JP4791478B2 - 押出機 - Google Patents

Description

本発明は、互いに噛み合うスクリューコンベヤセグメントと、ワークセグメントとを具備し、軸と平行の押出機ハウジングの円弧状の凹所の中に案内された少なくとも２本の同方向に回転する軸を備える、流動性の物質の連続的な加工および／または処理用の押出機に関する。

スクリューコンベヤセグメントとワークセグメントとを装着した軸は、ここで押出機ハウジング内の中空の中で円に沿って同じセンタリング角度で配置することができる（ＥＰ０７８８８６７Ｂ１）。個々の要素から形成されたスクリューコンベヤセグメントが押出機内で加工される原料を原料供給口から押出機の他端部の原料排出口へ送給する一方、同様に個々の要素として形成されたワークセグメントは、制動と、必要であれば逆送給の機能とを有する。ワークセグメントとして、たとえばＥＰ０４２２２７２Ａ１から公知であるような、たとえば混練ブロックまたは、いわゆるブリスターつまりスクリュー外径に相当する直径を有する、いわゆる歯付円板としても、円周に外歯機構を具備することもできるじゃま板を使用できる。

このような原料を圧縮するワーク要素の代わりに、減圧ワーク要素も使用される。たとえばＤＥ１０２３３２１３Ａ１から、スクリューはめ歯のスクリュー排出によって形成される送給中立な減圧区間を有するスクリュー要素が知られている。

様々な方法課題に対して異なる表面を有するワーク要素は、各方法技術上の全要件を好適に考慮するため、互いにほぼ任意に組み合わせることができる。スクリューコンベヤ要素およびワーク要素は互いに密に並べられ、耐回動性に支持軸上へ差し込まれ、かつ正確に半径方向および軸線方向に位置決めされ、駆動装置から調整されて駆動される。

ワーク要素は、特殊の方法技術上の要件のためにしばしばスクリュー径の６分の１までの長さに低減され、ほぼ常にスクリュー径よりも短い。他方、互いに噛み合うワーク要素間に２つの隣接する軸は、特に該軸がたとえば逆送給式スクリュー要素、混練ブロック、ブリスターまたは歯付円板のように、切断部外径に相当する直径を有するとき、高い圧力を発生できる。それによって、二重スクリュー押出機の場合、このようなワーク要素の領域で軸間に著しい拡大をもたらす力が発生する。この力は、軸が円に沿って同じセンタリング角度で配置された多軸押出機の場合も著しい摩耗を生じる。
ＥＰ０７８８８６７Ｂ１ ＥＰ０４２２２７２Ａ１ ＤＥ１０２３３２１３Ａ１

本発明の課題は、ワークセグメントの領域での平均を超える摩耗を低減することである。

本発明により、スクリューコンベヤセグメントよりも大きい拡大を２本の軸間にもたらすワークセグメントが少なくとも１つのスクリューコンベヤセグメントおよび／または少なくとも１つの別のワークセグメントと一体の組み合せ要素を形成することによって達成される。

スクリューコンベヤセグメントと共に１つの一体の組み合せ要素にまとめられたワークセグメントは、ここでスクリュー径に相当する直径を有する逆送給式ワーク要素、特にスクリューコンベヤセグメントよりも大きいピッチまたはスクリューコンベヤセグメントと反対のピッチ方向を有するスクリューセグメントまたは混練ブロック、ブリスターまたは歯付円板とすることができる。しかしながら、２つのワークセグメントを１つの一体の要素、たとえば反対のピッチ方向の２つの混練ブロックまたは反対のピッチ方向を有するスクリューセグメントおよび混練ブロックにまとめることもできる。

