件供给电力，

其中，供给线路连接到插入式触点分配器，其中，插入式触点分配器包括至少两个插入式触点，并且其中，至少两个连接线路借助触点插头分别连接到至少两个插入式触点中的一个插入式触点。

由于各个连接线路连接到关联的触点插头，而关联的触点插头可以以简单的方式导电地连接到插入式触点分配器的关联的插入式触点，因此各个电气加热元件可以单独连接到电力供给装置并且再次断开。至少两个触点插头和至少两个插入式触点分别以可逆的方式彼此机械和/或电气连接，也就是说，可以再次被释放。至少两个触点插头和/或至少两个插入式触点尤其以可访问(accessible)的方式，优选地以可自由访问的方式布置。加热装置的维修很简单，因为有故障的电气加热元件可以单独与插入式触点分配器电气断开，并由能起作用的电气加热元件替换。这可以由任何操作员完成。并不需要训练有素的电气技师来更换有故障的加热元件。

由于采用模块化结构，因此尤其不需要从关联的壳体部段上拆卸整个加热装置以便更换有故障的加热元件并打开连接壳体以实现电气断开，而那通常需要训练有素的电气技师。

各个加热元件例如借助螺钉连接、插入式连接或固定连接而机械地和/或电气地连接到关联的连接线路。插入式连接例如设计为有角的块，并且只能使用拆卸工具才能释放。各个加热元件和关联的连接线路优选地固定地彼此连接，也就是说，不可释放地以机械的和电气的方式彼此连接。至少两个加热元件例如被设计为电阻加热元件或电阻加热盒。至少两个连接线路分别具有长度L，其中优选地：0.5m≤L≤5m，尤其是1.0m≤L≤4m，尤其是1.5m≤L≤3m。由于长度L，插入式触点分配器可以根据需要布置成与至少两个加热元件相距一定距离。

供给线路例如借助螺钉连接或插入式连接，可释放地或者固定地，机械地和/或电气地连接到插接式触点分配器。如果供给线路可释放地连接到插入式触点分配器，则插入式触点分配器优选地具有两个供给线路连接器。结果，另一加热装置的供给线路可以连接到插入式触点分配器，使得插入式触点分配器借助供给线路串联连接，并且以这种方式电力供给装置进一步从加热装置被引导到加热装置。

插入式触点分配器经由供给线路连接到电力供给装置，并且尤其可以以简单的方式例如通过拔出供给线路触点插头而与电力供给装置断开。

由于采用模块化结构，至少两个电气加热元件可以根据需要灵活地被选择和被组装来构成加热装置。

设有一种加热装置，其中至少两个连接线路为柔性设计，这确保灵活使用并且易于维修。由于至少两个连接线路为柔性设计、尤其是柔韧设计，因此至少两个连接线路可以实现简单线路引导并且关联的加热元件使得能够简单组装和拆卸。从各个电气加热元件开始，关联的连接线路可以根据需要被引导至插入式触点分配器。

设有一种加热装置，其中至少两个连接线路固定地连接到关联的触点插头，这确保灵活使用并且易于维修。由于在各个连接线路和关联的触点插头之间存在固定的，也就是说不可释放的、机械的以及电气的连接，高度的人身防护得以确保，以便各个加热元件还可以由任意操作员简单地进行更换。因此，不需要训练有素的电气技师。各个加热元件，尤其与关联的连接线路和关联的触点插头一起构成加热单元，该加热单元构成加热装置的可更换模块。

设有一种加热装置，其中插入式触点分配器包括至少四个、尤其至少六个、并且尤其至少八个插入式触点，这确保灵活使用并且易于维修。由于插入式触点的数量，加热装置的结构可以根据需要进行调整或优化。如果插入式触点分配器具有例如八个插入式触点，则可以加热具有八个加热元件的壳体部段、或者也可以分别加热两个具有四个加热元件的壳体部段。插入式触点分配器的数量可以通过插入式触点的数量来优化。

