(57)【要約】本発明は、流動性媒体、特にプラスチック溶融体およびゴム配合物を移送するための入口断面および出口断面を有するスクリューポンプであって、部分的に重なり合ってポンプハウジング３を長手方向で貫通する少なくとも２つのハウジング穴４，５を有するポンプハウジング３内に配置される軸線距離ａの少なくとも２つのスクリュー軸２０，２１を有し、スクリュー軸が同一方向に回転駆動可能であり、互いに実質的に密にかみ合う一条スクリュー要素１，２の多数の配置がスクリュー軸上に相対回転不能に配置されているものと、このようなスクリューポンプを備えた多軸スクリュー押出機とに関するものである。【選択図】図１
2004522627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性媒体、プラスチック溶融体およびゴム配合物を移送するための入口断面および出口断面を有するスクリューポンプであって、部分的に重なり合ってポンプハウジング（３）を長手方向で貫通する少なくとも２つのハウジング穴（４，５）を有するポンプハウジング（３）内に配置される軸線距離ａの少なくとも２つのスクリュー軸（２０，２１）を有し、スクリュー軸が同一方向に回転駆動可能であり、互いに実質的に密にかみ合う一条スクリュー要素（１，２）の多数の配置がスクリュー軸上に相対回転不能に配置されており、
スクリュー要素（１，２）がそれぞれ軸線方向断面においてスクリュー軸（２０，２１）の縦軸線の方から見て柱面状頂部（１０，１１）を有し、頂部の半径Ｒaがハウジング穴（４，５）の半径に一致し、また頂部が周方向で２つの頂部稜（６，７；８，９）の間でネジ山角度γにわたって延びており、
スクリュー要素（１，２）が頂部（１０，１１）に直径上で向き合う側に各１つの柱面状底部（１２，１３）を有し、底部の半径Ｒiが軸線距離ａと半径Ｒaとの差に一致し、また底部が周方向で底部角度ａにわたって延びており、
スクリュー要素（１，２）の底部（１２，１３）と頂部（１０，１１）がそれぞれフランク（１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂ）によって互いに結合されており、
スクリュー要素（１，２）は互いにかみ合うスクリュー要素の配置の内部にそれぞれ異なるネジ山角度γ（大ネジ山角度γ1、小ネジ山角度γ2）を有し、互いにかみ合うスクリュー要素の配置の各１つの小ネジ山角度γ2のスクリュー要素（２）が直接隣接する配置の大ネジ山角度γ1のスクリュー要素（１）とすべてのスクリュー軸（２０，２１）上で交互するようにスクリュー要素はスクリュー軸（２０，２１）上に軸線方向で相前後して配置されており、
各１つの小ネジ山角度γ2のスクリュー要素を介装しただけのそれぞれ大ネジ山角度γ1を有する軸線方向で互いに隣り合う２つのスクリュー要素（１’，１’’）がそれぞれオフセット角度εだけ相互に捩られてスクリュー軸（２０，２１）上に配置され、予定された移送方向に応じて、一方の大ネジ山角度γ1のスクリュー要素（１’）の左頂部稜（６’）または右頂部稜（７’）が他方のスクリュー要素（１’’）のそれぞれ他方の（右もしくは左）頂部稜（７’’もしくは６’’）の近傍にあり、また大ネジ山角度γ1のスクリュー要素（１’，１’’）の頂部（１０’，１０’’）が、それぞれ間近で隣り合う頂部稜（６’，７’’もしくは７’，６’’）の領域内で、その間に配置される小ネジ山角度γ2のスクリュー要素（２）の頂部（１１）によって結合されており、これによって各１つの不連続的ピッチの螺旋が形成されていることを特徴とするスクリューポンプ。
【請求項２】
大ネジ山角度γ1のスクリュー要素（１’，１’’）の間近で隣り合う頂部稜（６’，７’’もしくは７’，６’’）がその間に配置される小ネジ山角度γ2のスクリュー要素（２）の他方の頂部稜（８、９）内でそれぞれオフセットなしに続くようにオフセット角度εは選択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ポンプ。
【請求項３】
