JP4036898B2 - 押し出し機 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２個の固定子（ただし、内側の固定子は、少なくとも大部分は円錐形の少なくとも外面をもち、外側の固定子は、少なくとも大部分は円錐形の少なくとも内面をもつ）、該固定子の間に配置されている少なくとも大部分は円錐形の、少なくとも１個の回転可能な回転子、を含んでなる押し出し機に関し、ただし、該押し出し機は、固定子の間の間隙に材料を供給するための供給導管を含んでなりそして該回転子は、供給導管のオリフィス部に、供給される材料の少なくとも一部がそれを通って流通することができる開口部を含んでなる。
米国特許公開第３ ３１４ １０８号は２個の円錐形の固定子及び、固定子の間に回転可能に配置されている１個の円錐形の回転子、を含んでなる押し出し機につき公表している。押し出されるプラスチック材料は２本の異なる導管を通って回転子の両側に供給される。異なる導管を通って供給される材料の混合は、材料が供給される末端のシールにより防止されている。材料は、回転子が、材料供給導管の部位に、材料がそれを通って回転子の内側に流入できる開口部を含んでなることにより、回転子の内側に供給される。回転子が回転すると、開口部は供給導管のオリフィスを通過するので、導管に沿って供給される材料に対して作用する抵抗が、オリフィスに対する開口部の位置に応じて変動する。これが、材料にポンプ効果を与えて、材料の供給速度及び均一な分配を低下させる。
欧州特許出願公開第０４２２０４２号明細書は幾つかの円錐形の固定子及び、固定子の間に回転可能に配置されている円錐形の回転子、を含んでなる押し出し機につき公表している。押し出される材料は各回転子の開始部に、１本の導管に沿って供給され、そのために、回転子は流入口の部位に、材料がそれを通って回転子の反対側へも流入することができる開口部を含んでなる。前記のように、この装置の問題点は、回転子が回転し、そして回転子の開口部が導管のオリフィスを同時に通過する時に、導管に沿って供給される材料に対して作用する抵抗が変動する点である。
本発明の目的は、前記の問題のどれをも含んでならず、押し出される材料を押し出し機中に均一に供給できる押し出し機を提供することである。
本発明に従って使用される押し出し機は、供給導管の末端及び回転子の開口部及び／又は溝から形成されたダクトが、供給導管の末端で見えるダクトの部分の面積の合計が、回転子が回転するどんな瞬間でも、実質的に一定であるように設計されていることを特徴としている。
本発明の本質的な概念は、回転子に材料を供給している導管の末端部、すなわち固定子と回転子との間の接合部において、回転子が回転するどんな瞬間でも、供給導管の末端部で見える回転子ダクトの面積の合計が実質的に一定であることである。更に、ある好ましい態様の概念は、供給オリフィスの末端の太さが、回転子のダクトの中心間の距離又はその距離の倍数に実質的に等しいことである。このような場合には、材料は少なくとも一時的には、供給導管から、最低２個の異なる回転子のダクトに同時に供給される。更にもう一つの好ましい態様の概念は、供給導管の末端が延長部を含んでなり、それにより、供給導管の末端が残りの供給導管よりも大きい横断面を有することである。更に、ある好ましい態様の概念は、供給導管の末端の延長部が、延長部に配置された回転子のダクトの容量に実質的に等しい容量を有することである。更にもう１つの好ましい態様の概念は、供給導管の末端の延長部が、非対称形を有する、すなわち延長部が末端において次第に細くなることである。
本発明は、供給導管に沿って供給される材料が回転子のダクトを通って供給導管から均一に流入でき、そのために材料の流れにポンプ効果がないという利点を有する。供給導管の末端の延長部により、導管自体を非常に細くすることができるので、供給導管を通る素材の流れが、供給導管内に長期間滞留する必要がなく、それが、材料の、有害で不均一な加熱（warming）を防止する。供給導管の末端の延長部の容量及び回転子のダクトの対応する容量の数字を等しくすると、延長部内の材料を、回転子の開口部が延長部の一方の端から他方の端に移動する期間内に完全に変化させることができ、そのために材料が押し出し機内に滞留する時間はできるだけ短くそして分布（distribution）は狭くなる（即ち、滞留する時間は、各回、ほとんど同じになる）であろう。供給導管の末端の延長部を非対称形にさせると、回転している回転子は材料を同方向に回転させ、末端方向に向かって細くなる非対称形の延長部は、材料を回転子の開口部を通って強制的に流入させ、それにより、より均一な供給物の流れをもたらす。
