JP2005125184A - 流体用スクリーンチェンジャ - Google Patents

Abstract

【課題】 可動棒（摺動棒，回動棒）のケーシング内面への押し付け力を減少させ、これにより作動に要する力，エネルギーを減少できるもの。
【解決手段】 円柱状の可動棒が可動できるように案内する可動棒孔を有し、棒孔に貫通する入口通路および出口通路を持つケーシング本体と、可動棒孔に可動自在に挿入されて可動通路を持つ可動棒と、可動通路に挿入された有底濾過筒とを含む。有底濾過筒は、補強多孔筒と、それに張られたスクリーンと、その一端に設けられた底部材とを持ち、該有底濾過筒は底側を可動通路の入口側に位置させて挿入される。前記有底濾過筒の反底側が、可動通路に着脱自在に取り付けられる。また、可動通路に多孔板とスクリーンが挿入され、開口付きキャップが着脱自在に取り付けられる。開口付きキャップの開口は、内部から入口通路に向かい縮小する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、流体用スクリーンチェンジャに関するものである。

従来この種のものとして、摺動棒が摺動できるように案内する棒孔を有し、該棒孔に貫通する入口通路および出口通路を持つケーシング本体と、前記棒孔に摺動自在に挿入されて２個の可動通路を持つ摺動棒と、前記可動通路に挿入された濾過部材とからなるものがあった。（特許文献１）

また、前記摺動棒に代えて、２本の直列した及び並列した円柱状の回動棒が回動できるようにしたものもあった。（特許文献２）

更に、ケーシングに並列した２本の摺動棒を挿入したものもあった。（特許文献３）
特開平９−１６４５８０号 特開平９−２２５９９３号 特開平４−７１１６号

これらの従来技術では、入口側にかかる流体圧力による力と，出口側にかかる流体圧力による力との差により、可動棒（摺動棒，回動棒）は入口から出口に向かって、大きな力でケーシング内面に押し付けられる。このため、可動棒を作動させるために大きな力，多大のエネルギーを要していた。

本発明は上記課題を解決し、可動棒（摺動棒，回動棒）のケーシング内面への押し付け力を減少させ、これにより作動に要する力，エネルギーを減少できるようにした流体用スクリーンチェンジャーを提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、円柱状の可動棒が可動できるように案内する可動棒孔を有し、該棒孔に貫通する入口通路および出口通路を持つケーシング本体と、前記可動棒孔に可動自在に挿入されて可動通路を持つ可動棒と、前記可動通路に挿入された有底濾過筒とを含み、該有底濾過筒は、補強多孔筒と、その外周または内周または中間に張られたスクリーンと、その一端に設けられた底部材とを持ち、該有底濾過筒は底側を可動通路の入口側に位置させて挿入されたものにおいて、前記有底濾過筒の反底側が、可動通路に着脱自在に取り付けられていることを特徴としている。

本発明の第２態様は、第１態様に加え、前記可動棒の可動通路は、内部から前記入口通路に向かい、前記有底濾過筒の底部材の外縁付近から前記ケーシングの入口通路に一致するか、その付近まで縮小することを特徴としている。

本発明の第３態様は、第１態様または第２態様に加え、前記有底濾過筒は流体の出口側で、内径が内側から出口に向かって拡大され、前記ケーシング出口通路がこれに一致する直径の直円筒孔となることを特徴としている。

本発明の第４態様は、可動棒が可動できるように案内する可動棒孔を有し、該棒孔に貫通する入口通路および出口通路を持つケーシング本体と、前記可動棒孔に可動自在に挿入されて可動通路を持つ可動棒と、前記可動通路に挿入された多孔板とスクリーンからなる濾過部材とを含むものにおいて、前記可動通路には前記濾過部材を抜止めするよう、開口付きキャップが着脱自在に取り付けられ、該開口付きキャップの開口は、内部から入口通路に向かい、前記ケーシングの入口通路に一致するか、その付近まで縮小することを特徴としている。

ここで、前記可動棒は摺動棒，回動棒を含む。また、前記有底濾過筒および開口付きキャップが可動通路に着脱自在に取り付けられる具体的手段として、ネジ，ボルトや、凸起とそれが嵌まる溝による嵌め込み式などが適用される。

