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Hintergrund der Erfindung
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(Gebiet der Erfindung)
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kneter zum Kneten eines
zu knetenden Materials, wie beispielsweise Kunststoff bzw. Harz.
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(Beschreibung des Standes der Technik)
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Bisher
ist ein Kneter mit Doppelschnecke der Extrusionsbauart zum Kneten
eines zu knetenden Materials, wie beispielsweise Kunststoff, bekannt. Ein
derartiger Kneter weist ein Paar Schnecken, die parallel zueinander
angeordnet sind, und ein Gehäuse auf, dessen Inneres einen
Knetraum zum Aufnehmen beider Schnecken hat. Der Knetraum des Gehäuses
hat eine Gestalt, so dass ein Paar Aufnahmeräume mit einem
im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt zum jeweiligen
Aufnehmen von jeder der Schnecken miteinander verbunden sind, so
dass sei einander teilweise in einer radialen Richtung überlappen.
In diesem herkömmlichen Kneter wird das Paar Schnecken
jeweils um deren Achse gedreht und hierdurch wird ein zu knetendes
Material, das in den Knetraum eingeführt wird, unter Verwendung
einer Scherkraft, die sich zwischen beiden Schnecken und ebenso
zwischen der Schnecke und einer Innenwandfläche des Gehäuses
entwickelt, geknetet wird.
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In
einem derartigen Kneter unterliegt jede Schnecke während
eines Knetens des Materials einem Druck von dem zu knetenden Material.
Dieser Druck resultiert manchmal in einen Fall, in dem jede Schnecke
einer unausgeglichenen Last in einer spezifischen Richtung, die
senkrecht zu einer axialen Richtung der Schnecken verläuft,
und verursacht eine Ablenkung. Wenn einmal eine derartige Ablenkung
jeder Schnecke auftritt, besteht die Gefahr, dass der äußerste
Umfangsabschnitt von jeder Schnecke die Innenwandfläche
des Gehäuses mit entsprechendem Verschleiß von
sowohl der Schnecke als auch dem Gehäuse kontaktieren kann.
Somit tritt das Problem, dass die Lebensdauer jeder Schnecke und
jene des Gehäuses durch einen derartigen Verschleiß kürzer
wird, und das Problem auf, dass Metallpulver, das aus dem Verschleiß resultiert,
als Fremdmaterial in das zu knetende Material gemischt wird, was
in einer Verschlechterung der Qualität des Materials resultiert.
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Techniken
zum Lösen der vorstehend genannten Probleme sind in der
nachstehenden Patentliteratur 1 und 2 vorgeschlagen.
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In
der Patentliteratur 1 ist eine Technik zum Ausbilden einer Schnecke
in einer derartigen Gestalt offenbart, dass der Winkel von einer
Vorderfläche in eine Drehrichtung der Schnecke kleiner
als in einer herkömmlichen Schnecke festgelegt ist, wodurch
es schwierig ist, den Druck, dem die Schnecke von einem zu knetenden
Material unterliegt, zu erhöhen, und wodurch die Ablenkung
der Schnecke, die durch den vorstehenden Druck verursacht wird,
abgeschwächt wird. Gemäß dieser Technik
wird der Verschleiß, der durch einen Kontakt der Schnecke
mit der Innenwandfläche des Gehäuses hervorgerufen wird,
abgeschwächt.
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In
der Patentliteratur 2 ist eine Technik zum Anwenden einer Oberflächenbehandlung
der Oberfläche von jeder Schnecke und einer Innenwandfläche
eines Gehäuses offenbart, um einen Verschleißwiderstand
jener Flächen zu verbessern, wodurch ein Verschleiß,
der durch einen Kontakt der Schnecke mit der Innenwandfläche
des Gehäuses hervorgerufen wird, abgeschwächt
wird.
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[Patentliteratur]
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- 1. Japanische
Offenlegungsschrift Nr. 2004-262177
- 2. Japanische Offenlegungsschrift
Nr. Hei 9 (1997)-85739
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
in der Patentliteratur 1 offenbarte Technik beinhaltet jedoch das
Problem, dass eine dreidimensionale Gestalt der Schnecke sehr kompliziert
ist und das maschinelle Bearbeiten der Schnecke kompliziert wird.
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Gleichermaßen
beinhaltet die in der Patentliteratur 2 offenbarte Technik das Problem,
dass ein derartiger zusätzlicher, komplizierter Prozess
des Anwendens einer Oberflächenbehandlung auf die Oberfläche
jeder Schnecke und der Innenwandfläche des Gehäuses
erforderlich ist und der Herstellprozess der Schnecken und des Gehäuses
kompliziert wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend genannten
Probleme erfolgt und es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kneter
zu schaffen, der einen Verschleiß sowohl von Schnecken
als auch einem Gehäuse abschwächen kann, während
verhindert wird, dass der Herstellprozess für die Schnecken und
das Gehäuse kompliziert wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird, um die vorstehend genannte Aufgabe
zu lösen, ein Kneter geschaffen, der ein Paar Schnecken,
die parallel zueinander angeordnet sind, ein Gehäuse, das
einen Knetraum zum Aufnehmen des Paares Schnecken in dessen Inneren
hat, und eine Antriebseinheit zum Drehen des Paares Schnecken um
deren entsprechende Achsen aufweist, wobei der Kneter ein zu knetendes
Material, das in den Knetraum eingeführt wurde, durch Drehen
der Schnecken um deren entsprechende Achsen knetet, wobei jede der
Schnecken eine Gestalt hat, die eine Ablenkung in eine spezifische
Richtung, die senkrecht zu deren Achse verläuft, generiert,
während das zu knetende Material geknetet wird, und der
Knetraum eine derartige Gestalt hat, dass ein Paar Aufnahmeräume
zum jeweiligen Aufnehmen der Schnecke jeweils miteinander verbunden
sind, so dass sie einander teilweise in einer radialen Richtung überlappen,
wobei jeder der Aufnahmeräume einen Abschnitt mit großem
Durchmesser in zumindest einem Abschnitt in der axialen Richtung
der Schnecken aufweist, wobei der Abschnitt mit großem
Durchmesser auf eine derartige Art und Weise ausgebildet ist, dass
ein Durchmesser von ihm in der spezifischen Richtung größer
als jener in jeder anderen Richtung ist.
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Somit
weist in diesem Kneter jeder der Aufnahmeräume, die den
Knetraum innerhalb des Gehäuses bilden, einen Abschnitt
mit großem Durchmesser auf, wobei der Abschnitt mit großem
Durchmesser in der spezifischen Richtung, in der eine Ablenkung
auftritt, einen größeren Durchmesser als in jeder
anderen Richtung hat, so dass, sogar falls eine Ablenkung der Schnecke
in der spezifischen Richtung während eines Knetens des
zu knetenden Materials auftritt, der Kontakt zwischen jeder Schnecke und
einer Innenwandfläche des Gehäuses durch den Abschnitt
mit großem Durchmesser abgeschwächt werden kann
und es daher möglich ist, einen Verschleiß zwischen
jeder Schnecke und dem Gehäuse abzuschwächen.
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Falls
der Durchmesser jedes Aufnahmeraums groß eingestellt ist,
wird eine Wirkkraft, die auf das zu knetende Material aufgebracht
ist, kleiner, wenn das Material durch Drehen der Schnecke in jedem
Aufnahmeraum geknetet wird, und es besteht die Gefahr, dass das
Kneten des Materials unzureichend werden kann. In dem Kneter der
vorliegenden Erfindung ist jedoch nur der Durchmesser in der spezifischen
Richtung, in der eine Ablenkung der Schnecken auftritt, größer
als in jeder anderen Richtung in dem Abschnitt mit großem
Durchmesser von jedem Aufnahmeraum eingestellt. Dementsprechend
ist es im Vergleich mit dem Fall eines größeren
Durchmessers um den gesamten Umfang jedes Aufnahmeraums herum möglich,
ein Absenken der Wirkkraft, die auf das zu knetende Material aufgebracht
wird, in dem Knetprozess zu unterdrücken, und daher ist
es möglich, das Material in einem vollständigen
Ausmaß zu kneten.
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Ferner
muss in dem vorstehenden Kneter der vorliegenden Erfindung, anders
wie in dem herkömmlichen Fall, in dem jede Schnecke in
einer derartigen Gestalt ausgebildet ist, die eine Erhöhung
eines Drucks unterdrückt, der auf die Schnecke von dem
zu knetenden Material aufgebracht wird, eine dreidimensionale Gestalt
jeder Schnecke nicht in einer komplizierten Gestalt maschinell bearbeitet
werden und daher ist es möglich, zu verhindern, dass das
maschinelle Bearbeiten jeder Schnecke kompliziert wird.
