CN103402720B - 混炼用转子及混炼机 - Google Patents

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Abstract

该混炼用转子具备：管状的转子轴（16），在外周面设有混炼用的叶片部（6）；内插部件（18），插入于该转子轴（16）；及冷媒流路（25），设于该内插部件（18）的外周面（19）与转子轴（16）的内周面（21）之间，且供冷媒流通。该冷媒流路（25）绕着所述转子轴（16）的内周面（21）的轴线（L）设置成螺旋状。

Description

混炼用转子及混炼机
技术领域
本发明涉及对橡胶材料等进行混炼的混炼用转子及混炼机，特别是涉及其冷却结构。
本申请基于2011年12月6日在日本提交的日本特愿2011-266825号而主张优先权，并将其内容援用于本文中。
背景技术
以往，在所谓内搅拌机等混炼机中，对橡胶等材料施加强力的剪切力而进行混炼，因此需要确保设于混炼用转子的外周的叶片部的强度。而且，由于在混炼时发热，因此为了抑制该发热对材料的不良影响而需要充分的冷却性能。因此，为了确保叶片部的强度并提高冷却性能，具备如下的混炼用转子，将该混炼用转子设为分别形成转子轴和叶片部而进行组装的所谓两片结构，且在叶片部的嵌合部位形成有冷媒流路。在该两片结构的混炼用转子的情况下，虽然具有充分的冷却能力，但需要嵌合工序，因而相应地存在成本增加的问题。
另一方面，在不需要嵌合工序而将转子轴与叶片部一体形成的所谓单片结构的混炼用转子中，提出了如下冷却结构：以将叶片部内部挖通了的形状通过铸造而成型，并使冷媒流过叶片部内部（例如，参照专利文献1）。
专利文献1：日本特开昭52-5395号公报
发明内容
然而，在上述的单片结构的混炼用转子的情况下，需要在转子内部形成供冷媒沿着转子轴的轴线方向流动的冷媒流路，并且需要另行设置用于供冷媒从该冷媒流路向叶片部内部流动的配管部，因此结构变得复杂而成本增加。此外，存在如下问题：在叶片部内部等冷媒流路的截面积增大的部分，产生由冷媒的流速下降所引起的热传导率的下降，从而冷却能力下降。
本发明鉴于上述情况而作出，提供一种能够抑制成本上升且获得充分的冷却能力的混炼用转子及混炼机。
为了解决上述的问题而采用以下的结构。
根据本发明的第一形态，混炼用转子具备：
管状的转子轴，在外周面设有混炼用的叶片部；
内插部件，插入于该转子轴；及
冷媒流路，设于该内插部件的外周面与所述转子轴的内周面之间，且供冷媒流通，
该冷媒流路绕着所述转子轴的轴线设置成螺旋状。
通过如此在内插部件的外周面与转子轴的内周面之间设置形成为螺旋状的冷媒流路，与像以往的两片转子那样配置具有较多弯曲部的冷媒流路的情况相比，改善了压力损失特性，以小的流路截面积获得同样的冷媒流速，因此可获得高的热传导率。因此，能够抑制成本上升并获得充分的冷却能力。
根据本发明的第二形态，在上述混炼用转子中，可以是，所述冷媒流路中，所述轴线方向上设有所述叶片部的部分的流路截面积形成得比其他部分的流路截面积小。
通过如此构成，设有叶片部的部分的冷媒的流速增加，与其他部分相比，能够进一步提高热传导率。因此，能够充分地冷却至距冷媒流路的距离远的叶片部的前端部。
根据本发明的第三形态，在上述混炼用转子中，可以是，设有所述叶片部的部分中，所述叶片部的高度越高的部分，则所述冷媒流路的流路截面积形成得越小。
通过如此构成，叶片部的高度越高的部分，则越增大冷媒的流速，因此距冷媒流路的距离越远，则越能够实现热传导率的提高，防止叶片部局部地形成高温这一情况。
根据本发明的第四形态，在上述混炼用转子中，可以是，在所述内插部件的外周面或所述转子轴的内周面设有隔壁部，该隔壁部沿着所述转子轴的径向延伸且绕着所述轴线形成为螺旋状，
所述冷媒流路由所述隔壁部、所述内插部件的外周面及所述转子轴的内周面划分而成。
通过如此构成，将内插部件插入转子轴的内侧，由此能够绕着转子轴的轴线形成螺旋状的冷媒流路。因此，能够抑制组装工序数的增加而抑制成本的增加。
