(57)【要約】  本発明は、２つ一組で共回転し、２つ一組で正確にワイプオフするスクリュー軸を有する多軸押出機において使用するための、新規で、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを有する、スクリュー要素に関する。本発明はさらに、多軸押出機におけるスクリュー要素の使用、およびスクリュー要素を製造する方法に関する。
2011524282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の共回転および完全ワイピングスクリューを備える多軸押出機向けのスクリュー要素において、生成および被生成スクリュープロファイルが、封止領域−変移領域−溝領域−変移領域の配列を有することを特徴とし、封止領域は先端領域−側面領域−先端領域の配列を含み、溝領域は底領域−側面領域−底領域の配列を含み、変移領域は側面領域から始まって側面領域で終わるスクリュープロファイル領域の配列を含む、スクリュー要素。
【請求項２】
封止領域は、
側面領域が、２つのバレル交点の間の開口角度の半分以上（δ＿ｆｂ１≧ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは２つのバレル交点の間の開口角度以上（δ＿ｆｂ１≧２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｆｂ１を有し、
１つの先端領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｋｂ１≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｋｂ１≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｋｂ１を有し、
もう１つの先端領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｋｂ２≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｋｂ２≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｋｂ２を有することを特徴とし、
溝領域は、
側面領域が、２つのバレル交点の間の開口角度の半分以上（δ＿ｆｂ２≧ａｒｃｃｏｓｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは２つのバレル交点の間の開口角度以上（δ＿ｆｂ２≧２＊（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｆｂ２を有し、側面領域とスクリュー半径ｒａとの間の最短距離がフライト深さｈより長く、
１つの底領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｎｂ１≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｎｂ１≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｎｂ１を有し、
もう１つの底領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｎｂ２≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｎｂ２≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｎｂ２を有することを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー要素。
【請求項３】
封止領域の先端および側面領域の角度δ＿ｋｂ１、δ＿ｋｂ２、およびδ＿ｆｂ１の和は、好ましくは０．７５＊δ＿ｇｚから２＊δ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲、特に好ましくはδ＿ｇｚからδ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲であって、溝領域の底および側面領域の角度δ＿ｎｂ１、δ＿ｎｂ２、およびδ＿ｆｂ２の和は、好ましくは０．７５＊δ＿ｇｚから２＊δ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲、特に好ましくはδ＿ｇｚからδ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲で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要素。
【請求項４】
変移領域が側面領域からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項５】
噛み合い帯域に線形封止を生じさせるスクリュープロファイルを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項６】
噛み合い帯域に点状封止を生じさせるスクリュープロファイルを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項７】
スクリュープロファイルの封止領域の先端領域とバレルとの間の最大距離が、好ましくは中心距離の０から０．０５倍の範囲、特に好ましくは中心距離の０から０．０２５倍の範囲であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項８】
フライト数ｚが１である、請求項１から７のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項９】
円弧が８つのスクリュープロファイルを有する、請求項８に記載のスクリュー要素。
【請求項１０】
フライト数ｚが２であり、偏心位置決めされている、請求項１から９のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項１１】
搬送要素または混合要素として設計されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項１２】
混練要素として設計されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項１３】
変移要素として設計されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のスクリュー要素。
【請求項１４】
多軸押出機における、請求項１から１３のいずれかによるスクリュー要素の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つで一組になった共回転および完全ワイピングスクリューを備える多軸押出機のための、新規な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを有する、スクリュー要素と、多軸押出機におけるこれらのスクリュー要素の使用と、これらのスクリュー要素を製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
明確にするために、説明では、使用される略語、記号、およびインデックスはどれもイタリック体で書かれる。図面では、使用される略語、記号、およびインデックスはどれも通常のスクリプト体で書かれる。
【０００３】
ロータが相互に完全にワイプし合う共回転二軸または多軸押出機が、長い間知られていた（例えば、Ｇｅｒｍａｎ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．８６２，６６８参照）。完全ワイピングプロファイルの原理に基づく軸押出機は、ポリマー製造および加工の分野で多くの多様な用途に使用されてきた。これは主に、ポリマー溶融物は表面に粘着し、一般的に採用される加工温度で時間をかけて分解されるという事実による。これは、完全ワイピングスクリューの自己洗浄効果によって防止される。完全ワイピング・スクリュー・プロファイルを生成するための規則は、例えば刊行物［１］の９６から１０９ページ（［１］＝Ｋｌｅｍｅｎｓ  Ｋｏｈｌｇｒｕｅｂｅｒ：Ｄｅｒ  Ｇｌｅｉｃｈｌａｕｆｉｇｅ  Ｄｏｐｐｅｌｓｃｈｎｅｃｋｅｎｅｘｔｒｕｄｅｒ（「Ｔｈｅ  ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ  ｅｘｔｒｕｄｅｒ」），Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ：Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ，Ｍｕｎｉｃｈ，２００７）に記載されており、同書には、二軸押出機の第一シャフト上の所定のスクリュープロファイルが二軸押出機の第二シャフト上のスクリュープロファイルを決定するということも述べられている。従って、二軸押出機の第一シャフト上のスクリュープロファイルは、生成スクリュープロファイルと称される。二軸押出機の第二シャフト上のスクリュープロファイルは、二軸押出機の第一シャフト上のスクリュープロファイルに基づいており、従って被生成スクリュープロファイルと称される。多軸押出機では、生成スクリュープロファイルおよび被生成スクリュープロファイルは、常に交互に配置される。
【０００４】
現代の二軸押出機は、様々なスクリュー要素を中心シャフトに実装することが可能なモジュラーシステムからなる。これにより、当業者は、関連する加工作業に適合するように、二軸押出機を調整することができる。
【０００５】
当業者にとって周知のように、および説明されるように、例えば、［１］の９６から９７ページにおいて、既知の密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転Ｅｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルは、以下の３つのパラメータによって明確に定義される：即ち、フライト数ｚ１）、外スクリュー半径ｒａ、および中心距離ａである。フライト数ｚは、１以上の整数である。スクリュープロファイルのさらなる重要パラメータは、この内半径ｒｉである。スクリュープロファイルの別の重要パラメータは、フライト深さｈである。
【０００６】
外スクリュー半径と同じ半径を有するスクリュープロファイルの領域は、先端領域と称される。内半径と同じ半径を有するスクリュープロファイルの領域は、底領域と称される。外スクリュー半径よりも小さいが内半径よりも大きい半径を有するスクリュープロファイルの領域は、側面領域と称される。２つのバレル孔が互いに重なる多軸押出機の領域は、噛み合い帯域と称される。２つのバレル孔の間の２つの交点は、バレル交点と称される。
【０００７】
ｚ−フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度δ＿ｋｗは、以下のように計算される：δ＿ｋｗ＝π／ｚ−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ）、πは円周率（π≒３．１４１５９）である［１］。先端角度を計算するためのこの式によれば、１−フライトおよび２−フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度は、同じ中心距離および同じ外スクリュー半径であれば、π／２だけ異なる。バレル半径ｒｇが外半径ｒａと同じ場合、２つのバレル交点の間の開口角度δ＿ｇｚは、δ＿ｇｚ＝２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ）となるように計算されることができる。単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルにおいて、これは、外スクリュー半径と中心距離との間の比率が約０．７０７よりも小さいとき、噛み合い帯域はスクリュープロファイルの先端領域によって完全に封止されることを意味する。
【０００８】
２つのバレル交点を包囲するバレル領域は、噛み合い帯域と称される。以下の記述の文脈において、この領域は、各バレル孔に、２つのバレル交点の各々に基づいて、バレル孔の中心点に対するδ＿ｇｂの角度を含み、この角度は、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と、２つのバレル交点の間の開口角度との間の差、δ＿ｇｂ＝π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ）より計算され得る。
【０００９】
［１］は、二軸および多軸押出機の設計、機能、および操作についても詳細に説明している。１章全体（２２７から２４８ページ）が、スクリュー要素およびこの動作のモードの主題に割かれている。搬送、混練、および混合要素の設計ならびに機能の詳細な説明が提供されている。異なる数のフライト（またはスクリュー溝）を備えるスクリュー要素の間での変移を提供するために、ワッシャがスペーサとして使用されることが多い。特殊な場合には、異なる数のフライトを備える２つのスクリュープロファイルの間で継続的な変移を提供する、いわゆる変移要素が使用され、自己洗浄用の一対のスクリュープロファイルが各推移点に存在する。
【００１０】
ＤＥ８１３１５４は、単一フライトの、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを描写している。このようなスクリュープロファイルは、先端領域が噛み合い帯域を密封するという利点を有し、この結果、このスクリュープロファイルに基づく搬送要素は、高い圧力上昇能力を有することになる。このようなスクリュープロファイルは、先端領域が非常に広いという欠点を有し、この結果、処理される粘性流体に対して望ましくない熱的および機械的応力が生じてしまう。
【００１１】
ＵＳ４１３１３７１ＡおよびＤＥ３４１２２５８Ａ１では、偏心で、三重フライトの、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルが描写されている。これらの偏心は常に、１つの先端のみがバレルをワイプするようになっている。このようなスクリュープロファイルは、噛み合い帯域が封止されていないという欠点を有し、この結果、このようなスクリュープロファイルに基づく搬送要素の圧力上昇能力は低くなる。
【００１２】
ＤＥ４２３９２２０Ａ１は、３つのフライトの先端角度のサイズが異なる、三重フライト自己洗浄スクリュープロファイルを描写している。最も大きい先端角度の先端のみがバレルに接触する。このようなスクリュープロファイルは、噛み合い帯域が封止されていないという欠点を有し、この結果、このようなスクリュープロファイルに基づく搬送要素の圧力上昇能力は低くなる。
【００１３】
ＥＰ２１３１Ａ１は、とりわけ、２つの先端領域がバレルをワイプし、２つの底領域の間に位置する側面領域とバレルとの間の距離がフライト深さの半分以下である、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを描写している。このようなスクリュープロファイルは、前記側面領域とバレルとの間の距離が非常に短いために、側面領域が、このようなスクリュープロファイルに基づく搬送要素内の圧力の上昇を妨げる、流れに対する障害物の役割を果たすという欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】独国特許第８６２，６６８号明細書
【特許文献２】独国特許第８１３１５４号明細書
【特許文献３】米国特許第４１３１３７１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第３４１２２５８号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第４２３９２２０号明明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第２１３１号明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｋｌｅｍｅｎｓ  Ｋｏｈｌｇｒｕｅｂｅｒ：Ｄｅｒ  Ｇｌｅｉｃｈｌａｕｆｉｇｅ  Ｄｏｐｐｅｌｓｃｈｎｅｃｋｅｎｅｘｔｒｕｄｅｒ（「Ｔｈｅ  ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ  ｅｘｔｒｕｄｅｒ」），Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ：Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ，Ｍｕｎｉｃｈ，２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って、先行技術によれば、可能な限り高い圧力上昇、製品に対する可能な限り低い熱的および機械的応力、ならびに流れに対する可能な限り低い抵抗を同時に生じる多軸押出機用のスクリュー要素を提供するという問題が発生した。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
驚くことに、この問題は、側面領域、先端領域、および底領域の特定の配列を有するスクリュー要素によって解決可能であることが見出された。
【００１８】
従って、本発明は、生成および被生成スクリュープロファイルが封止領域−変移領域−溝領域−変移領域の配列を有することを特徴とする、多軸押出機用の新規なスクリュー要素に関する。
【００１９】
封止領域は、先端領域−側面領域−先端領域の配列であると理解される。
【００２０】
溝領域は、底領域−側面領域−底領域の配列であると理解される。
【００２１】
変移領域は、側面領域で始まって側面領域で終わる、スクリュープロファイル領域の配列であると理解される。
【００２２】
本発明によるスクリュー要素の封止領域は、好ましくは、
側面領域が、２つのバレル交点の間の開口角度の半分以上（δ＿ｆｂ１≧ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは２つのバレル交点の間の開口角度以上（δ＿ｆｂ１≧２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｆｂ１を有し、
