Способ изготовления шнековых элементов

Способ изготовления шнековых элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение касается способа изготовления самоочищающихся шнековых профилей с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, компьютерного программного продукта для реализации способа на компьютерной системе, новых шнековых профилей, которые созданы посредством указанного способа, и применения шнековых профилей в шнековых и переходных элементах.

Равнонаправленные двухвальные и многовальные экструдеры известны специалисту из патентной и специальной литературы. В качестве примера следует упомянуть следующую публикацию [1]: K. Kohlgrüber: „Der gleichläufige Doppelschneckenextruder", Hanser Verlag, 2007. В этой публикации подробно изложены строение, функция и способ работы двухвальных и многовальных экструдеров. Отдельная глава (стр.227-248) посвящена шнековым элементам и способам их работы. В ней подробно описаны строение и функция транспортировочных, месильных и смесительных элементов. Для перехода между различными шнековыми элементами с различным числом ходов часто в качестве распорной втулки используют подкладные диски. В особых случаях используют так называемые переходные элементы, которые позволяют осуществить плавный переход между двумя шнековыми профилями с различным числом витков, причем в каждой точке перехода имеет место самоочищающаяся пара профилей шнеков. Если ниже упоминают и описывают шнековые элементы и шнековые профили, под ними также подразумевают переходные элементы и их профили. Профили, относящиеся к переходным элементам, называют также переходными профилями.

Как известно специалисту, и как, например, изложено в [1] на страницах 96-98, известный самоочищающийся шнековый профиль по Эрдменгеру можно однозначно задать тремя величинами: числом ходов (витков) z, наружным радиусом шнека ra и межосевым расстоянием a. Число витков z - это целое число, большее или равное 1. Еще одна важная величина профиля шнека - это внутренний радиус ri. Еще одна важная величина профиля шнека - это глубина витка h.

Как ведомо специалисту, и как, например, можно прочесть в [1] на стр.96-98, известный самоочищающийся шнековый профиль по Эрдменгеру построен из дуг окружности. Размер дуги окружности задается ее центральным углом и радиусом. В дальнейшем центральный угол дуги окружности для краткости называется углом дуги окружности. Положение дуги окружности определяется положением ее центра и положением ее начальной или конечной точки, причем какая точка является начальной, а какая конечной, не задано, поскольку дугу окружности можно конструировать, начиная с начальной точки и заканчивая конечной точкой по часовой стрелке или против часовой стрелки. Начальная и конечная точка взаимозаменяемы.

Известные до сих пор способы создания самоочищающихся шнековых профилей с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлением, характеризуются тем недостатком, что с математической точки зрения они сложны и всегда привязаны к конкретным шнековым профилям, например, к шнековому профилю по Эрдменгеру. Известные способы создания шнековых профилей по Эрдменгеру приведены в [1] или в публикации Booy [2]: „Geometry of fully wiped twin-screw equipment, Polymer Engineering and Science 18 (1978) 12, стр.973-984. В упомянутых публикациях для создания шнековых профилей используют ту кинематическую особенность, что вращение двух валов в одном направлении вокруг фиксированных осей с точки зрения кинематики идентично «сдвигу без ротации» одного вала вокруг другого, в таком случае неподвижного. Эту особенность можно использовать для того, чтобы пошаговым образом создавать шнековые профили. При таком рассмотрении первый шнек («создаваемый») зафиксирован неподвижно, а второй шнек («создающий») поступательно перемещают вокруг первого по дуге окружности. Можно задать только часть профиля на втором шнеке и изучить, какой профиль при этом будет таким образом создан на первом шнеке. Создающий шнек в определенном смысле «вырезает» создаваемый. В публикации [1] не приведен, однако, никакой способ создания самой предварительно заданной части второго шнека. В [2] описан возможный подход, позволяющий генерировать участок профиля, из которого можно исходить, и из которого создают остальную часть профиля. Этот подход, однако, очень сложен с математической точки зрения и в первую очередь не универсален, то есть, произвольные профили шнековых и переходных элементов создавать нельзя.

