JP4619123B2 - 押出成形装置／歯車ポンプの組合せ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の共通のハウジング内に格納されている１つの押出成形装置スクリューコンベヤ及びこの押出成形装置スクリューコンベヤに連結されている１つの歯車ポンプを有し、この歯車ポンプ（１４）は、遊星歯車（４０，４２）を有する押出成形装置／歯車ポンプの組合せに関する。

歯車ポンプと押出成形装置とから構成された構造がかなり以前から公知である。押出成形装置に後続接続された歯車ポンプの場合、相当に高い供給圧力を歯車ポンプによって発生させることができる。これに対する例は、米国特許発明第 ４，６４２，０４０号明細書から公知の解決手段である。この解決手段の場合、押出成形装置のスクリューコンベヤが、外軸に連結されている。この外軸は、可変な歯車装置に連結している。歯車ポンプを特別な歯車装置によって稼動させることができる。この解決手段の場合、歯車ポンプに供給しなければならない傾斜した流路が、押出成形装置の外側に設けられている。図６中に示された解決手段は、かなり経費がかかる；押出成形装置と歯車ポンプとの間のこの流路は、場合によってはさらなる加熱を必要とする。

この明細書から公知のこの解決手段の別の実施形の場合、歯車ポンプが、特別な軸配置によって稼動されている。この場合、駆動部が、押出成形装置用の駆動モータから分岐されている。ここでは、従属歯車装置による幾重もの方向転換及び可変歯車装置のさらなる使用が必要である。この場合、この明細書は、異なる特に長い外軸を有する構造が欠点であることを既に示唆している。

この解決手段を改良した様々な試みが公知である。例えば、押出成形装置と歯車ポンプとから構成された別の組合せが、ヨーロッパ特許出願公開第 ５０８ ２８５ 号明細書から公知である。この構成は、特にその歯車ポンプの構造に着目し、この歯車ポンプ用の独立した駆動部を有する。この場合、希望の圧力状態を実現するため両駆動部を特別な方法で互いに同期させる必要があることが欠点である。

歯車ポンプとの押出成形装置の組合せが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００ ４９ ７３０号明細書中で提唱されている。この組合せの場合、歯車ポンプが、押出成形装置に対して直接固定されている。この解決手段は、長い流路を省略しコンパクトでありかつしたがって外乱に強い。しかしながら、より良好な気密を高圧領域内ですなわち歯車ポンプの外側で維持することが好ましい。さらにこの解決手段には、歯車ポンプの回転数が押出成形装置の回転数に依存するという重大な欠点がある。異なる生ゴム混合物及び熱可塑性混合物に対して、しかしながら異なる相対回転数が必要である。その結果、この解決手段は、専ら１つ又は同種の生ゴム混合物及び熱可塑性混合物を対象にする。
米国特許発明第 ４，６４２，０４０号明細書 ヨーロッパ特許出願公開第 ５０８ ２８５号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００ ４９ ７３０号明細書

本発明の課題は、長い流路の欠点を排除する請求項１の上位概念に記載の押出成形装置と歯車ポンプとから構成された組合せを提供することにある。この場合、多数の駆動部が必要になることなしに、動作点の制御が可能でなければならない。

この課題は、押出成形装置スクリューコンベヤ２０が軸線方向に中空に形成されていること、及び、１つの歯車ポンプ軸６４が前記中空押出成形装置スクリューコンベヤ２０内に軸支されていて、前記歯車ポンプ軸６４の回転が、１つの遊星歯車装置８６を介して前記押出成形装置スクリューコンベヤ２０に伝達され且つ前記遊星歯車装置８６に係合連結している中間軸６２及びこの中間軸６２に係合連結している前記遊星歯車４０，４２に伝達され、当該組み合わせの場合、前記遊星歯車装置８６を構成する遊星歯車及び太陽歯車の直径を選択することによって、その減速比が調節可能であることによって解決される。その他の好適な構成は、従属請求項中に記載されている。

押出成形装置が混合の目的に使用される場合、押出成形装置は、多くの場合にかなりの長さを有し、これに対して例えば搬送領域を有する。これに対して特定の押出成形装置スクリューコンベヤが、積載して搬送するのではなくて押出成形装置内で回転する。混合の効率を改善するため、押出成形装置スクリューコンベヤの外周に対して比較的大きい直径を選択することが好ましい。したがって、内側から見て、押出成形装置スクリューコンベヤの直径が大きくなる。スクリューコンベヤハウジング内のスリップ動作を僅かにするため、中空の押出成形装置スクリューコンベヤが好ましい。このような押出成形装置は、その重量が比較的軽いという利点を有する。その結果、押出成形装置スクリューコンベヤと押出成形装置ハウジングとの間の磨耗が僅かである。