互いにかみ合うスクリュー要素（１，２）の配置が相互に同一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ポンプ。
【請求項４】
スクリュー要素（１，２）がそれぞれ捩れ角度δを有し、各スクリュー要素（１，２）の軸線方向正面がスクリュー軸（２０，２１）の縦軸線の周りでこの捩れ角度だけ相互に捩られていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
【請求項５】
捩れ角度δが１０°〜３０°の範囲内、特に２０°〜２６°の範囲内であることを特徴とする、請求項４に記載のスクリューポンプ。
【請求項６】
互いにかみ合うスクリュー要素（１，２）の配置において小ネジ山角度γ2がそれぞれ２０°未満であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
【請求項７】
スクリュー要素（１，２）がそれぞれ一体に構成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
【請求項８】
捩れ角度δ＝０°のときスクリュー要素（１，２）が同一輪郭の多数の円板状要素からそれぞれ組み立てられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
【請求項９】
スクリュー要素（１，２）のフランク（１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂ）が円弧状に構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
【請求項１０】
軸線方向遊隙を生成するために大ネジ山角度γ1のスクリュー要素（１）が、小ネジ山角度γ2のスクリュー要素（２）とは僅かに異なる軸線方向長さで構成されていることを特徴とする、請求項３〜９のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
【請求項１１】
軸線方向で異なる押出機区域を形成するためにさまざまなスクリュー要素を装備した少なくとも２つの同一方向に駆動されるスクリュー軸と昇圧ゾーンとを備えた多軸スクリュー押出機において、昇圧ゾーンが請求項１〜１０のいずれか１項に記載の溶融体ポンプとして構成されており、スクリューポンプのスクリュー軸（２０，２１）が押出機のスクリュー軸に連結されまたはその一部であることを特徴とする多軸スクリュー押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動性媒体を移送するための、特にプラスチック溶融体およびゴム配合物を移送するための入口断面および出口断面を有するスクリューポンプと、昇圧ゾーンを有する多軸スクリュー押出機とに関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許出願公開第０５６４８８４Ａ１により、同一方向に駆動される２つのスクリュー軸を備えた二軸スクリュー押出機が公知である。このスクリュー軸は、軸線方向で異なる押出機区域を形成するためにさまざまなスクリュー要素を装備しており、押出機は、歯車ポンプの態様の昇圧ゾーンを有している。この歯車ポンプの歯車はスクリュー軸上で支承されている。一方の歯車が相対回転不能にスクリュー軸に結合されている一方、他方の歯車は他のスクリュー軸上で相対回転可能となっている。歯車の両方の軸線方向正面が密封板によって施蓋されており、密封板は、押出機シリンダと一緒にポンプハウジングを形成している。材料流れを保証するために密封板にはそれぞれ入口穴もしくは出口穴が設けられている。歯車ポンプの態様のこの昇圧ゾーンによって、同一方向に駆動される二軸スクリュー押出機の欠点が取り除かれるが、この欠点は、当該組立体が十分な押出圧力を増すのにほとんど適していないことにある。特殊な溶融体ポンプなしでは、十分な押出圧力を発生するのにきわめて大きな押出機長さが不可欠であろう。この公知解決の欠点は、歯車ポンプの両方の歯車の一方のみを電動駆動可能であることに見ることができる。さらに、ポンプハウジングの正面側密封壁が流れ障害となり、移送されるべき材料の容積要素は、歯車ポンプによって継続して移送されるまでに未制御に長くそこに留まることがある。