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Ferner
ist es in dem vorstehenden Kneter der vorliegenden Erfindung, anders
als in dem herkömmlichen Fall, in dem eine Oberflächenbehandlung
zum Verbessern eines Verschleißwiderstandes auf sowohl
die Oberfläche jeder Schnecke als auch eine Innenwandfläche
des Gehäuses aufgebracht wird, möglich, das Hinzufügen
eines komplizierten Oberflächenbehandlungsprozesses zu
verhindern, und daher ist es möglich, zu verhindern, dass
der Herstellprozess für die Schnecken und das Gehäuse kompliziert
wird. Somit ist es gemäß dem Kneter der vorliegenden
Erfindung möglich, einen Verschleiß der Schnecken
und des Gehäuses abzuschwächen und das zu knetende
Material in einem vollständigen Ausmaß zu kneten,
während verhindert wird, dass der Herstellprozess für
die Schnecken und das Gehäuse kompliziert wird.
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In
dem vorstehenden Kneter der vorliegenden Erfindung hat jede der
Schnecken bevorzugt eine Gestalt, die in einer vorgegebenen Richtung,
die senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Achsen des Paares
Schnecken verläuft, während eines Knetens des
zu knetenden Materials eine Ablenkung generiert, und der Abschnitt
mit großem Durchmesser hat in der spezifischen Richtung
einen größeren Durchmesser, in der jede der Schnecken
eine Ablenkung generiert, als in jegliche andere Richtung.
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Gemäß dieser
Konstruktion ist es, sogar wenn jede Schnecke in eine Richtung,
die senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Achsen des Paares Schnecken
verläuft, während eines Knetens des zu knetenden
Materials abgelenkt wird, möglich, einen Kontakt zwischen
jeder Schnecke und der Innenwandfläche des Gehäuses
wirksam abzuschwächen, da der Abschnitt mit großem
Durchmesser von jedem Aufnahmeraum einen größeren
Durchmesser in jene Richtung als in jeder anderen Richtung hat.
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Gemäß einer
etwas konkreteren Konstruktion in diesem Zusammenhang, die angewandt
werden kann, ist das Paar Schnecken in der Gestalt gleich ausgebildet
und ist auf eine derartige Art und Weise angeordnet, dass die Drehwege
der entsprechenden äußersten Umfangsabschnitte
einander während einer Drehung schneiden, wobei die Antriebseinheit
ferner verursacht, dass sich das Paar Schnecken in der gleichen
Richtung dreht, während ein derartiger Phasenunterschied
aufrechterhalten wird, die ein gegenseitiges Stören der
Schnecken verhindert.
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In
dem vorstehenden Kneter der vorliegenden Erfindung hat die Innenwandfläche
des Gehäuses, die die Abschnitte mit großem Durchmesser
umgibt, einen ebenen Abschnitt, der sich in der vorstehend genannten
vorgegebenen Richtung erstreckt, in der eine Ablenkung jeder Schnecke
auftritt, und ein Verhältnis L/C befindet sich in dem Bereich
von 1 bis 4, wobei L die Länge des ebenen Abschnitts in
der vorgegebenen Richtung ist, C ein Freiraum zwischen dem äußersten
Umfangsabschnitt der Schnecken und dem ebenen Abschnitt der Innenwandfläche
des Gehäuses ist, die den Abschnitt mit großem
Durchmesser umgibt, wobei die Schnecken darin aufgenommen sind.
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Infolge
einer durch die gegenwärtigen Erfinder durchgeführten
ernsthaften Studie wurde es klar, dass, falls die Länge
L des ebenen Abschnitts der Gehäuseinnenwandfläche,
die die Abschnitt mit großem Durchmesser umgibt, derart
eingestellt wurde, dass sie das Verhältnis L/C von 1 oder
mehr erfüllen, nicht nur der Druck, der auf jede Schnecke
von dem zu knetenden Material ausgeübt wird, auf einen
wirksamen Bereich reduziert werden konnte, sondern auch die Ablenkung
jeder Schnecke abgeschwächt werden konnte und ebenso der
Kontakt zwischen jeder Schnecke und der Innenwandfläche
des Gehäusesegments abgeschwächt werden konnte.
Je größer die Länge L des ebenen Abschnitts
wird, das heißt, je größer das Verhältnis
L/C ist, desto größer ist der Durchmesser des
Abschnitts mit großem Durchmesser in der vorstehend genannten
spezifischen Richtung und es ist möglich, einen Kontakt zwischen
jeder Schnecke und der Innenwandfläche des Gehäuses
abzuschwächen. In diesem Fall gibt es jedoch eine Gefahr
eines übermäßigen Senkens der Wirkkraft,
die auf das zu knetende Material aufgebracht wird, was in einem
unzureichenden Kneten des zu knetenden Materials resultiert. Indem
sie eine ernsthafte Studie in Bezug auf diesen Punkt durchgeführt
hatten, haben die gegenwärtigen Erfinder herausgefunden,
dass ein ausreichendes Kneten des zu knetenden Materials erzielt
werden könnte, falls die Länge L des ebenen Abschnitts
auf einen derartigen Wert festgelegt wird, die das Verhältnis
L/C von 4 oder weniger erfordert. Somit ist es, wie in der berücksichtigten
Konstruktion, falls das Verhältnis L/C auf einen Wert von
1 bis 4 festgelegt wird, möglich, sowohl den Kontakt zwischen
jeder Schnecke und der Gehäuseinnenwandfläche
abzuschwächen als auch das zu knetende Material gleichzeitig
ausreichend zu kneten.
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In
dem vorstehenden Kneter hat jede der Schnecken bevorzugt eine Vielzahl
von Knetabschnitten, die in deren Achsenrichtung zum Kneten des
zu knetenden Materials getrennt angeordnet sind, das Gehäuse
hat einen Einlassanschluss zum Einführen des zu knetenden
Materials in den Knetraum, der in dessen Inneren ausgebildet ist,
und der Abschnitt mit großem Durchmesser ist derart ausgebildet,
dass er zumindest einen der Knetabschnitte, der nächstliegend
zu dem Einlassanschluss angeordnet ist, von der Vielzahl von Knetabschnitten
aufnimmt.
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Nachdem
es von dem Einlassanschluss eingeführt worden ist, wird
das zu knetende Material geknetet, während es mit während
des Knetens generierter Wärme geschmolzen wird und zu einer
stromabwärtigen Seite mit einer Drehung der Schnecken geführt
wird. In dem Knetabschnitt, der nächstliegend zu dem Einlassanschluss
angeordnet ist, von den mehreren Knetabschnitten, wird das Material
geknetet, das viel nichtgeschmolzenen Materialbestandteil enthält,
so dass die Schnecke einem höheren Druck von dem zu knetenden
Material in jenem Knetabschnitt als in dem Knetabschnitt, der an
der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, unterliegt. Dementsprechend
tritt in dem Knetabschnitt, der nächstliegend zu dem Einlassanschluss
angeordnet ist, leicht eine große Ablenkung während
eines Knetens des zu knetenden Materials auf. In dieser Konstruktion
ist es jedoch, da der Abschnitt mit großem Durchmesser derart
vorgesehen ist, dass er den Knetabschnitt aufnimmt, der leicht eine
große Ablenkung generiert, möglich, einen Kontakt
zwischen dem Knetabschnitt und der Gehäuseinnenwandfläche
wirksam abzuschwächen, was einer großen Ablenkung
in dem Knetabschnitt, der nächstliegend zu dem Einlassanschluss
angeordnet ist, zuzuschreiben ist.
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In
dem vorstehenden Kneter weist das Gehäuse bevorzugt mehrere
Gehäusesegmente auf, die miteinander in der axialen Richtung
des Gehäuses verbunden sind, um den vorhergehenden Knetraum
auszubilden, und zumindest eines der Gehäusesegmente hat
den Abschnitt mit großem Durchmesser.
