多軸ウォームマシーンにおける材料を処理するための処理要素及び多軸ウォームマシーン
【課題】 処理される材料に作用するせん断流れ及び／又は伸張流れの調整において、高い柔軟性が生じさせられる一般的なタイプの多軸ウォームマシーンを提供する。
【解決手段】 長手方向の軸線Ｍと中心点として長手方向の軸線Ｍを有するそれぞれのコア半径Ｒｉと外径Ｒａと長手方向の軸線Ｍ回りに延びている外側輪郭Ａ（φ）とを有する多軸ウォームマシーンでの材料処理のための処理要素において、外側輪郭Ａ（φ）は、角度部分Δφに沿って延びる少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφ）を有し、外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、長手方向の軸線Ｍから連続的に変化する距離ＤＡ（Δφ）とエボリュートＥを有し、エボリュートＥはｎ個の点Ｐ（ｉ）であり、２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互の距離Δｒ（ｉ）を有しており、距離Δｒ（ｉ）はＲｉ／２より短くする。
【解決手段】 長手方向の軸線Ｍと中心点として長手方向の軸線Ｍを有するそれぞれのコア半径Ｒｉと外径Ｒａと長手方向の軸線Ｍ回りに延びている外側輪郭Ａ（φ）とを有する多軸ウォームマシーンでの材料処理のための処理要素において、外側輪郭Ａ（φ）は、角度部分Δφに沿って延びる少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφ）を有し、外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、長手方向の軸線Ｍから連続的に変化する距離ＤＡ（Δφ）とエボリュートＥを有し、エボリュートＥはｎ個の点Ｐ（ｉ）であり、２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互の距離Δｒ（ｉ）を有しており、距離Δｒ（ｉ）はＲｉ／２より短くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブル部分（所謂おいて書き部分）に基づく多軸ウォームマシーン（multi-shaft worm machine）、特に２軸ウォームマシーン（two-shaft worm machine）における材料を処理するための処理要素に関する。更に、本発明は、請求項１５のプリアンブル部分に基づく多軸ウォームマシーン、特に２軸ウォームマシーン（two-shaft worm machine）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一条ねじ処理（single-threaded treatment）要素又はウォーム要素を有する２軸ウォームマシーンは、特許文献１で公知である。ウォーム要素の外側輪郭は、横断面において円弧から構成される。回転方向に置かれる能動的な側面は、外側輪郭を有する。それは、３つの円弧から構成され、それらの中心点は、ウォーム要素の外径上又は長手方向軸線上の何れかに位置している。その欠点は、ウォーム要素が、処理される材料に作用するせん断流れ（shear flows）及び／又は伸張流れ（extensional flows）の調節において、低い柔軟性を許すにすぎないことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】DE 1 180 718 A
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、処理される材料に作用するせん断流れ及び／又は伸張流れの調整において高い柔軟性がもたらされるような一般的なタイプの処理要素を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を有する処理要素によって達成される。本発明によれば、従来技術から知られている処理要素は、コア半径に対する外径の比或いは割合が同じであれば、頂曲線（crest curve）を有する能動的な側面曲線（flank curve）について同じ交差角度を有することが確認された。ハウジングボア（housing bores）の内側半径は、処理要素の外径より半径方向の遊び（radial play）だけ大きい。したがって、ハウジングの内側輪郭と能動的な側面曲線の間の幾何学的に類似したくさびの形態が、外径に対する半径方向の遊びの一定の割合で常に生じさせられる。くさびで一般的なせん断流れ及び／又は伸張流れは、実質上その幾何学的形態に基づくため、それらは、頂の曲線を有する能動的な側面曲線の交差角度によってだけ調整され得る。交差角度は、内径に対する外径の割合にだけ基づくため、せん断流れ及び／又は伸張流れの調整は、くさびの幾何学的形状によって非常に限られた限度でだけ可能であるにすぎない。
【０００６】
対照的に、本発明に係る処理要素は、横断面又は横断面投影（cross sectional projection）で見て、少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）を有している。それに関連したエボリュートＥｊは、相当量のｎ点Ｐ（ｉ）であり、ｉ＝１からｎで、ｎ≧３、特にｎ≧４で、特にｎ≧５であり、それぞれの点Ｐ（ｉ）は、処理要素の長手方向軸線Ｍの外側で且つその外径Ｒａの範囲内にある。２つの隣接したそれぞれの点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）は、相互に距離Δｒ（ｉ）を有する。それは、Ｒｉ／２より小さく、特にＲｉ／４より小さく、特にＲｉ／６より小さく、そして特にＲｉ／８より小さい。隣接点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）は、隣接するインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）とＥ’（ｉ＋１）に属する。インボリュート曲線Ｅ’（ｉ）、ｉ＝１からｎは共に、エボリュートＥｊに属する外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）を形成する。
【０００７】
指数ｊは、エボリュートの数を特徴付ける。少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）は、処理要素の側面の少なくとも１つの部分を形成し、関連したくさびは、エボリュートＥｊのタイプと配置によって柔軟に調整可能となる。対応して、処理要素によって生じさせられたせん断流れ及び／又は伸張流れは、エボリュートＥｊのタイプと配置によって処理される材料に柔軟に合わせられ得る。
【０００８】
平面内で延びている関連した外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）のエボリュートＥｊは、曲率中心点（the center points of curvature）又は曲率円（circle of curvature）の中心点の位置又は曲線である。エボリュートＥｊに属する外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）もインボリュートと呼ばれる。軸線間距離（axial spacing）ａの長さを有する架空のロッドは、エボリュートＥｊ上で展開され、外側輪郭を構成し、第１のロッド端部が１つの処理要素の外側輪郭部分Ａｊ（Δφｊｉ）を定義し、第２のロッド端部が別の処理要素の関連した外側輪郭部分Ａｊ＋１（Δφｊｉ＋１）を定義する。それらは、多軸ウォームマシーンに取付られた時、相互にきつく噛み合う。
【０００９】
本発明に係る処理要素の構成について高い限度の自由度は、エボリュートＥｊのタイプ、配置、数によって与えられる。そのため、外側輪郭部分（Δφｊ）は、広い範囲にわたってそれらの曲率、長さ、それらの交差角度に関して変更可能である。したがって、側面とハウジングの内側輪郭の間のくさびは、設計の点で非常にフレキシブルである。これらのくさびで一般的なせん断流れ及び／又は伸張流れは、実質的に処理される材料の品質に影響を与えるため、品質は、本発明に係る処理要素によって最適化され、所定の要件に合わせられ得る。この場合、少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）は、回転方向にある能動的な側面の一部を特に形成する。
【００１０】
処理要素は、混練要素又は混練ディスク（kneading disc）として構成され、長手方向の軸線Ｍの方向に一定の外側輪郭を有し得る。複数の混練要素が、混練ブロック（kneading blocks）に関して長手方向の軸線Ｍ回りに異なったオフセット角度で組み合わされ得る。混練ブロックは、一体に製造され、又は個々の混練要素から組み合わされ得る。
【００１１】
更に、処理要素は、ウォーム要素として構成され得て、その外側輪郭は、一定の及び／又は連続的な動作（作用）によって長手方向の軸線Ｍの方向で捻られる。その捻れは、長手方向の軸線Ｍ周りに２つの回転方向で基本的に生じ得て、そのため、ウォーム要素は、搬送効果又は保持効果を選択的に有する。ウォーム要素の幾何学的形状に依存し、外側輪郭は、場合によっては横断面突起として理解され得る。
【００１２】
更に、処理要素は、移行要素（transition element）として構成されてもよく、それは、長手方向の軸線Ｍの方向において、開始外側輪郭（starting outer contour）と終了外側輪郭（end outer contour）を有し、それらは異なり、そして、開始外側輪郭が連続的に終了外側輪郭に変化するように、連続的な動作に従って長手方向の軸線Ｍの方向に変化する。
【００１３】
したがって、本発明に係る処理要素は、きつく噛み合った多軸ウォームマシーン、特に同一方向又は反対方向で回転駆動させられ得る２軸ウォームマシーンにおいて関連した別の処理要素と共に使用可能となる。隣接し、きつく噛み合った処理要素は、この場合、処理要素グループを形成し、その処理要素は、一つの共通のエボリュートＥｊ又は複数の共通のエボリュートＥｊ上で長さａの架空ロッドを展開させることによって構成される。
【００１４】
更に、本発明に係る処理要素の有利な構成は、請求項２から請求項１４で明らかとなる。
【００１５】
更に、本発明は、処理される材料に作用するせん断流れ及び／又は伸張流れの調整において、高い柔軟性が生じさせられる一般的なタイプの多軸ウォームマシーンを開発することの目的を基礎としている。
【００１６】
この目的は、請求項１５の特徴を有する多軸ウォームマシーンによって達成される。請求項１から請求項１４の少なくと何れか１つに係る少なくとも２つの処理要素によって、側面とハウジングの内側輪郭との間のくさびは、柔軟に変化させられ得る。これによって、及ぼされるせん断流れ及び／又は伸張流れは、処理される材料に最適に合わせられ得る。少なくとも２つの処理要素は、それらがきつく噛み合い、対応する処理要素グループを形成するように構成されて配置される。これは、外径Ｒａとコア半径Ｒｉの合計が軸線間距離ａに実質的に対応することで達成される。実質的には、これは、実際には一般的である軸線間収縮（axial retraction）ｂが無視されることを意味する。軸線間収縮ｂが考慮されると、外径Ｒａとコア半径Ｒｉの合計は、軸線間距離ａと軸線間収縮ｂの差に対応する。
【００１７】
処理要素グループの少なくとも２つの処理要素は、軸線間距離ａの長さ又は軸線間収縮ｂを差し引いた軸線間距離ａの長さを有する架空のロッドを展開することで少なくとも１つの共通のエボリュートＥｊに構成される。
【００１８】
エボリュートＥｊのタイプ、配置、数に応じて、処理要素グループの処理要素は、対称、例えば軸対称及び／又は回転対称になったり、非対称になったり、及び／又は合同になったり、非合同になったりする。更に、少なくとも２つの処理要素は、請求項１に関する構成に従って開発され得る。本発明に係る多軸ウォームマシーンの更に有利な構成は、請求項１６から請求項１８で明らかとなる。
【００１９】
本発明の更なる特徴、詳細そして利点は、図面を参照した複数の実施形態の以下の記載から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る２軸射出機として構成された２軸ウォームマシーンを示す概略図である。
【図２】図１に係る２軸ウォームマシーンを示す水平部分縦断面図（a horizontal part longitudinal section）である。
【図３】図１における断面線III−IIIに従って２軸ウォームマシーンを第１の回転位置で混練要素として構成された２つのきつく噛み合っている処理要素と共に示す垂直横断面図である。
【図４】図１における断面線III−IIIに従って２軸ウォームマシーンを第２の回転位置で混練要素として構成された２つのきつく噛み合っている処理要素と共に示す垂直横断面図である。
【図５】図３に係る複数の処理要素を示す斜視図である。
【図６】図３に係る処理要素の第１構造ステップを示す構造図である。
【図７】図３に係る処理要素の第２構造ステップを示す構造図である。
【図８】図３に係る処理要素の第３構造ステップを示す構造図である。
【図９】第２実施形態に係るウォーム要素として構成された複数のきつく噛み合った処理要素を示す斜視図である。
【図１０】第３実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１１】図１０に係る処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図１２】第４実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１３】図１２に係る処理要素の第１の構造ステップを示す構造図である。
【図１４】図１２に示す処理要素の第２の構造ステップを示す構造図である。
【図１５】図１２に示す処理要素の第３の構造ステップを示す構造図である。