Таким образом, исходя из известного уровня техники, поставлена задача предложить способ создания шнековых профилей, с помощью которого можно создавать профили шнеков без предварительного задания уже существующих профилей и/или участков профилей. Кроме того, поставлена задача предложить способ, с помощью которого можно создавать произвольные профили шнековых и переходных элементов с плотным зацеплением. Также поставлена задача предложить способ, с помощью которого профили шнековых и переходных элементов с плотным зацеплением можно создавать простым образом. Необходимо, чтобы этот способ можно было реализовывать с помощью циркуля и угольника, без необходимости в сложных вычислениях.

Неожиданно было обнаружено, что эту задачу можно решить с помощью способа, при реализации которого профили шнековых элементов полностью образуются дугами окружности, тангенциально (по касательной) переходящих друг в друга, причем дуга окружности может также иметь радиус, равный нулю.

Поэтому предметом изобретения является способ создания плоских, самоочищающихся шнековых элементов с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, расстояние а между осями вращения создающего и создаваемого профилей шнека у которых можно варьировать, отличается тем, что создающий профиль шнека формируется из n дуг окружности, а создаваемый профиль шнека - из n′ дуг окружности.

Способ согласно изобретению не ограничен шнековыми элементами обычной ныне модульной конструкции, состоящей из шнековых элементов и центральных валов, а применим также к шнекам сплошной конструкции. Поэтому под понятием "шнековые элементы" подразумевают также сплошные шнеки.

Способ согласно изобретению с одной стороны дает пользователю этого способа определенную степень свободы. Эти степени свободы проявляются в том, что определенные величины можно выбирать произвольно. Чтобы получить правильные профили шнеков, с другой стороны, необходимо выполнять определенные условия. Эти условия выражаются в том, что некоторые величины должны иметь определенное значение, или же их значение должно лежать в пределах определенного диапазона. Под «правильными» профилями шнеков здесь подразумевают профили шнеков, имеющие соответствующие требованиям свойства, то есть плоские, с плотным зацеплением, самоочищающиеся и вращающиеся в одном направлении. Такие шнековые профили можно применять для изготовления шнековых и переходных элементов в многовальных экструдерах.

Способ изготовления V0 согласно изобретению отличается тем, что

- создающий профиль шнека и созданный профиль шнека располагаются в одной плоскости,

- ось вращения создающего профиля шнека и ось вращения создаваемого профиля шнека в каждом случае пересекают под прямым углом указанную плоскость профилей шнека, причем точку пересечения оси вращения создающего профиля шнека с указанной плоскостью называют центром вращения создающего профиля шнека, а точку пересечения оси вращения создаваемого профиля шнека с указанной плоскостью называют центром вращения создаваемого профиля шнека,

- выбирают число дуг окружности n создающего профиля шнека, причем n - это целое число, большее или равное 1,

- выбирают наружный радиус ra создающего профиля шнека, причем ra может принимать значения, большие 0 (ra>0) и меньшие или равные межосевому расстоянию (ra≤a),

- выбирают внутренний радиус ri создающего профиля шнека, причем ri может принимать значения, большие или равные 0 (ri≥0) и меньшие или равные ra (ri≤ra),

- дуги окружности создающего профиля шнека располагаются вокруг оси вращения создающего профиля шнека в направлении по часовой или против часовой стрелки соответственно нижеследующим правилам расположения так, что:

- все дуги окружности создающего профиля шнека переходят друг в друга по касательной таким образом, что получается замкнутый выпуклый профиль. причем дуга окружности, радиус которой равен 0, рассматривают как дугу окружности, радиус которой составляет eps, причем eps - это очень малое вещественное положительное число, стремящееся к нулю (eps<<1, eps→0),

- каждая из дуг окружности создаваемого профиля шнека располагается внутри или на границе кольца, имеющего наружный радиус ra и внутренний радиус ri, центр которого лежит в центре вращения создающего профиля шнека,

- По меньшей мере одна из дуг окружности создающего профиля шнека касается наружного радиуса ra создающего профиля шнека,

- По меньшей мере одна из дуг окружности создающего профиля шнека касается внутреннего радиуса ri создающего профиля шнека,

- величину первой дуги окружности создающего профиля шнека, заданной углом α_1 и радиусом r_1, выбирают так, чтобы угол α_1 в радианах был больше или равен 0 и меньше или равен 2π, причем под π подразумевается отношение длины окружности к ее диаметру (π≈3,14159), а радиус r_1 был больше или равен 0 и меньше межосевого расстояния a или равен ему, а расположение этой первой дуги окружности создающего профиля шнека, получаемое при размещении двух различных точек этой первой дуги окружности, задают в соответствии с указанными правилами расположения, причем первой подлежащей размещению точкой этой первой дуги окружности предпочтительно является начальная точка этой первой дуги окружности, а второй подлежащей размещению точкой этой первой дуги окружности предпочтительно является центр этой первой дуги окружности,