１つの先端領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｋｂ１≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｋｂ１≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｋｂ１を有し、
もう１つの先端領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｋｂ２≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｋｂ２≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｋｂ２を有することを特徴とする。
【００２３】
封止領域の先端および側面領域の角度δ＿ｋｂ１、δ＿ｋｂ２、およびδ＿ｆｂ１の和は、好ましくは０．７５＊δ＿ｇｚから２＊δ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。特に好適な実施形態において、封止領域の底および側面領域の角度δ＿ｋｂ１、δ＿ｋｂ２、およびδ＿ｆｂ１の和は、δ＿ｇｚからδ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。
【００２４】
本発明によるスクリュー要素の溝領域は、好ましくは、
側面領域が、２つのバレル交点の間の開口角度の半分以上（δ＿ｆｂ２≧ａｒｃｃｏｓｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは２つのバレル交点の間の開口角度以上（δ＿ｆｂ２≧２＊（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｆｂ２を有し、側面領域とスクリュー半径ｒａとの間の最短距離がフライト深さｈの半分より長く、
１つの底領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｎｂ１≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｎｂ１≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｎｂ１を有し、
もう１つの底領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｎｂ２≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｎｂ２≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｎｂ２を有することを特徴とする。
【００２５】
溝領域の底および側面領域の角度δ＿ｎｂ１、δ＿ｎｂ２、およびδ＿ｆｂ２の和は、好ましくは０．７５＊δ＿ｇｚから２＊δ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。特に好適な実施形態において、溝領域の底および側面領域の角度δ＿ｎｂ１、δ＿ｎｂ２、およびδ＿ｆｂ２の和は、δ＿ｇｚからδ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。
【００２６】
変移領域は、側面領域から始まって側面領域で終わることを特徴とする。好ましくは、変移領域は、側面領域−先端領域−側面領域の配列、または側面領域−底領域−側面領域の配列、または側面領域−先端領域−側面領域−底領域−側面領域の配列、または側面領域−底領域−側面領域−先端領域−側面領域の配列からなる。特に好適な実施形態において、変移領域は、側面領域からなる。この場合、変移領域はこの１つの前記側面領域で開始および終了する。
【００２７】
本発明は、個別のスクリュー要素および中心シャフトからなるスクリューとともに今日一般的に使用されるタイプのモジュラー設計のスクリュー要素に限定されるものではなく、一体型に設計されたスクリューにも使用可能である。従って、スクリュー要素は、統合された全体として設計されたスクリューも対象とする。
【００２８】
本発明によるスクリュープロファイルは、搬送、混練、および／または混合要素としても使用可能である。
【００２９】
周知のように（例えば、［１］の２２７から２４８ページ参照）、搬送要素は、継続的に回転して軸方向にスクリュー状に延在するスクリュープロファイルによって特徴付けられる。搬送要素は、右回りであっても左回りであってもよい。搬送要素のピッチ、即ちスクリュープロファイルの完全な回転に必要とされる軸長は、好ましくは、中心距離の０．１から１０倍の範囲であって、搬送要素の軸長は、好ましくは中心距離の０．１から１０倍の範囲である。
【００３０】
周知のように（例えば、［１］の２２７から２４８ページ参照）、混練要素は、混練ディスクの形状で段階的に軸方向に延在するスクリュープロファイルによって特徴付けられる。これらの混練ディスクは、右回り、左回り、または中立的に配置されることが可能である。混練ディスクの軸長は、好ましくは中心距離の０．０５から１０倍の範囲である。２つの隣接する混練ディスクの間の軸方向距離は、好ましくは中心距離の０．００２から０．１倍の範囲である。
【００３１】
周知のように（例えば、［１］の２２７から２４８ページ参照）、混合要素は、スクリュー先端に開口部を備える搬送要素を設計することによって形成される。混合要素は、右回りであっても左回りであってもよい。混合要素のピッチは、好ましくは中心距離の０．１から１０倍の範囲であって、要素の軸長は、好ましくは中心距離の０．１から１０倍の範囲である。開口部は好ましくは、ｕ字またはｖ字溝の形状で設計され、好ましくは後方搬送するようにまたは軸と平行に配置される。
【００３２】
当業者は、完全ワイピング・スクリュー・プロファイルが二軸押出機に直接組み込まれることができないという事実、およびスクリューの間のクリアランスが実際に必要とされるという事実を承知している。多くの異なる可能な戦略が、［１］の２８ページ以降に、この目的のために記載されている。本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルのため、スクリュープロファイルの直径に基づき、０．００１から０．１の範囲のクリアランス、好ましくは０．００２から０．０５、特に好ましくは０．００４から０．０２の範囲のクリアランスが、使用可能である。当業者には周知のように、これらのクリアランスはスクリューとバレルとの間、またはあるスクリューと別のスクリューとの間で、サイズが異なってもよく、または同じであってもよい。これらのクリアランスは、一定であってもよく、特定の制限内で可変であってもよい。クリアランス内でスクリュープロファイルを移動させることも可能である。可能なクリアランス戦略は、中心距離の増加、縦方向等距離クリアランス、または三次元等距離クリアランスについて［１］の２８ページ以降に記載されているものを含む。これらの戦略の全ては、当業者にとって周知である。中心距離を増加する場合、より小さい直径を有するスクリュープロファイルが構成され、スクリュー間のクリアランスのサイズによって引き離される。縦方向等距離クリアランスの方法の場合、縦断面（軸に平行）のプロファイル輪郭が、軸に向かって内側に、スクリュー間のクリアランスの半分だけ移動させられる。三次元等距離クリアランスの方法の場合、これはスクリュー要素が回転する際にこれに沿って互いにワイプし合う三次元曲線輪郭に基づいているが、各スクリュー要素は、この製造工程において、完全ワイピングプロファイルの表面に対して垂直方向に、スクリュー間に必要なクリアランスの半分だけ減少される。好ましくは、縦方向等距離クリアランス、および三次元等距離クリアランスが使用される。特に好ましくは、三次元等距離クリアランスが使用される。
【００３３】
本発明はまた、本発明による新規なスクリュー要素を製造する方法に関する。
【００３４】
通常の平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルは、以下に記載される通常の方法によって獲得されることができる。
【００３５】
生成および被生成スクリュープロファイルの回転軸の間に選択可能な中心距離ａを有する、平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する通常の方法は、生成スクリュープロファイルはｎ個の円弧からなり、被生成スクリュープロファイルはｎ’個の円弧からなることを特徴とし、
生成スクリュープロファイルおよび被生成スクリュープロファイルは同じ平面内に位置し、
生成スクリュープロファイルの回転軸と被生成スクリュープロファイルの回転軸は各々が、スクリュープロファイルの前記平面に対して垂直に位置し、生成スクリュープロファイルの回転軸と前記平面との間の交点は生成スクリュープロファイルの回転点と称され、被生成スクリュープロファイルの回転軸と前記平面との間の交点は被生成スクリュープロファイルの回転点と称され、
生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎは、ｎが１以上の整数となるように選択され、
生成スクリュープロファイルの外半径ｒａは、ｒａが０より大きく（ｒａ＞０）、および中心距離以下（ｒａ≦ａ）となるように選択され、
生成スクリュープロファイルの内半径ｒｉは、ｒｉが０以上（ｒｉ≧０）、およびｒａ以下（ｒｉ≦ｒａ）となるように選択され、
生成スクリュープロファイルの円弧は、生成スクリュープロファイルの回転軸の周りに時計回りまたは反時計回りに、以下の構成に従って、
生成スクリュープロファイルの全ての円弧は、閉鎖凸状スクリュープロファイルが得られるように、接線方向に相互に融合し、半径が０である円弧は、半径が０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数であるｅｐｓ（ｅｐｓ＜＜１、ｅｐｓ→０）である円弧として扱われ、
生成スクリュープロファイルの全ての円弧は、外半径ｒａおよび内半径ｒｉを有し、この中心点が生成スクリュープロファイルの回転点上に位置する、環帯の境界リングの間または境界リング上に位置し、
生成スクリュープロファイルの円弧のうち少なくとも１つは、生成スクリュープロファイルの外半径ｒａに接し、
生成スクリュープロファイルの円弧のうち少なくとも１つは、生成スクリュープロファイルの内半径ｒｉに接するように配置され、
角度α＿１および半径ｒ＿１によって定義される生成スクリュープロファイルの第一円弧のサイズは、弧度法において、角度α＿１が０以上および２π以下となるように選択され、πは円周率（π≒３．１４１５９）であると理解され、半径ｒ＿１は０以上および中心距離ａ以下であり、この第一円弧の２つの異なる点を位置決めすることによって得られる、生成スクリュープロファイルのこの第一円弧の位置は、上記構成規則に従って定義され、位置決めされるこの第一円弧の第一点は、好ましくはこの第一円弧の始点であり、位置決めされるこの第一円弧の第二点は、好ましくはこの第一円弧の中心点であり、
角度α＿２、・・・、α＿（ｎ−１）および半径ｒ＿２、・・・、ｒ＿（ｎ−１）によって定義される、生成スクリュープロファイルの付加的なｎ−２個の円弧のサイズは、弧度法において、角度α＿２、・・・、α＿（ｎ−１）が０以上および２π以下となり、半径ｒ＿２、・・・、ｒ＿（ｎ−１）が０以上および中心距離ａ以下となるようになっており、生成スクリュープロファイルのこれら付加的なｎ−２個の円弧の位置は、上記構成規則に従って定義され、
角度α＿ｎおよび半径ｒ＿ｎによって定義される、生成スクリュープロファイルの最後の円弧のサイズは、弧度法において、生成スクリュープロファイルのｎ個の円弧のｎ個の角度の和が２πとなるようになっており、角度α＿ｎは、弧度法において、０以上および２π以下であって、半径ｒ＿ｎは、生成スクリュープロファイルを閉鎖し、半径ｒ＿ｎは０以上および中心距離ａ以下であり、生成スクリュープロファイルの最後の円弧の位置は、上記構成規則に従って定義され、
被生成スクリュープロファイルのｎ’個の円弧は、生成スクリュープロファイルのｎ個の円弧に基づいており、
被生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎ’は、生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎと等しく、ｎ’は整数であり、
被生成スクリュープロファイルの外半径ｒａ’は、中心距離から生成スクリュープロファイルの内半径ｒｉを引いた差に等しく（ｒａ’＝ａ−ｒｉ）、
被生成スクリュープロファイルの内半径ｒｉ’は、中心距離から生成スクリュープロファイルの外半径ｒａを引いた差に等しく（ｒｉ’＝ａ−ｒａ）、
被生成スクリュープロファイルのｉ番目の円弧の角度α＿ｉ’は、生成スクリュープロファイルのｉ番目の円弧の角度α＿ｉと同じであり、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’までの範囲の全ての整数を表す指数であり（α＿１’＝α＿１、α＿ｎ’＝α＿ｎ）、
被生成スクリュープロファイルのｉ’番目の円弧の半径ｒ＿ｉ’と生成スクリュープロファイルのｉ番目の円弧の半径ｒ＿ｉとの和は中心距離ａに等しく、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’まで範囲の全ての整数を表す指数であり（ｒ＿１’＋ｒ＿１＝ａ、・・・、ｒ＿ｎ’＋ｒ＿ｎ＝ａ）、
被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点と生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の中心点との間の距離は中心距離ａに等しく、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点と被生成スクリュープロファイルの回転点との間の距離は生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の中心点と生成スクリュープロファイルの回転点との間の距離と同じであって、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点と生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の中心点との間の接続線は、被生成スクリュープロファイルの回転点と生成スクリュープロファイルの回転点との間の接続線と平行な線であって、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’までの範囲の全ての整数を表す指数であり、
被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の始点が、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点に対して、反対方向に、生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧に対しては、生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の始点の方向に位置し、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’までの範囲の全ての整数を表す指数となるようになっている。
【００３６】
平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成するための本発明による通常の処理は、被生成スクリュープロファイルにおいて、以下の特徴を生じさせる：
被生成スクリュープロファイルは閉鎖しており、
被生成スクリュープロファイルは凸状であり、
被生成スクリュープロファイルの円弧の各々は、被生成スクリュープロファイルにおける隣の円弧と接線方向に融合し、半径が０である円弧は、半径が０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数であるｅｐｓ（ｅｐｓ＜＜１、ｅｐｓ→０）である円弧として扱われ、
被生成スクリュープロファイルの全ての円弧は、外半径ｒａ’および内半径ｒｉ’を有し、この中心点が被生成スクリュープロファイルの回転点上に位置する、環帯の境界リングの間または境界リング上に位置し、
被生成スクリュープロファイルの円弧のうち少なくとも１つは、被生成スクリュープロファイルの外半径ｒａ’に接し、
被生成スクリュープロファイルの円弧のうち少なくとも１つは、被生成スクリュープロファイルの内半径ｒｉ’に接する。
【００３７】
平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する通常の方法は、生成スクリュープロファイルの内半径ｒｉが中心距離ａから生成スクリュープロファイルの外半径ｒａを引いた差に等しい場合にのみ（ｒｉ＝ａ−ｒａ）、被生成スクリュープロファイルの外半径ｒａ’が生成スクリュープロファイルの外半径ｒａと同一であり、被生成スクリュープロファイルの内半径ｒｉ’が生成スクリュープロファイルのない半径ｒｉと同一であることも、意味する。
【００３８】
生成スクリュープロファイルが半径ｒ＿ｉ＝０の円弧を有する場合、スクリュープロファイルは、円弧のこの点において、このサイズが角度α＿ｉによって特徴付けられる捻れを有する。被生成スクリュープロファイルが半径ｒ＿ｉ’＝０の円弧を有する場合、スクリュープロファイルは、円弧のこの点において、このサイズが角度α＿ｉ’によって特徴付けられる捻れを有する。
【００３９】
平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する通常の方法はまた、角度定規およびコンパスを使用することによってのみ実行可能であることを特徴とする。従って、生成スクリュープロファイルのｉｎ番目および（ｉ＋１）ｎ番目の円弧の間の接線方向移動は、ｉｎ番目の円弧の終点の周りに半径ｒ＿（ｉ＋１）の円を形成することによって構成され、生成スクリュープロファイルの回転点に近い方に位置している、この円と、ｉｎ番目の円弧の中心点および終点を通る直線との間の交点は、（ｉ＋１）ｎ番目の円弧の中心点である。実際には、角度定規およびコンパスの代わりに、これらのスクリュープロファイルを構成するためにコンピュータプログラムが使用される。