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Mit
einer derartigen Konstruktion kann der Abschnitt mit großem
Durchmesser an einer beliebigen Position in der axialen Richtung
des Gehäuses durch Ändern der Position des Gehäusesegments, das
den Abschnitt mit großem Durchmesser hat, falls notwendig,
angeordnet werden, die Position des Abschnitts mit großem
Durchmesser kann im Vergleich mit dem Fall, in dem das Gehäuse
durch ein einzelnes Element gebildet ist, das in der axialen Richtung des
Gehäuses kontinuierlich ist, leicht geändert werden,
so dass er zu einem Abschnitt jeder Schnecke, der eine große
Ablenkung generiert, passen kann. In dieser Konstruktion ist es,
falls nur ein ausgewähltes Gehäusesegment oder
ausgewählte Gehäusesegmente den Abschnitt mit
großem Durchmesser von den vielen Gehäusesegmenten
hat/haben, möglich, die Zahl von Gehäusesegmenten,
die den Abschnitt mit großem Durchmesser haben, deren maschinelle Bearbeitung
schwierig ist, im Vergleich mit der Konstruktion zu reduzieren,
in der alle Gehäusesegmente den Abschnitt mit großem
Durchmesser haben.
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In
diesem Fall hat jede der Schnecken bevorzugt eine Vielzahl von Knetabschnitten,
die in deren Achsenrichtung zum Kneten des zu knetenden Materials
getrennt angeordnet sind, hat das Gehäuse einen Einlassanschluss
zum Einführen des zu knetenden Materials in den Knetraum,
der in dessen Inneren ausgebildet ist, und hat eines der Vielzahl
von Gehäusesegmenten, das einen der Knetabschnitte aufgenommen
hat, der nächstliegend zu dem Einlassanschluss angeordnet
ist, den Abschnitt mit großem Durchmesser.
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Gemäß einer
derartigen Konstruktion wie der Konstruktion, in der der Abschnitt
mit großem Durchmesser vorgesehen ist, um zumindest der
Knetabschnitt, der nächstliegend zu dem Einlassanschluss angeordnet
ist, von den mehreren Knetabschnitten aufzunehmen, ist es möglich,
die Zahl von Gehäusesegmenten, die den Abschnitt mit großem
Durchmesser hat, dessen maschinelle Bearbeitung von den mehreren
Gehäusesegmenten schwierig ist, zu reduzieren, während
ein Kontakt zwischen dem Knetabschnitt und der Gehäuseinnenwandfläche wirksam
abgeschwächt wird, was einer großen Ablenkung
in dem Knetabschnitt, der nächstliegend zu dem Einlassanschluss
angeordnet ist, zuzuschreiben ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es, wie vorstehend beschrieben ist, möglich,
einen Verschleiß von Schnecken und einem Gehäuse
abzuschwächen, während verhindert wird, dass der
Herstellprozess der Schnecken und des Gehäuses kompliziert
wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Längsschnittansicht eines Kneters gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Perspektivansicht, die fliegend-gelagerte („full-flighted")
Schnecken zeigt, die einen ersten bis dritten Förderabschnitt
von Schnecken in dem Kneter von 1 bilden;
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3 ist
eine Perspektivansicht, die Rotoren zeigt, die einen ersten und
einen zweiten Knetabschnitt der Schnecken in dem Kneter von 1 bilden;
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4 ist
eine Perspektivansicht, die Knetscheiben zeigt, die einen ersten
und einen zweiten Förderwiderstandsabschnitt der Schnecken
in dem Kneter von 1 zeigen;
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5 ist
eine Schnittansicht, die die Gestalt der Rotoren von 3 und
ein Gehäuse zeigt, das die Rotoren umgibt, in einem Querschnitt
zeigt, der senkrecht zu einer axialen Richtung der Schnecken verläuft;
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6 ist
eine Schnittansicht zum Darstellen der Gestalt einer Innenwandfläche
des Gehäuses und einer Positionsbeziehung zwischen der
Gehäuseinnenwandfläche und der Schnecken;
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7 ist
ein Korrelationsdiagramm, das eine Beziehung einer Drehphase von
jeder Schnecke zu einer Wirkkraft, der jede Schnecke in einer Anordnungsrichtung
der Achsen eines Schneckenpaars unterliegt, und einer Wirkkraft,
der jede Schnecke in einer Richtung, die senkrecht zu der Anordnungsrichtung
der Schneckenachsen verläuft, unterliegt, zeigt;
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8 ist
ein Korrelationsdiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis
L/C und einem Verhältnis F/F0 zeigt, wobei L die Länge
eines ebenen Abschnitts der Gehäuseinnenwandfläche
in einer Richtung, die senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Achsen
des Schneckenpaars verläuft, ist, C ein Freiraum zwischen
dem äußersten Umfangsabschnitt jeder Schnecke
und dem ebenen Abschnitt der Innenwandfläche des Gehäuses
ist, die einen Aufnahmeraum umgibt, der jene Schnecke aufnimmt,
und das Verhältnis F/F0 ein Verhältnis eines Schwankungsbereichs
einer Wirkkraft ist, der jede Schnecke von einem zu knetenden Material
unterliegt; und
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9 ist
ein Korrelationsdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Verhältnis
L/C und einem Verhältnis eines mittleren Drehmoments T/T0
jeder Schnecke 4 zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Längsschnittansicht eines Kneters gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Perspektivansicht einer fliegend gelagerten („full-flighted")
Schnecke 24, die einen ersten bis dritten Förderabschnitt 10, 16 und 22 der
Schnecken 4 in dem Kneter von 1 bildet. 3 ist
eine Perspektivansicht, die Rotoren 26 zeigt, die einen
ersten und einen zweiten Knetabschnitt 12, 18 der
Schnecken 4 in dem Kneter von 1 bilden. 4 ist
eine Perspektivansicht einer Knetscheibe 28, die einen
ersten und einen zweiten Förderwiderstandsabschnitt 14, 20 der
Schnecken 4 in dem Kneter von 1 bildet. 5 ist
eine Schnittansicht, die die Gestalt der Rotoren 26 von 3 und
ein Gehäusesegment 6f zeigt, das die Rotoren 26 in
einem Querschnitt umgibt, der senkrecht zu einer axialen Richtung
der Schnecken 4 verläuft. 6 ist eine
Schnittansicht zum Darstellen der Gestalt einer Innenwandfläche 6g eines
Gehäuses 6 und einer Positionsbeziehung zwischen
der Innenwandfläche 6g und den Schnecken 4.
Zunächst erfolgt unter Bezugnahme auf 1 bis 6 eine
Beschreibung hinsichtlich der Konstruktion eines Kneters gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Der
Kneter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist ein Kneter der Extrusionsbauart mit Doppelschnecke zum Kneten
eines zu knetenden Materials, wie beispielsweise Gummi oder jeglicher anderen
Art von Kunststoffen, während das Material stromabwärts
zugeführt wird. Der Kneter weist eine Antriebseinheit 2,
ein Paar Schnecken 4, 4 und ein Gehäuse 6 auf.
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Die
Antriebseinheit 2 ist mit einer Basisendseite des Paars
Schnecken 4, 4 verbunden, um jede Schnecke 4 um
deren Achse zu drehen. Die Antriebseinheit 2 verursacht,
dass das Paar Schnecken 4, 4 sich in die gleiche
Richtung bei einer gleichen Drehzahl dreht, während ein
Phasenunterschied (90° in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel)
aufrechterhalten wird, um eine gegenseitige Behinderung der Schnecken 4, 4 zu
vermeiden.
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Das
Paar Schnecken 4, 4 ist angepasst, um um deren
entsprechende Achsen zu drehen, um das zu knetende Material zu kneten,
während das Material stromabwärts zugeführt
wird. Beide Schnecken 4, 4 sind angeordnet, so
dass sie sich parallel zueinander horizontal erstrecken. Die Schnecken 4 sind
jeweils innerhalb der Aufnahmeräume 6b, 6b in
einem Knetraum 6a angeordnet, der nachstehend beschrieben
ist, und der innerhalb des Gehäuses 6 ausgebildet
ist. Wie in 1 gezeigt ist, weist jede Schnecke 4 einen
ersten Förderabschnitt 10, einen ersten Knetabschnitt 12,
einen ersten Förderwiderstandsabschnitt 14, einen
zweiten Förderabschnitt 16, einen zweiten Knetabschnitt 18,
einen zweiten Förderwiderstandsabschnitt 20 und
einen dritten Förderabschnitt 22 auf. Diese Abschnitte
sind in dieser Reihenfolge von der Basisendseite in der Richtung
einer vorderen Endseite der Schnecke 4 angeordnet.
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Der
erste Förderabschnitt 10 ist ein Abschnitt zum
stromabwärts Zuführen des zu knetenden Materials.
