JP2004003441A - 溶融したポリマーおよびエラストマーの塊を運搬するためのポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポリマーおよび／またはエラストマーの溶融した塊を運搬するためのポンプを提供する。
【解決手段】ポリマーおよび／またはエラストマーの溶融した塊を運搬するためのポンプ１そのポンプ体には、材料を入れるための入口管７と、材料を排出するための出口管８と、入口管および出口管７，８と通じ、入口管７から出口管８へ材料を運搬するための動力シャフト１８が取り付けられた少なくとも１つの歯車１５，１６を収納するようになっている中央体１１が形成されている。ポンプ体は組み合わされる２つの部分２，２から構成されており、それぞれのポンプ体は、中央チャンバー１１と通じる少なくとも１つの通り穴１４を含み、上記ギア１５，１６の少なくとも１つのシャフト１８がポンプ体の２つの部分２，２’の対面する穴１４の組に直接回転可能に支持されている。
【選択図】　図１

Description

本発明は、溶融したポリマーおよび／またはエラストマー、特に、ＰＶＣ等の高分解性プラスチック材料を運搬するための押し出しヘッドの上流に配置されるように設計された歯車ポンプに関するものである。
【０００１】
上記ポンプは、厳しく強いられた許容誤差の条件を満たす高品質の最終生産物を得るために、ポンプからやってくる溶融した材料が一定の流れを有するように、押出し機の押出しスクリューによって材料に引き起こされる流れや振動の不均一さを補正する役目をする。
【０００２】
非分解性押出プラスチック材料のためのポンプ、つまり、ポンプ内部に材料が沈滞した場合に、分解の問題が生じない生産物のためのポンプが従来知られている。上記タイプのポンプは体積測定のポンプであり、一定の体積の生産物が排出されるように流速や圧力を制御するようになっている。
【０００３】
上記周知のポンプは、通常、実際には平行六面体であり材料を入れるための入口管および材料を排出するための出口管を有する単体から構成されたポンプ体からなる。入口管および出口管は、ポンプの入口管から出口管へと材料を運搬するための一組の歯車を収納するために、中央台座あるいはチャンバーと通じている。
【０００４】
中央歯車台座は、歯車が挿入されるように外部へ横断して開いている。結果として、歯車のシャフトを回転可能に支持する円筒型の支持材あるいはベアリングが、歯車を支持するためにポンプ体にはめられている。
【０００５】
各々のベアリングと、ポンプ体内に形成された該ベアリングの台座との間に、鋭いエッジが形成されており、ポンプによって運搬される材料が浸入する。上記鋭いエッジの中に材料が沈滞し燃焼される。その結果、ポンプを通過する材料は、材料と共にゴミや沈滞している材料がもたらす燃焼物を運ぶ。
【０００６】
上記欠点は、概して、ポンプが、ポンプによって操作され歯車シャフトと上記シャフトを支持するベアリングとの間の隙間を通り抜けるのと同じ材料によって自己潤滑される場合に目立つ。
【０００７】
前述のことは、特にＰＶＣ等の高分解性材料の場合に重大な欠点となる。実際には、ポンプに残る最終生産物に、ポンプの中に沈滞している材料との接触による暗い縞が見られる。上記暗い縞は、例えば透明なプラスチック材料では容認できないものである。さらに上記暗い縞は、密な接触ですべての材料を迅速に相殺してしまい、結果、短時間で、最終生産物が利用できないものとなってしまう。
【０００８】
この理由から、ＰＶＣ等の分解性プラスチック材料は、押出しスクリューからの出口および押出しヘッドの上流にあるポンプを使用することなく、直接押出される。これらはすべて最終生成物の品質や許容誤差の精度に損害を与える。
【０００９】
本発明の目的は、従来の技術の欠点を打開することであり、限られた許容誤差の条件を満たす高品質の最終生産物を提供することのできる、溶融したポリマーやエラストマーの塊を運搬するポンプを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、構造的に単純であり、手軽で、構成しやすい、溶融したポリマーやエラストマーの塊を運搬するためのポンプを提供することにある。