【図１６】第５実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１７】第６実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１８】第７実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１９】第８実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２０】第９実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２１】第１０実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２２】第１１実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２３】第１２実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２４】第１３実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２５】第１４実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２６】第１５実施形態に係る二条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２７】図２６に示す処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図２８】第１６実施形態に係る二条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２９】第１７実施形態に係る二条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３０】第１８実施形態に係る三条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３１】第１９実施形態に係る一条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３２】図３１に示す処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図３３】第２０実施形態に係る一条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３４】図３３に示す処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図３５】第２１実施形態に係る偏心配置された処理要素を図２８に従って示す垂直横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１実施形態を、図１から図８を参照して以下に述べる。２軸射出機（two-shaft extruder）として構成された２軸ウォームマシーン（two-shaft worm machine）１は、前後に配置され、ハウジング区分として示された複数のハウジング部分３，４，５，６からなるハウジング２を有する。ハウジング２内に、第１のハウジングボア７と第２のハウジングボア８がハウジングを貫通して構成されている。それらの関連した軸線９，１０は、相互に平行に延びている。ハウジングボア７，８の貫通領域において、ハウジング部分３〜６は、上部の第１の三角隅壁（interstice）１１と対応して構成された下部の第２の三角隅壁（interstice）１２を有している。
【００２２】
駆動モータ１５によって回転駆動され得るシャフト１３，１４は、それぞれ関連した軸線９，１０に関して同心状にハウジングボア７，８に配置されている。分岐伝動装置（branch gearing）１６が、シャフト１３，１４と駆動モータ１５の間に配置されている。そしてクラッチ１７が、駆動モータ１５と分岐伝動装置１６の間に配置されている。シャフト１３，１４は、同一方向に、言い換えれば、軸線９、１０回りで同一の回転方向１８，１９に駆動される。したがって軸線９，１０もまた、回転軸線を意味する。
【００２３】
漏斗形状をした材料供給部（material feed）２０が、分岐伝動装置１６に近接した第１ハウジング部分３上に配置される。材料供給部２０を通って、調製されるべき又は加工されるべきプラスチック材料がハウジングボア７，８の中に供給され得る。材料は、搬送方向２１において第１のハウジング部分３から最後のハウジング部分６へハウジング２を通って搬送され、例えばハウジング２を閉じるノズルプレート２２を通ってウォームマシーン１を離れる。
【００２４】
ウォームマシーン１は、搬送方向２１に前後して、供給域（feed zone）２３と溶融域（melting zone）２４と混合域（mixing zone）２５と圧力増大域（pressure build-up zone）２６を有している。夫々対のように互いに関連して、第１のウォーム要素(warm element)２７，２８と、第１の混練要素（kneading element）２９，３０と、第２の混練要素３１，３２と、第２のウォーム要素３３，３４が、搬送方向２１に前後して、処理要素として夫々、歯付きシャフト（toothed shafts）として構成されたシャフト１３、１４上に配置されている。ウォーム要素２７，２８，３３，３４と混練要素２９，３０，３１，３２の両方は、相互に噛み合っている。言い換えれば、きつく噛み合って構成されている。夫々、対のように互いに隣接して配置されたウォーム要素２７，２８は、第１の処理要素グループ３５を形成する。したがって、混練要素２９，３０、混練要素３１，３２及びウォーム要素３３，３４は、更なる処理要素グループ３６，３７，３８を形成する。
【００２５】
図３〜図８に基づいて以下に、混練要素３１、３２からなる処理要素グループ３７を詳細に記載する。１つの要素処理グループだけが、明瞭さの理由から図３及び図４に示される。後に続く処理要素グループ３７の混練要素３１，３２は、例えばそれぞれの長手方向軸線Ｍの回りに３０°のオフセットアングルを有している。混練要素３１，３２は、一条ねじ（single-threaded）であり、相互に関して一致するように構成されている。これは、混練要素３１，３２がそれぞれの長手方向軸線Ｍ１又はＭ２の回りの移行／回転によって一致させられ得ることを意味する。長手方向軸線Ｍ１及びＭ２は、シャフト１３，１４の関連した回転軸線９，１０と同心である。長手方向軸線Ｍ１、Ｍ２に対して垂直に延びる横断面の平面に、夫々の混練要素３１，３２は、関連した長手方向軸線Ｍ１，Ｍ２の回りに延びる外側輪郭Ａ１（φ），Ａ２（φ）を有する。φは、それぞれの長手方向軸線Ｍ１，Ｍ２の回りの角度であり、０°≦φ≦３６０°である。混練要素３１，３２が相互に一致するように、それら外側輪郭Ａ１（φ）及びＡ２（φ）は等しい。以下で、外側輪郭Ａ１（φ）及びＡ２（φ）並びに長手方向軸線Ｍ１及びＭ２を区別することは重要でなく、それらはＡ（φ）又はＭによって共通に示される。
【００２６】
外側輪郭Ａ（φ）は、それぞれの長手方向軸線Ｍ、つまり中心点の役割を果たす軸線Ｍに関して、最小コア半径（core radius）Ｒｉと最大外径Ｒａ（outer radius）を有する。外径Ｒａは、ハウジングボア７，８の内径Ｒｂより半径方向の遊び＜Ｓｒ＞だけ小さい。混練要素３１，３２がきつく噛み合っているように構成されるので、コア半径Ｒｉと外径Ｒａの合計は、回転軸線９，１０の軸線方向の間隔ａと実質的に等しい。これは、僅かな軸線方向の押し戻し（retraction）ｂは無視されることを実質的に意味する。これが考慮されるならば、コア半径Ｒｉと外径Ｒａの合計は、軸線間距離（axial spacing）ａと軸線方向の押し戻しｂの差に等しくなる。軸線方向の押し戻しｂは、以下では無視される。
【００２７】
外側輪郭Ａ（φ）の構造と延び具合を、以下に詳細に記載する。外側輪郭Ａ（φ）は、それらの長手方向軸線Ｍからそれぞれの間隔ＤＡ（φ）を有している。そこにそれぞれＲｉ≦ＤＡ（φ）≦Ｒａが当てはまる。外側輪郭Ａ１（φ）は、頂Ａ（ΔφＫ）とベースＡ（ΔφＧ）と２つの側面Ａ（ΔφＦ１）とＡ（ΔφＦ２）を有している。角度部分ΔφＫ，ΔφＧ，ΔφＦは、頂角度とベース角度と側面角度を意味する。これは、図８に図示される。
【００２８】
第１の側面Ａ（ΔφＦ１）は、角度部分Δφ１を有する第１の外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と、移行角度ΔφＴを有する移行部分Ａ（ΔφＴ）から構成され、それぞれの回転方向１８，１９に混練要素３１，３２の作用（能動的な）側面を形成する。第２の側面Ａ（ΔφＦ２）は、角度部分Δφ２を有する第２の外側輪郭部分Ａ（Δφ２）と一致し、それぞれの回転方向１８、１９と逆方向にある混練要素３１、３２の受動的な側面を形成する。外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、それぞれの長手方向軸線Ｍから連続的に変化する距離ＤＡ（Δφ１）とＤＡ（Δφ２）を有し、それらは、それぞれＲｉ＜ＤＡ（Δφ）＜Ｒａである。これは、図７に示される。
【００２９】
外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、関連したエボリュート（evolute）Ｅを有する。それは、３点Ｐ（ｉ）の数量であり、ｉ＝１〜３である。点Ｐ（ｉ）は、それぞれの長手方向軸線Ｍの外側で外径Ｒａの内側にある。
【００３０】
外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）の構造は、図６に示される。その構造に関して比喩的に言えば、軸線間距離（axial spacing）ａの長さを有する架空のロッド（rod）は、エボリュートＥ上で展開され、つまり第１のロッド端部は、一方の混練要素３１の第１の外側輪郭部分Ａ（Δφ１）を定義し、第２のロッド端部は、他方の混練要素３２の第２の外側輪郭部分Ａ（Δφ２）を定義する。逆の関係で定義されることもある。言い換えれば、架空のロッドは、点Ｐ（１）〜Ｐ（３）によって形成されたポリゴンコース（polygon course）で展開される。その際、ロッド端部は、初めのうちはコア半径Ｒｉ又は外径Ｒａ上にある。コア半径Ｒｉ上に元々あるロッド端部が外径Ｒａ上に当たる時に、展開は終了させられる。展開は、架空のロッドがポリゴンコースの次の点、つまりＰ（２）上に当たるまで、架空のロッドが点Ｐ（１）回りに回転させられることを意味するものとする。そして、架空のロッドが次の点、つまりＰ（３）上に当たるまで、架空のロッドは、点Ｐ（２）回りに回転させられる。そして、架空のロッドの端部が外径Ｒａ上に当たるまで、架空のロッドは、点Ｐ（３）回りに回転させられる。この展開は、図６に示される。つまり架空のロッドは、巻き戻しが破線によって示される間は、個々の位置で示される。
【００３１】
したがって、外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、３つの円弧によって形成され、それらと関連した中心点は、点Ｐ（１）〜Ｐ（３）である。点Ｐ（１）〜Ｐ（３）の隣り合った両点は、互いに一定間隔Δｒ（ｉ）＝Δｒを有する。これは、隣接する円弧の半径が間隔Δｒ（ｉ）＝Δｒだけ異なることを意味する。隣接する円弧は、またインボリュート曲線（involute curve）Ｅ’（１）〜Ｅ’（３）とも呼ばれる。間隔Δｒは、ＲｉよりもＲｉ／２よりも小さい。特に間隔Δｒはまた、Ｒｉ／４より小さくても、特にＲｉ／６より小さくても、そして特にＲｉ／８より小さくても良い。点Ｐ（１）〜Ｐ（３）に属する円弧は、一定の中心角度Δε（ｉ）＝Δεを有している。中心角度Δε（ｉ）＝Δεは、６０°より小さい。中心角度Δεもまた、特に４５°より小さく、特に３０°より小さくても良い。
【００３２】
一定の間隔Δｒと一定の中心角度Δεのため、点Ｐ（１）〜Ｐ（３）は、同じままである曲率（湾曲）の方向を有する円の形態をした連続的かつ微分可能な曲線上にある。
【００３３】
図７は、第１の側面Ａ（ΔφＦ１）の更なる構造を示す。第１の側面Ａ（ΔφＦ１）は、第１の外側輪郭部分Ａ（ΔφＦ）と移行角度ΔφＴを有する移行部分Ａ（ΔφＴ）から構成されている。移行部分Ａ（ΔφＴ）は、移行半径ＲＴを有する中心点ＭＴ回りの円弧である。中心点ＭＴは、外径Ｒａと第２の外側輪郭部分Ａ（Δφ２）との接触点から生じさせられる。移行半径ＲＴは、軸線間距離ａに対応する。比喩的に言えば、軸線間距離ａの長さを有する架空のロッドは、いったんそのロッドの端部が外径Ｒａ上に当たると、そのロッドが長手方向の軸線Ｍを越えるまで、この接触点の回りに、言い換えれば中心点ＭＴ回りに回転させられる。そして、可動ロッドの端部は、コア半径Ｒｉ上に落ち着く（停止する）。
【００３４】
図８は、頂Ａ（ΔφＫ）とベースＡ（ΔφＧ）の構造を示す。頂Ａ（ΔφＫ）は、中心点として長手方向の軸線Ｍ、外径Ｒａに対応する半径を有する円弧である。ベースＡ（ΔφＧ）もまた、中心点として長手方向の軸線Ｍ、コア半径Ｒｉに対応する半径を有する円弧である。比喩的に言えば、架空のロッドは、いったんこれが長手方向の軸線Ｍに当たっていると、そのロッドの端部がそれらの開始点（starting point）に再び当たるまで軸線Ｍの回りに回転させられる。したがって、頂角度ΔφＫは、ベース角度ΔφＧに対応する。
【００３５】
そのロッドの端部は、外側輪郭Ａ１（φ）又はＡ２（φ）の１つをそれぞれ定義するので、記載されたプロセスは、混練要素３１，３２のそれぞれのための完全な外側輪郭Ａ１（φ）又はＡ２（φ）を定義するために、再び繰り返されなければならない。外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）が共通のイボリュートＥ上に形成され、又は共通のエボリュートＥを有するという事実のため、構造プロセスから生じる外側輪郭Ａ１（φ）とＡ２（φ）は一致する。これは、上記の構造プロセスがこの特殊なケースのために繰り返される必要はないことを意味する。両方の混練要素３１、３２はそれによって既に構築されているためである。
【００３６】
外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、それらのそれぞれの角度部分Δφ１とΔφ２に亘ってカーブさせられ、直線部分を有していない。更に、外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、曲率（湾曲）の一様な方向を有している。
【００３７】
図３及び図４から分かるように、混練要素３１、３２と関連し同一であるエボリュートＥは、その方向に軸線間距離ａだけ直線変位によって相互に移動させられ得る。両エボリュートＥ又は両エボリュートＥの点Ｐ（ｉ）がある曲線の、接触点Ｂからの距離の合計は、それぞれの回転位置における軸線間距離ａの方向において軸線間距離ａと実質的には等しい。それによって、混練要素３１、３２は、きつく噛み合っている。
【００３８】
ハウジングボア７，８の内側輪郭と能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）との間のくさび（ｗｅｄｇｅ）Ｋａと内側輪郭と受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）との間の対応するくさびＫｐは、本発明に係る混練要素３１、３２において柔軟に調整させられ得る。それによって、せん断流れ及び／又は伸張流れ（extensional flows）は、処理されるべきプラスチック材料に最適に合わせられ得る。頂Ａ（ΔφＫ）と能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）の能動的な交差角αａは、０°である。頂Ａ（ΔφＫ）と受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）の受動的な交差角αｐは、０°より大きい。
【００３９】
