(57)【要約】【課題】本発明は、押出機に使用されるスクリュー、およびそのようなスクリューを有する押出機、特に、マルチスクリュー押出機に使用されるスクリュー、およびマルチスクリュー押出機に関する。【解決手段】現状の技術では、スクリューは、しばしば、マンドレル（２）上に支持され、互いに関して軸方向に支えられたセグメント（３）から構成されている。押出機シリンダ内でのスクリューの使用中にセグメントにトルクを伝達することができるように、マンドレルとセグメントとの間には確動係合する接続部がある。代わりに、本発明は、マンドレルを解放するために、１つのセグメントから次のセグメントに直接至る追加の接続要素を使用することを提案する。【選択図】図１
2018062170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機において使用されるスクリューであって、前記スクリューは、マンドレルと、前記マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、前記セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合された別個の円筒形の接続要素を有し、
前記接続要素の長さ対前記接続要素の直径の比は１１より大きいことを特徴とする、押出機において使用されるスクリュー。
【請求項２】
前記セグメントは、めくら穴を有し、前記接続要素は、前記めくら穴内に確動係合で位置決めされていることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項３】
前記接続要素の直径に対する前記スクリューの根元部の直径の比は、４と９との間の範囲内、好ましくは５と８との間の範囲内、特に好ましくは６と７との間の範囲内にあることを特徴とする、請求項１または２に記載のスクリュー。
【請求項４】
押出機において使用されるスクリューであって、前記スクリューは、マンドレルと、前記マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、前記セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合された別個の角のある接続要素を有し、
特に上記の請求項の１つに従うスクリューは、
組み立てられた状態では、接続要素の径方向の延在部は、周方向の延在部以上であることを特徴とする、押出機において使用されるスクリュー。
【請求項５】
押出機において使用されるスクリューであって、前記スクリューは、マンドレルと、前記マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、
特に先行する請求項の１つに従うスクリューは、
第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、第１の別個の接続要素と、異なる幾何学的形状を有する第２の別個の接続要素とを有し、
接続要素はセグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合されることを特徴とする、押出機において使用されるスクリュー。
【請求項６】
前記スクリューの軸方向において、前記接続要素はセグメント全体を延在し、前記接続要素はトルクを第３および／またはさらに遠隔のセグメントにも伝達するように適合されていることを特徴とする、上記請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項７】
押出機において使用されるスクリューであって、前記スクリューは、マンドレルと、前記マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、別個の丸い接続要素または丸い縁部を有する接続要素を有し、
特に先行する請求項の１つに従うスクリューは、
前記接続要素は、セグメント全体を前記スクリューの軸方向に延在し、
前記セグメント境界を越えて、隣接するセグメントおよび／または前記隣接するセグメントの隣のセグメントおよび／またはさらにより遠隔のセグメントにトルクを伝達するように適合されることを特徴とする、押出機において使用されるスクリュー。
【請求項８】
前記接続要素は、前記接続要素により前記セグメントを接続するための臨界トルクが１つのセグメントについての臨界トルクよりも小さくなるように、寸法決めされることを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項９】
前記接続要素は中空体であることを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１０】
前記接続要素は前記セグメントとは異なる材料、特にバネ鋼を有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１１】
前記接続要素は前記マンドレルとは異なる材料を有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１２】
前記接続要素は、前記マンドレルの径方向外側に配置されることを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１３】
前記接続要素は、前記セグメント内において径方向に配置されることを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１４】