Der erste Förderabschnitt 10 ist durch eine fliegend
gelagerte („full-flighted") Schnecke 24 gebildet, wie
in 2 gezeigt ist. Jede Schnecke 4 erstreckt sich
in deren axiale Richtung und ist mit der Antriebseinheit 2 verbunden,
ferner hat sie eine Welle 4a, die von der Antriebseinheit 2 angetrieben
wird. Die fliegend gelagerte Schnecke 24 ist auf die Welle 4a gepasst
und fixiert und hat zwei spiralförmige Schaufeln 24a, 24a,
die in Bezug aufeinander bei einer Phase von 180° angeordnet
sind.
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Die
ersten Förderabschnitte 10 beider Schnecken 4, 4 sind
in einer derartigen Art und Weise angeordnet, dass Drehpfade ihrer äußersten
Umfangsabschnitte, und zwar Kanten der spiralförmigen Schaufeln 24a in
der radialen Richtung, einander während einer Drehung überschneiden,
da die ersten Förderabschnitte 10 beider Schnecken 4, 4 sich
drehen, während ein Phasenunterschied zwischen beiden aufrechterhalten
wird, tritt jedoch keine gegenseitige Behinderung während
einer Drehung auf. Mit einer Drehung jeder Schnecke 4 dreht
der erste Förderabschnitt 10 der Schnecke 4 in
der gleichen Richtung um die Schneckenachse wie die Drehrichtung der
Schnecke. Mit dieser Drehung wird ein zu knetendes pulvriges Material,
das von einem Einlassanschluss 6c, der nachstehend beschrieben
ist, des Gehäuses 6 in den Knetraum 6a eingeführt
wird, stromabwärts extrudiert.
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Der
erste Knetabschnitt 12 ist ein Abschnitt zum stromabwärts
Zuführen des zu knetenden Materials, während das
Material geknetet wird, nachdem es von dem ersten Förderabschnitt 10 zugeführt
worden ist.
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Ferner
ist der erste Knetabschnitt 12 durch mehrere derartige
Rotoren 26 gebildet, wie in 3 gezeigt
ist, die miteinander in der axialen Richtung verbunden sind. Die
Rotoren 26 sind auf die Welle 4a gepasst und fixiert.
Die Rotoren 26 in dem ersten Knetabschnitt 12 haben
eine Querschnittsgestalt, die senkrecht zu der axialen Richtung
verläuft, wie die vollständig fliegende Schnecke 24 in
dem ersten Förderabschnitt 10. Eine Endfläche
auf der stromabwärtigen Seite des ersten Förderabschnitts 10 und
eine Endfläche auf der stromaufwärtigen Seite
des ersten Knetabschnitts 12 überlappen einander
ohne Fehlausrichtung.
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Jeder
der Rotoren 26 in dem ersten Knetabschnitt 12 hat
zwei spiralförmige Schaufeln 26a, 26a, die
bei einem vorgegebenen gewissen Verdrehwinkel ausgebildet sind.
Die spiralförmigen Schaufeln 26a, 26a sind
bei einer Phase von 180° in Bezug aufeinander angeordnet.
Die ersten Knetabschnitte 12 von beiden Schnecken 4, 4 sind
auf eine derartig Art und Weise angeordnet, dass Drehpfade der äußersten
Umfangsabschnitte der ersten Knetabschnitte 12, und zwar
die Kanten der spiralförmigen Schaufeln 26a in
der radialen Richtung, einander während einer Drehung überschneiden.
Da sich erste Knetabschnitte 12 beider Schnecken 4, 4 drehen,
während ein Phasenunterschied zwischen beiden aufrechterhalten
wird, wird deren gegenseitige Behinderung während einer
Drehung vermieden.
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Mit
einer Drehung jeder Schnecke 4 dreht der erste Knetabschnitt 12 der
Schnecke 4 in der gleichen Richtung um die Achse der Schnecke
und führt das zu knetende pulvrige Material, das von dem
ersten Förderabschnitt 10 zugeführt wird,
stromabwärts, während das Material geknetet wird.
Wärme wird während dieses Knetbetriebs generiert
und das zu knetende Material wird durch die Wärme geschmolzen.
Das geschmolzene Material wird durch den ersten Knetabschnitt 12 geknetet.
Daher enthält das geknetete Material in dem ersten Knetabschnitt 12 einen
noch nicht geschmolzenen pulvrigen Anteil und der erste Knetabschnitt 12 unterliegt
während dieses Knetbetriebs einem hohen Druck von dem Material.
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Der
erste Förderwiderstandsabschnitt 14 gibt einen
Förderwiderstand auf das zu knetende Material auf, während
das Material geknetet wird, das von dem ersten Förderabschnitt 12 zugeführt
wird, wodurch die Knetzeit in dem ersten Knetabschnitt 12, der
auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, verlängert
wird und zugelassen wird, dass das zu knetende Material in einem
vollständigen Ausmaß in dem ersten Knetabschnitt 12 geknetet
wird. Der erste Förderwiderstandsabschnitt 14 ist
durch mehrere derartige Knetscheiben 28 gebildet, wie in 4 gezeigt
ist, die miteinander in der axialen Richtung verbunden sind. Die
Knetscheiben 28 sind jeweils auf die Welle 4a gepasst
und fixiert und jede hat eine Querschnittsform, die senkrecht zu
der axialen Richtung verläuft, wie die Rotoren 26 in
dem ersten Knetabschnitt 12. Eine Endfläche auf
der stromabwärtigen Seite des ersten Knetabschnitts 12 und
eine Endfläche auf der stromaufwärtigen Seite
des ersten Förderwiderstandsabschnitts 14 überlappen
einander ohne Fehlausrichtung.
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Die
Knetscheiben 28 sind jeweils in einer Plattenform gebildet,
die eine kleine axiale Länge hat. Jede Knetscheibe 28 hat
zwei Knetschaufeln 28a, 28a, die bei einer Phase
von 180° in Bezug aufeinander und parallel zu der Achse
angeordnet sind. Die Knetscheiben 28, die zueinander in
der axialen Richtung benachbart sind, sind mit einer Phase angeordnet,
die um einen vorgegebenen Winkel um die Achse verschoben ist. Infolge
dessen variiert die Querschnittsgestalt des ersten Förderwiderstandsabschnitts 14,
der senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, diskontinuierlich
in der axialen Richtung. Entsprechende Knetscheiben 28 in
den ersten Förderwiderstandsabschnitten 14 von
beiden Schnecken 4, 4 sind auf einer derartigen
Art und Weise angeordnet, dass Drehpfade der äußersten
Umfangsabschnitte der Knetscheiben 28, und zwar die Kanten der
Knetschaufeln 28a in der radialen Richtung, einander während
einer Drehung überschneiden. Da die ersten Förderwiderstandsabschnitte 14 von
beiden Schnecken 4, 4 sich drehen, während
ein Phasenunterschied zwischen den beiden aufrechterhalten wird, wird
jedoch eine gegenseitige Behinderung während einer Drehung
vermieden.
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Der
zweite Förderabschnitt 16 ist ein Abschnitt zum
stromabwärts Zuführen des zu knetenden Materials,
nachdem es von dem ersten Förderwiderstandsabschnitt 14 zugeführt
worden ist. Der zweite Förderabschnitt 16 ist
wie der erste Förderabschnitt 10 gebildet.
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Der
zweite Knetabschnitt 18 ist ein Abschnitt zum stromabwärts
Zuführen des zu knetenden Materials, während das
Material geknetet wird, nachdem es von dem zweiten Förderabschnitt 16 zugeführt worden
ist, und ist wie der erste Knetabschnitt 12 gebildet. Das
in dem zweiten Knetabschnitt 18 geknetete Material ist
jedoch schon in einem geschmolzenen Zustand und daher ist der Druck,
der auf den zweiten Knetabschnitt von dem zu knetenden Material
aufgebracht wird, im Vergleich zu dem ersten Knetabschnitt 12 niedrig,
der das Material, das einen pulvrigen Anteil enthält, knetet.
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In
dem zweiten Förderwiderstandsabschnitt 20 wird
ein Förderwiderstand auf das zu knetende Material aufgebracht,
während das Material, das von dem zweiten Knetabschnitt 18 zugeführt
wird, geknetet wird, wodurch die Knetzeit in dem zweiten Knetabschnitt 18,
der an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, verlängert
wird und zugelassen wird, dass das Material in einem vollständigen
Ausmaß in dem zweiten Knetabschnitt 18 geknetet
wird. Der zweite Förderwiderstandsabschnitt 20 ist
wie der erste Förderwiderstandsabschnitt 14 gebildet.
