JP4362513B2 - 材料処理設備 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブル部分（所謂おいて部分）に記載の材料処理設備に関する。

EP 1 005 411 B1 US 3 261 056 DE 2 304 088 A

特にプラスチックの処理において、多くの場合、二つの又はいくつかの連続する押出機を設けることは合理的であり、そのそれぞれが、個々の処理ステップを遂行する。例えば、プラスチック材料が、粉末の形で用いられるとき、粉末の導入口と溶融は、第一押出機で行うことができる。その後、均質化と圧力増大が下流側の第二押出機で行われる。一般的な形式の連続する押出機配列は、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３から周知である。周知の設備は、二つの処理設備の間で遂行されなければならない付加された処理ステップが、一体化しがたいという事実によって識別される。‘材料’という語は、スクリュー型押出機において扱うことが可能な基本的に易流動性の（free-flowing）材料として理解される。

本発明の目的は、放出区間の周辺の改良された多機能性のために一般的な形式の設備を開発することにある。

本発明にしたがって、この目的は、請求項１の特徴記載部分の特徴構成によって達成される。本発明にしたがう設計乃至デザインの結果として、二つの機能要素を通例は有する機能ケーシング（function casing）を、放出区間に非常に容易に挿入し且つ取り外すことができ、また、温度に関係なく機能ケーシングを放出区間へ移動し、且つ固定することが可能であることをとりわけ確実にする。こうして、清掃又は機能要素の交換をも可能とならしめ、その例は請求項２に明記される。いかなる機能要素も設けない状態では、機能ケーシングは、短めにできる一方で、機能要素が存在するときは、それに相応して長めになる。たとえいかなる機能要素を設けないとしても、一般に機能ケーシングを設けることは道理にかなっている。機能ケーシングが押出された後では、放出区間の近接範囲は開放状態にあるので、例えば、色の変更時に清掃することができるからである。

請求項３にしたがう発展では、流出経路に突出するいかなる角又は縁が、流れ方向に存在しないことを確実にする。というのは、加熱条件次第で、機能ケーシングが搬送区間へ挿入時に、第一流出経路と第三流出経路から多少の軽微な横方向の位置合わせ不良乃至心ずれを示すからである。

請求項４は更なる有利な発展を明記する。

請求項５〜７にしたがう実施形態の結果として、機能ケーシングは、一般に第一スクリュー型押出機の方にだけねじ留めで固定されなければならず、一方で、第二スクリュー型押出機の方へ熱膨張だけのシールによって固定される。稼動中の加熱による機能ケーシングの熱伸長（thermal elongation）のせいで、第二スクリュー型押出機の方を向く接触面は、お互いに対してきつく圧迫される。この領域において、非常に多くの場合に、処理される材料の低めだけの圧力が支配する状態では、これで十分である。

請求項８と９では、押出と挿入時に機能ケーシングの取り扱いに関する更なる手段を明記する。

本発明の更なる特徴、長所及び詳細が、図面と併せて、いくつかの実施形態の以下の記述から明らかになろう。

図１〜５に見られる例示的な第一実施形態は、第一押出機１と第二押出機２を備えて成る。第一押出機１は第二押出機２の上方に配置される。第一押出機１は第一継ぎ手４と第一トランスミッション５を介して第一モータ３によって作動させられる。第二押出機２は、第二継ぎ手７と第二トランスミッション８を介して第二モータ６によって作動させられる。モータ３と６の制御は、制御ユニット９を経て行われる。

第一押出機１は、加熱システム１０を設けられ、およそ８の字型に相互にかみ合って、お互い並行に配置された二つの第一ケーシング孔１２、１３を有するケーシング１１を備えて成る。二つの第一スクリューシャフト１４、１５は、これらのケーシング孔１２、１３に配置される。それらは、第一トランスミッション５と連結される。スクリューシャフト１４、１５は、同一方向又は反対方向に駆動させられる。第一押出機１は、供給方向１６で見て、第一トランスミッション５の下流側に配置される供給ホッパー１７を備えて成り、それに、単一の又はいくつかの処理区間１８が続いている。

放出区間１９は、第一押出機１の終端に設けられる。二つのケーシング孔とそれに相応する二つのスクリューシャフトの代わりに、一つだけの孔あるいは３以上の孔とそれに相応する数のスクリューシャフトを有することもまた可能である。