本発明は付記の図においてより詳細に説明され、その場合、
図１は、本発明に従って使用される押し出し機における、素材のための流入口の横断面であり、
図２は、本発明に従って使用される押し出し機における、素材のための流入口のもう一つの態様の横断面であり、
図３は、ある回転子の態様の側面略図であり、
図４は、もう一つの回転子の態様の側面略図であり、そして
図５は、図４の装置の横断面である。
図１は押し出し機内の材料のための流入口の横断面である。押し出し機は矢印Ａにより示された方向に回転するようになっている円錐形の回転子１を含んでなる。「円錐形の」の定義はもちろん、大部分は円錐形の装置を意味し、すなわち例えば、すべての目的のために、引用することにより本明細書中に取り込まれている、当出願者自身の特許出願ＰＣＴ／ＦＩ９６／００２６１号明細書中に記載のような、例えば円筒形の延長部を含む、回転子の幾つかの部品が円筒形であってもよい。固定された固定子２は回転子１の外側に配置されている。明瞭にするために、固定子２は図１においては一部のみが示されているが、実際にはそれは回転子１を取り囲んでいる。回転子１の内側には、明瞭化のために図１には示されていない、もう１つの固定された固定子がある。供給導管３は外側固定子２を貫通するようになっている。供給導管３を通って、押し出し機は、例えば、プラスチックのパイプ、ケーブルの外装、フィルム、又はその他の幾つかの類似の製品を形成する材料を受納する。回転子１は、供給導管３から供給される材料が、それを通って、回転子１と内側の固定子との間の回転子１の内側に通過することができる開口部５、を含んでなる。押し出し機の構造は、当業者にはそれ自体周知であるので、これに関連しては、より詳細には記載しない。
延長部４は供給導管３の末端、すなわち回転子１により近い末端に形成されている。回転子１に接している延長部４の部分の面積は、供給導管３の横断面積よりも大きい。このようにして、供給される材料が供給導管３内に滞留する時間を短縮することができ、それが、材料の不均一な加熱により引き起こされる問題を防止する。供給導管３は典型的には、円の横断面形態を有するが、その横断面はまた、楕円のような幾つかの他の形態を有することができるか、あるいはある程度非対称形にすることができる。押し出される材料は例えば、供給ウォーム又は供給ホッパーにより、又は幾つかのその他のそれ自体既知の方法により供給導管３中に供給される。
回転子１の側部の延長部４の部分の幅は、図１においては、回転子の開口部５の中心間の距離に実質的に等しい。十分に良好な特性を確保するためには、延長部４の幅と、開口部５の中心間の距離は互いに１５％を越えて異なってはならない。回転子１に接して配置された延長部４の接合部は例えば、楕円形の半球、円又はその他の幾つかの適宜な形態の形状を有することができる。非対称形もまた可能である。回転子１が矢印Ａの方向に回転すると、１個の開口部５が延長部４でしばらく見える。回転子１が前方に回転するに従って、２個の開口部５が延長部４でしばらく見えるが、これらの開口部５はそれぞれ、延長部４で部分的にのみ見える。開口部５及び延長部４は、延長部４で見える開口部５の部分が、総計的に開口部５の総面積に常に実質的に等しい面積を形成するような適宜な形態を有する。言い換えれば、延長部４で最初に見える開口部５が、延長部４の領域においては完全には見ることができないように、延長部４を通過する時に、次の開口部５が現れる。更に延長部４で見ることができる第１の開口部の面積が次第に小さくなるに従って、次の開口部５の、それに対応して、次第に広い面積が見える。延長部４で見える開口部５の部分の面積は、これらの面積の平均から４０％を越えて変動してはならない。その変動がより小さい程、その結果ももちろん、より良好である。
開口部５は典型的には円形であるが、その他の形態の、例えば楕円形の開口部もまた可能である。開口部５はまた、非対称形でもよい。開口部５は好ましくは、回転子の半径方向に対して角度αだけ傾けられている。供給される材料が開口部５を通過する容易さは、角度αを変えることにより影響を受ける可能性がある。角度αが大きいほど、開口部５の先端は供給される材料中に、より鋭角に侵入する。更に、角度が大きいと、開口部５の先端は供給される材料中の繊維の破壊を増加させる。