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Der
dritte Förderabschnitt 22 ist ein Abschnitt zum
stromabwärts Zuführen des zu knetenden Materials,
nachdem es von dem zweiten Förderwiderstandsabschnitt 20 geknetet worden
ist, und Ausgeben des Materials nach einem Kneten durch einen Auslassanschluss 6d des
Gehäuses 6, der nachstehend beschrieben ist. Der
dritte Förderabschnitt 22 ist wie der erste Förderabschnitt 10 gebildet.
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Die
Schnecken 4, die wie vorstehend konstruiert sind, haben
eine Gestalt, die eine Ablenkung in einer Richtung generiert, die
senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Achsen des Paars Schnecken 4, 4 verläuft,
und zwar in der vertikalen Richtung, wenn sie sich um die Achsen
drehen, um das zu knetende Material zu kneten. Diese Ablenkung wird
infolge einer Aufbringung einer unausgeglichenen Last auf jede Schnecke 4 generiert,
die durch den Druck generiert wird, der von dem zu knetenden Material während
eines Knetens empfangen wird. Da der erste Knetabschnitt 12 jeder
Schnecke 4 von dem zu knetenden Material einem hohen Druck
unterliegt, wie vorstehend angemerkt ist, ist die vorstehend genannte
Ablenkung, die in dem ersten Knetabschnitt 12 generiert
wird, groß.
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Das
Gehäuse 6 hat in dessen Inneren einen Knetraum 6a zum
Kneten des zu knetenden Materials unter einer Drehung des Paars
Schnecken 4, 4. Der Knetraum 6a des Gehäuses 6 ist
aus einem Paar Aufnahmeräume 6b, 6b aufgebaut,
die jeweils jede der Schnecken 4 aufnehmen. Die Aufnahmeräume 6b, 6b haben
eine derartige Gestalt, dass beide Räume 6b, 6b miteinander
verbunden sind, so dass sie einander teilweise in der radialen Richtung überlappen.
Die Aufnahmeräume 6b erstrecken sich in der axialen
Richtung der Schnecken 4. In einem oberen Abschnitt auf
einer axialen Endseite des Gehäuses 6, in anderen
Worten, in einer oberen Position des Abschnitts entsprechend den
ersten Förderabschnitten 10 der Schnecken 4,
ist ein Einlassanschluss 6c zum Einführen des
zu knetenden Materials in den Knetraum 6a ausgebildet,
während auf der anderen Endseite des Gehäuses
ein Auslassanschluss 6d zur Ausgabe des Materials nach
einem Kneten ausgebildet ist. Ferner sind Öffnungen 6e zur
Entlüftung und Überwachung an mehreren axialen
Positionen des Gehäuses 6 ausgebildet.
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Jeder
Aufnahmeraum 6b hat in der vertikalen Richtung, in der
die Schnecke 4 eine Ablenkung generiert, während
das zu knetende Material geknetet wird, einen größeren
Durchmesser als in jeder anderen Richtung. Das heißt, dass
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gesamtheit
in der axialen Richtung von jedem Aufnahmeabschnitt 6b der
zugeordnete Abschnitt mit großem Durchmesser ist, der in der
vorliegenden Erfindung definiert ist. Dementsprechend wird, wenn
jede Schnecke 4 eine Ablenkung während eines Knetens
des zu knetenden Materials generiert, der Kontakt zwischen der Schnecke 4 und einer
Innenwandfläche 6g des Gehäuses abgeschwächt.
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Insbesondere
ist, wie in 5 gezeigt ist, die Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6, die jeden Aufnahmeraum 6b umgibt,
aus einem ebenen Abschnitt 6h, der sich in der vertikalen
Richtung erstreckt, in die jede Schnecke 4 eine Ablenkung
generiert, und kreisbogenförmig gekrümmten Abschnitten 6i, 6i aufgebaut,
die mit einem oberen und einem unteren Abschnitt des ebenen Abschnitts 6h verbunden
sind. Durch das Vorhandensein des ebenen Abschnitts 6f ist
der Durchmesser des Aufnahmeabschnitts 6b in der vertikalen
Richtung vergrößert, in der eine Ablenkung jeder
Schnecke 4 auftritt, und der Durchmesser des Aufnahmeraums 6b in
jener Richtung ist größer als der Durchmesser
in irgendeiner anderen Richtung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind L und C derart festgelegt, dass das Verhältnis L/C sich
in einem Bereich von 1 bis 4 befindet, wobei L die Länge
des ebenen Abschnitts 6h in der vertikalen Richtung ist,
in der eine Ablenkung von jeder Schnecke 4 (siehe 6)
auftritt, und C ein Freiraum zwischen dem äußersten
Durchmesserabschnitt der Schnecke 4 und dem ebenen Abschnitt 6h der
Innenwandfläche 6g des Gehäuses ist,
die den Aufnahmeraum 6b umgibt, wobei die Schnecke 4 darin
aufgenommen ist (siehe 6).
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Das
Gehäuse 6 ist aus mehreren Gehäusesegmenten 6f aufgebaut,
die miteinander in der axialen Richtung verbunden sind, um den Knetraum 6a auszubilden.
Das heißt, dass jedes Segment 6f in dessen Inneren
einen Abschnitt in der axialen Richtung des Knetraums 6a hat,
der aus den Aufnahmeräumen 6b, 6b besteht.
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich des Betriebs, den der Kneter
des vorliegenden Ausführungsbeispiels zum Kneten des zu
knetenden Materials durchführt.
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Zunächst
wird jede der Schnecken 4, 4 in der gleichen Richtung
um deren entsprechende Achsen durch die Antriebseinheit 2 bei
einer gleichen Geschwindigkeit gedreht. Danach wird ein zu knetendes pulvriges
Material durch den Einlassanschluss 6c des Gehäuses 6 in
den Knetraum 6a innerhalb des Gehäuses 6 eingeführt.
Das zu knetende Material wird in den Raum entsprechend dem ersten
Förderabschnitt 10 beider Schnecken 4, 4 eingeführt.
Die ersten Förderabschnitte 10 beider Schnecken 4, 4 drehen
sich und führen das zu knetende Material hierdurch zu den
ersten Knetabschnitten 12 zu, die an der stromabwärtigen
Seite angeordnet sind.
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Die
ersten Knetabschnitte 12 führen das zugeführte
pulvrige Material zu den ersten Förderwiderstandsabschnitten 14 zu,
die auf der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, während
das Material geknetet wird. In dem Knetbetrieb, der durch die ersten Knetabschnitte 12 durchgeführt
wird, wird Wärme generiert und das zu knetende Material
wird weitergeknetet, während es mit der Wärme
geschmolzen wird. In den ersten Knetabschnitten 12 wird
das Material in dem pulvrigen Zustand geknetet, bis es schmilzt,
so dass die ersten Knetabschnitte einem hohen Druck von dem Material
unterliegen. Eine unausgeglichene Last, die dem hohen Druck zuzuschreiben
ist, wird auf die ersten Knetabschnitte 12 aufgebracht,
womit eine Ablenkung jeder Schnecke 4 verursacht wird.
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Die
ersten Förderwiderstandsabschnitte 14 führen
das Material, das von den ersten Knetabschnitten 12 zugeführt
wurde, den zweiten Förderabschnitten 16 zu, die
an der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, während
das Material geknetet wird. In den ersten Förderwiderstandsabschnitten 14 wird, da
auf das zu knetende Material ein größerer Förderwiderstand
aufgebracht wird, die Materialzuführgeschwindigkeit von
den ersten Förderwiderstandsabschnitten 14 zu
der stromabwärtigen Seite niedriger. Dementsprechend wird
die Knetzeit in den ersten Knetabschnitten 12, die auf
der stromaufwärtigen Seite angeordnet sind, länger
und das Kneten des zu knetenden Materials wird in einem vollständigen
Ausmaß in den ersten Knetabschnitten 12 ausgeführt.
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Wie
die ersten Förderabschnitte 10 führen die
zweiten Förderabschnitte 16 das zu knetende Material,
das von dem ersten Förderwiderstandsabschnitten 14 zu
geführt wurde, den zweiten Knetabschnitten 18 zu,
die auf der stromabwärtigen Seite angeordnet sind.
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Wie
die ersten Knetabschnitte 12 kneten die zweiten Knetabschnitte 18 das
zugeführte Material und führen es zu den zweiten
Förderwiderstandsabschnitten 20 zu, die auf der stromabwärtigen
Seite angeordnet sind. Da das Material, das durch die zweiten Knetabschnitte 18 zugeführt
wurde, sich bereits in einem geschmolzenen Zustand befindet, ist der
Druck, den die zweiten Knetabschnitte 18 von dem zu knetenden
Material empfangen, geringer als der Druck, den die ersten Knetabschnitte 12 von
dem Material empfangen.
