CN106232312B - 混炼装置 - Google Patents

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Abstract

混炼装置，其包括由可装卸地安装在配置于料筒内的轴上的多个分段部件构成的混炼部，该混炼装置包括：具有与外径D相关的第一长度L1的第一分段部件、具有比第一长度L1更短的第二长度L2的第二分段部件、具有比第一长度L1更长的第三长度L3的第三分段部件，第一长度L1为[外径D×系数b]，第二长度L2为[第一长度L1/系数b]，第三长度L3为[第一长度L1×系数b]，第三长度L3为[第一长度L1+第二长度L2]，在混炼部中，以能够通过多个分段部件将分段组合更换成其他的分段组合的方式安装在轴上。

Description

混炼装置
技术领域
本发明涉及对在料筒内供给的混炼材料进行混炼处理的混炼装置，特别涉及包括由可装卸地安装在配置于料筒内的轴上的多个分段部件(Segment parts)构成的混炼部的混炼装置。
背景技术
以往，作为对混炼材料进行混炼处理的混炼装置，已知各种结构的混炼装置。这类混炼装置的混炼部由以混炼材料的运输为主要目的的螺杆元件和以混炼为主要目的的捏合块等部件构成。这些部件称作分段部件，通过在轴(例如，花键轴)上选择性地组合安装多个分段部件，来构成具有所需的规格、功能的混炼部(例如，参照专利文献1)。
为了能够以这种方式在轴上选择性地组合安装多个分段部件，各个分段部件需要准备预定的多种长度的部件分段。例如，作为外径50mm的螺杆分段部件，准备长度为30mm、45mm、60mm的三种部件，此外，作为外径90mm的螺杆分段部件，准备长度为50mm、80mm、100mm的三种部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-132672号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在这类以往的混炼装置中，在大多数情况下将相同外径的多种分段部件制作成容易制作管理的长度，例如5mm的整数倍的长度，相同外径的分段部件之间的相关性低。因此，在选择并在轴上安装不同长度的分段部件这类情况下，根据选择的分段部件的组合，组装长度有时会变化，存在可选择的分段部件的限制大这类问题。
另外，制作大型的混炼装置时，有时会首先制作小型的混炼装置并对其性能进行实证，然后对小型的混炼装置进行按比例比放大来制作大型的混炼装置。然而，分段部件的长度是对各个外径设置的容易管理尺寸的长度，因此小型的分段部件和大型的分段部件之间没有相似关系，存在即使进行装置的按比例放大也不知道是否能够实现按比例放大的性能这类问题。
因此，本公开的目的在于解决上述问题，在包括由可装卸地安装在配置于料筒内的轴上的多个分段部件构成的混炼部的混炼装置中，减少选择或更换分段部件的限制，同时提供一种包括考虑了装置的按比例放大或缩小的分段部件结构的混炼装置。
解决技术问题的方法
根据本公开的一方案，提供一种混炼装置，其包括：料筒、配置于料筒内并且被旋转驱动的轴、由可装卸地安装在轴上的多个分段部件构成的混炼部；作为多个分段部件，包括：具有外径D和与外径D相关的第一长度L1的第一分段部件、具有外径D和比第一长度L1更短的第二长度L2的第二分段部件、具有外径D和比第一长度L1更长的第三长度L3的第三分段部件；第一长度L1为[外径D×系数a]，第二长度L2为[第一长度L1/系数b]，第三长度L3为[第一长度L1×系数b]，第三长度L3为[第一长度L1+第二长度L2]；在混炼部中，由安装在轴上的多个分段部件构成分段组合(SegmentPattern)，以包括第一以及第二分段部件的第一分段组合和包括第三分段部件的第二分段组合中的任一方的组合能够更换成另一方的组合的方式安装在轴上。
发明的效果