设有一种加热装置，其中电气供给线路固定地连接到插入式触点分配器，这确保灵活使用并且易于维修。供给线路和插入式触点分配器之间固定的，也就是说不可释放的、机械的并且电气的连接确保高度的人身防护。由于电气供给线路固定连接到插入式触点分配器以及可能连接到供给线路触点插头，它们构成了供给单元。各个供给单元构成加热装置的模块。

设有一种加热装置，其中电气供给线路为柔性设计，这确保灵活使用并且易于维修。由于电气供给线路是柔性的、尤其是柔韧的，因此关联的插入式触点分配器可以实现简单线路引导和灵活布置。

设有一种加热装置，其中至少两个插入式触点和各个关联的触点插头机械地并且电气地彼此连接，这确保灵活使用并且易于维修。由于各个插入式触点和关联的触点插头可以机械地并且导电地彼此连接并再次被释放，因此可以关联的加热元件可以实现简单组装和拆卸。结果，可以由任意操作员以简单的方式并且根据需要更换加热元件。尤其是，不需要训练有素的电气技师来更换加热元件。操作员可以简单地通过从插入式触点上拔下触点插头来机械地并且电气地断开加热元件。然后，操作员可以通过将关联的触点插头插入到插入式触点中，再次将加热元件机械地并且导电地连接到插入式触点分配器。因此，加热元件可以与能量供给装置断开并以简单的方式再次连接。

设有一种加热装置，其中插入式触点分配器和供给线路构成供给单元，这确保灵活使用并且易于维修。供给单元构成加热装置的模块，该模块可以以简单的方式更换。为了构成供给单元，插入式触点分配器优选固定地和/或可释放地连接到关联的供给线路和/或供给线路固定地连接到关联的供给线路触点插头。供给单元被设计用于至少200V、尤其是至少380V、并且尤其是至少460V的额定电压。额定电压优选介于200V和480V之间。

设有一种加热装置，其中各个电气加热元件与关联的电气连接线路和关联的触点插头一起构成加热单元，这确保灵活使用并且易于维修。各个加热单元构成加热装置的模块，该模块可以以简单的方式更换。至少两个、尤其至少三个、并且尤其至少四个加热单元优选地与供给单元相关联。与供给单元关联的至少两个加热单元为相同和/或不同设计。例如，至少两个加热单元可以具有相同的额定热容量和/或不同的额定热容量。各个加热单元被设计用于至少200V、尤其是至少380V、并且尤其是至少460V的额定电压。额定电压优选介于200V和480V之间。

设有一种加热装置，其中插入式触点分配器(26)和/或各个触点插头和/或供给单元和/或各个加热单元至少为防护等级IP54，尤其至少为防护等级IP64、并且尤其为防护等级IP67，这确保灵活使用并且易于维修。防护等级确保高度的人身防护。尤其是，标准DINEN 60529适用于防护等级。尤其是，防护等级确保加热装置的组件和/或模块可以由任意操作员更换。并不需要训练有素的电气技师来进行更换。

设有一种加热装置，其包括至少一个用于切换至少一个电气加热元件的开关元件，这确保灵活使用并且易于维修。至少一个开关元件优选是供给单元和/或各个加热单元的一部分。至少一个开关元件优选地集成到插入式触点分配器中。加热装置例如包括关联的开关元件，来用于每个插入式触点和/或用于每个电气加热元件，从而可以单独地接通和关断各个加热元件，和/或该加热装置包括关联的开关元件，来用于多个插入式触点和/或用于多个电气加热元件，从而可以共同地接通和关断多个加热元件。至少一个开关元件尤其设计为有源开关元件，例如固态继电器。至少一个开关元件优选地通过电气供给线路被供给电力。

