JP6479021B2 - 溶融可能な材料を押し出すツインスクリューを収容する摩耗体 - Google Patents

Description

本発明は、溶融可能な材料、特にプラスチックを押し出すツインスクリューを収容する軸方向のツイン孔を備えた摩耗体に関する。本発明はさらに、摩耗体に対して相補形状を有するハウジングボディ、及びこのような摩耗体及び／又はハウジングボディを備えたツインスクリュー押出し機用の押出しシリンダ、並びにこのような押出しシリンダを備えたツインスクリュー押出し機に関する。

運転中、ツインスクリューは、該ツインスクリューを取り囲むツイン孔の材料において、大きな摩耗を生ぜしめる。定期的に押出しシリンダ全体を交換する必要がないようにするために、ツイン孔を直接押出しシリンダ内に設置する代わりに、ブシュとも呼ばれる摩耗体がツイン孔を備え、押出しシリンダ内に挿入される。つまりツイン孔の材料が相応に摩耗したときには、押出しシリンダ全体ではなく、摩耗体だけを交換すればよい。円形、方形又はスタジアム形（直線によって結ばれた２つの半円）の横断面を有する公知の摩耗体は、負荷を受けて亀裂を形成する傾向があり、このような亀裂を通って、例えば冷却水が流出するおそれがあり、かつ／又は高い材料コストを必要とする。

ゆえに本発明の課題は、より高い安定性を備えかつ同時に僅かな材料しか必要としない摩耗体を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を備えた摩耗体によって解決される。好ましい態様は、従属請求項に記載されている。

本発明の根本を成す思想は、軸方向のツイン孔と卵形の半径方向横断面とを有する、真っ直ぐなシリンダとして形成された摩耗体を提供することである。半径方向横断面の外輪郭は、全周にわたって凸面状に湾曲していて、第１の対称軸線における卵形の幅は、第２の対称軸線における卵形の高さよりも大きく、このとき両対称軸線は、互いに直交して延びていて、その交点は押出し軸線上に位置している。

第２の対称軸線は、好ましくは、ツイン孔の両方の、特に互いに平行な通路もしくは孔の間において、スクリューが互いに係合している通路のオーバラップ領域に沿って、延びている。

好ましくは、卵形の幅と卵形の高さとの比は、１.３〜１.６である。

さらに好ましくは、卵形は４つの円弧を有しており、つまり第１の対称軸線に対して対称の２つの第１の円弧と第２の対称軸線に対して対称の２つの第２の円弧とを有しており、第１の円弧の半径が、第２の対称軸線上に位置し、かつ第２の円弧の半径が、第１の対称軸線上に位置している。

好適な態様では、第１の円弧の半径は、第２の円弧の半径よりも大きい。好ましくは、第１の円弧の半径と第２の円弧の半径との比は、２.３〜３.５である。さらに好ましくは、第２の円弧の半径とツイン孔の通路の半径との比は、好ましくは１．２５〜１.５５である。好ましくは、第１の円弧の半径は、第１の対称軸線と交差している。

別の好適な態様では、４つの円弧は、閉鎖された卵形を形成しており、つまり４つの円弧は互いにそれぞれ直に接続しており、これによって円弧の接点に、円弧の半径がそれぞれ互いに重なり合って位置している。このとき好ましくは、円弧の互いに重なり合って位置している半径と第２の対称軸線とが成す角度は、それぞれ１５°〜２５°である。言い換えれば、第２の対称軸線と、第１の円弧の中心点と第２の円弧の中心点を通って延びる軸線との間の角度は、１５°〜２５°である。

第２の円弧の中心点は（このとき半径は公知のように中心点から周囲に延びている）、種々異なったポジションにおいて第１の対称軸線に沿って位置していてよい。好適な態様では、第２の円弧の中心点は、ツイン孔の通路の中心点上に、特に第２の対称軸線の同じ側に、位置している。

別の好適な態様では、卵形は楕円形であり、楕円形の長軸は、第１の対称軸線上に位置し、かつ楕円の短軸は、第２の対称軸線上に位置している。このとき第１の円弧の直径は楕円の高さに相当し、かつ第２の円弧の直径は楕円の幅に相当する。楕円の定義に相応して、円弧は楕円の頂点において点状にかつ楕円軌道によって互いに接続されている。