- величины дальнейших n-2 дуг окружности создающего профиля шнека, заданных углами α_2, …, α_(n-1) и радиусами r_2, …, r_(n-1), выбирают так, чтобы углы α_2, …, α_(n-1) в радианах были больше или равны 0 и меньше или равны 2π, а радиусы r_2, …, r, (n-1) были больше или равны 0 и меньше межосевого расстояния a или равны ему, а размещение этих остальных n-2 дуг окружности создающего профиля шнека задают в соответствии с указанными правилами расположения,

- величину последней дуги окружности создающего профиля шнека, заданной углом α_n и радиусом r_n, определяется тем, что сумма n углов n дуг окружности создающего профиля шнека в радианах равняется 2π, причем угол α_n в радианах больше или равен 0 и меньше или равен 2π, а радиус r_n замыкает создающий профиль шнека, причем радиус r_n больше или равен 0 и меньше межосевого расстояния a или равен ему, а размещение этой последней дуги окружности создающего профиля шнека задают в соответствии с указанными правилами расположения,

- n′ дуг окружности создаваемого профиля шнека формируют из n дуг окружности создающего профиля шнека посредством того, что

- число дуг окружности создаваемого профиля шнека n′ равно числу дуг окружности создающего профиля шнека n, причем n′ - целое число,

- наружный радиус создаваемого профиля шнека ra′ равен разности при вычитании внутреннего радиуса ri создающего профиля шнека из межосевого расстояния (ra′=a-ri),

- внутренний радиус создаваемого профиля шнека ri′ равен разности при вычитании наружного радиуса ra создающего профиля шнека из межосевого расстояния (ri′=a-ra),

- угол α_i′ i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека равен углу α_i i-й дуги окружности создающего профиля шнека, причем i и i′ - это целые числа, которые совместно приобретают все значения в пределах от 1 до числа дуг окружности n либо же n′ (α_1′=α_1, …, α_n′=α_n),

- сумма радиуса r_i′ i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека и радиуса r_i i-й дуги окружности создающего профиля шнека равна межосевому расстоянию a, причем i и i′ - это целые числа, которые совместно приобретают все значения в пределах от 1 до числа дуг окружности n либо же n′ (r_1′+r_1=a, …, r_n′+r_n=a),

- центр i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека находится от центра i-й дуги окружности создающего профиля шнека на расстоянии, которое равно межцентровому расстоянию a, и центр i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека находится от центра вращения создаваемого профиля шнека на расстоянии, которое равно расстоянию от центра i-й дуги окружности создающего профиля шнека до центра вращения создающего профиля шнека, а линия, соединяющая центр i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека с центром i-й дуги окружности создающего профиля шнека, проходит параллельно линии, соединяющей центр вращения создаваемого профиля шнека и центр вращения создающего профиля шнека, причем i и i′ - это целые числа, которые совместно приобретают все значения в пределах от 1 до числа дуг окружности n либо же n′,

- начальная точка i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека располагается относительно центра i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека в направлении, противоположном направлению, в котором лежит начальная точка i-й дуги окружности создающего профиля шнека относительно центра i-й дуги окружности создающего профиля шнека, причем i и i′ - это целые числа, которые совместно приобретают все значения в пределах от 1 до числа дуг окружности n либо же n′ (i′=i),

Из общего способа V0 создания плоских самоочищающихся профилей шнеков с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, вытекают следующие свойства создаваемого профиля шнека:

- создаваемый профиль шнека замкнутый,

- создаваемый профиль шнека выпуклый,

- каждая дуга окружности создаваемого профиля шнека переходит в следующую дугу окружности создаваемого профиля шнека по касательной таким образом, что получается замкнутый выпуклый профиль, причем дугу окружности, радиус которой равен 0, рассматривают как дугу окружности, радиус которой составляет eps, причем eps - это очень малое вещественное положительное число, стремящееся к нулю (eps<<1, eps→0),