设有一种加热装置，其中至少一个开关元件连接到至少一个数据总线连接器，这确保灵活使用并且易于维修。由于设有至少一个数据总线连接器，各个开关元件可以借助数据总线被致动。结果，尤其是所有的开关元件都可以借助数据总线或数据总线线路被致动。数据总线线路尤其将所有的开关元件彼此连接。数据总线例如被设计为现场总线。多个加热装置的插入式触点分配器优选地借助数据总线线路串联连接，使得集成到插入式触点分配器中的开关元件可以借助数据总线线路或数据总线被致动。至少一个开关元件尤其借助贯通触点连接到数据总线。当它夹紧在数据总线线路上时，贯通触点贯通数据总线线路的外壳并且构成用于数据传输的触点。

设有一种加热装置，其包括用于监控至少一个电气加热元件的至少一个测量传感器，这确保灵活使用并且易于维修。由于设有至少一个测量传感器，例如可以测量和监控由至少一个加热元件消耗的电流。可以通过测量和监控电流消耗来确定与目标电流消耗的偏差。结果，可以在早期阶段识别出加热元件的故障。至少一个测量传感器尤其被设计为电流测量传感器。至少一个测量传感器优选地集成在关联的开关元件中。至少一个开关元件优选地使得能够就加热元件是否被连接和能起作用来进行监控。

设有一种加热装置，其中插入式触点分配器包括至少一个供给线路连接器、尤其是两个供给线路连接器，这确保灵活使用并且易于维修。由于设有至少一个供给线路连接器，另一加热装置的供给线路可以连接到插入式触点分配器，使得插入式触点分配器可以借助供给线路串联连接并且电力供给装置可以以此方式从加热装置被引导到加热装置。与插入式触点分配器关联的供给线路可释放地或固定地连接到插入式触点分配器。各个插入式触点分配器优选地具有两个供给线路连接器，从而其自身的供给线路和另一加热装置的供给线路能够可释放地连接到插入式触点分配器。结果，可以以简单的方式优化布线上的花费。

本发明的另一个目的是提供一种螺杆挤出机，该螺杆挤出机包括用于至少一个壳体部段的至少一个加热装置，该螺杆挤出机可以灵活地使用并且易于维修。

通过一种螺杆挤出机来实现该目的，该螺杆挤出机包括：

-壳体，其具有至少两个壳体部段，

-形成在壳体中的至少一个壳体孔，

-至少一个可旋转地布置在壳体孔中的处理元件轴，以及

-根据本发明所述的至少一个加热装置，其中，至少两个电气加热元件被布置在至少一个壳体部段的接收凹部中。

根据本发明所述的螺杆挤出机的优点对应于根据本发明所述的加热装置的上述优点。螺杆挤出机优选为多轴螺杆挤出机，尤其为双轴螺杆挤出机。多轴螺杆挤出机包括至少两个彼此贯通的壳体孔，并且在每个壳体孔中可旋转地布置有一个处理元件轴。至少两个处理元件轴优选地被设计成使得它们可以在相同的旋转方向上被驱动旋转和/或使得它们彼此紧密地啮合。螺杆挤出机优选地具有多个加热装置。加热装置可以为相同和/或不同构造。加热装置例如可以在加热元件的数量和/或额定热容量方面有所不同。

螺杆挤出机例如是用于加工材料的装置的一部分。该装置包括下部框架，螺杆挤出机布置在下部框架上。该装置优选地包括布置在下部框架上的电驱动马达和齿轮机构。至少一个加热装置的插入式触点分配器、尤其是供给单元优选地布置在下部框架上，尤其与螺杆挤出机相距一定距离。例如，管线可以布置和/或构成在下部框架上。供给单元尤其布置在管线上和/或管线中。

设有一种螺杆挤出机，其中至少一个热绝缘护罩布置在至少一个壳体部段上，这确保灵活使用并且易于维修至少一个加热装置。由于至少两个电气加热元件通过关联的连接线路和触点插头连接到插入式触点分配器，所以插入式触点分配器可以首先在空间上布置成与至少一个壳体部段相距一定距离，并且其次可以根据需要引导连接线路，从而插接式触点分配器、连接线路或加热元件都不会妨碍至少一个热绝缘护罩的布置。至少一个热绝缘护罩的拆卸是容易实现的，因为为此目的不必拆卸至少一个加热装置或至少一个加热装置的组件。在拆卸至少一个热绝缘护罩之后，可以自由访问至少一个加热装置，以便可以根据需要维护和维修至少一个加热装置。尤其是，可以以简单的方式更换有故障的加热元件。

