特許 5913386 搬送用ねじ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5913386

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年4月27日

(54)【発明の名称】搬送用ねじ

(51)【国際特許分類】

   B29C 47/60 20060101AFI20160414BHJP

   B29C 47/84 20060101ALI20160414BHJP

   B29C 47/90 20060101ALI20160414BHJP

   B29B 7/42 20060101ALI20160414BHJP

【ＦＩ】

   B29C47/60

   B29C47/84

   B29C47/90

   B29B7/42

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-558320(P2013-558320)

(86)(22)【出願日】2012年3月7日

(65)【公表番号】特表2014-511780(P2014-511780A)

(43)【公表日】2014年5月19日

(86)【国際出願番号】EP2012001004

(87)【国際公開番号】WO2012126574

(87)【国際公開日】20120927

【審査請求日】2014年12月19日

(31)【優先権主張番号】102011014474.9

(32)【優先日】2011年3月19日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】513214114

【氏名又は名称】エム．エー．エー．ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】ワルチョール、ゲルド

(72)【発明者】

【氏名】ケベルマン、ルツ

【審査官】 山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−０１６０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２３２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０２７７５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ ７／００− ７／９４

Ｂ２９Ｃ ４７／００−４７／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸（ａ）の回りを回転可能な基体（２）を備える搬送用ねじ（１）であって、少なくとも１つのねじ山（３）はらせん状に前記基体（２）の回りを延在し、少なくとも１つの流体通路（４）は前記搬送用ねじ（１）内に配置され、前記流体通路（４）は温度調節した流体を流すように設計され、前記流体通路（４）は前記少なくとも１つのねじ山（３）に加工され、前記少なくとも１つのねじ山（３）と共にらせん状に延在する通路として設計され、
前記流体通路（４）とは別に、少なくとも１つの第２の通路（６）は中央に配置され、前記流体通路（４）は前記第２の通路（６）と、前記搬送用ねじ（１）の両端（７、８）で流体的に接続し、前記流体通路（４）と前記第２の通路（６）は前記搬送用ねじ（１）の１つの端部（８）の接合位置（１４）でお互いから離れ、前記搬送用ねじ（１）の前記他の端部（７）の合流位置（１５）で再び合流し、それによって、前記流体通路（４）および前記第２の通路（６）には温度調節した流体がいずれも流体供給方向（Ｚ）から流体排出方向（Ａ）と同じ向きに流れるように構成され、
前記第２の通路（６）において、前記第２の通路（６）を流れる温度調節した前記流体の流量を調整可能な少なくとも１つのスロットル（９）を配置したことを特徴とする、搬送用ねじ。

【請求項2】

前記流体通路（４）は径方向（ｒ）に前記ねじ山（３）の高さ（ｈ）まで延在し、前記高さ（ｈ）は前記ねじ山（３）の外径（Ｒ）の少なくとも８０％であることを特徴とする、請求項１に記載の搬送用ねじ。

【請求項3】

前記流体通路（４）は前記ねじ山（３）の前記径方向外側領域において閉鎖要素（５）、特に閉鎖鋼板によって閉鎖されることを特徴とする、請求項１または２に記載の搬送用ねじ。

【請求項4】

前記閉鎖要素（５）は前記ねじ山（３）上に溶接またははんだ付けされることを特徴とする、請求項３に記載の搬送用ねじ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸の回りを回転可能な基体を備える搬送用ねじに関する。ここで、少なくとも１つのねじ山は基体の回りにらせん状に延在し、少なくとも１つの流体通路はねじ内に配置され、該流体通路は温度調節した流体を流すように設計される。該流体通路は、少なくとも１つのねじ山に加工され、ねじ山と共にらせん状に延在する通路として設計される。さらに、本発明はこのような搬送用ねじの製造方法に関する。
以下、本発明では搬送用ねじを単にねじと呼ぶ。

【背景技術】

【0002】

一般的な種類のねじは、具体的には異なる種類の品物を輸送し、圧縮し、最終的には押し出すために使用される。これらの手段は、たとえば、プラスチック素材の加工時に考慮される。別の重要な適用例は品物の熱分解転化である。ねじはねじ筒内で回転し、熱エネルギは熱分解された品物に、一方では、機械的作用によって注入される。熱エネルギはまた、他方では、温めた流体、具体的には加熱した液体が前述の流体通路を通って流れることによって品物に注入される。