根据本公开的方案，在具备由多个分段部件构成的混炼部的混炼装置中，能够减少部件选择或更换分段的限制，同时能够实现考虑了装置的按比例放大或缩小的分段部件结构。
附图说明
图1是本公开的一实施方式所涉及的混炼装置的示意结构图。
图2是在本实施方式的混炼装置中使用的分段部件的侧视图。
图3是本实施方式的混炼装置的分段组合20A的结构图。
图4是本实施方式的混炼装置的分段组合20B的结构图。
图5是本实施方式的混炼装置的分段组合20C的结构图。
图6是本实施方式的分段组合的结构图，图6(A)是小型的混炼装置的结构图，图6(B)是大型的混炼装置的结构图。
图7是本实施方式的变形例1的混炼装置的分段组合20D的结构图。
图8是本实施方式的变形例2的混炼装置的分段组合20E的结构图。
图9是本实施方式的变形例3的混炼装置的分段组合20F的结构图。
图10是本实施方式的变形例4的混炼装置的分段组合20G的结构图。
具体实施方式
本公开的第一方案的混炼装置，包括：料筒、配置于料筒内并被旋转驱动的轴、由可装卸地安装在轴上的多个分段部件构成的混炼部；作为多个分段部件，包括：具有外径D和与外径D相关的第一长度L1的第一分段部件、具有外径D和比第一长度L1更短的第二长度L2的第二分段部件、具有外径D和比第一长度L1更长的第三长度L3的第三分段部件；第一长度L1为[外径D×系数a]，第二长度L2为[第一长度L1/系数b]，第三长度L3为[第一长度L1×系数b]，第三长度L3为[第一长度L1+第二长度L2]；在混炼部中，由安装在轴上的多个分段部件构成分段组合，以包括第一以及第二分段部件的第一分段组合和包括第三分段部件的第二分段组合中的任一方的组合能够更换成另一方的组合的方式安装在轴上。
本公开的第二方案的混炼装置是这样的混炼装置：在第一方案的混炼装置中，第二分段组合在轴的轴方向上的长度与第一分段组合的长度相同。
本公开的第三方案的混炼装置是这样的混炼装置：在第一方案或第二方案的混炼装置中，各个分段部件是螺杆元件或捏合块。
本公开的第四方案的混炼装置是这样的混炼装置：在第一到第三的任一方案的混炼装置中，第一到第三分段部件是具有相同节数的螺杆元件。
本公开的第五方案的混炼装置是这样的混炼装置：在第一到第三的任一方案的混炼装置中，还包括具有将第一到第三分段部件所具有的第一到第三长度L1、L2、L3乘以n/S得到的长度(n为自然数)的短分段部件或长分段部件，其中各个分段部件是有相同的螺纹条数S的螺杆元件，第一或第二分段组合中的至少任一项包括短分段部件或长分段部件。
以下，基于附图详细说明本公开所涉及的实施方式。需要注意的是，本发明不被该实施方式限定。
(实施方式)
(混炼装置的结构)
本公开的一实施方式所涉及的混炼装置1的结构在图1的示意结构图中示出。需要注意的是，在图1中，仅示出了本实施方式的混炼装置1中的主要结构，省略了细节的结构。
如图1所示，混炼装置(或混炼挤出装置)1包括：料筒11、配置于料筒11内并被旋转驱动的轴12、由可装卸地安装在轴12上的多个分段部件构成的混炼部13。
料筒11大致为圆筒形状，在其一端侧附近的圆筒周面上设置有原料投入口14，向该原料投入口14投入在混炼装置1中混炼的原料，在另一端设置有料筒挤出口15，其成为混炼处理原料得到的混炼材料的出口。在料筒11的原料投入口14上设置有作为原料供给装置的料斗16。需要注意的是，在混炼装置1中进行混炼处理的原料不限于固体，可以是液体、流体，也可以是多种原料的混合材料。另外，原料供给装置只要是能够供给原料的方式即可，不限于料斗，能够采用给料机等其他各种结构。
轴12配置在大致圆筒形状的料筒11的内部空间中，例如，使用花键轴。轴12的一端与旋转驱动装置17相连，通过旋转驱动装置17来旋转驱动轴12。旋转驱动装置17包括驱动电机(未图示)，和将驱动电机的转数转换成设定的转数并将旋转驱动力传递给轴12的齿轮机构(未图示)。