【００４０】
この通常の方法によって生成されるスクリュープロファイルは、フライト数ｚとは無関係である。
【００４１】
被生成スクリュープロファイルは、生成スクリュープロファイルとは異なっていてもよい。本記述から当業者には容易に理解できるように、この通常の方法は、異なる数のフライトを有するスクリュー要素の間の変移要素を生成するのに、特に適している。ｚ個のフライトを備えるスクリュープロファイルに基づいて、最終的に、ｚとは異なるフライト数ｚ’を有するスクリュープロファイルが得られるように、生成および被生成スクリュープロファイルを徐々に変化させることが可能である。この変移の間、円弧の数を減少または増加させることが可能である。
【００４２】
実際に使用される典型的なスクリュープロファイルは、生成および被生成スクリュープロファイルが奇数のフライト数では同一であり、偶数のフライト数では、被生成スクリュープロファイルが、角度π／ｚを通じて生成または被生成スクリュープロファイルを回転させる際に生成スクリュープロファイル上に同じように重複可能であることを特徴とする。先行技術において周知であってｚ個のフライトを有するこのようなスクリュープロファイルは、生成スクリュープロファイルの平面に対して垂直な、正確にｚ個の対称面を有し、生成スクリュープロファイルの回転軸を通ることを特徴とする。被生成スクリュープロファイルにも、同じことが該当する。各スクリュープロファイルは、対応するスクリュープロファイルの回転のそれぞれの点に基づいてπ／ｚの断面角度を有する２＊ｚ個の断面からなり、それぞれの対称面の周りの回転または鏡写しの際に、相互に重複することができる。このようなスクリュープロファイルは、対称であると称される。平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成するための、本発明による第一の特殊な方法において、フライト数ｚが適用され、スクリュープロファイルを２＊ｚ個の断面にさらに分割する。しかし、本発明によるこの第一の特殊な方法を使用すると、２＊ｚ個の断面が対称面の周りの回転および／または鏡写しによって相互に重複され得る対称スクリュープロファイルだけではなく、非対称スクリュープロファイルも生成することが可能である。
【００４３】
第一の特殊な方法は、
フライト数ｚを選択することであり、ｚは１以上の整数であり、
４＊ｚの整数倍ｐとなるように、生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎを選択すること、
生成スクリュープロファイルが２＊ｚ個の断面にさらに分割されることを特徴とし、これらの断面は
格段面が弧度法において、相互にπ／ｚの角度を形成し、生成スクリュープロファイルの回転点において相互に交差する、２つの直線によって境界を付けられ、これら２つの直線は断面境界線と称され、πは円周率（π≒３．１４１５９）であり、
これら２＊ｚ個の断面の各々は第一および第二区画にさらに分割され、
断面の第一区画は、昇順または降順で付番されたｐ個の円弧からなり、
ｐ個の円弧に属する角度α＿１、・・・、α＿ｐは、これらの角度の和がπ／（２＊ｚ）となるようになっており、角度α＿１、・・・、α＿ｐは、弧度法において、０以上およびπ／（２＊ｚ）以下であり、
断面の第二区画は、断面の第一区画とは逆の順で付番されたｐ’個の円弧からなり、ｐ’はｐと同じ整数であり、
ｐ’個の円弧の角度α＿ｐ’、・・・、α＿１’は、断面の第二区画のｊ’番目の円弧の角度α＿ｊ’が断面の第一区画のｊ番目の円弧の角度α＿ｊと同じになるように定義され、ｊは１から円弧の数ｐまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｊ’は１から円弧の数ｐ’までの範囲の全ての整数を表す指数であり（α＿１’＝α＿１、・・・、α＿ｐ’＝α＿ｐ）、
断面の第二区画のｊ’番目の円弧の半径ｒ＿ｊ’と断面の第一区画のｊ番目の円弧の半径ｒ＿ｊの和が中心距離ａに等しく、ｊは１から円弧の数ｐまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｊ’は１から円弧の数ｐ’までの範囲の全ての整数を表す指数であり（ｒ＿１’＋ｒ＿１＝ａ、・・・、ｒ＿ｐ’＋ｒ＿ｐ＝ａ）、
円弧の中心点および断面の第一区画においてスクリュープロファイルが始まる始点は、この断面の断面境界線の１つの上に位置し、選択される断面境界線は、円弧が時計回りに配置されているか反時計回りに配置されているかに依存し、
断面の第一区画においてスクリュープロファイルが終わる円弧の終点は、一点において直線ＦＰに接し、直線ＦＰはこの断面の２つの境界限の角の二等分線であって、中心距離の半分に等しいこの断面の方向の生成スクリュープロファイルの回転点からのこのような距離において、角の二等分線は、断面境界線と同じように、生成スクリュープロファイルの回転点を通過することを特徴とする。
【００４４】
ｚ個のフライトを備える、平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する、この第一の特殊な方法は、被生成スクリュープロファイルの円弧の半径が、逆の順で、生成スクリュープロファイルの円弧の半径と同じになるように、被生成スクリュープロファイルの各断面が設計されているような、被生成スクリュープロファイルを生成する。
【００４５】
第一の特殊な方法によって生成されたスクリュープロファイルは、相互に異なっていてもよい２＊ｚ個の断面からなる。断面が相互に異なる場合、スクリュープロファイルは非対称である。
【００４６】
対称スクリュープロファイルの場合、２＊ｚ個の全ての断面は、断面境界線の周りを回転および／または鏡写しにされる際に、同じように重複されてもよい。次いで、断面境界線は、それぞれのプロファイルの対称面とプロファイルが位置する平面との間の交点の線上に位置する。従って、これは、ｚ個のフライトを備える、平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する、第二の特殊な方法を表す。この第二の特殊な方法は、
生成スクリュープロファイルの第一断面のみが事前に定義されており、
残りの断面は、断面境界線の周りの連続的な鏡写しによって生成されることを特徴とする。
【００４７】
これらの特殊な方法はまた、角度定規およびコンパスを使用することによってのみ実行可能であることを特徴とする。従って、生成スクリュープロファイルの断面の第一区画のｊ番目および（ｊ＋１）番目の円弧の間の接線方向移動は、ｊ番目の円弧の終点の周りに半径ｒ＿（ｊ＋１）の円を形成することによって構成され、生成スクリュープロファイルの回転点に近い方に位置している、中心点を通る直線を有するこの円と、ｊ番目の円弧の終点との間の交点は、（ｊ＋１）番目の円弧の中心点である。さらに、円弧が昇順で符番されている場合には、生成スクリュープロファイルの断面の第一区画のｐ番目の円弧は、接線が（ｐ−１）番目の円弧の終点で（ｐ−１）番目の円弧上に位置するように構成され、接線と直線ＦＰとの間の交点は、（ｐ−１）番目の円弧の終点と、接線と直線ＦＰとの間の交点との間の距離に等しい半径を有する円の中心点であり、円と直線ＦＰとの間の選択された時計方向の交点は、ｐ番目の円弧の終点と直線ＦＰとの間の必要とされる接点である。実際には、角度定規およびコンパスの代わりに、スクリュープロファイルを構成するためにコンピュータが使用される。
【００４８】
本記述から当業者には容易に理解できるように、これらの特殊な方法はまた、同じ数のフライトを有するスクリュー要素の間の変移要素を生成するのに適している。ｚ個のフライトを有するスクリュープロファイルに基づいて、変移においてスクリュープロファイルを徐々に変化させることによって、異なるｚフライト・スクリュー・プロファイルを得ることができる。変移の間、円弧の数を減少または増加させることが可能である。
【００４９】
通常の方法および特殊な方法のいずれも、本発明によるスクリュー要素のプロファイルを生成するのに適している。この目的のために、生成および被生成スクリュープロファイルを形成するための円弧は、スクリュープロファイルが封止領域−変移領域−溝領域−変移領域の配列からなるように配置される。
【００５０】
先端領域−側面領域−先端領域の配列からなる封止領域には、好ましくは以下の内容が適用される：
側面領域が、２つのバレル交点の間の開口角度の半分以上（δ＿ｆｂ１≧ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは２つのバレル交点の間の開口角度以上（δ＿ｆｂ１≧２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｆｂ１を有し、
１つの先端領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｋｂ１≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｋｂ１≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｋｂ１を有し、
この他の先端領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｋｂ２≦π−ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｋｂ２≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｋｂ２を有する。
【００５１】
封止領域の先端および側面領域の角度δ＿ｋｂ１、δ＿ｋｂ２、およびδ＿ｆｂ１の和は、好ましくは０．７５＊δ＿ｇｚから２＊δ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。特に好適な実施形態において、封止領域の先端および側面領域の角度δ＿ｋｂ１、δ＿ｋｂ２、およびδ＿ｆｂ１の和は、δ＿ｇｚからδ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。
【００５２】
底領域−側面領域−底領域の配列からなる、溝領域には、好ましくは以下の内容が適用される：
側面領域が、２つのバレル交点の間の開口角度の半分以上（δ＿ｆｂ２≧ａｒｃｃｏｓｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは２つのバレル交点の間の開口角度以上（δ＿ｆｂ２≧２＊（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｆｂ２を有し、側面領域とスクリュー半径ｒａとの間の最短距離がフライト深さｈの半分より長く、
１つの底領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｎｂ１≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｎｂ１≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｎｂ１を有し、
この他の底領域が、単一フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度と２つのバレル交点の間の開口角度との間の差以下（δ＿ｎｂ２≦π−４＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））であり、好ましくは二重フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルの先端角度以下（δ＿ｎｂ２≦π／２−２＊ａｒｃｃｏｓ（０．５＊ａ／ｒａ））である、スクリュープロファイルの回転点から始まる角度δ＿ｎｂ２を有する。
【００５３】
溝領域の底および側面領域の角度δ＿ｎｂ１、δ＿ｎｂ２、およびδ＿ｎｆ２の和は、好ましくは０．７５＊δ＿ｇｚから２＊δ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。特に好適な実施形態において、溝領域の底および側面領域の角度δ＿ｎｂ１、δ＿ｎｂ２、およびδ＿ｎｆ２の和は、δ＿ｇｚからδ＿ｇｂ＋δ＿ｇｚの範囲である。
【００５４】
変移領域は、側面領域から始まって側面領域で終わることを特徴とする。好ましくは、変移領域は、側面領域−先端領域−側面領域の配列、または側面領域−底領域−側面領域の配列、または側面領域−先端領域−側面領域−底領域−側面領域の配列、または側面領域−底領域−側面領域−先端領域−側面領域の配列からなる。特に好適な実施形態において、変移領域は、側面領域からなる。この場合、変移領域はこの１つの前記側面領域で開始および終了する。
【００５５】
コンピュータを使用して、スクリュープロファイルを生成する方法を実行することが、推奨可能である。スクリュー要素の寸法は、スクリュー要素を製造するための、ＣＡＤによるフライス盤に入力可能な形態となる。
【００５６】
上記のようにプロファイルが生成された後、本発明によるスクリュー要素が、例えばフライス盤を使用して製造されることができる。スクリュー要素を製造するのに好適な材料は、鋼、特に窒化鋼およびステンレス鋼である。
【００５７】
本発明はまた、多軸押出機における本発明によるスクリュー要素の使用に関する。好ましくは、本発明によるスクリュー要素は、二軸押出機に使用される。スクリュー要素は、混練または搬送要素の形状で、多軸押出機に含まれてもよい。また、１つの押出機において混練および搬送要素を相互に結合することも可能である。本発明によるスクリュー要素は、先行技術より周知の他のスクリュー要素と結合されてもよい。
【００５８】
本発明による新規なスクリュー要素は、先行技術による周知のスクリュー要素の上記欠点を有していないことを特徴とする。具体的には、本発明によるスクリュー要素は、１つの先端領域が常に噛み合い帯域内に位置するように、噛み合い帯域を封止させることができ、この結果、このようなスクリュープロファイルに基づく搬送要素の圧力上昇能力が高くなる。
【００５９】
本発明によるスクリュー要素の好適な一実施形態は、可能な限り小さい先端領域を有し、これによって製品にかかる熱的および機械的応力を最小限に抑える。
【００６０】
本発明によるスクリュー要素の好適な一実施形態において、２つの底領域の間に位置する側面領域は、フライト深さの半分よりも大きい距離だけバレルから離れており、これによって流れに対する抵抗を低く保つ。
【００６１】
本発明によるスクリュー要素の好適な一実施形態において、スクリュー要素は、多軸押出機の全てのスクリュー、または二軸押出機の２つのスクリューで、同一のスクリュープロファイルを有する。
【００６２】
本発明は、図面を用いて以下に説明されるが、これらの図面に限定されるものではない。全ての図面は、コンピュータプログラムを用いて得られたものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１ａ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図１ｂ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図１ｃ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図１ｄ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図２ａ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図２ｂ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図２ｃ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図２ｄ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図３ａ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図３ｂ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図４ａ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図４ｂ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図５】６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図６ａ】６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図６ｂ】６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図７】６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図８ａ】６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図８ｂ】６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図９】４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図１０ａ】４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図１０ｂ】４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図１１ａ】４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図１１ｂ】４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。
【図１２ａ】４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図１２ｂ】４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図１３ａ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図１３ｂ】８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。