根据本发明的第五形态，在上述混炼用转子中，可以是，在所述隔壁部与所述内插部件的外周面之间、或在所述隔壁部与所述转子轴的内周面之间具备密封部件。
通过如此构成，能够以简单的结构形成冷媒流路，并将冷媒流路设为液密结构而防止因冷媒的短路现象发生热传导率的下降。
根据本发明的第六形态，在上述混炼用转子中，可以是，所述密封部件由弹性材料构成。
通过如此构成，将内插部件插入转子轴的内部，由此，密封部件在施工时一旦被压扁之后通过其弹性力而使形状恢复，因此隔壁部与密封部件密接而能够防止间隙的产生。
根据本发明的第七形态，混炼机具备上述混炼用转子。
通过如此构成，在对橡胶材料等进行混炼时，能够通过混炼用转子来获得充分的冷却能力，因此能够防止由于发热而对橡胶材料等造成不良影响这一情况。因此，能够省略在橡胶材料等即将劣化之前的温度下使装置暂时停止而使材料冷却并再次进行混炼的所谓再炼作业，因此能够大幅缩短作业时间。
根据上述的混炼用转子，在内插部件的外周面与转子轴的内周面之间设有形成为螺旋状的冷媒流路。由此，与像以往的两片转子那样配置具有较多弯曲部的冷媒流路的情况相比，改善了压力损失特性，以小的流路截面积获得同样的冷媒流速。因此，可获得高的热传导率。因此，能够抑制成本上升并获得充分的冷却能力。
而且，根据上述的混炼机，在对橡胶材料等进行混炼时，能够通过混炼用转子来获得充分的冷却能力，因此能够防止由于发热而对橡胶材料等造成不良影响这一情况。因此，能够省略在橡胶材料等即将劣化之前的温度下使装置暂时停止而使材料冷却并再次进行混炼的所谓再炼作业，因此能够大幅缩短作业时间。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的混炼机的结构的纵向剖视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的混炼用转子的纵向剖视图。
图3是图2的局部放大图。
图4是本发明的第二实施方式的相当于图2的纵向剖视图。
图5是图4的局部放大图。
图6是本发明的第二实施方式的变形例的相当于图3的局部放大图。
图7是本发明的第三实施方式的相当于图3的局部放大图。
图8是本发明的第四实施方式的相当于图3的局部放大图。
具体实施方式
接着，参照附图，说明本发明的第一实施方式的混炼机1。
图1是表示该实施方式的混炼机1的概略结构的结构图。
如图1所示，混炼机1是在壳体2的内部具备混炼室3且在混炼室3的内部将一对混炼用转子4、5平行配置的所谓密闭式的混炼机。
一对混炼用转子4、5通过未图示的驱动源能够彼此向反方向旋转。在混炼用转子4、5的各自的外表面分别形成有向外侧伸出的叶片部6、7。叶片部6、7例如相对于混炼用转子4、5的轴线8、9扭转成螺旋状而形成。这些叶片部6、7以通过混炼用转子4、5的旋转而彼此啮合的方式配置。
在混炼机1的上部设有：料斗10，与混炼室3连通且被投入橡胶原料等混炼材料；及浮动锤11，将投入到该料斗10内的混炼材料向混炼室3压入。另一方面，用于将混炼后的材料向外部取出的卸料门12以能够开闭的方式安装于混炼机1的底部。
通过上述混炼机1的结构，经由料斗10投入的混炼材料由浮动锤11压入到混炼室3内之后，通过在彼此向反方向旋转的混炼用转子4、5之间、及混炼用转子4、5与混炼室3的内表面之间产生的剪切作用而被混炼。然后，通过打开设于混炼室3的底部的卸料门12而将混炼后的材料向混炼室3外取出。另外，一对混炼用转子4、5具有相同或类似的结构，因此在以下的说明中，仅对一个混炼用转子4进行说明。
图2是混炼用转子4的剖视图，图3是图2的局部放大图。
如图2、图3所示，混炼用转子4具备在外周面15设有叶片部6的转子轴16。该混炼用转子4的叶片部6和转子轴16形成为通过铸造等而一体形成的所谓金属制的单片结构。叶片部6设为在内部不存在空间的实心结构。