【0003】

既知の内部加熱ねじでは、気体または液体の温度調節媒体はねじ基体、つまりねじの谷底およびねじ中心それぞれの中央の穴から供給される。ここで、適切な回転式の貫通接続は手元で、回転するねじに固定供給源から媒体を供給するためのものである。同様に、既知の電気加熱では、加熱成分はねじ中央の穴内に位置する。バーナーでの加熱では、燃焼する炎は、ねじ中央の穴の前面または内部に直接配置される。

【0004】

一般的な種類のねじは特許文献１から既知である。同様の解決法は特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６および特許文献７からも分かる。

【0005】

既知の解決法では、転化すべき品物にエネルギを入力する可能性が非常に限定されていることが不利である。一般的な種類の既知のねじでは、温度調節媒体から転化すべき品物への熱流が、ねじ基体の穴、つまりねじの谷底およびねじ中心それぞれから排他的に生じる。このように、熱伝達はねじ底面のみから生じ、したがってねじの小さな底面部分のみから生じることになる。このような方法でそれぞれ生じ、生産可能な温度勾配では、熱を伝達すべき品物、物理的および／または化学的に変化すべき品物に、安定して熱を伝達することができない。

【0006】

これは特に、温度調節すべき品物がねじ山のフランクに沈着物を形成しがちであり、特に熱分解処理を受ける品物である場合には、処理時に特に不利である。さらに、高温度実装の場合には効率が悪いことは、現在の解決法としては否定的であり、これも特に熱分解処理では不利である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】ドイツ公開特許第２０５７９８９号

【特許文献2】欧州公開特許第０８０８７０５号

【特許文献3】米国特許第３３１０８３６号

【特許文献4】ドイツ公開特許第１７５１９６１号

【特許文献5】ドイツ公開特許第１００１３４７４号

【特許文献6】特開昭５３−０１６０７６号

【特許文献7】米国特許第３７３８４２０号

【発明の概要】

【0008】

本発明の目的は、本明細書の初めに記述した種類のねじを、前述の不利点を防ぐような方法でさらに開発することである。したがって、以前よりもさらに効率的な方法で、転化すべき品物に熱を伝達することが可能なねじを提供するものとする。特に、ねじを介して大量の熱を転化すべき品物に伝えることが必要である熱分解処理を、より効率的に行うことが可能となる。

【0009】

本発明による目的の解決法は、流体通路の他に、少なくとも１つの第２の通路が中央に配置されることを特徴とする。ここで、流体通路は第２の通路とねじの両端で流体的に接続し、流体通路と第２の通路はねじの１つの端部の接合位置でお互いから離れ、ねじの他の端部の合流位置で再び合流する。それによって流体通路および第２の通路には、温度調節した流体が平行して流れることができる。第２の通路において、少なくとも１つのスロットルは第２の通路を流れる温度調節した流体の流量を制限するように配置される。

【0010】

それによって、好ましくは、流体通路はねじ山の高さまで径方向に延在する。ねじ山の高さはねじ山の外径の少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％である。

【0011】

ねじ山の径方向外側区域では、流体通路は、好ましくは、閉鎖要素、特に閉鎖鋼板によって閉鎖される。閉鎖要素は、それによって、好ましくは、ねじ山上に溶接またははんだ付けされる。

【0012】

スロットルによって、第１のらせん状の通路を通じて流れる流体量および中央の第２の通路を通じて流れる流体量を制御することが可能である。

【0013】

このようなねじを製造するための方法は以下のステップを備える。
ａ）形成されたねじ山を含む基体を製造するステップ。
ｂ）流体通路をねじ山に加工するステップであって、ねじ山はらせん状にねじ山に延在し、ねじ山の素材はねじ山の径方向外側から除去されるステップ。
ｃ）ねじ山の径方向外側端部領域を閉鎖要素によって閉鎖するステップ。

【0014】

（特徴ｂにしたがって）流体通路をねじ山に加工することは、好ましくはフライス盤加工によって行われる。それによって、特に有利には、フライス盤、好ましくはフィンガーフライス盤は、長手方向軸の径方向と位置合わせされ、ねじの回転中に、ねじ山のピッチにしたがって軸方向に誘導される。

【0015】

らせん状に延在する通路を所望する径方向深さにフライス盤を使用して加工した後に、径方向外側にある通路の開口を閉鎖することができる。開口には、たとえば、圧延パネル板を溶接またははんだ付けする。はんだ付けの場合には、ねじは操作中に高温にさらされるため、硬質はんだの使用を推奨する。

【0016】

本発明の提案は、このように、特に、品物を移動し、押し出すための効率的な内部加熱ねじに（妥当な場合は内部冷却ねじにも）適用される。ここで、高効率の熱伝達は（妥当な場合は冷伝達も）熱伝達面の増加によって実現される。