全ての回転位置における混練素子３１、３２の両エボリュートＥの距離は、軸線間距離ａに対応するために、混練素子３１、３２は、きつく噛み合っていて、それらのそれぞれの接触点Ｂに共通の接線を有する。
【００４０】
本発明に係る第２実施形態は、図９を参照して以下に記載される。第１実施形態とは対照的に、処理要素３１ａ，３２ａはウォーム要素として形成されている。外側輪郭Ａ１（φ）と外側輪郭Ａ２（φ）は、第１実施形態に対応する。これらは、一定で連続した作用でそれぞれの回転軸線９，１０に沿って捻じられている。動作の更なる態様に関しては、第１実施形態が参照される。
【００４１】
本発明に係る第３実施形態は、図１０及び図１１を参照して以下に記載される。混練要素３１ｂと混練要素３２ｂは、互いに合同でもなければ、対称でもない。混練要素３１ｂ、３２ｂは、それぞれ２つのエボリュートＥｊを有しており、ｊ＝１及び２である。エボリュートＥｊのそれぞれは、３点Ｐｊ（ｉ）の数量であり、ｉ＝１〜３である。第１のエボリュートＥ１は、点Ｐ１（１）〜Ｐ１（３）から形成されたポリゴンコース（a polygon course）であり、点Ｐ１（１）〜Ｐ１（３）の隣接点は異なる間隔Δｒ（ｉ）を有する。第２のエボリュートＥ２は、第１実施形態のそれに対応している。外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）は、第１のエボリュートＥ１で架空のロッドを展開することによって形成される。第１実施形態に従って、それから移行部分Ａ１（ΔφＴ１）は、中心点ＭＴ１回りに架空のロッドを回転させることで形成される。そして、中心点Ｍ回りに架空のロッドを回転させることによって、頂Ａ２（ΔφＫ２）とベースＡ１（ΔφＧ１）は、第１実施形態に従って形成される。
【００４２】
架空のロッドは更に半回転する。架空ロッドは、最初に第２のエボリュートＥ２上で展開され、その結果、外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ２２）は形成される。中心点ＭＴ２回りに架空のロッドを回転させることで、そして移行部分Ａ２（ΔφＴ２）は、第１実施形態と同じように形成される。中心点Ｍ回りに架空のロッドを回転させることによって、ベースＡ２（ΔφＧ２）と頂Ａ１（ΔφＫ１）は形成され、外側輪郭Ａ１（φ）と外側輪郭Ａ２（φ）は、閉じられる。したがって、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）は、エボリュートＥ１上に生じるのに対して、外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ２２）は、これとは異なったエボリュートＥ２上に生じる。したがって、くさびＫａ１とくさびＫａ２又はくさびＫｐ１とくさびＫｐ２、及び交差角αａ１と交差角αａ２又は交差角αｐ１と交差角αｐ２もまた異なって構成される。動作と構造の更なる態様に関しては、第１の実施形態が参照される。
【００４３】
本発明に係る第４の実施形態は、図１２〜１５を参照して以下に記載される。前の例とは対照的に、エボリュートＥは、中心点ＭＥ回りの円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。数学的にみると、このエボリュートＥは、第１実施形態に係る中心角度Δεに対してゼロへの極限移行（limit transition）が実行されるように形成され得る。そして、両点Ｐ（ｉ）の距離Δｒは、弧の長さｄｓになり、中心角度Δεは、接線方向の変化ｄεになる。したがって、エボリュートＥは曲率半径ＲＥ＝ｄｓ／ｄεを有する。そのため、エボリュートＥは、無限大の数の点Ｐ（ｉ）を有する円弧であり、極限移行でｉ＝１〜∞である。図１３と図１４における側面Ａ（ΔφＦ１）と側面Ａ（ΔφＦ２）の構造は、第１の実施形態に従って生じ、エボリュートＥは、既に述べたように、円弧である。外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、同一のエボリュートＥを有し、混練要素３１ｃと混練要素３２ｃは互いに合同である。しかしながら、混練要素３１ｃと混練要素３２ｃは、対称でない。能動的な交差角度は、αａ＝０°である。したがって、受動的な交差角度は、αｐ＞０°である。くさびＫａとくさびＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わせられ得る。更なるファンクションと構造の態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４４】
本発明に係る第５実施形態は、図１６を参照して以下に記載される。混練要素３１ｄと混練要素３２ｄは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°であり、能動的な交差角度は、αａ＝０°である。受動的な交差角度は、αｐ＞０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４５】
本発明に係る第６実施形態は、図１７を参照して以下に記載される。混練要素３１ｅと混練要素３２ｅは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝８０°である。能動的な交差角度は、αａ＝０°である。受動的な交差角度は、αｐ＞０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４６】
本発明に係る第７実施形態は、図１８を参照して以下に記載される。混練要素３１ｆと混練要素３２ｆは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）に関連した能動的な交差角度は、αａ＝１５°である。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）に関連した受動的な交差角度は、αｐ＝２０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４７】
本発明に係る第８実施形態は、図１９を参照して以下に記載される。混練要素３１ｇと混練要素３２ｇは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）に関連した能動的な交差角度は、αａ＝５°である。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）に関連した受動的な交差角度は、αｐ＝１０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４８】
本発明に係る第９実施形態は、図２０を参照して以下に記載される。混練要素３１ｈと混練要素３２ｈは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な関連した交差角度は、αａ＝５°である。受動的な交差角度は、αｐ＝２０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４９】
本発明に係る第１０実施形態は、図２１を参照して以下に記載される。混練要素３１ｉと混練要素３２ｉは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な交差角度は、αａ＝１０°である。受動的な交差角度は、αｐ＝１０°である。同一の交差角度αａとαｐのため、混練要素３１ｉと混練要素３２ｉは、合同で対称である。関連したくさびＫａとＫｐは、同様に構成される。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５０】
本発明に係る第１１実施形態は、図２２を参照して以下に記載される。混練要素３１ｊと混練要素３２ｊは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝０ｏである。したがって、頂Ａ（ΔφＫ）は、単点、つまり中心点ＭＴになる。能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）に関連した交差角度αａは、最大となる。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）に関連した交差角度αｐもまた最大となる。同一の交差角度αａとαｐのため、混練要素３１ｊと混練要素３２ｊは、合同で対称である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わせられ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５１】
本発明に係る第１２実施形態は、図２３を参照して以下に記載される。混練要素３１ｋと混練要素３２ｋは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝１００ｏである。能動的な交差角度αａは、最大となる。受動的な交差角度αＰもまた最大となる。同一の交差角度αａとαｐのため、混練要素３１ｋと混練要素３２ｋは、合同で対称である。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）は、前の実施形態とは対照的に、外側輪郭部分Ａ（Δφ２）とその先の（更に先の）移行部分Ａ（ΔφＴ２）とから形成される。第２の移行部分Ａ（ΔφＴ２）は、軸線間距離ａに対応する移行半径ＲＴを有する中心点ＭＴ２周りの円弧として生成される。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わせられ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５２】
本発明に係る第１３実施形態は、図２４を参照にして以下に記載される。混練要素３１ｌと混練要素３２ｌは、２つのエボリュートＥ１とＥ２を有し、それらは、第４実施形態に従って構成され、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。それゆえ、混練要素３１ｌと混練要素３２ｌは、合同ではないが対称である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝０ｏである。したがって、頂Ａ（ΔφＫ）は、単点、つまり中心点ＭＴになる。交差角度αａ１及び交差角度αｐ１並びに交差角度αａ２及び交差角度αｐ２は、同一であり、そのため、くさびＫａ１及びくさびＫｐ１並びにくさびＫａ２及びくさびＫｐ２は同一に生成される。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５３】
本発明に係る第１４実施形態は、図２５を参照して以下に記載される。混練要素３１ｍと混練要素３２ｍは、２つのエボリュートＥ１とＥ２を有し、それらは、第４の実施形態に従って構成され、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。それゆえ、混練要素３１ｍと混練要素３２ｍは、合同ではないが対称である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝１２０ｏである。交差角度αａ１及び交差角度αｐ１並びに交差角度αａ２及び交差角度αｐ２は、同一であり、そのため、くさびＫａ１及びくさびＫｐ１並びにくさびＫａ２及びくさびＫｐ２は、同一に生成される。エボリュートＥ１とエボリュートＥ２は、共通の接線Ｔを有し、そのため、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）及び外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）並びに外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）及び外側輪郭部分Ａ２（Δφ２２）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５４】
本発明に係る第１５実施形態は、図２６と図２７を参照して以下に記載される。混練要素３１ｎと混練要素３２ｎは、二条ねじである。混練要素３１ｎと混練要素３２ｎは、４つのエボリュートＥ１〜Ｅ４を有し、それらは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。混練要素３１ｎと混練要素３２ｎは、合同である。混練要素３１ｎの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、中心点ＭＴ１１回りの移行部分Ａ１（ΔφＴ１１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、エボリュートＥ４上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）、中心点ＭＴ２１回りの移行部分Ａ１（ΔφＴ２１）、から構成される。混練要素３２ｎの外側輪郭Ａ２（φ２）は、従ってエボリュートＥ１〜Ｅ４にによって生成され、移行部分Ａ２（ΔφＴ１２）は中心点ＭＴ１２を、移行部分Ａ２（ΔφＴ２２）は中心点Ｍ２２を有する。能動的な交差角度αａ１とαａ２は、０ｏに等しい。受動的な交差角度αｐ１とαｐ２は同一であり、０ｏより大きい。したがって、能動的なくさびＫａ１及びＫａ２並びに受動的なくさびＫｐ１及びＫｐ２は同一である。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５５】
本発明に係る第１６実施形態は、図２８を参照して以下に記載される。混練要素３１ｏと混練要素３２ｏは、第１５実施形態に従った二条ねじであり、円弧の形態をした４つのエボリュートＥ１〜Ｅ４を有する。混練要素３１ｏと混練要素３２ｏは、合同ではないが対称である。処理要素３１ｏの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、中心点Ｍ１回りの頂Ａ１（ΔφＫ１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、中心点Ｍ１回りの頂Ａ１（ΔφＫ２）、エボリュートＥ４上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）から構成される。エボリュートＥ２及びエボリュートＥ３並びにエボリュートＥ１及びエボリュートＥ４は、それぞれ共通の接線Ｔ１及び接線Ｔ２を有する。そのため、外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。処理要素３２ｏの外側輪郭Ａ２（φ）は、エボリュートＥ１〜Ｅ４に従って形成され、外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）とＡ２（Δφ２２）が、ベースＡ２（ΔφＧ１）によって接続され、外側輪郭部分Ａ２（Δφ３２）とＡ２（Δφ４２）がベースＡ２（ΔφＧ２）によって接続される。処理要素３１ｏの能動的な交差角度αａ１と受動的な交差角度αｐ１は、およそ３３°である。処理要素３２ｏの能動的な交差角度αａ２と受動的な交差角度αｐ２は、０°である。その結果、くさびＫａ１とくさびＫｐ１は同一である。同じことがくさびＫａ２とくさびＫｐ２に当てはまる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５６】