- каждая из дуг окружности создаваемого профиля шнека располагается внутри или на границе кольца, имеющего наружный радиус ra′ и внутренний радиус ri′, центр которого лежит в центре вращения создающего профиля шнека,

- по меньшей мере одна из дуг окружности создаваемого профиля шнека касается наружного радиуса ra′ создаваемого профиля шнека,

- По меньшей мере одна из дуг окружности создаваемого профиля шнека касается внутреннего радиуса ri′ создаваемого профиля шнека,

Из способа V0 создания плоских самоочищающихся профилей шнеков с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, также вытекает, что только в том случае, когда внутренний радиус ri создающего профиля шнека равен разности при вычитании наружного радиуса ra создающего профиля шнека из межосевого расстояния (ri=a-ra), наружный радиус ra′ создаваемого профиля шнека будет равен наружному радиусу ra создающего профиля шнека, а внутренний радиус ri′ создаваемого профиля шнека будет равен внутреннему радиусу ri создающего профиля шнека.

Если в создающем профиле шнека имеется дуга окружности с радиусом r_i=0, то в месте этой дуги окружности наблюдается перегиб профиля шнека, размер которого характеризуется углом α_i. Если в создаваемом профиле шнека имеется дуга окружности с радиусом r, i′=0, то в месте этой дуги окружности наблюдается перегиб профиля шнека, размер которого характеризуется углом α, i′.

Кроме того, способ V0 создания ровных самоочищающихся профилей шнеков с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, отличается тем, что его можно реализовывать с помощью исключительно угольника и циркуля. Так, переход по касательной от i-й к (i+1)-й дуге окружности создающего профиля шнека конструируют, описывая вокруг конечной точки i-й дуги окружности окружность радиусом r_(i+1), а ближняя к центру вращения создающего профиля шнека точка пересечения этой окружности с прямой, задаваемой центром и конечной точкой i-й дуги окружности, становится центром (i+1)-й дуги окружности. На практике для конструирования профилей шнека вместо циркуля и угольника целесообразно применять компьютерную программу.

Профили шнеков, изготовленные способом V0 согласно изобретению, не зависят от числа витков z.

Создаваемый профиль шнека может быть не идентичен создающему профилю шнека. Из изложения специалисту легко понять, что этот способ V0, в частности, пригоден для того, чтобы создавать переходные элементы между шнековыми элементами с различным числом витков. Начиная с z-ходового профиля шнека, возможно шаг за шагом изменять создающий и создаваемый профили шнека так, чтобы в конце концов получить профиль шнека с числом витков z′, отличным от z. При этом во время перехода допускается уменьшение или увеличение числа дуг окружности.

Типичные профили шнеков, применяемые на практике, отличаются тем, что создающий и создаваемый профили шнеков при нечетном числе ходов идентичны, а при четном числе ходов создаваемый профиль шнека совпадает с создающем профилем шнека (перекрывает его) при повороте создающего или создаваемого профиля шнека на π/z. Такие шнековые профили с числом витков z, известные на нынешнем техническом уровне, отличаются тем, что имеют в точности z плоскостей симметрии, которые перпендикулярны плоскости создающего шнекового профиля и проходят через ость вращения создающего шнекового профиля. Аналогичное справедливо для создаваемого профиля шнека. Профили шнеков состоят в каждом случае из 2*z отделов с углом отдела π/z относительно центра вращения соответствующего профиля шнека, которые можно совместить друг с другом посредством вращения или посредством отражения относительно плоскостей симметрии. Такие шнековые профили называют симметричными. В особой форме исполнения способа согласно изобретению для создания плоских, самоочищающихся профилей шнеков с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, - ниже называемой VA1 - имеется число витков z, разделяющее профили шнеков на 2*z отделов. С помощью особой формы исполнения VA1 способа согласно изобретению можно, однако создавать не только симметричные шнековые профили, в которых 2*z отдела могут перекрывать друг друга при вращении и/или при отражении от плоскостей симметрии, но и асимметричные.