【図１４ａ】本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの偏心位置決めのための好適な変形例を描写している。
【図１４ｂ】本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの偏心位置決めのための好適な変形例を描写している。
【図１４ｃ】本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの偏心位置決めのための好適な変形例を描写している。
【図１４ｄ】本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの偏心位置決めのための好適な変形例を描写している。
【図１５ａ】製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスが製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスと同じであるクリアランス戦略を描写している。
【図１５ｂ】製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスが製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスよりも小さいクリアランス戦略を描写している。
【図１５ｃ】製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスが製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスよりも大きいクリアランス戦略を描写している。
【図１５ｄ】特に大きいクリアランスを備える、図１５ｃによるさらなる変形例を描写している。
【図１６ａ】可能な移動の選択肢を描写している。
【図１６ｂ】可能な移動の選択肢を描写している。
【図１６ｃ】可能な移動の選択肢を描写している。
【図１６ｄ】可能な移動の選択肢を描写している。
【図１７ａ】本発明による一対の単一フライト搬送要素の一例を描写している。
【図１７ｂ】本発明による一対の単一フライト混練要素の一例を描写している。
【図１８ａ】好適な２円スクリュープロファイルを描写している。
【図１８ｂ】好適な２円スクリュープロファイルを描写している。
【図１８ｃ】好適な２円スクリュープロファイルを描写している。
【図１８ｄ】好適な２円スクリュープロファイルを描写している。
【図１９ａ】好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図１９ｂ】好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図１９ｃ】好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図１９ｄ】好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図２０ａ】さらなる好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図２０ｂ】さらなる好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図２０ｃ】さらなる好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図２０ｄ】さらなる好適な４円スクリュープロファイルを描写している。
【図２１ａ】図１８ｃによる、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。
【図２１ｂ】図１９ｃによる、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。
【図２１ｃ】図２０ｃによる、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。
【図２２ａ】図１８ｃによる、三重フライト・スクリュー・プロファイルの偏心位置決めを描写している。
【図２２ｂ】図１９ｃによる、三重フライト・スクリュー・プロファイルの偏心位置決めを描写している。
【図２２ｃ】図２０ｃによる、三重フライト・スクリュー・プロファイルの偏心位置決めを描写している。
【図２３ａ】図１９ｃによるスクリュープロファイルに基づく、本発明による一対の偏心的三重フライト搬送要素の一例を描写している。
【図２３ｂ】図１９ｃのスクリュープロファイルに基づく、本発明による一対の偏心三重フライト混練要素の一例を描写している。
【図２４ａ】変移段階の開始における一対の二重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。
【図２４ｂ】二重フライト・スクリュー・プロファイルから単一フライト・スクリュー・プロファイルへの変移が２０％まで完了した、一対の変移プロファイルを示す。
【図２４ｃ】変移が４０％まで完了した一対の変移プロファイルを示す。
【図２４ｄ】変移が６０％まで完了した一対の変移プロファイルを示す。
【図２４ｅ】変移が８０％まで完了した一対の変移プロファイルを示す。
【図２４ｆ】変移段階の終了における一対の単一フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。
【図２５】本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの半分の断面を示す。
【図２６】２つの孔を備える８の字型スクリューバレルを描写している。
【図２７】本発明によるスクリュープロファイルの角度δ＿ｆｂ１、δ＿ｆｂ２、δ＿ｎｂ１、δ＿ｎｂ２、δ＿ｋｂ１、およびδ＿ｋｂ２を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
方法を様々な押出機のサイズに適用する過程を簡素化するために、スクリュープロファイルおよび要素を生成ならびに／または定義するための無次元パラメータを使用することが推奨可能である。中心距離ａは、このパラメータが押出機において変更できないので、例えば長さまたは半径などの幾何学的パラメータのための便利な基準パラメータである。無次元中心距離は、Ａ＝ａ／ａ＝１である。スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径は、ＲＡ＝ｒａ／ａである。スクリュープロファイルの無次元内半径は、ＲＩ＝ｒｉ／ａである。スクリュープロファイルの無次元フライト深さは、Ｈ＝ｈ／ａ＝ＲＡ−ＲＩである。
【００６５】
図中、全ての幾何学的パラメータは、それぞれの無次元形式で使用される。全ての角度は、弧度法に関して提示される。
【００６６】
図２５は、本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの半分の断面を示す。この原点にスクリュープロファイルの回転点が位置する、ｘｙ座標系が、図の中央にある。スクリュープロファイルの円弧は、それぞれの円弧番号が記された、太い実線で描かれている。円弧の中心点は、小さい丸印で描かれている。各円弧の中心点は、細い実線によって、この始点および終点に接続されている。直線ＦＰは、細い点線で描かれている。外スクリュー半径ＲＡは、細い破線によって特徴付けられ、この数値は各図面の右下に有効桁数４桁で与えられている。図面の右側には、各円弧の半径Ｒ、角度α、ならびに中心点のｘおよびｙ座標ＭｘおよびＭｙが、有効桁数４桁で与えられている。スクリュープロファイルは、これらの値によって明確に定義される。ｘ軸を中心に描かれた半分を鏡写しにすることによってスクリュープロファイル全体が得られるように、スクリュープロファイルはｘ軸に対して鏡対称である。
【００６７】
外スクリュー半径と同じ半径を有するスクリュープロファイルのこれらの領域は、先端領域と称される。図２５に示される例において、これは外スクリュー半径に接する円弧３’のみである。この円弧はＲ＿３’＝０の半径を有し、即ちこの点においてプロファイルは捻れを有している。円弧３’の中心点は、捻れと一致する。「捻れのサイズ」は角度α＿３’によって決定され（α＿３’＝０．８５０１）、即ち円弧３から円弧２’への変移が角度α＿３’を通る回転によって生じる。または言い換えると、円弧３’の中心点における円弧３の接線は、角度α＿３’においてやはり円弧３’の中心点における円弧２’上の接線と、交差する。しかし、円弧３’を含めると、全ての隣接する円弧３→３’、３’→２’は、接線方向に相互に融合する。
【００６８】
内半径と同じ半径を有するスクリュープロファイルのこれらの領域は、底領域と称される。図２５の例において、これは円弧３上の１つの点Ｎのみである。点Ｎは、円弧３の中心点Ｍ＿３およびプロファイルの回転点を通る直線Ｇを描くことによって得られる。この直線Ｇは、点Ｎにおいて円弧３と交差する。
【００６９】
外スクリュー半径よりも小さく内半径よりも大きい半径を有するスクリュープロファイルのこれらの領域は、側面領域と称される。図２５の例において、これらの円弧は、円弧１、円弧２、円弧２’円弧１’、および点Ｎを除く円弧３である。従って、円弧１’で始まり円弧１で終わる、図示されるプロファイル断面には、以下の領域の配列が該当する：側面−側面−先端−側面−底−側面−側面−側面。プロファイルの軸対称のため、これらの領域は、ｘ軸の周りを鏡写しにすることによって、複製される。この結果、本発明による配列を有する全体的なプロファイルが生じる：
Ａ−Ｕ−Ｋ−Ｕであるが、ここでＡは封止領域を表し、Ｕは変移領域を表し、Ｋは溝領域を表す。封止領域は、先端領域−側面領域−先端領域の配列を有する。溝領域は、溝領域−側面領域−底領域の配列を有する。変移領域は、１つの側面領域を有する。
【００７０】
封止領域は、スクリュープロファイルが、側面領域から先端領域への変移において捻れを有することを特徴とする。さらに、この図のスクリュープロファイルは、封止領域から変移領域への変移が捻れを有することを特徴とする。溝領域の側面領域と無次元外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離は０．１００１であり、従ってこれは無次元フライト深さＨ／２＝０．０８の半分よりも大きい。
【００７１】
以下に、本発明による付加的なスクリュー要素が記載される。より良い概略を提供するために、領域（側面領域、先端領域、底領域、封止領域、溝領域、および変移領域）は、図中に印を付けられていない。しかし、図面は領域を決定するために必要とされる全ての情報を含んでいる。さらに、２つのバレル交点の間の開口角度および先端角度などのパラメータは、図面に含まれる情報から容易に計算可能である。
【００７２】
図１から１３は各々、本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの半分の断面を描写している。これらの図面はすべて同じレイアウトを有するが、これは以下に詳細に記載される。この原点にスクリュープロファイルの回転点が位置するｘｙ座標系が、図面の中央にある。スクリュープロファイルの円弧は、それぞれの円弧番号が記された、太い実線で描かれている。円弧の中心点は、小さい丸印の形状で描かれている。各円弧の中心点は、細い実線によって、この始点および終点に接続されている。直線ＦＰは、細い点線で描かれている。外スクリュー半径ＲＡは、細い破線によって特徴付けられ、この数値は各図面の右下に有効桁数４桁で与えられている。図面の右側には、各円弧の半径Ｒ、角度α、ならびに中心点のｘおよびｙ座標ＭｘおよびＭｙが、有効桁数４桁で与えられている。スクリュープロファイルは、これらの値によって明確に定義される。ｘ軸を中心に描かれた半分を鏡写しにすることによってスクリュープロファイル全体が得られるように、各スクリュープロファイルはｘ軸に対して鏡対称である。
【００７３】
スクリュープロファイルの半分が合計２つの円弧からなるスクリュープロファイルは、以後、２円スクリュープロファイルと称される。スクリュープロファイルの半分が合計４つの円弧からなるスクリュープロファイルは、以後、４円スクリュープロファイルと称される。スクリュープロファイルの半分が合計６つの円弧からなるスクリュープロファイルは、以後、６円スクリュープロファイルと称される。スクリュープロファイルの半分が合計８つの円弧からなるスクリュープロファイルは、以後、８円スクリュープロファイルと称される。
【００７４】
図１：図１ａから１ｄは、各々、８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。図１ａから１ｄにおいて、無次元外スクリュー半径ＲＡは０．５８である。図１ａから１ｄにおいて、無次元フライト深さはＨ＝０．１６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図１ａから１ｄのスクリュープロファイルの特性は、封止領域が円弧１から４を含み、側面領域は円弧１を含んで先端領域は円弧２から４を含むことであって、円弧２および４の無次元半径はいずれの場合も０であり、円弧３の無次元半径は無次元外スクリュー半径ＲＡと同じであって、先端領域の円弧は完全に無次元外スクリュー半径ＲＡの上に位置し、これによって噛み合い帯域の線形封止を生じさせる。また、変移領域が円弧４’を含み、この無次元半径が無次元中心距離Ａに等しいことも、これらのスクリュープロファイルの特性である。さらに、これらのスクリュープロファイルは、溝領域が円弧１’から３’を含むことを特徴とし、側面領域は円弧１’および２’を含み、底領域は円弧３’を含み、円弧２’の無次元半径は無次元中心距離Ａに対応し、円弧３’の無次元半径は無次元内半径ＲＩに対応し、底領域の円弧は完全に無次元内半径ＲＩの上に位置している。図１ａから１ｄにおいて、封止領域は、スクリュープロファイルが、各々側面領域から先端領域への変移に捻れを有することを特徴とする。さらに、これらの図面のスクリュープロファイルは、いずれの場合も封止領域から変移領域への変移が捻れであることを特徴とする。図１ｄは、溝領域の側面領域と無次元外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離を描写している。図１ｄにおいて、前記距離は０．０８０１であり、従ってこれは無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０８よりも大きい。
【００７５】
図１ａから１ｄより、封止領域の先端領域のサイズが調整可能であることは明らかである。これらの図面より、封止領域の側面領域と外スクリュー半径との間の最大距離が調整可能であることも、明らかである。
【００７６】
図１ｂおよび１ｃは、円弧１の始点の位置および円弧１’の終点の位置がいずれの場合も同一であることも特徴とする。図１ｂまたは図１ｃをｘ軸を中心に鏡写しにすることにより、ならびに図１ｂのスクリュープロファイルおよび鏡写しにされた図１ｃのスクリュープロファイルから、または図１ｃのスクリュープロファイルおよび鏡写しにされた図１ｂのスクリュープロファイルから、スクリュープロファイルを形成することにより、封止領域の先端領域のサイズが異なる、本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルが得られる。
【００７７】
図２：図２ａから２ｄは、各々、８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。図２ａから２ｄにおいて、無次元外スクリュー半径は、ＲＡ＝０．５５からＲＡ＝０．６７までの範囲にわたって異なる。図２ａから２ｄにおいて、無次元フライト深さはＨ＝０．１０からＨ＝０．３４までの範囲にわたって異なる。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図２ａから２ｄのスクリュープロファイルの特性は、封止領域が円弧１から４を含み、側面領域は円弧１を含んで先端領域は円弧２から４を含むことであって、円弧２および４の無次元半径はいずれの場合も０であり、円弧３の無次元半径は無次元外スクリュー半径ＲＡと同じであって、先端領域の円弧は完全に無次元外スクリュー半径ＲＡの上に位置し、これによって噛み合い帯域の線形封止を生じさせる。また、変移領域が円弧４’を含み、この無次元半径が無次元中心距離Ａと同じであることも、これらのスクリュープロファイルの特性である。さらに、これらのスクリュープロファイルは、溝領域が円弧１’から３’を含むことを特徴とし、側面領域は円弧１’および２’を含み、底領域は円弧３’を含み、円弧２’の無次元半径は無次元中心距離Ａに対応し、円弧３’の無次元半径は無次元内半径ＲＩに対応し、底領域の円弧は完全に無次元内半径ＲＩの上に位置している。図２ａから２ｄにおいて、封止領域は、スクリュープロファイルが、各々側面領域から先端領域への変移に捻れを有することを特徴とする。さらに、これらの図面のスクリュープロファイルは、いずれの場合も封止領域から変移領域への変移が捻れであることを特徴とする。図２ｄは、溝経路の側面領域と無次元外スクリュー半径ＲＡとの間の最小距離を有する。図２ｄにおいて、前記距離は０．０６であり、従ってこれは無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０５よりも大きい。
【００７８】
