JP4558029B2 - 材料処理プラント - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブル部分乃至所謂おいて部分に記載の材料処理プラントに関する。

EP 1005411 B1 US 3261056 A US 3860220 A US 2007/0104814 A1

特にプラスチックの処理において、二つの連続する押出機を設けることが概して合理的であり、その押出機のそれぞれは、個々の処理ステップを実行する。例えば、プラスチック材料が粉末の形態で用いられる場合、粉末の投入と溶融とは、第一押出機で実行することができる。その後、下流側の第二押出機で均質化と昇圧乃至圧力上昇とを実行することができる。いくつかの押出機のこの種の連続配置は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４から知られている。文献及び実務から知られている一般的なタイプのプラントのほとんどが、起動時に加熱する場合に、システム全体において相当なストレスにつながりうる高熱膨張（high thermal expansion）に起因する問題に直面している。

したがって、本発明の目的は、熱伸長及び熱膨張に起因するプラントへのダメージを防止するための方法乃至手段で、一般的なタイプのプラントを開発することである。

この目的は、本発明にしたがい、請求項１の特徴記載部分の特徴によって達成される。したがって、本発明によれば、一方では第一押出機と配管エルボとの間に伸長補償機器（elongation compensation device）が設けられ、他方では第一押出機の放出領域に隣接する支持と前記支持のケーシングとの間に膨張補償機器（expansion compensation device）が設けられる。したがって、第二押出機の膨張の補償は、第一押出機のケーシングと前記支持との間で生じる。

請求項２の実施形態にしたがって、第二押出機の第二ケーシングの熱膨張の補償は、第一押出機の第一ケーシングの伸長に対する所定の、固定された関係で生じ、前記関係は、計算により又は実験的に得られる。

請求項３、４及び５は、その有利な実施形態を特定する。

請求項６は、伸長補償機器の有利な実施形態を特定する。

本発明のさらに有利な特徴及び詳細が、図面と併せた場合の例示的な実施形態の以下の記述から明らかになろう。

図面に表示されたカスケードタイプ押出機（cascade-type extruder）には、第一押出機１と第二押出機２とが、すなわちスクリュー型機械らが設けられる。第一押出機１は、第二押出機２の上方に配置される（図２参照）。第一押出機１は、第一カップリング４と第一変速機５とを介し、第一モータ３を用いて動作させられる。第二押出機２は、第二カップリング７と第二変速機８とを介して、第二モータ６を用いて動作させられる。モータ３と６との制御は、制御ユニット９を用いて行われる。押出機１及び２は、長手方向において前記押出機１及び２のそれぞれの変速機５及び８とに動かないように固定される。

第一押出機１には、平行な軸１３、１４を設けられる二つの第一ケーシング孔１１、１２が形成されるケーシング１０が設けられ、前記軸１３、１４は、およそ８の字型の係合で互いに平行に整合される。これらケーシング孔１１、１２には、二つの第一スクリューシャフト１５、１６が設けられ、当該スクリューシャフトは、第一変速機５に連結される。スクリューシャフト１５、１６は、同じ方向に又は反対方向に駆動される。第一押出機１には、処理されるべき材料のための第一供給領域１８が設けられ、当該第一供給領域は、第一流れ方向１７において第一変速機５の下流側に配置され、第一流れ方向１７において一つ以上の処理領域に隣接する。

第一流れ方向１７に放出が生じる第一放出領域１９が、第一押出機１の終端部に設けられる。二つのケーシング孔１１、１２及び対応する二つのスクリューシャフト１５、１６の代わりに、一つだけの孔、又は、３つかそれ以上の孔と対応する数のスクリューシャフトとを有することもできる。

第二押出機２にも、平行な軸２３、２４を備えた二つの第二ケーシング孔２１、２２が形成されるケーシング２０が設けられ、前記ケーシング孔は互いに係合し、かくして、やはり８の字型の断面形状を規定する。二つの第二スクリューシャフト２５、２６が第二ケーシング孔２１、２２に配置され、前記第二スクリューシャフト２５、２６は、同一方向又は反対方向に回転駆動可能であり、第二変速機８に連結される。

第一押出機１は、前記第一押出機１の放出域１９に隣接する配管エルボ２７を用いて第二押出機２に接続され、配管エルボ２７は、第二供給領域２８において第二押出機２に突出する。配管エルボ２７は、第二ハウジング２０の上側にしっかりと固定される。供給領域２８は、同様に、一つ以上の処理領域によって隣接される。第二押出機２は、供給領域２８の反対側の終端部で第二流れ方向２９の下流側に配置される第二放出領域３０を有する。