延長部４の容量と開口部５の容量を実質的に等しくすることが好ましい。開口部５の容量は、回転子１の外面及び内面により、そして開口部５の壁面により決定される。それに対応して、延長部４の容量は、回転子１に接する延長部の面積、延長部の深度Ｄ、及び固定子中に加工された延長部の形態、により決定される。開口部５の容量Ｖｒが、延長部４の容量Ｖｓに等しい場合は、供給される材料は、延長部４の容量に対応する量を、１個の開口部５中に供給することができ、そのために、供給される材料が押し出し機内に滞留する時間を注意して調節することができる。開口部５の容量Ｖｒは、材料の滞留時間を調節できるためには、延長部４の容量Ｖｓと４０％を越えて異なってはならない。
図２は、本発明に従って使用される押し出し機内の素材のための流入口のもう一つの態様の一横断面を示している。図２の数字は図１のものと対応している。供給導管３の延長部４は、延長部の容量が回転子１の回転方向Ａの末端部分に向かって減少するように、非対称的に製造されている。方向Ａに回転している回転子１は、供給される材料を同方向に強制的に回転させ、延長部４の減少していく容量が、材料を、開口部５を通って流入させる。材料は、それが供給導管３から延長部４の一部に到達する時に、流れの方向を変更する必要がないので、均一に流れる。供給導管３は更に、回転子１の中心方向に向けられず、角度βだけずらして向けられるように配置されている。従って、供給される材料は、回転子１の回転方向に従って、より良く、より円滑にすら流動させることができる。角度βが増加すると、供給導管３から始まる延長部４は縮小でき、角度βはたかだか、供給導管３がほとんど接線方向に回転子１と接合し、そのため別の延長部４が必要でないように大きくすることができるが、回転子１に面している供給導管のオリフィスの太さは、開口部５の中心間の距離又はその距離の倍数に実質的に等しい。
図３は、ある回転子の態様の側面の略図である。図３の数字は図１及び２のものに対応している。図３は、回転子１の円錐形を示している。回転子の内側及び外側に提供された固定子は、必然的に、少なくとも回転子の側の面に円錐形を有する。開口部５は非対称形でありそのために、材料が供給導管３から供給される時に、最初に少量の材料が開口部５を通過し、そして開口部５が供給導管のオリフィスの近くに到達すると、より大きい開口部が見えて、そのために、より大量の材料が最後に開口部５を通過する。供給導管３の延長部４の輪郭は図３において一点鎖線により略図で示されている。図３に示される非対称的な回転子の開口部は、各開口部に、開口部が供給導管３の部位に配置されている期間の最後に向かって加速する供給をもたらす。
図４は本発明に従って使用される機器の回転子１の一部の側面図である。図４の数字は図１から３のものに対応する。図４は、材料が供給されている部分の回転子１を示している。図４に示された場合には、押し出される材料は、回転子１の外側及び内側の両者に対して１個の供給装置により供給される。その供給装置において、回転子１は、材料の幾分かがそれを通って供給装置から回転子１中に流入することができる開口部５を含んでなる。開口部５の先端には斜面が付いており、斜面が、開口部５を通る、固定子の内側に提供された溝への材料の円滑な移動を確実にさせる。図４において、回転子１の内部に材料を誘導する斜面及び、回転子の内部に提供された溝が破線で示されている。開口部５を通して、固定子２内に提供されそして、回転子１と内側の固定子２との間の材料の移動を容易にさせる溝６を見ることができる。
回転子１の外側と、開口部５との間から始まる溝７がある。溝７の開始部分には、これも傾斜を付けられている膨張部７ａがある。従って供給される材料は、供給導管から膨張部７ａ及び溝７に至り、材料はそこから、回転子１と外側の固定子２との間の、回転子１の外側に誘導される。次に、回転子の内側及び外側の両者に材料を均一に供給するために、唯一の供給装置が必要とされる。
供給導管の延長部４の輪郭は、一点鎖線により図４に略図で示されている。延長部４の領域で見える、回転子１の溝７、それらの膨張部７ａ及び開口部５により形成されたダクトの面積は、回転子１が回転する時に、実質的に一定である。更に、ダクトの容量は最も好ましくは、延長部４の容量に対応する。ダクト４の表面及び容量は、回転子１の外側の溝７の間に１個以上の中間溝７ｂを提供することにより、容易に調節することができる。中間溝７ｂにより、回転子１と固定子２との間の材料の有効な供給を容易にすることもできる。