第二押出機２も、加熱システム有するケーシング２０を備えて成り、二つのケーシング孔２１、２２は、ケーシング２０に配置され、お互いに平行である軸２１ａ、２２ａを有し、相互にかみ合って、すなわち８の字型の断面形状を規定する。二つのスクリューシャフト２３、２４は、第二ケーシング孔２１、２２に配置される。それらは、第二トランスミッション８に連結され、同一方向又は反対方向に回転駆動可能である。第二トランスミッション８に引き続き、第二押出機２は供給接続部分２５を備え、それに一つの又はいくつかの処理区間２６が、供給方向１６において続いている。放出区間２７が、第二押出機２の終端で再び設けられる。

第二押出機２にとっても、単一だけの又は二つ以上の孔とそれに相応する数のスクリューシャフトを設けることが可能であると言える。第二押出機２においても、スクリューシャフトを同一方向又は反対方向に駆動可能である。

搬送区間２８は、第一押出機１と第二押出機２の間に設けられる。搬送区間２８は、例えば、加熱可能な二重胴式（double-shell）配管であるエルボー配管２９を備えて成り、当該エルボー配管は、第一押出機１と連結され、その放出区間１９と隣接する。エルボー配管２９の代わりに、起動時に起こる材料の排出のために起動弁を設けてもよいし、且つ用いなくても良い。ブロック型のフランジ３１が、第二押出機２の方を向いたエルボー配管２９の終端に形成される。ブロック型フランジ３１と第二押出機２の供給接合部２５間に、流れ方向３２に交差する方向に移動可能な機能ケーシング３３が設けられ、当該機能ケーシングは、楔形の形状を有し、且つ押込み方向３４において次第に細くなり、すなわち、押出し方向３５において拡張する。

フランジ３１の方を向き、フランジに合うように横方向に突出した縁部３６を用いて、この機能ケーシング３３は、レール３７に案内され、当該機能ケーシングは、押込み方向３４と押出方向３５に動き、且つエルボー配管２９のブロック型フランジ３１に固定される。これらのレール３７は、フランジ３１を越えてかなり遠方へ（押出方向３５に）突出可能なので、図２に見られるように、機能ケーシング３３を、供給接続部分２５とフランジ３１から完全に押しやることが可能である。一般に、機能ケーシング３３は、第一押出機１から離れて押出されるので、そこから自由になる。

レール３７の突出領域から逆側の機能ケーシング３３の側で、直線駆動である摺動駆動装置３８（好ましくは油圧で操作可能なピストン・シリンダー駆動装置）が設けられ、そのシリンダー３９は、運搬機器４０を用いてフランジ３１に接合されるのに対して、そのピストンロッド４１は、機能ケーシング３３に働く。この摺動駆動装置３８の動作方向はレール３７に対して並行であり、すなわち、押込み方向３４と押出方向３５に平行である。フランジ３１の接触面４２と縁部３６の接触面４３も、３４、３５方向に延びる。押込まれた時に、機能ケーシング３３は、図６に見られるようにねじ４５を用いてエルボー配管２９のフランジ３１と連結される。

第一実施形態で、お互いに対して割り付けられ、機能ケーシング３３と供給接続部分２５に形成される接触面４６、４７は、流れ方向３２に交差する方向に拡がる。供給接続部分２５の接触面４７には環状の窪み４８が設けられ、そこに、無負荷時に接触面４７から突出するパッキン４９が設けられる。

図１に見られる稼動位置から図２に見られる待機位置へ押出されるべき機能ケーシング３３ために、ねじ４５は取り外され、且つ摺動駆動装置３８が作動させらせる。レール３７が、接触面４６、４７の方向と比較して上方に傾斜しているので、機能ケーシング３３は、押出動作のまさに初めに接触面４７を離れて持ち上げられる。ねじ４５を取り外すことは、接触面４２と４３の間にわずかなあそびを発生させるので、接触面４３と４６に沿った機能ケーシング３３の押出は、まさに最初からわずかな摩擦で行われる。克服されなければならないことは、一方では、流出経路５１、５２、５３の材料のプラグ（plug）を分離するためのせん断力と、他方では、フランジ型縁部３６とレール３７の間の摩擦力である。押込みは、反対方向に行われる。押込みの最終局面の間、パッキン４９は、縁部３６がレール３７を離れて持ち上がるまで、機能ケーシング３３の接触面４６によって下方へ押しつけられる。更に推移して、接触面４２、４３は互いに圧迫する。その後、縁部３６を、ねじ４５を用いてエルボー配管２９のフランジ３１と固定することが可能である。機能ケーシングの移動を容易にするために、レール３７の上に載っているころ（roll）５０を図４にしたがってレール上に据えることが可能である。