混炼部13由可装卸地安装在轴12的外周上的多个分段部件21构成。在图1所示的混炼装置1中，示出了使用螺杆元件作为多个分段部件21而构成的混炼部13的示例。作为分段部件，除了以混炼材料的运输为主要目的的螺杆元件以外，还使用以混炼材料的混炼(或压缩)为主要目的的捏合块等。需要注意的是，螺杆元件也具有对混炼材料进行混炼的功能，捏合块也具有运输混炼材料的功能。通过多个分段部件的组合而构成的混炼部13的详细内容将下文描述。
在具有这类结构的本实施方式的混炼装置1中，说明对投入的原料进行混炼并挤出熔融状态的混炼材料的动作。
首先，在混炼装置1中，在料斗16中投入原料时，料斗16内的原料通过原料投入口14被供给到料筒11内。
在旋转驱动装置17中，驱动电机以一定的转数被旋转驱动，经由齿轮机构以设定的转数来旋转驱动轴12。由此，在料筒11内，使安装在轴12上的混炼部13与轴12一起旋转。
被供给到料筒11的内周面和混炼部13的外周面之间的空间的原料，通过混炼部13的旋转，一边沿料筒11的内周面转动一边被运输向料筒11的前端侧(图1的左侧)。在该运输过程中，在混炼部13的作用下原料一边被压缩一边被混炼并熔融，成为混炼材料。需要注意的是，将图1中的轴12的轴方向上的向左设为混炼材料的运输方向P。
此后，通过料筒挤出口15连续地挤出一定量的混炼材料。由混炼装置1混炼并挤出的混炼材料除了射出成型以外，还可用于各种处理和用途。
(分段部件)
接着，说明构成本实施方式的混炼装置1所包括的混炼部13的分段部件21的结构。本实施方式中使用的分段部件的侧视图在图2(A)、图2(B)、图2(C)中示出。
图2(A)～图2(C)中示出的第一～第三分段部件21A、21B、21C是螺杆元件型的分段部件。
图2(A)中示出的第一分段部件21A具有外径(螺齿的外径)D和与该外径D相关的第一长度L1。图2(B)中示出的第二分段部件21B具有与第一分段部件21A相同的外径D和比第一分段部件21A更短的第二长度L2。图2(C)中示出的第三分段部件21C具有与第一分段部件21A相同的外径D和比第一分段部件21A更长的第三长度L3。
另外，将第二长度L2以及第三长度L3设置为与第一长度L1相关的长度，将第一长度L1设置为与外径D相关的长度。具体的，将第一长度L1设置为[外径D×系数a]。将第二长度L2设置为[第一长度L1/系数b]，将第三长度L3设置为[第一长度L1×系数b]。进一步，将第三长度L3设置成[第一长度L1+第二长度L2]。
另外，第一～第三分段部件21A～21C具有两条(即，螺纹的条数为2)螺齿，将第一～第三长度L1～L3设置为与两条螺齿的一个节距相等的长度。因此，在第一～第三分段部件21A～21C中，螺齿的导程角彼此不同。
另外，为了能够使第一～第三分段部件21A～21C的端面与其他的分段部件的端面彼此无间隙地接触，例如，使第一～第三分段部件21A～21C的端面形成为在安装于轴12的状态下与轴12的轴方向垂直的面。
第二分段部件21B设置为与第一分段部件21A相比螺齿的螺纹节距更窄，相比对混炼材料的运输功能，混炼功能更得到了提高。第三分段部件21C设置为与第一分段部件21A相比螺齿的螺纹节距更宽，相比对混炼材料的混炼功能，运输功能更得到了提高。
接着，说明从具有这类结构的第一～第三分段部件21A～C中选择出多个分段部件，构成在轴12的轴方向上具有规定的长度的分段组合(即，混炼部13)的示例。需要说明的是，将这些示例的分段组合的长度L0设置为规定的长度，例如设置为[第一长度L1+第二长度L2+第三长度L3]。
图3中示出的混炼部13的分段组合20A是朝向混炼材料的运输方向P(从轴12的轴方向右侧朝向左侧)依次连接并组合第三分段部件21C、第一分段部件21A、第二分段部件21B。各个分段部件21的合计长度为[第三长度L3+第一长度L1+第二长度L2]，该长度与分段组合的规定长度L0一致。