スクリューコンベヤセグメントおよびワークセグメントまたは２つのワークセグメントを１つのより長い組み合せ要素にまとめることによって、本発明により軸の曲げ強度が本質的に改善される。同時に、より大きい大抵は良好に油を差された表面に拡大力が分配され、それによって平面負荷と共に摩耗が本質的に低減される。特に、複数の様々な相対的に短い長さに置換可能の方法技術上の要件の組合せが１つのセグメントの中で部品点数の決定的な低減をもたらし、これが結果的に軸の装着および保守ならびに倉庫保管を本質的に簡素化させる。

軸の装着を簡素にするため、スクリューコンベヤ径、スクリューコンベヤコア径および軸の最大の軸間隔に相当する円弧によって本発明に係る組み合せ要素の前面が制限されている。組み合せ要素は、次に簡単な方法で円弧によって制限された前面が互いに一列に並ぶように軸上に差し込むことができる。それによって、隣接する軸の組み合せ要素と噛み合う組み合せ要素の誤りのない差込みが本質的に容易になる。

曲げ強度および摩耗に関する組み合せ要素の長所が適用されることによって、組み合せ要素はスクリュー径よりも、特にスクリュー径の２倍以上の長さを有する。

組み合せ要素のスクリューコンベヤセグメントは、２段式スクリューが３段式スクリューよりも大きい送給量をもたらすので、好ましくは２段式に構成されているが、１段式スクリューに対してより大きい曲げ強度を有する。

組み合せ要素のワークセグメントが同様にスクリュー状の表面、つまりたとえばより大きいピッチまたは反対のピッチ方向を有するスクリューセグメントを有する場合、同様に好ましくは２段式に構成されている。ワークセグメントの表面は、この場合、単にスクリューに類似する螺旋状の延伸部を、たとえば混練ブロックに有することができる。本発明により、たとえばスクリューコンベヤに相当するピッチ方向を有する２段式の螺旋状に配置されたカム板を備える混練ブロックセグメントが反対のピッチ方向を有する２段式混練ブロックセグメントと１つの要素に組み合わせることができる。

押出機の中で被処理原料がさらされる高い温度で、一方で軸と、他方でその上に座る送給−およびワーク要素が様々に膨張する。これは、結果的に軸とその上に座る要素との間に空隙を形成し、該空隙の中で溶融された原料、たとえば合成樹脂が進入し、必要であれば焼成することができ、いずれにしても軸は、軸の冷却後に軸からの要素の引き離しが非常に困難になるような要素との固着が発生し得る。

この問題は、長く本発明により使用される組み合せ要素の場合さらに本質的に強化され、場合によっては要素を全く引き抜くことができないほど、つまり全軸が投棄されなければならないほどになる。

従って、本発明により、好ましくは各軸が複数の短い軸区間に分割されており、軸区間が引張下に軸コア内に軸線方向に緊定可能に形成されている。軸線方向の緊定性に対して、好ましくは軸コア内の軸区間の端部に隣接する軸区間のコア内の雌ねじに噛み合う雄ねじを耐回動性に具備した軸線方向に固定された回転要素が回動可能に軸支されている。そのため、軸区間が一端部で雄ねじを備える回転要素と、他端部にコア内に雌ねじを有することができる。また、両端部に雄ねじをもつこのような回転要素を有し、両端部に対応する雌ねじをコア内に有する軸区間と連結される軸区間を設けることができる。

軸区間の軸コアの中に好ましくは回転要素を操作できるようにするため、軸穴またはそのような凹所が設けられている。そのために、回転要素をその軸区間の軸部凹所に対向する側に多角体または多角凹所、たとえば六角凹所または−差込部を具備することができ、該凹所もしくは差込部はそれらの端部で対応する反対多角体を具備した、軸コアの軸穴の中に挿入された棒によって操作される。多角凹所または多角差込部の代わりに、もちろん別の操作凹所または別の操作突部を回転要素に設けることができ、該凹所もしくは該突部はその端部で対応して構成された軸コア内の軸穴の中に挿入された棒によって操作される。