【０００３】
独国特許出願公開第１９９４７９６７号明細書により、そのスクリュー軸が同一方向に駆動され、異なる押出機区域を構成するために異なるスクリュー要素を装備した他の二軸スクリュー押出機が公知である。この押出機はなかんずく混合ゾーンを有し、個々の混練ディスクからなる混練ブロックが当該混合ゾーン内で両方のスクリュー軸に取付けられている。これらの混練ディスクはそれぞれ、ピッチゼロの一条スクリュー要素と称することのできる異形材であり、エルドメンガー(Erdmenger)異形材とも称される密にかみ合う異形材として構成されている。混練ディスクはネジ山角度(Kammwinkel)γにわたって延びる各１つの柱面状頂部を有し、頂部の半径は技術的に不可欠な遊隙を考慮して押出機ハウジング穴の半径に一致している。頂部には直径上で向き合って別の柱面状部分が設けられており、この部分はスクリュー底部と称することができ、底部角度αにわたって周方向に延びている。この柱面状部分の半径はスクリューのコア直径に一致している。両方の柱面状部分は、スクリュー軸の横断面で見て円弧状フランクによって互いに結合されており、これらのフランクは、エルドメンガーの理論によれば、それぞれ他方のスクリュー軸上に配置されかつ検討しているスクリュー要素と協働するスクリュー要素との密なかみ合いを保証している。両方のスクリュー軸上の協働するスクリュー要素は、以下でスクリュー要素の対偶と称するユニットを形成している。公知のスクリュー押出機で特徴的なことは、１対偶の両方のスクリュー要素がそれぞれ完全に同じ輪郭を有し、単に或る角度だけ互いに捩られて両方のスクリュー軸上に固着されていることである。これらのスクリュー要素は公知の押出機において、処理されるべき材料中に特別高い剪断流れおよび伸張流れを発生しなければならない絞りユニットとして利用されている。ハウジング穴の内部で押出機ハウジングと同一形状に構成された混練ディスクの各対偶との間に室容積が形成されており、混練ディスクが完全に１回転する間、この室容積は室部分容積に区分され、室部分容積の大きさは一時的に増大し、一時的に一定に留まり、一時的に減少するようになっている。好ましくは、やはり密にかみ合う混練ディスクとして構成される密封ディスクによって室部分容積の軸線方向正面が完全にまたは十分に施蓋されることによって、極端に高い剪断流れおよび伸張流れを発生できるということである。密にかみ合う一条スクリュー要素を使用して二軸スクリュー押出機内に昇圧ゾーンを生成することは、独国特許出願公開第１９９４７９６７号明細書では検討されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、任意の流動性媒体を移送するための入口断面および出口断面を備えた新規なポンプと、新規な昇圧ゾーンを備えた多軸スクリュー押出機を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は請求項１に明示した特徴を有するスクリューポンプによって、また請求項１１の特徴を有する多軸スクリュー押出機によって解決されるものである。本発明に係るスクリューポンプの有利な諸構成は請求項２〜１０から明らかになる。
【０００６】
本発明に係るスクリューポンプは移送されるべき流動性媒体用の入口断面および出口断面を有し、この媒体は特にプラスチック溶融体またはゴム配合物で形成しておくことができる。しかし、基本的にその他の媒体も移送可能である。スクリューポンプは少なくとも２つのスクリュー軸を有し、スクリュー軸はポンプハウジング内で、少なくとも２つの部分的に重なり合ってポンプハウジングを長手方向で貫通するハウジング穴の中に配置されている。その隣り合ったスクリュー軸の配置から、軸線距離ａを有しかつ同一方向に回転駆動可能なすべてのスクリュー軸上に、互いに実質的に密にかみ合うスクリュー要素の多数の対偶が相対回転不能に配置されている。