设有一种螺杆挤出机，其中至少一个热绝缘护罩为U形和/或一体式设计，这确保灵活使用和易于维修至少一个加热装置。由于至少一个加热装置不会对至少一个热绝缘护罩的结构和布置产生不利影响，所以至少一个热绝缘护罩可以是U形和/或一体式设计。结果，可以简单地结合至少一个加热装置使用至少一个热绝缘护罩。尤其是，至少一个热绝缘护罩可以简单地作为整体被拆卸，使得至少一个加热装置可以被自由访问以进行维护或维修。

设有一种螺杆挤出机，其中在至少一个热绝缘护罩和壳体之间构成有间隙，其中，至少两个连接线路通过该间隙被引导到插入式触点分配器，这确保灵活使用和易于维修至少一个加热装置。由于在至少一个热绝缘护罩和壳体之间构成有间隙，因此至少两个连接线路可以简单地通过该间隙从关联的加热元件被引导至关联的插入式触点分配器。因此，至少一个热绝缘护罩的布置不会受到至少一个加热装置的不利影响，从而可以结合至少一个热绝缘护罩简单且灵活地使用至少一个加热装置。可以简单地拆卸、尤其通过抬起来拆卸至少一个热绝缘护罩，从而至少一个加热装置可以被自由访问以进行维护或维修。

本发明的另一个目的是提供一种对用于螺杆挤出机的至少一个壳体部段的加热装置进行简单维修的方法。

通过一种用于维修加热装置的方法来实现该目的，其包括如下步骤：

-提供根据本发明所述的加热装置，

-将与第一加热元件关联的触点插头与插入式触点分配器的插入式触点断开，

-用第二加热元件替换第一加热元件，并且

-将与所述第二加热元件关联的触点插头连接到插入式触点分配器的插入式触点。

根据本发明所述的方法还可以尤其包括提供根据本发明所述的螺杆挤出机的步骤。根据本发明所述的方法的优点对应于根据本发明所述的加热装置和根据本发明所述的螺杆挤出机的上述优点。

在多个示例性实施例的以下描述中可以发现本发明的其他特征、优点和细节。

附图说明

图1示出了根据第一示例性实施例所述的多轴螺杆挤出机的侧视图，该多轴螺杆挤出机包括由多个壳体部段构成的壳体和用于加热壳体部段的加热装置；

图2示出了沿图1中的剖面线II-II的多轴螺杆挤出机的局部剖视图，以描述该加热装置；

图3示出了单独的壳体部段的透视图，该单独的壳体部段包括加热装置和热绝缘护罩；

图4示出了图2中的加热装置的供给单元的俯视图，该供给单元连接到另外的供给单元；

图5示出了图2中的加热装置的加热单元的俯视图；

图6示出了根据第二示例性实施例所述的多轴螺杆挤出机的侧视图；

图7示出了图6中的加热装置的供给单元的俯视图，该供给单元连接到另外的供给单元，以及

图8示出了根据第三示例性实施例所述的加热装置的供给单元的俯视图。

具体实施方式

下面参照图1至图5描述本发明的第一示例性实施例。图1所示的用于加工材料、尤其是塑料材料的装置1包括多轴螺杆挤出机2，其可以借助齿轮机构4被驱动马达3可旋转地驱动。多轴螺杆挤出机2、驱动马达3和齿轮机构4被安装在下部框架5上。在此，多轴螺杆挤出机2借助支撑件6被支撑在下部框架5上。

多轴螺杆挤出机2包括壳体7，该壳体由多个壳体部段8构成，多个壳体部段8借助法兰9彼此连接。壳体7具有两个壳体孔10、11，两个壳体孔10、11彼此贯通并且横截面为水平“8”字形的形式。在壳体孔10、11中布置有两个处理元件轴12，13，该处理元件轴彼此紧密地啮合并且可以围绕关联的旋转轴14，15在相同的旋转方向上可旋转地被驱动。