前記接続要素は前記セグメント間に軸方向の遊びを有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１５】
前記接続要素は、特に前記セグメントの周方向に、クリアランスなしに前記セグメントを通って延在することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１６】
前記接続要素は、前記スクリューの軸方向において前記マンドレルと線接触することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１７】
前記接続要素は、前記マンドレルに面する円形の凹部を有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１８】
前記マンドレルは、１と１．２との間の範囲内、好ましくは１と１．０５との間の範囲内、特に好ましくは１と１．０１との間の範囲内にノッチ係数を有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項１９】
前記マンドレルは、前記セグメント内に円形の断面を有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項２０】
前記マンドレルは、特に、前記セグメント内において軸方向にその全長手方向延在部にわたって円形の断面を有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項２１】
前記セグメントは、前記マンドレルに面する円形の凹部を有することを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項２２】
前記セグメントはマンドレルに対して緊密に滑り嵌めすることを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項２３】
前記セグメント、少なくとも１つのセグメント、特に１つを除いてすべてが、それらが前記マンドレルの周りを自由に回転できるように設計されていることを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項２４】
前記セグメント、前記マンドレルおよび前記接続要素は、前記接続要素を介して１つのセグメントから次のセグメントへトルクの少なくとも７０％、特に８０％、９０％または１００％を伝達するように適合されていることを特徴とする、上記の請求項の１つに記載のスクリュー。
【請求項２５】
押出機において使用されるスクリューであって、前記スクリューは、マンドレルと、前記マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、前記セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合された別個の円筒形の接続要素を有し、
特に上記の請求項の１つに従うスクリューは、
第１のセグメントの長さは第２のセグメントの長さとは異なることを特徴とする、押出機において使用されるスクリュー。
【請求項２６】
前記スクリューの一端のセグメントは他のセグメントより長く、特に２倍または３倍の長さであることを特徴とする、請求項２５に記載のスクリュー。
【請求項２７】
上記の請求項の１つに記載のスクリューを伴う押出機。
【請求項２８】
請求項２７に記載の押出機を有する、熱可塑性プラスチックからの製品、特に半製品を製造するためのプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機に使用されるスクリュー、およびこのようなスクリューを有する押出機、特に、マルチスクリュー押出機に使用されるスクリュー、およびマルチスクリュー押出機に関し、スクリューは、マンドレルと、マンドレルによって担持され、互いに軸方向に配置された複数のセグメントとを含む。
【背景技術】
【０００２】
通常、スクリューはモジュラー構造を有し、このようにして、それらは非常に柔軟な態様で新しいタスクおよび製品特性に適合させることができる。スクリューのモジュラー構造は、「マンドレル」、または習慣的にしばしばドライブシャフトもしくはスピンドルとも呼ばれる棒状のコア、およびマンドレル上に摺動される個々のスクリュー構成要素に至る。スクリュー構成要素は、押出プロセスにおけるスクリューの古典的な機能、例えばプラント内およびそれを通して案内されるプラスチックを搬送、混練、混合またはせん断するような機能を果たす。
【０００３】
生じた高いトルクを伝達するために、構成要素はマンドレルとぴったり係合し、加えて軸方向に支えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２００８  ０２８  ２８９  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  １０３  ３０  ５３０  Ａ１
【特許文献３】ＤＥ  １０  ２０１１  １１２  １４８  Ａ１
【特許文献４】ＤＥ  １０  ２００４  ０４２  ７４６  Ｂ４
【特許文献５】ＤＥ  １９６  ２１  ５７１  Ｃ２
【特許文献６】ＤＥ  ３７  １４  ５０６  Ａ１
【特許文献７】ＤＥ  ４３  １９  ０５８  Ａ１
【特許文献８】ＥＰ  ０  ６８８  ６００  Ａ１
【特許文献９】ＤＥ  ４４  ４４  ３７０  Ａ１
【特許文献１０】ＪＰ  ２００９０７８３６１  Ａ
