JP2004502568A - 材料を溶解および搬送するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

プラスチックや金属のような材料を溶解および搬送するための装置であって、材料のための取入口並びに少なくとも部分的に溶解されている材料のための排出口を含む搬送通路と、取入口と排出口の間で搬送通路及び又は材料を加熱する加熱装置と、材料を取入口から排出口へと搬送するために往復運動可能であるスライダーとを有する装置において、搬送通路が内管と外管を用いて管形状で且つ２重壁で形成されていて、スライダーが内管と外管の間に配置されているスライド式スリーブとして形成されていて、スライダーが、２つの部分から形成されていて、搬送通路を開放ないしは閉鎖するための閉鎖スリーブ並びに閉鎖スリーブに依存しないで可動の搬送スリーブを有することが提案される。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した装置、並びに請求項６の前提部分に記載した方法に関する。
【０００２】
この種の装置および方法は、ドイツ特許発明第３６４０３７０号明細書、ＥＰＯ特許出願公開第７７８０９９号サーチレポート、ＥＰＯ特許出願公開第９０４８７５号明細書、又はＷＯ９９／５０００７から知られている。
【０００３】
例えば自動射出成形装置の領域では、プラスチックをスクリューコンベアー装置において搬送および溶解することが知られている。プラスチックの内部摩擦（粘性）により、溶解のために消費すべきエネルギーの多くの部分が搬送スクリューを通じて材料内に取り入れられることになる。追加的に通常は搬送通路の外に加熱器が設けられている。
【０００４】
金属では加熱時における内部摩擦の関与部分がプラスチックの場合よりも遥かに小さい。この場合、搬送スクリューは主として材料を単に搬送するという目的のために用いられる。材料の溶解のために提供すべき熱力をこの種の装置に取り入れることは、この搬送装置が例えばプラスチック加工の分野から知られているようなサイズないしは構成形式で使用される場合には問題となり得る。
【０００５】
つまり、この場合「外部の」熱力の取り入れは、内部摩擦による「内部の」加熱力とは異なり、搬送通路の外側からのみ可能である。しかし、材料を溶解するためにスクリューによって提供すべきであるエネルギー部分は、金属を処理する場合、迅速で且つ特に確実に均質な金属溶解を可能にするためには不十分である。この種の装置および方法では、望まれないことであるが金属が搬送通路内において冷たく且つそれに対応して未だに固化していて、それに対して外側から作用する加熱器が使用される搬送通路の外側領域では既に多くの量の金属が溶解ないしは加熱されているので、全体としては金属において望まれない不均質な相混合物が得られることになる。
【０００６】
前記の装置におけるように、回転するスクリューの箇所にスライダーが使用される場合には、スクリューの混練作用または攪拌作用によって達成されるように広範囲に渡って内部材料摩擦の影響が排除される。それにより、溶解すべき材料内への熱の取り入れは搬送装置によってではなく、ほとんど加熱装置によってのみ成されるので、簡単な方式で極めて精密に溶解プロセスがこの加熱装置によって制御される、即ち、スライダーによって成される搬送機能には依存しないことになる。従って、加熱力および搬送力は互いに依存せずに十分に作用され得る。
【０００７】
本発明の基礎を成す課題は、プラスチックも金属も問題を伴うことなく処理され得て、材料の固体状部分及び又は液状部分において均等で且つ出来るだけ均質の相混合物が達成可能である、材料を溶解および搬送するための装置および方法を提供することである。
【０００８】
前記課題は、装置として、請求項１に記載した特徴を有する装置により、並びに、方法として、請求項６に記載した特徴を有する方法により解決される。
【０００９】
換言すると本発明は、内管と外管の間に形成されている搬送通路内にスライダーを配置することを提案する。前記の搬送通路は管形状で且つ２重壁で形成されているので、外管と内管の間には実際の通路の横断面として環形状である自由空間が得られ、この通路を通じて材料が搬送され、この際、環形状は、円形、楕円形、多角形であり得る。このようにして、加熱が例えば接触加熱器または放射加熱器により内部および外部から行われる。
【００１０】
特に「内管」と称される搬送通路の構成部材が実際には管としてではなく中実の棒体ないしは円柱体として形成されている場合、この棒体ないしは円柱体の内部に例えば加熱カートリッジを設けることが考慮され得るので、この「内管」は内部から搬送通路の均等な加熱を可能とする。この構成形式は、例えば、内管の内部に放射加熱体を配置することが困難である比較的小さなサイズの装置に適している。