Эта особая форма исполнения VA1 способа согласно изобретению отличается тем, что

- выбирают число витков z причем z - целое число, большее или равное 1,

- число дуг окружности n создающего профиля шнека выбирают так, чтобы оно нацело делилось на 4*z, давая в частном p;

- создающий профиль шнека разделяют на 2*z отделов, которые отличаются тем, что

- каждый отдел ограничен двумя прямыми, угол между которыми в радианах составляет π/z, и которые пересекаются друг с другом в центре вращения создающего профиля шнека, причем две эти прямые называют границами отдела, и причем под π подразумевается отношение длины окружности к ее диаметру (π≈3,14159),

- каждый из этих 2*z отделов подразделяют на первую и вторую часть,

- первая часть отдела формируется p дугами окружности, которые пронумерованы в порядке возрастания или убывания,

- относящиеся к p дугам окружности углы α_1, …, α_p выбирают так, чтобы сумма этих углов была равна π/(2*z), причем углы α_1, …, α_p в радианах больше 0 и меньше или равны π/(2*z),

- вторая часть отдела образуется p′ дугами окружности, которые пронумерованы в порядке, обратном порядку нумерации дуг окружности первой части отдела, причем p′ - это целое число, равное p,

- относящиеся к p′ дугам окружности углы α_p′, …, α_1′ определяются тем условием, что угол α_j′ j′-й дуги окружности второй части отдела должен быть равен углу α_j j-й дуги окружности первой части отдела, причем j и j′ - это целые числа, которые совместно приобретают все значения в пределах от 1 до числа дуг окружности p либо же p′ (α_1′=α_1, …, α_p′=α_p),

- сумма радиуса r_j′ j′-й дуги окружности второй части отдела и радиуса r_j j-й дуги окружности первой части отдела равна межосевому расстоянию a, причем j и j′ - это целые числа, которые совместно приобретают все значения в пределах от 1 до числа дуг окружности p либо же p′ (r_1′+r_1=a, …, r_p′+r_p=a),

- на одной из границ отдела, в зависимости от расположения дуг окружности по часовой стрелке или против часовой стрелки, размещают центр одной из дуг окружности, с которой начинается профиль шнека в первой части отдела, и ее начальную точку,

- конечная точка, относящаяся к той дуге окружности, которая завершает профиль шнека в первой части отдела, касается прямой FP, причем прямая FP проходит перпендикулярно к биссектрисе угла, образованного обеими границами данного отдела, и находится в направлении этого отдела на таком расстоянии от центра вращения создающего профиля шнека, которое равно половине межосевого расстояния, причем как биссектриса, так и границы отдела проходят через центр создающего профиля шнека.

Из способа VA1 создания плоских, самоочищающихся шнековых элементов с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, с числом ходов (витков) z для создаваемого профиля шнека следует, что каждый из отделов создаваемого профиля шнека построен так, что радиусы дуг окружности создаваемого профиля шнека в обратном порядке равны радиусам дуг окружности создающего профиля шнека.

Профили шнеков, создаваемые в соответствии с вышеуказанным способом VA1, состоят из 2*z отделов, которые могут отличаться друг от друга. Если отделы отличаются друг от друга, то получают асимметричные профили шнеков.

У профилей шнеков, обладающих осевой симметрией, все 2*z отделов можно совместить друг с другом посредством вращения и/или посредством отражения относительно границ отделов. В этом случае границы отделов располагаются на прямых, образуемых пересечением плоскостей симметрии конкретного профиля с плоскостью, в которой располагается профиль. В силу этого получается особая форма исполнения VA2 способа создания плоских, обладающих осевой симметрией, самоочищающихся шнековых элементов с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, с числом витков z. Эта особая форма исполнения VA2 способа согласно изобретению отличается тем, что

- задают только первый отдел создающего профиля шнека, и

- остальные отделы создают путем последовательного отражения относительно границ отделов.

Кроме того, с помощью способа согласно изобретению можно создавать шнековые профили, обладающие точечной (центральной) симметрией относительно центра вращения (VA3). В этом варианте в каждом случае задают участок, а противоположный ему участок профиля получают посредством отражения заданного участка относительно центра вращения. Таким образом можно по участкам создавать шнековые профили, обладающие точечной симметрией, причем, чтобы получить замкнутый выпуклый профиль, необходимо следовать упомянутым выше правилам размещения..