有底濾過筒が可動通路に着脱自在に取り付けられているので、棒押し付け力が相当に減少した。また、可動棒の可動通路は、内部から前記入口通路に向かい、前記有底濾過筒の底部材の外縁付近から前記ケーシングの入口通路に一致するか、その付近まで縮小する。有底濾過筒は流体の出口側で、内径が内側から出口に向かって拡大され、前記ケーシング出口通路がこれに一致する直径の直円筒孔となる。これによって、入口の棒押し付け力が小さくなり、出口の棒反撥力が大となり、その差により棒押し付け力が小さくなる。これにより作動に要する力，エネルギーを減少できるようなった。

可動通路には多孔板とスクリーンからなる濾過部材を抜止めするよう、開口付きキャップが着脱自在に取り付けられ、該開口付きキャップの開口は、内部から入口通路に向かい、前記ケーシングの入口通路に一致するか、その付近まで縮小する。従って、棒押し付け力が小さくなり、作動に要する力，エネルギーを減少できるようなった。また、スクリーンの端部抑えと、入口からスクリーンまでの通路で樹脂滞留防止が可能となった。

以下、本発明の実施態様を図面に示す一実施例にもとづき説明する。
図１，２において、押出機シリンダー（図示省略）の先端に直方体ケーシング本体１０が接合される。ケーシング本体１０は外形が正面視で横長矩形、側面視で矩形（大略正方形）、平面視で横長矩形をなした鋼のブロック状である。そして、回動棒２がその軸回りに回動できるよう案内する円筒形の回動棒孔１７が図１の左右方向中心線上に設けられる。

ケーシング本体１０には、一方外面（後面）から前記回動棒孔１７を連通して他方外面（前面）に開口するように、入口通路１１，出口通路１２が設けられ、これらが各々次記２個の可動通路２ａ，２ａと通じるよう入口連通路１３、出口連通路１４が設けられる。

前記回動棒孔１７には、軸方向（図１の左右方向）に直列した２本の円柱形の回動棒２，２が回動自在に挿入され、各回動棒２は直径方向に貫通する１個の円形可動通路２ａを持つ。前記回動棒孔１７の両端で、ケーシング本体１０に一対のケーシングカバー（図示省略）が取り付けられ、これを貫通して回動手段（図示省略）が結合される。前記可動通路２ａに有底濾過筒２０が挿入される。

前記有底濾過筒２０は底側が可動通路２ａの入口側に位置し、次のように構成される。補強多孔筒２１は直円筒（またはテーパ円筒）を呈して可動通路２ａの中心軸線にほぼ同心となり、その外周（または内周，中間）に円筒スクリーン２２が装着される。補強多孔筒２１の一端にネジで取り付けられた底部材２３は、外側中央が外側に凸となっている。案内部材２４は底部材２３の内側軸線上に突設された先細テーパ棒状を呈する。フランジ部材２５は多孔筒２１の開口側に設けられた円環状を呈し、ケーシング本体１の内面に対向する部分は、円柱回動棒２の外周面に面一となる円筒面を持つ。

さてここで、有底濾過部材２０のフランジ部材２５は、回動棒２の可動通路２ａにネジ２５ａにより着脱自在に取り付けられている。また、回動棒２の可動通路２ａは、内部から入口１１に向かい有底濾過筒２０の底部材２３の外縁付近まで拡がるテーパ孔であり、この底部材２３の外縁付近から前記ケーシングの入口通路１１に一致するか、その付近までテーパ状に縮小する。

以下に作動状態を説明する。図１，２の運転状態において、樹脂は入口通路１１，入口連通路１３、可動通路２ａ、スクリーン２２を経て、出口連通路１４、出口通路１２から出て行く。２個の可動通路２ａ，２ａは通常運転状態で常に開放され、樹脂は両可動通路２ａ，２ａを流れる。

そして、いずれか一方が目詰まりを生じたとき、その一方回動棒を約９０度回動させると、入口通路１１と可動通路２ａは遮断される。そして、他方回動棒２の可動通路２ａを通って樹脂は出口１２から出て行く。