本発明に係る第１７実施形態は、図２９を参照して以下に記載される。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐは二条ねじである。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐは、合同はないが対称である。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐは、４つのエボリュートＥ１〜Ｅ４を有し、それらは、それぞれ円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。エボリュートＥ１〜Ｅ４は、星芒形（astroid）を形成し、それは、以下の方程式によって表現され得る。
ｘ＝ｃ・（ｃｏｓ（ｔ））ｎ
ｙ＝ｄ・（ｓｉｎ（ｔ））ｎ
因数ｃ及び因数ｄ並びに指数ｎに関し、ｃ＞ｄでｎ＝３である。混練要素３１ｐの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、エボリュートＥ４上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）から構成される。エボリュートＥ１〜Ｅ４は、それぞれ、対になって共通の接線Ｔ１〜Ｔ４を有し、そのため、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）〜Ａ１（Δφ４１）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。混練要素３２ｐの外側輪郭Ａ２（φ）は、それに従って構成される。混練要素３１ｐの能動的な交差角度αａ１と受動的な交差角度αｐ１は、同一であり、そのため、くさびＫａ１とくさびＫｐ１も同一である。同じことが混練要素３２ｐの能動的な交差角度αａ２と受動的な交差角度αｐ２と、対応するくさびＫａ２とくさびＫｐ２に当てはまる。しかしながら、交差角度αａ２と交差角度αｐ２は、交差角度αａ１と交差角度αｐ１より小さい。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐの頂とベースは、単点になる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５７】
本発明に係る第１８実施形態は、図３０を参照して以下に記載される。混練要素３１ｑと混練要素３２ｑは、三条ねじである。混練要素３１ｑと混練要素３２ｑは、合同であり、対称である。それらは、３つのエボリュートＥ１〜Ｅ３を有する。それらエボリュートは、それぞれ連続的で微分可能な曲線であり、合わせて三尖頭形（tricuspoid）を形成する。混練要素３１ｑの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、対応する展開プロセス（unwinding process）で形成された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）〜Ａ１（Δφ６１）から構成される。エボリュートＥ１〜Ｅ３がそれぞれ対になって共通の接線Ｔ１〜Ｔ３を有するので、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）〜Ａ１（Δφ６１）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。能動的な交差角度αａ１及びαａ２並びに受動的な交差角度αｐ１及びαｐ２は、同一のサイズである。そのゆえに、対応するくさびＫａ１、くさびＫａ２、くさびＫｐ１、くさびＫｐ２は、生じさせられる。混練要素３２ｑの外側輪郭Ａ２（φ）は、混練要素３１ｑに従って形成される。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５８】
本発明に係る第１９実施形態は、図３１と図３２を参照して以下に記載される。混練要素３１ｒと混練要素３２ｒは、一条ねじである。それらは、合同であるが、対称ではない。混練要素３１ｒと混練要素３２ｒはエボリュートＥを有する。エボリュートＥは、螺旋（ｓｐｉｒａｌ）の形態をして連続的で微分可能な曲線である。螺旋は、方程式によって表現され得る。
ρ＝ｋ・ｔｎ
ここで、ρは半径であり、ｋは定数であり、ｔは螺旋の角度（極座標（polar coordinates）における）である。混練要素３１ｒと混練要素３２ｒは、頂角度ΔφＫ＝２０°を有している。能動的な交差角度は、αａ＝０°である。受動的な交差角度は、αｐ１＞０°である。指数ｎは、２．５に等しい。螺旋形状のエボリュートＥは、更に１８０°回転させられる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態、特に第４実施形態が参照される。
【００５９】
本発明に係る第２０実施形態は、図３３と図３４を参照して以下に記載される。混練要素３１ｓと混練要素３２ｓは、一条ねじであり、合同ではない。混練要素３１ｓと混練要素３２ｓは、２つのエボリュートＥ１とＥ２を有する。それらは、それぞれ螺旋の形態をして連続的で微分可能な曲線を形成する。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。したがって、ベース角度は、ΔφＧ＝２０°である。能動的な交差角度は、αａ１＝２０°である。能動的な交差角度αａ２は、１０°に等しい。指数は、ｎ＝１．０である。螺旋状のエボリュートＥ１とＥ２は、１２０°と１００°だけ回転させられる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態、特に第３実施形態と第１９実施形態が参照される。
【００６０】
本発明の第２１実施形態は、図３５を参照して以下に記載される。混練要素３１ｔと混練要素３２ｔは、第１６実施形態に従って構成される。前の実施形態とは対照的に、混練要素３１ｔと混練要素３２ｔは、長手方向の軸線Ｍ１と軸線Ｍ２を有し、関連した回転軸線９と回転軸線１０に関して偏心して配置される。したがって、長手方向の軸線Ｍ１と軸線Ｍ２は、偏心を特徴とする関連した回転軸線９、回転軸線１０からの距離ｅを有する。その偏心配置のため、くさびＫａ１とくさびＫｐ１又はくさびＫａ２とくさびＫｐ２の形状と、交差角度αａ１と交差角度αｐ１又は交差角度αａ２と交差角度αｐ２の大きさは、混練要素３１ｔと混練要素３２ｔの回転位置に依存する。回転軸線９，１０に沿った距離ｅは、一定であってもよく異なっていてもよい。更に、混練要素３１ｔと混練要素３２ｔが偏心して動かされる角度は、一定であってもよく異なっていてもよい。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。特に、前の実施形態で記載された処理要素３１、３２から３１ｓ、３２ｓもまた、第２１実施形態に従って偏心して配置されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ ２軸ウォームマシーン
２ ハウジング
３，４，５，６ ハウジング部分
７，８ ハウジングボア
９，１０ 軸線
１１，１２ 三角隅壁
１３，１４ シャフト
１５ 駆動モータ
１６ 分岐伝動装置
１８，１９ 回転方向
２０ 材料供給部
２１ 搬送方向
２２ ノズルプレート
２３ 供給域
２４ 溶融域
２５ 混合域
２６ 圧力増大域
２７，２８ 第１のウォーム要素
２９，３０ 第１の混練要素
３１，３２ 第２の混練要素
３３，３４ 第２のウォーム要素
３５，３６，３７，３８ 処理要素グループ
Ｅ エボリュート
Ｍ 軸線
ａ 軸線間距離
ｂ 押し戻し
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブル部分（所謂おいて書き部分）に基づく多軸ウォームマシーン（multi-shaft worm machine）、特に２軸ウォームマシーン（two-shaft worm machine）における材料を処理するための処理要素に関する。更に、本発明は、請求項１５のプリアンブル部分に基づく多軸ウォームマシーン、特に２軸ウォームマシーン（two-shaft worm machine）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一条ねじ処理（single-threaded treatment）要素又はウォーム要素を有する２軸ウォームマシーンは、特許文献１で公知である。ウォーム要素の外側輪郭は、横断面において円弧から構成される。回転方向に置かれる能動的な側面は、外側輪郭を有する。それは、３つの円弧から構成され、それらの中心点は、ウォーム要素の外径上又は長手方向軸線上の何れかに位置している。その欠点は、ウォーム要素が、処理される材料に作用するせん断流れ（shear flows）及び／又は伸張流れ（extensional flows）の調節において、低い柔軟性を許すにすぎないことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】DE 1 180 718 A
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、処理される材料に作用するせん断流れ及び／又は伸張流れの調整において高い柔軟性がもたらされるような一般的なタイプの処理要素を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を有する処理要素によって達成される。本発明によれば、従来技術から知られている処理要素は、コア半径に対する外径の比或いは割合が同じであれば、頂曲線（crest curve）を有する能動的な側面曲線（flank curve）について同じ交差角度を有することが確認された。ハウジングボア（housing bores）の内側半径は、処理要素の外径より半径方向の遊び（radial play）だけ大きい。したがって、ハウジングの内側輪郭と能動的な側面曲線の間の幾何学的に類似したくさびの形態が、外径に対する半径方向の遊びの一定の割合で常に生じさせられる。くさびで一般的なせん断流れ及び／又は伸張流れは、実質上その幾何学的形態に基づくため、それらは、頂の曲線を有する能動的な側面曲線の交差角度によってだけ調整され得る。交差角度は、内径に対する外径の割合にだけ基づくため、せん断流れ及び／又は伸張流れの調整は、くさびの幾何学的形状によって非常に限られた限度でだけ可能であるにすぎない。
【０００６】
対照的に、本発明に係る処理要素は、横断面又は横断面投影（cross sectional projection）で見て、少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）を有している。それに関連したエボリュートＥｊは、相当量のｎ点Ｐ（ｉ）であり、ｉ＝１からｎで、ｎ≧３、特にｎ≧４で、特にｎ≧５であり、それぞれの点Ｐ（ｉ）は、処理要素の長手方向軸線Ｍの外側で且つその外径Ｒａの範囲内にある。２つの隣接したそれぞれの点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）は、相互に距離Δｒ（ｉ）を有する。それは、Ｒｉ／２より小さく、特にＲｉ／４より小さく、特にＲｉ／６より小さく、そして特にＲｉ／８より小さい。隣接点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）は、隣接するインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）とＥ’（ｉ＋１）に属する。インボリュート曲線Ｅ’（ｉ）、ｉ＝１からｎは共に、エボリュートＥｊに属する外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）を形成する。
【０００７】
指数ｊは、エボリュートの数を特徴付ける。少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）は、処理要素の側面の少なくとも１つの部分を形成し、関連したくさびは、エボリュートＥｊのタイプと配置によって柔軟に調整可能となる。対応して、処理要素によって生じさせられたせん断流れ及び／又は伸張流れは、エボリュートＥｊのタイプと配置によって処理される材料に柔軟に合わせられ得る。
【０００８】
平面内で延びている関連した外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）のエボリュートＥｊは、曲率中心点（the center points of curvature）又は曲率円（circle of curvature）の中心点の位置又は曲線である。エボリュートＥｊに属する外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）もインボリュートと呼ばれる。軸線間距離（axial spacing）ａの長さを有する架空のロッドは、エボリュートＥｊ上で展開され、外側輪郭を構成し、第１のロッド端部が１つの処理要素の外側輪郭部分Ａｊ（Δφｊｉ）を定義し、第２のロッド端部が別の処理要素の関連した外側輪郭部分Ａｊ＋１（Δφｊｉ＋１）を定義する。それらは、多軸ウォームマシーンに取付られた時、相互にきつく噛み合う。
【０００９】
本発明に係る処理要素の構成について高い限度の自由度は、エボリュートＥｊのタイプ、配置、数によって与えられる。そのため、外側輪郭部分（Δφｊ）は、広い範囲にわたってそれらの曲率、長さ、それらの交差角度に関して変更可能である。したがって、側面とハウジングの内側輪郭の間のくさびは、設計の点で非常にフレキシブルである。これらのくさびで一般的なせん断流れ及び／又は伸張流れは、実質的に処理される材料の品質に影響を与えるため、品質は、本発明に係る処理要素によって最適化され、所定の要件に合わせられ得る。この場合、少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）は、回転方向にある能動的な側面の一部を特に形成する。
【００１０】
処理要素は、混練要素又は混練ディスク（kneading disc）として構成され、長手方向の軸線Ｍの方向に一定の外側輪郭を有し得る。複数の混練要素が、混練ブロック（kneading blocks）に関して長手方向の軸線Ｍ回りに異なったオフセット角度で組み合わされ得る。混練ブロックは、一体に製造され、又は個々の混練要素から組み合わされ得る。
【００１１】
更に、処理要素は、ウォーム要素として構成され得て、その外側輪郭は、一定の及び／又は連続的な動作（作用）によって長手方向の軸線Ｍの方向で捻られる。その捻れは、長手方向の軸線Ｍ周りに２つの回転方向で基本的に生じ得て、そのため、ウォーム要素は、搬送効果又は保持効果を選択的に有する。ウォーム要素の幾何学的形状に依存し、外側輪郭は、場合によっては横断面突起として理解され得る。