こうして良好に形成された押出成形装置は、本発明にしたがって非常に好適な方法で構成することができる：
中空軸として形成された押出成形装置スクリューコンベヤは、歯車ポンプの駆動軸の収容用に使用される。この際だって簡単な手段によって、多くの利点を得ることができる。

まず、中空軸の端部を個別に塞ぐ必要がない。押出成形装置スクリューコンベヤが、歯車ポンプの上流の端部に設置され得る。その結果、スクリューコンベヤハウジングと押出成形スクリューコンベヤとの間の摩擦による磨耗が著しく僅かである。

中空軸を実現することによって、適度に長い押出成形装置でも、たわみに対する傾きが非常に減少する。本発明によれば、押出成形装置スクリューコンベヤ内に組み込んだにもかかわらず歯車ポンプが制御可能であることが特に有益である。この場合、遊星歯車キャリヤを押出成形スクリューコンベヤと自動的に連動させることによって、専ら相対回転数及び同時に相対送り速度が調整可能である。したがって、押出成形装置及び主駆動部の出力を低下した場合、遊星歯車ポンプも自動的に出力低下制御される。その結果、制御が簡単である。

これに対して、直列遊星歯車装置が歯車ポンプ駆動軸と中間軸との間に設けられていることが特に有益である。この直列遊星歯車装置の中空歯車の内側が、押出成形装置スクリューコンベヤによって形成されている。すなわち、材料の劣化を心配することなしに、異なる化合物及び熱可塑性混合物も最適に送ることができる。

さらに、相対回転数の調整可能性を提供する内側に存在する歯車装置を使用するにもかかわらず、この歯車装置をエラストマー材料から保護するのにパッキンが１つだけで済むことが特に有益である。さらに、このパッキンは、歯車ポンプの流入側にある、すなわち高圧領域内にない。その結果、このパッキンは、高圧領域内のパッキンよりも遥かに負荷を受けない。さらにこのパッキンは、実際は遊星歯車ポンプの吸引側の領域内にある。このことは、パッキンの負荷を大幅に低下させる。

遊星歯車ポンプの外周に隣接して流入開口部及び流出開口部を提供することによって、良好な送り速度を同時に材料の過度に高くない剪断応力でもって実現することができる。歯車ポンプから流出する材料を流出円錐部を通じて適度な流量で出すことができる。

以下の本発明の実施の形態から、その他の利点，詳細及び特徴を図面に基づいて説明する。

図１中に示された押出成形装置／歯車ポンプの組合せ１０は、押出成形装置１２及び遊星歯車ポンプ１４を有する。押出成形装置１２及び遊星歯車ポンプ１４は、共通のハウジング１６内に格納されている。この押出成形装置は、中空の押出成形スクリューコンベヤ２０を有する。この押出成形スクリューコンベヤ２０は、公知のように押出成形装置螺旋部２２を有する。この押出成形装置螺旋部２２は、スクリューコンベヤ中心部２４上に形成されている。

スクリューコンベヤ中心部２４は、遊星歯車ポンプ１４に向かって円錐形に拡大している。スクリューコンベヤ溝２８の深さ２６は、ほぼ同じである。その結果、押出成形装置螺旋部２２の外周が、これに応じて同様に円錐形に延在する。ハウジング１６は、ここでは対応する円錐形をなす。押出成形装置スクリューコンベヤ２０が、公知のようにこのハウジング１６内にほぼ遊びなしに挿入されている。

歯車ポンプ１４の外面が、押出成形スクリューコンベヤ２０に連結している。歯車ポンプ１４は、第１遊星歯車支持板５４，５６及び第２遊星歯車支持板５０を有する。これらの支持板は、遊星歯車キャリヤ３４を共通に有する。第１遊星歯車支持板５４，５６は、多数の係合凹部を有する。これらの流入凹部３６のうちの１つの流入凹部３６が、図１中にこの配置から示されている。したがって、第２遊星歯車支持板５０は、多数の流出凹部を有する。これらの流出凹部３８のうちの１つの流出凹部３６が、図１中にこの配置から示されている。