【００１１】
これらの目的は独立請求項１に挙げた特徴によって達成される。
【００１２】
本発明の有利な具体例は従属請求項により明らかである。本発明にかかるポリマーおよび／またはエラストマーの溶融した塊を運搬するポンプは、ポンプ体を有し、そのポンプ体には、材料を入れるための入口管、材料を排出するための出口管、そして入口管および出口管と通じており、入口管から出口管へと材料を運搬するための動力シャフトに取り付けられた少なくとも１つの歯車を収納するようになっている中央台座が形成されている。
【００１３】
本発明にかかるポンプの主な特徴は、ポンプ体が、互いに組み合わされる２つの部分から構成されるということである。ポンプ体の各々の部分は、中央チャンバーと通じる少なくとも１つの通り穴を有している。このように、少なくとも１つの歯車シャフトが、ポンプ体の２つの部分の対面する穴の組の内部に直接回転可能に支持されている。
【００１４】
この解決法により、歯車シャフトを回転可能に支持するためにポンプ体にはめられるベアリングあるいは円筒型支持材の使用を回避することができる。その結果、本発明にかかるポンプによれば、歯車シャフト支持材とポンプ体との間の鋭いエッジに、押出しヘッドおよびポンプの下流に残った最終生産物の品質が分解する結果、材料が沈滞してしまうということが回避される。
【００１５】
本発明にかかるポンプは、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）等の、特に高分解性ポリマーに利用され、高品質で限られた許容誤差の特性を備える最終生産物を得ることができる。
【００１６】
本発明のさらなる特徴は、単に例示に過ぎず、それゆえ限定されることのない具体例を参考にした詳細な記述によってより明確になるであろう。
【００１７】
図１は、本発明にかかるポリマーおよびエラストマーの溶融した塊を運搬するためのポンプの分解斜視図である。
【００１８】
図２は、図１のポンプの分解斜視図を他の観点からみたときの分解斜視図である。
【００１９】
図３は、図１のポンプを組み立てたときの斜視図である。
【００２０】
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ平面で切断したときの、ポンプ歯車が切断されていない、図３のポンプの斜視図である。
【００２１】
図５は、歯車歯の側面を示す、本発明にかかるポンプの歯車の断面図である。
【００２２】
本発明にかかるポンプは、すべて参照番号１で示され、図を援用して説明される。
【００２３】
ポンプ１は、実際には同一であり、組み合わせることの可能な２つの半外郭構造２，２’から構成される、実際には平行六面体のポンプ体から構成されている。より明確にするために、第１半外郭構造（つまり、図を参考にしたとき左側のもの）を以下では２で示し、第２半外郭構造（つまり、図を参考にしたとき右側のもの）を２’で示す。さらに、ポンプ１の中へ／から、材料が入る／排出する方向を軸方向で示す。
【００２４】
第１半外郭構造２は、半外郭構造２’に備えられた通り穴５とかみ合うスクリューあるいはナット手段４を受ける通り穴３を周辺に持っている。これにより２つの半外郭構造２，２が組み合わされる。
【００２５】
半外郭構造２，２’は、実際には半円筒型である入口開口７および出口開口８を軸方向に与えている。これにより、２つの半外郭構造２，２’が合わさったときに、これらが材料を入れるための入口管７および材料を排出するための円筒型の出口管８を定めている。入口開口７および出口開口８は、加工された材料が沈滞する鋭いエッジが存在しないように、丸い内部側面１２を有している。
【００２６】
各々の半外郭構造の外表面であり入口開口７および出口開口８の周りには、ポンプ１を固定するための穴１０を備える半ドーナツ型をしたフランジ９が与えられている。２つの半外郭構造２，２’の２つのフランジ９は、組み合わされることで入口管７および出口管８それぞれの周辺ドーナツ型をしたフランジを形成する。
【００２７】