その上に耐回動性に配置された要素を備える各軸区間は、耐回動性に隣接する軸区間と連結されている。そのために、２つの隣接する軸区間の間に形状嵌合による耐回動性の連結は、たとえば回転要素が軸支された軸コア端部の外周の切欠−または楔形噛合機構によって考慮されており、この噛合機構は外周に雄ねじが隣接する軸区間の回転要素に噛み合う雌ねじを設けた隣接する軸区間の端部でハブ穴の中で切欠−または楔形噛合機構と協働する。

ワークセグメントと少なくとも１つのスクリューコンベヤセグメントおよび／または少なくとも１つの別のワークセグメントを有する組み合せ要素は軸区間の軸コアと一体に構成することができる。しかしながら、１つまたは複数の組み合せ要素を耐回動性に差し込む軸区間のスクリューコアを構成することも可能である。

それによって、本発明に係る一体の組み合せ要素によって、軸の曲げ強度が本質的に一定の長さに高められ、その結果、発生する横力がより大きい側面に良好に分配され、それによって摩耗が低減される。特に、本発明により部品点数が低減され、これが倉庫保管ならびに組立および分解時に有利に影響する。さらに、短いワークセグメント、たとえばスクリューコンベヤ径の半分より短い長さを有するワークセグメントを組み込むことができ、たとえば構造長および／または差込み位置のために型式欄に含まれないようなものも組み込まれる。差込み誤りは複雑な配置でも確実に回避することができる。また、密閉箇所の数が大きく低減され、処理空間は一定の機械長に内部で案内された軸に向かって半径方向に密閉されている。

本発明に係る押出機は２軸押出機として構成することができる。しかしながら、好ましくは、該押出機は３本またはそれ以上の、押出機ハウジング内の中空に円または円弧に沿って同じセンタリング角度で配設された軸を有する。

以下、添付の図面を利用して本発明を実施例により詳しく説明する。

図１および２に従って、ハウジング１の中の押出機は、円３に沿って延伸する空間２を有する。空間２の中に、多数の軸平行に配設された軸４がコア５周りに配設されている。ハウジング１は、端板６および７を備える前面側で閉鎖されている。端板６を通して延在する軸４は図示しない歯車機構によって同方向に駆動される。原料供給口は８で、原料排出口は端板７の中に９で表している。

各軸４上に切欠噛合機構を用いて耐回動性に複数の要素１１、１２、１３、１４が差し込まれている。要素１１および１３はスクリューコンベヤセグメントによって構成されているのに対し、要素１２は１つのスクリューコンベヤセグメント１５と、１つの混練ブロック１６とからなり、要素１４はスクリューコンベヤ要素１１および１３のピッチよりも大きいピッチを有するスクリューコンベヤセグメント１７と、反対のピッチを有する短いスクリューセグメント１８とからなる。混練ブロック１６および反対のピッチの短いスクリューセグメント１８はワークセグメントである。

ハウジング１の内側およびコア５に軸平行の、円弧状の凹所１９もしくは２０を設けており、その中にスクリューコンベヤ要素１１および１３と、小さい遊びを有するつまり広範囲に密閉された組み合せ要素１２および１４が噛み合う。同時にスクリューコンベヤ要素１１および１３と、組み合せ要素１２、１４が広範囲に互いに密に噛み合う。

図３および４ならびに図５および６に、スクリューコンベヤセグメント２４もしくは２５と、ワークセグメント２６もしくは２７からなる２つの別の組み合せ要素２２、２３が示されており、これらはそれぞれスクリューコンベヤセグメント２４もしくは２５のピッチよりも大きいピッチを有するスクリューセグメントによって構成されており、ワークセグメント２７はワークセグメント２６よりも短く構成されている。

図７および８に、実線２９’で暗示したように、ピッチ方向に相当するスクリューコンベヤ要素と共に配設されたカム板からなる混練ブロックセグメント２９と、実線３０’で暗示したように反対のピッチ方向によって配設されたカム板からなる混練ブロックセグメント３０とからなる組み合せ要素２８が示されている。すなわち、この実施形態において２つの混練ブロックセグメント２９および３０が様々な機能のワークセグメントとして１つの要素２８に組み合わされている。