在第一壳体部段8中构成有供给开口16，以将待加工的材料供给到壳体孔10、11中。借助处理元件轴12，13在输送方向17上传输和加工材料。经加工的材料通过在喷嘴板18中构成的排出开口19排出。喷嘴板18安装在最后的壳体部段8的端侧。

多轴螺杆挤出机2包括用于至少单独的壳体部段8的各个电气加热装置20。加热装置20为相同设计，且因此下面仅描述加热装置20中的一个加热装置。

加热装置20包括供给单元21和四个关联的加热单元22。加热单元22为相同设计。加热单元22分别包括电气加热元件23，该电气加热元件经由连接线路24机械地并且电气地连接到触点插头25。各个连接线路24固定地，也就是机械地并且电气地不可释放地连接到关联的加热元件23和关联的触点插头25。因此，各个连接线路24在不被破坏的情况下不能与加热元件23和触点插头25断开。各个连接线路24为柔性设计，也就是说柔韧设计。各个加热元件23例如被设计为电阻加热盒。

加热单元22连接到供给单元21。供给单元21包括插入式触点分配器26、电气供给线路27和供给线路触点插头28。供给线路27机械地并且电气地连接到插入式触点分配器26和供给线路触点插头28。供给线路27为柔性设计，也就是说柔韧设计。供给线路27固定地，也就是机械地并且电气地不可释放地连接到插入式触点分配器26和供给线路触点插头28。因此，供给线路27在不被破坏的情况下不能与插入式触点分配器26和供给线路触点插头28断开。

插入式触点分配器26包括插入式触点分配器壳体29，在其中布置有导电的分配器元件30。分配器元件30导电地连接到供给线路27。此外，分配器元件30经由各个开关元件42导电地连接到四个插入式触点31。插入式触点31布置在插入式触点分配器壳体29的外侧并因此是可以自由访问的。

开关元件42允许向待接通和关断的关联的插入式触点31进行电力供给。为此，开关元件42连接到集成在插入式触点分配器26中的数据总线线路43。数据总线线路43连接到数据总线连接器44、45。

每个加热单元22通过关联的触点插头25插入到一个插入式触点31中。各个触点插头25通过插入而机械地和导电地连接到关联的插入式触点31。

供给单元21和加热单元22至少为防护等级IP54、尤其至少为防护等级IP64、并且尤其为防护等级IP67。尤其是，用于构成插入式触点连接器的插入式触点分配器26或插入式触点31以及关联的触点插头25为上述的防护等级。

为了接收加热元件23，关联的壳体部段8具有接收凹部32。接收凹部32形成在法兰9之间，并且基本垂直于壳体孔10、11延伸。接收凹部32的数量对应于所提供的加热装置20的加热元件23的数量。壳体部段8例如具有四个接收凹部32，其中，两个接收凹部32以彼此隔开的方式在壳体孔10、11上方并在输送方向17上布置，并且两个接收凹部32以彼此隔开的方式在壳体孔10、11下方并在输送方向17上布置。加热元件23插入到关联的接收凹部32中并安装在壳体部段8上。

多轴螺杆挤出机2具有用于热绝缘目的的热绝缘护罩33。热绝缘护罩33在图1中以截面示出。一个热绝缘护罩33在图2和图3中详细示出。热绝缘护罩33与每个壳体部段8关联。

各个热绝缘护罩33在横截面上为U形设计，并且具有底座34和两个布置在底座34上的臂35、36。各个热绝缘护罩33为一体式设计，从而可以借助手柄37整体上被安装或被附加以及被拆卸或被抬起。各个热绝缘护罩33包括界定内部空间的外壳38。绝缘材料39布置在内部空间中。外壳38例如由金属材料构成。

