DE602005004359T2

DE602005004359T2 - Chargenmischer und Rotor dafür

Info

Publication number: DE602005004359T2
Application number: DE602005004359T
Authority: DE
Inventors: Kimio Inoue; Norifumi Yamada; Katsunobu Hagiwara; Hiromi Nakano
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: JP4256330B2; JP2006142616A; KR100796863B1; AU2005229749B2; CN1788966A; DE602005004359D1; AU2005229749A1; KR20060055397A; EP1661679A1; CN100572020C; US7854542B2; US20060104154A1; EP1661679B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Chargenmischer zum Mischen von Polymerkunststoffmaterialien, wie zum Beispiel Plastik und Gummi, und auf einen Mischrotor, der in dem Chargenmischer verwendet wird.
[Beschreibung des Stands der Technik]
US-A-5 984 516 zeigt ein Knetgerät. Das Gerät hat zwei Mischrotoren, die als ein Chargenmischer verwendet werden, in dem drei Flügelbereiche, von denen jeder aus einem langen Flügel und einem kurzen Flügel besteht, an jedem Mischrotor in seiner Umfangsrichtung ausgebildet sind. Die Flügelbereiche haben Abschnitte, in denen ein Spalt zwischen dem vorderen Ende und einer Kammerinnenwandfläche in der Achsrichtung des Rotors verschieden ist. Außerdem hat jeder der langen und der kurzen Flügel ein und denselben Verwindungswinkel entlang der zylindrischen Mantelfläche des Rotors in der Achsrichtung.
EP-A-1 033 217 zeigt Mischrotoren, die in einem Chargenmischer und/oder einem Durchlaufmischer verwendet werden. Die Mischrotoren haben jeweils in deren Umfangsrichtung zwei lange Mischflügel und zwei kurze Mischflügel. Jeder der Mischflügel hat den gleichen Abstand zu einer Innenfläche einer Mischkammer. Weiter variiert der Verwindungswinkel der Mischflügel jedes Rotors in einer Ansicht, die in einem ebenen Zustand um dessen Achsmitte abgewickelt ist, von deren Ursprung zu deren Endpunkt, um entlang einer Zylindermantelfläche jedes Rotors eine gekrümmte Form der Mischflügel von deren Ursprung zu deren Endpunkt auszubilden.
Weiter ist ein Chargenmischer konstruiert, um ein Mischprodukt für eine Charge mit einem Ablauf von Vorgängen zu produzieren, in dem Mischmaterialien, wie zum Beispiel Gummi und Plastik, durch ein Treibgewicht in eine Kammer gepresst werden, die Materialien durch ein Paar Mischrotoren, die in der Kammer vorgesehen sind, gemischt werden, und die Mischmaterialien von der Kammer über eine Entnahmeklappe zu der Außenseite abgegeben werden, wenn die Mischmaterialien einen gewünschten Mischzustand erreicht haben.
Als diese Mischerbauart sind ein Chargenmischer (vergleiche US 5 984 516 ), der verschiedene Arten von Mischmaterialien mischen kann, ohne dass Mischrotoren ersetzt werden, und der gleichzeitig die Qualität der zu erreichenden Mischmaterialien sicherstellt, ohne dass sich die Verarbeitungsleistung des Geräts verschlechtert, und ein Mischer bekannt (vergleiche EP 1 033 217 ), mit dem ein Mischen und eine Verteilung der Mischmaterialien, das/die durch einen Mischflügel ausgeführt werden, effektiv im Gleichgewicht sind, und mir dem das Mischen geeignet gesteuert wird, wobei sowohl das Mischen als auch die Verteilung kompatibel sind.
Die in der US 5 984 516 gezeigten Mischrotoren werden in einem Chargenmischer verwendet, in dem zwei oder mehrere Flügelbereiche, die aus einem langen Flügel und einem kurzen Flügel bestehen, an jedem Mischrotor in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und in dem sich Spalte (Endabstand) zwischen oberen Flügelabschnitten der Flügelbereiche in der Achsrichtung und in der Umfangsrichtung und einer Kammerinnenwandfläche in zwei oder mehreren Spalten von einem großen, einem mittleren und einem kleinen Spalt verändern.
Die Gründe zum Variieren des Endabstands der Flügelbereiche der Mischrotoren sind wie folgt. Insbesondere ermöglicht der Flügel mit einem kleinen Endabstand, dass ein Hauptanteil der Mischmaterialien an der Vorwärtsbewegungsseite des Endabstands in die Achsrichtung bewegt wird, dass eine starke Scherkraft an die Mischmaterialien weitergegeben wird, um die Verteilung zu unterstützen, und dass ein Mastikationseffekt von Naturkautschuk verbessert werden kann. Weiter kann durch Abschaben der Randschicht der Mischmaterialien, die an der Kammerinnenwandfläche anhaften, eine Kühleffizienz an der Kammerinnenwandfläche mit einer Kühlstruktur erhöht werden, und eine übermäßige Erhöhung der Temperatur, die durch eine starke Scherkraft verursacht wird, kann verhindert werden.
