JP3945781B2 - スクリーンチエンジャー - Google Patents

Description

本発明は、流体が流れる流路中に介装され、流体中の異物を除去するスクリーンチエンジャーに関し、限定するものではないが、特に高圧で食品原料を加工する加工装置のフイルタ例えば押出機のフイルタ、食品加工プラント等のラインフイルタとして好適なスクリーンチエンジャーに関するものである。

押出機は、従来周知のように加熱シリンダと、この加熱シリンダ内に回転駆動可能に設けられているスクリュとからなっている。そして、加熱シリンダの先端部には、押し出される溶融樹脂に形状を賦型するダイスが取り付けられているが、このダイスの上流側に溶融樹脂中の異物を補足するためのスクリーンすなわちスクリーンチエンジャーが設けられている。このようなスクリーンチエンジャーは、多数提案されているが、本発明の先行技術文献として特許文献１、２を挙げることができる。

特開平８−１１１９１号公報 特開２０００−３０１５９１

特許文献１には、溶融樹脂が外部に漏れることを防ぐようになったスクリーンチェンジャーが記載されている。すなわち、スクリーンを外部リングに対して押圧する加圧リングと、この加圧リングの押圧力を調整する調整リングとからなる押出機用のスクリーン取付構造が示されている。この取付構造の加圧リングと調整リングの当接面には凹凸からなる嵌合部が設けられている。また、特許文献２には、スクリーンチェンジャー本体の孔に、スクリーンブレーカを有するスライドバーが設けられたスクリーンチャンジャーが示されている。そして、チャンジャー本体の孔の外周には輪状ジャケットが設けられ、この輪状ジャケットに高圧の流体が供給されるようになっている。したがって、輪状ジャケットに高圧流体を供給すると、輪状ジャケットは内周側に変形しスライドバーの外周部に圧接する。これにより、輪状ジャケットとスライドバーとの間がシールされる。

特許文献１に記載の発明によると、加圧リングと調整リングの当接面には凹凸からなる嵌合部が形成されているので、これらの凹凸により溶融樹脂の漏れは防止できると認められる。しかしながら、改良すべき点あるいは問題点も認められる。例えば、食品原料を加工する装置あるいはプラントに適用されるスクリーンチェンジャーは分解洗浄操作は欠かせないが、加圧リングと調整リングの当接面には、互いに嵌合する凹凸が形成されているので洗浄には向いていないと思われる。また、加圧リングと調整リングの当接面は、機械的な外部の力により圧接されるようになっているので、つまり溶融樹脂の圧力が有効に利用される構造になっていないので、溶融樹脂の圧力が高くなると、漏れる危険もある。特許文献２に記載されている発明によると、輪状ジャケットに高圧流体を供給するだけでシールされるという効果が認められ、また高圧流体の供給を停止すると、輪状ジャケットは変形する前の状態に復元するので、スライドバーの交換も容易にできるという効果も認められる。しかし、輪状ジャケットに高圧流体を供給する高圧源を別に必要とするので、コスト高になることもあり得る。また、溶融樹脂の圧力が高くなると、輪状ジャケットに供給する流体圧力も高くしなければならないという問題もある。
したがって、本発明は、溶融樹脂、食品原料等の処理される流体圧力が高くても漏れがなく、しかもスクリーンの交換、分解洗浄作業等が容易にができるスクリーンチエンジャーを提供することを目的としている。

本発明は、上記発明の目的を達成するために、処理される溶融樹脂、食品原料等の流体圧力がシール作用に有効に利用されるように構成される。すなわち、流体圧力が高くなればなるほどシール作用も大きくなるように構成される。また、本発明に係わるスクリーンチエンジャーは、交換作業および洗浄作業が容易になるように、軸方向に流体が圧送される流路が形成されているスクリーンブロックと、該スクリーンブロックの流路を横切るように装着されているスクリーンユニットと、該スクリーンユニットを所定位置に押圧固定するボスとから構成される。