図３：図３ａおよび３ｂは、各々、８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。図３ａおよび３ｂにおいて、無次元外スクリュー半径ＲＡは０．５８である。図３ａおよび３ｂにおいて、無次元フライト深さＨは０．１６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図３ａおよび３ｂのスクリュープロファイルの特性は、封止領域が円弧１から４を含み、側面領域は円弧１および２を含んで先端領域は円弧３および４を含むことであって、円弧３の無次元半径は無次元外スクリュー半径ＲＡと同じであり、円弧４の無次元半径は０であって、先端領域の円弧は完全に無次元外スクリュー半径ＲＡの上に位置し、これによって噛み合い帯域の線形封止を生じさせる。また、変移領域が円弧４’を含み、この無次元半径が無次元中心距離Ａと同じであることも、これらのスクリュープロファイルの特性である。さらに、これらのスクリュープロファイルは、溝領域が円弧１’から３’を含むことを特徴とし、側面領域は円弧１’および２’を含み、底領域は円弧３’を含み、円弧３’の無次元半径は無次元内半径ＲＩに対応し、底領域の円弧は完全に無次元内半径ＲＩの上に位置している。図３ａおよび３ｂにおいて、封止領域は、スクリュープロファイルが、各々側面領域から先端領域への変移に捻れを有することを特徴とする。さらに、これらの図面のスクリュープロファイルは、いずれの場合も封止領域から変移領域への変移が捻れを含むことを特徴とする。図３ｂは、溝領域の側面領域と無次元外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離を有する。図３ｂにおいて、前記距離は０．０９２４であり、従ってこれは無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０８よりも大きい。
【００７９】
図４：図４ａおよび４ｂは、各々、８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。図４ａおよび４ｂにおいて、無次元外スクリュー半径ＲＡは０．５８である。図４ａおよび４ｂにおいて、無次元フライト深さはＨ＝０．１６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図４ａおよび４ｂのスクリュープロファイルの特性は、封止領域が円弧１から３を含み、側面領域は円弧１および２を含んで先端領域は円弧３を含むことであって、円弧３の無次元半径は無次元外スクリュー半径ＲＡと同じであり、先端領域の円弧は完全に無次元外スクリュー半径ＲＡの上に位置し、これによって噛み合い帯域の線形封止を生じさせる。また、変移領域が円弧４および４’を含むことも、これらのスクリュープロファイルの特性である。さらに、これらのスクリュープロファイルは、溝経路が円弧１’から３’を含むことを特徴とし、側面領域は円弧１’および２’を含み、底領域は円弧３’を含み、円弧３’の無次元半径は無次元内半径ＲＩに対応し、底領域の円弧は完全に無次元内半径ＲＩの上に位置している。図４ａおよび４ｂにおいて、封止領域は、スクリュープロファイルが、各々側面領域から先端領域への変移に捻れを有することを特徴とする。さらに、これらの図面のスクリュープロファイルは、封止領域から変移領域への変移が捻れを含まないことを特徴とする。溝領域の側面領域と無次元外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離は、図４ａおよび４ｂにおいて同じである。前記距離は０．０９２４であり、従ってこれは無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０８よりも大きい。
【００８０】
図３ａ、３ｂ、４ａ、および４ｂに描写されたスクリュープロファイルの他に、当業者はよく承知しているように、円弧２の半径が０であって円弧４の半径が０より大きいスクリュープロファイルを形成することも可能である。この結果、スクリュープロファイルの封止領域が側面領域と先端領域との間の変移に捻れを有し、スクリュープロファイルの封止領域から変移領域への変移が捻れを有していないことを特徴とする、スクリュープロファイルが得られる。
【００８１】
ｚ個のフライトを備える、平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する、本発明による方法は、図４ａに示されるスクリュープロファイルの断面に基づいて、以下に説明される。
【００８２】
本発明によれば、スクリュープロファイル、およびこれゆえにスクリュープロファイルの断面も、１つの平面内に位置する。簡素化のため、この平面は、デカルト座標系のｘｙ面上に配置されている。やはり簡素化のため、スクリュープロファイルの回転点は、デカルト座標系の原点（ｘ＝０、ｙ＝０）に位置する。
【００８３】
本発明によれば、フライト数ｚは、１以上となるように選択される。本例において、フライト数はｚ＝１である。本発明によれば、スクリュープロファイルの円弧の数ｎは、ｎが４＊ｚの整数倍ｐとなるように選択される。本例において、円弧の数はｎ＝１６なので、ｐ＝４となる。本発明によれば、スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡは、０よりも大きく、無次元中心距離Ａ以下となるように選択される。本例において、スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡは、０．５８である。本発明によれば、スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩは、０より大きく、無次元外スクリュー半径ＲＡ以下となるように選択される。本例において、スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩは、Ａ−ＲＡ＝０．４２である。
【００８４】
スクリュープロファイルの円弧は、スクリュープロファイルの回転軸の周りに、時計回りまたは反時計回りに配置されることが可能である。本例において、円弧は、スクリュープロファイルの回転軸の周りに、反時計回りに配置されている。
スクリュープロファイルは、各断面が、弧度法において、相互にπ／ｒの角度であって、スクリュープロファイルの回転点において相互に交差する、２つの直線の間に囲まれることを特徴とする、２＊ｚ個の断面にさらに分割され、これら２つの直線は、断面境界線と称される。本例において、スクリュープロファイルは、２つの断面にさらに分割される。簡素化のため、両方の断面境界線は、座標系のｘ軸上に位置している。本例に関して、正のｙ方向に位置するスクリュープロファイル断面のみが、以下に説明される。
【００８５】
スクリュープロファイル断面は、第一および第二区画にさらに分割され、第一区画はｐ個の円弧からなり、第二区画はｐ’個の円弧からなり、ｐ’＝ｐである。本例において、ｐ’＝４である。スクリュープロファイル断面の第一区画の円弧は、昇順または降順に付番されてもよい。スクリュープロファイル断面の第二区画の円弧は、スクリュープロファイル断面の第一区画の円弧と逆の順に付番される。本例において、スクリュープロファイル断面の第一区画の円弧は昇順に付番され、従ってスクリュープロファイル断面の第二区画の円弧は降順に付番される。
【００８６】
本発明によれば、スクリュープロファイル断面の第一区画の円弧１の角度α＿１は、弧度法において、０以上、およびπ／（２＊ｚ）以下である。本例において、円弧１の角度α＿１は０．４３０４である。本発明によれば、スクリュープロファイル断面の第一区画の円弧１の無次元半径Ｒ＿１は、０以上および中心距離Ａ以下となるように選択される。本例において、円弧１の無次元半径Ｒ＿１は０．９０６１である。本発明によれば、スクリュープロファイル断面の第一区画の円弧１の位置は、円弧１が、無次元外スクリュー半径ＲＡおよび無次元内半径ＲＩを有する環帯の境界リングの間、または境界リング上に位置するように選択され、環帯の中心点は、スクリュープロファイルの回転点上に位置する。この位置は、好ましくは、円弧１の始点および中心点の位置によって決定される。本発明による方法において、円弧１の始点および中心点は、断面境界線のうちの１つの上に位置し、始点は、中心点の位置および無次元半径Ｒ＿１に由来する。本例において、円弧１の中心点は、座標Ｍｘ＿１＝０．３９３７、Ｍｙ＝０．００００に位置し、従って始点は座標ｘ＝０．５１２４、ｙ＝０．００００に位置する。
【００８７】
本発明によれば、付加的な円弧、即ちスクリュープロファイル断面の第一区画の２つの付加的な円弧ｐ−２の角度α＿２、・・・、α＿（ｐ−１）は、弧度法において、０以上およびπ／（２＊ｚ）以下となるように選択される。本例において、２つの付加的な円弧の角度は、α＿２＝０．３８１２およびα＿３＝０．１５８０である。本発明によれば、スクリュープロファイル断面の第一区画の２つの付加的な円弧の無次元半径Ｒ＿２、・・・、Ｒ＿（ｐ−１）は、０以上および無次元中心距離Ａ以下となるように選択される。本例において、２つの付加的な円弧の無次元半径は、Ｒ＿２＝０．１３８５およびＲ＿３＝０．５８００である。構成規則によれば、円弧は、閉鎖凸状スクリュープロファイルが得られるように、接線方向に相互に融合するように配置され、無次元半径が０である円弧は無次元半径がｅｐｓの円弧と同じように扱われ、ｅｐｓは０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数である（ｅｐｓ＜＜１、ｅｐｓ→０）。この構成規則は、円弧の終点が、同時に次の円弧の始点でもあることを意味している。第一円弧と第二の連続する円弧との間に必要な接線変移は、第二連続円弧の中心点と第一円弧の終点との間の距離が第二連続円弧の半径に等しく、スクリュープロファイルが凸状となるように、第一円弧の終点から中点までの直線上に配置される第二連続円弧の中点によって得られる。半径が０の円弧は、接線変移パターンを継続させるように、０に向かう傾向にある、非常に小さい半径ｅｐｓを有する円弧と同じように扱われる。または、半径が０の円弧は、スクリュープロファイルがこの円弧の位置に捻れを有するように扱われてもよく、捻れのサイズはこの円弧の角度によって決定される。本例において、上述の構成規則は、２つの付加的な円弧の中心点の以下の位置をもたらす：Ｍｘ＿２＝０．３０３９、Ｍｙ＿２＝０．３２０２、およびＭｘ＿３＝０．００００、Ｍｙ＿３＝０．００００。円弧３は無次元外スクリュー半径ＲＡ上に位置し、少なくとも１つの円弧が無次元外スクリュー半径ＲＡに接触するという構成規則は、これによって実現される。
【００８８】
本発明によれば、スクリュープロファイル断面の第一区画の最終円弧の角度α＿４は、スクリュープロファイル断面の第一区画の４つの円弧の角度の和が、弧度法において、π／（２＊ｚ）となるようになっており、角度α＿４は、弧度法において、０以上およびπ／（２＊ｚ）以下である。本例において、最終円弧の角度α＿４は０．０６０１３である。本発明によれば、スクリュープロファイル断面の第一区画の最終円弧の無次元半径Ｒ＿４は、最終円弧の終点が１つの点において直線ＦＰに接触するようになっており、この直線ＦＰは、この断面の２つの断面境界線の角の二等分線に対して垂直であり、スクリュープロファイルの回転点からこの断面の方向に中心距離の半分に等しい距離であって、角の二等分線および断面境界線は、スクリュープロファイルの回転点を通る。図４ａにおいて、直線ＦＰは、点線の形状で示されている。スクリュープロファイル断面の第一区画の円弧４は、接線が円弧３の終点で円弧３に接するように構成され、接線と直線ＦＰとの間の交点は、この半径が円弧３の終点と、接線と直線ＦＰの交点との間の距離に等しい円の中心点であり、円と直線ＦＰとの間の選択された時計方向の交点は、円弧４と直線ＦＰとの間の必要な接点である。円弧４の終点において、直線ＦＰに対する垂線が形成される。この垂線と、円弧３の終点と中心点の間の直線との間の交点は、円弧４の中心点である。本例において、円弧４の中心点の位置は、Ｍｘ＿４＝０．２５８０、Ｍｙ＿４＝０．３７６１であり、円弧４の無次元半径Ｒ＿４は０．１２３９である。
【００８９】
スクリュープロファイル断面の第二区画の角度α＿ｐ’、・・・、α＿１’は、断面の第二区画のｊ’番目の円弧の角度α＿ｊ’が断面の第一区画のｊ番目の円弧の角度α＿ｊと同じになるように定義され、ｊは１から円弧の数ｐまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｊ’は１から円弧の数ｐ’までの範囲の全ての整数を表す指数である（α＿１’＝α＿１、・・・、α＿ｐ’＝α＿ｐ）。本例において、断面の第二区画の角度は、α＿１’＝α＿１＝０．４３０４、α＿２’＝α＿２＝０．３８１２、α３’＝α＿３＝０．１５８０、およびα＿４’＝α＿４＝０．６０１３である。
【００９０】
スクリュープロファイル断面の第二区画の無次元半径Ｒ＿ｐ’、・・・、Ｒ＿１’は、断面の第二区画のｊ’番目の円弧の無次元半径Ｒ＿ｊ’と断面の第一区画のｊ番目の円弧の無次元半径Ｒ＿ｊとの和が無次元中心距離Ａと等しくなるように定義され、ｊは１から円弧の数ｐまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｊ’は１から円弧の数ｐ’までの範囲の全ての整数を表す指数である（Ｒ＿１’＋Ｒ＿１＝Ａ＝１、・・・、Ｒ＿ｐ’＋Ｒ＿ｐ＝Ａ＝１）。本例において、断面の第二区画の無次元半径は、Ｒ＿１’＝Ａ−Ｒ＿１＝０．０９３９、Ｒ＿２’＝Ａ−Ｒ＿２＝０．８６１５、Ｒ＿３’＝Ａ−Ｒ＿３＝０．４２００、およびＲ＿４’＝Ａ−Ｒ＿４＝０．８７６１である。
【００９１】
本発明によれば、スクリュープロファイル断面の第二区画の円弧の位置は、円弧が接線方向に相互に融合し、スクリュープロファイルが凸状になるようになっている。本例において、以下の座標が、スクリュープロファイル断面の第二区画の４つの円弧の中心点に該当する：Ｍｘ＿１’＝−０．３９３７、Ｍｙ＿１’＝０．００００、Ｍｘ＿２’＝０．３０３９、Ｍｙ＿２’＝−０．３２０２、Ｍｘ＿３’＝０．００００、Ｍｙ＿３’＝０．００００、およびＭｘ＿４’＝０．２５８０、Ｍｙ＿４’＝−０．３７６１。スクリュープロファイル断面の第二区画の円弧３は無次元内半径ＲＩ上に位置し、少なくとも１つの円弧が無次元内半径ＲＩに接するという構成規則は、これによって実現する。
【００９２】
図１から４は、噛み合い帯域の線形封止を有するスクリュー要素のスクリュープロファイルを示す。図面からわかるように、線形封止の長さは、円弧のパラメータを選択することによって調整可能である。スクリュープロファイルに捻れを備えるまたは備えない、先端および側面領域の間、即ち封止および変移領域の間の変移を設計することも可能である。
【００９３】
以下の図面において、噛み合い帯域の点状封止を備えるスクリュー要素のスクリュープロファイルが記載される。ここでも、スクリュープロファイルに捻れを備えるまたは備えない、先端および側面領域の間、即ち封止および変移領域の間の変移を設計することが可能である。
【００９４】
図５：図５は、６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。図５において、無次元外スクリュー半径ＲＡは０．５８である。図５において、無次元フライト高さＨは０．１６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。スクリュープロファイルは、図２５のスクリュープロファイルと同一である。円弧３’の半径は０である。円弧３’は、外スクリュー半径ＲＡ上に位置し、封止領域の先端領域を形成する。噛み合い帯域の封止は点の形状になっており、スクリュープロファイルは封止を形成する点に捻れを有している。溝領域は、円弧２の半径が０であることを特徴とする。従って、スクリュープロファイルは、この点に捻れを有する。図５において、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１００１は、無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０８よりも大きい。
【００９５】
図６：図６ａおよび６ｂは、各々、６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。無次元外スクリュー半径ＲＡは０．５８である。図６ａおよび６ｂの各々において、無次元フライト高さＨは０．１６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。円弧３’の半径は、いずれの図面においても０．２５である。図６ａおよび６ｂのスクリュープロファイルの特性は、円弧３’が１つの点においてスクリュー半径ＲＡに接していることである。この接点は、封止領域の先端領域を形成する。スクリュープロファイルは封止点に捻れを有していないが、噛み合い帯域の封止は点の形状になっている。接点は、円弧３’を２つの区画に分割する。１つの区画は、円弧１’および２’とともに、封止領域に属する。もう１つの区画は、円弧３の区画とともに変移領域に属する。溝領域は、円弧２の半径が０であることを特徴とする。従って、スクリュープロファイルは、この点に捻れを有する。図６ａ／６ｂにおいて、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１４４８／０．１１６６は、フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０８よりも大きい。
【００９６】
図７：図７は、６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。無次元外スクリュー半径ＲＡは０．５８である。図７において、無次元フライト深さＨは０．１６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図５と同様に、噛み合い帯域は、円弧３’を通じて封止されている。図５とは対照的に、図７の溝領域は、円弧２の半径が０より大きいことを特徴とする。従って、スクリュープロファイルは、この点においていかなる捻れも有していない。図７において、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１１９４は、無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０８よりも大きい。
【００９７】
図８：図８ａおよび８ｂは、各々、６つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。無次元外スクリュー半径ＲＡは０．５８である。図８ａおよび８ｂにおいて、無次元フライト高さＨは０．１６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図６と同様に、噛み合い帯域は円弧３’を通じて封止されており、円弧３’は１つの点においてスクリュー半径ＲＡに接している。図６とは対照的に、図８の溝領域は、円弧２の半径が０より大きいことを特徴とする。従って、スクリュープロファイルはこの点においていかなる捻れも有していない。図８ａ／８ｂにおいて、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１５３１／０．１２５２は、無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．０８よりも大きい。