軸線方向横断面において、スクリュー要素はそれぞれスクリュー軸の縦軸線の方から見て柱面状頂部を有し、頂部はその半径Ｒaがハウジング穴の半径に一致し、かつ周方向で２つの頂部稜の間をネジ山角度γにわたって延びている。さらに、スクリュー要素は頂部に直径上で向き合う側に各１つの他の柱面状部分を有し、この部分は底部と称され、その半径Ｒiが軸線距離ａと半径Ｒaとの差に一致し、かつ周方向で底部角度αにわたって延びている。スクリュー要素の底部と頂部は、それぞれフランクによって互いに結合されている。これらのフランクは、１配置のスクリュー要素の周面全体にわたって密なかみ合いが生じるように好ましくは円弧状に構成されている。独国特許出願公開第１９９４７９６７号明細書により相互に結合されて絞りブロックとされる混練ディスクとは異なり、互いにかみ合うスクリュー要素の１配置のスクリュー要素は同一形状を有していない。むしろ本発明によれば、互いにかみ合うスクリュー要素は、それぞれ異なる大きさのネジ山角度γを有している。それゆえに、１つのスクリュー要素が大ネジ山角度γ1を有する一方、これにかみ合うスクリュー要素が小ネジ山角度γ2を有している。互いにかみ合うスクリュー要素の１配置の各１つの小ネジ山角度のスクリュー要素が軸線方向で直接に隣接する配置の大ネジ山角度の（スクリュー要素と）交互するように、スクリュー要素はすべてのスクリュー軸上でそれぞれ相前後して配置されている。各１つの小ネジ山角度γ2のスクリュー要素を介装しただけのそれぞれ大ネジ山角度γ1を有する軸線方向で互いに隣り合う２つのスクリュー要素が、本発明によれば、それぞれオフセット角度εだけ相互に捩られてスクリュー軸上に配置され、予定された移送方向に応じて、一方の大ネジ山角度γ1のスクリュー要素の左頂部稜または右頂部稜が他方のスクリュー要素のそれぞれ他方の（右もしくは左）頂部稜の近傍にあり、また大ネジ山角度γ1のスクリュー要素の頂部がそれぞれ間近で隣り合う頂部稜の領域内で、その間に配置される小ネジ山角度のスクリュー要素によって結合されており、これによって各１つの不連続的ピッチの螺旋が形成されている。こうして十分に多くの数のスクリュー要素を軸線方向で相前後して配置することによって、個々の要素の間に技術的に不可欠な遊隙を無視するとき、入口断面と出口断面との間で軸線方向密封が達成されることになる。入口断面と出口断面との間には、軸線方向で相互に容積的に密閉された室が形成され、これらの室はそれぞれ、互いにかみ���うスクリュー要素の複数の配置にわたって軸線方向に延びている。スクリュー要素の造形に応じて、互いにかみ合うスクリュー要素の配置は、例えば７つ〜１０を軸線方向で相前後して配置すれば間に合う。スクリューポンプの機能にとって、１配置のスクリュー要素のプロフィルが周面全体にわたって密にかみ合うように構成されていることは必ずしも必要でない。それゆえに、１スクリュー要素の底部と頂部との間の結合は、密にかみ合う円弧状フランク形状によって交互に造形しておくことができる。つまりフランクはさらに内側にも、つまり各スクリュー軸の縦軸線の一層近傍に延設することができる。しかしながら、密にかみ合うフランク形状は、このようなスクリューポンプがセルフクリーニング性であるという大きな利点を有する。
【０００７】
大ネジ山角度γ1を有する両方のスクリュー要素の軸線方向で間近に隣り合う両方の頂部稜がその間に配置される小ネジ山角度γ2のスクリュー要素の他方の頂部稜内でそれぞれオフセットなしに続くようにオフセット角度εを選択すると有利である。その際、頂部稜の方向に見て、大ネジ山角度γ1のスクリュー要素の両方の頂部は、その間に配置される小ネジ山角度γ2のスクリュー要素の正確に頂部幅だけ重なり合っている。しかし、この配置は決して強制的なものではない。一層大きなまたは一層小さな重なりも選択することができ、負の重なりさえ選択することができ、その場合、各室部分容積の一定の漏れが意識的に甘受される。
【０００８】
互いにかみ合うスクリュー要素の各配置に対して、他の形状のスクリュー要素を割当てることは基本的に可能である。しかし製造技術上の理由から、かみ合うスクリュー要素の配置を相互に同一構造に実施するのが望ましい。