Einerseits unterstützen Flügel mit einem großen Endabstand die Bewegung der Mischmaterialien in der Umfangsrichtung durch Ermöglichen des Hindurchtretens eines Hauptanteils der Mischmaterialien an der Vorwärtsbewegungsseite des Endabstands durch den Abstand, um die Materialien zu mischen, und um eine gleichmäßige Scherkraft auf die Mischmaterialien aufzubringen, und eine übermäßige Erhöhung der Temperatur des Mischprodukts kann verhindert werden, selbst wenn die Anzahl der Flügel der Mischrotoren erhöht wird, da die Scherkraft, die auf die Mischmaterialien durch die Flügel aufgebracht wird, auf ein niedriges Niveau reguliert ist.
Andererseits werden die in EP 1 033 217 gezeigten Mischrotoren in einem Chargenmischer und einem Durchlaufmischer verwendet. Bei den Mischrotoren variiert der Verwindungswinkel der Mischflügel, die in einem ebenen Zustand um deren Achsmitte abgewickelt sind, von deren Ursprung zu deren Endpunkt, um eine abgewickelte Form der Mischrotoren von dem Ursprung zu dem Endpunkt im Wesentlichen in einer nicht linearen Form auszubilden. Somit ist der Fluss der Mischmaterialien in der Achsrichtung und der Umfangsrichtung gesteuert, und ein Mischeffekt und ein Verteilungseffekt können in einer ausgeglichenen Art und Weise kompatibel sein.
In anderen Worten wird ein Materialfluss der Mischmaterialien in der Achsrichtung erzeugt, um den Mischeffekt der Mischmaterialien an dem Ursprungsabschnitt des Mischflügels zu verbessern, der einen großen Verwindungswinkel hat, während die Menge der Mischmaterialien, die durch den Endabstand hindurchtreten, an den Endpunktabschnitt sichergestellt ist, der einen kleinen Verwindungswinkel hat, und somit kann der Verteilungseffekt der Mischmaterialien verbessert werden.
Wenn die Anzahl der Flügel auf drei oder mehr erhöht wird, um die Eingreifgeschwindigkeit der Mischmaterialien in der Kammer zu erhöhen, um die Produktionseffizienz zu verbessern, erhöht sich jedoch mit der Konstruktion des vorstehend beschriebenen Stands der Technik die Temperatur der Mischmaterialien und es reduziert sich die Mischqualität eines Mischprodukts aufgrund der Erhöhung eines Wärmewerts, der durch ein Scheren verursacht wird, wobei sich das wirksame Volumen der Kammer reduziert, wodurch sich die Produktionseffizienz aufgrund der Erhöhung des Volumenanteils der Rotoren innerhalb der Kammer verringert, und wobei es eine kürzere Distanz zwischen benachbarten Mischflügeln und eine vergrößerte Rotorfläche zulässt, dass die Mischmaterialien an der Fläche der Mischflügel anhaften, wodurch sich die Mischqualität und die Produktionseffizienz reduzieren.
Im Allgemeinen wird die Temperaturerhöhung der Mischmaterialien durch Reduzieren der Chargenmenge der Mischmaterialien in der Kammer oder durch Reduzieren der Drehzahl der Rotoren verhindert, und auf ähnliche Art und Weise wird das Anhaften der Mischmaterialien an der Fläche der Mischflügel durch Reduzieren der Chargenmenge der Mischmaterialien in der Kammer gesteuert.
Um die Produktionseffizienz mit einem Aufrechterhalten/Verbessern der Mischqualität kompatibel zu machen, verschlechtert sich jedoch die inhärente Verarbeitungsleistung des Mischers, das heißt, ein Reduzieren der Drehzahl der Mischrotoren oder ein Reduzieren der Chargenmenge der Mischmaterialien ist eine unpraktische Gegenmaßnahme.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Chargenmischer und einen in dem Chargenmischer verwendeten Mischrotor bereitzustellen, die die Qualitätsreduktion der Mischmaterialien verhindern können, die durch die Wärmeerzeugung verursacht wird, und die die Produktivität durch Erhöhen der Anzahl der Flügel verbessern können, ohne die inhärente Verarbeitungsleistung des Mischers zu verschlechtern.