【特許文献１１】ＵＳ  ２０１２／０１３５０９８  Ａ１
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Vol. 7, Stuttgart, Leipzig 1909, page 47  ＤＥ  １０  ２００８  ０２８  ２８９  Ａ１には、トルクが１つのセグメントから次のセグメントにそれらの表面上の歯部によって伝達さるスクリューが開示されている。
【０００６】
ＤＥ  １０３  ３０  ５３０  Ａ１には、スリーブが溶接されているシャフトが記載されている。セグメントはシャフト上に停止点までねじ込まれている。
【０００７】
ＤＥ  １０  ２０１１  １１２  １４８  Ａ１、ＤＥ  １０  ２００４  ０４２  ７４６  Ｂ４およびＤＥ  １９６  ２１  ５７１  Ｃ２は、スクリューセグメントとマンドレルとの間の特定の種類の歯部を開示している。
【０００８】
ＤＥ  ３７  １４  ５０６  Ａ１には、２つのシャフトセグメントの面において、円形のボルトで、シャフトを接続するための、形状嵌合結合が記載されている。
【０００９】
ＤＥ  ４３  １９  ０５８  Ａ１には、前面において確動係合によって相互に接続されるスクリューセグメントのための担持体として円形断面を有する滑らかなシャフトが記載されており、接続要素は使用されず、代わりにセグメントは互いに軸方向に支えられている。
【００１０】
ＥＰ  ０  ６８８  ６００  Ａ１には、接続要素としての円形ボルトで２つのシャフトセグメントを結合することが記載されており、これらのセグメントはそれらの前面にて接続されている。さらに、セグメント化されたスクリューが記載され、スクリューのセグメントは、マンドレル上に摺動され、セグメントの前面に、隣接するセグメントの対応する前面における対応する凹部に係合する突起を有する。
【００１１】
ＤＥ  ４４  ４４  ３７０  Ａ１には、セグメントの前面で環状断面を有する別個のスリーブによって連結されたセグメント化スクリューが記載されている。
【００１２】
ＪＰ  ２００９０７８３６１  Ａは、セグメントがマンドレル上に摺動され、それぞれの前面に、隣接するセグメントの対応する前面における対応する凹部に係合する突起を有するセグメント化スクリューを開示する。すなわち、セグメントは、それらの前面において担持体によって連結されている。
【００１３】
ＵＳ  ２０１２／０１３５０９８  Ａ１には、セグメントが、マンドレル上に摺動され、長手方向軸線がそれぞれの連結基準円上で延在するように湾曲した特別な羽根キーによって前面で連結された、セグメント化スクリューが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、現状技術に対する改善または代替を提供するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の第１の局面において、この課題は押出機において使用されるスクリューによって解決され、スクリューは、マンドレルと、マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合される、別個の、特に円筒形の接続要素を有し、接続要素の長さ対接続要素の直径の比は１１より大きい。
【００１６】
いくつかの用語について以下に説明する。
最初に、本特許出願の文脈内では、不定冠詞および「１つ」、「２つ」などの数字は、「正確に１つ…」、「正確に２つ…」などのみが意図されていることが、文脈から明らかでないか、または当業者に明白でないか、または技術的観点から不可欠でない限り、通常、最小値、つまり「少なくとも１つ…」、「少なくとも２つ…」などを示すものとして理解されるべきであることが明確に指摘される。
【００１７】
「マンドレル」は、いずれの場合でも、最初のセグメントの終わりから最後のセグメントの始めまで、軸方向に延在するものとして理解されるべきである。スクリューに対するトルクの適用は、マンドレルを介すること、−この場合、歯車駆動ピニオンとマンドレルとの間の接線固定が必要である−、および歯車駆動ピニオンを少なくとも１つのセグメント、好ましくは軸方向における最初のセグメントに接続することを介することの両方によって可能であり、その接続はトルクを伝達する。
【００１８】
「セグメント」は、押出機のハウジング／シリンダと協働して押出機を通って案内されるプラスチックの可塑化のために螺旋または複数の螺旋を共に形成する、ならびに／または混練要素を形成するおよび／もしくは運搬要素を形成する、スクリューの構成要素である。
【００１９】
２つの軸方向に隣接するセグメントのすべてが、直接隣接するセグメントの場合には直接的に、またはそれらの間の１つ以上のセグメントの場合には間接的に、それらのセグメント境界で互いに軸方向に当接する。それらの間に形成されたスロット、すなわち、最も単純な場合には、環状部は、プラスチック溶融物の内側に向かう、すなわちマンドレルに向かう貫通に対して封止されなければならない。セグメントは通常、この目的のために軸方向に支えられる。法線方向力は、面圧によって十分な封止を引き起こす。
【００２０】
「接続要素」は、セグメント間の接続として理解されるべきである。特に、接続要素は、セグメントの径方向および／または接線方向の移動を制限するのに適している。「角のある」接続要素では、「角のある」という用語は、通常、押出機の軸線に対して法線方向に向けられた接続要素の断面を指す。
【００２１】