【０００９】
スクリュー要素がそれぞれ捩れ角度δを備えると、付加的にスクリュー要素の公知の移送機構（ハウジング穴の内面での掻取り）が利用できるので、特に有利である。捩れ角度δとは、各スクリュー要素の両方の軸線方向正面がスクリュー軸の縦軸線の周りで相互に捩られている角度のことである。その結果、頂部稜はスクリュー軸の縦軸線に対して平行に向いているのでなく、螺旋状に延びることになる。望ましくは、捩れ角度δは１０°〜３０°の範囲内、好ましくは２０°〜２６°の範囲内である。このような捩れたスクリュー要素は、捩れていないスクリュー要素（δ＝０°）に比べて、移送されるべき材料に対し、著しく向上した引入れ特性を有している。
【００１０】
互いにかみ合うスクリュー要素の配置において、小ネジ山角度γ2は好ましくは２０°未満である。捩れ角度のないスクリュー要素の場合、理論的理想事例において小ネジ山角度γ2は０°である。すなわち、左頂部稜と右頂部稜がそれぞれ１つの稜へと融合し、付属する頂部が幅ゼロを有している。しかしこれは実際の運転にとってあまり有益でない。なぜならば、頂部幅がもはや存在しないのでシリンダハウジングに対する密封がはるかに悪化するからである。特に望ましい小ネジ山角度γ2は、５〜１５°の範囲内である。
【００１１】
大ネジ山角度γ1は、小ネジ山角度γ2が確定すると必然的に生じるが、それは両方のネジ山角度γ1、γ2の合計が
γgesamt＝３６０°‐４×ａｒｃ ｃｏｓ（ａ／２Ｒa）
の関係に従うからである。
【００１２】
個々のスクリュー要素はそれぞれ一体に構成することができる。その際、スクリュー要素は、それ自体周知の如くにスクリュー軸線の領域でスプライン歯を備えて構成され、その都度望ましいオフセット角度εの調整用のグリッド(Raster)が形成されることが望ましい。
【００１３】
特に捩れ角度がδ＝０°のとき、同一輪郭の多数の円板状要素から個々のスクリュー要素をそれぞれ組み立てると、特に有利である。こうして、全く同一構造の円板状要素から軸線方向で任意の長さのスクリュー要素を作製できることになる。スクリュー要素の軸線方向長さは、ハウジング穴の直径が与えられているとスクリューポンプの室容積の大きさの直接的尺度、したがってスクリュー回転数が与えられているとその吐出し量の直接的尺度である。それとともに、スクリュー要素を組立てるための円板状要素の数が異なることによって、ポンプ出力をその都度の課題に適合することが保証されることになる。捩れ角度δが０°よりも大きい場合、スプライン軸のグリッド寸法は個々のディスクの頂部稜を直線的に継ぎ合わせることができるように、捩れ角度に調整しておかねばならないであろう。
【００１４】
互いにかみ合うスクリュー要素の１配置の内部で、軸線方向遊隙を生成するためにスクリュー要素の間に設けられねばならない間座ディスクの本来必要な助けを必要とすることなく、僅かに異なる軸線方向長さでスクリュー要素を構成すると有利である。つまり、大ネジ山角度のスクリュー要素の軸線方向長さは、所望する遊隙に応じて小ネジ山角度のスクリュー要素の軸線方向長さと相違している。
【００１５】
本発明に係るスクリューポンプは基本的に、任意の媒体を移送するための個別の組立体として使用することができる。しかし、軸線方向で異なる押出機区域を形成するために、さまざまなスクリュー要素を装備した少なくとも２つの同一方向に駆動されるスクリュー軸を有する多軸スクリュー押出機の内部で、スクリューポンプを昇圧ゾーンとして利用すると、特に有利である。その際、スクリューポンプのスクリュー軸は、それぞれ押出機のスクリュー軸に直接連結されまたはその一部となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図に示した実施の形態を基づいて本発明を詳しく説明する。
【００１７】