第１遊星歯車支持板は、覆い壁３０によって覆われている。これらの遊星歯車支持板の外側領域は、符号５６で示され、これらの遊星歯車支持板の内側領域は、符号５４で示されている。覆い壁３０は、遊星歯車４０，４２の前面を密閉する。これらの遊星歯車４０，４２は、第１遊星歯車支持板５４，５６を貫通し、この第１遊星歯車支持板５４，５６内で軸支されている。さらに、第２覆い壁３２が設けられている。この第２覆い壁３２は、第２遊星歯車支持板５０の後方の外面を覆う。複数の凹部がそれぞれ、覆い壁３０，３２内に設けられている。これらの凹部は、流入凹部３６及び流出凹部３８に相当する。

流入凹部は、この平面図中では押出成形装置スクリューコンベヤの方向から第１覆い壁３０に向かって見て２つの隣接した遊星歯車間に設けられている。この場合、遊星歯車４０，４２が、図１中に示されている。

これらの遊星歯車は、均等でありそれ故に円形に分散している。図１から見えない傾斜壁が、これらの遊星歯車間に延在している。この内容の全体に関しては、材料が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００ ４９ ７３０号明細書中に説明されているように送られる。

これらの遊星歯車は、傾斜歯切り４４を有する。図１中には、遊星歯車４２用の傾斜歯切り４４のほかに、遊星歯車４０用の傾斜歯切り４４が示されている。このことは、該当する歯を一方では横から他方では中心から切断する図中の異なる回転角度から分かる。

傾斜歯切りが、ハウジングに固定された中空歯車４８に係合するように、これらの傾斜歯切りは保持されている。これに応じてこの中空歯車４８は、傾斜歯切りも有する。

歯車ポンプの横断面の大部分に本発明の解決手段によって遊星歯車を設けることができる。その結果、本発明の歯車ポンプは、特に圧力安定に稼動する。

図１から分かるように、各遊星歯車支持板５０，５４，５６が、傾斜歯切り４４の横に延在している。この場合、これらの遊星歯車支持板は、内側歯切りを有する。

第１遊星歯車支持板５６の外径は、遊星歯車支持板５０の外径よりも僅かに小さく、押出成形装置スクリューコンベヤの歯車ポンプ側の端部の外径に一致する。

本発明の遊星歯車ポンプは、遊星歯車キャリヤ３２の駆動部によって稼動される。覆い壁３０，３２は、同様に内側歯切りを有する。これらの内側歯切り及び遊星歯車支持板５０，５４，５６の内側歯切り及びこれらの間に配置された分離体６０の内側歯切りが、一体的に駆動されて中間軸６２の外側歯切りに係合されている。この中間軸６２は、本発明にしたがって歯車ポンプ軸４４に後述するように固定して連結されている。

中間軸６２は、押出成形装置スクリューコンベヤ２０内でラジアル玉軸受によって支持されている。さらに中空押出成形装置スクリューコンベヤ２０の対応するハブ８０内の複数の肩がそれぞれ、この中空押出成形装置スクリューコンベヤ２０の歯車ポンプ側の端部で支持されている。流出円錐部８２が、中間軸６２の端部にねじで固定されていて、覆い壁３２を支持している。パッキン８４が、押出成形装置２０の前面に沿って埋め込まれていて、覆い壁３０を通じた中間軸６２の領域内への材料の半径方向の浸入を遮断する。

中間軸６２は、同時に遊星歯車装置８６用の遊星キャリヤを形成する。この遊星歯車装置８６の太陽歯車が、歯車ポンプ軸６４に連結している。遊星歯車６の中空歯車が、押出成形装置スクリューコンベヤ２０のハブ８０の内側歯切りとして形成されている。公知の方法で遊星歯車装置８６の遊星歯車及び太陽歯車の直径を選択することによって、その減速比が調節可能であることが分かる。

歯車ポンプ軸６４が、押出成形装置スクリューコンベヤ２０内の別のラジアル玉軸受８８によって支持されている。

この配置によって、歯車ポンプ１４を中空押出成形装置スクリューコンベヤ２０を介して駆動させることができる。歯車ポンプ軸６４と押出成形装置スクリューコンベヤ２０との間の相対速度が零であるときでも、歯車ポンプ１４は、その歯車ポンプキャリヤ３４によって駆動される。歯車ポンプ軸６４の駆動が押出成形装置スクリューコンベヤ２０に比べて先行するか又は追従することによって、押出成形装置スクリューコンベヤ２０に対する歯車ポンプ１４の相対回転数を調整することができ、かつ広い領域内で要求に、すなわち送るべき材料に適合させることができる。