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Wie
die ersten Förderwiderstandsabschnitte 14 führen
die zweiten Förderwiderstandsabschnitte 20 das
zu knetende Material zu den dritten Förderabschnitten 22 zu,
die auf der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, während
das Material geknetet wird, nachdem es von den zweiten Knetabschnitten zugeführt
wurde. Zu diesem Zeitpunkt bringen die zweiten Förderwiderstandsabschnitte 20 wie
die ersten Förderwiderstandsabschnitte 14 einen
großen Förderwiderstand auf das zu knetende Material
auf, wodurch die Knetzeit in den zweiten Knetabschnitten 18,
die auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet sind, verlängert
wird und zugelassen wird, dass das Kneten des Materials in den zweiten
Knetabschnitten 18 in einem vollständigen Ausmaß erfolgt.
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Wie
die ersten Förderabschnitte 10 führen die
dritten Förderabschnitte 22 das geknetete Material
zu der stromabwärtigen Seite, nachdem es von den zweiten
Förderwiderstandsabschnitten 20 zugeführt
wurde, und geben es von dem Auslassanschluss 6d des Gehäuses 6 nach
außen ab. Auf diese Weise wird das zu knetende Material
durch den Kneter des vorliegenden Ausführungsbeispiels
geknetet.
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In
dem vorstehenden Materialknetprozess wird eine unausgeglichene Last,
die dem Druck von dem zu knetenden Material zuzuschreiben ist, auf jede
Schnecke 4 aufgebracht und eine Ablenkung tritt in jeder
Schnecke 4 durch die unausgeglichene Last auf. Insbesondere
unterliegen die ersten Knetabschnitte 12 einem hohen Druck
und eine große Ablenkung tritt auf, da das darin geknetete
Material viel pulvrigen Anteil enthält.
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7 zeigt
die Ergebnisse einer analysierten Wirkkraft, der jede Schnecke in
der Anordnungsrichtung der Achsen beider Schnecken 4, 4 unterliegt,
und einer analysierten Wirkkraft, der jede Schnecke 4 in
einer Richtung (einer vertikalen Richtung), die senkrecht zu der
Anordnungsrichtung der Achsen verläuft, unterliegt, während
die Drehphase jeder Schnecke 4 variiert wird.
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Aus
den Ergebnissen von 7 ist zu sehen, dass jede der
Schnecken einem höheren Druck von dem zu knetenden Material
in der Richtung (der vertikalen Richtung), die senkrecht zu der
Anordnungsrichtung der Achsen beider Schnecken 4, 4 verläuft,
verglichen mit der Anordnungsrichtung deren Achse unterliegt und
dass eine Ablenkung leicht in jener Richtung (der vertikalen Richtung)
auftritt. Eine derartige Ablenkung jeder Schnecke verursacht einen
Kontakt zwischen der Schnecke 4 und der Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6.
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In
dem wie vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Aufnahmeräume 6b in dem Gehäuse 6 jeweils
derart ausgebildet, dass sie einen größeren Durchmesser
in der vertikalen Richtung, in der die Schnecke 4, die
darin aufgenommen ist, eine Ablenkung generiert, als in jeder anderen
Richtung haben, wodurch ein Kontakt zwischen der Schnecke 4 und
der Innenwandfläche 6g des Gehäuses 6 abgeschwächt
wird, der durch die vorstehend genannte Ablenkung der Schnecke 4 verursacht
wird.
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Ferner
ist die Innenwandfläche 6g des Gehäuses 6 derart
ausgebildet, dass das Verhältnis L/C sich in dem Bereich
von 1 bis 4 befindet, wobei L die Länge des ebenen Abschnitts 6h in
der vertikalen Richtung ist, in der jede Schnecke 4 eine
Ablenkung generiert (siehe 6), und
C der Freiraum zwischen dem äußersten Umfangsabschnitt
jeder Schnecke 4 und der Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6 ist (siehe 6). Infolge
dessen wird gleichzeitig sowohl eine Verringerung des Kontakts zwischen jeder
Schnecke 4 und der Innenwandfläche 6g des Gehäuses 6 als
auch ein vollständiges Kneten des zu knetenden Materials
erreicht.
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8 zeigt
die Ergebnisse einer gemessenen Wirkkraft, die die Schnecken 4 von
dem zu knetenden Material bei variierenden Werten von L/C empfängt,
und 9 zeigt die Ergebnisse eines gemessenen mittleren
Drehmoments der Schnecken 4 bei den variierenden Werten
von L/C. In 8 ist ein Verhältnis
eines Schwankungsbereichs einer Wirkkraft F/F0 ein Verhältnis
einer Wirkkraft F, die jede Schnecke 4 bei jedem von verschiedenen
Werten des Verhältnisses L/C empfängt, zu einer
Wirkkraft F0, unter der Annahme, dass die Wirkkraft F0 100% beträgt,
wobei die Wirkkraft F0 eine Wirkkraft ist, die jede Schnecke 4 von
dem zu knetenden Material empfängt, wenn das Verhältnis
L/C 0 beträgt, das heißt, wenn die Länge
L des ebenen Abschnitts 6h 0 beträgt. In 9 repräsentiert
ein Verhältnis des mittleren Drehmoments T/T0 ein Verhältnis
des Drehmoments T von jeder Schnecke 4 bei jedem von verschiedenen
Werten des Verhältnisses L/C zu einem Drehmoment T0 unter
der Annahme, dass das Drehmoment T0 100% beträgt, wobei
das Drehmoment T0 ein Drehmoment ist, wenn das Verhältnis
L/C 0 beträgt, das heißt, wenn die Länge
L des ebenen Abschnitts 6h 0 beträgt.
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Aus
den Ergebnissen von 8 ist es ersichtlich, dass,
je größer der Wert des Verhältnisses L/C,
das heißt, je größer die Länge
L des ebenen Abschnitts 6h ist, desto geringer die Wirkkraft
ist, die jede Schnecke 4 von dem zu knetenden Material empfängt.
Dies wird vorausgesetzt, da der Durchmesser des Aufnahmeraums 6b in
der vertikalen Richtung, in der jede Schnecke 4 die Ablenkung
generiert, mit einer Vergrößerung der Länge
L des ebenen Abschnitts 6h größer wird
und der Druck, der auf jede Schnecke von dem zu knetenden Material
ausgeübt wird, geringer wird. Es ist ebenso ersichtlich, dass,
falls das Verhältnis L/C auf 1 oder mehr festgelegt ist,
die Wirkkraft, die auf jede Schnecke 4 von dem zu knetenden
Material ausgeübt wird, auf ungefähr 90% oder
weniger der Wirkkraft F0, die auf jede Schnecke ausgeübt
wird, wenn die Länge L des ebenen Abschnitts 6h 0
beträgt, das heißt, wenn der Aufnahmeraum 6b einen
kreisbogenförmigen Querschnitt mit einem gleichmäßigen
Durchmesser hat, verringert werden kann.
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Somit
wurde es klar, dass durch Festlegen des Verhältnisses L/C
auf 1 oder mehr, die Wirkkraft, die auf jede Schnecke 4 von
dem zu knetenden Material ausgeübt wird, wirksam verringert
werden könnte und dass die Ablenkung jeder Schnecke 4, die
jener Wirkkraft zuzuschreiben ist, wirksam abgeschwächt
werden könnte und der Kontakt zwischen jeder Schnecke 4 und
der Innenwandfläche 6g des Gehäuses 6,
der der Ablenkung der Schnecke zuzuschreiben ist, ebenso abgeschwächt
werden könnte.
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Andererseits
ist aus den Ergebnissen von 9 ersichtlich,
dass das Drehmoment jeder Schnecke 4 sinkt, wenn der Wert
des Verhältnisses L/C größer wird, das
heißt, wenn die Länge L des ebenen Abschnitts 6h größer
wird. Es wird angenommen, dass es so ist, weil der Druck, der auf
jede Schnecke 4 von dem zu knetenden Material ausgeübt
wird, sinkt, wenn die Länge L des ebenen Abschnitts 6h größer
wird und das Drehmoment der Schnecke 4 dementsprechend
sinkt.