一つだけの又は２つ以上のケーシング孔に加え、対応する数のスクリューシャフトを設けることができることは、第二押出機２にとっても当てはまる。

図２で見て取れるように、第一ケーシング１０は、従来どおりに個々のケーシング区域から成り、最後の２つのケーシング区域３１、３２だけが表示される。それに応じて、同様のことが第二ケーシング２０にも当てはまり、一つのケーシング区域３３だけが表示される。第一ケーシング１０、第二ケーシング２０いずれも、支柱３４、３５を介して基礎３６、３７上で支持され、各ケーシング１０、２０の一つの支柱３４又は３５が図２に示されている。本発明の範囲の中で主要部分を形成する支柱３４は、接続フランジ３８、３９の下に配置され、当該接続フランジを用いて、第一ケーシング１０の最後の二つのケーシング区域３１、３２が互いに接続される。第一押出機１のこの支柱３４は、かくして、配管エルボ２７に対して最も隣接する支柱である。第一流れ方向１７で見ると、それは、第一押出機１の第一放出領域１９の上流側に直接設置される。第一流れ方向１７で見ると列中最後であるケーシング区域３２は、フィルターと共にフィルターケーシング４２がフランジ４１を用いて接続される起動制御機器４０に隣接する。その際、フィルター４２は、前記配管エルボ２７によって隣接され、当該配管エルボは、四半円にわたり延在し、故に９０°で曲げられ、言い換えれば、軸１３、１４の水平方向からそれる。概して、軸１３、１４に加え軸２３、２４の全ての軸は、水平方向に延在し、かくして前記軸１３、１４は、水平からそれて、対応する下側位置に配置される第二押出機２の方へ垂直方向下向きに向けられ、その第二供給領域２８は、前記押出機２の上側面に配置される。

さらに、伸長補償機器４３が、第一押出機１の熱伸長を補償するためにフィルターケーシング４２と配管エルボ２７との間に設けられる。これらの伸長は、変速機５から始まる。機器４３は、原則的に、スライドスリーブ接続（sliding-sleeve connection）から成り、管状のスライドスリーブ４４が、フィルターケーシング４２に配置され、前記スライドスリーブ４４は、配管エルボ２７の直線配管区域４５と係合し、且つ、シール部材が両者の間に設けられる。かくして、第一ケーシング１０は、配管エルボ２７が第一軸１３、１４の方向に変位すること無しに、第一軸１３、１４の方向で長手方向に広がることができる。起動制御機器４０及びフィルターケーシング４２に加え第一ハウジング１０のこれらの伸長は、配管エルボ２７自身を変位させること無しに、配管区域４５の方へのスライドスリーブ４４の関連する変位という結果になるだけである。

押出機１、２が加熱される場合、第二基礎３７と支柱３５との垂直方向位置が変化しないので、前記第二押出機２の第二ケーシング２０も軸２３、２４の方向に対して垂直に、すなわち、上方に膨張する。この上方への膨張によって、配管エルボ２７が軸１３、１４の方向に対して上方に及び垂直に変位させられる。この熱膨張を補償するために、膨張補償機器４７が設備され、当該膨張補償機器は、第一押出機１の支柱３４と第一ケーシング１０との間に配置される。前記膨張補償機器は、実質的に二つのフラットなくさび乃至フラットウェッジ（flat-wedge）から成り、第一下側くさび４８は、支柱３４上に配置される一方で、第二上側くさび４９は、第一ケーシング１０に、より正確に言えば、ケーシング区域３１、３２の接続フランジ３８、３９に当接し、前記接続フランジ３８、３９に接続される。二つのくさび４８、４９は、スライディング面５０を形成して互いに当接し、当該スライディング面は、第一流れ方向１７で見ると、配管エルボ２７に向かって、又は、第一放出領域１９に向かってそれぞれ上に傾斜する。第一流れ方向１７で見ると、スライディング面５０は、かくして、軸１３、１４にまたがる面に向かって上に傾斜する。