図９に示したように、２つの互いに噛み合う組み合せ要素２２は円弧Ａ−Ｂ、Ｅ−ＦおよびＡ−Ｅによって制限される前面１０を有する。円弧Ａ−Ｂはスクリューコア径ｄに相当する直径を有し、円弧Ｅ−Ｆは、スクリューコア径ｄに相当する直径を有し、かつ円弧Ａ−Ｅは、その半径が両方の組み合せ要素２２の軸間隔Ａｘに相当する直径を有する（ＥＰ−Ｂ−０００２１３１参照）。同様の方法で、図３および４もしくは７および８による組み合せ要素２２および２８の前面１０が形成されている。

図５および６記載の組み合せ要素２３は同様に円弧Ａ−Ｂ、Ｅ−Ｆ’およびＡ−Ｅによって制限されるが、付加的にスクリューコア径を有する半円に相当する円弧３２によって制限されている。

この円弧から形成された組み合せ要素の前面によって、その前面が互いに一列に並ぶようにのみ要素を差し込む必要がある軸の装着が本質的に簡単になる。

各軸４は、様々に形成できる複数の短い軸区間に分割される。図１０および１１記載の軸区間３３において、軸コア３７と、模式的に示した組み合せ要素３６とが一体に形成されており、他方、図１２および１４記載の軸区間３４、３５において模式的に示した組み合せ要素３６が楔形噛合機構３８によって軸コア３７上で耐回動性に差し込まれている。

軸区間３３、３４、３５は引張下に軸コア３７内で軸線方向に緊定可能に構成されている。そのために各軸区間３３、３４、３５の一端部に軸コア３７内の軸部凹所３９の中に円筒形の回転要素４１が回動可能に軸支されている。軸部凹所３９から突出する該回転要素の端部に回転要素４１が雄ねじ４２を具備している。

回転要素４１の軸線方向の固定のために、一方で軸コア３７内の円筒形の軸部凹所３９で円周溝４４の中に、かつ他方では円筒形の回転要素４１の外周で円周溝４５の中に噛み合う。

ワイヤリング４３は、図１３から明らかなように、軸コア３７内の接線方向の穴４８を通して側方から１本のワイヤが円周溝４４、４５の間に挿入されるように形成される。

軸区間の連結のために、図１０から明らかなように、軸コア３７内の軸区間３３の他端部に同軸の雌ねじ４９が設けられており、その中に隣接する軸区間３３の同軸の雄ねじ４２がねじ止め可能である。

曲げ強度を高めるために、回転要素４１が配設された軸区間３３の端部に軸コア３７が軸線方向に突出し、この突出する軸コア端部４６によって形成された軸差込部が隣接する軸区間３３の端部内の軸部凹所４７の中に差し込まれ、軸部凹所４７の内側に雌ねじ４９を備える軸部凹所が設けられている。

回転要素４１の操作のために、軸コア３７は貫通する軸穴またはそのような凹所５１を具備している。回転要素４１は、回転要素４１を回転させ、それによって雄ねじ４２を隣接する軸区間３３の雌ねじ４９の中へまたはそこからねじ止めし、隣接する軸区間周りに連結しまたは互いに分離するために、軸穴５１を通して挿入される棒に、図示しない六角体が差し込まれる、たとえば六角凹所５２を有することができる。各軸区間３３は隣接する軸区間３３によって耐回動性に形成されている。そのために図１１に従って差込部４６に、隣接する軸区間３３の軸部凹所４７内の楔形噛合機構５０の中に噛み合う楔形噛合機構５３を設けている。図１２記載の実施形態において、そのために要素３６に対して使用される楔形噛合機構３８が軸コア３７で使用される。