Все представленные способы также отличаются тем, что они позволяют конструировать соответствующие части профилей только с помощью циркуля и угольника. Так, переход по касательной от j-й к (j+1)-й дуге окружности первой части отдела создающего профиля шнека конструируют, описывая вокруг конечной точки j-й дуги окружности окружность радиусом r_(j+1), а ближняя к центру вращения создающего профиля шнека точка пересечения этой окружности с прямой, задаваемой центром и конечной точкой j-й дуги окружности, становится центром (j+1)-й дуги окружности. Далее при нумерации дуг окружности по нарастающей конструируют p-тую дугу окружности первой части отдела создающего шнекового профиля, для чего в конечной точке (p-1)-й дуги окружности прокладывают касательную к (p-1)-й дуге окружности, причем точка пересечения касательной с прямой FP представляет собой центр круга, радиус которого равен длине отрезка между конечной точкой (p-1)-дуги окружности и точкой пересечения касательной с прямой FP, и при этом точка пересечения круга с прямой FP, лежащая в выбранном относительно часовой стрелки направлении, представляет собой искомую точку соприкосновения p-й дуги окружности в своей конечной точке с прямой FP. На практике для конструирования профилей шнека вместо циркуля и угольника целесообразно применять компьютерную программу.

Из изложения специалисту легко понять, что способы, в частности, пригодны для того, чтобы создавать переходные элементы между шнековыми элементами с идентичным числом витков. Опираясь на z-ходовой профиль шнека, возможно получить другой z-ходовой профиль шнека, шаг за шагом изменяя профиль шнека в области перехода. При этом во время перехода допускается уменьшение или увеличение числа дуг окружности.

На практике шнековый профиль целесообразно помещать в систему координат, чтобы иметь возможность однозначно и удобным для дальнейшего применения образом описать его, указывая характерные величины с помощью координат.

Имеет смысл работать с безразмерными величинами, чтобы упростить применение в экструдерах различных размеров. В качестве референтного размера для геометрических величин, как то: длин и радиусов, имеет смысл использовать межосевое расстояние a, поскольку изменить эту величину у экструдера невозможно. Следовательно, для безразмерного межосевого расстояния справедливо A=a/a=1. Для безразмерного наружного радиуса шнекового профиля, следовательно, справедливо RA=ra/a. Безразмерный внутренний радиус шнекового профиля обозначается как RI=ri/a. Безразмерную же глубину витка шнекового профиля рассчитывают как H=h/a=RA-RI.

Целесообразно располагать центр вращения создающего профиля шнека в начале отсчета декартовой системы координат (x=0, y=0), а центр вращения создаваемого профиля шнека помещать в точку с координатами x=А=1, y=0.

При использовании безразмерных величин и декартовой системы координат, когда центр вращения создающего профиля шнека располагается в начале отсчета (x=0, y=0), а центр вращения создаваемого профиля шнека лежит в точке с координатами x=A=1, y=0, получают конкретную форму исполнения VK1 способа согласно изобретению. Эта конкретная форма исполнения VK1 отличается тем, что

- создающий профиль шнека образован 1, 2, …, (i-1), i, (i+1), …, (n-1), n дугами окружности, которые располагаются против часовой стрелки или по ней, причем n - это целое число, большее или равное 1, а i - это целое число, большее или равное 1 и меньшее или равное n;

- значение наружного радиуса RA выбирают больше 0 (RA>0) и меньше или равным межосевому расстоянию (RA≤1);

- значение внутреннего радиуса RI выбирают больше или равным 0 (RI≥0) и меньше или равным RA (RI≤RA);

- сумма углов α_1, …, α_n дуг окружности 1, …, n создающего профиля шнека равна 2π, причем под π подразумевают отношение длины окружности к ее диаметру (π≈3,14159);

- радиусы R_1, …, R_n дуг окружности 1, …, n создающего профиля шнека больше или равны 0 и меньше или равны 1;

- начальную точку и центр первой дуги окружности создающего профиля шнека располагают на оси x, причем начальную точку размещают в интервале от x=RI до x=RA, а координата x центра меньше координаты x начальной точки или равна ей;

- при i<n конечная точка i-й дуги окружности создающего профиля шнека совпадает с начальной точкой (i+1)-й дуги окружности создающего профиля шнека;

- при i=n конечная точка i-й дуги окружности создающего профиля шнека совпадает с начальной точкой первой дуги окружности создающего профиля шнека;