エルボー配管２９、機能ケーシング３３及び供給接続部分２５に形成される流出経路５１、５２、５３が、移行部乃至形状変化（transition）のそれぞれの位置で、流れに突出するいかなる角又は縁を有しないことを確実にするために、Ｄ１≦Ｄ２≦Ｄ３が、機能ケーシング３３の流出経路５２の直径Ｄ２に対してエルボー配管２９の流出経路５１の直径Ｄ１に適合し、供給接続部分２５の流出経路５３の直径Ｄ３と比較してＤ２に適合する。流出経路５１、５２、５３は、円形の断面形状を有し、機能ケーシング３３だけが、接続部分２５に載っているので、第一押出機１を第二押出機２に交差する方向に配置する必要はないが、図５におおよそ略図を描いた角度で配置することが可能である。

図８〜１３は、機能ケーシング３３で利用でき得る様々な機能要素を図解する。図８にしたがって、ふるい５４は、流出経路５２に交換可能に配置され、比較的大きな孔５５を設けられた支持板５６に支えられる。図９にしたがって、スタティックミキサー（static mixer）５７は、支持板５６に取り外し可能に配置される。図１０にしたがって、焼結金属又は発泡金属（metal foam）又はフリット（frit）のフィルター５８が、支持板５６に取り外し可能に配置される。図１１にしたがう実施形態で、ストレーナープレート（strainer
plate）５９は、機能ケーシング３３に組み入れられ、支持板５６よりも明確により小さい孔６０を有する。ストレーナープレート５９の小さな孔６０の数は、支持板５６の大きな孔５５の数を明らかに超過する。

図１３（１２）にしたがって、ウィングスロットル（wing throttle）の形で絞り６１が機能ケーシング３３に組み入れられる。図１３にしたがって、接合部６２、６３は、機能ケーシング３３に組み入れられ、流出経路５２に通じている。送信機（transmitter）が接合部６２、６３に組み入れられ、通過する材料のオンライン監視に、又はサンプルを採取することに、又は材料を追加することに役立つ。当然ながら、既述の組込み部品は、機能ケーシング３３と結合して配置されてもよい。

図１４と１５に見られる第二実施形態は、互いに割り付けられた接触面４２’、４３’が、流れ方向３２に交差する方向で機能ケーシング３３’とフランジ３１’の間に配置される点と、それに相応して、お互いに割り付けられた接触面４６’、４７’が機能ケーシング３３’と供給接合部２５’の間に拡がり、当該接触面４６’、４７’は、押出し方向３５’と押込み方向３４’に傾斜している点だけが前述の第一実施形態と異なる。摺動駆動装置３８は、それに相応して傾斜する。

図１６と１７にしたがう第三実施形態は、機能ケーシング３３’’とフランジ３１の間の接触面４２、４３に加えて、機能ケーシング３３’’と供給接合部分２５’の間の接触面４６’、４７’も流れ方向３２に対して傾斜させられる点だけが、前述の実施形態と異なる。この場合、押込み方向３４’’とそれに相応する押出方向３５’’は、流れ方向３２に交差する方向に伸びる。

図１８〜２０にしたがう第四実施形態では、第一押出機１は、第二押出機２の下方に配置され、その供給接続部分２５’’’は下方へ向けられる。相応して、ブロック型フランジ３１’’’が、供給接続部分２５’’’に据付けられる。機能ケーシング３３’’’の稼動位置で、エルボー配管２９’’’と機能ケーシング３３’’’をねじ４５によって互いに接合する手段として、エルボー配管２９’’’は、連結フランジ６４を設けられるので、接触面４２’と４３’は、互いにきつく圧迫され、互いにシールする。この実施形態で、レール３７とそれに相応する摺動駆動装置３８は、フランジ３１’’’に据付けられる。パッキン４９は、フランジ３１’’’の接触面４７の窪み４８’’’に置かれる。摺動駆動装置３８の角度は、第一実施形態のレール３７と摺動駆動装置３８の角度位置と異なって、水平線と第四実施形態の接触面４６、４７の角度位置の間に置かれなければならないので、全ての接触面４６、４７、４２’、４３’は、それぞれ、機能ケーシング３３’’’の押出時に、直ちにお互いから離れて持ち上げられる。