【0017】

好ましい適用は、品物の熱分解転化、合成素材転化およびかさ高の品物の伝達である。その結果として、提示するねじは、好ましくは、反応性化学施設、プラスチック加工機械、冷却ねじを備える伝達装置および乾燥施設での操作に使用される。

【0018】

本発明の概念によって、ねじと品物との間の熱伝達面が基本的に増加し、したがってより効率的な熱伝達が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

本発明の実施形態を図に示す。

【0020】

【図1】品物の熱分解転化のために適用されるねじの部分の径方向断面図。

【図2】流体条件の第１の可能性による、温度制御媒体が内部を流れているねじの側面図。

【図3】流体条件の第２の可能性による、図２のねじの側面図。

【図4】流体条件の第３の可能性による、図２のねじの側面図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１では、ねじ基体２を備えるねじ１の一部（実際には、基本的にねじの１つの軸端部に近い地域）を見ることができる。ねじ基体２上にはねじ山３が形成され、ねじ山３は基体２の回りを既知の方法でらせん状に回転する。それによって、ねじ山３は基体２の回りを軸方向ａに回転する。

【0022】

図示するのは一条ねじである。本発明による概念は、もちろん多条ねじにも適用可能である。

【0023】

ねじ１の１つの端部８から、温度調節した（温めた）流体、ここでは温めた液体がねじ１の流体供給方向Ｚに注入され、実際には第２の通路６を流れる。第２の通路６は流体通路４と、３つの接続穴１０を介して流体的に接続する。

【0024】

流体通路４はねじ山３に加工される。それによって、図１から分かるように、断面Ｑの形状をした通路がねじ山３に刻まれ、流体通路４はねじ山３と同じピッチで延在する。したがって、ねじ山３はらせん状の経路に沿ってどこにでも流体通路４を備える。もちろん、流体通路４がねじ１およびねじ山３それぞれの軸方向の長さ全体に沿って延在することは必須では全くないことに留意されたい。また、流体通路４のないねじ山３の部分を設けることができることにも留意されたい。

【0025】

断面Ｑの形状は、もちろん実際の必要性に応じて調節することができる。その際には、内側径方向に広くなり、妥当な場合は、フランク１１まで一定の壁厚さを有する形状が特に有利である。この場合は、流体通路４の加工は、もちろん、より複雑になる。

【0026】

ねじ山３の径方向外側区域では、通路４は閉鎖要素５によって閉鎖される。本明細書では、閉鎖要素５は圧延鋼板であってもよく、外側からねじ山３上に配置（圧延）され、その後ねじ山３に溶接またははんだ付けされる。管をねじ１に押し付け、管をねじ山３の径方向外側端部の区域に溶接することも可能である。不必要な管の部分は次に除去（切除）される。

【0027】

図から分かるように、流体通路４はねじ山３の径方向内側に向かって、深さｔまで延在する。さらに、表示される高さｈまで、流体通路４は外側に向かって径方向に延在する。深さｔの値は、ねじ山３の外径Ｒの１０％から３０％の間であると分かっている。一方、高さｈの値は、好ましくは、ねじ山３の外径Ｒの少なくとも８０％である。本実施形態では、高さｈは外径Ｒのおよそ９３％である。

【0028】

温度調節した流体は、第２の通路６を介して流体供給方向Ｚに注入された後に、このように接続穴１０を介してねじ山３のらせん状に延在する流体通路４に到達し、したがってねじ山３のフランク１１を効率的に温度調節することができ、つまり本事例では加熱することができる。

【0029】

この基本的な原理を、図２にも再度概略的に示す。温度調節した流体は、ねじ１の端部８でねじ１の回転式の貫通接続１２および特に第２の通路６の短い部品を介して流体供給方向Ｚに中央から流れる。図１に示すような種類の後に、温度調節した流体は、流体通路４に流入し、ねじ山３内をらせん状に流れる。ねじ１の端部７で、温度調節した流体はここでも類似する方法でねじから流出する。温度調節した流体はねじ山３のフランク１１を介して、ねじ１によって品物に熱を伝達している。ここでも、通路６の短い部品および回転式の貫通接続１３が装備されている。流体は流体排出口Ａの方向に流出する。