- каждая дуга окружности создающего профиля шнека переходит в следующую дугу окружности по касательной (тангенциально), причем дугу окружности с характеристикой R_i=0 рассматривают как дугу окружности, радиус которой R_i=eps, причем eps - это очень малое вещественное положительное число, стремящееся к нулю (eps<<1, eps→0),

- создающий профиль шнека ни в одной точке не находится от центра вращения на расстоянии, превышающем наружный радиус RA;

- создающий профиль шнека по меньшей мере в одной точке находится от центра вращения на расстоянии, равном наружному радиусу RA;

- создающий профиль шнека ни в одной точке не находится от центра вращения на расстоянии, меньшем внутреннего радиуса RI;

- создающий профиль шнека по меньшей мере в одной точке находится от центра вращения на расстоянии, равном внутреннему радиусу RI;

- создающий профиль шнека выпуклый,

- создаваемый профиль шнека состоит из 1′, 2′, …, (i-1)′, i′, (i+1)′, …, (n-1)′, n′ дуг окружности, располагающихся относительно часовой стрелки в том же направлении, что и дуги окружности создающего профиля шнека, причем число дуг окружности n′ создаваемого профиля шнека равно числу дуг окружности n создающего профиля шнека, и причем i′ - целое число, большее или равное 1 и меньшее или равное n′,

- Угол α_i′ i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека равен углу α_i i-й дуги окружности создающего профиля шнека;

- Сумма радиуса R_i′ i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека и радиуса R_i i-й дуги окружности создающего профиля шнека равна 1;

- начальная точка первой дуги окружности создаваемого профиля шнека совпадает с начальной точкой первой дуги окружности создающего профиля шнека, а центр первой дуги окружности создаваемого профиля шнека располагается на оси x, причем координата x центра больше или равна координате x начальной точки;

- при i′<n′ конечная точка i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека совпадает с начальной точкой (i+1)′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека;

- при i′=n′ конечная точка i′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека совпадает с начальной точкой 1′-й дуги окружности создаваемого профиля шнека;

- каждая дуга окружности создаваемого профиля шнека переходит в следующую дугу окружности по касательной (тангенциально), причем дугу окружности с характеристикой R_i′=0 рассматривают как дугу окружности, радиус которой R_i′=eps, причем eps - это очень малое вещественное положительное число, стремящееся к нулю (eps<<1, eps→0),

- создаваемый профиль шнека выпуклый.

Некоторые шнековые профили, созданные с помощью этой конкретной формы исполнения VK1, обладают одной особенностью: по соседству друг с другом имеются формирующие профиль дуги окружности с одинаковым радиусом и одним и тем же центром, которые можно объединить в одну дугу окружности с большим углом (см., например, фигуры 62a и 62b с соответствующим описанием).

В случае профилей шнеков с числом ходов z конкретная форма исполнения VK2 способа согласно изобретению отличается тем, что

- число витков z выбирают как целое число, большее или равное 1;

- число дуг окружности n создающего профиля шнека выбирают так, чтобы оно нацело делилось на 4*z, давая в частном p;

- создающий профиль шнека, предпочтительно начиная с первой дуги окружности создающего профиля шнека, разделяют на 2*z частей, отличающихся тем, что каждая из этих 2*z частей создающего профиля шнека образована 1, …, j, …, p, p′, …, j′, …, 1′ дугами окружности, причем p′ - это целое число, равное p, и причем под j и j′ следует понимать целые числа, которые больше или равны 1 и меньше или равны p или, соответственно, p′;

- углы β_1, …, β_p дуг окружности 1, …, p первой части создающего профиля шнека выбирают так, что их сумма равна π/(2*z), причем π - это отношение длины окружности к ее диаметру (π≈3,14159);

- угол β_j′ j′-й дуги окружности первой части создающего профиля шнека равен углу β_j j-й дуги окружности первой части создающего профиля шнека (β_1′=β_1, …, β_p′=β_p),

- радиусы R_1, …, R_p дуг окружности 1, …, p первой части создающего профиля шнека выбирают так, что они больше или равны 0 и меньше или равны 1;

- сумма радиуса R_j′ j′-й дуги окружности первой части создающего профиля шнека и радиуса R_j j-й дуги окружности первой части создающего профиля шнека равна 1 (R_1′+R_1=1, …, R_p′+R_p=1);