各々の半外郭構造２，２’の入口開口７および出口開口８は、実際には横断面が楕円形になる中央台座１１と通じている。入口開口７および出口開口８と、中央台座１１との間には、材料が沈滞するのを回避するための丸みを帯びた連結部１３が形成されている。
【００２８】
各々の半外郭構造の、各々の中央台座１１には、材料が沈滞する鋭いエッジを回避するために、中央台座１１と共に、周辺が丸い連結部１７を持つ２つの通り穴１４が形成されている。横切る通り穴１４が歯車１５，１６の組を受け、１５はモーターユニットに接続された駆動歯車１５であり、１６は被動歯車である。
【００２９】
各々の歯車１５，１６は、実際には円筒型のシャフト１８からなり、その上には鎖歯車あるいは小歯車の形のかみ合わせ歯１９が設けられている。駆動歯車１５および被動歯車１６のかみ合わせ歯１９は、半外郭構造２，２’の中央台座１１の中方向へかみ合う。
【００３０】
各々の歯車１５，１６のシャフト１８は、半外郭構造２，２’それぞれの穴１４に直接回転可能に支持されており、材料が沈滞する鋭いエッジのもとであるポンプ体にはめられた支持材あるいはベアリングをさらに必要としない。
【００３１】
駆動歯車１５のシャフト１８の片端３９は、駆動シャフトあるいはモーター（図示しない）の変速装置に接続されるように、第１半外郭構造２から外へ突き出ており、駆動歯車１５にそれ自身の軸回りの回転運動を与える。その結果、駆動歯車１５が被動歯車１６を回転させ、歯車のかみ合わせ歯１９を通して、入口管７に入る溶融したプラスチック材料は中央台座１１の中の周辺に分布し、歯車１５および１６の回転速度に従って出口管８から離れる。
【００３２】
このため、駆動歯車１５の回転速度が、ポンプ１の押出し機上流内部の材料の供給速度と関わりなく、体積測定のポンプ１を離れる流れの均一性を決定する。これによりポンプ１から離れる流れの均一性が確保され、その結果、最終生産物の品質および許容誤差は好ましい特性を有する。
【００３３】
図５に示すように、各々の歯車１５，１６は、材料の円滑な流れを確保するために鋭いエッジのない特有のかみ合わせ歯１９を有しており、材料がかみ合わせ歯の間に沈滞するのを防いでいる。かみ合わせ歯１９の各々の歯４０は、実際には横側が丸くなっている側面４１を有している。さらに、歯４０とその隣の歯との間のルート面取り４２は、実際には丸くなっている。
【００３４】
駆動歯車１５のシャフト１８のもう一方の片端は、実際には円錐あるいは切頭体円錐型２０であり、第２半外郭構造２’から外方向へ突出しており、回転している円錐連結装置関連と関わり合い、駆動歯車１５のシャフトの切頭体円錐の片端２０と相補的な円錐、あるいは切頭体円錐のくぼみを有するキャップ２１とかみ合う。切頭体円錐キャップ２１は、通り穴を有するフランジ２２を持っており、穴１４の周囲の半外郭構造２’を固定するためのスクリュー手段を受けるようになっている。
【００３５】
被動歯車１６のシャフト１８は、駆動歯車１５の端のように、実際には切頭体円錐型の２つの端２０を持っている。被動歯車１６の端２０は、それぞれ、第１および第２半外郭構造２，２’から突き出ており、実際には、駆動歯車１５のキャップと同じようにそれぞれの切頭体円錐キャップ２１とかみ合う。
【００３６】
駆動歯車１５および被動歯車１６の両方は、さらにそれぞれの半外郭構造２，２’の中心にある穴１４に回転可能に支持されており、回転可能な円錐連結装置関連に支持されており、それぞれの切頭体円錐キャップ２１はポンプ体１の外に配置されている。
【００３７】
歯車１５および１６は、シャフト１８の外表面と半外郭構造２，２’のそれぞれの穴１４との間、および、シャフト１８の円錐端２０の外表面と円錐キャップ２１との間の隙間を流れるプラスチック材料によって自己潤滑されるようになっている。そのため、円錐キャップ２１は外に開口した穴２３を有しており、その穴２３を通して、潤滑のために使用されたプラスチック材料が出ていく。これにより自己潤滑のために使用された材料は循環使用され、後に再利用され、ポンプ１の入口管７および出口管８を通過する材料の流れの中に使用された材料がすぐに加えられるのを回避している。
【００３８】