さてここで、図２の省略図を図３、フランジ部材２５にネジを設けずに、自由状態で挿入したものを図４に示し、かつ、主要部の直径を図示のように定め、両者の棒押し付け力の比較を計算例で以下に示す。ここで、図３，４に示す記号を次のように定める。
ｄ₁，ｄ₂は各々、入口通路１１，出口通路１２の直径。
ｄ₀は可動通路２ａのフランジ２５側の直径。
ｐ₁，ｐ₂は各々、流体の入口，出口圧力。

（Ａ）非固定式の場合
濾過筒２０は可動棒２に挿入され、フリーな状態である。濾過筒が入口圧力ｐ1によってケーシング１０に押し付けられる力Ｐは、
Ｐ＝（π／４・ｄ₀ ²×ｐ₁）−（π／４・ｄ₂ ²×ｐ₂） ｐ₁＞ｐ₂，ｄ₀＞ｄ₂
（Ｂ）固定式の場合
濾過筒２０は可動棒２にネジ２５ａで固定一体化されている。濾過筒，可動棒がケーシングに押し付けられる力Ｐ’は、
Ｐ’＝（π／４・ｄ₁ ²×ｐ₁）−（π／４・ｄ₂ ²×ｐ₂） ｐ₁＞ｐ₂，ｄ₁＜ｄ₀
よって、Ｐ−Ｐ’＝π／４・ｐ₁（ｄ₀ ²−ｄ₁ ²）＞０
計算例 ｐ₁＝１５ＭＰａ ｄ₀＝８ｃｍ ｄ₁＝５ｃｍとすれば、
Ｐ−Ｐ’＝π／４×１５０（６４−２５）
＝５.４６×１０⁴−０.９６×１０⁴Ｎ
＝４.５×１０⁴Ｎ

即ち、（Ｂ）固定式は（Ａ）非固定式より、押し付け力が（4.5×１０4Ｎ）だけ小さい。これで、本発明のフランジ部材２５を可動棒２に固定した場合は、固定しない場合に比べ棒押し付け力が著しく減少することがわかる。

図５，６において、他の実施例として前記回動棒２に代えて摺動棒２が適用される。即ち、ケーシング本体１０の樹脂通路１１，１２を直角に摺動棒孔１７が貫通し、これに円柱状（または板状）の摺動棒２が油圧ピストンシリンダー機構（図示省略）により摺動自在（図示左右に）とされる。前記摺動棒２に複数（図示２個）の可動通路２ａが棒の直径を通る直線上に貫通し、棒長さ方向に間隔を存して設けられる。

該通路２ａに有底濾過筒２０がネジ２５ａで着脱自在に取り付けられている。多孔筒２１の出口部において、内径が内側から出口に向かってテーパ状にまで拡大され、ケーシング出口１２がこれに一致する直径の直円筒孔となっている。前記摺動棒２の隣り合う可動通路２ａ，２ａの間隔は、一方が閉鎖される前に他方が開口するように定められている。その他の部分は前記図１，２と同様である。

以上において作動状態を説明する。図５の運転状態において、樹脂は入口通路１１から入り、可動通路２ａを経て、有底濾過筒２０の外部からスクリーン２２と多孔筒２１を通過して内部に入り、案内部材２４に案内されつつ出口１２から出て行く。スクリーン２２が異物により目詰まりした場合は、往復手段（ピストンシリンダ機構）により、摺動棒２を左に移動させ、新たなスクリーン２２に切り換える。この移動途中で２個の可動通路２ａは入口，出口１１，１２内に同時に開口するため、樹脂はスクリーン２２の両方を同時に通過する。従って、樹脂通路が完全に閉塞することはない。

図７に示すものは、図６の省略図であり、かつ、主要部の直径を図示のように定める。図において、可動通路２ａの入口側を入口１１に向かってテーパ状に縮小（ｄ₁’）している。また流体の出口側で、多孔筒２１の出口部において、内径（ｄ₂）が内側から出口に向かってテーパ状に（ｄ₂’）まで拡大され、ケーシング’出口１２がこれに一致する直径ｄ₂’の直円筒孔となっている。