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Es
gibt eine Korrelation zwischen dem Drehmoment der Schnecke 4 und
dem Grad eines Knetens des zu knetenden Materials. Insbesondere
ist, wenn das Drehmoment der Schnecke 4 groß ist,
der Druck, der auf das zu knetende Material aufgebracht wird, hoch
und das Kneten des Materials wird in einem vollständigen
Ausmaß durchgeführt, während, wenn das
Drehmoment der Schnecke 4 klein ist, der Druck, der auf
das zu knetende Material aufgebracht wird, niedrig ist und es eine
Gefahr eines unzureichenden Knetens des zu knetenden Materials gibt. Die
vorstehenden Ergebnisse von 8 haben
aufgedeckt, dass durch groß Ausführen der Länge
L des ebenen Abschnitts 6h es möglich wurde, die
Ablenkung jeder Schnecke 4 zu unterdrücken und
den Kontakt zwischen jeder Schnecke 4 und der Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6 abzuschwächen. Andererseits
ist aus den Ergebnissen von 9 ersichtlich,
dass durch groß Ausführen der Länge L
des ebenen Abschnitts 6h der Druck, der auf das zu knetende
Material aufgebracht wird, mit einer dementsprechenden Gefahr eines
unzureichenden Knetens des zu knetenden Materials zu niedrig wäre.
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Aus 9 ist
es ersichtlich, dass, falls das Verhältnis L/C auf 4 oder
weniger festgelegt wird, das Drehmoment jeder Schnecke 4 bei
ungefähr 80% oder mehr des Drehmoments T0 der Schnecke 4, das
erhalten wird, wenn die Länge L des ebenen Abschnitts 6h 0
beträgt, das heißt, wenn der Aufnahmeraum 6b jedes
Kreisbogenabschnitts einen gleichförmigen Durchmesser hat,
aufrechterhalten werden kann. Somit wurde es klar, dass durch Festlegen
des Verhältnisses L/C auf 4 oder weniger, es möglich wurde,
die Verringerung des Drucks, der auf das zu knetende Material aufzubringen
ist, innerhalb eines wirksamen Bereichs zu halten und ein vollständiges Kneten
des zu knetenden Materials zu bewirken.
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Es
folgt, dass, falls das Verhältnis L/C bei einem Wert von
1 bis 4 festgelegt ist, es möglich ist, sowohl eine Verringerung
des Kontakts zwischen jeder Schnecke 4 und der Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6 als auch ein vollständiges
Kneten des zu knetenden Materials zu erzielen.
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In
dem wie vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel haben
die Aufnahmeräume 6b, die den Knetraum 6a innerhalb
des Gehäuses 6 bilden, jeweils in die vertikale
Richtung, in der jede Schnecke 4 eine Ablenkung generiert,
einen größeren Durchmesser als in irgendeine andere
Richtung, so dass es, sogar falls eine Ablenkung jeder Schnecke 4 während
eines Knetens des zu knetenden Materials auftritt, möglich
ist, einen Kontakt zwischen der Schnecke und der Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6 abzuschwächen, wodurch es
möglich ist, einen Verschleiß von sowohl der Schnecke 4 als
auch dem Gehäuse 6 abzuschwächen.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in jedem Aufnahmeraum 6b des
Gehäuses 6 nur der Durchmesser in der vertikalen
Richtung, in der die darin aufgenommene Schnecke 4 eine
Ablenkung generiert, größer als in jeder anderen
Richtung, wodurch es im Vergleich mit dem Fall, in dem der Durchmesser
des Aufnahmeraums 6b über den gesamten Umfang
des Raums 6b groß ausgeführt ist, möglich ist,
ein Absenken der Wirkkraft, die auf das zu knetende Material aufgebracht
wird, während eines Knetens zu unterdrücken, und
daher ist es möglich, das Material in einem vollständigen
Ausmaß zu kneten.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel muss, anders als in
dem herkömmlichen Fall, in dem die Schnecken in einer derartigen
Gestalt ausgebildet sind, dass der darauf ausgeübte Druck
von dem zu knetenden Material schwierig zu erhöhen ist,
keine dreidimensionale Gestalt jeder Schnecke 4 in einer
komplizierten Gestalt maschinell bearbeitet werden, und daher kann
verhindert werden, dass ein maschinelles Bearbeiten der Schnecke 4 kompliziert wird.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es, anders als
in dem herkömmlichen Fall, in dem eine Oberflächenbehandlung
auf die Oberflächen der Schnecken und ebenso die Innenwandfläche
des Gehäuses angewandt wird, um den Verschleißwiderstand
zu verbessern, möglich, eine Verwendung von zusätzlichen
komplizierten Oberflächenbehandlungsprozessen zu vermeiden,
und daher ist es möglich, zu verhindern, dass der Herstellprozess
für die Schnecken 4 und das Gehäuse 6 kompliziert
wird. Daher ist es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
möglich, einen Verschleiß der Schnecken 4 und
des Gehäuses 6 abzuschwächen, und das
zu knetende Material kann in einem vollständigen Ausmaß geknetet
werden, während verhindert wird, dass der Herstellprozess
für die Schnecken 4 und dem Gehäuse 6 kompliziert
wird.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6, die jeden Aufnahmeraum 6b umgibt,
den ebenen Abschnitt 6h, der sich in der vertikalen Richtung
erstreckt, in der eine Ablenkung der darin aufgenommenen Schnecke 4 auftritt,
und das Verhältnis L/C der Länge L des ebenen
Abschnitts 6h in der vertikalen Richtung, in der eine Ablenkung
der Schnecke 4 auftritt, zu dem Freiraum C zwischen dem äußersten Umfangsabschnitt
von jeder Schnecke 4 und dem ebenen Abschnitt 6h der
Innenwandfläche 6g des Gehäuses 6,
die den Aufnahmeraum 6b mit der darin enthaltenen Schnecke 4 umgibt,
ist in dem Bereich zwischen 1 und 4 festgelegt. Durch Festlegen
der Länge L des ebenen Abschnitts 6h, dass das
Verhältnis L/C 1 oder mehr ergibt, kann nicht nur der Druck, den
jede Schnecke von dem zu knetenden Material empfängt, auf
einen wirksamen Bereich reduziert werden, sondern es ist auch möglich,
eine Ablenkung jeder Schnecke 4 abzuschwächen,
und daher ist es möglich, einen Kontakt zwischen jeder
Schnecke 4 und der Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6 abzuschwächen. Andererseits
wird durch Festlegen der Länge L des ebenen Abschnitts 6h,
so dass das Verhältnis L/C 4 oder weniger ergibt, ein vollständiges Kneten
des zu knetenden Materials erzielt. Somit können in dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel gleichzeitig sowohl ein
Abschwächen eines Kontakts zwischen jeder Schnecke 4 und
der Innenwandfläche 6g des Gehäuses 6 als
auch ein vollständiges Kneten des zu knetenden Materials
erzielt werden.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Aufnahmeraum 6b in
dem Gehäusesegment 6f, der den ersten Knetabschnitt 12 nahe
dem Einlassanschluss 6c des Gehäuses 6 aufnimmt,
von dem ersten und dem zweiten Knetabschnitt 12, 18 in
der vertikalen Richtung, in der eine Ablenkung der darin aufgenommenen
Schnecke 4 auftritt, einen größeren Durchmesser
als in jeder anderen Richtung. Da das in dem ersten Knetabschnitt 12 geknetete
Material viel ungeschmolzenen Bestandteil enthält, unterliegt der
erste Knetabschnitt 12 einem höheren Druck von dem
zu knetenden Material als der zweite Knetabschnitt 18 und
eine große Ablenkung tritt leicht auf. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist es jedoch, da der Aufnahmeraum 6b in
dem Gehäusesegment 6f, das den ersten Knetabschnitt 12 aufgenommen hat,
einen in die eine Ablenkung auftretende Richtung des ersten Knetabschnitts 12 größeren
Durchmesser als in jede andere Richtung hat, möglich, einen
Kontakt zwischen dem ersten Knetabschnitt 12 und der Innenwandfläche 6g des
Gehäuses 6 abzuschwächen, was der großen
Ablenkung des ersten Knetabschnitts 12 zuzuschreiben ist.
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Das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel sollte in allen
Punkten als veranschaulichend und nicht beschränkend betrachtet
werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die vorstehende
Beschreibung des Ausführungsbeispiels, sondern durch den
Umfang der Ansprüche repräsentiert. Ferner sind
alle Änderungen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs,
der äquivalent zu dem Umfang der Ansprüche ist,
in dem Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
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Zum
Beispiel ist, obwohl sich in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
beide Schnecken 4, 4 in der gleichen Richtung
um ihre Achsen drehen, die vorliegende Erfindung ebenso auf den
Fall anwendbar, in dem die Schnecken 4 in zueinander entgegengesetzte
Richtungen drehen.