转子轴16形成为上述的轴线9方向的一侧封闭而另一侧敞开的圆管状。在转子轴16的内部插入金属制的内插部件17，例如，通过压入等而安装于转子轴16。该内插部件17具备：管状部18，形成为圆管状；及隔壁部20，形成于该管状部18的外周面19。隔壁部20从管状部18的外周面19朝向转子轴16的内周面21突出，并沿着转子轴16的径向延伸。管状部18以其外周面19的轴线与转子轴16的内周面21的轴线L重合的方式配置。
隔壁部20绕着管状部18的外周面19形成为螺旋状。换言之，上述隔壁部20形成于内插部件17的外周面19与转子轴16的内周面21之间，且绕着轴线L形成为螺旋状。并且，在轴线L方向上彼此相邻的隔壁部20彼此的间隔全部设为规定的等间隔。另外，上述隔壁部20彼此的间隔能够根据压力输送冷媒时的压力和叶片部6的冷却所需的冷媒的流速来决定。
上述的形成为螺旋状的隔壁部20的端部20a通过压入等而与转子轴16的内周面21密接，因此螺旋状的冷媒流路25由相向的隔壁部20的相向面20b、转子轴16的内周面21及管状部18（内插部件17）的外周面19划分而成。
转子轴16的一侧所形成的纵壁26的内表面27与内插部件17的端部28分离地配置。通过如此将纵壁26的内表面27与内插部件17的端部28分离地配置，内插部件17的管状部18的内侧空间29与上述的螺旋状的冷媒流路25连通。
在转子轴16的另一侧安装有旋转接头（未图示），该旋转接头封闭转子轴16的开口部30，并对旋转的转子轴16的内部进行冷媒的供给/排出。从该旋转接头供给的冷媒向内插部件17的管状部18的内侧空间29流入（IN），在转子轴16的一侧，向外周侧的螺旋状的冷媒流路25旋入，在流过了该螺旋状的冷媒流路25之后，从螺旋状的冷媒流路25的另一侧经由旋转接头而向转子轴16的外部排出（OUT）。
因此，根据上述的第一实施方式的混炼用转子4，由于在内插部件17的管状部18的外周面19与转子轴16的内周面21之间设有形成为螺旋状的冷媒流路25，因此与以往的两片转子那样配置具有较多弯曲部的冷媒流路的情况相比，改善了冷媒流路25的压力损失特性，以小的流路截面积获得同样的冷媒流速，因此可获得高的热传导率。其结果是，能够抑制成本上升并获得充分的冷却能力。
而且，通过向转子轴16的内侧插入内插部件17，能够绕着内周面21的轴线L形成螺旋状的冷媒流路25，因此能够抑制组装工序数的增加而抑制成本的增加。
此外，根据上述的第一实施方式的混炼机1，在对橡胶原料等混炼材料进行混炼时，能够通过混炼用转子4获得充分的冷却能力，因此能够防止由于发热而对混炼材料造成不良影响这一情况。因此，能够省略在混炼材料即将劣化之前的温度下使装置暂时停止并对混炼材料进行冷却而再次进行混炼的所谓再炼作业，从而能够大幅缩短作业时间。
接着，参照附图，说明本发明的第二实施方式的混炼用转子104。另外，该第二实施方式的混炼用转子104相对于上述的第一实施方式的混炼用转子4，使轴线L方向上相邻的隔壁部20彼此的间隔发生变化，因此对与上述的第一实施方式相同的部分，标注同一附图标记而进行说明。
如图4、图5所示，该实施方式的混炼用转子104与上述的第一实施方式的混炼用转子4同样地，具备在外周面15一体地设有叶片部6的转子轴16。即，转子轴16形成为一侧封闭而另一侧敞开的大致管状。
在转子轴16的内部插入内插部件117。该内插部件117与上述的第一实施方式的内插部件17同样地，具备：管状部18，形成为圆管状；及隔壁部20，突出地形成于该管状部18的外周面19。隔壁部20从管状部18的外周面19朝向转子轴16的内周面21突出，由此沿着转子轴16的径向延伸，并绕着管状部18的外周面19形成为螺旋状。
轴线L方向上彼此相邻的隔壁部20彼此的间隔在轴线L方向上形成有叶片部6的部分（图5中，由“A”表示）和未形成叶片部6的部分（图5中，由“B”表示）设定成不同的间隔P1、P2。更具体而言，在轴线L方向上形成有叶片部6的部分“A”的隔壁部20彼此的间隔P2形成得比在轴线L方向上未形成叶片部6的部分“B”的隔壁部20彼此的间隔P1窄。另外，在轴线L方向上形成有叶片部6的部分“A”的范围内，隔壁部20彼此的间隔P2全部为等间隔，同样地，在轴线L方向上未形成叶片部6的部分“B”的范围内，隔壁部20彼此的间隔P1为等间隔。