図１４に、押出方向を矢印５４で表している。軸区間３４、３５からの軸の組立方向は同様に矢印５４の方向に相当し、他方、分解方向は矢印５４と逆である。軸区間３４、３５の端部が押出方向５４を基準に、それぞれ上流側の端部に回転要素４１を具備していることが明らかである。

多軸押出機の縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。 組み合わせたスクリューコンベヤおよびワークセグメントの側面図である。 組み合わせたスクリューコンベヤおよびワークセグメントの正面図である。 図１に相当する組み合せ要素の、但し短いワークセグメントと共に別の前面壁とを備える側面図である。 図１に相当する組み合せ要素の、但し短いワークセグメントと共に別の前面壁とを備える正面図である。 １つの混練ブロックセグメントから反対のピッチを有する１つの混練ブロックセグメントと組み合せた要素の透視図である。 １つの混練ブロックセグメントから反対のピッチを有する１つの混練ブロックセグメントと組み合せた要素の正面図である。 全周で密閉して互いに噛み合うスクリューセグメントを備える２軸押出機の横断面図である。 軸区間と一体に構成して組み合せ要素を備える該軸区間の縦断面図である。 図１０記載の軸区間の右側端部の図である。 図１１に相当する図であるが、軸コア上に差し込まれた組み合せ要素を有する軸区間の図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った横断面図である。 差し込まれた組み合せ要素を有する複数の軸区間からなる軸の縦断面図である。

１ ハウジング
２ 空間
３ 円
４ 軸
５ コア
６ 端板
７ 端板
１０ 前面
１１ スクリューコンベヤ要素
１２ 要素
１４ 要素
１５ スクリューコンベヤセグメント
１６ 混練ブロック
１７ スクリューコンベヤセグメント
１８ スクリューセグメント
１９ 凹所
２２ 要素
２３ 要素
２４ スクリューコンベヤセグメント
２６ ワークセグメント
２７ ワークセグメント
２８ 要素
２９ 混練ブロックセグメント
２９ 点線
３０ 混練ブロックセグメント
３０ 点線
３２ 円弧
３３ 軸区間
３４ 軸区間
３６ 要素
３７ 軸コア
３８ 楔形噛合機構
３９ 軸部凹所
４１ 回転要素
４３ ワイヤリング
４４ 円周溝
４５ 円周溝
４６ 差込部
４６ 軸コア端部
４７ 軸部凹所
４８ 穴
５０ 楔形噛合機構
５１ 凹所（軸穴）
５２ 六角凹所
５３ 楔形噛合機構
５４ 押出方向
Ａｘ 軸間隔
Ｅ 円弧
ｄ スクリューコア径

Claims (18)