【0030】

図３による解決法では、別の流体ガイドが装備される。温度調節した流体は、ここでもねじの端部８から回転式の貫通接続１２を介してねじ１の流体供給方向Ｚに注入される。図１に示すように、第２の通路６の短い部品を通じて、流体はらせん状に延在する流体通路４に流入し、ねじの軸方向ａにらせん状に循環し、ねじ山３のフランク１１を介して熱を伝達する。ねじ１の端部７で、らせん状に回転する流体通路４は第２の通路６と合流する。図３から分かるように、第２の通路６はねじ１全体を貫通して中央に延在する。流体はここで、通路６内をねじ１の端部８に戻る反対方向に流れ、回転式の貫通接続１２を介して流体排出方向Ａに排出する。本発明の本実施形態によれば、中央の第２の通路６はこのように、伝達すべき品物に温度調節した流体から熱を伝達するための最新技術で利用可能である。

【0031】

別の代替的な流体ガイドを図４に示す。図４では、流体はねじに、ねじの端部８から流体供給方向Ｚに流入する。中央に配置される第２の通路６は接合位置１４で分岐し、一方では、ねじ１内部の中央に延在する。さらに、接合位置１４を起点として、図１によるらせん状に回転する流体通路４が図示したように延在する。ねじ１の端部７では、らせん状に回転する流体通路４と中央の第２の通路６が合流位置１５で再び合流する。ここから、流体はねじ１から中央の第２の通路６を通って、流体排出方向Ａの方向に流出する。

【0032】

それによって、一方では中央の第２の通路６と、他方ではらせん状に回転する流体通路４とを流れる流体の割合は、所望する値によって異なる。調節可能なスロットル９は第２の通路６に配置される。スロットルの断面を調節することによって、流体通路４を流れる温度調節した流体の流量と、第２の通路６を流れる流量を画定することができる。

【0033】

（調節可能な）流量スロットル９を中央のねじ通路で使用することによって、中央のねじ通路６とらせん状の流体通路４の流量の割合を、ねじの谷底とねじ基体それぞれの熱伝達面と、ねじフランク１１の熱伝達面との間に数学的な比例が存在するような方法で調節することができる。また、別の流量の割合も、処理技術に関して、たとえば装置全体の外部加熱を使用することによって可能である。

【0034】

輸送、押し出し、および圧縮ねじとしてそれぞれ設計されるねじ１は、中央の穴（第２の通路６）の部品が加熱および冷却媒体それぞれの注入口および排出口それぞれとして機能するような方法で、このように構造的に設計される。

【0035】

ねじ山は、処理技術上必要なねじピッチおよびらせん厚さにしたがって、空間（流体通路４）が加工され、この空間は外側に向かって閉鎖して必要な場合には中央の穴（第２の通路６）と接続を保つような方法で設計される。

【0036】

熱伝達に利用可能な伝達面はこのように、既知の解決法と比較して顕著に増加し、熱伝達の可能性はそれに伴って改善する。非常に幅広い温度適用区域が品物を転化するために可能であることは有利である。

【0037】

これによって、提示するねじを用いて、改善した方法で熱分解処理を行うことが特に可能となる。熱分解処理では、転化すべき品物において非常に高温が必要となるが、この温度は、ねじを貫通して誘導される高温に温度調節した流体によって実現することができる。このように、提示する概念を用いることによって、高エネルギの流量を温度調節した流体から転化すべき品物に導入することができる。

【0038】

ねじ１に対して提示する設計は、特にサーモオイル、液体溶剤としての食塩水および類似の液体を輸送するために有利であることが分かっている。同様に、気体媒質の輸送にも有利である。ここで、５００°Ｃを超えるまでの温度が高効率に実現可能であり、機械部品の表面全体で非常に均一な熱分布が可能である。これも熱分解設備でのねじに特に有利である。

【0039】

提示するねじは、もちろん、任意の種類の装置、一条ねじおよび多条ねじ機器において使用することができる。

【0040】

ねじの回転はねじ山の伝熱媒体の非常に良好な可動性に作用する。それによって、提示する概念は、ほとんどの他面熱媒体の使用にとって停滞がなく適切である。したがって、流体通路４の構造的な設計において多くの変形が可能である。

【0041】

熱分解に適用するためには、転化すべき品物を少なくとも一時的に酸素密封状態に保つことが重要である。この要件は提示する解決法によって問題なく実現することができる。

【符号の説明】

【0042】

１ ねじ
２ 基体
３ ねじ山
４ 流体通路
５ 閉鎖要素
６ 第２の通路
７ ねじ端部
８ ねじ端部
９ スロットル
１０ 接続穴
１１ フランク
１２ 回転する貫通接続
１３ 回転する貫通接続
１４ 接合位置
１５ 合流位置
ａ 軸方向／軸
ｒ 径方向
ｈ 高さ
ｔ 深さ
Ｒ 外径
Ｚ 流体供給方向
Ａ 流体排出方向
Ｑ 断面の形状

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】