「接続要素」は、第１のセグメントと第２のセグメントとの両方と協働しなければならない。スクリューに、特にセグメントにトルクが加えられると、第１のセグメントは、トルクの少なくとも大部分を接続要素に伝達する。次いで、接続要素は、トルクを、押出機の軸線に関して、−特に軸方向に隣接する−第２のセグメントに送る。
【００２２】
組み立てを容易にするために、接続要素は、セグメントに対して、それが非破壊的に解放されるように、取り付けられることができる。例えば、プレス嵌めまたは緊密な滑り嵌めによって接続要素をセグメントの内側に取り付けることが考えられる。次いで、スクリューが組み立てられるとき、セグメントは、接続要素が既にそれに取り付けられた状態でマンドレル上にねじ込まれるだけでよい。既に接続要素がセグメントに、各セグメントが同じ側にある状態で取り付けられている、いくつかのそのようなセグメントが、直列にねじ込まれる場合、スクリューは自動的に組み立てられる。
【００２３】
代替的に、接続要素は、それが接続する２つのセグメントから分離することができる。
特に簡単な実施形態では、接続要素はボールとすることができる。
【００２４】
この場合、接続要素自体は、第１のセグメントと一体でもなく、第２のセグメントと一体でもなく、組み立てられたスクリューの別個の構成要素である。
【００２５】
第１のセグメントから第２のセグメントへの遷移領域において、接続要素は、複数の部品から構成されてもよく、または１つの部品のみから構成されてもよい。
【００２６】
しかしながら、本発明によるスクリューは、複数の隣接するセグメントを接続要素と共に有するべきである。言い換えると、各２つのセグメント、特に軸方向に隣接するセグメント間の複数のセグメント境界は、接続要素によって橋渡しされるべきである。さらに、橋渡しされるべき複数のセグメント境界に対しても、１つの接続要素が１つのセグメントから次のセグメントへトルクを伝達することが可能である。しかしながら、好ましい実施形態は、１つのセグメント境界遷移のトルクのみを伝達するよう１つの接続要素を提供する。
【００２７】
有利なことに、本明細書で提案される本発明の局面は、押出機、すなわち単一スクリュー押出機および複数スクリュー押出機の分野におけるスクリューセグメント間のトルク遷移を達成し、部分的に非常に高く、ねじれ、牽引力、圧力および屈曲からなるマンドレル上のひずみが低減される。したがって、マンドレルの機械的故障の危険性も実質的に低減される。さらに、より安価なロッド、理想的には滑らかな円筒形ロッドをマンドレルに使用することができ、それにより、加えて、利用可能性およびシャフトに対する機械的応力に対する耐性が高まる。
【００２８】
出された解決策では、応力が分離される。スクリューセグメント自体がトルクを伝達する役割を引き受ける。この目的のために、少なくとも２つのスクリューセグメントに接続され、１つのスクリューセグメントのトルクを次のスクリューセグメントに伝達する役割を果たす新しい接続要素が挿入される。セグメント間で伝達されるトルクはもはやスクリューマンドレルを介して伝達されない。スクリューマンドレルはトルクなしのままである。材料の強度の科学では、ねじり応力と直接応力との間の分離について述べている。新規なスクリューマンドレル（テンションロッド）は、より小さな直径を有し、外側においては「滑らか」である。したがって、ノッチ係数は「１」に近く、セグメント領域内の許容応力が重ねて増加する。
【００２９】
特定の実施形態は、長さが直径の少なくとも１１倍である円筒形接続要素を使用する。この比較的大きな長さ対直径比は、軸受応力の影響を低減するために選択される。
【００３０】
本発明の１つの利点は、付加的な接続要素を介してトルクがどのように伝達されるか、および応力の伝達が異なる構成要素にわたってどのように分散されるかという解決策の単純さである。接続要素はロッド材料（バルク品）として市販されているので、この解決法は非常に安価である。
【００３１】
接続要素の長さは、さらに、軸受応力からの面圧が十分に小さいことを保証することができる。
【００３２】
任意選択的に、セグメントは、めくら穴を有し、接続要素は、めくら穴内に確動係合で挿入される。
【００３３】
有利なことに、このようにして、めくら穴を使用して接続要素の挿入深さを決定することができる。このようにして、接続要素が、２つの隣接するセグメントに、組み立てられた状態において、ほぼ同じ深さまで挿入されることが達成される。結果として、めくら穴は、軸受応力の影響が２つの隣接するセグメントにおいてほぼ同じであるのを助けることができる。
【００３４】
好ましくは、接続要素の直径に対するスクリューの根元部直径の比は、４と９との間、好ましくは５と８との間、特に好ましくは６と７との間の範囲である。
【００３５】
いくつかの用語について以下に説明する。
「スクリュー根元部」は、処理される材料とスクリューとの間において、径方向に見て内側の接触面である。これは、スクリューセグメントの底部またはスクリューマンドレルの外径を指定することができる。
【００３６】
有利なことに、このようにして、接続要素に加えられるせん断応力とセグメントに加えられる軸受応力との間において、トルクの伝達のために、構造的に最適な妥協が達成される。
【００３７】
上述したスクリュー根元部直径と接続要素直径との比の範囲限定は、厳密な限定として理解されるべきではなく、記載された発明の局面を逸脱することなく、工学的尺度で、示されたものより高くても低くてもよいことが明示的に指摘される。言い換えれば、範囲限定は、隣接するセグメント間の接続の実施形態のための参照点を形成することを意図している。