卵形が楕円の部分と楕円でない部分とを有するような別の態様も可能である。

さらに好適には、シリンダは、一方の軸方向端部に半径方向の突出部を有している。この突出部は、押出し軸線から外側に向かって突出しており、つまり横断面を増大させている。突出部は、全周にわたって設けられていても、又は部分的に、少なくとも一部に設けられていてもよい。突出部の半径方向高さは、一定であっても又は変化していてもよい。この突出部は、シリンダの安定性を高め、かつ摩耗体を、該摩耗体を取り囲むハウジングの内部において軸方向固定することができる。

摩耗体の本発明に係る構成によって、より高い安定性が得られ、かつ亀裂形成が回避されるのみならず、材料コストも低減される。

次に本発明を、図面に示した実施の形態について詳説する。

図１ａは、卵形の摩耗体を半径方向に延びるＡ−Ａに沿って断面した横断面図であり、図１ｂは、図１ａに示した卵形の摩耗体を、対称軸線Ｂ−Ｂに沿って断面した図であり、図１ｃは、図１ａに示した卵形の摩耗体を、別の対称軸線Ｃ−Ｃに沿って断面した図である。 図２ａは、楕円形の摩耗体を半径方向に延びるＡ−Ａに沿って断面した横断面図であり、図２ｂは、図２ａに示した楕円形の摩耗体を、対称軸線Ｂ−Ｂに沿って断面した図であり、図２ｃは、図２ａに示した卵形の摩耗体を、別の対称軸線Ｃ−Ｃに沿って断面した図である。

以下の記載において、個々に明示的に述べなくとも、対称のエレメント及び符号は、同じことを意味する。

図１ａには、第１の実施の形態による卵形（oval）の摩耗体が、半径方向において断面された断面図で示されている。この摩耗体は、軸方向において真っ直ぐなシリンダＺとして形成されていて、２つの軸方向の通路もしくは孔Ｋ，Ｋ′を備えた軸方向のツイン孔ＺＢを有している。このツイン孔ＺＢは、第１の対称軸線ＳＡ１及び第２の対称軸線ＳＡ２に対して軸線対称である。第１の対称軸線ＳＡ１と第２の対称軸線ＳＡ２とは互いに直交していて、その交点Ｅは、押出し軸線ＥＡ上に位置している。第２の対称軸線ＳＡ２は、通路Ｋ，Ｋ′の間を延びている。通路Ｋ，Ｋ′は、それぞれ半径ｒ３を有しており、この半径ｒ３は、そのそれぞれの中心点ＭＫ，ＭＫ′からその周囲に向かって延びている。

シリンダＺの半径方向横断面は、シリンダＺの全周にわたって凸面状に湾曲された外輪郭ＡＫを有しており、この外輪郭ＡＫは、２つの第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′と２つの第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′とを有している。第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′は、第１の対称軸線ＳＡ１に対して軸線対称である。第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′は、第２の対称軸線ＳＡ２に対して軸線対称である。

第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′は、半径ｒ１を有しており、この半径ｒ１は、そのそれぞれの中心点Ｍ１，Ｍ１′から外輪郭ＡＫにおけるその周囲まで延びている。第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′の中心点Ｍ１，Ｍ１′は、第２の対称軸線ＳＡ２上に位置している。

第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′は、半径ｒ２を有しており、この半径ｒ２は、そのそれぞれの中心点Ｍ２，Ｍ２′から外輪郭ＡＫにおけるその周囲まで延びている。第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′の中心点Ｍ２，Ｍ２′は、第１の対称軸線ＳＡ１上に位置している。

第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′の半径ｒ１は、第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′の半径ｒ２よりも大きい。第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′の半径ｒ１は、第１の対称軸線ＳＡ１と交差している。

第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′と第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′とは、交互に直接互いに接続していて、閉鎖された卵形を形成している。各円弧の接点ＫＰにおいて、各円弧の半径ｒ１，ｒ２は、互いに重なり合って位置しており、つまり第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′の中心点Ｍ１，Ｍ１′と第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′の中心点Ｍ２，Ｍ２′と各接点ＫＰとは、１つの軸線を成している。この軸線と第２の対称軸線ＳＡ２とは、角度ｇを成している。