【００１２】
更に、処理要素は、移行要素（transition element）として構成されてもよく、それは、長手方向の軸線Ｍの方向において、開始外側輪郭（starting outer contour）と終了外側輪郭（end outer contour）を有し、それらは異なり、そして、開始外側輪郭が連続的に終了外側輪郭に変化するように、連続的な動作に従って長手方向の軸線Ｍの方向に変化する。
【００１３】
したがって、本発明に係る処理要素は、きつく噛み合った多軸ウォームマシーン、特に同一方向又は反対方向で回転駆動させられ得る２軸ウォームマシーンにおいて関連した別の処理要素と共に使用可能となる。隣接し、きつく噛み合った処理要素は、この場合、処理要素グループを形成し、その処理要素は、一つの共通のエボリュートＥｊ又は複数の共通のエボリュートＥｊ上で長さａの架空ロッドを展開させることによって構成される。
【００１４】
更に、本発明に係る処理要素の有利な構成は、請求項２から請求項１４で明らかとなる。
【００１５】
更に、本発明は、処理される材料に作用するせん断流れ及び／又は伸張流れの調整において、高い柔軟性が生じさせられる一般的なタイプの多軸ウォームマシーンを開発することの目的を基礎としている。
【００１６】
この目的は、請求項１５の特徴を有する多軸ウォームマシーンによって達成される。請求項１から請求項１４の少なくと何れか１つに係る少なくとも２つの処理要素によって、側面とハウジングの内側輪郭との間のくさびは、柔軟に変化させられ得る。これによって、及ぼされるせん断流れ及び／又は伸張流れは、処理される材料に最適に合わせられ得る。少なくとも２つの処理要素は、それらがきつく噛み合い、対応する処理要素グループを形成するように構成されて配置される。これは、外径Ｒａとコア半径Ｒｉの合計が軸線間距離ａに実質的に対応することで達成される。実質的には、これは、実際には一般的である軸線間収縮（axial retraction）ｂが無視されることを意味する。軸線間収縮ｂが考慮されると、外径Ｒａとコア半径Ｒｉの合計は、軸線間距離ａと軸線間収縮ｂの差に対応する。
【００１７】
処理要素グループの少なくとも２つの処理要素は、軸線間距離ａの長さ又は軸線間収縮ｂを差し引いた軸線間距離ａの長さを有する架空のロッドを展開することで少なくとも１つの共通のエボリュートＥｊに構成される。
【００１８】
エボリュートＥｊのタイプ、配置、数に応じて、処理要素グループの処理要素は、対称、例えば軸対称及び／又は回転対称になったり、非対称になったり、及び／又は合同になったり、非合同になったりする。更に、少なくとも２つの処理要素は、請求項１に関する構成に従って開発され得る。本発明に係る多軸ウォームマシーンの更に有利な構成は、請求項１６から請求項１８で明らかとなる。
【００１９】
本発明の更なる特徴、詳細そして利点は、図面を参照した複数の実施形態の以下の記載から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る２軸射出機として構成された２軸ウォームマシーンを示す概略図である。
【図２】図１に係る２軸ウォームマシーンを示す水平部分縦断面図（a horizontal part longitudinal section）である。
【図３】図１における断面線III−IIIに従って２軸ウォームマシーンを第１の回転位置で混練要素として構成された２つのきつく噛み合っている処理要素と共に示す垂直横断面図である。
【図４】図１における断面線III−IIIに従って２軸ウォームマシーンを第２の回転位置で混練要素として構成された２つのきつく噛み合っている処理要素と共に示す垂直横断面図である。
【図５】図３に係る複数の処理要素を示す斜視図である。
【図６】図３に係る処理要素の第１構造ステップを示す構造図である。
【図７】図３に係る処理要素の第２構造ステップを示す構造図である。
【図８】図３に係る処理要素の第３構造ステップを示す構造図である。
【図９】第２実施形態に係るウォーム要素として構成された複数のきつく噛み合った処理要素を示す斜視図である。
【図１０】第３実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１１】図１０に係る処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図１２】第４実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１３】図１２に係る処理要素の第１の構造ステップを示す構造図である。
【図１４】図１２に示す処理要素の第２の構造ステップを示す構造図である。
【図１５】図１２に示す処理要素の第３の構造ステップを示す構造図である。
【図１６】第５実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１７】第６実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１８】第７実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図１９】第８実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２０】第９実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２１】第１０実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２２】第１１実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２３】第１２実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２４】第１３実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２５】第１４実施形態に係る処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２６】第１５実施形態に係る二条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２７】図２６に示す処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図２８】第１６実施形態に係る二条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図２９】第１７実施形態に係る二条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３０】第１８実施形態に係る三条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３１】第１９実施形態に係る一条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３２】図３１に示す処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図３３】第２０実施形態に係る一条ねじ処理要素を図３に従って示す垂直横断面図である。
【図３４】図３３に示す処理要素の構造ステップを示す構造図である。
【図３５】第２１実施形態に係る偏心配置された処理要素を図２８に従って示す垂直横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１実施形態を、図１から図８を参照して以下に述べる。２軸射出機（two-shaft extruder）として構成された２軸ウォームマシーン（two-shaft worm machine）１は、前後に配置され、ハウジング区分として示された複数のハウジング部分３，４，５，６からなるハウジング２を有する。ハウジング２内に、第１のハウジングボア７と第２のハウジングボア８がハウジングを貫通して構成されている。それらの関連した軸線９，１０は、相互に平行に延びている。ハウジングボア７，８の貫通領域において、ハウジング部分３〜６は、上部の第１の三角隅壁（interstice）１１と対応して構成された下部の第２の三角隅壁（interstice）１２を有している。
【００２２】
駆動モータ１５によって回転駆動され得るシャフト１３，１４は、それぞれ関連した軸線９，１０に関して同心状にハウジングボア７，８に配置されている。分岐伝動装置（branch gearing）１６が、シャフト１３，１４と駆動モータ１５の間に配置されている。そしてクラッチ１７が、駆動モータ１５と分岐伝動装置１６の間に配置されている。シャフト１３，１４は、同一方向に、言い換えれば、軸線９、１０回りで同一の回転方向１８，１９に駆動される。したがって軸線９，１０もまた、回転軸線を意味する。
【００２３】
漏斗形状をした材料供給部（material feed）２０が、分岐伝動装置１６に近接した第１ハウジング部分３上に配置される。材料供給部２０を通って、調製されるべき又は加工されるべきプラスチック材料がハウジングボア７，８の中に供給され得る。材料は、搬送方向２１において第１のハウジング部分３から最後のハウジング部分６へハウジング２を通って搬送され、例えばハウジング２を閉じるノズルプレート２２を通ってウォームマシーン１を離れる。
【００２４】
ウォームマシーン１は、搬送方向２１に前後して、供給域（feed zone）２３と溶融域（melting zone）２４と混合域（mixing zone）２５と圧力増大域（pressure build-up zone）２６を有している。夫々対のように互いに関連して、第１のウォーム要素(warm element)２７，２８と、第１の混練要素（kneading element）２９，３０と、第２の混練要素３１，３２と、第２のウォーム要素３３，３４が、搬送方向２１に前後して、処理要素として夫々、歯付きシャフト（toothed shafts）として構成されたシャフト１３、１４上に配置されている。ウォーム要素２７，２８，３３，３４と混練要素２９，３０，３１，３２の両方は、相互に噛み合っている。言い換えれば、きつく噛み合って構成されている。夫々、対のように互いに隣接して配置されたウォーム要素２７，２８は、第１の処理要素グループ３５を形成する。したがって、混練要素２９，３０、混練要素３１，３２及びウォーム要素３３，３４は、更なる処理要素グループ３６，３７，３８を形成する。
【００２５】
図３〜図８に基づいて以下に、混練要素３１、３２からなる処理要素グループ３７を詳細に記載する。１つの要素処理グループだけが、明瞭さの理由から図３及び図４に示される。後に続く処理要素グループ３７の混練要素３１，３２は、例えばそれぞれの長手方向軸線Ｍの回りに３０°のオフセットアングルを有している。混練要素３１，３２は、一条ねじ（single-threaded）であり、相互に関して一致するように構成されている。これは、混練要素３１，３２がそれぞれの長手方向軸線Ｍ１又はＭ２の回りの移行／回転によって一致させられ得ることを意味する。長手方向軸線Ｍ１及びＭ２は、シャフト１３，１４の関連した回転軸線９，１０と同心である。長手方向軸線Ｍ１、Ｍ２に対して垂直に延びる横断面の平面に、夫々の混練要素３１，３２は、関連した長手方向軸線Ｍ１，Ｍ２の回りに延びる外側輪郭Ａ１（φ），Ａ２（φ）を有する。φは、それぞれの長手方向軸線Ｍ１，Ｍ２の回りの角度であり、０°≦φ≦３６０°である。混練要素３１，３２が相互に一致するように、それら外側輪郭Ａ１（φ）及びＡ２（φ）は等しい。以下で、外側輪郭Ａ１（φ）及びＡ２（φ）並びに長手方向軸線Ｍ１及びＭ２を区別することは重要でなく、それらはＡ（φ）又はＭによって共通に示される。
【００２６】
外側輪郭Ａ（φ）は、それぞれの長手方向軸線Ｍ、つまり中心点の役割を果たす軸線Ｍに関して、最小コア半径（core radius）Ｒｉと最大外径Ｒａ（outer radius）を有する。外径Ｒａは、ハウジングボア７，８の内径Ｒｂより半径方向の遊び＜Ｓｒ＞だけ小さい。混練要素３１，３２がきつく噛み合っているように構成されるので、コア半径Ｒｉと外径Ｒａの合計は、回転軸線９，１０の軸線方向の間隔ａと実質的に等しい。これは、僅かな軸線方向の押し戻し（retraction）ｂは無視されることを実質的に意味する。これが考慮されるならば、コア半径Ｒｉと外径Ｒａの合計は、軸線間距離（axial spacing）ａと軸線方向の押し戻しｂの差に等しくなる。軸線方向の押し戻しｂは、以下では無視される。
【００２７】
外側輪郭Ａ（φ）の構造と延び具合を、以下に詳細に記載する。外側輪郭Ａ（φ）は、それらの長手方向軸線Ｍからそれぞれの間隔ＤＡ（φ）を有している。そこにそれぞれＲｉ≦ＤＡ（φ）≦Ｒａが当てはまる。外側輪郭Ａ１（φ）は、頂Ａ（ΔφＫ）とベースＡ（ΔφＧ）と２つの側面Ａ（ΔφＦ１）とＡ（ΔφＦ２）を有している。角度部分ΔφＫ，ΔφＧ，ΔφＦは、頂角度とベース角度と側面角度を意味する。これは、図８に図示される。
【００２８】
第１の側面Ａ（ΔφＦ１）は、角度部分Δφ１を有する第１の外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と、移行角度ΔφＴを有する移行部分Ａ（ΔφＴ）から構成され、それぞれの回転方向１８，１９に混練要素３１，３２の作用（能動的な）側面を形成する。第２の側面Ａ（ΔφＦ２）は、角度部分Δφ２を有する第２の外側輪郭部分Ａ（Δφ２）と一致し、それぞれの回転方向１８、１９と逆方向にある混練要素３１、３２の受動的な側面を形成する。外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、それぞれの長手方向軸線Ｍから連続的に変化する距離ＤＡ（Δφ１）とＤＡ（Δφ２）を有し、それらは、それぞれＲｉ＜ＤＡ（Δφ）＜Ｒａである。これは、図７に示される。
【００２９】
外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、関連したエボリュート（evolute）Ｅを有する。それは、３点Ｐ（ｉ）の数量であり、ｉ＝１〜３である。点Ｐ（ｉ）は、それぞれの長手方向軸線Ｍの外側で外径Ｒａの内側にある。
【００３０】