图3的分段组合20A，成为随着朝向混炼材料的运输方向P，混炼功能相比于运输功能渐次提高的规格。因此，通过使用分段组合20A作为混炼部13，能够对运输的混炼材料逐渐提高压缩程度或混炼程度。
图4中示出的混炼部13的分段组合20B是朝向混炼材料的运输方向P依次连接并组合两个第一分段部件21A、两个第二分段部件21B。各个分段部件21的合计长度为[(第一长度L1×2)+(第二长度L2×2)]。此处，由于[第一长度L1+第二长度L2]等于第三长度L3，因此各个分段部件21的合计长度为[第一长度L1+第二长度L2+第三长度L3]，该长度与分段组合的规定长度L0一致。
图4的分段组合20B，成为随着朝向混炼材料的运输方向P，混炼功能相比于运输功能渐次提高的规格。通过使用两个第二分段部件21B，与图3的分段组合20A相比能够提高压缩功能或混炼功能。
需要说明的是，图3的分段组合20A成为包括第一以及第二分段部件的第一分段组合，和包括第三分段部件的第二分段组合的一示例，图4的分段组合20B成为包括第一以及第二分段部件的第一分段组合的一示例。而且，分段组合20A和分段组合20B以任一方的组合能够更换成另一方的组合的方式安装在轴12上。
图5中示出的混炼部13的分段组合20C由两个第三分段部件21C连接构成。各个分段部件21的合计长度是[第三长度L3×2]。由于第三长度L3等于[第一长度L1+第二长度L2]，因此各个分段部件21的合计长度成为[第一长度L1+第二长度L2+第三长度L3]，该长度与分段组合的规定长度L0一致。
图5的分段组合20C，能够提高对混炼材料进行运输的功能。
接着，在图6(A)以及图6(B)中示出按比例放大本实施方式的混炼装置1以例如作为大型的混炼装置101时的混炼部13、113的结构。
在图6(B)中示出的大型混炼装置101的各个分段部件121中，将图6(A)的混炼装置1的各个分段部件21的外径D例如按比例放大1.5倍(即，外径为1.5D)。混炼装置1的第一到第三分段部件21A～21C分别具有与外径D相关的长度L1～L3。另外，在大型的混炼装置101中，第一到第三分段部件121A～121C也分别具有与外径1.5D相关的长度。
因此，在大型的混炼装置101中，第一分段部件121A的长度为[第一长度L1×1.5]，第二分段部件121B的长度为[第二长度L2×1.5]，第三分段部件121C的长度为[第三长度L3×1.5]。因此，小型的混炼装置1与大型的混炼装置101之间，各个分段部件具有相似关系。
如此，在本实施方式的混炼装置1中，通过组合多个分段部件21得到的分段组合20，能够构成混炼部13。第一到第三分段部件21A～21C具有相同的外径D，同时具有与该外径D相关的长度，进一步彼此的长度具有特定的相关性。特别地，将第二长度L2设置为[第一长度L1/系数b]，将第三长度L3设置为[第一长度L1×系数b]，将第三长度L3设置成[第一长度L1+第二长度L2]。
由此，能够增加可适用于多个分段部件21组合得到的规定长度L0(组装长度)的分段部件21的组合，即能够增加分段组合20的种类。因此，即使更换不同长度的分段部件21并在轴12上安装时，也能够在保持规定的组装长度的同时改变分段部件21的组合。因此，在包括由多个分段部件21构成的混炼部13的混炼装置1中，能够减少选择或更换分段部件21的限制，能够提高改变装置的功能或规格的自由度。
另外，在混炼装置1中，通过将混炼部13的分段组合设为具有所需的功能或规格的组合，不改变装置的长度，而能够提高混炼材料的运输性或调整混炼材料的混炼程度。
另外，特别地在第一到第三分段部件21A～21C中，具有相同的外径D，同时具有与该外径D相关的长度，因此能够以具有相似关系的方式进行分段部件的按比例放大。因此，在制作小型的混炼装置并实证其性能后，对小型的混炼装置进行按比例放大来制作大型的混炼装置时，在大型的混炼装置中，能够得到按比例放大的性能。需要注意的是，不限于进行按比例放大的情况，进行按比例缩小的情况下也能够适用，能够实现考虑了装置的按比例放大或按比例缩小的分段部件结构。
