JPS5851927A - 連続的な均質化および混合のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、同じピッチ方向を有し、同じ方向に駆動さ
れると相互に隣り合って係合するような　□軸的に平行
なウオームエレメントを用いる、塑性材料の連続的な均
質化および混合に関する。

このようなウオームエレメントは、ドイツ公開公報第２
，００３，５９３号から知ることができる。これら詳細
な特徴は、ウオームエレメントの名曲がり部において、
その曲がり部をアーチ状に覆いかつそれに対して直交す
るようなシーリング隆起部があるということである。こ
のシーリング隆起部の外形は、ウオームエレメントの直
径に対応する。結果として、ウオームエレメントのピッ
チは、流れの方向においてシールされる。このシーリン
グ隆起部のため、強い圧力の集中が、ウオームエレメン
トの各回転の間に生ずる。これは、処理される材料の塑
性化を始める。隣接するウオームエレメントのシーリン
グ隆起部に必要な自由空間を与えるために、そのウオー
ムエレメントは、それが回転するときにシーリング隆起
部を通り過ぎて移動する位置において対応する凹部を有
する。

この四部は、隣接するウオームエレメントのせん断縁を
中断し、ウオームエレメントより搬送されている材料が
そのエメレントの隣接する曲がり部内に逃げることを可
能にする。結果的に、その隆起部およびその四部の前の
領域は、塑性材料が必須的に作用される位置である。

したがって、この発明の目的は、材料を均質化および混
合するという意味において塑性材料に作用位置を作り、
この位置が個別のウオームエレメントに沿って相互に続
き、相互に比較的密に続くようにさせることである。

この発明の別の目的は、ウオームエレメントのそれぞれ
の長さにわたってできるだけ均等に塑性材料の処理を分
散し、このようにして特に均質な製品を得るということ
である。

この発明のさらに他の目的は、作用が一般に実質的に同
様の態様で生ずるような方法で、作用の位置を形成する
ことである。

この発明のさらに他の目的は、公知の装置において存在
した不所望な影響を除去することである。

それに関連した目的は、公知の装置の隆起部における特
に強い作用を回避し、かつ逆に凹部によって有意義的に
より弱い作用を回避することである。

それに関連したざらに別の目的は、交互にその強さが変
化する作用を回避することである。

この発明によれば、上述の目的およびその他の目的は、
各ウオームエレメントを連続したディスクに細分化する
ことにより達成される。隣接するウオームエレメントの
ディスクは、同じ厚みを有する。２？のウオームエレメ
ントが用いられる場合には、それらのディスクは、同じ
厚さの組を有する。１つの相から次のものへの各ウオー
ムに沿って、ディスクが成る角度で回転され、かつ特定
的には１つの船内で、同じ方向に同じ角度で回転する。

この発明の１つの局面に従って、ディスクの回転により
、それらの前側部表面は、自由になる。

５− 自由な表面の領域において、中心の肩部には、ウオーム
エレメントが回転するときにそれぞれの前側部が相互に
自由に通り過ぎて移動することができるような高さおよ
び幅が与えられる。

一般に、いくつを玉の軸方向に平行なウオームエレメン
トを有する装置は、マルチ−ピッチ設計を有している。

したがって、円周方向における相互に対するディスクの
回転のため、多くの自由になった前側部表面が、その回
転によって生ずる。そのような表面の数は、ピッチの数
により与えられる。結果的に、前表面の領域において位
置する肩部によって、処理される塑性材料が、その回転
するウオームエレメントのせん断縁に沿って流れるとき
に妨げられたり分離されたりする。その結果は、その作
用箇所における親密でかつ完全な混合である。この作用
の効果は、処理される材料を圧縮およびせん断すること
であり、それによって、対応する加熱を生じかつしたが
ってその材料をさらに塑性化するように働く。作用箇所
はすべて、同じ設計を有しており、そのためプラスチッ
ク材６− 料の均一な作用が、各ディスクの組ごとに得られる。

これに関連して、先行技術の別の事項、ドイツ会同公報
第２．５５０．９６９号が、注目されるべきである。そ
こには、多角形部分を有する２つの相互に係合するウオ
ームシャフトにより塑性を均質化するためのｓｕｉが開
示されている。その多角形部分により、処理される材料
が、一方のシャフトから別のものへと送られたり送り戻
されたりする。その多角形部分は、各シャフトにわたり
長さ方向に相互に回転し、そのため、シャフトが回転す
るとき、その多角形部分の重なり領域が、シャフトから
シャフトへ生ずる。この重なり領域において、処理され
る材料への所望な作用を得るために、各多角形部分は、
重なり領域において減じられた幅を有し、そのため相互
に係合する多角形部分の間に間隙が生ずる。処理される
材料に働く所望な作用は、これらの間隙において生ずる
。しかしながら、この先行技術は、この発明の方向に向
けられていない。なぜならば、全く異なる環境が、多角
形の部材の相互係合におけるよりもむしろウオームエレ
メントの相互係合においで生ずるからである。