図２中には、歯車ポンプの断面が示されている。分離体６０の形が良好に分かる。この場合、ここで示された解決手段は、４つの遊星歯車に対して規定されている。遊星歯車４０，４２が誘導されて遊星歯車キャリヤ３４によって回転される時に、これらの遊星歯車４０，４２は中空歯車４８上で回転する。遊星歯車キャリヤ３４の回転方向は、分離体６０の回転方向に一致する。両遊星歯車４０，４２は、対応する歯切りによって中間軸６２に係合されている。このことは、矢印９０によって示されている。公知であるように、これらの遊星歯車は、反対方向に回転する。分離体６０は、その外周に沿って接線方向の延在部分を有する。この分離体６０は、その外周に沿って傾斜壁９２を形成する。この延在部分は、中空歯車４８の歯幅の約１．５ 倍にわたって延在している。これによって、外側に向かう過剰な流れを分離体６０で確実に阻止することができる。

歯車ポンプ軸６４と押出成形装置２０との間の回転数比が予め選択されるように、本発明の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ１０が稼働する。２つの駆動部が必要になることなしに、適切に可変で無段式の歯車装置によってこの比を調整することができる。この調整は、材料に応じて実施される。始動時に既に、押出成形装置スクリューコンベヤ及び歯車ポンプが、希望の回転数比で稼働する。押出成形装置１２は、入力圧力を流入開口部３６で発生させる。中間軸６２を通じて歯車ポンプ１４を稼働させることによって、材料が、傾斜壁によって流出開口部３８に送られる。

材料が、互いに係合していない遊星歯車をそれらの外側の領域に沿って同様にそれらの内側の領域に沿って通過する。この場合、本発明の構成によって、逆流が発生することが実質上完全に阻止される。

送られた材料が、高い送り圧力で本発明の組合せの流出側で流出する。この場合、流出領域は、任意の適切な方式で形成され得ることが分かる。

本発明の実施形の押出成形装置／歯車ポンプの一部を示す。 図１の実施形の歯車ポンプの一部の断面を示す。

１０ 押出成形装置／歯車ポンプの組合せ
１２ 押出成形装置
１４ 遊星歯車ポンプ
１６ ハウジング
２０ 押出成形装置スクリューコンベヤ
２２ 押出成形装置螺旋部
２４ スクリューコンベヤ中心部
２６ 深さ
２８ スクリューコンベヤ溝
３０ 覆い壁
３２ 第２覆い壁
３４ 歯車ポンプキャリヤ，遊星歯車キャリヤ
３６ 流入凹部
３８ 流出凹部
４０ 遊星歯車
４２ 遊星歯車
４４ 傾斜歯切り
４８ 中空歯車
５０ 第２遊星歯車支持板
５４ 第１遊星歯車支持板
５６ 第１遊星歯車支持板
６０ 分離体
６２ 中間軸
６４ 歯車ポンプ軸
７０ ラジアル玉軸受
８０ ハブ
８２ 流出円錐部
８６ 遊星歯車装置
８８ ラジアル玉軸受
９０ 矢印
９２ 傾斜壁

Claims (19)