- начальную точку и центр первой дуги окружности первой части создающего профиля шнека располагают на оси x, причем начальную точку размещают в интервале от x=RI до x=RA, а координата x центра меньше координаты x начальной точки или равна ей;

- дуги окружности располагаются против часовой стрелки;

- конечная точка p-й дуги окружности первой части создающего профиля шнека в одной точке касается прямой FP, причем прямая FP находится от центра вращения на расстоянии, соответствующем половине межосевого расстояния и имеет наклон, который для z=1 равен 0, а для z>1 равен -1/tan(π/(2*z)),

- в случае шнековых профилей, обладающих осевой симметрией, остальные части создающего профиля шнека отличаются тем, что

- углы дуг окружности первой части создающего профиля шнека копируют на углы дуг окружности остальных частей создающего профиля шнека с сохранением последовательности;

- радиусы дуг окружности первой части создающего профиля шнека копируют на углы дуг окружности второй части создающего профиля шнека в обратной последовательности;

- радиусы дуг окружности первой и второй частей создающего профиля шнека копируют на радиусы дуг окружности остальных частей создающего профиля шнека с сохранением последовательности;

- в случае шнековых профилей, обладающих точечной симметрией, остальные части создающего профиля шнека отличаются тем, что

- из первой части посредством отражения относительно центра вращения создают вторую часть, лежащую напротив первой части;

- дальнейшие части создающего профиля шнека создают в соответствии со смыслом способа для первой части создающего профиля шнека, а противолежащие им части - посредством отражения относительно центра вращения;

- в случае асимметричных профилей шнека остальные части создающего профиля шнека формируют независимо друг от друга и в соответствии со смыслом способа для первой части создающего профиля шнека.

Некоторые шнековые профили, созданные с помощью этой конкретной формы исполнения VK2, обладают одной особенностью: по соседству друг с другом имеются формирующие профиль дуги окружности с одинаковым радиусом и одним и тем же центром, которые можно объединить в одну дугу окружности с большим углом (см., например, фигуры 62a и 62b с соответствующим описанием).

Кроме того, предметом настоящего изобретения являются профили шнековых и переходных элементов, созданные посредством способа согласно изобретению. Способ согласно изобретению неожиданным образом позволил создать совершенно новые профили шнековых и переходных элементов. Профили шнековых и переходных элементов согласно изобретению более подробно описаны в примерах.

Шнековые профили, получаемые в соответствии со способом создания самоочищающихся шнековых профилей с плотным зацеплением, вращающихся в одном направлении, можно применять в шнековых и переходных элементах. В частности, такие шнековые профили можно применять в транспортировочных, месильных и смесительных элементах. Поэтому предметом настоящего изобретения являются также транспортировочные, месильные и смесительные элементы с профилем согласно изобретению либо же с профилем, который создан по способу согласно изобретению, а также способ их изготовления.

Транспортировочный элемент, как известно, отличается тем (см., например, [1], стр.227-248), что профиль шнека непрерывно поворачивается в осевом направлении и продолжается подобно винту. При этом транспортировочный элемент может быть правым или левым. Шаг транспортировочного элемента предпочтительно находится в пределах от 0,1 до 10 величин межосевого расстояния, причем под шагом подразумевают длину по оси, необходимую на полный оборот профиля шнека, а длина по оси транспортировочного элемента предпочтительно находится в пределах от 0,1 до 10 значений межосевого расстояния.

Месильный элемент, как известно, отличается тем (см., например, [1], стр.227-248), что профиль шнека ступенчато продолжается в осевом направлении в форме месильных дисков. Расположение месильных дисков может быть правоходным, левоходным или же нейтральным. Длина месильных дисков по оси предпочтительно находится в пределах от 0,05 до 10 значений межосевого расстояния. Расстояние между двумя месильными дисками по оси предпочтительно находится в пределах от 0,002 до 0,1 значений межосевого расстояния.

Смесительные элементы, как известно (см., например, [1], стр.227-248), формируют путем изготовления транспортировочных элементов с проемами в гребнях шнеков. Смесительные элементы могут быть правоходными или левоходными. Шаг их предпочтительно находится в пределах от 0,1 до 10 величин межосевого расстояния, а длина элементов по оси предпочтительно находится в пределах от 0,1 до 10 величин межосевого расстояния. Проемы предпочтительно имеют форму u-о