この場合の、実際の数値例（寸法単位はｍｍ）による計算値の比較を表１に示す。従来技術において、可動通路２の入口側直径ｄ₁＝１２５（ｍｍ），出口１２の直径ｄ₂＝７０に対し、本発明では、ｄ₁’＝７０，ｄ₂’＝８５である。そして、ｐ₁＝２０ＭＰａ，ｐ₂＝１０ＭＰａとした場合、ロッド圧縮力が約１／１０、ロッドの回転力、摺動力が約１／１０となっていることが分かる。

これらのように、可動通路２ａの入口側を入口１１に向かってテーパ状に縮小したので、入口部受圧面積が減り、また、ケーシング出口１２を出口に向かってテーパ状に拡大したので、出口部受圧面積を増加する。これによって、入口の棒押し付け力が小さくなり、出口の棒反撥力が大となり、その差により棒押し付け力が小さくなる。これによって、従来、油圧力によって回動棒を回したり、摺動棒を摺動させていたのが、歯車とレバーの回動、またはネジとレバーの利用で、押出機を止めずに、人力で動かすことができるようになる。これによってコストが著しく低減する。

なお、スクリーン２２が多孔筒２１の内周、或いは、第２の補強多孔筒（図示省略）との間にに取り付けられてもよい。

図８は、多孔筒２１のフランジ２５側に設けられたネジ２１ａで着脱自在とされた実施例である。図９は、フランジ２５が省略され、多孔筒２１の出口側（反底側）に設けられたネジ２１ａで取り付けられたものである。図１０は、前記ネジに代えて、ボルト６がフランジ２５を貫通して可動棒２に取り付けられた実施例である。

図１１，１２，１３において、着脱自在とされた実施例として、フランジ２５の外周（多孔筒の出口側外周）に半径方向に凸起２５ｂが設けられ、この凸起が嵌まる溝２ｂが回動棒２の可動通路２ａの出口で、軸方向から円周方向に続いて設けられる。そして、前記凸起２５ｂが溝２ｂの軸方向部に嵌められた後、フランジ２５（多孔筒２１）が軸線回りに回動されて、前記凸起２５ｂが溝２ｂの円周方向部分に嵌まる。これにより、濾過筒２０は、軸方向の移動が阻止される。なお、回動棒２の端面中心に同心に回動駆動棒７が固定される。可動通路２ａは流体入口に向って拡大するテーパ孔である。

図１４は、入口１１，出口１２が同一平面内で或る角度（図示は約９０度）変向する実施例である。この場合、円柱可動棒２の外周に円周方向に延びて、第２可動通路２ａ’がケーシング入口１１から約９０度の範囲で、可動通路２ａの入口側に連通する。可動棒２の直径上に貫通する可動通路２ａは、出口１２から入口側に向かい可動棒２の外周まで拡がるテーパ孔である。

図１５に示すものは本発明の他の実施例であり、濾過部材として多孔板３とスクリーン４を用いたものである。この場合、可動通路２ａの入口側を縮小させるため、開口付きキャップ５がネジで取り付けられる。即ち、前記可動通路２ａは断面円形で、流体の入口側で大径部となり、次いで出口側に段を介して中径部となり、更に、テーパ状に縮小された小径部とよりなる。そして、前記中径部に前記多孔板３とスクリーン４が挿入され、前記大径部には開口付きキャップ５がネジ５ｂにより着脱自在に取り付けられる。

ここで、前記開口付きキャップ５は、前記可動通路２ａの中心に同心の円環状を呈し、前記スクリーン４側は平面となり、流体入口１１側は前記円柱回動棒２の外円周面に面一な円筒面を持つ。開口５ａはスクリーン４の外縁付近から入口１１に向かって、前記ケーシングの入口通路１１に一致するか、その付近までテーパ状に縮小する。このキャップ５は、スクリーン４の端部抑えの役割と、入口からスクリーン４までの通路で樹脂滞留防止の役割がある。