【００３８】
この発明の第２の局面において、課題は押出機において使用されるスクリューによって解決され、スクリューは、マンドレルと、マンドレル上に支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合された別個の角のある接続要素を有し、組み立てられた状態において、接続要素の径方向の延在部は周方向の延在部以上である。
【００３９】
いくつかの用語について以下に説明する。
「接続要素の径方向の延在部」は、接続要素の、径方向における、押出機の軸線から始まる空間的な延在部として理解される。
【００４０】
「接続要素の周方向における延在部」は、接続要素の、周方向における、押出機の軸線から始まる空間的な延在部として理解される。
【００４１】
有利なことに、本発明の提案される局面は、押出機、すなわち単一スクリュー押出機および複数スクリュー押出機の分野におけるスクリューセグメントの使用を伴うトルク伝達を達成し、部分的に非常に高く、ねじれ、牽引力、圧力および屈曲からなる、現状技術から公知のマンドレル上の応力が低減される。このようにして、マンドレルの機械的故障の危険性が実質的に低減される。さらに、より安価なロッド、理想的には滑らかな円筒形ロッドをマンドレルに使用することができ、それにより、加えて、利用可能性およびシャフトに対する機械的応力に対する耐性が高まる。
【００４２】
出された解決策では、応力が分離される。スクリューセグメント自体がトルクを伝達する役割を引き受ける。この目的のために、少なくとも２つのスクリューセグメントに接続され、１つのスクリューセグメントのトルクを次のスクリューセグメントに伝達する役割を果たす新しい接続要素が挿入される。これは、セグメント間で伝達されるトルクはもはやスクリューマンドレルを介して伝達されないことを意味する。スクリューマンドレルはトルク応力なしのままである。材料の強度の科学では、ねじり応力と直接応力との間の分離について述べている。新規なスクリューマンドレル（テンションロッド）は、より小さな直径を有し、外側においては「滑らか」である。したがって、ノッチ係数は「１」に近く、セグメント領域内の許容応力が重ねて増加する。
【００４３】
１つの可能な実施形態は、テンションロッドの周囲に分散されたいくつかの平らなロッドの使用である。
【００４４】
大きな径方向延在部に対する議論は、数を最小限に抑えることができること、および「ねじれの伝達」機能が保証されることである。
【００４５】
本発明の１つの利点は、付加的な接続要素を介してトルクがどのように伝達されるか、および応力の伝達が異なる構成要素にわたってどのように分散されるかという解決策の単純さである。接続要素はロッド材料（バルク品）として市販されているので、この解決法は非常に安価である。
【００４６】
第２の局面の主題は、有利なことに、本発明の第１の局面の主題と、個々にまたは任意の組合わせで累積的に組み合わせることができることが明確に指摘される。
【００４７】
この発明の第３の局面において、課題は押出機において使用されるスクリューによって解決され、スクリューは、マンドレルと、マンドレル上に支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、第１の別個の接続要素と、異なる幾何学的形状を有する第２の別個の接続要素とを有し、接続要素は、セグメント境界にわたってトルクを伝達するよう適合される。
【００４８】
いくつかの用語について以下に説明する。
「スクリュー根元部」は、処理される材料とスクリューとの間において、径方向に見て内側の接触面として理解される。これは、スクリューセグメントの底部またはスクリューマンドレルの外径を指定することができる。
【００４９】
本発明の第２の局面以外では、ここで提案されるのは、簡単に述べると、２つのセグメント間のセグメント境界内に異なる幾何学的形状を有する２つの接続要素を挿入することである。例えば、丸い接続要素と角のある接続要素との両方を同じセグメント境界に配置することが考えられる。
【００５０】
有利なことに、このようにして、様々な接続要素が組合わされ、スクリュー上のウェブの位置に対する接続要素の位置に応じて、異なる条件を満たすことができる。
【００５１】
特に有利な実施形態の特定の例では、短い軸方向の延在部を伴う接続要素、特にボールを、セグメント境界でウェブの高さにおいて、かつスクリュー根元部の外側に配置することが考えられ；一方、より大きな軸方向延在部を有する角のある接続要素は、より小さい半径を有するピッチ円上に配置される。
【００５２】
第３の局面の主題は、有利なことに、本発明の第１の局面の主題と、個々にまたは任意の組合わせで累積的に組み合わせることができることが明確に指摘される。
【００５３】
接続要素は好ましくは、スクリューの軸方向において、セグメント全体を延在し、接続要素はトルクを第３および／またはさらに遠隔のセグメントにも伝達するように適合されている。
【００５４】
有利なことに、このように、接続要素のアセンブリは単純化することができる。
この発明の第４の局面において、課題は押出機において使用されるスクリューによって解決され、スクリューは、マンドレルと、マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、別個の丸い接続要素または丸い縁部を有する接続要素を有し、接続要素は、スクリューの軸方向においてセグメント全体を延在し、セグメント境界を越えて、隣接するセグメントおよび／または隣接するセグメントの隣のセグメントおよび／またはさらにより遠隔のセグメントにトルクを伝達する。