【００１１】
材料のための自由空間が環横断面を有する搬送通路の管形状の構成では、本発明に従い、スライド式スリーブがスライダーとして設けられている。つまり、スリーブ横断面が搬送通路の環横断面に適合され得るので、搬送通路の自由空間の全横断面に渡って材料搬送が行われ得て、出来るだけ均等の流れ状況が達成可能である。
【００１２】
スライド式スリーブは、本発明に従い、２つの部分から形成されている。即ち、スライド式スリーブは第１に閉鎖スリーブを有し、この閉鎖スリーブを用いて取入口と搬送通路との間の接続が取入口で直接的に又は搬送通路の内部の方で遮断される。スライド式スリーブは第２に搬送スリーブを有し、この搬送スリーブはその移動により材料を搬送通路の内部で搬送する。スライド式スリーブのこれらの両方の構成部材は互いに依存せずに移動され得て、それにより搬送プロセスと搬送通路の内部の圧力状況が選択に応じて影響され得る。
【００１３】
選択的に、搬送通路の環形状の自由空間の内部には、縦長でほぼ棒形状の複数のスライダーが設けられ得るので、ほぼ棒形状のこれらの個々のスライダーを互いに依存せずに作動させ得ることによって、搬送状況に対して搬送通路の周に沿って個別に独自の影響を与えることができる。
【００１４】
搬送通路は有利には段形状の直径変更部を有し得る。この場合、内管は外管に対して軸方向に可動であり、それにより、両方の管が互いに引き離されている場合には取入口から排出口に至るまで連続する自由空間が得られるので、スライダーの移動により材料が搬送通路を通じて搬送され得る。それに対して外管と内管が入れ子式に押し込まれると、これらの外管と内管は、個々の段部が形成されている領域において狭小箇所を形成する又は実際に互いに当接する。
【００１５】
このようにして、夫々の直径段部において個々の室が形成され、これらの室の間では材料搬送が阻止され又はほとんど排除されている。スライド式スリーブの運動と関連して材料の搬送が特に有利に影響され得て、外管と内管の近さにより意図的に材料内の剪断運動が成され、それにより、例えば処理すべき金属において未だに固体状の金属構成要素の樹枝状結晶が意図的に破壊され得る。それにより、外管と内管が入れ子式に押し込まれている場合、即ち搬送通路内の材料の流れが阻止されている場合にスライド式スリーブを操作することにより、溶解すべき材料の内部の圧力も影響され得る。
【００１６】
有利には、管形状で２重壁構造の搬送通路の両方の管の１つに排出口が形成され得て、これは例えば外管にである。夫々の他の管、即ち例えば内管は、排出口のための閉鎖栓を形成し得る。既述の管運動性により搬送通路の内部空間は外部の状況に対して簡単に閉鎖され得る。
【００１７】
この装置が例えば比較的高い圧力で作動する鋳造機械ないしは注入機械に接続されている場合、搬送通路の両方の管を相対して閉鎖位置にもたらすという簡単な方式で、実際の注入装置に対する搬送装置の圧力密閉が達成され得る。この際、溶解搬送装置内の材料も、この装置の構成部材も、それらにとって不利となる注入装置の高い圧力ピークにさらされることはない。それにより、一方では、搬送からの分離、他方では、例えば後置されている材料加工装置の注入通路内を支配する圧縮力ないしは混合力からの分離が問題を伴うことなく可能である。
【００１８】
搬送通路を管形状に構成することにより、有利には円形の横断面形状が設けられ得る。このことは、一方では、特に装置の安価な構成部材に有利になるように製造を容易なものとする。更に、このようにして個々の構成部材に作用する力の均等な力配分が可能であるので、装置の耐久性と信頼性が肯定的に影響される。更に、特に高い温度レベル又は特に低い温度レベルを有するゾーンを回避しながら均等な加熱が可能である。また、この円形状の横断面形状により個々の部材間の回転運動が可能であるので、例えばこれらの構成部材の異なる密閉位置における密閉座部が常に保証され得る乃至は再び確立され得て、この種の密閉座部を損傷させ得る冷えた材料残留物は前記の回転運動を用いて取り除かれ得る。
【００１９】
場合によっては、搬送通路内への比較的大きなエネルギーの取り入れとそれと共に特に集中的な加熱を可能とするために、２重壁構造の搬送通路の表面にはコーティングが施され得る又はリブなどが設けられ得る。
【００２０】
次に、簡単な図面に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
【００２１】