ウオームエレメントが相互に係合する場合には、ディス
クに細分化されたことから生ずる膓なり領域は、それら
の相互回転の間、お互いに妨げることなく、そのためウ
オームシャツ１〜の自転が不可能になるということは決
して明白ではない。しかしながら意外にも、つ４−ムエ
レメントは、相互に回転するディスクに細分化されるこ
とができるということもわかる。この場合、ウオームエ
レメントの運搬作用は、本質的な効果である。この作用
は特に、回転される多角形の部材の場合においては全く
存在せず、それに対しこの発明よるつＡ−ムエレメント
の場合には存在する。肩部が設けられたディスクの回転
の間に自由になるような前側部表面のために生ずるせん
断および混合作用が、この現象に加えられなければなら
ない。ディスクを有するウオームエレメントが係合づる
ときに、予期せぬかつ顕著な転送効果が生ずる。これは
、流れる間に材料の収縮およびその結果生じる圧縮が、
各ウオームエレメントの各流れ溝ごとに生じるという事
実と、′ディスクの相互の回転に基づく特徴による。

この発明のさらに別の局面に従って、もしディスクがウ
オームに沿つ−（より薄くなるならば、搬送されかつ均
質化のために圧縮される材料が、前側部表面が相互によ
り接近して続くので、この自由な前側部表面による処理
をより頻繁に受けやすいという有利な効果が得られる。

この発明の別の局面に従えば、より厚いディスクがより
薄いものに続き、それから再びより厚いものに続くよう
な態様で、ウオームエレメントに沿ってディスクの厚さ
を選択することが可能である。このことによって、連続
した作用箇所が、交互に異なる近さで相互に続き、多く
の目的のために有利であるような効果が生ずる。

連続するディスクを、それぞれ異なるつｔ−ムのピッチ
に分けることもまた可能である。このようにして、作用
箇所を連続にすることによって、９− 作用箇所の３！！続が軸平行であるという可能性が回避
できる。このような場合、不均等なトルクが、そのシレ
ノト・が回転するとぎに生ずるであろう。

ウオームエレメントが回転するときに相互に通り過ぎる
前側部の自由な運動を促進する１；めに、外部のつＡ〜
ムの表面からの肩部の放射状方向の距離は、少なくとも
ピッチの高さの半分に相当する。ここにおいては、ピッ
チの高さというのは、ウオームエレメントの外表面とそ
の軸との間の放射状方向の距離を意味する。

せん断および混合作用のための好ましい条件は、肩部の
軸方向の幅が、最大、ピッチの高さに相当するときに特
に生ずる。

この発明のさらに他の局面に従えば、ウオームエレメン
トは、相互に対するディスクの各可能な回転を設定する
ことができるように構成される。

この目的のために、ディスクは、各ウオームエレメント
の軸上に、選択的には多種な角度位置で配置される。組
立ての闇には、各ディスクは、所望な特定の角度位置で
設置される。この角度位置は、１０− 引き続きウオーム軸からディスクを除去することにより
変えられ得る。

第１図に示されるように、２つの軸平行型ウオームニレ
メンｈ　１および２は、この発明によって、相互にＩ？
ｌ接して適合するように相互に係合し、かつ標準型の駆
動装置（図示せず）により同じ方向に駆動される。第１
図に図示されていないが、第２図に示されるように、ハ
ウジングが、周知の態様で、そのハウジングの内壁とウ
オームのねじ山３．３’、３”との間でほとんど遊びが
ないようにしっかりとその２つのウオームエレメント１
および２を収納する。

第１図の２つのウオームエレメント１および２は、各々
、３つの領域、それぞれ４ａ’、５ａおよび６ａと４ｂ
　、　５ｂ　′Ｉ３よび６ｂとに分けられる。

そのｗ域の組４ａ　／４ｂおよび６ａ　／６ｂは、純粋
に運搬のためのものである。しかしながら、領域５ａお
よび５ｂは、均質化および混合のためのものであり、そ
れぞれ５組のディスク７ａおよび７ｂを含む。ディスク
組７ａおよび７ｂはそれぞれ、つＡ−ム組４ａ／’４ｂ
および６ａ　／６１１に対応するつＡ−ム部分を含む。