図１の略図は、スクリュー要素１，２の対偶を有する本発明の実施形態に係るスクリューポンプの断面図である。スクリュー要素１，２はそれぞれ、詳しくは図示しないスクリュー軸上で同一方向に回転可能にハウジング穴４，５内に配置されており、これらハウジング穴は部分的に重なり合っている。符号ａはスクリュー軸の軸線距離である。スクリュー要素１が柱面状頂部１０を有し、この頂部は図１において半径Ｒaの円として認めることができ、周方向でネジ山角度γ1にわたって延びている。半径Ｒaはハウジング穴４の半径に一致している。スクリュー要素１とハウジング穴４の壁との間の遊隙が図１では誇張して図示しており、両方のスクリュー要素１、２の間の遊隙も同様である。頂部１０は、左頂部稜６と右頂部稜７とによって限定されている。頂部１０には、直径上で向き合ってスクリュー要素１の他の柱面状部分を認めることができ、この部分は底部１２と称され、スクリューコアの半径に一致した半径Ｒiを有している。底部１２は、底部角度α1にわたって両方の個所１６，１７の間を延びている。頂部稜６と個所１６との間もしくは頂部稜７と個所１７との間には、周方向でそれぞれフランク角度β1にわたって延びる両方のフランク１４ａ，１４ｂが延設されており、フランクはそれぞれ、スクリュー軸の縦軸線の外側に中心が配置された円弧として形成されている。この半径の大きさと付属する中心の位置は、密にかみ合うスクリュープロフィルについて、エルデメンガーにより公知の関係から明らかとなる。設計構造が類似しているのではあるが、右側スクリュー要素２はその形状および大きさがスクリュー要素１と著しく違えて造形されている。右側スクリュー要素は半径Ｒaの柱面状頂部１１を有し、この頂部はネジ山角度γ2にわたって両方の頂部稜８、９の間を延びている。ネジ山角度γ2は、スクリュー要素１の底部角度α1と正確に同じ大きさである。頂部１１には、直径上で向き合って半径Ｒiの第２柱面状部分が配置されており、この部分は底部１３と称され、底部角度α2にわたって個所１８，１９の間を延びている。底部角度α2はスクリュー要素１のネジ山角度γ1と同じ大きさである。スクリュー要素１におけると同様に、底部１３と頂部１１は円弧状フランク１５ａ，１５ｂによって互いに結合されている。両方のフランク１５ａ，１５ｂは、スクリュー要素１のフランク角度β1と同じ大きさのフランク角度β2にわたってそれぞれ延びている。書き込まれた矢印で示唆したように、両方のスクリュー要素１，２が同一方向に回転するとき、スクリュー要素の間にそれぞれ遊隙が設けられていないと、スクリュー軸が完全に１回転する間に、頂部１０がもっぱら底部１３と、フランク１４ｂがもっぱらフランク１５ａと、底部１２がもっぱら頂部１１と、そしてフランク１４ａがもっぱらフランク１５ｂと滑り接触するように、両方のスクリュー要素１，２は摩擦し合っている。それとともに、スクリューポンプのセルフクリーニングの前提条件が与えられている。
【００１８】
図２は、５つのスクリュー要素から組立てられるスクリュー軸区域をワイヤフレーム表現の形で概略示しており、大ネジ山角度のスクリュー要素１と小ネジ山角度のスクリュー要素２がどのように相互に捩って配置されているのかが詳細に明らかとなる。小ネジ山角度のスクリュー要素２が３つ図示してあり、これらが区別のために符号２’、２’’、２’’’とされている。それらの間には、各１つの大ネジ山角度のスクリュー要素１が配置されており、区別のためにこれらに符号１’，１’’が付けられている。省略符を追加する番号付けを維持しながら、相応な仕方で、それぞれ付属する頂部稜６〜９と頂部１０，１１が示されている。左外側に配置されるスクリュー要素２’の頂部１１’の右頂部稜９’は、直接その横に配置される大ネジ山角度のスクリュー要素１’の左頂部稜６’と同軸に整列されている。両方の頂部１１’，１０’は同じ半径Ｒaを有しているので、両者の間に円滑な移行が存在することになる。頂部１０’を右頂部稜６’から左頂部稜７’まで追うと、後者が小ネジ山角度の第２スクリュー要素２’’の頂部１１’’の左頂部稜８’’と同軸で整列していることが確認される。それゆえに、スクリュー要素１’とスクリュー要素２’’との間にも頂部１０’’から頂部１１’’への円滑な移行が与えられている。頂部１１’’の右頂部稜９’’は、大ネジ山角度の第２スクリュー要素２’’の頂部１０’’の左頂部稜６’’と同軸で整列されている。頂部１０’’の右頂部稜７’’は、小ネジ山角度の第３スクリュー要素２’’’の頂部’’’の左頂部稜８’’’と同軸で整列されている。こうして任意数のスクリュー要素を有するスクリュー軸は、大ネジ山角度のスクリュー要素１と小ネジ山角度のスクリュー要素２との間で交互して続いている。