【００５５】
いくつかの用語について以下に説明する。
「丸い縁部」を有する接続要素は、丸くされた縁部を有する接続要素である。このような接続要素は、例えば、角のある接続要素の縁部を丸めることによって製造することができる。
【００５６】
現状技術で一般的である以外に、ここでは、押出機の軸線に関して円形の断面を有する接続要素、特に丸いロッド、または丸くされた縁部を有する接続要素を使用することが提案される。
【００５７】
有利な実施形態では、丸くされた縁部を有する接続要素の一例は、ＴＯＲＸ（登録商標）の一種であってもよい。
【００５８】
有利なことに、このようにして、接続要素の環境に、より顕著でないノッチ効果が生じ、より良い材料利用をもたらす。
【００５９】
第４の局面の主題は、有利なことに、本発明の上記の局面の主題と、個々にまたは任意の組合わせで累積的に組み合わせることができることが明確に指摘される。
【００６０】
任意選択肢的に、接続要素は、接続要素によりセグメントを接続するための臨界トルクが１つのセグメントについての臨界トルクよりも小さくなるように、寸法決めされる。
【００６１】
いくつかの用語について以下に説明する。
「臨界トルク」は、構成要素の１つに永続的な損傷を引き起こすトルクである。
【００６２】
有利なことに、このようにして、臨界トルクの発生がスクリューセグメントの損傷を引き起こさず、代わりに接続要素が損傷され、修復をより安価にすることができることが達成できる。
【００６３】
好ましくは、接続要素は中空体である。
接続要素は例えばスリーブであり得る。
【００６４】
有利なことに、このようにして、接続要素を軸方向に、特に接続要素の空洞を通って延在するスクリューによって、さらに固定することができることが達成できる。
【００６５】
好ましくは、接続要素はセグメントとは異なる材料、特にバネ鋼からなる。
従って、接続要素をセグメントとは異なる荷重に適合させることが考えられる。理論的には、接続要素はほとんど専らせん断荷重を受けるので、多くの異なる種類の荷重に耐えなければならないセグメント螺旋のフランクに使用されるものよりも、機械的観点から、より良い材料を使用できることが多い。
【００６６】
好ましくは、接続要素はマンドレルとは異なる材料から形成される。
これは、スクリューが構築されるときに予想される実際の荷重を考慮に入れるのにも役立つ。理想的な構造の場合、マンドレルは、実質的に、軸方向引っ張り力と重ね合わされた曲げ疲労応力とに耐えなければならない。軸方向の力は、セグメント境界の封止のためにセグメントが支えられるときに生成される。さらに、マンドレルは通常、押出機の延在方向が垂直線から逸脱するとすぐに、セグメントの死重およびそれ自体の死重によって生じる曲げモーメントに耐えなければならない。しかしながら、死荷重の影響は通常、支える力と比較して軽微である。
【００６７】
好ましくは、接続要素は、マンドレルの径方向外側に配置される。
有利なことに、このようにして、マンドレルの幾何学的設計を非常に容易にすることができる。
【００６８】
好ましくは、接続要素はセグメントの径方向内側に配置される。
有利なことに、このようにして、マンドレルの幾何学的設計が非常に容易になり、マンドレルの高い材料利用を達成することができる。
【００６９】
好ましくは、接続要素は、セグメント間に軸方向の遊びを有する。
有利なことに、このようにして、セグメントを軸方向に支える間の二重嵌合を回避することができる。さらに、漏れセグメント境界のリスクが低減される。
【００７０】
好ましくは、接続要素は、特にセグメントの周方向において、遊びを伴わずにセグメントを通って延在する。
【００７１】
有利なことに、このようにして、接続要素とセグメント境界に近いセグメントとの間に強いノッチ効果が生じないことが達成できる。
【００７２】
好ましくは、接続要素は、スクリューの軸方向においてマンドレルと線接触する。
有利なことに、このようにして、セグメントの設計およびセグメントの製造を簡略化することができる。この有利な実施形態では、セグメントは、接続要素が挿入される溝を有することができる。この非常に単純な解決策は、特に、非常に安価である。
【００７３】
好ましくは、接続要素は、マンドレルに面する円形の凹部を有する。
有利なことに、このようにして、接続要素は、この目的のためにセグメントに設けられた溝にさらに良好に嵌合することができる。
【００７４】
好ましくは、マンドレルは、１と１．２との間の範囲内、好ましくは１と１．０５との間の範囲内、特に好ましくは１と１．０１との間の範囲内にノッチ係数を有する。
【００７５】
理想的には、マンドレルのセグメントは円形の断面を有する。ノッチ係数βは理想的な場合では１となる。マンドレルの断面が円形で滑らかであればあるほど、材料の可能な利用率は向上する。
【００７６】
上述したマンドレルに対するノッチ係数の範囲限定は、厳密な限定として理解されるべきではなく、記載された発明の局面を逸脱することなく、工学的尺度で、示されたものより高くても低くてもよいことが明示的に指摘される。言い換えれば、範囲限定は、ここで提案されるマンドレルの実施形態のための参照点を形成することを意図している。
【００７７】
好ましくは、マンドレルのセグメントは円形の断面を有する。
有利なことに、このようにして、マンドレルは非常に安価に製造することができ、低コストで得ることができる。さらに、このマンドレル設計は、マンドレルの材料利用可能性を非常に良好にする。