もしディスクの組７ａおＪ：び７ｂが、どんなインパク
ト箇所もなしに、連続したウオームのピッチを有する部
分４ａ／′４ｂおＪ：び６ａ　／６ｂに結合されるべき
ならば、（のウオームは、領域４ａ／′４ｂおよび６ａ
／’６ｂにおいて示されるようなすべての部分でねじ山
かつ【ブられる。しかしながら、領１＠５ａ　１５ｂに
おいては、個別のディスク７ａおよび７ｂは、相互に対
して、特定的には各場合において３０’の角度だけ、徐
々に回転される。この回転は、領域４ａからディスク７
ａ　１への移り変わり箇所において特によく示されてお
り、そこではそれぞれの部分３′および３″は、相互に
一致しない。領域５ａ、５ｂにおけるウオームエレメン
トへのディスク７ａ　５／７ｂ　５の接続箇所と同様に
、他のディスク７ａ　２−７８５および７１１１−７ｈ
５の間のそれぞれのインパクト箇所に対しても、この同
様の考察が適用できる。２つのディスク７ｒ１１．／７
１１１などｔよ常に、組を形成し、その組の２つのディ
スク７ａ１および７ｂ１は、常にそれぞれ同じ角度だけ
回転され、そのため、１つの組の中では、それぞれのウ
オームエレメントは相互に係合しかつ適合する。結果的
に、各組の領域において、ウオームエレメントの運搬作
用は、減ぜられない。

第２図は第１図の線■−■に沿った断面の構成を示し、
２つのウオームエレメントをほとんど遊びないしに取り
囲むハウジング８も示されている。

第２図において、２つのウオームエレメントを有するデ
ィスク７ａ２および７ｂ２のみが、示されている。また
、２つのディスク７ａ２および７ｂ２の前側部表面も示
されており、それらのディスクは、その側部表面９ａお
よび９ｂにおいてそれぞれのディスク７ａ１および７ａ
２ならびに７ｂ２と接触している。その２つのディスク
７ａ２および７ｂ２はさらに、以下に詳細にｉｌｌ論す
る駆動シャフト、それぞれ１０ａおよび１０ｂを有して
いる。

２つのディスク７ａ２および７ｂ２は、同じ方１３− 向に同じ角度だけ回転される。このことは、これらの２
つのディスク上に形成されるウオームねじ山の相互の係
合に対して何の影響も与えない。上述したように、この
２つのウオームエレメントは、その２つのディスク７８
２および７ｂ２が、ここで詳細に述べるように同じ方向
に駆動されるとき、はとんど−緒に適合するように相互
に係合する。

この点で、この同じ環境は、それぞれ領域４ａ／４ｂお
よび６ａ／’６６におけるウオーム部分に対してと同様
に、２つのディスク７ａ２および７ｂ２に対しても当て
はまる。

今、ディスク７ａ　１／７ｂ　１などは、間隙なしに、
組から組へそれらの前側部表面９ａおよび９ｂで接して
いるので、ウオームエレメント１および２が回転すると
前側部表向９ａおよび９ｂにおいて終わるようなギア３
ａおよび３ｂもまた、接触しながら相互に摺動しなけれ
ばならない。このことは、もし肩部１１ａ、１２ａおよ
び１３ａとそれらのそれぞれの対応部１１ｂ、１２ｂお
よび１３ｂが設けられていないならば、前側部の相互１
４− のＩＩ突が避けられないであろう。これらの肩部のため
、ギア部分３ａおよび３ｂの前側部は、前側部表面９ａ
および９ｂに対して軸方向で後ろに位置される。肩部１
１ａ、１２ａおよび１３ａとそれらのそれぞれの対応部
１１ｂ、１２ｂおよび１３ｂとは、結果的に、第２図に
示されるように、ギア部分３ａおよび３ｂの前側部を形
成する。

したがって、そのディスクは、（ディスク７ａ２および
７ｂ２とディスク７ａ１および７ｂｌとに関連して）そ
れぞれの隣接するディスクの組のそれぞれの前側部から
成る距離で相互に摺動し合う。この距離は、肩部の幅１
４に対応する（第１図のディスク７ａ１を参照）。この
１つの幅催、その摺動距離として得られる。なぜならば
、それぞれの従動する組の前側部表面を通過するのは、
常に、肩部１１ａ、１２ａおよび１３ａとそれぞれ１１
ｂ、１２ｂおよび１３ｂと第１図の他の肩部であるから
である。