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Die
Rotoren 26, die den ersten und den zweiten Knetabschnitt 12, 18 jeder
Schnecke 4 bilden, sind nicht auf jene beschränkt,
die zwei spiralförmige Schaufeln 26a haben, sondern
können jene sein, die drei spiralförmige Schaufeln
haben.
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Die
Gestalt der Innenwandfläche 6g jedes Gehäusesegments 6f ist
nicht auf diese begrenzt, die aus dem ebenen Abschnitt 6h und
dem Paar gekrümmten Abschnitten 6i aufgebaut ist.
Die Gestalt der Innenwandfläche 6g jedes Gehäusesegments 6f kann
jegliche andere Gestalt als die Gestalt haben, die aus dem ebenen
Abschnitt 6h und den gekrümmten Abschnitten 6i aufgebaut
sind, insoweit die Gestalt derart angepasst ist, dass der Durchmesser
jedes Aufnahmeraums 6b in der eine Ablenkung auftretenden
Richtung der darin aufgenommenen Schnecke 4 während
eines Knetens des zu knetenden Materials in jeglicher anderen Richtung
größer ist.
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Zum
Beispiel kann die Innenwandfläche 6g auf eine
derartige Art und Weise gebildet sein, dass der ebene Abschnitt 6h durch
einen gekrümmten Abschnitt ersetzt ist und der Aufnahmeraum 6b ein
elliptischer Raum wird, der einen Hauptdurchmesser in der vertikalen
Richtung hat, in die eine Ablenkung der darin aufgenommenen Schnecke 4 auftritt.
In dem Fall, in dem die Richtung, in der jede Schnecke 4 während
eines Knetens des zu knetenden Materials eine Ablenkung generiert,
zu der Richtung (vertikalen Richtung), die senkrecht zu der Anordnungsrichtung der
Achsen beider Schnecken 4, 4 verläuft,
unterschiedlich ist, kann die Innenwandfläche 6g derart gebildet
sein, dass der Durchmesser des Aufnahmeraums 6b größer
wird, um zu der eine Ablenkung auftretenden Richtung der Schnecke 4 zu
passen.
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Obwohl
in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel das Gehäuse 6 aus
mehreren Gehäusesegmenten 6f besteht, die in der
axialen Richtung des Gehäuses miteinander verbunden sind,
kann das Gehäuse 6 aus einem einzigen Element
gebildet sein, das in der axialen Richtung kontinuierlich ist. In diesem
Fall kann jeder Aufnahmeraum 6b in dem Gehäuse 6 teilweise
in seiner axialen Richtung mit einem Abschnitt mit großem
Durchmesser vorgesehen sein, der auf eine derartige Art und Weise
ausgebildet ist, dass der Durchmesser in der eine Ablenkung auftretenden
Richtung der Schnecke 4 größer als in jeder
anderen Richtung ist. Bevorzugt ist der Abschnitt mit großem
Durchmesser derart ausgebildet, dass zumindest der erste Knetabschnitt 12 aufgenommen
ist.
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In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind alle Gehäusesegmente 6f,
die das Gehäuse 6 bilden, derart ausgebildet,
dass der Durchmesser jedes Aufnahmeraums 6b in der vertikalen
Richtung, in der die in dem Raum 6b aufgenommene Schnecke 4 eine
Ablenkung generiert, größer ist als in jeder anderen
Richtung. Das heißt, dass die Aufnahmeräume 6b in
allen Gehäusesegmenten 6f als die Abschnitte mit
großem Durchmesser ausgeführt sind, die in der vorliegenden
Erfindung definiert sind. Eine Modifikation kann jedoch derart erfolgen,
dass nur der Aufnahmeraum/die Aufnahmeräume 6b in
einem ausgewählten Gehäusesegment oder in ausgewählten
Gehäusesegmenten 6f von allen Gehäusesegmenten 6f der
Abschnitt mit großem Durchmesser/die Abschnitte mit großem
Durchmesser ist/sind, der/die einen in der vertikalen Richtung,
in der die darin aufgenommenen Schnecken 4 eine Ablenkung
generieren, größeren Durchmesser als in jeder
anderen Richtung hat/haben.
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Somit
können in dem Fall, in dem das Gehäuse 6 aus
mehreren in der axialen Richtung miteinander verbundenen Gehäusesegmenten 6f aufgebaut
ist und ein ausgewähltes Gehäusesegment oder ausgewählte
Gehäusesegmente 6f von den Gehäusesegmenten 6f das
Gehäusesegment/die Gehäusesegmente 6f ist/sind,
das/die die Abschnitte mit großem Durchmesser hat/haben,
die Abschnitte mit großem Durchmesser an einer beliebigem
axialen Position des Gehäuses 6 durch Ändern
der Position/der Positionen des Gehäusesegments/der Gehäusesegmente 6f angeordnet
sein, das/die die Abschnitte mit großem Durchmesser hat/haben,
wenn notwendig. Daher kann im Vergleich mit dem Fall, in dem das Gehäuse 6 durch
ein einziges Element gebildet ist, das in der axialen Richtung kontinuierlich
ist, die Position, die die Abschnitte mit großem Durchmesser aufweist,
leicht in Übereinstimmung mit dem Abschnitt von jeder Schnecke
geändert werden, in dem eine Ablenkung auftritt. Gemäß dieser
Konstruktion wird/werden nur der Aufnahmeraum/die Aufnahmeräume 6b in
einem ausgewählten Gehäusesegment oder ausgewählten
Gehäusesegmenten 6f von allen Gehäusesegmenten 6f der
Abschnitt mit großem Durchmesser/die Abschnitte mit großem
Durchmesser, so dass es möglich ist, die Zahl der Gehäusesegmente 6f zu
verringern, die die Abschnitte mit großen Durchmessern
haben, zu verringern, deren maschinelle Bearbeitung im Vergleich
mit dem Fall schwierig ist, in dem die Aufnahmeräume 6b in
all den Gehäusesegmenten 6f die Abschnitte mit
großem Durchmesser sind, wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Ferner
kann nur der Aufnahmeraum 6b in dem Gehäusesegment 6f,
das die ersten Knetabschnitte 12 der Schnecken 4,
die eine große Anlenkung generieren, aufgenommen hat, die
Abschnitte mit großem Durchmesser sein, die einen in der
vertikalen Richtung, in der eine Ablenkung jeder Schnecke 4 auftritt,
größeren Durchmesser als in jeder anderen Richtung
haben, und die Aufnahmeräume 6b in den verbleibenden
Gehäusesegmenten 6f können in einer Kreisbogengestalt
ausgebildet sein, die einen gleichmäßigen Durchmesser
hat.
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Gemäß dieser
Konstruktion ist es möglich, die Zahl an Gehäusesegmenten 6f,
die Abschnitte mit großem Durchmesser haben, die ein schwieriges maschinelles
Bearbeiten erfordern, von allen Gehäusesegmenten 6f zu
reduzieren, während ein Kontakt zwischen jedem Knetabschnitt 12 und
der Innenwandfläche 6g des Gehäuses 6 wirksam
abgeschwächt wird, was der großen Ablenkung des
ersten Knetabschnitts 12 zuzuschreiben ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Kneter zu schaffen,
der einen Verschleiß von Schnecken und einem Gehäuse
abschwächen kann, während verhindert wird, dass
der Herstellungsprozess für die Schnecken und das Gehäuse
kompliziert wird. In diesem Kneter wird ein Paar Schnecken um ihre
entsprechenden Achsen gedreht, um zu knetendes Material zu kneten,
das in einen innerhalb eines Gehäuses ausgebildeten Knetraum
eingeführt wird. Jede Schnecke hat eine derartige Gestalt,
die eine Ablenkung in einer vorgegebenen Richtung, die senkrecht
zu einer Anordnungsrichtung der Achsen des Paars Schnecken verläuft,
während eines Knetens des zu knetenden Materials generiert,
und der Knetraum hat eine derartige Gestalt, dass ein Paar Aufnahmeräume,
das jede der Schnecken entsprechend aufnimmt, miteinander verbunden
sind, so dass sie einander teilweise in der radialen Richtung überlappen,
wobei jeder Aufnahmeraum in einer derartigen Art und Weise ausgebildet
ist, dass ein Durchmesser von ihm in der vorgegebenen Richtung,
in der eine Ablenkung jeder Schnecke auftritt, größer
als in jeder anderen Richtung ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-262177 [0006]
- - JP 91997-85739 [0006]