【００７８】
好ましくは、マンドレルの断面は、特に、セグメント内において軸方向にその全長手方向延在部にわたって円形である。
【００７９】
有利なことに、このようにして、マンドレルを非常に安価に製造することができ、低コストで得ることができる。さらに、この特に有利なマンドレルの実施形態は、マンドレルの材料利用可能性を非常に良好にする。
【００８０】
好ましくは、セグメントは、マンドレルに面する円形の凹部を有する。
有利なことに、このようにして、セグメントは円形のマンドレルとの確動係合を可能にする。この実施形態は、特に安価であり、高い材料利用率の可能性をもたらすことができる。
【００８１】
好ましくは、セグメントは、マンドレルに対して緊密に滑り嵌めする。
「緊密な滑り嵌め」は、部品が一緒に楔止めされていない堅固な嵌合である。「緊密な滑り嵌め」という語の説明は、たとえば、Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Vol. 7, Stuttgart, Leipzig 1909, page 47に見られる。
【００８２】
有利なことに、このようにして、セグメントをマンドレル上に非常に容易に取り付けることができる。
【００８３】
好ましくは、セグメント、つまり、少なくとも１つのセグメント、特に１つを除いてすべてが、マンドレルの周りを自由に回転できる。
【００８４】
有利なことに、このようにして、セグメントとマンドレルとの間の機能の明確な分離を達成することができ、構築は二重嵌合を引き起こさない。
【００８５】
好ましくは、セグメント、マンドレルおよび接続要素は、接続要素によって１つのセグメントから次のセグメントへトルクの少なくとも７０％、特に８０％、９０％または１００％を伝達するように適合されている。
【００８６】
いずれにしても、本発明は、少なくともトルクの７０％、特に少なくとも８０％、９０％、または特に好ましくは１００％が接続要素によって１つのセグメントから他のセグメントに伝達されるように、セグメント、マンドレルおよび接続要素が一致している場合に実現されるとみなされるべきである。
【００８７】
上述したトルク伝達に関する値は、厳密な限定として理解されるべきではなく、記載された発明の局面を逸脱することなく、工学的尺度で、示されたものより高くても低くてもよいことが明示的に指摘される。言い換えれば、それらの値は、ここで提案される接続要素のサイズのための参照点を形成することを意図している。
【００８８】
この発明の第５の局面において、課題は押出機において使用されるスクリューによって解決され、スクリューは、マンドレルと、マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合された別個の円筒形の接続要素を有し、第１のセグメントの長さは第２のセグメントの長さとは異なる。
【００８９】
したがって、スクリューのいずれのセグメントの長さも他のセグメントのそれと異なることができる。
【００９０】
さらに、各セグメントが異なる長さを有することも考えられる。有利なことに、このようにして、スクリューを構成する際の柔軟性を増大させることができる。したがって、スクリューは異なる長さの異なるゾーンを有することができる。
【００９１】
任意選択肢的に、スクリューの一端のセグメントは他のものより長く、特に２倍または３倍の長さである。
【００９２】
有利なことに、このようにして、駆動装置に接続されているかまたはスクリューマンドレルを支持しているスクリューの第１のセグメントは、他のセグメントとは異なって構築することができ、本発明の利点を損なうことなく、スクリュー端部でセグメントになされる特定の要件に適合させることができる。
【００９３】
第５の局面の主題は、有利なことに、本発明の上記の局面の主題と、個々にまたは任意の組合わせで累積的に組み合わせることができることが明確に指摘される。
【００９４】
この発明の第６の局面では、課題は、ここで提案されるスクリューが用いられる押出機によって解決される。
【００９５】
上記のようなスクリューの利点は、押出機、特に、上述のようなスクリューを有する単一スクリュー押出機または複数スクリュー押出機に直接及ぶことが理解される。
【００９６】
第６の局面の主題は、有利なことに、本発明の上記の局面の主題と、個々にまたは任意の組合わせで累積的に組み合わせることができることが明確に指摘される。
【００９７】
以下では、図面を参照して実施例の２つの例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】押出機スクリューの断面を概略的に示し、押出機スクリューは、マンドレルと、マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合された別個の角のある接続要素を有し、組み立てられた状態において、接続要素の径方向の延在部は周方向の延在部以上である図である。
【図２】代替の押出機スクリューの断面を概略的に示し、押出機スクリューは、マンドレルと、マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメントとを有し、第１のセグメントと軸方向に隣接する第２のセグメントとの間のセグメント境界は、別個の円形接続要素を有し、接続要素は、スクリューの軸方向においてセグメント全体を延在し、セグメント境界を越えて、隣接するセグメントおよび／または隣接するセグメントの隣のセグメントおよび／またはより遠隔のセグメントにトルクを伝達するように適合される図である。