1. 共通のハウジング（１６）内に格納されている１つの押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）及びこの押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）に連結されている１つの歯車ポンプ（１４）を有し、この歯車ポンプ（１４）は、遊星歯車（４０，４２）を有する押出成形装置／歯車ポンプの組合せにおいて、
   前記押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）は、軸線方向に中空に形成されていること、及び、１つの歯車ポンプ軸（６４）が、前記中空押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）内に軸支されていて、前記歯車ポンプ軸（６４）の回転が、１つの遊星歯車装置（８６）を介して前記押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）に伝達され且つ前記遊星歯車装置（８６）に係合連結している中間軸（６２）及びこの中間軸（６２）に係合連結している前記遊星歯車（４０，４２）に伝達され、当該組み合わせの場合、前記遊星歯車装置（８６）を構成する遊星歯車及び太陽歯車の直径を選択することによって、その減速比が調節可能であることを特徴とする押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
2. 前記歯車ポンプ（１４）は、遊星歯車ポンプとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
3. 前記歯車ポンプ軸（６４）は、遊星歯車支持板（５０，５４，５６）に軸支されて連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
4. 前記押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）の本体（２４）の直径が、前記歯車ポンプ（１４）に向かって大きくなり、この押出成形装置スクリューコンベヤが、前記歯車ポンプ（１４）に向かって円錐形に拡大していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
5. 前記押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）の内側ハブ（８０）が、前記歯車ポンプ軸（６４）と前記歯車ポンプ（１４）との間に前記遊星歯車装置（８６）を収容することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
6. 前記歯車ポンプ（１４）の遊星歯車キャリヤ（３４）が、１つの第１遊星歯車支持板（５６，５４）及び１つの第２遊星歯車支持板（５０）を有し、遊星歯車（４０，４２）が、これらの支持板間に延在していて、これらの遊星歯車（４０，４２）は、これらの支持板内に軸支されていて、前記第１遊星歯車支持板（５６，５４）は、複数の流入凹部（３６）を有し、前記第２遊星歯車支持板（５０）は、複数の流出凹部（３８）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
7. 前記第１遊星歯車支持板（５６，５４）は、１つの第１覆い壁（３０）によって覆われていて、この第１覆い壁（３０）は、押出成形装置に向かって延在し、前記遊星歯車支持板と連動し且つ前記流入凹部（３６）に相当する複数の凹部を有すること、及び、１つの第２覆い壁（３２）が設けられていて、この第２覆い壁（３２）は、前記第２遊星歯車支持板（５０）を覆い、この第２遊星歯車支持板（５０）と連動し且つ前記流入凹部（３８）に相当する複数の凹部を有することを特徴とする請求項６に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
8. 傾斜壁（９２）が、前記遊星歯車キャリア（３４）の前記第１遊星歯車支持板（５４）と前記第２遊星歯車支持板（５０）との間に延在し、これらの傾斜壁（９２）の方向は、前記押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）の螺旋方向に対して逆に指向されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
9. 前記歯車ポンプ（１４）は、前記ハウジング（１６）に固定された中空歯車（４８）に係合する傾斜歯切り（４４）を有することを特徴とする請求項８に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
10. 前記傾斜壁（９２）と前記傾斜歯切り（４４）との傾斜角度は、ほぼ等しいことを特徴とする請求項９に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
11. 前記傾斜壁（９２）と前記傾斜歯切り（４４）との傾斜角度は、５°〜２５°であることを特徴とする請求項９に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
12. 前記歯車ポンプ（１４）の前記遊星歯車キャリヤ（３４）は、１つの中間軸（６２）に固定して連結されていて、この中間軸（６２）は、前記歯車ポンプ軸（６４）に係合連結していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
13. 前記押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）の歯車ポンプ側の端部に関する前記押出成形装置スクリューコンベヤ（２０）の本体の直径は、前記遊星歯車（４０，４２）の軸線の運動によって描かれた軸線円の直径にほぼ一致するか又はこの直径より僅かに大きいことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
14. 前記歯車ポンプ（１４）の前記第１遊星歯車支持板（５４，５６）及び前記第２遊星歯車支持板（５０）内の前記流入凹部（３６）及び前記流出凹部（３８）は、これらの支持板の半径方向の３分の１の外側に延在することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
15. 前記歯車ポンプ（１４）の前記第１遊星歯車支持板（５４，５６）及び前記第２遊星歯車支持板（５０）内の前記流入凹部（３６）及び前記流出凹部（３８）は、これらの支持板の半径方向の４分の１の外側に延在することを特徴とする請求項１４に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
16. 押出成形装置の本体の直径が、前記凹部（３６，３８）の半径方向の内側端部と同一平面上にあることを特徴とする請求項１４に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
17. 前記歯車ポンプハウジング（１６）が、前記遊星歯車（４０，４２）の歯切りの領域内に中空歯車（４６）として形成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
18. １つの分離体（６０）が、前記遊星歯車間に延在し、この分離体（６０）は、前記中間軸（６２）を包囲し、この中間軸（６２）に固定して連結されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。
19. 前記分離体（６０）は、傾斜壁（９２）を形成することを特徴とする請求項１８に記載の押出成形装置／歯車ポンプの組合せ。

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