【００９８】
図９：図９は、４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。無次元外スクリュー半径ＲＡは０．６３である。図９において、無次元フライト深さＨは０．２６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。円弧２’の半径は０である。円弧２’は、外スクリュー半径ＲＡ上に位置し、封止領域の先端領域を形成する。噛み合い帯域の封止は点の形状になっており、スクリュープロファイルは封止点に捻れを有している。溝領域は、円弧１の半径が０であることを特徴とする。従って、スクリュープロファイルは、この点に捻れを有する。図９において、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１４７３は、無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．１３よりも大きい。
【００９９】
図１０：図１０ａおよび１０ｂは、各々、４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。無次元外スクリュー半径ＲＡは０．６３である。図１０ａおよび１０ｂにおいて、無次元フライト深さＨは０．２６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図９と同様に、噛み合い帯域は円弧２’を通じて封止されている。図９とは対照的に、図１０の溝領域は、円弧１の半径が０より大きいことを特徴とする。従って、スクリュープロファイルは、この点において捻れを有していない。図１０ａ／１０ｂにおいて、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１６５０／０．１８８８は、フライト深さの半分Ｈ／２＝０．１３よりも大きい。
【０１００】
図１１：図１１ａおよび１１ｂは、各々、４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。無次元外スクリュー半径ＲＡは０．６３である。図１１ａおよび１１ｂにおいて、無次元フライト深さＨは０．２６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。円弧２’の半径は、図１１ａ／１１ｂにおいて０．１５７２／０．２７６４である。図１１ａおよび１１ｂのスクリュープロファイルの特性は、円弧２’が１つの点において外スクリュー半径ＲＡに接していることである。この接点は、封止領域の先端領域を形成する。スクリュープロファイルは封止点に捻れを有していないが、噛み合い帯域の封止は点の形状になっている。接点は、円弧２’を２つの区画に分割する。１つの区画は、円弧１’とともに封止領域に属する。もう１つの区画は、円弧２の区画とともに変移領域に属する。溝領域は、円弧１の半径が０であることを特徴とする。従って、スクリュープロファイルは、この点に捻れを有する。図１１ａ／１１ｂにおいて、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１８５７／０．２１５８は、無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．１３よりも大きい。
【０１０１】
図１２：図１２ａおよび１２ｂは、各々、４つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。無次元外スクリュー半径ＲＡは０．６３である。図１２ａおよび１２ｂにおいて、無次元フライト深さＨは０．２６である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図１１と同様に、噛み合い帯域は円弧２’を通じて封止されており、円弧２’は１つの点において外スクリュー半径ＲＡに接している。図１１とは対照的に、図１２の溝領域は、円弧１の半径が０より大きいことを特徴とする。従って、スクリュープロファイルはこの点において捻れを有していない。図１２ａ／１２ｂにおいて、溝領域の側面領域と外スクリュー半径ＲＡとの間の最小無次元距離０．１８４９／０．２１８４は、無次元フライト深さの半分Ｈ／２＝０．１３よりも大きい。円弧２’と外スクリュー半径ＲＡとの間の接点は、座標の原点および円弧２’の中心点を通る直線と前記円弧２’との交点を計算することによって得られる。円弧２と内半径ＲＩとの間の接点は、座標の原点および円弧２の中心点を通る直線と前記円弧２との交点を計算することによって得られる。
【０１０２】
図１から４において、噛み合い帯域の封止は線形である。図５から１２において、噛み合い帯域の封止は点の形状であって、図５、７、９、および１０のスクリュープロファイルは捻れを有し、図６、８、１１、および１２のスクリュープロファイルは捻れを有していない。従って、本発明によるスクリュープロファイルが、粘性流体にかかる熱的および機械的応力を作業および処理要件に適合するように具体的に調整することができることは、当業者にとって明らかである。
【０１０３】
図１から１２は、最大８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を描写している。しかし、本発明は、決して８つの円弧に限定されない。それどころか、本発明によるスクリュープロファイルの生成には、いかなる所望の数の円弧も使用可能である。
【０１０４】
図１３：プロファイルをｘ軸に沿って移動することによって、１つの点において直線ＦＰに接する条件が該当し続けるので、全ての単一フライト・スクリュー・プロファイルは、自己洗浄効果を失うことなく、正または負のｘ軸方向へ、Ｘ軸に沿ってある程度移動可能させることができる。図１３は、このような移動を描写している。図１３ａおよび１３ｂは、各々、いずれの場合も８つの円弧からなる、本発明によるスクリュー要素の好適なスクリュープロファイルの半分を示す。移動していないスクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡは０．６である。図１３ａおよび１３ｂにおいて、移動していないスクリュープロファイルの無次元フライト深さＨは０．２である。スクリュープロファイルを正確に定義するその他の幾何学的パラメータは、図中に見出すことができる。図１３ａ／１３ｂにおいて、スクリュープロファイル全体が、中心距離の０．０１／０．０３倍の距離だけ左に移動している。個々の円弧の半径および角度は移動の影響を受けていないことがわかる。これによって、円弧３による噛み合い帯域の線形の封止の度合いが調整され得る。一般的に、噛み合い帯域の線形または点状封止の度合いは、本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの移動によって調整され得る。具体的には、これによって、特に封止の領域で粘性流体にかかる熱的および機械的応力を調整することが可能である。本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルは、好ましくは中心距離の０から０．０５倍の距離だけ移動させられ、特に好ましくは中心距離の０から０．０２５倍だけ移動させられる。
【０１０５】
第二段階において、ｘ軸方向に移動させられたスクリュープロファイルは、これによってスクリュープロファイルの自己洗浄効果を失うことなく、正または負のｙ軸方向に移動させることができる。これにより、噛み合い帯域が非対称に封止される可能性がある。先端領域における噛み合い帯域の封止の度合いは、例えば、スクリュー要素の回転方向に依存してもよい。スクリュープロファイルの封止領域の先端領域とバレルとの間の最大距離は、好ましくは中心距離の０から０．０５倍の範囲であり、特に好ましくは中心距離の０から０．０２５倍の範囲である。
【０１０６】
図１４から１６は、８の字型スクリューバレル内の生成および被生成スクリュープロファイルを示す。２つのスクリュープロファイルにおいて、以下のスクリューパラメータを示す数値が提供されている：
ＲＧ：２つのバレル孔の半径
ＲＶ：バレル半径ＲＧ以下である仮想バレル半径
ＲＡ：密接に噛み合った自己洗浄式スクリュープロファイルの外スクリュー半径
ＲＦ：製造されるスクリュープロファイルの外スクリュー半径
Ｓ：製造される２つのスクリュープロファイルの間のクリアランス
Ｄ：製造されるスクリュープロファイルとスクリューバレルとの間のクリアランス
Ｔ：搬送、混合、または変移要素のピッチ
ＶＰＲ：偏心して配置された場合の、平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式スクリュープロファイルの移動距離
ＶＰＷ：偏心して配置された場合の、平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式スクリュープロファイルの（方向性）移動角度
ＶＬＲ：左側スクリュー向けに製造されるスクリュープロファイルのクリアランス内の移動距離
ＶＬＷ：左側スクリュー向けに製造されるスクリュープロファイルのクリアランス内の移動角度
ＶＲＲ：右側スクリュー向けに製造されるスクリュープロファイルのクリアランス内の移動距離
ＶＲＷ：右側スクリュー向けに製造されるスクリュープロファイルのクリアランス内の移動角度
【０１０７】
各々半径ＲＧおよび間隔Ａ＝１を有する２つの重複する孔からなるスクリューバレルは、細い破線で描かれている。２つのバレル孔の間の重複する領域には、２つの孔が細い点線で描かれている。２つのバレル孔の中心点は、スクリュープロファイルの２つの回転点と同一であり、各々小さい丸印で記されている。理論上の密接に噛み合った自己洗浄式スクリュープロファイルは、太い実線で記されている。実際に製造されるスクリュープロファイルは、細い実線で描かれている。
【０１０８】
等式ＲＡ＝ＲＶ−Ｄ＋Ｓ／２が、密接に噛み合った自己洗浄式スクリュープロファイルの外スクリュー半径ＲＡ、仮想バレル半径ＲＶ、製造される２つのスクリュープロファイルの間のクリアランスＳ、および製造されるスクリュープロファイルとスクリューバレルとの間のクリアランスＤの間の関係に該当することは、当業者には周知である。
【０１０９】
等式ＲＦ＝ＲＶ−Ｄが、製造されるスクリュープロファイルの外スクリュー半径ＲＦ、仮想バレル半径ＲＶ、および製造されるスクリュープロファイルとスクリューバレルとの間のクリアランスＤの間の関係に該当することも、当業者には周知である。
【０１１０】
通常、仮想バレル半径ＲＶは、実際のバレル半径ＲＧと等しい。仮想バレル半径ＲＶがバレル半径ＲＧよりも小さい場合には、スクリュープロファイルとバレルとの間に付加的なクリアランスが存在する。このクリアランスは、自己洗浄を維持しながら生成および被生成スクリュープロファイルを偏心して移動させるために使用することができる。この偏心は、移動距離ＶＰＲおよび角度としての移動方向ＶＰＷによって明確に示される。
【０１１１】
図１４：図１４ａから１４ｄは、本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの偏心位置決めのための好適な変形例を描写している。幾何学的パラメータは、個々の図面に見出すことができる。偏心位置決めされた、単一フライトの、密接に噛み合った、自己洗浄式スクリュープロファイルは、スクリュープロファイルとバレルとの間の距離が、移動の方向にかかわらず、左側および右側のスクリューで常に同一であることを特徴とする。図１４ａのスクリュープロファイルは、いずれの場合も、スクリュープロファイルの２つの回転点の間の接続線に沿って、いずれの場合もスクリュープロファイルの封止領域の先端領域の１つの点がバレルに接し、これによって噛み合い帯域の封止を形成する程度まで、移動させられている。図１４ｂから１４ｄのスクリュープロファイルは、念のため、スクリュープロファイルの封止領域の先端領域の１つの点のみがバレルに接触する程度まで、移動させられる。この目的に必要な移動距離は、移動方向に依存する。スクリュープロファイルの封止領域の先端領域のいずれの点もバレルに接触しない偏心位置になるようにスクリュープロファイルが選択されることも可能である。通例、本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの偏心位置決めは、噛み合い帯域の線形または点状封止の度合いを調整できるようにする。具体的には、これによって、特に封止領域内の粘性流体にかかる熱的および機械的応力を調整することが、可能である。具体的には、スクリュー要素の回転方向に応じて先端領域における噛み合い帯域の封止の度合いを調整することが、可能である。スクリュープロファイルの封止領域の先端領域とバレルとの間の最大距離は、好ましくは中心距離の０から０．０５倍の範囲であり、特に好ましくは中心距離の０から０．０２５倍の範囲である。
【０１１２】
図１５：当業者には周知のように、全てのスクリュー要素は、各スクリュー要素の間だけではなく、スクリュー要素とバレルとの間にも、実際にはある程度のクリアランスを必要とする。図１５ａから１５ｄは、様々なクリアランス戦略を描写している。幾何学的パラメータは、個々の図面に見出すことができる。図１５ａは、製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスが製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスと同じであるクリアランス戦略を描写している。図１５ｂは、製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスが製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスよりも小さいクリアランス戦略を描写している。図１５ｃは、製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスが製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスよりも大きいクリアランス戦略を描写している。図１５ｄは、特に大きいクリアランスを備える、図１５ｃによるさらなる変形例を描写している。製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスにおいて実際に生じる典型的なクリアランスは、０．００２から０．１の範囲である。製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスにおいて実際に生じる典型的なクリアランスは、０．００２から０．１の範囲である。実際に生じる典型的なクリアランスは、スクリュープロファイルの外周にわたって一定である。しかし、製造されるスクリュープロファイル同士の間のクリアランスだけではなく、製造されるスクリュープロファイルとバレルとの間のクリアランスも、スクリューの外周にわたって変化させることが可能である。
【０１１３】
図１６：製造されるスクリュープロファイルをクリアランス内で移動させることも可能である。図１６ａから１６ｄは、可能な移動の選択肢を描写している。幾何学的パラメータは、個々の図面に見出すことができる。図１６ａから１６ｄにおいて、両方の製造されるスクリュープロファイルの移動距離はＶＬＲ＝ＶＲＲ＝０．０２である。図１６ａから１６ｄにおいて、両方の製造されるスクリュープロファイルの移動方向は、ＶＬＷ＝ＶＲＷ＝０とＶＬＷ＝ＶＲＷ＝πとの間で徐々に変化させられる。２つの製造されるスクリュープロファイルを相互に独立して様々な方向および様々な程度まで移動することが、可能である。これは当業者に、本発明によるスクリュープロファイルの封止領域の２つの先端領域によって噛み合い帯域の封止の度合いを調整する付加的な手段を提供する。具体的には、これは、特に封止領域内の粘性流体にかかる熱的および機械的応力を調整することを可能にする。
【０１１４】
本発明による、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する方法によって生成された単一フライト・スクリュー・プロファイルは、スクリュー要素を製造するために使用され得る。具体的には、このようなスクリュープロファイルは、搬送、混合、混練、および変移要素を製造するために使用され得る。
【０１１５】
図１７ａは、図１および２のように、このスクリュープロファイルが８つの円弧からなる、本発明による一対の単一フライト搬送要素の一例を描写している。バレル半径ＲＧは０．６である。２つの搬送要素の間のクリアランスＳは０．０２である。２つの搬送要素とバレルとの間のクリアランスＤは０．０１である。搬送要素のピッチＴは１．２である。搬送要素の長さは１．２であり、これは角度２πによるスクリュープロファイルの回転に対応している。バレルは、２つの搬送要素の左右に、細い実線で描かれている。二軸および多軸押出機の中の流れを計算するために使用可能な１つの可能性のある計算格子も、２つの搬送要素の表面上に描かれている。
【０１１６】
図１７ｂは、図１および２のように、このスクリュープロファイルが８つの円弧からなる、本発明による一対の単一フライト混練要素の一例を描写している。バレル半径ＲＧは０．６である。２つの混練要素の混練ディスクの間のクリアランスＳは０．０２である。２つの混練要素の混練ディスクとバレルとの間のクリアランスＤは０．０１である。混練要素は、各々時計回りに角度π／３だけ互いにずらされた、７つの混練ディスクからなる。最初と最後の混練ディスクは、０．０９の長さを有する。中間の混練ディスクは、０．１８の長さを有する。混練ディスク同士の間の溝は、０．０２の長さを有する。バレルは、２つの混練ディスクの左右に、細い実線で描かれている。二軸および多軸押出機の中の流れを計算するために使用可能な１つの可能性のある計算格子も、２つの混練要素の表面上に描かれている。
【０１１７】
図１から１７は、無次元外スクリュー半径ＲＡが０．５５、０．５８、０．５９、０．６、０．６３、および０．６７の値を有するスクリュープロファイルおよびスクリュー要素を描写している。本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイル、および本発明によるスクリュープロファイルを生成するための本発明による方法は、これらの無次元外スクリュー半径の個別の値に限定されない。本発明による方法を使用して、０．５１から０．７０７の範囲、好ましくは０．５２から０．７の範囲の無次元外スクリュー半径ＲＡを有する単一フライト・スクリュー・プロファイルを得ることができる。