図１には、符号１により、材料を搬送および溶解するために用いられる装置が簡素化され且つ横断面で示されている。装置１は外管２並びに内管３を有し、この際、これらの外管２と内管３は搬送方向で先ず円筒状に同軸で延びていて、それから段階的にそれらの夫々の直径が減少されている。下側に示されているそれらの端部を用いて装置１は注入通路４に接続し、注入通路４は例えば自動鋳造機械に対して溶解された材料を供給する。ここでは注入通路４の一部分だけが示されている。注入通路４内には注入ピストンが設けられ得て、この注入ピストンは図面の簡素化のために図示されていない。
【００２２】
外管２と内管３の間には自由空間が提供されていて、この自由空間は材料のための環形状の搬送通路５を形成する。外管２と内管３が円筒状に形成されている搬送通路５の部分にはスライダー６が設けられていて、スライダー６は２つの部分から成るスライド式スリーブとして形成されていて、この際、半径方向で外側の搬送スリーブ７と半径方向で内側の閉鎖スリーブ８が設けられていて、図１において閉鎖スリーブ８は搬送通路５を閉じている。搬送スリーブ７の軸方向の運動性によって外管２における取入口９が開閉され得る。図１では搬送スリーブ７の開放位置が示されていて、この位置において取入口９は搬送通路５に対して開かれている。
【００２３】
更に図１には、外管２と内管３が入れ子式に押し込められている様子が示されていて、それにより、段形状で横断面が減少する領域では外管２と内管３がそれらの箇所で夫々に搬送通路５の狭小箇所を形成し、この狭小箇所では材料の自由な流れが困難となる。
【００２４】
図１に示されている配置では、半径方向で内側の閉鎖スリーブ８がその閉鎖位置にあり、この閉鎖位置では閉鎖スリーブ８が密閉式で外管２に当接し、同時に、半径方向で外側の搬送スリーブ７はその上昇ポジションに位置し、その結果、取入口９が開放されている。材料は、搬送通路５内、少なくとも搬送通路５の上側部分に到達し得る。
【００２５】
図１に示されているこの稼動状態に続いて搬送スリーブ７が下降され得るので、先ずは取入口９が閉じられ、引き続き、搬送通路５の上側部分にある材料が圧縮され得る。この材料は例えば先ずは粒形状であり得る。
【００２６】
図２から見て取れるように、更なる経過において閉鎖スリーブ８が上昇されるので、閉鎖スリーブ８は外管２から離間されていて、材料が搬送通路５の上側部分から搬送通路５の段形状の直径減少部分内に到達し得る。このために搬送スリーブ７は図２から見て取れる下側の終端位置に至るまで下方に移動される。
【００２７】
この際、内管３を上昇させるためには外管２と内管３が互いに相対的に移動される。それにより、段部のエッジに形成されていて図１から見て取れる搬送通路５の狭小箇所が拡大されるので、更に小さくなる直径を有する搬送通路５に対する材料搬送が問題を伴うことなく可能とされる。
【００２８】
内管３、搬送スリーブ７、閉鎖スリーブ８の全ての軸方向運動は、純粋な並進運動として実施され得るか、又は、並進運動と回転運動を組み合わせた運動として実施され得て、これは、例えば個々の構成部材の夫々に付着する材料の残りを確実に取り除くため、且つ、それにより例えば個々の構成部材の確実な互いの密閉座部を保証するためである。
【００２９】
図２に示されている内管３の上昇位置において排出口１０が開放され、図１から見て取れるように排出口１０は外管２に形成されていて栓１１により閉鎖可能であり、この際、栓１１は内管３の下端に設けられている。
【００３０】
排出口１０が栓１１を用いて閉鎖可能であることにより、注入通路４内では大きな圧力が形成され得て、この圧力ピークが搬送通路５内に至るまで伝わることはない。それにより、一方では溶解搬送装置１が損傷されず、他方では実際の注入装置内の圧力経過が影響されないので、この圧力経過が、注入装置から溶解搬送装置１への接続が成されている場合よりも良好に制御される。
【００３１】
加熱装置１２は、放射加熱器の形式で、外管２の外部で半径方向に且つ内管３の内部で半径方向に配設されているので、搬送通路５は両側で且つそれにより出来るだけ集中的に加熱可能である。図において加熱装置１２は簡素化されて示唆されているだけである。放射加熱器の代わりに他の加熱装置も設けられ得て、例えば加熱螺旋体などであり、これらは接触加熱器として外管２と内管３の外部と内部に配設される。
【００３２】
特別な密閉材料が、栓１１に対する密閉のために排出口１０の領域に、及び、閉鎖スリーブ８の下側領域に並びにそれに隣接する外管２の隣接領域に設けられ得て、これらの密閉箇所において確実な密閉座部が保証される。図ではこれらの特別な密閉材が同様に簡素化されて示唆されている。
【００３３】