他の点では、第一実施形態の記述が、第二実施形態〜第四実施形態にそれぞれ適合する。

連結位置における連結路を伴った本発明にしたがう設備の第一実施形態の垂直断面図である。 第一実施形態にしたがう設備の所々開放の平面図である。 図１のIIIの詳細の図解である。 機能ケーシングの詳細の図解である。 開放位置における連結路を伴った第一実施形態にしたがう設備の図である。 図１の矢印VIに一致する開放図である。 搬送区間の斜視図である。 機能ケーシングに内蔵される各種用具の図解である。 機能ケーシングに内蔵される各種用具の図解である。 機能ケーシングに内蔵される各種用具の図解である。 機能ケーシングに内蔵される各種用具の図解である。 機能ケーシングに内蔵される各種用具の図解である。 機能ケーシングに内蔵される各種用具の図解である。 図１にしたがう、本発明の第二実施形態の図である。 図１４のXVの詳細の図解である。 図１にしたがう、本発明の第三実施形態の図である。 図１６のXVIIの詳細の図解である。 本発明にしたがう第四実施形態の垂直断面図である。 図１８の矢印XIXと一致する開放図の図解である。 図１８のXXの詳細の図解である。

符号の説明

１ 第一スクリュー型押出機
２ 第二スクリュー型押出機
２８ 搬送区間
３２ 流れ方向
３３、３３’、３３’’、３３’’’ 機能ケーシング
３５、３５’、３５’’、３５’’’ 押出方向
３７ レール
３８ 摺動駆動装置
４２、４２’ 接触面
４３、４３’、４３’’ 第一接触面
４６、４６’ 第二接触面
４７ 接触面
４９ パッキン
５１ 第一流出経路
５２ 第二流出経路
５３ 第三流出経路
５４ ふるい
５６ 支持板
５７ スタティック・ミキサー
５８ フィルター
５９ ストレーナープレート

Claims (9)

1. 第一スクリュー型押出機（１）と、
   第一スクリュー型押出機（１）の下流側の第二スクリュー型押出機（２）と、
   第二スクリュー型押出機（２）に第一スクリュー型押出機（１）を連結する搬送区間（２８）と、
   を備えて成る材料処理設備にして、
   機能ケーシング（３３〜３３’’’）が、搬送区間（２８）に配置され、流れ方向（３２）に延びる直径Ｄ _２ の第二流出経路（５２）を有し、機能ケーシング（３３〜３３’’’）は、押出方向（３５〜３５’’’）に搬送区間（２８）の稼動位置を離れて、流れ方向（３２）の側に移動可能であり、且つ、
   機能ケーシング（３３〜３３’’’）の第二流出経路（５２）が、直径Ｄ _１ の第一流出経路（５１）を用いて第一スクリュー型押出機（１）と連結され、且つ直径Ｄ _３ の第三流出経路（５３）を用いて第二スクリュー型押出機（２）と連結される、
   材料処理設備において、
   機能ケーシング（３３〜３３’’’）が、第二流出経路（５２）に配置される少なくとも一つの機能要素を備えて成ること、及び、
   機能ケーシング（３３〜３３’’’）が、押出方向（３５〜３５’’’）に楔形の形状で拡張すること、
   を特徴とする材料処理設備。
2. ふるい（５４）及び／又は支持板（５６）及び／又はスタティックミキサー（５７）及び／又はフィルター（５８）及び／又はストレーナープレート（５９）が、機能ケーシング（３３）に設けられることを特徴とする請求項１に記載の材料処理設備。
3. Ｄ_１とＤ_３に対する第二流出経路（５２）の直径Ｄ_２の関係として、Ｄ_１≦Ｄ_２≦Ｄ_３が、当てはまることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の材料処理設備。
4. 機能ケーシング（３３〜３３’’’）が、第一流出経路（５１）に割り付けられた接触面（４２）の方を向く第一接触面（４３、４３’、４３’’）と、第三流出経路（５３）に割り付けられた接触面（４７、４７’）の方を向く第二接触面（４６、４６’）とを備えて成ることと、
   第一接触面（４３、４３’、４３’’）及び／又は第二接触面（４６、４６’）が、楔形の形状で他方の方へ一方を拡げること
   を特徴とする請求項１に記載の材料処理設備。
5. パッキン（４９）が、機能ケーシング（３３〜３３’’’）の第二接触面（４６）に配置されるか、又は、第三流出経路（５３）に割り付けられた接触面（４７）に配置されることを特徴とする請求項４に記載の材料処理設備。
6. パッキン（４９）の方を向く接触面（４６）が、押出動作中にパッキン（４９）から離れて持ち上がるように、押出方向（３５）が延びることを特徴とする請求項５に記載の材料処理設備。
7. 第一流出経路（５１）の方を向く接触面（４２、４３又は４２’、４３’それぞれ）だけが、稼動位置でねじ留めによりお互いに連結可能であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の材料処理設備。
8. 機能ケーシング（３３〜３３’’’）が、レール（３７）上に移動可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の材料処理設備。
9. 摺動駆動装置（３８）が、機能ケーシング（３３〜３３’’’）に働くことを特徴とする請求項８に記載の材料処理設備。

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