在此，上述的隔壁部20的高度尺寸均匀，因此轴线L方向上相邻的隔壁部20彼此的间隔越窄，则冷媒流路25的截面积变得越小。即，在轴线L方向上形成有叶片部6的部分“A”的冷媒流路25的流路截面积形成得比未形成叶片部6的部分“B”的冷媒流路25的流路截面积小。
因此，根据上述的第二实施方式的混炼用转子104，由于在轴线L方向上形成有叶片部6的部分“A”的冷媒流路25的流路截面积减小，因此设置有该叶片部6的部分“A”的冷媒的流速增加，与其他部分“B”相比能够进一步提高热传导率。其结果是，能够充分地冷却至距冷媒流路25的距离远的叶片部6的端部6a。
另外，在上述的第二实施方式的混炼用转子104的情况下，在轴线L方向上形成有叶片部6的部分“A”的范围内，将轴线L方向上的隔壁部20彼此的间隔P2设为等间隔，但例如作为第二实施方式的变形例而如图6所示，也可以根据叶片部6的高度而使隔壁部20的间隔P2发生变化。更具体而言，也可以是，越是叶片部6的高度高的部分，使隔壁部20彼此的间隔P2形成得越窄。
由此，越是叶片部6的高度高的部分，则越增大冷媒的流速，因此距冷媒流路25的距离越远，则越能实现热传导率的提高，能够防止叶片部6的端部6a等局部地变为高温这一情况。另外，图6所示的一例中，在叶片部6的最高部h，间隔P2形成得最窄。
接着，参照附图，说明本发明的第三实施方式的混炼用转子204。另外，该第三实施方式的混炼用转子204相对于上述的第一实施方式的混炼用转子4，仅仅是隔壁部形成于转子轴16侧这一点不同，因此对同一部分标注同一附图标记而进行说明。
如图7所示，本实施方式的混炼用转子204中，在转子轴216的内周面21通过切削等而形成有朝向转子轴216的径向的内侧延伸的隔壁部220。该隔壁部220相对于轴线L形成为螺旋状。在转子轴216的内部插入圆管状的内插部件217。该圆管状的内插部件217的外径形成为与隔壁部220的端部220a侧的内径大致相同或比隔壁部220的端部220a侧的内径稍大。即，通过将内插部件217插入于转子轴216，在圆管状的内插部件217的外周面19与隔壁部220的端部220a密接的状态下，内插部件217固定于转子轴216。并且，螺旋状的冷媒流路25由相向的隔壁部220的内表面220b、转子轴216的内周面21及内插部件217的外周面19划分而成。另外，在内插部件217的内部形成有与冷媒流路25连通的内部空间229。
另外，在图7中，示出了在轴线L方向上相邻的隔壁部220彼此的间隔为等间隔的情况，但如第二实施方式那样，也可以将在轴线L方向上形成有叶片部6的部分处的间隔形成得窄，或叶片部6的高度越高则间隔形成得越窄。
因此，根据上述的第三实施方式的混炼用转子204，与上述的第一实施方式同样地，在内插部件217的外周面19与转子轴216的内周面21之间设有形成为螺旋状的冷媒流路25，因此与像以往的两片转子那样配置具有较多弯曲部的冷媒流路的情况相比，改善了冷媒流路25的压力损失特性，以小的流路截面积获得同样的冷媒流速，因此可获得高的热传导率。其结果是，能够抑制成本上升并获得充分的冷却能力。
而且，通过在转子轴216的内侧插入内插部件217，能够绕着转子轴216的轴线L形成螺旋状的冷媒流路25，因此能够抑制组装工序数的增加而抑制成本的增加。
接着，参照附图，说明本发明的第四实施方式的混炼用转子304。另外，该第四实施方式的混炼用转子304相对于上述的第三实施方式的混炼用转子204，仅仅是在隔壁部220与内插部件217之间设有密封部件300这一点不同，因此对与第三实施方式相同的部分，标注同一附图标记而进行说明。
如图8所示，圆管状的内插部件217的外周面19通过由橡胶等弹性优异的弹性材料构成的密封部件300覆盖。并且，密封部件300以夹持于隔壁部220的端部220a与内插部件217的外周面19之间的方式配置。