外管２と内管３の段部が互いにほぼ当接する場所には特別な密閉材料は設けられていない。そこでは搬送通路５の自由横断面が減少するだけであるので、両方の外管２と内管３がそれらのぶつかり合う位置（図１）に配置されている場合、夫々の段部内に形成されている搬送通路５の個々の室の間には実質的な密閉は成されていない。更に、搬送通路５の横断面を減少することによってのみ、例えば樹枝状であり且つ部分的に溶解されている材料が剪断され得るので、樹枝状結晶が破壊される。
【００３４】
投入すべき材料に応じて、特に前記のような樹枝状結晶の問題が無い場合には、図示されている搬送通路５の段階的な直径減少の形成を省略し、搬送通路５を円筒状で排出口１０に至るまで不変化の直径で更に導くか又は搬送通路５の直径を例えば搬送通路５のＶ字形状の経過により連続的に減少させることが考慮され得る。
【００３５】
連続的か又は段階的である搬送経路の横断面の減少により、スライダーを比較的僅かに移動させることで、排出口の近くにおいて高い搬送速度または高い搬送圧力が可能とされるので、材料は迅速で短時間の注入プロセスで注入通路４内に到達し得る。それに対して、より大きな直径を有する搬送通路５の部分における材料速度は遅いので、材料を溶解するために比較的長い時間が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
材料を溶解および搬送するための装置を、取入口が開いていて排出口が閉じている状態で示す図である。
【図２】
図１による装置を、取入口が閉じていて排出口が開いている状態で示す図である。

Claims (7)

1. プラスチックや金属のような材料を溶解および搬送するための装置（１）であって、
   材料のための取入口（９）並びに少なくとも部分的に溶解されている材料のための排出口（１０）を含む搬送通路（５）と、
   取入口（９）と排出口（１０）の間で搬送通路（５）及び又は材料を加熱する加熱装置（１２）と、
   材料を取入口（９）から排出口（１０）へと搬送するために往復運動可能であるスライダー（６）とを有する装置（１）において、
   搬送通路（５）が内管（３）と外管（２）を用いて管形状で且つ２重壁で形成されていて、
   スライダー（６）が内管（３）と外管（２）の間に配置されているスライド式スリーブとして形成されていて、
   スライダー（６）が、２つの部分から形成されていて、搬送通路（５）を開放ないしは閉鎖するための閉鎖スリーブ（８）並びに閉鎖スリーブ（８）に依存しないで可動の搬送スリーブ（７）を有することを特徴とする装置。
2. 搬送通路（５）が、取入口（９）の領域内の最初の直径から、段階的に、排出口（１０）の領域内のより小さい直径へと減少されていて、
   内管（３）と外管（２）の個々の段部の間に通路が達成されている搬送位置と、内管（３）と外管（２）の段部の間において材料流が阻止されているようにこれらの段部がほぼ隣接されている閉鎖位置との間において、搬送通路（５）の両方の管（２、３）が軸方向に相対して可動であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 管（２、３）の１つが、他の管（２、３）により形成されている排出口（１０）のための栓（１１）を形成し、
   これらの管（２、３）が、排出口（１０）を選択的に開放または閉鎖するための開放位置と閉鎖位置との間において相対して可動であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. 内管が中実で棒状ないしは円柱状の構成部材として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 加熱装置（１２）が半径方向で搬送通路（５）の外部と内部に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
6. プラスチックや金属のような材料を溶解および搬送するための方法であって、
   材料が、取入口（９）を通じて搬送通路（５）内に取り入れられ、引き続いて搬送通路（５）を通じて搬送され、最終的に排出口（１０）を通じて搬送通路（５）から導出され、
   取入口（９）から排出口（１０）へと材料を押しやるスライダー（６）を用いて材料が移動され、
   材料が搬送通路（５）内にある間、取入口（９）と排出口（１０）の間に配設されている加熱装置（１２）を用いて材料が加熱されて少なくとも部分的に溶解され、
   搬送通路（５）内に形成されている狭小箇所を通じて材料が搬送されることを特徴とする方法。
7. 材料が、環形状の横断面を有する搬送通路（５）を通じて搬送され、半径方向で環横断面の外部からも半径方向で環横断面の内部からも加熱されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。