【０１１８】
驚くことに、基本的に三重フライト・スクリュー・プロファイルの１つの底領域の方向に偏心して位置する三重フライト・スクリュー・プロファイルは、封止領域−変移領域−溝領域−変移領域の配列、従って本発明によるスクリュー要素を生じる。
【０１１９】
図１８から２０は、３つのフライトを備えて中央に位置するスクリュープロファイルを描写しており、これらのスクリュープロファイルは、本発明による、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する方法によって生成される。図１８から２０は、いずれの場合も、３つのフライトを備えるスクリュープロファイルの６分の１を描写している。
【０１２０】
図１８：図１８ａから１８ｄは、好適な２円スクリュープロファイルを描写している。図１８ａおよび１８ｄは、外スクリュー半径ＲＡが異なる。図１８ａから１８ｄにおいて、円弧１の半径Ｒ＿１は、外スクリュー半径ＲＡに依存している。図１８ａから１８ｄにおいて、円弧１は、角度α＿１＝π／６を有する。
【０１２１】
図１９：図１９ａから１９ｄは、好適な４円スクリュープロファイルを描写している。図１９ａおよび１９ｄは、外スクリュー半径ＲＡが異なる。図１９ａから１９ｄにおいて、円弧１は半径Ｒ＿１＝ＲＡを有する。図１９ａから１９ｄにおいて、円弧２は、角度α＿２＝０を有する。図１９ａから１９ｄにおいて、円弧１の角度α＿１は、外スクリュー半径ＲＡに依存している。図１９ａから１９ｄにおいて、円弧２の角度α＿２は、外スクリュー半径ＲＡに依存している。
【０１２２】
図２０：図２０ａから２０ｄは、さらなる好適な４円スクリュープロファイルを描写している。図２０ａおよび２０ｄは、外スクリュー半径ＲＡが異なる。図２０ａから２０ｄにおいて、円弧１は、半径Ｒ＿１＝０を有する。図２７ａおよび２７ｂにおいて、円弧２は、半径Ｒ＿２＝Ａ＝１を有する。図２０ａから２０ｄにおいて、円弧１の角度α＿１は、外スクリュー半径ＲＡに依存している。図２０ａから２０ｄにおいて、円弧２の半径α＿２は、外スクリュー半径ＲＡに依存している。
【０１２３】
図１８から２０は、最大４つの円弧からなる三重フライト・スクリュー・プロファイルの６分の１を示す。しかし、三重フライト・スクリュー・プロファイルは、決して４つの円弧に限定されない。それどころか、三重フライト・スクリュー・プロファイルの生成には、いかなる所望の数の円弧も使用可能である。
【０１２４】
図２１：図２１ａから２１ｃは、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルの好適な実施形態を描写している。図２１ａは、図１８ｃによる、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。図２１ｂは、図１９ｃによる、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。図２１ｃは、図２０ｃによる、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。仮想バレル半径ＲＶは０．５５６７、即ちバレル半径ＲＧ（＝０．６３）よりも小さい。その他の幾何学的パラメータは、個々の図面に見出すことができる。偏心して位置決めされた、三重フライトの、密接に噛み合った、自己洗浄式スクリュープロファイルは、スクリュープロファイルとバレルとの間の最小距離が、移動方向にかかわらず、左側および右側のスクリューで同じであることを特徴とする。図２１ａから２１ｃの三重フライト・スクリュー・プロファイルは、いずれの場合もスクリュープロファイルの封止領域の先端領域の１つの点がバレルに接し、これによって噛み合い帯域を封止するように、いずれの場合も偏心して位置決めされる。偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルは、封止領域−変移領域−溝領域−変移領域の配列を有する、本発明によるスクリュープロファイルを生成する。従って、三重フライトスクリュー要素の３つの先端のうちの２つによって、封止が得られる。
【０１２５】
三重フライト・スクリュー・プロファイルは、これらの中心位置から底領域の方向に移動させられる。図２１ａから２１ｃにおいて、この移動は、スクリュープロファイルの２つの回転点の間の接続線に沿って行われた。噛み合い帯域の封止を生じる移動の度合いは、選択されるスクリュープロファイルに依存する。
【０１２６】
図２２：図２２ａから２２ｃは、三重フライト・スクリュー・プロファイルの偏心位置決めのさらなる好適な実施形態を描写している。図２２ａは、図１８ｃによる、三重フライト・スクリュー・プロファイルの偏心位置決めを描写している。図２２ｂは、図１９ｃによる、三重フライト・スクリュー・プロファイルの偏心位置決めを描写している。図２２ｃは、図２０ｃによる、三重フライト・スクリュー・プロファイルの偏心位置決めを描写している。仮想バレル半径ＲＶは０．５５６７であり、バレル半径ＲＧ（＝０．６３）よりも小さい。その他の幾何学的パラメータは、個々の図面に見出すことができる。図２２ａから２２ｃのスクリュープロファイルは、スクリュープロファイルの封止領域の先端領域の１つの点のみがバレルに接するように、いずれの場合も偏心して位置決めされる。この目的のために必要とされる移動の度合いは、移動の方向に依存する。
【０１２７】
スクリュープロファイルの封止領域の先端領域がいずれの点においてもバレルと接していないスクリュープロファイルの偏心位置が選択されることも可能である。通例、噛み合い帯域の線形または点状封止の度合いは、本発明によるスクリュー要素のスクリュープロファイルの偏心位置決めによって調整され得る。具体的には、これによって、封止領域内の粘性流体にかかる熱的および機械的応力を調整することが、可能である。具体的には、スクリュー要素の回転方向に応じて先端領域における噛み合い帯域の封止の度合いを調整することが、可能である。スクリュープロファイルの封止領域の先端領域とバレルとの間の最大距離は、好ましくは中心距離の０から０．０５倍の範囲であり、特に好ましくは中心距離の０から０．０２５倍の範囲である。
【０１２８】
当業者には周知のように、全てのスクリュー要素は、各スクリュー要素の間だけではなく、スクリュー要素とバレルとの間にも、実際にはある程度のクリアランスを必要とする。これらのクリアランス戦略は既に述べられており、既に述べられた図１５のクリアランスのこれらの度合いは、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルおよびこれに由来するスクリュー要素に適用される。製造されるスクリュープロファイルをクリアランス内で移動させることも可能である。図１６に関連して提供される情報が、これに関して適用される。
【０１２９】
図２１および２２は、スクリュープロファイルの６分の１が最大４つの円弧からなる、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。しかし、本発明は、スクリュープロファイルの６分の１が最大４つの円弧からなる偏心位置決め三重フライト・スクリュー・プロファイルに限定されない。それどころか、本発明によるスクリュープロファイルの生成には、いかなる所望の数の円弧も使用可能である。
【０１３０】
図２３ａは、図１９ｃによるスクリュープロファイルに基づく、本発明による一対の偏心的三重フライト搬送要素の一例を描写している。バレル半径ＲＧは０．６３であり、仮想バレル半径ＲＶは０．５５６７である。２つの搬送要素の間のクリアランスＳは０．０２である。２つの搬送要素とバレルとの間のクリアランスＤは０．０１である。搬送要素のピッチＴは１．２である。搬送要素の長さは１．２であり、これは２πの角度によるスクリュープロファイルの回転に対応している。バレルは、２つの搬送要素の左右に、細い実線で描かれている。二軸および多軸押出機の中の流れを計算するために使用可能な１つの可能性のある計算格子も、２つの搬送要素の表面上に描かれている。
【０１３１】
図２３ｂは、図１９ｃのスクリュープロファイルに基づく、本発明による一対の偏心三重フライト混練要素の一例を描写している。バレル半径ＲＧは０．６３であり、仮想バレル半径ＲＶは０．５５６７である。２つの搬送要素の混練ディスクの間のクリアランスＳは０．０２である。２つの混練要素の混練ディスクとバレルとの間のクリアランスＤは０．０１である。混練要素は、各々時計回りに角度π／３だけ互いにずらされた、７つの混練ディスクからなる。最初と最後の混練ディスクは、０．０９の長さを有する。中間の混練ディスクは、０．１８の長さを有する。混練ディスク同士の間の溝は、０．０２の長さを有する。バレルは、２つの混練ディスクの左右に、細い実線で描かれている。さらに、二軸および多軸押出機の中の流れを計算するために使用可能な１つの可能性のある計算格子が、２つの混練要素の表面上に描かれている。
【０１３２】
図１８から２０は、無次元外スクリュー半径ＲＡが０．５３、０．５４３３、０．５５６７、および０．５７の値を有する三重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。三重フライト・スクリュー・プロファイルは、これらの無次元外スクリュー半径の個別の値に限定されない。本発明による方法を使用して、０．５０５から０．５７７の範囲、および好ましくは０．５１から０．５７の範囲の無次元外スクリュー半径ＲＡを有する三重フライト・スクリュー・プロファイルが生成され得る。
【０１３３】
図２１から２３は、無次元バレル半径ＲＧが０．６３であって仮想バレル半径ＲＶが０．５５６７である、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイルおよびスクリュー要素を描写している。本発明によるスクリュー要素の、偏心して位置決めされた三重フライト・スクリュー・プロファイル、および本発明によるスクリュープロファイルを生成するための本発明による方法は、バレル半径または仮想バレル半径について、この個別の値に限定されない。本発明による方法を使用して、偏心位置決め三重フライト・スクリュー・プロファイルは、０．５１から０．５７の範囲、および好ましくは０．５２から０．７の範囲の半径ＲＧを備えるバレル内、ならびに０．５０５から０．５７７の範囲、および好ましくは０．５１から０．５７の範囲の半径ＲＶを備える仮想バレル半径内に、位置決めされ得ることが可能である。
【０１３４】
図２４ａから２４ｆは、一対の二重フライト・スクリュー・プロファイルから一対の単一フライト・スクリュー・プロファイルへの変移を描写している。これらの図面は全て同じ構造を有しており、これは以下に詳細に記載される。生成スクリュープロファイルは、左側のスクリュープロファイルに描かれている。被生成スクリュープロファイルは、右側のスクリュープロファイルに描かれている。いずれのスクリュープロファイルも、１６個の円弧からなる。生成および被生成スクリュープロファイルの円弧は、それぞれの円弧番号が記された、太い実線を特徴とする。複数の円弧、およびコンピュータプログラムによる図形作成のため、個々の円弧の番号が相互に重複することがあり、このため読みにくくなっている可能性があり、例えば、図２４ａの円弧３’、４’および円弧５’、６’、７’を参照されたい。個別の番号がいくぶん読みにくいものの、これでもなおプロファイルの構造は、本記述とともに図面から明らかである。
【０１３５】
円弧の中心点は、小さい丸印によって描かれている。各円弧の中心点は、細い実線によって、この始点および終点に接続されている。外スクリュー半径は、生成および被生成スクリュープロファイルの両方で、ほぼ同一のサイズである。スクリューバレルの領域では、外スクリュー半径は、細い破線を特徴とし、噛み合い帯域では、太い点線を特徴とする。
【０１３６】
図２４ａは、変移段階の開始における一対の二重フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。生成スクリュープロファイルおよび被生成スクリュープロファイルは、相互に対称的である。生成スクリュープロファイルの円弧１および９は、この全長にわたって外スクリュー半径に接している。生成スクリュープロファイルの円弧４、５および１２および１３は、この全長にわたって内半径に接している。被生成スクリュープロファイルの円弧４’、５’および１２’および１３’は、この全長にわたって外スクリュー半径に接している。被生成スクリュープロファイルの円弧１’および９’は、この全長にわたって内半径に接している。
【０１３７】
図２４ｆは、変移段階の終了における一対の単一フライト・スクリュー・プロファイルを描写している。生成および被生成スクリュープロファイルは、相互に対称的である。生成スクリュープロファイルの円弧１および１２は、この全長にわたって外スクリュー半径に接している。生成スクリュープロファイルの円弧４および９は、この全長にわたって内半径に接している。被生成スクリュープロファイルの円弧４’および９’は、この全長にわたって外スクリュー半径に接している。被生成スクリュープロファイルの円弧１’および１２’は、この全長にわたって内半径に接している。
【０１３８】
図２４ｂは、二重フライト・スクリュー・プロファイルから単一フライト・スクリュー・プロファイルへの変移が２０％まで完了した、一対の変移プロファイルを示す。図２４ｃは、変移が４０％まで完了した一対の変移プロファイルを示す。図２４ｄは、変移が６０％まで完了した一対の変移プロファイルを示す。図２４ｅは、変移が８０％まで完了した一対の変移プロファイルを示す。
【０１３９】
変移は、全ての場合において、生成スクリュープロファイルの円弧１がこの全長にわたって無次元外スクリュー半径ＲＡに接し、この結果、被生成スクリュープロファイルの対応する円弧１’がこの全長にわたって無次元内半径ＲＩ’に接するように行われる。変移は、全ての場合において、被生成スクリュープロファイルの円弧４’が無次元外スクリュー半径ＲＡ’に接し、この結果、生成スクリュープロファイルの対応する円弧４が無次元内半径ＲＩに接するように行われる。全ての場合において、生成スクリュープロファイルの１つの円弧および被生成スクリュープロファイルの１つの円弧が外スクリュー半径上に位置するかまたは接するので、変移の間中にわたり、内バレル面のワイピングが保証される。さらに、図２４ｂから２４ｅより、生成および被生成スクリュープロファイルが対称的であることは明らかである。一対の変移要素は、全ての場合において、生成変移プロファイルに基づく第一変移要素、および被生成変移プロファイルに基づく第二変移要素からなる。
【０１４０】
図２４は、生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径および被生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径がＲＡ＝ＲＡ’＝０．６１４６からＲＡ＝ＲＡ’＝０．６２８８の範囲にある、変移プロファイルを示す。平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する、本発明による方法は、この範囲の無次元外スクリュー半径に限定されない。本発明による方法を使用して、ＲＡ＝０より大きく、ＲＡ＝１以下、好ましくはＲＡ＝０．５２からＲＡ＝０．７０７の範囲の、生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡを有するスクリュープロファイルを生成することができる。本発明による方法を使用して、ＲＡ＝０より大きく、ＲＡ＝１以下、好ましくはＲＡ＝０．５２からＲＡ＝０．７０７の範囲の、被生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡを有するスクリュープロファイルを生成することができる。
【０１４１】
平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する、本発明による処理は、図２４ｄの一対のスクリュープロファイルの例を使用して、以下に説明される。
【０１４２】
本発明によれば、生成および被生成スクリュープロファイルは、１つの平面内に位置する。簡素化のため、この平面は、デカルト座標系のｘｙ面内に配置されている。やはり簡素化のため、生成スクリュープロファイルの回転点は、デカルト座標系の原点（ｘ＝０、ｙ＝０）に位置する。生成および被生成スクリュープロファイルの２つの回転点の間の無次元中心距離Ａは、１である。簡素化のため、被生成スクリュープロファイルの回転点は、ｘ＝Ａ−１、ｙ＝０の座標に配置される。
【０１４３】
本発明によれば、生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎは、ｎが１以上となるように選択される。本例において、円弧の数ｎは１６である。本発明によれば、生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡは、０より大きく、無次元中心距離Ａ以下となるように選択される。本例において、生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡは０．６２０３である。本発明によれば、生成スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩは、０より大きく、無次元外スクリュー半径ＲＡ以下である。本例において、生成スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩは０．３７９８である。
【０１４４】
生成スクリュープロファイルの円弧は、生成スクリュープロファイルの回転軸の周りに、時計回りまたは反時計回りに配置されることが可能である。本例において、円弧は、生成スクリュープロファイルの回転軸の周りに、反時計回りに配置されている。
【０１４５】