在臂35、36与各个壳体部段8之间构成有间隙S。臂35、36具有凹进部段，使得间隙S在凹进部段的区域中尺寸增大。加热元件23的连接线路24在下部框架5的方向上被引导穿过间隙S。与加热单元22关联的供给单元21被布置成与壳体7相距一定距离。为此，连接线路24具有长度L，其中，优选地：0.5m≤L≤5m、尤其是1.0m≤L≤4m、尤其是1.5m≤L≤3m。

各个供给单元21的插入式触点分配器26安装在下部框架5上。从各个插入式触点分配器26开始，关联的供给线路27沿着下部框架5、例如在管线中延伸到具有电力供给连接器41的中央电力供给装置40。各个供给线路触点插头28机械地并且导电地连接到电力供给连接器41，以用于电力供给。

连接到控制单元47的数据总线线路46连接到用于致动开关元件42的数据总线连接器44。数据总线线路46可以借助数据总线连接器45被引导到另一插入式触点分配器26。开关元件42可以经由数据总线线路46被单独地致动，使得连接到插入式触点31的加热元件23可以被单独地接通和关断。

下面描述在加热元件23有故障的情况下对一个加热装置20的维修：

为了更换有故障的第一加热元件23，首先将关联的供给线路触点插头28机械地和电气地从电力供给连接器41断开。然后，从壳体部段8上移除覆盖第一加热元件23的热绝缘护罩33。现在可以自由访问第一加热元件23。将与第一加热元件23关联的触点插头25从关联的插入式触点31机械地并且电气地断开。第一加热元件23与壳体部段8分离并且从接收凹部32中移除。现在将具有故障的加热元件23的加热单元22替换成相应的具有完好的加热元件23的加热单元22。将第二加热元件23插入接收凹部32中并且安装在壳体部段8上。然后，与第二加热元件23关联的触点插头25机械地并且导电地连接到自由的插入式触点31。现在，热绝缘护罩33再次布置在壳体部段8上。然后，供给线路触点插头28再次机械地并且导电地连接到电力供给连接器41。

由于加热装置20的根据本发明的设计，可以单独地更换加热元件23。可以由任何操作员执行更换。不需要训练有素的电气技师进行更换。由于加热装置20的模块化结构，所述的加热装置可以灵活地被使用。

各个插入式触点分配器26可以具有N个插入式触点31，其中优选地：4≤N≤8。用于一个壳体部段8或多个壳体部段8的加热单元23可以连接到插入式触点分配器26。

下面参考图6和7描述本发明的第二示例性实施例。与第一示例性实施例相反，各个插入式触点分配器26包括第一供给线路连接器48和第二供给线路连接器49。第一插入式触点分配器26的供给线路27通过供给线路触点插头28连接到中央电力供给装置40的电力供给连接器41，并且通过另外的供给线路触点插头50连接到供给线路连接器48。另外的插入式触点分配器26的供给线路27各自连接到前述插入式触点连接器26的供给线路连接器48以及供给线路连接器49。各自的供给线路27可释放地连接到关联的插入式触点分配器26以及相邻的插入式触点分配器26。在未示出的示例性实施例中，供给线路27可以固定地连接到关联的插入式触点分配器26并且可释放地连接到相邻的插入式触点分配器26。因此，第一加热装置20的供给线路27连接到中央电力供给装置40的电力供给连接器41，并且另外的加热装置20的供给线路27各自连接到前述加热装置20的插入式触点分配器26，并因此连接到中央电力供给装置40。结果，可以减少向加热装置20进行电力供给的复杂性。

各个开关元件42包括用于监控所连接的加热元件23的电流测量传感器50。为清楚起见，电流测量传感器50仅在图7中的一个开关元件42中示出。各个电流测量传感器50的测量值借助数据总线被传输到控制单元47。在控制单元47中评估测量值，从而可以监控加热元件23的运作，并且可以在早期阶段识别出加热元件23的故障威胁。

下面参考图8描述本发明的第三示例性实施例。与上述示例性实施例相反，加热装置20包括中央开关元件42。开关元件42用于接通和关断所有的连接到插入式触点31的加热元件23。开关元件42借助数据总线线路46被控制。