第２図および第３図から、ウオームの特定の回転で搬送
される材料が、それが２つのウオームがムから他方のウ
オームへ逸れるということがわかる。このことは、上述
したダブルウオーム構成の周知の機能である。転送箇所
にお□いて、材料の流れの方向の逸れによって圧縮が生
ずる。これは、肩部１１ａ、１２ａおよび１３ａとそれ
ぞれ１１ｂ、１２ｂ＃よび１３ｂとによってその材料を
圧縮し、そのため処理されている材料のせん断が、この
箇所で生ずる。それぞれのディ支り７ａｌなどと７ｂｌ
などとの相互に対する回転によって、その関連したウオ
ームは、それらの連続した経路において中断され、その
ため結果として、そのウオームから搬送されている材料
の流れ□を中断し、かつその材料゛の所望の圧縮および
混合ｉ行なう。

第２図は、また、それぞれギア３ａおよび３ｂからの肩
部１１ａ、１２ａおよび１３ａとそれぞれの１１ｂ、１
２ｂおよび１３ｂとの放射方向の距離３０が、ピッチの
高さ３１の半分よりも幾分か大きいということを示す。

いずれの場合でも、距離３０は、ピッチの高さ３１０半
分よりも等しいかまたは大きく、そのため相互に対して
変位しかつそれぞれ別の軸に位置する２つのディスクの
前側部表面は、その軸が回転しているときに接触しない
。

第１図および第２図は、肩部１３（および他の肩部）の
軸方向の幅１４をさらに示し、その軸方向の幅は第１図
に描かれており、それはピッチの高さ３１にほぼ最大に
対応する。経験によれば、このことは、特に好ましい混
合の結果をもたらす。

第２図および第３図かられかるように、ディスク７ａ２
および７ｂ２は（第１図の他のディスクと同様に）、内
歯３２と関連した間隙３３とを有する。これらの内歯３
２／３３によって・、そのディスクは、それらのシャフ
トに取付けられ、これらのシャフトに対応する歯が設け
られて回転に対して固定される。このディスクは、これ
らのシャフト上に常に位置しており、所望の角度だけ回
転される。これによって、その回転角度が、選択的には
ウオームに沿ってディスクからディスクへ、かつ特定的
には少なくともその＄３２／３３の歯１７− の部分の角度に設定されることが可能となる。

第４図は、第１図の展開図を示す。ここでは、線１５は
、第２図によるハウジング８のエツジ１６を表わす。こ
の展開図は、２つのウオームエレメント１および２−Ｆ
のこのエツジから、第２図を参照すると、そのエツジ１
６に対向するハウジング８のエツジ１７まで右および左
の方向にとられたものである。第４図において、線１８
および１９は、エツジ１７を表わす。その他は、第４図
の表示と第２図および第３図による表示との間の相当す
るものは、同じ参照番号を用いて表わす。

第５図に示される＠ぼは、厚さが減少するようなディス
ク２０ａ−２３ａとそれぞれ２’Ｏ’ｂ−２３ｂとを有
する２つのウオームエレメント１および２を含む。さら
に、個別のディスクは、異なるウオームピッチを有する
。このディスク２０ａ＜ｆｊよび２２ａとそれぞれの２
０ｂおよび２２ｂは、ディスク２１ａおよび２３ａとそ
れぞれの２１ｂおよび２３ｂとに対してより大きなピッ
チを有する。その他は、上述したディスクを有する２つ
の１８− ウオームエレメント１および２の機能は、第１図による
構成のものと同様である。

この異なるディスクの厚みによって、より厚いディスク
からより薄いディスクへの経路に沿ってその材料が、上
述した部分（作用箇所）から生ずる作用のためにより短
い時間期間を受け、そのためそのウオームに沿った経路
上の材料の圧縮を増加して、増加的な強さの作用が得ら
れるというような結果が達成される。ここで選択された
特定的なピッチにより、ウオーム１および２が回転した
とき、その作用箇所を形成する部分が、より大きな数で
ウオーム１および２のギア領域に同時に達しなく、それ
によって瞬間的にそのウオームにかなりの応力が生じか
つしたがって必然的にそのトルクを増加するというよう
な効果を達成する。結果として、そのトルクは、ウオー
ムの３６０°の全回転の間ずつと、実際には一定のまま
である。