外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）の構造は、図６に示される。その構造に関して比喩的に言えば、軸線間距離（axial spacing）ａの長さを有する架空のロッド（rod）は、エボリュートＥ上で展開され、つまり第１のロッド端部は、一方の混練要素３１の第１の外側輪郭部分Ａ（Δφ１）を定義し、第２のロッド端部は、他方の混練要素３２の第２の外側輪郭部分Ａ（Δφ２）を定義する。逆の関係で定義されることもある。言い換えれば、架空のロッドは、点Ｐ（１）〜Ｐ（３）によって形成されたポリゴンコース（polygon course）で展開される。その際、ロッド端部は、初めのうちはコア半径Ｒｉ又は外径Ｒａ上にある。コア半径Ｒｉ上に元々あるロッド端部が外径Ｒａ上に当たる時に、展開は終了させられる。展開は、架空のロッドがポリゴンコースの次の点、つまりＰ（２）上に当たるまで、架空のロッドが点Ｐ（１）回りに回転させられることを意味するものとする。そして、架空のロッドが次の点、つまりＰ（３）上に当たるまで、架空のロッドは、点Ｐ（２）回りに回転させられる。そして、架空のロッドの端部が外径Ｒａ上に当たるまで、架空のロッドは、点Ｐ（３）回りに回転させられる。この展開は、図６に示される。つまり架空のロッドは、巻き戻しが破線によって示される間は、個々の位置で示される。
【００３１】
したがって、外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、３つの円弧によって形成され、それらと関連した中心点は、点Ｐ（１）〜Ｐ（３）である。点Ｐ（１）〜Ｐ（３）の隣り合った両点は、互いに一定間隔Δｒ（ｉ）＝Δｒを有する。これは、隣接する円弧の半径が間隔Δｒ（ｉ）＝Δｒだけ異なることを意味する。隣接する円弧は、またインボリュート曲線（involute curve）Ｅ’（１）〜Ｅ’（３）とも呼ばれる。間隔Δｒは、ＲｉよりもＲｉ／２よりも小さい。特に間隔Δｒはまた、Ｒｉ／４より小さくても、特にＲｉ／６より小さくても、そして特にＲｉ／８より小さくても良い。点Ｐ（１）〜Ｐ（３）に属する円弧は、一定の中心角度Δε（ｉ）＝Δεを有している。中心角度Δε（ｉ）＝Δεは、６０°より小さい。中心角度Δεもまた、特に４５°より小さく、特に３０°より小さくても良い。
【００３２】
一定の間隔Δｒと一定の中心角度Δεのため、点Ｐ（１）〜Ｐ（３）は、同じままである曲率（湾曲）の方向を有する円の形態をした連続的かつ微分可能な曲線上にある。
【００３３】
図７は、第１の側面Ａ（ΔφＦ１）の更なる構造を示す。第１の側面Ａ（ΔφＦ１）は、第１の外側輪郭部分Ａ（ΔφＦ）と移行角度ΔφＴを有する移行部分Ａ（ΔφＴ）から構成されている。移行部分Ａ（ΔφＴ）は、移行半径ＲＴを有する中心点ＭＴ回りの円弧である。中心点ＭＴは、外径Ｒａと第２の外側輪郭部分Ａ（Δφ２）との接触点から生じさせられる。移行半径ＲＴは、軸線間距離ａに対応する。比喩的に言えば、軸線間距離ａの長さを有する架空のロッドは、いったんそのロッドの端部が外径Ｒａ上に当たると、そのロッドが長手方向の軸線Ｍを越えるまで、この接触点の回りに、言い換えれば中心点ＭＴ回りに回転させられる。そして、可動ロッドの端部は、コア半径Ｒｉ上に落ち着く（停止する）。
【００３４】
図８は、頂Ａ（ΔφＫ）とベースＡ（ΔφＧ）の構造を示す。頂Ａ（ΔφＫ）は、中心点として長手方向の軸線Ｍ、外径Ｒａに対応する半径を有する円弧である。ベースＡ（ΔφＧ）もまた、中心点として長手方向の軸線Ｍ、コア半径Ｒｉに対応する半径を有する円弧である。比喩的に言えば、架空のロッドは、いったんこれが長手方向の軸線Ｍに当たっていると、そのロッドの端部がそれらの開始点（starting point）に再び当たるまで軸線Ｍの回りに回転させられる。したがって、頂角度ΔφＫは、ベース角度ΔφＧに対応する。
【００３５】
そのロッドの端部は、外側輪郭Ａ１（φ）又はＡ２（φ）の１つをそれぞれ定義するので、記載されたプロセスは、混練要素３１，３２のそれぞれのための完全な外側輪郭Ａ１（φ）又はＡ２（φ）を定義するために、再び繰り返されなければならない。外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）が共通のイボリュートＥ上に形成され、又は共通のエボリュートＥを有するという事実のため、構造プロセスから生じる外側輪郭Ａ１（φ）とＡ２（φ）は一致する。これは、上記の構造プロセスがこの特殊なケースのために繰り返される必要はないことを意味する。両方の混練要素３１、３２はそれによって既に構築されているためである。
【００３６】
外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、それらのそれぞれの角度部分Δφ１とΔφ２に亘ってカーブさせられ、直線部分を有していない。更に、外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、曲率（湾曲）の一様な方向を有している。
【００３７】
図３及び図４から分かるように、混練要素３１、３２と関連し同一であるエボリュートＥは、その方向に軸線間距離ａだけ直線変位によって相互に移動させられ得る。両エボリュートＥ又は両エボリュートＥの点Ｐ（ｉ）がある曲線の、接触点Ｂからの距離の合計は、それぞれの回転位置における軸線間距離ａの方向において軸線間距離ａと実質的には等しい。それによって、混練要素３１、３２は、きつく噛み合っている。
【００３８】
ハウジングボア７，８の内側輪郭と能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）との間のくさび（ｗｅｄｇｅ）Ｋａと内側輪郭と受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）との間の対応するくさびＫｐは、本発明に係る混練要素３１、３２において柔軟に調整させられ得る。それによって、せん断流れ及び／又は伸張流れ（extensional flows）は、処理されるべきプラスチック材料に最適に合わせられ得る。頂Ａ（ΔφＫ）と能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）の能動的な交差角αａは、０°である。頂Ａ（ΔφＫ）と受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）の受動的な交差角αｐは、０°より大きい。
【００３９】
全ての回転位置における混練素子３１、３２の両エボリュートＥの距離は、軸線間距離ａに対応するために、混練素子３１、３２は、きつく噛み合っていて、それらのそれぞれの接触点Ｂに共通の接線を有する。
【００４０】
本発明に係る第２実施形態は、図９を参照して以下に記載される。第１実施形態とは対照的に、処理要素３１ａ，３２ａはウォーム要素として形成されている。外側輪郭Ａ１（φ）と外側輪郭Ａ２（φ）は、第１実施形態に対応する。これらは、一定で連続した作用でそれぞれの回転軸線９，１０に沿って捻じられている。動作の更なる態様に関しては、第１実施形態が参照される。
【００４１】
本発明に係る第３実施形態は、図１０及び図１１を参照して以下に記載される。混練要素３１ｂと混練要素３２ｂは、互いに合同でもなければ、対称でもない。混練要素３１ｂ、３２ｂは、それぞれ２つのエボリュートＥｊを有しており、ｊ＝１及び２である。エボリュートＥｊのそれぞれは、３点Ｐｊ（ｉ）の数量であり、ｉ＝１〜３である。第１のエボリュートＥ１は、点Ｐ１（１）〜Ｐ１（３）から形成されたポリゴンコース（a polygon course）であり、点Ｐ１（１）〜Ｐ１（３）の隣接点は異なる間隔Δｒ（ｉ）を有する。第２のエボリュートＥ２は、第１実施形態のそれに対応している。外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）は、第１のエボリュートＥ１で架空のロッドを展開することによって形成される。第１実施形態に従って、それから移行部分Ａ１（ΔφＴ１）は、中心点ＭＴ１回りに架空のロッドを回転させることで形成される。そして、中心点Ｍ回りに架空のロッドを回転させることによって、頂Ａ２（ΔφＫ２）とベースＡ１（ΔφＧ１）は、第１実施形態に従って形成される。
【００４２】
架空のロッドは更に半回転する。架空ロッドは、最初に第２のエボリュートＥ２上で展開され、その結果、外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ２２）は形成される。中心点ＭＴ２回りに架空のロッドを回転させることで、そして移行部分Ａ２（ΔφＴ２）は、第１実施形態と同じように形成される。中心点Ｍ回りに架空のロッドを回転させることによって、ベースＡ２（ΔφＧ２）と頂Ａ１（ΔφＫ１）は形成され、外側輪郭Ａ１（φ）と外側輪郭Ａ２（φ）は、閉じられる。したがって、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）は、エボリュートＥ１上に生じるのに対して、外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）と外側輪郭部分Ａ２（Δφ２２）は、これとは異なったエボリュートＥ２上に生じる。したがって、くさびＫａ１とくさびＫａ２又はくさびＫｐ１とくさびＫｐ２、及び交差角αａ１と交差角αａ２又は交差角αｐ１と交差角αｐ２もまた異なって構成される。動作と構造の更なる態様に関しては、第１の実施形態が参照される。
【００４３】
本発明に係る第４の実施形態は、図１２〜１５を参照して以下に記載される。前の例とは対照的に、エボリュートＥは、中心点ＭＥ回りの円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。数学的にみると、このエボリュートＥは、第１実施形態に係る中心角度Δεに対してゼロへの極限移行（limit transition）が実行されるように形成され得る。そして、両点Ｐ（ｉ）の距離Δｒは、弧の長さｄｓになり、中心角度Δεは、接線方向の変化ｄεになる。したがって、エボリュートＥは曲率半径ＲＥ＝ｄｓ／ｄεを有する。そのため、エボリュートＥは、無限大の数の点Ｐ（ｉ）を有する円弧であり、極限移行でｉ＝１〜∞である。図１３と図１４における側面Ａ（ΔφＦ１）と側面Ａ（ΔφＦ２）の構造は、第１の実施形態に従って生じ、エボリュートＥは、既に述べたように、円弧である。外側輪郭部分Ａ（Δφ１）と外側輪郭部分Ａ（Δφ２）は、同一のエボリュートＥを有し、混練要素３１ｃと混練要素３２ｃは互いに合同である。しかしながら、混練要素３１ｃと混練要素３２ｃは、対称でない。能動的な交差角度は、αａ＝０°である。したがって、受動的な交差角度は、αｐ＞０°である。くさびＫａとくさびＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わせられ得る。更なるファンクションと構造の態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４４】
本発明に係る第５実施形態は、図１６を参照して以下に記載される。混練要素３１ｄと混練要素３２ｄは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°であり、能動的な交差角度は、αａ＝０°である。受動的な交差角度は、αｐ＞０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４５】
本発明に係る第６実施形態は、図１７を参照して以下に記載される。混練要素３１ｅと混練要素３２ｅは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝８０°である。能動的な交差角度は、αａ＝０°である。受動的な交差角度は、αｐ＞０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４６】
本発明に係る第７実施形態は、図１８を参照して以下に記載される。混練要素３１ｆと混練要素３２ｆは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）に関連した能動的な交差角度は、αａ＝１５°である。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）に関連した受動的な交差角度は、αｐ＝２０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４７】
本発明に係る第８実施形態は、図１９を参照して以下に記載される。混練要素３１ｇと混練要素３２ｇは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）に関連した能動的な交差角度は、αａ＝５°である。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）に関連した受動的な交差角度は、αｐ＝１０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４８】
本発明に係る第９実施形態は、図２０を参照して以下に記載される。混練要素３１ｈと混練要素３２ｈは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な関連した交差角度は、αａ＝５°である。受動的な交差角度は、αｐ＝２０°である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わされ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００４９】
本発明に係る第１０実施形態は、図２１を参照して以下に記載される。混練要素３１ｉと混練要素３２ｉは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。能動的な交差角度は、αａ＝１０°である。受動的な交差角度は、αｐ＝１０°である。同一の交差角度αａとαｐのため、混練要素３１ｉと混練要素３２ｉは、合同で対称である。関連したくさびＫａとＫｐは、同様に構成される。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５０】
本発明に係る第１１実施形態は、図２２を参照して以下に記載される。混練要素３１ｊと混練要素３２ｊは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝０ｏである。したがって、頂Ａ（ΔφＫ）は、単点、つまり中心点ＭＴになる。能動的な側面Ａ（ΔφＦ１）に関連した交差角度αａは、最大となる。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）に関連した交差角度αｐもまた最大となる。同一の交差角度αａとαｐのため、混練要素３１ｊと混練要素３２ｊは、合同で対称である。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わせられ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５１】
本発明に係る第１２実施形態は、図２３を参照して以下に記載される。混練要素３１ｋと混練要素３２ｋは、第４実施形態に従って構成され、エボリュートＥを有する。エボリュートＥは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝１００ｏである。能動的な交差角度αａは、最大となる。受動的な交差角度αＰもまた最大となる。同一の交差角度αａとαｐのため、混練要素３１ｋと混練要素３２ｋは、合同で対称である。受動的な側面Ａ（ΔφＦ２）は、前の実施形態とは対照的に、外側輪郭部分Ａ（Δφ２）とその先の（更に先の）移行部分Ａ（ΔφＴ２）とから形成される。第２の移行部分Ａ（ΔφＴ２）は、軸線間距離ａに対応する移行半径ＲＴを有する中心点ＭＴ２周りの円弧として生成される。関連したくさびＫａとＫｐは、それゆえ、処理されるべきプラスチック材料に柔軟に合わせられ得る。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５２】