図１５に示したように、記号と寸法（ｍｍ）を定め、ｐ₁＝２０ＭＰａ，ｐ₂＝１０ＭＰａ，ｄ₁＝３５，ｄ₂＝３５，ｄ₀（多孔板３の直径）＝７０とした場合、実際の数値例による計算値を表２で示す。これから、キャップ５がない場合の押し付け力に対し、キャップ５を付けた場合の力は約１４％となる。ここで、計算上、多孔板３の孔，スクリーン４の網目の影響は無視した。

図１６は、キャップ５がネジに代えて、キャップを貫通するボルト６で取り付けられた実施例である。また、図１５で仮想線示のように、はめ込み手段で取り付けられる例は、前記図１１，１２，１３と同様に、キャップ５の外円周から凸起５ｃが半径方向に突設され、これが嵌まる溝２ｃが可動棒２に設けられる。

本発明の、小型式では圧力３５ＭＰａ、大型機でも１５ＭＰａの圧力下で手動で作動させることができ、業界初の画期的な製品となる。押し出し量１０ｋｇ／ｈの小型機から６０００ｋｇ／ｈの超大型機まで適用可能である。

溶融合成樹脂の流体用スクリーンチェンジャに利用できる。

本発明の一実施例（回動棒）の水平断面図である。 図１のＹ２−Ｙ２断面図である。 図２に対応した説明図である。 図２に対応した説明図である。 本発明の他の実施例（摺動棒）の水平断面図である 図５のＹ６−Ｙ６断面図である。 図６に対応した説明図である。 有底濾過筒のネジ取付の他の実施例の断面図である。 有底濾過筒のネジ取付の他の実施例の断面図である。 有底濾過筒のボルト取付の他の実施例の断面図である。 有底濾過筒のはめ込み式取付の実施例の水平断面である。 図１１のＡ−Ａ視正面図である。 図１１のＢ−Ｂ断面図である。 入口と出口が角度をなす実施例の鉛直断面図である。 濾過部材が多孔板とスクリーンの実施例の断面図である。 図１５に対応したボルト取付の実施例図である。

符号の説明

１０ ケーシング本体
１１ 入口通路
１２ 出口通路
１３ 入口連通路
１４ 出口連通路
２ 可動棒（回動棒，摺動棒）
２ａ 可動通路
２ｂ 溝
３ 多孔板
４ スクリーン
５ キャップ
５ａ 開口
６ ボルト
２０ 有底濾過筒
２１ 補強多孔筒
２１ａ ネジ
２２ 円筒スクリーン
２３ 底部材
２４ 案内部材
２５ フランジ部材
２５ａ ネジ

Claims (4)

1. 円柱状の可動棒が可動できるように案内する可動棒孔を有し、該棒孔に貫通する入口通路および出口通路を持つケーシング本体と、前記可動棒孔に可動自在に挿入されて可動通路を持つ可動棒と、前記可動通路に挿入された有底濾過筒とを含み、
   該有底濾過筒は、補強多孔筒と、その外周または内周または中間に張られたスクリーンと、その一端に設けられた底部材とを持ち、該有底濾過筒は底側を可動通路の入口側に位置させて挿入されたものにおいて、
   前記有底濾過筒の反底側が、可動通路に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする流体用スクリーンチェンジャ。
2. 前記可動棒の可動通路は、内部から前記入口通路に向かい、前記有底濾過筒の底部材の外縁付近から前記ケーシングの入口通路に一致するか、その付近まで縮小することを特徴とする請求項１記載の流体用スクリーンチェンジャ。
3. 前記有底濾過筒は流体の出口側で、内径が内側から出口に向かって拡大され、前記ケーシング出口通路がこれに一致する直径の直円筒孔となる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の流体用スクリーンチェンジャ。
4. 可動棒が可動できるように案内する可動棒孔を有し、該棒孔に貫通する入口通路および出口通路を持つケーシング本体と、前記可動棒孔に可動自在に挿入されて可動通路を持つ可動棒と、前記可動通路に挿入された多孔板とスクリーンからなる濾過部材とを含むものにおいて、
   前記可動通路には前記濾過部材を抜止めするよう、開口付きキャップが着脱自在に取り付けられ、該開口付きキャップの開口は、内部から入口通路に向かい、前記ケーシングの入口通路に一致するか、その付近まで縮小することを特徴とする流体用スクリーンチェンジャ。
   

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