第６図は、交互に厚みを変えたディスクが設けられた装
置を示す。ここでは、ディスク２４ａ／２４ｂ　、２６
ａ　／２６ｂおよび２８ａ　／２８ｂは、ディスク２５
ａ／２５ｂおよび２７ａ　／２７ｂに対してより厚い。

その他は、この装置の機能は、第１図による＠胃と同様
である。異なる厚さのディスクを用いることによって、
いわばステップごとに材料に特に強い作用を起こさせる
こともでき、それゆえ、このより厚いディスクの領域に
おいて、より小さな強さの処理の領域が生ずるという利
点が得られる。

上述した実施例のすべてで、この作用箇所を形成する部
分が、それらの軸方向の順序において、−直線に、すな
わち軸平行に位置しないように置かれるということも注
目されるべきである。このような位置によって、ウオー
ムが回転するときに非常に多（の作用箇所がそのウオー
ムの係合の領域に達するという効果が実際に得られる。

結果として、特定の瞬間において、そのトルクは、有意
義に増加する。なぜならば、この場合、そのウオームは
、特に強く応力を受けるからである。これを避けるため
に、その部分は、適当に配置される。

上述したように連続したディスクヘラオームを細分化す
ることは、２つのウオームを有する装置とそれ以上のウ
オームを有する装置との両方に応用可能であり、かつ特
定的には、三角形またはＶ形状の頂点において１つの面
内にウオームの軸が位置するような態様で応用可能であ
る。

この発明の多種な局面が、図面と説明によって述べられ
てきたが、上述の詳細な説明は、単に説明のためのもの
だけであり、かつそれらの示されかつ述べられたものと
等価の構成とを置換えることと同様に、部分において多
種な変更が、前掲の特許請求の範囲に述べたこの発明の
精神および範囲から逸脱することなく可能であるという
ことは理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による２つの平行のウオームエレメ
ントの正面図であり、それらの中心領域において同様な
ディスクが構成されている。 第２図は、第１図の線ｆｆ−４に沿った一相のディスク
を示す断面図である。 第３図は、それらのウオームエレメントの両方２１− が６０″のｈ度だけ回転した後の第２図のディスクの組
の断面図である。 第４図は、第１図のウオームエレメントの広げられた外
表面の部分の図である。 第５図は、第１図の変更例の正面図であり、減少する厚
さと異なるウオームのピッチとを有するディスクが示さ
れる。 第６図は、第１図のさらに他の変更例の正面図であり、
交互に厚みが変化するディスクを示す。 図において、１．２はウオームニレメン１〜．７ａ、７
ｂ、２０ａ、２０ｂ、２４ａ、２４ｂＧ；ｔディスク組
、９ａ、９ｂは前側部表面、１１ａ、１１ｂは肩部を示
す。 ２２− Ｚ ＩＷ３

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　同じ方向で設けられたピッチを有し、はとんど
   適合するように相互に係合しかつ同じ方向に駆動可能で
   ある複数の平行なウオームエレメントにより塑性材料の
   連続的な均質化および混合のための装置であって、各ウ
   オームエレメントは、連続したディスクに細分化され、
   そこではウオームからウオームへの隣接するディスクが
   、同じ厚さの組を形成し、そのディスクは、成る組から
   それぞれの次の組へ各ウオームに沿って、各組内で同じ
   方向にかつ同じ角度で回転し、そのディスクは、回転の
   結果として自由になる前側部表面を有し、かつ自由な領
   域において、その側部表面は、それぞれの前表面が、そ
   のウオームエレメントが回転するとき相互に通り過ぎて
   自由に移動することができるような高さおよび幅を有す
   る中心杓な肩部を備えることを特徴とする、装置。
2. （２）　前記ディスクは、ウオームエレメントに沿って
   減少する厚みを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。
3. （３）　ウオームエレメントに沿ったディスクの厚さは
   、より薄いディスクがより厚いものに続き、このパター
   ンが繰返されるように選択されることを特徴とする特許
   請求範囲第１項記載の装置。
4. （４）　連続したディスクが、異なる斜めのピッチを有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置
   。
5. （５）　前記ディスクの肩部の放射状方向の距離は、少
   なくともピッチの高さの半分に相当することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載
   の装置。
6. （６）　　１記載部の軸方向の幅は、ピッチの高さに対
   応することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ５項のいずかれに記載の装置。
7. （７）　前記ディスクは、異なる角度位置でウオームエ
   レメント軸に固定可能であることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の装置。