本実施の形態では、第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′の中心点Ｍ２，Ｍ２′はそれぞれ、通路Ｋ，Ｋ′の中心点ＭＫ，ＭＫ′上に位置している。択一的な実施の形態では、通路の中心点と第２の円弧の中心点とは一致していない。

シリンダＺは、第１の対称軸線ＳＡ１に沿った半径方向幅ａと第２の対称軸線ＳＡ２に沿った半径方向高さｂとを有している。半径方向幅ａは、半径方向高さｂよりも大きい。

シリンダＺは一方の軸方向端部に、半径方向外側に向けられた突出部Ｖを有している。この突出部Ｖは、本実施の形態ではシリンダＺの全周を取り囲んで延びている。択一的な実施の形態では、突出部が設けられていない、又は部分的な突出部だけが設けられ、かつ／又は変化する高さを有する突出部が設けられている。

図１ｂには、第１の実施の形態による摩耗体が、図１ａのＢ−Ｂ線に沿った断面図で示され、図１ｃには、第１の実施の形態による摩耗体が、図１ａのＣ−Ｃ線に沿った断面図で示されている。図１ｂ及び図１ｃから分かるように、シリンダＺは軸方向の長さｅを有しており、突出部Ｖは、それよりも短い軸方向の長さｆを有している。さらに突出部Ｖは半径方向の高さｈを有している。

図２ａ，図２ｂ及び図２ｃには、本発明の第２の実施の形態による摩耗体が示されている。同じエレメントは、第１の実施の形態（図１ａ，図１ｂ及び図１ｃ）におけると同じ符号が付されている。以下に記載の説明と矛盾しない限り、第１の実施の形態に対する説明は、第２の実施の形態に対しても通用する。

本実施の形態では、シリンダＺは楕円形（elliptisch）の横断面を有している。従って第１及び第２の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′，ＫＢ２，ＫＢ２′はそれぞれ、楕円の頂点に点状に配置されており、楕円軌道によって互いに接続されている。楕円の長軸は、第１の対称軸線ＳＡ１上に位置している。楕円の短軸は、第２の対称軸線ＳＡ２上に位置している。第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′は、シリンダＺの半径方向高さｂに相当する直径を有する円上に位置している。第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′も同様に、シリンダＺの半径方向幅ａに相当する直径を有する円上に位置している。本実施の形態では、第２の円弧ＫＢ２，ＫＢ２′の半径ｒ２は、第１の円弧ＫＢ１，ＫＢ１′の半径ｒ１よりも大きい。

実施の形態は、それぞれ、摩耗体に対して相補形状を有するハウジングボディ、相応の摩耗体及び／又はハウジングボディを備えた押出しシリンダ、及び相応の押出しシリンダを備えたツインスクリュー押出し機によって補足される（図示せず）。

Ｚ シリンダ
ｅ シリンダの長さ
ＺＢ ツイン孔
Ｋ，Ｋ′ ツイン孔の通路
ＡＫ 外輪郭
ＳＡ１ 第１の対称軸線
ＳＡ２ 第２の対称軸線
Ｅ 対称軸線の交点
ＥＡ 押出し軸線
ａ 楕円／シリンダの半径方向幅
ｂ 楕円／シリンダの半径方向高さ
ＫＢ１，ＫＢ１′ 第１の円弧
ＫＢ２，ＫＢ２′ 第２の円弧
ｒ１ 第１の円弧の半径
ｒ２ 第２の円弧の半径
ｒ３ ツイン孔の通路の半径
ＫＰ 各円弧の接点
ＭＫ，ＭＫ′ ツイン孔の通路の中心点
Ｍ１，Ｍ１′ 第１の円弧の中心点
Ｍ２，Ｍ２′ 第２の円弧の中心点
ｇ 第２の対称軸線ＳＡ２に対する、第１及び第２の円弧の各中心点を通る軸線の角度
Ｖ 半径方向における突出部
ｆ 突出部の長さ
ｈ 突出部の高さ

Claims (13)