本発明に係る第１３実施形態は、図２４を参照にして以下に記載される。混練要素３１ｌと混練要素３２ｌは、２つのエボリュートＥ１とＥ２を有し、それらは、第４実施形態に従って構成され、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。それゆえ、混練要素３１ｌと混練要素３２ｌは、合同ではないが対称である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝０ｏである。したがって、頂Ａ（ΔφＫ）は、単点、つまり中心点ＭＴになる。交差角度αａ１及び交差角度αｐ１並びに交差角度αａ２及び交差角度αｐ２は、同一であり、そのため、くさびＫａ１及びくさびＫｐ１並びにくさびＫａ２及びくさびＫｐ２は同一に生成される。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５３】
本発明に係る第１４実施形態は、図２５を参照して以下に記載される。混練要素３１ｍと混練要素３２ｍは、２つのエボリュートＥ１とＥ２を有し、それらは、第４の実施形態に従って構成され、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。それゆえ、混練要素３１ｍと混練要素３２ｍは、合同ではないが対称である。コア半径Ｒｉに対する外径Ｒａの割合は、１．５５に等しい。頂角度は、ΔφＫ＝１２０ｏである。交差角度αａ１及び交差角度αｐ１並びに交差角度αａ２及び交差角度αｐ２は、同一であり、そのため、くさびＫａ１及びくさびＫｐ１並びにくさびＫａ２及びくさびＫｐ２は、同一に生成される。エボリュートＥ１とエボリュートＥ２は、共通の接線Ｔを有し、そのため、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）及び外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）並びに外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）及び外側輪郭部分Ａ２（Δφ２２）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５４】
本発明に係る第１５実施形態は、図２６と図２７を参照して以下に記載される。混練要素３１ｎと混練要素３２ｎは、二条ねじである。混練要素３１ｎと混練要素３２ｎは、４つのエボリュートＥ１〜Ｅ４を有し、それらは、円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。混練要素３１ｎと混練要素３２ｎは、合同である。混練要素３１ｎの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、中心点ＭＴ１１回りの移行部分Ａ１（ΔφＴ１１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、エボリュートＥ４上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）、中心点ＭＴ２１回りの移行部分Ａ１（ΔφＴ２１）、から構成される。混練要素３２ｎの外側輪郭Ａ２（φ２）は、従ってエボリュートＥ１〜Ｅ４にによって生成され、移行部分Ａ２（ΔφＴ１２）は中心点ＭＴ１２を、移行部分Ａ２（ΔφＴ２２）は中心点Ｍ２２を有する。能動的な交差角度αａ１とαａ２は、０ｏに等しい。受動的な交差角度αｐ１とαｐ２は同一であり、０ｏより大きい。したがって、能動的なくさびＫａ１及びＫａ２並びに受動的なくさびＫｐ１及びＫｐ２は同一である。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５５】
本発明に係る第１６実施形態は、図２８を参照して以下に記載される。混練要素３１ｏと混練要素３２ｏは、第１５実施形態に従った二条ねじであり、円弧の形態をした４つのエボリュートＥ１〜Ｅ４を有する。混練要素３１ｏと混練要素３２ｏは、合同ではないが対称である。処理要素３１ｏの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、中心点Ｍ１回りの頂Ａ１（ΔφＫ１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、中心点Ｍ１回りの頂Ａ１（ΔφＫ２）、エボリュートＥ４上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）から構成される。エボリュートＥ２及びエボリュートＥ３並びにエボリュートＥ１及びエボリュートＥ４は、それぞれ共通の接線Ｔ１及び接線Ｔ２を有する。そのため、外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。処理要素３２ｏの外側輪郭Ａ２（φ）は、エボリュートＥ１〜Ｅ４に従って形成され、外側輪郭部分Ａ２（Δφ１２）とＡ２（Δφ２２）が、ベースＡ２（ΔφＧ１）によって接続され、外側輪郭部分Ａ２（Δφ３２）とＡ２（Δφ４２）がベースＡ２（ΔφＧ２）によって接続される。処理要素３１ｏの能動的な交差角度αａ１と受動的な交差角度αｐ１は、およそ３３°である。処理要素３２ｏの能動的な交差角度αａ２と受動的な交差角度αｐ２は、０°である。その結果、くさびＫａ１とくさびＫｐ１は同一である。同じことがくさびＫａ２とくさびＫｐ２に当てはまる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５６】
本発明に係る第１７実施形態は、図２９を参照して以下に記載される。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐは二条ねじである。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐは、合同はないが対称である。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐは、４つのエボリュートＥ１〜Ｅ４を有し、それらは、それぞれ円弧の形態をした連続的で微分可能な曲線である。エボリュートＥ１〜Ｅ４は、星芒形（astroid）を形成し、それは、以下の方程式によって表現され得る。
ｘ＝ｃ・（ｃｏｓ（ｔ））ｎ
ｙ＝ｄ・（ｓｉｎ（ｔ））ｎ
因数ｃ及び因数ｄ並びに指数ｎに関し、ｃ＞ｄでｎ＝３である。混練要素３１ｐの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、エボリュートＥ４上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）から構成される。エボリュートＥ１〜Ｅ４は、それぞれ、対になって共通の接線Ｔ１〜Ｔ４を有し、そのため、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）〜Ａ１（Δφ４１）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。混練要素３２ｐの外側輪郭Ａ２（φ）は、それに従って構成される。混練要素３１ｐの能動的な交差角度αａ１と受動的な交差角度αｐ１は、同一であり、そのため、くさびＫａ１とくさびＫｐ１も同一である。同じことが混練要素３２ｐの能動的な交差角度αａ２と受動的な交差角度αｐ２と、対応するくさびＫａ２とくさびＫｐ２に当てはまる。しかしながら、交差角度αａ２と交差角度αｐ２は、交差角度αａ１と交差角度αｐ１より小さい。混練要素３１ｐと混練要素３２ｐの頂とベースは、単点になる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５７】
本発明に係る第１８実施形態は、図３０を参照して以下に記載される。混練要素３１ｑと混練要素３２ｑは、三条ねじである。混練要素３１ｑと混練要素３２ｑは、合同であり、対称である。それらは、３つのエボリュートＥ１〜Ｅ３を有する。それらエボリュートは、それぞれ連続的で微分可能な曲線であり、合わせて三尖頭形（tricuspoid）を形成する。混練要素３１ｑの外側輪郭Ａ１（φ）は、エボリュートＥ１上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）、エボリュートＥ２上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ２１）、エボリュートＥ３上で展開された外側輪郭部分Ａ１（Δφ３１）、対応する展開プロセス（unwinding process）で形成された外側輪郭部分Ａ１（Δφ４１）〜Ａ１（Δφ６１）から構成される。エボリュートＥ１〜Ｅ３がそれぞれ対になって共通の接線Ｔ１〜Ｔ３を有するので、外側輪郭部分Ａ１（Δφ１１）〜Ａ１（Δφ６１）は、連続的で微分可能なように相互に推移する。能動的な交差角度αａ１及びαａ２並びに受動的な交差角度αｐ１及びαｐ２は、同一のサイズである。そのゆえに、対応するくさびＫａ１、くさびＫａ２、くさびＫｐ１、くさびＫｐ２は、生じさせられる。混練要素３２ｑの外側輪郭Ａ２（φ）は、混練要素３１ｑに従って形成される。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。
【００５８】
本発明に係る第１９実施形態は、図３１と図３２を参照して以下に記載される。混練要素３１ｒと混練要素３２ｒは、一条ねじである。それらは、合同であるが、対称ではない。混練要素３１ｒと混練要素３２ｒはエボリュートＥを有する。エボリュートＥは、螺旋（ｓｐｉｒａｌ）の形態をして連続的で微分可能な曲線である。螺旋は、方程式によって表現され得る。
ρ＝ｋ・ｔｎ
ここで、ρは半径であり、ｋは定数であり、ｔは螺旋の角度（極座標（polar coordinates）における）である。混練要素３１ｒと混練要素３２ｒは、頂角度ΔφＫ＝２０°を有している。能動的な交差角度は、αａ＝０°である。受動的な交差角度は、αｐ１＞０°である。指数ｎは、２．５に等しい。螺旋形状のエボリュートＥは、更に１８０°回転させられる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態、特に第４実施形態が参照される。
【００５９】
本発明に係る第２０実施形態は、図３３と図３４を参照して以下に記載される。混練要素３１ｓと混練要素３２ｓは、一条ねじであり、合同ではない。混練要素３１ｓと混練要素３２ｓは、２つのエボリュートＥ１とＥ２を有する。それらは、それぞれ螺旋の形態をして連続的で微分可能な曲線を形成する。頂角度は、ΔφＫ＝２０°である。したがって、ベース角度は、ΔφＧ＝２０°である。能動的な交差角度は、αａ１＝２０°である。能動的な交差角度αａ２は、１０°に等しい。指数は、ｎ＝１．０である。螺旋状のエボリュートＥ１とＥ２は、１２０°と１００°だけ回転させられる。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態、特に第３実施形態と第１９実施形態が参照される。
【００６０】
本発明の第２１実施形態は、図３５を参照して以下に記載される。混練要素３１ｔと混練要素３２ｔは、第１６実施形態に従って構成される。前の実施形態とは対照的に、混練要素３１ｔと混練要素３２ｔは、長手方向の軸線Ｍ１と軸線Ｍ２を有し、関連した回転軸線９と回転軸線１０に関して偏心して配置される。したがって、長手方向の軸線Ｍ１と軸線Ｍ２は、偏心を特徴とする関連した回転軸線９、回転軸線１０からの距離ｅを有する。その偏心配置のため、くさびＫａ１とくさびＫｐ１又はくさびＫａ２とくさびＫｐ２の形状と、交差角度αａ１と交差角度αｐ１又は交差角度αａ２と交差角度αｐ２の大きさは、混練要素３１ｔと混練要素３２ｔの回転位置に依存する。回転軸線９，１０に沿った距離ｅは、一定であってもよく異なっていてもよい。更に、混練要素３１ｔと混練要素３２ｔが偏心して動かされる角度は、一定であってもよく異なっていてもよい。動作や構造の更なる態様に関しては、前の実施形態が参照される。特に、前の実施形態で記載された処理要素３１、３２から３１ｓ、３２ｓもまた、第２１実施形態に従って偏心して配置されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ ２軸ウォームマシーン
２ ハウジング
３，４，５，６ ハウジング部分
７，８ ハウジングボア
９，１０ 軸線
１１，１２ 三角隅壁
１３，１４ シャフト
１５ 駆動モータ
１６ 分岐伝動装置
１８，１９ 回転方向
２０ 材料供給部
２１ 搬送方向
２２ ノズルプレート
２３ 供給域
２４ 溶融域
２５ 混合域
２６ 圧力増大域
２７，２８ 第１のウォーム要素
２９，３０ 第１の混練要素
３１，３２ 第２の混練要素
３３，３４ 第２のウォーム要素
３５，３６，３７，３８ 処理要素グループ
Ｅ エボリュート
Ｍ 軸線
ａ 軸線間距離
ｂ 押し戻し
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の軸線Ｍと、
中心点として前記長手方向の軸線Ｍを有するそれぞれのコア半径Ｒｉと外径Ｒａと、
前記長手方向の軸線Ｍ回りに延びている外側輪郭Ａ（φ）と、
を有する、多軸ウォームマシーンでの材料処理のための処理要素であって、
φは、前記長手方向の軸線Ｍ回りの角度であり、
前記長手方向の軸線Ｍから外側輪郭Ａ（φ）の距離ＤＡ（φ）は、Ｒｉ≦ＤＡ（φ）≦Ｒａである、前記処理要素において、
前記外側輪郭Ａ（φ）は、角度部分Δφに沿って延びる少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφ）を有し、
前記外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、Ｒｉ＜ＤＡ（Δφ）＜Ｒａを満たす、前記長手方向の軸線Ｍから連続的に変化する距離ＤＡ（Δφ）を有し、
前記外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、関連したエボリュートＥを有し、
前記エボリュートＥは、ｉ＝１からｎでｎ≧３である相当量のｎ個の点Ｐ（ｉ）であり、
前記点Ｐ（ｉ）のそれぞれは、前記長手方向の軸線Ｍの外側であって外径Ｒａの範囲内にあり、
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互の距離Δｒ（ｉ）を有しており、
前記距離Δｒ（ｉ）は、Ｒｉ／２より短い、ことを特徴とする処理要素。
【請求項２】