かくして、請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、軸方向に流体が圧送される流路が形成されているスクリーンブロックと、該スクリーンブロックの流路を横切るように装着されるスクリーンユニットと、前記スクリーンユニットを前記スクリーンブロックの所定位置に押圧固定するボスとからなり、前記スクリーンユニットは、前記スクリーンブロックの装着孔に脱着自在に装着されるスライドプレートと、前記スライドプレートの保持孔に装着される第１のリング体と、該第１のリング体の下流側に前記第１のリング体と背中合わせの状態で装着される第２のリング体と、前記第２のリング体の下流側に配置されるスクリーンと、該スクリーンの下流側に配置される、複数個の透孔が形成されているブレーカプレートとからなり、前記スクリーンユニットを前記スクリーンブロックに装着し、前記ボスを前記スクリーンブロックにネジ込むと、前記ボスの先端部により前記ブレーカプレートを介して前記スクリーンが前記第２のリング体に押し付けられると共に、前記第１のリング体の上流端面が前記スクリーンブロックの装着孔のシール面に当接され、それによって被処理流体が上流側から下流側へ流れ処理されるように組み立てられるスクリーンチエンジャーであって、
前記第１、２のリング体の外周面と前記スライドプレートの保持孔の内周面との間には、第１、２の外周シール手段が設けられ、前記第１のリング体の側面と前記スクリーンブロックの装着孔のシール面との間および前記第２のリング体の拡径部の内周面と前記ブレーカプレートの外周面との間には第１、２の側部シール手段がそれぞれ設けられ、前記第１、２の外周シール手段は、前記第１、２の側部シール手段よりも半径方向の外方に、それぞれ位置しているように構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、スライドプレートには、スクリーンユニットをスクリーンブロックに装着するときの位置決め用のストッパと、ハンドリング用のグリップとが設けられ、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、スクリーンブロックが食品原料が圧送されるラインに介装されるように、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、スクリーンブロックが食品原料加工用の押出機の下流端に設けられるように、そして請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの項に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、第１、２の外周シール手段および第１の側部シール手段は、第１、２のリング体側に設けられているＯリングからなり、第２の側部シール手段はブレーカプレート側に設けられているＯリングからなるように構成される。

以上のように、本発明によるスクリーンチエンジャーは、軸方向に流体が圧送される流路が形成されているスクリーンブロックと、該スクリーンブロックの流路を横切るように装着されているスクリーンユニットと、該スクリーンユニットを所定位置に押圧固定するボスとからなっているので、スクリーンユニットをスクリーンブロックに装着してボスにより、例えばボスをスクリーンブロックにネジ込むだけで簡単に組み立てられるとういう効果が得られる。また、逆に簡単に分解することができる。
また、本発明によると、スクリーンユニットは、スクリーンブロックの装着孔に脱着自在に装着されるスライドプレートと、前記スライドプレートの保持孔に装着される第１のリング体と、該第１のリング体の下流側に前記第１のリング体と背中合わせの状態で装着される第２のリング体と、前記第２のリング体の下流側に配置されるスクリーンと、該スクリーンの下流側に配置される、複数個の透孔が形成されているブレーカプレートとからなり、前記スクリーンユニットを前記スクリーンブロックに装着し、前記ボスを前記スクリーンブロックにネジ込むと、前記ボスの先端部により前記ブレーカプレートを介して前記スクリーンが前記第２のリング体に押し付けられると共に、前記第１のリング体の上流端面が前記スクリーンブロックの装着孔のシール面に当接され、それによって被処理流体が上流側から下流側へ流れ処理されるように組み立てられるので、スクリーンユニットの分解、洗浄が容易に、しかも略完全にできるという効果が得られる。
そして、本発明によると、第１、２のリング体の外周面とスライドプレートの保持孔の内周面との間には、第１、２の外周シール手段が設けられ、前記第１のリング体の側面と前記スクリーンブロックの装着孔のシール面との間および前記第２のリング体の拡径部の内周面と前記ブレーカプレートの外周面との間には第１、２の側部シール手段がそれぞれ設けられ、前記第１、２の外周シール手段は、前記第１、２の側部シール手段よりも半径方向の外方に、それぞれ位置しているので、処理される流体圧力が高くなるとなるほど、シール効果も高まるという本発明に特有の効果が得られる。

以下、図１、２により本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係わるスクリーンチエンジャーは、概略的には、内部に流体流路を有するスクリーンブロック１と、このスクリーンブロック１に挿脱自在に装着されているスクリーンユニット１０と、該スクリーンユニット１０をスクリーンブロック１の所定位置に固定するための固定体あるいはボス３０とから構成されている。