【００１９】
このことは、図３で両方のスクリュー軸２０，２１について例示されている。各スクリュー軸２０，２１上には、それぞれ合計１０の大ネジ山角度のスクリュー要素１と１０の小ネジ山角度のスクリュー要素２、つまり合計２０のスクリュー要素が配置されている。その際、大ネジ山角度のスクリュー要素１は、それぞれ図３に図示しないオフセット角度εだけ相互に捩られており、付属し合った頂部稜の図２について先に述べた同軸整列が保証されている。
【００２０】
図４には、図３で示す両方のスクリュー軸２０，２１の配置の変更態様が示されている。これは、個々のスクリュー要素１，２がそれ自体捩れている点で相違している。スクリュー要素１，２の両方の軸線方向正面はスクリュー軸２０，２１の縦軸線の周りで相互に捩れ角度δだけ捩れている。左外側に配置される小ネジ山角度の第１スクリュー要素２について、捩れ角度δが例示的に示唆されている。両方のスクリュー軸２０，２１の左外側に配置される両方の第１スクリュー要素１，２は、図３と図４の両方において、それぞれ同じ角度位置で示されている。図４に示す両方のスクリュー軸２０，２１の長さにわたる捩れ角度δによって、図３に示す位置関係との明確な違いが生じることはごく明確に認められる。図３では、それぞれ直接に並べて配置される２つのスクリュー要素１，２の角度位置が２０対偶のスクリュー軸の数にわたって反復しないのに対し、図４のスクリュー軸２０では、書き込まれた４つの垂直矢印で明らかにされるように、両方の第１スクリュー要素１，２の角度位置が４回反復しているのを認めることができる。つまり、スクリュー軸２０，２１上の各第６スクリュー要素１，２は、再び同じ角度位置を占めている。
【００２１】
図５および図６は、両方の第１スクリュー要素１，２の異なる角度位置において、本発明に係るスクリューポンプをそれぞれ示す正面図である。ハウジング穴４，５が内部に設けられているポンプハウジング３は、数多くの貫通穴を備えたフランジ２２を有し、このフランジによって本発明に係るスクリューポンプは、ハウジング区域として従来の二軸スクリュー押出機に挿入して取り付けることができる。ポンプハウジングは、合せピンの挿入用に２つのピン穴２３を備えている。図５に示す位置のとき、両方のスクリュー要素１，２の領域内で両方のハウジング穴４，５の内部には連続的室容積２４が形成されている。室容積は、スクリュー要素１，２が回転するとき、その大きさではなく単にその形状が変化している。しかしながら、小ネジ山角度のスクリュー要素２の頂部１１がポンプハウジング３の上側かみ合い領域２５内で密に当接し、さらにハウジング穴５に沿って移動すると、室容積は変化することになる。つまりこの場合、図６の進展した角度位置で示す図から明らかとなるように、一方の室容積２４から３つの室部分容積２４ａ，２４ｂ，２４ｃが成立することになる。室部分容積２４ｃは、１回転の大部分の間、その容積もその形状も変えない。これは、閉じ込められた材料が位置をずらされるだけであるからである。それに対して、室部分容積２４ｂはその大きさを増大させている。逆に、ポンプハウジング３の下側かみ合い領域２６の近傍にある室部分容積２４ａは、右回りが増すのに伴ってその大きさが減少することになる。これは、室部分容積２４ｂに材料が引き入れられ、室部分容積２４ａから材料が押し出されることを意味している。本発明に係るスクリューポンプは、個々のスクリュー要素の領域内での前記室形成によって入口断面と出口断面との間において軸線方向で密封されているので、スクリューポンプの内部で容積的強制移送が起きる。それゆえに、このようなポンプによってきわめて効率的な増圧を引き起こすことが可能となる。
【００２２】