【図３】いくつかのセグメントからなり、特に、最初のセグメントと最後のセグメントとが接続要素によって接続される、代替の押出機スクリューの断面を概略的に示す図である。
【図４】図３からの代替の押出機スクリューの断面を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９９】
図１の押出機スクリュー１は、マンドレル２と、マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のスクリューセグメント３とを有する（スクリューセグメント３は、押出機の軸線に垂直な断面においてセグメント境界に直接隣接して示されている）。
【０１００】
第１のスクリューセグメント３と軸方向に隣接する第２のセグメント（図１ではマスクされている）との間の境界において、押出スクリューはいくつかの別個の角のある接続要素４，５，６，７，８を有する。接続要素４，５，６，７，８は、セグメント境界を越えてトルクを伝達するように適合されている。
【０１０１】
それらの組み立てられた状態では、接続要素４，５，６，７，８の径方向の延在部１０は、周方向の延在部９以上である。
【０１０２】
スクリューセグメント３の凹部（個々には参照されていない）は、接続要素４，５，６，７，８の輪郭と少なくとも実質的に同一の輪郭を有する。凹部は、セグメント軸線（参照されていない）の方向において開いており、すなわち、ねじ込まれた状態で、マンドレル２に向かって開いているので、すべての接続要素４，５，６，７，８を軸方向および／または径方向に、凹部から取り外し、および凹部に挿入することができる。
【０１０３】
図２の代替の押出機スクリュー２１は、マンドレル２２と、マンドレルによって支持され、互いに関して軸方向に配置された複数のセグメント２３とを有する（押出機の軸線に垂直な断面において、セグメントは、セグメント境界に直接隣接して示される）。
【０１０４】
セグメント２３と軸方向に隣接する第２のセグメント（図示せず）との間の境界において、代替の押出機スクリュー２１はいくつかの別個の円形接続要素２４，２５，２６，２７，２８，２９を有する。
【０１０５】
接続要素２４，２５，２６，２７，２８，２９は、セグメント全体をスクリューの軸方向に延在する。
【０１０６】
接続要素２４，２５，２６，２７，２８，２９は、セグメント境界を越えて、隣接するセグメントおよび／または隣接するセグメントの隣のセグメントおよび／またはさらに遠隔のセグメントに、トルクを伝達するように適合される。
【０１０７】
図３および図４の代替の押出機スクリュー３１は、軸線３３を有するマンドレル３２を有する。分かりやすくするために、押出機スクリューのらせんは示されていない。代替の押出機スクリューのスクリュー根元部が示されている。
【０１０８】
代替の押出機スクリュー３１は、マンドレル３２によって支持され、互いに関して軸方向に配置されたいくつかのセグメント３４，３５，３６，３７，３８を有する。
【０１０９】
最初のスクリューセグメント３７および最後のスクリューセグメント３８は、他のスクリューセグメント３４，３５，３６とは異なる構成を有する。
【０１１０】
スクリューセグメント３４，３５，３６，３７，３８の間の境界で、押出機スクリューは複数の接続要素３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０を有する。
【０１１１】
隣接するセグメント間の接続は、常に同じスキームに従って構成される。一例として、最後のセグメント３８と隣接するセグメント３６との間の接続をここでより詳しく調べ、図４において最後のセグメント３８を通る断面によって表す。
【０１１２】
セグメント３６，３８内においてピッチ円上に配置された接続要素４５，４６，４７，４８，４９，５０が示されている。
【０１１３】
接続要素３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０は、めくら穴（ここでは明確にするために図示せず）において確動係合で挿入される。
【符号の説明】
【０１１４】
参照番号リスト
１  押出機スクリュー
２  マンドレル
３  スクリューセグメント
４  接続要素
５  接続要素
６  接続要素
７  接続要素
８  接続要素
９  周方向における延在部
１０  径方向延在部
２１  代替的な押出機スクリュー
２２  マンドレル
２３  スクリューセグメント
２４  接続要素
２５  接続要素
２６  接続要素
２７  接続要素
２８  接続要素
２９  接続要素
３１  代替的な押出機スクリュー
３２  マンドレル
３３  軸線
３４  スクリューセグメント
３５  スクリューセグメント
３６  スクリューセグメント
３７  最初のスクリューセグメント
３４  最後のスクリューセグメント
３９  接続要素
４０  接続要素
４１  接続要素
４２  接続要素
４３  接続要素
４４  接続要素
４５  接続要素
４６  接続要素
４７  接続要素
４８  接続要素
４９  接続要素
５０  接続要素
【図１】
2018062170.tif 000003
【図２】
2018062170.tif 000004
【図３】
2018062170.tif 000005
【図４】
2018062170.tif 000006
【外国語明細書】
2018062170000001.pdf