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互の距離Δｒ（ｉ）を有し、
前記距離Δｒ（ｉ）は、Ｒｉ／４より短く、特にＲｉ／６より短く、そして特にＲｉ／８より短く、
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、隣接したインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）とＥ’（ｉ＋１）に属することを特徴とする請求項１に記載の処理要素。
【請求項３】
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互から一定の距離Δｒを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の処理要素。
【請求項４】
前記点Ｐ（ｉ）に属するインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）はそれぞれ中心角度Δε（ｉ）を有し、
前記中心角度Δε（ｉ）は、６０°より小さく、特に４５°より小さく、そして特に３０°より小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項５】
前記点Ｐ（ｉ）に属するインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）は、一定の中心角度Δεを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項６】
前記点Ｐ（ｉ）は、連続的で微分可能な曲線上にあり、
前記曲線は、同じままの曲率の方向を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項７】
前記エボリュートＥは、少なくとも部分ごとに前記曲線と等しいことを特徴とする請求項６に記載の処理要素。
【請求項８】
前記少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、全体の角度部分Δφに亘ってカーブさせられることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項９】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（φ１）とＡ（φ２）を有し、そして特に少なくとも４つの外側輪郭部分Ａ（φ１）〜Ａ（φ４）を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１０】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、共通のエボリュートＥｊを有する少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）とＡ（Δφｊ＋１）を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１１】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）とＡ（Δφｊ＋１）を有し、
少なくとも２つの関連したエボリュートＥｊとＥｊ＋１は、異なっていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１２】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）とＡ（Δφｊ＋１）を有し、
少なくとも２つの関連したエボリュートＥｊとＥｊ＋１は共通の接線（Ｔ）を有することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１３】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、一様な曲率方向を有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１４】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、多条ねじであり、特に２条ねじであることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１５】
ハウジング（２）と、
相互に貫通し、相互に平行な少なくとも２つのハウジングボア（７，８）と、
前記ハウジングボア（７，８）の中に同心に配置された少なくとも２つのシャフト（１３、１４）と、
材料を処理するための相当量の処理要素（２７〜３４）と、
を備える多軸ウォームマシンであって、
前記少なくとも２つのシャフト（１３、１４）は、関連した回転軸線（９，１０）回りに回転駆動し、特に同じ方向に回転駆動し、
前記少なくとも２つのシャフト（１３、１４）は、前記回転軸線（９，１０）の軸線間距離ａを有し、
前記相当量の処理要素（２７〜３４）は、前記少なくとも２つのシャフト（１３，１４）上で軸方向に相前後して相対回転不能に配置され、
前記相当量の処理要素（２７〜３４）は、相互にきつく噛み合って構成されている、多軸ウォームマシーンにおいて、
相互に直接隣り合って配置された少なくとも２つの処理要素（３１、３２；３１ａ、３２ａ〜３１ｔ、３２ｔ）は、請求項１〜１４の何れか１項に従って構成され、
コア半径Ｒｉと外径Ｒａとの合計は、実質的に前記軸線間距離ａに等しいことを特徴とする多軸ウォームマシーン。
【請求項１６】
相互に隣り合って配置された前記処理要素（３１、３２；３１ａ、３２ａ〜３１ｔ、３２ｔ）のエボリュートＥｊは、前記軸線間距離ａの方向に直線変位によって、相互に移動可能であることを特徴とする請求項１５に記載の多軸ウォームマシーン。
【請求項１７】
前記直線変位は、前記軸線間距離ａに対応することを特徴とする請求項１６に記載の多軸ウォームマシーン。
【請求項１８】
相互に隣り合って配置された前記処理要素（３１ｔ、３２ｔ）の前記長手方向の軸線Ｍは、前記関連した回転軸線（９，１０）に関して偏心して配置されていることを特徴とする請求項１５〜１７の何れか１項に記載の多軸ウォームマシーン。
【請求項１】
長手方向の軸線Ｍと、
中心点として前記長手方向の軸線Ｍを有するそれぞれのコア半径Ｒｉと外径Ｒａと、
前記長手方向の軸線Ｍ回りに延びている外側輪郭Ａ（φ）と、
を有する、多軸ウォームマシーンでの材料処理のための処理要素であって、
φは、前記長手方向の軸線Ｍ回りの角度であり、
前記長手方向の軸線Ｍから外側輪郭Ａ（φ）の距離ＤＡ（φ）は、Ｒｉ≦ＤＡ（φ）≦Ｒａである、前記処理要素において、
前記外側輪郭Ａ（φ）は、角度部分Δφに沿って延びる少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφ）を有し、
前記外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、Ｒｉ＜ＤＡ（Δφ）＜Ｒａを満たす、前記長手方向の軸線Ｍから連続的に変化する距離ＤＡ（Δφ）を有し、
前記外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、関連したエボリュートＥを有し、
前記エボリュートＥは、ｉ＝１からｎでｎ≧３である相当量のｎ個の点Ｐ（ｉ）であり、
前記点Ｐ（ｉ）のそれぞれは、前記長手方向の軸線Ｍの外側であって外径Ｒａの範囲内にあり、
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互の距離Δｒ（ｉ）を有しており、
前記距離Δｒ（ｉ）は、Ｒｉ／２より短い、ことを特徴とする処理要素。
【請求項２】
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互の距離Δｒ（ｉ）を有し、
前記距離Δｒ（ｉ）は、Ｒｉ／４より短く、特にＲｉ／６より短く、そして特にＲｉ／８より短く、
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、隣接したインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）とＥ’（ｉ＋１）に属することを特徴とする請求項１に記載の処理要素。
【請求項３】
２つの隣接した点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）はそれぞれ、相互から一定の距離Δｒを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の処理要素。
【請求項４】
前記点Ｐ（ｉ）に属するインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）はそれぞれ中心角度Δε（ｉ）を有し、
前記中心角度Δε（ｉ）は、６０°より小さく、特に４５°より小さく、そして特に３０°より小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項５】
前記点Ｐ（ｉ）に属するインボリュート曲線Ｅ’（ｉ）は、一定の中心角度Δεを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項６】
前記点Ｐ（ｉ）は、連続的で微分可能な曲線上にあり、
前記曲線は、同じままの曲率の方向を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項７】
前記エボリュートＥは、少なくとも部分ごとに前記曲線と等しいことを特徴とする請求項６に記載の処理要素。
【請求項８】
前記少なくとも１つの外側輪郭部分Ａ（Δφ）は、全体の角度部分Δφに亘ってカーブさせられることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項９】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（φ１）とＡ（φ２）を有し、そして特に少なくとも４つの外側輪郭部分Ａ（φ１）〜Ａ（φ４）を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１０】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、共通のエボリュートＥｊを有する少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）とＡ（Δφｊ＋１）を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１１】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）とＡ（Δφｊ＋１）を有し、
少なくとも２つの関連したエボリュートＥｊとＥｊ＋１は、異なっていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１２】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、少なくとも２つの外側輪郭部分Ａ（Δφｊ）とＡ（Δφｊ＋１）を有し、
少なくとも２つの関連したエボリュートＥｊとＥｊ＋１は共通の接線（Ｔ）を有することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１３】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、一様な曲率方向を有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１４】
前記外側輪郭Ａ（φ）は、多条ねじであり、特に２条ねじであることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の処理要素。
【請求項１５】
ハウジング（２）と、
相互に貫通し、相互に平行な少なくとも２つのハウジングボア（７，８）と、
前記ハウジングボア（７，８）の中に同心に配置された少なくとも２つのシャフト（１３、１４）と、
材料を処理するための相当量の処理要素（２７〜３４）と、
を備える多軸ウォームマシンであって、
前記少なくとも２つのシャフト（１３、１４）は、関連した回転軸線（９，１０）回りに回転駆動し、特に同じ方向に回転駆動し、
前記少なくとも２つのシャフト（１３、１４）は、前記回転軸線（９，１０）の軸線間距離ａを有し、
前記相当量の処理要素（２７〜３４）は、前記少なくとも２つのシャフト（１３，１４）上で軸方向に相前後して相対回転不能に配置され、
前記相当量の処理要素（２７〜３４）は、相互にきつく噛み合って構成されている、多軸ウォームマシーンにおいて、
相互に直接隣り合って配置された少なくとも２つの処理要素（３１、３２；３１ａ、３２ａ〜３１ｔ、３２ｔ）は、請求項１〜１４の何れか１項に従って構成され、
コア半径Ｒｉと外径Ｒａとの合計は、実質的に前記軸線間距離ａに等しいことを特徴とする多軸ウォームマシーン。
【請求項１６】
相互に隣り合って配置された前記処理要素（３１、３２；３１ａ、３２ａ〜３１ｔ、３２ｔ）のエボリュートＥｊは、前記軸線間距離ａの方向に直線変位によって、相互に移動可能であることを特徴とする請求項１５に記載の多軸ウォームマシーン。
【請求項１７】
前記直線変位は、前記軸線間距離ａに対応することを特徴とする請求項１６に記載の多軸ウォームマシーン。
【請求項１８】
相互に隣り合って配置された前記処理要素（３１ｔ、３２ｔ）の前記長手方向の軸線Ｍは、前記関連した回転軸線（９，１０）に関して偏心して配置されていることを特徴とする請求項１５〜１７の何れか１項に記載の多軸ウォームマシーン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公表番号】特表２０１３−５０５８６４（Ｐ２０１３−５０５８６４Ａ）
【公表日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３１３０６（Ｐ２０１２−５３１３０６）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６２６６０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３９０１６
【国際公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５０１１６４６６５）コペリオン ゲーエムベーハー (20)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６２６６０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３９０１６
【国際公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５０１１６４６６５）コペリオン ゲーエムベーハー (20)
【Ｆターム（参考）】
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