スクリーンブロック１は、スクリュ式押出機の加熱シリンダとダイスとの間、化学工場あるいは食品加工工場などの輸送管Ｓ等に介装されるもので、軸方向に流路２が形成されている。流体はこの流路２を通って図１の（ロ）において左方の上流側から右方の下流側へ流れる、あるいは押し出される。スクリーンブロック１には、流路２を横切るようにしてスクリーンユニット１０の装着用の装着孔３が開けられている。この装着孔３は、図１の（イ）に示されているように、平面形状は長方形を呈し、スクリーンブロック１を貫通している。このように装着孔３が貫通しているので、スクリーンユニット１０の脱着操作、スクリーンブロック１の洗浄等が容易にできる。装着孔３の軸方向の幅は、詳しくは後述するスクリーンユニット１０の幅よりも多少広くなっている。したがって、容易にスクリーンユニット１０を脱着できる。このように形成されている装着孔３の上流側の側面は、平滑に仕上げられて、シール面４となっている。スクリーンブロック１の、装着孔３よりも下流側は拡径され、その内周部に雌ネジ５が形成されている。この雌ネジ５に、詳しくは後述するボスの雄ネジがねじ込まれるようになっている。

スクリーンユニット１０は、スクリーンブロック１の装着孔３に着脱自在に装着されるスライドプレート１１を備えている。このスライドプレート１１の略中心部には、スクリーンブロック１の装着孔３よりも大経の保持孔１２が軸方向すなわち流れ方向に形成されている。そして、この保持孔１２に、第１、２のリング体１３、１４と、スクリーン１６と、ブレーカプレート１７とが脱着可能に装着されている。さらに詳しくは、第１のリング体１３の断面は、図１の（ロ）に示されているように、略方形を呈しているが、第２のリング体１４の下流側は拡径されて段部１５が形成され、その断面は鍵型になっている。このように形成されている第１、２のリング体１３、１４は、第１のリング体１３を上流側にして互いに背中合わせの状態で装着されている。この第１、２のリング体の背中合わせ面は、実質的に同じ面積になり、そしてシール材が設けられていないので、この背中合わせ面には被処理物の流体圧が作用することになる。スクリーン１６は、第２のリング体１４の段部１５に当接するようにして装着され、そして複数個の透孔が形成されているブレーカプレート１７により押圧されるようになっている。

第１のリング体１３の外周面には、スライドプレートの保持孔１２の内周面に接触する第１の外周シール例えば第１の外周Ｏリング２１が設けられ、第２のリング体１４の外周面には第２の外周Ｏリング２２がそれぞれ設けられている。第１のリング体１３の上流側の側面には、スライドプレート１１の装着孔３のシール面４に接触する上流端Ｏリング２３が、またブレーカプレート１７の外周面には第２のリング体１４の拡径部の内周面に接触するブレーカＯリング２４がそれぞれ設けられている。

Ｏリング２１〜２４は、上記のような位置に設けられているので、第１の外周Ｏリング２１は、図１の（ロ）に示されているように、上流端Ｏリング２３よりも中心部から遠いところに位置している。すなわち、半径方向に見て外方に位置している。同様に第２の外周Ｏリング２２は、ブレーカＯリング２４より半径方向に見て外方に位置している。

このように構成されているスクリーンユニット１０のスライドプレート１１には、位置決め手段としてのストッパ２５が設けられている。このストッパ２５がスクリーンブロック１の所定面に当接するように装着すると、スクリーンユニット１０は、図１の（ロ）に示されている所定の位置にセットされる。また、スクリーンユニット１０には、吊り下げ用のグリップ２６が設けられている。

ボス３０は、図１の（イ）に示されているようにハンドル３１を備え、フランジ部３５から上流側は、縮径されて所定長さの軸部３２となっている。そして、軸部３２の外周面には、スクリーンブロック１の雌ネジ５に螺合する雄ネジ３３が形成されている。