本発明によれば、生成スクリュープロファイルの円弧１の角度α＿１は、弧度法において、０以上および２π以下となるように選択される。本例において、円弧１の角度α＿１は、０．２７４４となるように選択される。本発明によれば、生成スクリュープロファイルの円弧１の無次元半径Ｒ＿１は、０以上および無次元中心距離Ａ以下となるように選択される。本例において、円弧１の無次元半径Ｒ＿１はＲＡ＝０．６２０３である。本発明によれば、生成スクリュープロファイルの円弧１の位置は、円弧１が、無次元外半径ＲＡおよび無次元内半径ＲＩを有する環帯の境界リングの間、または境界リング上に位置するようになっており、環帯の中心点は、生成スクリュープロファイルの回転点上に位置する。円弧１の位置は、好ましくは、円弧１の始点および中心点の位置によって事前に定義される。本例において、円弧１の始点は、座標ｘ＝ＲＡ＝０．６２０３、ｙ＝０．００００にあり、円弧１の中心点は、座標Ｍｘ＿１＝０．００００、Ｍｙ＿１＝０．００００にある。このように、円弧１は外スクリュー半径ＲＡ上に位置し、少なくとも１つの円弧が外スクリュー半径ＲＡに接するという構成規則が実現される。
【０１４６】
本発明によれば、生成スクリュープロファイルのｎ−２個の付加的円弧、即ち１４個の付加的円弧の角度α＿２、・・・、α（ｎ−１）は、弧度法において、０以上および２π以下となるように選択される。本例において、これらの１４個の付加的円弧の角度は：α＿２＝０．６３３０、α＿３＝０．６３３０、α＿４＝０．２２０８、α＿５＝０．１８６４、α＿６＝０．４００３、α＿７＝０．４００３、α＿８＝０．３９３４、α＿９＝０．２７４４、α＿１０＝０．６３３０、α＿１１＝０．６３３０、α＿１２＝０．２２０８、α＿１３＝０．１８６４、α＿１４＝０．４１４３、およびα＿１５＝０．４１４３である。本発明によれば、生成スクリュープロファイルのこれら１４個の付加的円弧の無次元半径Ｒ＿２、・・・、Ｒ＿（ｎ−１）は、０以上および無次元中心距離Ａ以下となるように選択される。本例において、これら付加的な１４個の円弧の無次元半径は：Ｒ＿２＝０．００００、Ｒ＿３＝１．００００、Ｒ＿４＝０．３７９７、Ｒ＿５＝０．７４８５、Ｒ＿６＝０．４７２６、Ｒ＿７＝０．４７２６、Ｒ＿８＝０．１９７７、Ｒ＿９＝０．４８２７、Ｒ＿１０＝０．６０００、Ｒ＿１１＝０．４０００、Ｒ＿１２＝０．５１７３、Ｒ＿１３＝０．１４８５、Ｒ＿１４＝０．８８８７、およびＲ＿１５＝０．８８８７となるように選択される。構成規則によれば、円弧は、閉鎖凸状スクリュープロファイルが得られるように、接線方向に相互に融合するように配置され、無次元半径が０である円弧は、無次元半径が０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数であるｅｐｓ（ｅｐｓ＜＜１、ｅｐｓ→０）である円弧として扱われる。この構成規則によれば、円弧の終点は、同時に次の円弧の始点でもある。第一円弧と第二の後続円弧との間に必要な接線変移は、第二後続円弧の中心点と第一円弧の終点との間の距離が第二後続円弧の半径に等しく、スクリュープロファイルが凸状となるように、この第二後続円弧の中心点が、第一円弧の終点および中心点を通る直線上に位置するようになっている。半径が０の円弧は、接線変移が構成され続けるように、０に向かう傾向にある非常に小さな半径ｅｐｓを有する円弧と同じように扱われる。または、半径が０の円弧は、スクリュープロファイルがこの円弧の位置に捻れを有するように扱われてもよく、捻れのサイズはこの円弧の角度によって決定される。本例において、上述の構成規則は、１４個の付加的円弧の中心点の以下の位置をもたらす：Ｍｘ＿２＝０．５９７１、Ｍｙ＿２＝０．１６８１、Ｍｘ＿３＝−０．０１８７、Ｍｙ＿３＝−０．６１９８、Ｍｘ＿４＝０．０００１、Ｍｙ＿４＝０．０００２、Ｍｘ＿５＝０．０６９９、Ｍｙ＿５＝−０．３６１９、Ｍｘ＿６＝−０．０３１６、Ｍｙ＿６＝−０．１０５４、Ｍｘ＿７＝−０．０３１６、Ｍｙ＿７＝−０．１０５４、Ｍｘ＿８＝−０．２８５５、Ｍｙ＿８＝０．００００、Ｍｘ＿９＝−０．０００５、Ｍｙ＿９＝０．００００、Ｍｘ＿１０＝０．１１２４、Ｍｙ＿１０＝０．０３１８、Ｍｘ＿１１＝−０．０１０７、Ｍｙ＿１１＝−０．１２５８、Ｍｘ＿１２＝−０．００７２、Ｍｙ＿１２＝−０．００８６、Ｍｘ＿１３＝０．０６２６、Ｍｙ＿１３＝−０．３７０７、Ｍｘ＿１４＝−０．２０９７、Ｍｙ��１４＝０．３１７６、およびＭｘ＿１５＝−０．２０９７、Ｍｙ＿１５＝０．３１７６。円弧４の終点および円弧５の始点は生成スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩ上に位置し、このため少なくとも１つの円弧が無次元内半径ＲＩに接するという構成規則が実現される。
【０１４７】
本発明によれば、生成スクリュープロファイルの最終円弧の角度α＿１６は、生成スクリュープロファイルの１６個の円弧の角度の和が、弧度法において、２πとなるようになっており、角度α＿１６は、弧度法において、０以上および２π以下である。本例において、最終円弧の角度α＿１６は０．３６５４である。本発明によれば、生成スクリュープロファイルの最終円弧の無次元半径Ｒ＿１６は、この最終円弧が生成スクリュープロファイルを完成させるようになっている。円弧１５の終点は同時に第一円弧の始点でもあるので、円弧１６の半径Ｒ＿１６は０．００００である。円弧１６の中心点は、従って、座標Ｍｘ＿１６＝０．６２０３、Ｍｙ＿１６＝０．００００に位置する。
【０１４８】
生成スクリュープロファイルの全ての円弧が、中心点を生成スクリュープロファイルの回転点として、無次元外半径ＲＡおよび無次元内半径ＲＩを有する、環帯の境界リングの間、または境界リング上に位置するという構成規則は、本例の１６個の円弧のために選択された角度および半径のタイプ、ならびにこれらの位置によっても実現される。
【０１４９】
被生成スクリュープロファイルは、生成スクリュープロファイルに基づいている。本発明によれば、被生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎ’は、生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎと同じである。本例において、被生成スクリュープロファイルの円弧の数ｎ’は１６である。本発明によれば、被生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡ’は、無次元中心距離Ａから生成スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩを引いた差に等しい。本例において、被生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡ’は、Ａ−ＲＩ＝０．６２０２である。本発明によれば、被生成スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩ’は、無次元中心距離Ａから生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡを引いた差に等しい。本例において、被生成スクリュープロファイルの無次元内半径ＲＩ’は、Ａ−ＲＡ＝０．３７９７である。
【０１５０】
本発明によれば、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の角度α＿ｉ’は、生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の角度α＿ｉに等しく、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’までの範囲の全ての整数を表す指数である。本例において、被生成スクリュープロファイルの１６個の円弧の角度は：α＿１’＝α１＝０．２７４４、α＿２’＝α２＝０．６３３０、α＿３’＝α３＝０．６３３０、α＿４’＝α４＝０．２２０８、α＿５’＝α＿５＝０．１８６４、α＿６’＝α＿６＝０．４００３、α＿７’＝α＿７＝０．４００３、α＿８’＝α＿８＝０．３９３４、α＿９’＝α＿９＝０．２７４４、α＿１０’＝α＿１０＝０．６３３０、α＿１１’＝α＿１１＝０．６３３０、α＿１２’＝α＿１２＝０．２２０８、α＿１３’＝α＿１３＝０．１８６４、α＿１４’＝α＿１４＝０．４１４３、α＿１５’＝α＿１５＝０．４１４３、およびα＿１６’＝α＿１６＝０．３６５４である。
【０１５１】
本発明によれば、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の無次元半径Ｒ＿ｉ’および生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の無次元半径Ｒ＿ｉの和は、無次元中心距離Ａに等しく、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’までの範囲の全ての整数を表す指数である（Ｒ＿１’＋Ｒ＿１＝Ａ＝１、・・・、Ｒ＿ｎ’＋Ｒ＿ｎ＝ａ＝１）。本例において、被生成スクリュープロファイルの１６個の円弧の半径は：Ｒ＿１’＝Ａ−Ｒ＿１＝１−０．６２０３＝０．３７９７、Ｒ＿２’＝Ａ−Ｒ＿２＝１−０．００００＝１．００００、Ｒ＿３’＝Ａ−Ｒ＿３＝１−１．００００＝０．００００、Ｒ＿４’＝Ａ−Ｒ＿４＝１−０．３７９７＝０．６２０３、Ｒ＿５’＝Ａ−Ｒ＿５＝１−０．７４８５＝０．２５１５、Ｒ＿６’＝Ａ−Ｒ＿６＝１−０．４７２６＝０．５２７４、Ｒ＿７’＝Ａ−Ｒ＿７＝１−０．４７２６＝０．５２７４、Ｒ＿８’＝Ａ−Ｒ＿８＝１−０．１９７７＝０．８０２３、Ｒ＿９’＝Ａ−Ｒ＿９＝１−０．４８２７＝０．５１７３、Ｒ＿１０’＝Ａ−Ｒ＿１０＝１−０．６０００＝０．４０００、Ｒ＿１１’＝Ａ−Ｒ＿１１＝１−０．４０００＝０．６０００、Ｒ＿１２’＝Ａ−Ｒ＿１２＝１−０．５１７３＝０．４８２７、Ｒ＿１３’＝Ａ−Ｒ＿１３＝１−０．１４８５＝０．８５１５、Ｒ＿１４’＝Ａ−Ｒ＿１４＝１−０．８８８７＝０．１１１３、Ｒ＿１５’＝Ａ−Ｒ＿１５＝１−０．８８８７＝０．１１１３、およびＲ＿１６’＝Ａ−Ｒ＿１６＝１−０．００００＝１．００００である。
【０１５２】
本発明によれば、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点と生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の中心点との間の距離は、無次元中心距離Ａに等しく、本発明によれば、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点と被生成スクリュープロファイルの回転点との間の距離は、生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の中心点と生成スクリュープロファイルの回転点との間の距離に等しく、本発明によれば、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点と生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の中心点との間の接続線は、被生成スクリュープロファイルの回転点と生成スクリュープロファイルの回転点との間の接続線と平行な線であり、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’までの範囲の全ての整数を表す指数である（ｉ’＝ｉ）。生成スクリュープロファイルの回転点を点ｘ＝０、ｙ＝０に、被生成スクリュープロファイルの回転点を点ｘ＝Ａ＝１、ｙ＝０に位置決めすることで、生成スクリュープロファイルの円の中心のｘ座標Ｍｘ＿ｉに無次元中心距離Ａを加えることによって、被生成スクリュープロファイルの円の中心のｘ座標Ｍｘ＿ｉ’を計算することができ、被生成スクリュープロファイルの円の中心のｙ座標Ｍｙ＿ｉ’は、生成スクリュープロファイルの円の中心のｙ座標Ｍｙ＿ｉと同じである。本例において、被生成スクリュープロファイルの１６個の円弧の中心点の位置は：Ｍｘ＿１’＝１．００００、Ｍｙ＿１’＝０．００００、Ｍｘ＿２’＝１．５９７１、Ｍｙ＿２’＝０．１６８１、Ｍｘ＿３’＝０．９８１３、Ｍｙ＿３’＝−０．６１９８、Ｍｘ＿４’＝１．０００１、Ｍｙ＿４’＝０．０００２、Ｍｘ＿５’＝１．０６９９、Ｍｙ＿５’＝−０．３６１９、Ｍｘ＿６’＝０．９６８４、Ｍｙ＿６’＝−０．１０５４、Ｍｘ＿７’＝０．９６８４、Ｍｙ＿７’＝−０．１０５４、Ｍｘ＿８’＝０．７１４５、Ｍｙ＿８’＝０．００００、Ｍｘ＿９’＝０．９９９５、Ｍｙ＿９’＝０．００００、Ｍｘ＿１０’＝１．１１２４、Ｍｙ＿１０’＝０．０３１８、Ｍｘ＿１１’＝０．９８９３、Ｍｙ＿１１’＝−０．１２５８、Ｍｘ＿１２’＝０．９９２８、Ｍｙ＿１２’＝−０．００８６、Ｍｘ＿１３’＝１．０６２６、Ｍｙ＿１３’＝−０．３７０７、Ｍｘ＿１４’＝０．７９０３、Ｍｙ＿１４’＝０．３１７６、Ｍｘ＿１５’＝０．７９０３、Ｍｙ＿１５’＝０．３１７６、およびＭｘ＿１６’＝１．６２０３、Ｍｙ＿１６’＝０．００００である。
【０１５３】
本発明によれば、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の始点は、被生成スクリュープロファイルのｉ’ｎ番目の円弧の中心点に対して、生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の中心点に対する生成スクリュープロファイルのｉｎ番目の円弧の始点の方向とは逆の方向に位置し、ｉは１から円弧の数ｎまでの範囲の全ての整数を表す指数であり、ｉ’は１から円弧の数ｎ’までの範囲の全ての整数を表す指数である（ｉ’＝ｉ）。本例において、被生成スクリュープロファイルの円弧１の始点は、例えば、座標ｘ＝０．６２０３、ｙ＝０に位置する。
【０１５４】
本例において、平坦な、密接に噛み合った、自己洗浄式の、共回転スクリュープロファイルを生成する本発明による方法は、１６個全ての円弧が接線方向に相互に融合し、閉鎖凸状スクリュープロファイルを形成する、被生成スクリュープロファイルを生成する。また、被生成スクリュープロファイルの１６個全ての円弧は、無次元外半径ＲＡ’および無次元内半径ＲＩ’を有する環帯の境界リングの間または境界リング上に位置し、環帯の中心点は、被生成スクリュープロファイルの回転点に位置する。さらに、被生成スクリュープロファイルの円弧１は無次元内半径ＲＩ’上に位置し、少なくとも１つの円弧が無次元内半径ＲＩ’に接するという構成規則は、これによって実現される。また、被生成スクリュープロファイルの円弧４の終点は、円弧５の始点でもあるが、これは被生成スクリュープロファイルの無次元外スクリュー半径ＲＡ’上に位置し、少なくとも１つの円弧が無次元外スクリュー半径ＲＡ’に接するという構成規則は、これによって実現される。
【０１５５】
図２６は、２つの孔を備える８の字型スクリューバレルを描写している。２つのバレル孔が重複する領域は、噛み合い帯域と称される。２つのバレル孔の２つの交点は、バレル交点と称される。また、２つのバレル交点の間の開口角度δ＿ｇｚも、描かれている。
【０１５６】
図２７は、本発明によるスクリュープロファイルの角度δ＿ｆｂ１、δ＿ｆｂ２、δ＿ｎｂ１、δ＿ｎｂ２、δ＿ｋｂ１、およびδ＿ｋｂ２を示す。
【０１５７】
図中、最大１６個の円弧が、生成および被生成スクリュープロファイルを作成するために使用されている。しかし、本発明による方法は、決して最大１６個の円弧に限定されない。それどころか、スクリュープロファイルを生成するために、いくつの円弧が使用されてもよい。具体的には、そうすることで、円弧を含まず、従って十分な数の円弧を使用することに要する精度を備える自己洗浄機能のない、スクリュープロファイルに近づけることができる。
【０１５８】
（生成または被生成）スクリュープロファイルの縦方向プロファイルを計算することも可能である。好ましくは、スクリュープロファイルの各円弧は、陽関数によってこの円弧に属する縦断面の区画を計算するために使用される。
【０１５９】
第一段階において、直線ｇと円弧ｋｂとの間の交点（Ｓｘ、Ｓｙ）が決定される。直線ｇはスクリュープロファイルの平面内に位置し、スクリュープロファイルの回転点を通る。直線の配向は、角度φによって与えられる。
【０１６０】
円弧ｋｂは、この半径ｒおよび中心点の位置（Ｍｘ、Ｍｙ）によって特徴付けられる。第二段階において、スクリュープロファイルの回転点からの交点（Ｓｘ、Ｓｙ）の距離ｓが計算される。円弧を有する直線の交点は、陽関数によって計算され得る。距離の計算にも、同じことが該当する。従って、距離はｓ＝ｓ（φ、ｒ、Ｍｘ、Ｍｙ）である。スクリュー要素の既知のピッチｔが与えられると、距離がｓ＝ｓ（ｚ＿ａｘ、ｒ、Ｍｘ、Ｍｙ）＝ｓ（φ／２π＊ｔ、ｒ、Ｍｘ、Ｍｙ）となるように、角度φは、φ／２π＊ｔによって、軸位置ｚ＿ａｘに変換され得る。関数ｓ（ｚ＿ａｘ、ｒ、Ｍｘ、Ｍｙ）は、スクリュープロファイルの円弧の縦方向プロファイルを定義する。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１５ｄ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
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【図１８ｄ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図１９ｄ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２０ｄ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２１ｃ】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２２ｃ】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２４ｃ】
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【図２４ｄ】
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【図２４ｅ】
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【図２４ｆ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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