円錐キャップ２１は、歯車の円錐端２０の連結の隙間を調整するために、自己潤滑の材料の流れを動作圧に依存する最小限の流れに調整するために、軸方向の動きが調整されることがより有利である。半外郭構造２，２’各々の穴１４の周辺には、半環状の台座２４が形成されている。Ｕ型の台座２４の内部には、中央台座１１の回りに配置され、歯車１５および１６の小さい歯車を受ける複数の横通り穴２５が形成されている。
【００３９】
穴２５は中央台座１１の中の材料の温度を調整する冷却−加熱調整流体の通路となり、小歯車１９が作用する。熱調整流体は、例えば、水あるいは油でありポンプが作動すべき加工温度による。
【００４０】
熱調整シート２４は、シート２４と相補的な、実際にはＵ型の閉じカバー２６によってしっかりと閉じられる。閉じカバー２６はポンプ体の外から適用されており、ガスケット等の特別な封印手段を与えている。
【００４１】
図２に示すように、第２半外郭構造２’の熱調整穴２５の周りの内部表面には、２つの半外郭構造２，２’の連結を堅固にするために封印ガスケット２７が配置されている。
【００４２】
熱調整シート２４は、半外郭構造２，２’の外側のエッジに形成されたそれぞれの、丸みを帯びていることが有利な熱調整管２８と通じている。これにより、熱調整要件に従って横断流れを持つように、熱調整流体のための入口管／出口管２８が８つになる。これにより、加工温度の調整は完ぺきとなる。
【００４３】
当然、上記熱調整システムは選択的あるいは付加的に、歯車のシャフト１８は冷却流体が流れ通る軸管を有することも可能である。
【００４４】
本発明の実施例では、実際には対称的な半外郭構造２，２’からなるポンプ体を示している。しかしながら、２つの異なる部分からなるポンプ体としてもよい。すなわち、主体には材料のための入口管７および出口管８と、外へ向かって開いている歯車かみ合わせ歯１９の中央台座１１と、歯車のシャフト１８を支持するための穴１４と、歯車のシャフトを支持するための穴だけが集まっているカバーであって、歯車の中央台座１１のみをカバーするカバー、が形成されていてもよい。
【００４５】
請求項で述べる発明の範囲から離れることなく、本発明の現存する実施例を、この分野に熟練した者の理解範囲で数々の変化および変形として実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかるポリマーおよびエラストマーの溶融した塊を運搬するためのポンプの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１のポンプの分解斜視図を他の観点からみたときの分解斜視図である。
【図３】図３は、図１のポンプを組み立てたときの斜視図である。
【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ平面で切断したときの、ポンプ歯車が切断されていない、図３のポンプの斜視図である。
【図５】図５は、歯車歯の側面を示す、本発明にかかるポンプの歯車の断面図である。

Claims (13)

1. ポリマーおよび／またはエラストマーの溶融した塊を運搬するためのポンプであって、ポンプ体から構成され、このポンプ体には、
   材料を入れるための入口管（７）と、
   材料を排出するための出口管（８）と、
   上記入口管および出口管（７，８）と通じ、入口管（７）から出口管（８）へ材料を運搬するために動力シャフト（１８）に取り付けられた少なくとも１つの歯車（１５，１６）を収納するようになっている中央台座（１１）が形成されており、
   上記ポンプ体は、組み合わせることの可能な２つの部分（２，２’）からなり、ポンプ体の各々の部分は、上記中央チャンバー（１１）と通じる少なくとも１つの通り穴（１４）を有し、上記歯車（１５，１６）の上記少なくとも１つのシャフト（１８）が上記ポンプ体の２つの部分（２，２’）の対面する穴（１４）の組に直接回転可能に支持されていることを特徴とするポンプ（１）。