次に、上記実施の形態の作用について説明する。スライドプレート１１の保持孔１２に、第１、２のリング体１３、１４を背中合わせに、そして第２のリング体１４の段部１５にスクリーン１６とブレーカプレート１７とを装着する。そうすると、スクリーンユニット１０が簡単に組み立てられる。そこで、グリップ２６を掴んで、スクリーンブロック１の装着孔３にストッパ２５がスクリーンブロック１の表面に当接するまで挿入する。これにより、スクリーンユニット１０の挿入深さ位置が決まる。次いで、ハンドル３１を利用して工具を使用することなく、ボス３０の雄ネジ３３をスクリーンブロック１の雌ネジ５にネジ込む。ボス３０の軸部３２の先端部がブレーカプレート１７を押し付ける。これにより、図１の（ロ）に示されているように組み立てられる。前述したようなスクリュ式押出機の加熱シリンダの下流端部、化学工場あるいは食品加工工場などの輸送管Ｓ等に取り付ける。従来周知のようにして、流体例えば食品原料を圧送する。食品原料中に含まれている異物は、スクリーン１６により補足され、異物が除去された食品原料は次の装置へと圧送される。

上記のようにして流体を処理しているとき、スクリーン１６は抵抗体でもあるので、その上流側には圧力が立ち、第１、２のリング体１３、１４には次のような圧力が作用する。すなわち、第１、２のリング体１３、１４の背中合わせ面には、Ｏリングが設けられていないので、流体が入り込みその圧力はこれらの全面に、第１のリング体１３を上流側へ押すように作用する。また、第１のリング体１３の上流側の面と、スクリーンブロック１のシール面４との間にも上流側Ｏリング２３が設けられている位置まで流体が入り込み、入り込む流体圧力は第１のリング体１３を下流側へ押すように作用する。このような圧力が第１のリング体１３に作用している状態が、図２の（イ）において多数の実線矢印ｆ、ｆ、…で示されている。ところで、第１の外周Ｏリング２１が設けられている箇所の径は「Ｄ」で、上流端Ｏリング２３が設けられている箇所の径は、これよりも小経の「ｄ」であるので、第１のリング体１３の背中合わせ面の受圧面積は、上流側の受圧面積よりも大きい。したがって、第１のリング体１３は、図１の（ロ）において右方へ、受圧面積の差による力Ｆで押される。これにより、上流端Ｏリング２３は、より圧接されシール効果が高められる。流体圧が高いほど、シール効果も高められ流体の漏れが防止される。
なお、第１のリング体１３の外周面と、スライドプレート１１の保持孔１２の内周面との間は、第１、２のリング体１３、１４の背中合わせ面に対して直角な隙間になっているので、この隙間に作用する流体圧力は構造的に小さくなっている。したがって、第１の外周Ｏリング２１から外部へ漏れるようなことはない。

第２のリング体１４に作用する圧力は、図２の（ロ）において同様に多数の実線矢印で示されている。すなわち、第２のリング体１４の背中合わせ面には第２のリング体１４を下流側へ押すように作用する。一方、第２のリング体１４の段部１５に入り込んだ流体は、第２のリング体１４を上流側へ押すように作用する。ところで、第２の外周Ｏリング２２が設けられている箇所の径は「Ｄ」で、ブレーカＯリング２４が設けられている箇所の径は、上記径「Ｄ」よりも小さい「ｄ’」であるので、受圧面積の差により、第２のリング体１４は、図１の（ロ）において左方へ、力Ｆ’で押される。この力Ｆ’はスクリーン１６およびブレーカプレート１７を介してボス３０の軸部３２に伝達され、第２のリング体１４の段部１５とスクリーン１６との間、スクリーン１６とブレーカプレート１７との間およびブレーカプレート１７とボス３０の軸部３２の先端部との間は、より強く圧接される。これにより、これらの間からの流体の漏れが防止される。第２の外周Ｏリング２２からは、第１の外周Ｏリング２１について説明した理由により、漏れることはない。

スクリーンユニット１０を洗浄あるいは交換するために取り出すときは、ボス３０を逆方向に回転する。そうすると、ボス３０は図１の（ロ）において左の方へ移動し、ボス３０の軸部３２の先端部がブレーカプレート１７から離間する。これにより、スクリーンユニット１０は自由になるので、グリップ２６を摘んでつり出す。スクリーンユニット１０を、前述した組み立てと逆の手順により分解して洗浄する。スクリーンブロック１の装着孔３内も洗浄する。