1. 真っ直ぐなシリンダ（Ｚ）として形成された摩耗体であって、溶融可能な材料を押し出すツインスクリューを収容する軸方向のツイン孔（ＺＢ）を備えており、前記シリンダ（Ｚ）は、全周にわたって凸面状に湾曲した、卵形形状の外輪郭（ＡＫ）を備えた、半径方向横断面を有しており、該半径方向横断面は、互いに直交して延びる２つの対称軸線（ＳＡ１，ＳＡ２）を有していて、該両対称軸線（ＳＡ１，ＳＡ２）の交点（Ｅ）が押出し軸線（ＥＡ）上に位置しており、第１の対称軸線（ＳＡ１）における、前記卵形の幅（ａ）が、前記第２の対称軸線（ＳＡ２）における、前記卵形の高さ（ｂ）よりも大きく、
   前記外輪郭（ＡＫ）は２つの第１の円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′）と２つの第２の円弧（ＫＢ２，ＫＢ２′）とを有しており、前記４つの円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′，ＫＢ２，ＫＢ２′）は、閉鎖された卵形を形成しており、これによって前記円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′，ＫＢ２，ＫＢ２′）の接点（ＫＰ）に、前記円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′，ＫＢ２，ＫＢ２′）の半径（ｒ１，ｒ２）がそれぞれ互いに重なり合って位置しており、前記円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′，ＫＢ２，ＫＢ２′）の互いに重なり合って位置している前記半径（ｒ１，ｒ２）と前記第２の対称軸線（ＳＡ２）とが成す角度ｇが、それぞれ１５°〜２５°であることを特徴とする、摩耗体。
2. 前記第２の対称軸線（ＳＡ２）は、前記ツイン孔（ＺＢ）の両方の通路（Ｋ，Ｋ′）の間を延びている、請求項１記載の摩耗体。
3. 前記卵形の幅（ａ）と前記卵形の高さ（ｂ）との比が、１.３〜１.６である、請求項１又は２記載の摩耗体。
4. 前記卵形が、前記第１の対称軸線（ＳＡ１）に対して対称の２つの前記第１の円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′）と前記第２の対称軸線（ＳＡ２）に対して対称の２つの前記第２の円弧（ＫＢ２，ＫＢ２′）とを有しており、前記第１の円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′）の半径（ｒ１）が、前記第２の対称軸線（ＳＡ２）上に位置し、かつ前記第２の円弧（ＫＢ２，ＫＢ２′）の半径（ｒ２）が、前記第１の対称軸線（ＳＡ１）上に位置している、請求項１から３までのいずれか１項記載の摩耗体。
5. 前記第１の円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′）の半径（ｒ１）は、前記第２の円弧（ＫＢ２，ＫＢ２′）の半径（ｒ２）よりも大きい、請求項１から４までのいずれか１項記載の摩耗体。
6. 前記第１の円弧（ＫＢ１，ＫＢ１′）の半径（ｒ１）と前記第２の円弧（ＫＢ２，ＫＢ２′）の半径（ｒ２）との比が、２.３〜３.５である、請求項５記載の摩耗体。
7. 前記第２の円弧（ＫＢ２，ＫＢ２′）の半径（ｒ２）と前記ツイン孔（ＺＢ）の前記通路（Ｋ，Ｋ′）の半径（ｒ３）との比が、１．２５〜１.５５である、請求項５又は６記載の摩耗体。
8. 前記第２の円弧（ＫＢ２，ＫＢ２′）の前記中心点（Ｍ２，Ｍ２′）は、前記ツイン孔（ＺＢ）の前記通路（Ｋ，Ｋ′）の中心点（ＭＫ，ＭＫ′）上に位置している、請求項５から７までのいずれか１項記載の摩耗体。
9. 前記卵形は楕円形である、請求項１から４までのいずれか１項記載の摩耗体。
10. 前記シリンダ（Ｚ）は、一方の軸方向端部に半径方向の突出部（Ｖ）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の摩耗体。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の摩耗体を収容する円筒形の収容孔を備えたハウジングボディであって、前記収容孔は、前記シリンダ（Ｚ）の外輪郭（ＡＫ）に対して相補形状の内輪郭を有していることを特徴とする、ハウジングボディ。
12. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の摩耗体及び／又は請求項１１記載のハウジングボディを備えた、ツインスクリュー押出し機用の押出しシリンダ。
13. 請求項１２記載の押出しシリンダを備えたツインスクリュー押出し機。

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