回転子１の溝７の末端には必ずしも膨張部７ａが必要ではなく、溝７はまたそれらの全長に渡り、実質的に等しい幅にすることができる。溝７はまた、溝７を相互に接近して配置することがより容易であるように、開口部５の上方のみから開始することができる。このような場合には、供給オリフィスの下方部においては、回転子のダクトは開口部５によってのみ形成されており、そしてその上方部においては、それらは溝７及び恐らく膨張部７ａ及び中間溝７ｂ、により形成されている。
図５は図４に示された回転子の一部の横断面である。図５の数字は図１から４のものに対応する。材料は最も好ましくは、材料が押し出し機の方向へ移動する時に、供給される材料に十分な高圧を与える、強制供給スクリューにより供給導管３に供給される。開口部５及び溝７の膨張部７ａの後方に提供された強制供給スクリュー及び斜面が、押し出し機が確実に良好で一定な出来高を有するように、十分な量の材料を溝７内に押し出すことを確実にさせる。図５においては、横断点及び関連した斜面の後方に位置した開口部５を破線で示している。
図及び関連の説明は、本発明の概念を具体的に示すことのみを意図している。本発明の詳細は請求の範囲内で変動する可能性がある。従って、開口部５の見える部分の面積の合計が実質的に一定である限り、回転子１の２個を越える開口部５を、供給導管の末端部で同時に見ることができる。次に、それに対応して、供給導管の末端の太さは、回転子１の開口部５の中心間の距離の倍数に実質的に等しい。押し出し機はまた当然、１個を越える回転子及び２個を越える固定子を含んでなることができる。

Claims (8)

1. 少くとも一部が円錐形を形成する外面を有する内側の固定子と、少くとも一部が円錐形を形成する内面を有する外側の固定子とを含む少なくとも２個の固定子（２）、
   該固定子（２）の間に配置されており、少くとも一部が円錐形を形成する少なくとも１個の回転可能な回転子（１）、及び
   該内側の固定子（２）及び該外側の固定子（２）の間の空隙中に材料を供給するための供給導管（３）とを具備し、
   該回転子（１）が、該供給導管（３）のオリフィス部に、供給される材料の少なくとも一部が流通することができる開口部（５）を含む押し出し機において、
   該供給導管（３）の末端と、回転子（１）の開口部（５）から形成される又は開口部（５）及び溝（７、７ａ、７ｂ）から形成されるダクトとが、供給導管（３）の末端で供給導管（３）と流通するダクトの部分の面積の合計が、回転子（１）が回転する各瞬間において、その平均値から４０％以上変動しないように、設計されていることを特徴とする押し出し機。
2. 回転子（１）の開口部（５）が対称形であり回転子（１）の回転方向にある供給導管（３）の末端の太さが、回転子（１）の開口部（５）の中心間の距離又はその距離の倍数から１５％以上は異ならないことを特徴とする、請求の範囲１に記載の押し出し機。
3. 供給導管（３）が角度βだけ回転子（１）の中心から傾いた方向に向けられていることを特徴とする、請求の範囲１又は２に記載の押し出し機。
4. 供給導管（３）の末端が延長部（４）を含んでなり、そのために、供給導管（３）の末端が供給導管（３）の残りの部分よりも大きい横断面を有することを特徴とする請求の範囲１−３のいずれか１に記載の押し出し機。
5. 延長部（４）で供給導管（３）と流通する回転子（１）のダクトの容量（Ｖｒ）が、供給導管（３）の延長部（４）の容量（Ｖｓ）から４０％以上は相違しないことを特徴とする、請求の範囲４に記載の押し出し機。
6. 供給導管（３）の末端の延長部（４）が、末端に向かって次第に細くなるような非対称的形態を有することを特徴とする、請求の範囲４又は５に記載の押し出し機。
7. 回転子（１）の開口部（５）が、回転子の半径方向に対して角度αだけ傾斜して配置されていることを特徴とする請求の範囲１−６のいずれか１に記載の押し出し機。
8. 回転子（１）の開口部（５）が非対称形を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の押し出し機。

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