特别地，由于在将分段部件21的外径D设置为各种尺寸(例如，设置为包含素数的任意尺寸)的同时，能够将混炼部13的结构设为几何学上相似的结构，因此能够在响应各种尺寸要求的同时，发挥所需的装置能力。
(变形例)
接着，说明本实施方式的变形例所涉及的分段部件以及分段组合的示例。
(变形例1)
图2中示出的第一～第三分段部件21A～21C具有螺纹条数S为2的螺齿，第一～第三长度L1～L3设置为与螺齿的一个节距相等的长度。分段部件的长度不限于与螺齿的一个节距相等的长度L1～L3的情况。例如，也可以是使用具有与螺齿的一个节距相等的长度L1～L3乘以n/S(n为自然数)得到的长度的短分段部件或长分段部件的情况。
在图7中示出的混炼部13的分段组合20D中，使用这类短分段部件。具体的，使用第一分段部件21A的1/2倍(即，n＝1，S＝2，0.5倍)的长度的第一短分段部件22A、第二分段部件21B的1/2倍的长度的第二短分段部件22B、第三分段部件21C的1/2倍的长度的第三短分段部件22C。在分段组合20D中，朝向混炼材料的运输方向P，依次连接并组合第三分段部件21C、第三短分段部件22C、第一短分段部件22A、第二短分段部件22B。
各个分段部件21以及短分段部件22的合计长度为[第三长度L3+(第三长度L3×1/2)+(第一长度L1×1/2)+(第二长度L2×1/2)]。此处，[第一长度L1+第二长度L2]等于第三长度L3，因此各个分段部件21以及短分段部件22的合计长度为[第一长度L1+第二长度L2+第三长度L3]，该长度与分段组合的规定长度L0一致。
在图7的分段组合20D中，使用具有分段部件21乘以1/S得到的长度的短分段部件22。因此，能够缓慢地增大螺齿相对于轴12的轴方向的角度(导程角)，能够渐渐提高混炼功能。
(变形例2)
在图8中示出的混炼部13的分段组合20E中，混合使用短分段部件22和长分段部件23。具体的，除了第三短分段部件22C以外，还使用第一分段部件21A的3/2倍(即，n＝3，S＝2，1.5倍)的长度的第一长分段部件23A，和第二分段部件21B的3/2倍的长度的第二长分段部件23B。在分段组合20E中，朝向混炼材料的运输方向P依次连接并组合第三短分段部件22C、第一长分段部件23A、第二长分段部件23B。
各个短分段部件22以及长分段部件23的合计长度为[(第三长度L3×1/2)+(第一长度L1×3/2)+(第二长度L2×3/2)]。此处，由于[第一长度L1+第二长度L2]等于第三长度L3，因此各个短分段部件22以及长分段部件23的合计长度为[第一长度L1+第二长度L2+第三长度L3]，该长度与分段组合的规定长度L0一致。
在这类分段组合20E中，能够从接近混炼材料的运输方向P的上游侧的位置开始提高混炼功能。
(变形例3)
在图9中示出的混炼部13的分段组合20F中，作为分段部件，与螺杆元件一起组合使用以混炼材料的混炼为主要目的的捏合块。
在分段组合20F中，朝向混炼材料的运输方向P依次连接并组合第三分段部件21C、作为具有长度L1的捏合块的第一分段部件24A、第二分段部件21B。各个分段部件21、24的合计长度也与分段组合的规定长度L0一致。
通过以这种方式组合使用螺杆元件和捏合块作为分段部件，能够获得提高了对混炼材料的混炼功能的规格。
(变形例4)
另外，如图10中示出的分段组合20G所示，也可以组合使用作为具有长度L2的捏合块的第二分段部件24B。
作为上述的分段部件的尺寸，例如能够采用如下的尺寸示例。需要说明的是，长度尺寸(mm)是将小数点以下四舍五入的值。另外，这些尺寸示例是数值例的一个示例，还能够采用其他各种尺寸或数值。
外径D：40mm
系数a：1
系数b：1.618
第一长度L1(D×a)：40mm
第二长度L2(L1/b)：25mm