第一押出機１と第二押出機２とが、起動プロセス中に例えば加熱システム５１、５２を用いて加熱される場合、第一押出機１は、前記第一押出機１の放出領域１９に向かって長手方向に膨張する。これが起こると、第一ケーシング１０に接続された第二上側くさび４９は、軸１３、１４の方向に変位できない下側くさび４８を渡ってスライドし、かくして、この領域で且つ対応する配管エルボ２７への推移領域でも、第一ケーシング１０が上方に動かされる。第一軸１３、１４に対するスライディング面５０の傾斜角度αは、通常操作中に生じる熱伸長が第二押出機２の対応する低めの熱膨張に変わるように選ばれる。大きな機械において、操作中に生じる第一押出機１の熱膨張は、１５ｍｍの範囲内である一方で、第二押出機２の熱膨張は３ｍｍの範囲内でありえる。この場合、角度αは、次のｔｇα≒０．２が当てはまることを確実にするように選ばれる。おおよそ、次の０．１５≦ｔｇα≦０．２５が実際に生じる全ての状況に当てはまる。

本発明にしたがうプラントの概略的で、部分的に切り開かれた平面図である。 図１に記載のプラントの、部分的に切り開かれ且つ図１に比較して詳しく描かれた部分側面図である。 図２の膨張補償機器の拡大された部分図である。

符号の説明

１０ 第一ケーシング
１１ 第一ケーシング孔
１２ 第一ケーシング孔
１３ 第一軸
１４ 第一軸
１５ 第一スクリューシャフト
１６ 第一スクリューシャフト
１７ 第一流れ方向
１９ 第一放出領域
２０ 第二ケーシング
２１ 第二ケーシング孔
２２ 第二ケーシング孔
２３ 第二軸
２４ 第二軸
２５ 第二スクリューシャフト
２６ 第二スクリューシャフト
２７ 配管エルボ
２８ 第二供給領域
３０ 第二放出領域
３４ 支柱
４３ 伸長補償機器
４４ スライディングスリーブ
４７ 膨張補償機器
４８ くさび
４９ くさび
５０ スライディング面

Claims (6)

1. −−第一ケーシング（１０）と、
   −−第一軸（１３、１４）を設けられる少なくとも一つの第一ケーシング孔（１１、１２）と、
   −−少なくとも一つの第一ケーシング孔（１１、１２）に配置される第一スクリューシャフト（１５、１６）と、
   処理されるべき材料のための第一供給領域であって、第一ケーシング孔（１１、１２）に第一ケーシング（１０）の第一端部で突出する第一供給領域と、
   −−第一ケーシング（１０）の第二端部に配置される第一放出領域（１９）と、
   −−第一放出域（１９）の領域で第一ケーシング（１０）を支持する支柱（３４）と、を設けられる
   −第一スクリュー型機械と、
   −−第一ケーシング（１０）の下方に配置される第二ケーシング（２０）と、
   −−第二軸（２３、２４）を設けられる少なくとも一つの第二ケーシング孔（２１、２２）と、
   −−第二ケーシング孔（２１、２２）に配置される第二スクリューシャフト（２５、２６）と、
   −−第二ケーシング（２０）の第一端部で第二ケーシング孔（２１、２２）に突出する第二供給領域（２８）と、
   −−第二ケーシング（２０）の第二端部に配置される第二放出領域（３０）と、を設けられる
   −第二スクリュー型機械と、
   −−第一放出領域（１９）を第二供給領域（２８）に接続し、
   −−伸長補償機器（４３）を用いて第一スクリュー型機械に接続され、且つ、
   −−第二ケーシング（２０）に接続される、
   −配管エルボ（２７）と、
   を備えて成る材料処理プラントにおいて、
   膨張補償機器（４７）が支柱（３４）と第一ケーシング（１０）との間に設けられていることを特徴とするプラント。
2. 膨張補償機器（４７）が、スライディング面（５０）を設けられたスライド軸受として構成され、当該スライディング面が第一流れ方向（１７）で軸（１３、１４）に向かって上に傾斜していることを特徴とする請求項１のプラント。
3. スライディング面（５０）が二つのくさび（４８、４９）の間に形成され、当該くさびの内、下側くさび（４８）は、支柱（３４）に接続され、上側くさび（４９）は、第一ケーシング（１０）に接続されることを特徴とする請求項２に記載のプラント。
4. スライディング面（５０）が、０．１５≦ｔｇα≦０．２５であるところの角度αを第一軸（１３、１４）と形成することを特徴とする請求項２に記載のプラント。
5. スライディング面（５０）が、ｔｇα＝０．２であるところの角度αを第一軸（１３、１４）と形成することを特徴とする請求項４に記載のプラント。
6. 伸長補償機器（４３）がスライディングスリーブ（４４）として構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラント。

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