1. 互いに噛み合うスクリューコンベヤセグメントと、ワークセグメントとを具備し、軸と平行の押出機ハウジングの円弧状の凹所の中に案内された少なくとも２本の平行の同方向に回転する軸（４）を備える、流動性の物質の連続加工および／または処理用の押出機であって、
   前記スクリューコンベヤセグメント（１１、１３、１５、２４、２５）よりも大きい拡大を２本の軸（４）の間にもたらす前記ワークセグメント（１６、１８、２６、２７、２９、３０）が、少なくとも１つのスクリューコンベヤセグメント（１５、２４、２５）および／または少なくとも１つの別のワークセグメント（３０，２９）を有して、一体となった組み合せ要素（１２、１４、２２、２３、２８、３６）を形成するものにおいて、
   一体となった前記ワークセグメント（１６、１８、２６、２７、２９、３０）が、スクリューコンベヤセグメント（１１、１３、１５）よりも大きいピッチを有するスクリュー要素（２４、２５）、反対のピッチ方向を有するスクリューセグメント（１８）、混練ブロック（１６、２９、３０）、ブリスター、歯付円板のいずれかであることを特徴とする押出機。
2. スクリューコンベヤ径（Ｄ）、スクリューコア径（ｄ）および軸（４）の最大の軸間隔（Ａｘ）に相当する円弧（Ａ−Ｂ、Ｅ−Ｆ、Ｅ−Ｆ’、Ａ−Ｅ）によって組み合せ要素（２２、２３、２８）の組み合せ要素（２２、２３）の前面（１０、２０）が制限されていることを特徴とする、請求項１記載の押出機。
3. 組み合せ要素（２３）の少なくとも一部が少なくとも１つの前面（２０）で付加的にスクリューコア径（ｄ）を有する半円に相当する円弧（３２）によって制限されていることを特徴とする、請求項２記載の押出機。
4. 組み合せ要素（１４、２２、２３、２８）が２段式に形成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項記載の押出機。
5. 組み合せ要素（１２、１４、２２、２３、２８、３６）がスクリューコンベヤ径（Ｄ）よりも大きい長さを有することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項記載の押出機。
6. 各軸（４）が複数の短い軸区間（３３、３４、３５）に分割されており、軸（４）の軸区間（３３、３４、３５）が引張下に軸コア（３７）内で軸線方向に緊定可能に形成されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項記載の押出機。
7. 軸コア（３７）内の軸区間（３３、３４、３５）の少なくとも１つの端部で軸線方向の緊定性に対して、隣接する軸区間（３３、３４、３５）のコア（３７）内の雌ねじ（４９）の中に噛み合う雄ねじ（４２）を耐回動性に具備した軸線方向に固定された回転要素（４１）が回動可能に軸支されていることを特徴とする、請求項６記載の押出機。
8. 軸コア（３７）が回転要素（４１）を操作するために軸部凹所（５１）を具備していることを特徴とする、請求項７記載の押出機。
9. 回転要素（４１）が、軸部凹所（５１）の中に挿入された逆多角体と共に操作するため多角体（５２）を具備することを特徴とする、請求項８記載の押出機。
10. 回転要素（４１）の軸線方向の固定のために、回転要素（４１）内の円周溝（４５）と軸コア（３７）内の円周溝（４４）との間で噛み合うワイヤリング（４３）を設けたことを特徴とする、請求項６記載の押出機。
11. 各軸区間（３３、３４、３５）が隣接する軸区間（３３、３４、３５）と耐回動性に連結されていることを特徴とする、請求項１０記載の押出機。
12. 軸コア（３７）が軸区間（３３、３４、３５）の少なくとも１つの端部に組み合せ要素（３６）を超えて軸線方向に突出し、この突出する軸コア端部（４６）が隣接する軸区間（３３、３４、３５）の軸部凹所（４７）の中に噛み合うことを特徴とする、請求項６ないし１１のいずれか一項記載の押出機。
13. 突出する軸コア端部（４６）の突出部がスクリューコンベヤ径（Ｄ）の少なくとも半分になることを特徴とする、請求項１２記載の押出機。
14. 形状嵌合による耐回動性の連結のために突出する軸コア端部（４６）が隣接する軸区間（３３）内の軸部凹所（４７）内の楔形噛合機構（５０）の中に噛み合う楔形噛合機構（３８、５３）を有することを特徴とする、請求項１１ないし１３のいずれか一項記載の押出機。
15. 軸コア（３７）および組み合せ要素（３６）が一体に形成されていることを特徴とする、請求項６ないし１４のいずれか一項記載の押出機。
16. 組み合せ要素（３６）が耐回動性の差し込みのために軸区間（３５）上に構成されていることを特徴とする、請求項６ないし１４のいずれか一項記載の押出機。
17. 回転要素（４１）が軸区間（３３、３４、３５）の上流側の端部に配設されていることを特徴とする、請求項６ないし１６のいずれか一項記載の押出機。
18. 押出機ハウジング（１）内の空間（２）の中に円（３）または円弧に沿って同じセンタリング角度で配設された少なくとも３本の軸（４）を特徴とする、請求項１ないし１７のいずれか一項記載の押出機。