図７には、捩れ角度δ＞０°を有する本発明に係るスクリュー要素１，２の他の例が斜視図で示されている。問題となっているのは合計１０の対偶であり、これらの対偶はそれらの予定された組立に応じて各１つの（図示しない）軸コア上に軸線方向で相前後して並べられ、相対回転不能に軸コアに結合するために、それぞれスプライン歯２７を備えている。
【００２３】
この配置を平面図で示す図８から認めることができるように、大ネジ山角度のスクリュー要素１は、所要の軸線方向遊隙を保証するために小ネジ山角度のスクリュー要素２よりもそれぞれ僅かに狭く仕上げられている。
【００２４】
本発明に係るスクリューポンプを実際に実施するときには、下記寸法が使用された：
Ｒa＝３０ｍｍ
Ｒi＝２０．５６ｍｍ
γ1＝α2＝２１９．８４°
γ2＝α1＝９．８４°
ａ＝５０．５６ｍｍ
ε＝１２０°
δ＝１５°
【００２５】
捩れ角度δ＝０°を有する選択的実施では、ε＝１５０°のオフセット角度が設定された。スクリュー要素の軸線方向長さはそれぞれ２０ｍｍであった。
【００２６】
その際、同一方向に駆動されるスクリュー軸を備えた従来の二軸スクリュー押出機のスクリュー軸に二軸スクリューポンプの要素がごく簡単に一体化できることが、特に有利である。その際、欧州特許出願公開第０５６４８８４号明細書に記載された一体な歯車ポンプとは異なり、高いトルク強度が与えられるように、ポンプの両方の軸は直接に駆動されている。本発明に係る解決は僅かな部品点数と相応して少ない製造費とで優れている。機能の信頼性はきわめて高く、整備支出は事実上ゼロである。従来のスクリュー要素を有する増圧ゾーンに比べて、軸線方向構造長を劇的に減少させることができる。設計支出が比較的少ないので、特殊機械内でプロセスを最適に適合するための個別的設計は難なく行うことができる。本発明に係るスクリューポンプは、既存の機械内に問題なく追加装備することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るスクリューポンプの略横断面図である。
【図２】４つのスクリュー要素を有するスクリュー軸の斜視ワイヤフレーム表現である。
【図３】捩れ角度のない本発明に係るスクリューポンプの両方のスクリュー軸の斜視図である。
【図４】捩れ角度を設けることによる図３の変更態様を示している。
【図５】本発明の実施形態に係るスクリューポンプの正面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るスクリューポンプの正面図である。
【図７】スプライン歯を有する本発明の実施形態に係るスクリュー要素の斜視図である。
【図８】図７に示すスクリュー要素の平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  大ネジ山角度のスクリュー要素
２  小ネジ山角度のスクリュー要素
３  ポンプハウジング
４  ハウジング穴
５  ハウジング穴
６  左頂部稜
７  右頂部稜
８  左頂部稜
９  右頂部稜
１０  頂部
１１  頂部
１２  底部
１３  底部
１４ａ，１４ｂ  フランク
１５ａ，１５ｂ  フランク
１６〜１９  フランクと底部との間の個所
２０  スクリュー軸
２１  スクリュー軸
２２  フランジ
２３  ピン穴
２４  室容積
２４ａ〜２４ｃ  室部分容積
２５  上側かみ合い領域
２６  下側かみ合い領域
２７  スプライン歯
α  底部角度
β  フランク角度
γ  ネジ山角度
δ  捩れ角度
ε  オフセット角度
ａ  軸線距離
Ｒa  スクリュー頂部の半径
Ｒi  スクリュー底部の半径
【国際公開パンフレット】
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2004522627.tif 000004
2004522627.tif 000005
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【国際調査報告】
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