2. 上記ポンプ体の２つの部分は、それぞれ、実際には互いに対称的な２つの半外郭構造２，２’からなり、それぞれの半外郭構造には、上記少なくとも１つの歯車を収納するための上記中央台座（１１）と通じる２つの実際には半円筒型の材料の入口管／出口管（７，８）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ（１）。
3. ポンプ（１）が、一方が駆動歯車（１５）であり、一方が被動歯車（１６）である歯車の一組からなり、上記ポンプ体の２つの部分（２，２’）は、それぞれ、上記中央台チャンバー（１１）と通じる２つの通り穴（１４）を含み、上記２つの歯車の２つのシャフト（１８）は、ポンプ体の２つの部分の対面する穴（１４）の２組にそれぞれ回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ（１）。
4. 上記入口管および出口管（７，８）の内側エッジ（１２）、上記入口管および出口管（７，８）と、上記歯車の中央台座（１１）との間の連結エッジ（１３）、および歯車のシャフトを支持している上記通り穴（１４）の周辺エッジ（１７）は、材料が沈滞する鋭いエッジの形成を回避するために丸みを帯びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ（１）。
5. 上記歯車の上記少なくとも１つのシャフト（１８）の少なくとも１つの端（２０）が実際には円錐あるいは切頭体円錐型であり、回転している円錐連結装置関連と関わり合い、上記ギアのシャフトの端（２０）と相補的な、実際には円錐あるいは切頭体円錐型の台座であるカバー（２１）とかみ合い、上記円錐カバー（２１）は上記ポンプ体の外側に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のポンプ（１）。
6. 上記歯車のシャフト（１８）と上記ポンプ体の部分（２，２’）の穴（１４）との間の回転連結、および、上記歯車のシャフトの端（２０）と上記円錐カバー（２１）との間の回転連結に隙間があり、上記歯車（１５，１６）の自己潤滑として作用する材料の通路となっていることを特徴とする請求項５に記載のポンプ（１）。
7. 少なくとも１つの円錐カバー（２１）が、該円錐カバー（２１）の端に、外方向へ開き自己潤滑に使用された材料を外へ循環処理するように考慮された通り穴（２３）を有していることを特徴とする請求項６に記載のポンプ（１）。
8. 少なくとも１つの円錐カバー（２１）が、円錐連結の間隔を調整するように上記ポンプ体に軸方向に可動に取り付けられており、ポンプから排出される材料の圧力に従い、自己潤滑材料の量が外へ運搬されることを特徴とする請求項７に記載のポンプ（１）。
9. かみ合わせ歯（１９）が上記歯車（１５，１６）のシャフト（１８）に取り付けられており、それぞれの歯（４０）は、実際には丸みを帯びた側面（４１）を有し、ある歯（４０）とその隣の歯との間のルート面取りが実際には丸みを帯びていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のポンプ（１）。
10. ポンプ体の上記２つの部分（２，２’）の上記歯車の中央台座（１１）の周りに台座（２４）が与えられており、ポンプ（１）の熱調整のための、流体の通路のために、複数の通り穴（２５）が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のポンプ（１）。
11. 上記熱調整台座（２４）は外向きに開いており、しっかりした閉じカバー（２６）によって閉じられることを特徴とする請求項１０に記載のポンプ（１）。
12. 上記ポンプ体の外側のエッジに、熱調整流体の入口／出口のための熱調整台座（２４）と通じる管（２８）が形成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のポンプ（１）。
13. 上記歯車（１５，１６）のシャフト（１８）が、ポンプの熱調整のための流体が流れることが可能な軸方向の管を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のポンプ（１）。

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