在组装该混炼用转子304时，首先，以覆盖内插部件217的外周面19的方式安装密封部件300，并通过压入等将安装有该密封部件300的内插部件217插入到转子轴216的内部。如此，密封部件300被隔壁部220的端部220a按压而发生弹性变形，隔壁部220的端部220a与密封部件300无间隙地密接。另外，考虑到密封部件300的厚度，内插部件217的直径形成得比第三实施方式的内插部件217小。而且，密封部件300并不局限于片状的结构，也可以使用通过涂敷而固化的液体类型。
因此，根据上述的第四实施方式的混炼用转子304，能够以简单的结构形成冷媒流路25，并将冷媒流路25设为液密结构而防止发生冷媒的短路现象。
此外，通过插入内插部件217，密封部件300在施工时一旦被压扁之后通过其弹性力而使形状恢复，因此隔壁部220与密封部件300密接而能够防止间隙的产生。
而且，在弹性材料的热传导性能低的情况下，密封部件300作为隔热材料而发挥功能，能够防止从螺旋状的冷媒流路25向在内插部件217的内部空间229流动的冷媒进行热传导而导致在内插部件217的内部流动的冷媒的温度上升这一情况。
另外，本发明并不局限于上述的各实施方式的结构，能够在不脱离其主旨的范围内进行设计变更。
例如，在上述的第四实施方式中，说明了在转子轴216的内周面21所形成的隔壁部220的端部220a与形成为圆管状的内插部件217之间配置密封部件300的情况，但例如也可以在图1所示的内插部件17的外周面19所形成的隔壁部20的端部20a与转子轴16的内周面21之间配置密封部件300。在这种情况下，优选使用热传导性能高的弹性材料。
而且，在上述的各实施方式中，说明了冷却用的冷媒向内侧空间29、229供给并从配置于其外侧的螺旋状的冷媒流路25向外部排出的情况，但也可以向螺旋状的冷媒流路25供给冷媒而从内侧空间29、229向外部排出。而且，也可以构成为，将从混炼用转子4、104、204、304的长度方向的一侧供给的冷媒从长度方向的另一侧排出。
工业实用性
根据上述的混炼用转子，在内插部件的外周面与转子轴的内周面之间设有形成为螺旋状的冷媒流路。由此，与像以往的两片转子那样配置具有较多弯曲部的冷媒流路的情况相比，改善了压力损失特性，以小的流路截面积获得同样的冷媒流速。因此，可获得高的热传导率。因此，能够抑制成本上升并获得充分的冷却能力。
此外，根据上述的混炼机，在对橡胶材料等进行混炼时，能够通过混炼用转子来获得充分的冷却能力，因此能够防止由于发热而对橡胶材料等造成不良影响这一情况。因此，能够省略在橡胶材料等即将劣化之前的温度下使装置暂时停止并对材料进行冷却而再次进行混炼的所谓再炼作业，因此能够大幅缩短作业时间。
附图标记说明
1混炼机
4、104、204、304混炼用转子
6、7叶片部
16、216转子轴
17、117、217内插部件
19外周面
20、220隔壁部
21内周面
25冷媒流路
300密封部件
L轴线

Claims (5)

1.一种混炼用转子，具备：
管状的转子轴，在外周面设有混炼用的叶片部；
内插部件，插入于该转子轴；及
冷媒流路，设于该内插部件的外周面与所述转子轴的内周面之间，且供冷媒流通，
该冷媒流路绕着所述转子轴的内周面的轴线设置成螺旋状，
所述叶片部形成为在内部不存在空间的实心结构，
在所述内插部件的外周面或在所述转子轴的内周面设有隔壁部，所述隔壁部沿着所述转子轴的径向延伸且绕着所述轴线形成为螺旋状，
所述冷媒流路由所述隔壁部、所述内插部件的外周面及所述转子轴的内周面划分而成，
所述隔壁部的高度尺寸均匀，
所述冷媒流路中，所述轴线方向上设有所述叶片部的部分的流路截面积小于其他部分的流路截面积。
2.根据权利要求1所述的混炼用转子，其中，
设有所述叶片部的部分中所述叶片部的高度越高的部分，则所述冷媒流路的流路截面积越小。
3.根据权利要求1或2所述的混炼用转子，其中，
在所述隔壁部与所述内插部件的外周面之间或在所述隔壁部与所述转子轴的内周面之间具备密封部件。
4.根据权利要求3所述的混炼用转子，其中，
所述密封部件由弹性材料构成。
5.一种混炼机，具备权利要求1～4中任一项所述的混炼用转子。
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