第三长度L3(L1×b)：65mm
这样，通过本实施方式以及变形例，在包括由多个分段部件构成的混炼部的混炼装置中，能够减少选择或更换分段部件的限制，同时能够实现考虑了装置的按比例放大或按比例缩小的分段部件结构。
另外，作为分段部件，通过使用具有与螺纹条数S相关的长度的短分段部件或长分段部件，能够实现多种组合，能够实现规格多样化的混炼部。
另外，作为分段部件，通过选择性地组合使用以混炼材料的运输为主要目的的螺杆元件和以混炼材料的混炼为主要目的的捏合块，能够实现规格多样化的混炼部。
在上述的实施方式中，虽然以混炼装置1是包括1根轴12的单轴结构的情况为示例，但是也可以是并列2根以上的轴来使用之类的多轴结构的混炼装置。
另外，以分段部件21的规定的长度为L0＝L1+L2+L3的情况为示例进行了说明，但是规定的长度L0不限于这类情况。根据混炼装置1的混炼部13所需的长度来设置分段部件21的长度L0即可，也可以设置为比[L1+L2+L3]更长的长度。
另外，分段部件21的外径D、长度L1～L3也可以是在mm单位下将小数点以下舍去/进位/四舍五入等，从而设置尺寸之类的情况。是这种程度的尺寸差异，对混炼部的规格的实际影响小，不会出现问题。
虽然以分段部件21的螺纹条数S＝2的情况为示例进行了说明，但是也可以是螺纹条数S＝1，或者也可以是螺纹条数S＝3以上。虽然在一个分段组合20内优选各个分段部件21的螺纹条数相同，但是也可以是组合使用不同螺纹条数的分段部件的情况。
在上述实施方式以及变形例中示出的分段组合20A～20G是一示例，还能够采用其他的各种分段组合。只要分段组合的长度与规定长度L0一致，则能够将一个分段组合更换成其他的分段组合并安装在轴12上。
需要说明的是，通过任意组合上述各种实施方式中的任意实施方式，能够起到各个实施方式具有的效果。
虽然参照附图并结合优选的实施方式充分地记载了本公开，但是本领域技术人员能够明白各种变形或修改。这类变形或修改只要没有脱离所附的权利要求书规定的本公开的范围，则应当理解为包含在本公开的范围内。
附图标记说明
1 混炼装置
11 料筒
12 轴
13 混炼部
14 原料投入口
15 料筒挤出口
16 料斗
17 旋转驱动装置
20 分段组合
21 分段部件
22 短分段部件
23 长分段部件

Claims (5)

1.一种混炼装置，其包括：料筒、配置于料筒内并被旋转驱动的轴、由可装卸地安装在轴上的多个分段部件构成的混炼部；
作为多个分段部件，包括：
具有外径D和与外径D相关的第一长度L1的第一分段部件，
具有外径D和比第一长度L1更短的第二长度L2的第二分段部件，
具有外径D和比第一长度L1更长的第三长度L3的第三分段部件；
第一长度L1为外径D×系数a，第二长度L2为第一长度L1/系数b，第三长度L3为第一长度L1×系数b，第三长度L3为第一长度L1+第二长度L2；
在混炼部中，由安装在轴上的多个分段部件构成分段组合，以包括第一以及第二分段部件的第一分段组合和包括第三分段部件的第二分段组合中的任一方的组合能够更换成另一方的组合的方式安装在轴上,
其中,系数a为任意正数,系数b等于
2.如权利要求1所述的混炼装置，其中，第二分段组合在轴的轴方向上的长度与第一分段组合的长度相同。
3.如权利要求1所述的混炼装置，其中，各个分段部件是螺杆元件或捏合块。
4.如权利要求1到3中任一项所述的混炼装置，其中，第一到第三分段部件是具有相同节数的螺杆元件。
5.如权利要求1到3中任一项所述的混炼装置，其中，还包括将第一到第三分段部件所具有的第一到第三长度L1、L2、L3乘以n/S得到的长度的短分段部件或长分段部件，其中n为自然数，且各个分段部件是有相同的螺纹条数S的螺杆元件，
第一或第二分段组合中的至少任一项包括短分段部件或长分段部件。
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