本実施の形態によると、第１、２の外周Ｏリング２１、２２および上流端Ｏリング２３が、第１、２のリング体１３、１４側に設けられているので、組み立て、分解、洗浄等が容易にできるが、相手方の部材に設けることもできる。また、本実施の形態によると、上記した第２のリング体１４の段部１５とスクリーン１６との間、スクリーン１６とブレーカプレート１７との間およびブレーカプレート１７とボス３０の軸部３２の先端部との間は、金属接触になっているが、これらの間に金属以外のシール材を介在させることもできる。また、第１、２のリング体１３、１４はピストンリングのように半径外方への広がりを許す構造に構成することもできる。そうすると、図２において点線で示されているような圧力が第１、２のリング体１３、１４の内周面に作用して、第１、２の外周Ｏリング１３、１４のシール効果が高められる。

本発明の実施の形態に係わるスクリーンチェンジャーを示す図で、その（イ）は、外形を示す上面図、その（ロ）は断面図である。 本発明の実施の形態に係わるスクリーンチェンジャーの作用を説明するための図で、その（イ）は第１のリング体に流体圧力が作用している状態を、その（ロ）は第２のリング体に作用している状態をそれぞれ示す断面図である。。

符号の説明

１ スクリーンブロック ３ 装着孔
４ シール面 １０ スクリーンユニット
１１ スライドプレート １２ 保持孔
１３ 第１のリング体 １４ 第２のリング体
１６ スクリーン １７ ブレーカプレート
２１ 第１の外周Ｏリング ２２ 第２の外周Ｏリング
２３ 上流端Ｏリング ２４ ブレーカＯリング
２５ ストッパ ２６ グリップ
３０ ボス ３２ 軸部

Claims (5)

1. 軸方向に流体が圧送される流路が形成されているスクリーンブロックと、該スクリーンブロックの流路を横切るように装着されるスクリーンユニットと、前記スクリーンユニットを前記スクリーンブロックの所定位置に押圧固定するボスとからなり、
   前記スクリーンユニットは、前記スクリーンブロックの装着孔に脱着自在に装着されるスライドプレートと、前記スライドプレートの保持孔に装着される第１のリング体と、該第１のリング体の下流側に前記第１のリング体と背中合わせの状態で装着される第２のリング体と、前記第２のリング体の下流側に配置されるスクリーンと、該スクリーンの下流側に配置される、複数個の透孔が形成されているブレーカプレートとからなり、
   前記スクリーンユニットを前記スクリーンブロックに装着し、前記ボスを前記スクリーンブロックにネジ込むと、前記ボスの先端部により前記ブレーカプレートを介して前記スクリーンが前記第２のリング体に押し付けられると共に、前記第１のリング体の上流端面が前記スクリーンブロックの装着孔のシール面に当接され、それによって被処理流体が上流側から下流側へ流れ処理されるように組み立てられるスクリーンチエンジャーであって、
   前記第１、２のリング体の外周面と前記スライドプレートの保持孔の内周面との間には、第１、２の外周シール手段が設けられ、前記第１のリング体の側面と前記スクリーンブロックの装着孔のシール面との間および前記第２のリング体の拡径部の内周面と前記ブレーカプレートの外周面との間には第１、２の側部シール手段がそれぞれ設けられ、
   前記第１、２の外周シール手段は、前記第１、２の側部シール手段よりも半径方向の外方に、それぞれ位置していることを特徴とするスクリーンチエンジャー。
2. 請求項１に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、スライドプレートには、スクリーンユニットをスクリーンブロックに装着するときの位置決め用のストッパと、ハンドリング用のグリップとが設けられているスクリーンチエンジャー。
3. 請求項１または２に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、スクリーンブロックが食品原料が圧送されるラインに介装されるようになっているスクリーンチエンジャー。
4. 請求項１または２に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、スクリーンブロックが食品原料加工用の押出機の下流端に設けられるようになっているスクリーンチエンジャー。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載のスクリーンチエンジャーにおいて、第１、２の外周シール手段および第１の側部シール手段は、第１、２のリング体側に設けられているＯリングからなり、第２の側部シール手段はブレーカプレート側に設けられているＯリングからなるスクリーンチエンジャー。

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