-
Hintergrund der Erfindung
-
(Gebiet der Erfindung)
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kneter zum Kneten eines zu knetenden Materials, wie beispielsweise Kunststoff bzw. Harz.
-
(Beschreibung des Standes der Technik)
-
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.
-
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.
-
Techniken zum Lösen der vorstehend genannten Probleme sind in der nachstehenden Patentliteratur 1 und 2 vorgeschlagen.
-
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.
-
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.
-
In der Patentliteratur 3 offenbart einen Extruder mit einem aus Gehäuseschüssen zusammengesetzten Gehäuse 2. In den Gehäuseschüssen und damit auch im gesamten Gehäuse ist eine durch zwei Gehäuse-Bohrungen gebildete Ausnehmung geschaffen. Diese Bohrungen haben zueinander parallele Mittel-Längs-Achsen, deren Abstand a voneinander kleiner ist, als der Durchmesser d der durchmessergleichen zylindrischen Bohrungen, so dass diese Bohrungen einander an den einander zugewandten Seiten durchdringen. In diesem Durchdringungsbereich bilden somit die nur noch teilzylindrischen Wände der Bohrungen Sättel mit Sattelkanten, die ebenfalls parallel zu den Achsen verlaufen. Letztere sind üblicherweise in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet, so dass von einem oberen Sattel mit oberer Sattelkante und einem unteren Sattel mit einer unteren Sattelkante gesprochen werden kann.
-
[Patentliteratur]
-
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine Längsschnittansicht eines Kneters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
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;
-
3 ist eine Perspektivansicht, die Rotoren zeigt, die einen ersten und einen zweiten Knetabschnitt der Schnecken in dem Kneter von 1 bilden;
-
4 ist eine Perspektivansicht, die Knetscheiben zeigt, die einen ersten und einen zweiten Förderwiderstandsabschnitt der Schnecken in dem Kneter von 1 zeigen;
-
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;
-
6 ist eine Schnittansicht zum Darstellen der Gestalt einer Innenwandfläche des Gehäuses und einer Positionsbeziehung zwischen der Gehäuseinnenwandfläche und der Schnecken;
-
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;
-
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
-
9 ist ein Korrelationsdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Verhältnis L/C und einem Verhältnis eines mittleren Drehmoments T/T0 jeder Schnecke 4 zeigt.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist eine Längsschnittansicht eines Kneters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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).
-
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.
-
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich des Betriebs, den der Kneter des vorliegenden Ausführungsbeispiels zum Kneten des zu knetenden Materials durchführt.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