Die Aufgabe wird durch jede der in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, ist der erste Gesichtspunkt ein Chargenmischer mit einem Gehäuse, in dem eine Kammer zum Mischen vorgesehen ist; einem Paar Mischrotoren, die sich in zueinander entgegengesetzter Richtung drehen, wobei sich die Mischrotoren in einem nicht ineinandergreifenden Zustand befinden; und einer Kühlstruktur zum Abkühlen der inneren Fläche der Kammer, wobei jeder Mischrotor einen Mischbereich hat und sich aus einem langen Flügel, der in der Drehachsenrichtung des Mischrotors einen Ursprung an einem Endabschnitt des Mischbereichs hat und sich weiter als die Mitte des Mischbereichs erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors rückwärtsgerichtet verwunden ist, wobei drei oder mehrere der langen Flügel in der Umfangsrichtung des Mischrotors angeordnet sind; und aus einem kurzen Flügel zusammensetzt, der in der Drehachsenrichtung des Mischrotors einen Ursprung an dem anderen Endabschnitt des Mischbereichs hat und sich zu einer Position vor der Mitte des Mischbereichs erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors rückwärtsgerichtet verwunden ist, wobei drei oder mehrere der kurzen Flügel in der Umfangsrichtung des Mischrotors angeordnet sind. Ein kleiner Endabstand und ein oder mehrere größere Endabstände können in der Achsrichtung der drei oder mehreren langen Flügel auftreten, wobei ein Verwindungswinkel an dem einen Endabschnitt der drei oder mehreren langen Flügel 30° bis 65° beträgt. Drei oder mehrere lange Flügel sind in einer verwundenen Kurve ausgebildet, deren Verwindungswinkel mit zunehmender Entfernung von dem einen Endabschnitt kleiner wird. Drei oder mehrere kurze Flügel sind zumindest in der Umfangsrichtung mit einem kleinen Abstand und einem oder mehreren größeren Abständen in einer uneinheitlichen Weise angeordnet. Die langen und die kurzen Flügel sind derart angeordnet, dass, wenn der Mischrotor eine Umdrehung ausführt, die kleinen Endabstände zumindest einmal an der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs aufgrund des Vorhandenseins des kleinen Endabstands des langen Flügels und des kleinen Endabstands des kurzen Flügels vorbeigehen.
(Gegenmaßnahme zum Reduzieren eines Volumens aufgrund einer Erhöhung der Anzahl der Flügel)
Mit dieser Gestaltung wird durch Aufnehmen des Paares Mischrotoren in der Kammer in einem tangential nicht ineinandergreifenden Zustand die Reduktion des effektiven Volumens der Kammer, die mit der Erhöhung der Anzahl der Flügel verbunden ist, soweit wie möglich verhindert, um die Produktionseffizienz zu verbessern. Obwohl üblich verwendete ineinandergreifende Chargenmischer der Rotorbauart eine hohe Kühlleistung für die Mischmaterialien aufweisen, ist deren effektives Volumen kleiner und die Produktivität ist geringer als bei der tangential nicht ineinandergreifenden Rotorbauart. In der vorliegenden Erfindung kann durch Verbessern der Kühlleistung durch mehrere Gegenmaßnahmen (nachstehend beschrieben) die Produktionseffizienz verbessert werden, ohne die Mischqualität zu reduzieren, selbst wenn der tangential nicht ineinandergreifende Rotor angewendet wird.
(Verbesserung des Verdichtungsverhältnisses)
Ein kleiner Endabstand und ein oder mehrere größere Endabstände können in der Achsrichtung der langen Flügel auftreten, die kurzen Flügel haben zumindest in der Umfangsrichtung in einer uneinheitlichen Weise einen kleinen Abstand und einen oder mehrere größere Abstände, die langen Flügel sind in einer verwundenen Kurve ausgebildet, deren Verwindungswinkel mit zunehmender Entfernung von dem einen Endabschnitt kleiner wird, und somit verbessert sich das Eingreifvermögen der Mischmaterialien in der Kammer.
Insbesondere ermöglichen die verschiedenen Größen (groß und klein) der Endabstände, dass die Rotoren verschiedene Größen von Mischmaterialien effizient in der Kammer greifen, oder alternativ sind die Mischflügel derart ausgebildet, dass der Verwindungswinkel an der Mitte der Kammer kleiner ist, und daher hat an der Mitte der Kammer das Eingreifvermögen der Mischmaterialien eine höhere Priorität als die Bewegungsunterstützung der Mischmaterialien in der Achsrichtung. Somit wird die Mischzeit verkürzt, das Verdichtungsverhältnis der Mischmaterialien in der Kammer verbessert sich, und die Produktivität verbessert sich.
(Verhinderung von Ablagerung)
Durch die Erhöhung der Anzahl der Mischrotoren wird die Distanz zwischen benachbarten Mischflügeln kleiner, die Mischmaterialien haften leichter an der Fläche der Mischflügel an, und die Mischmaterialien lagern sich leichter ab. Folglich wird durch Festlegen des Verwindungswinkels an dem einen Endabschnitt der langen Flügel mit 30° bis 65° der Fluss der Mischmaterialien in der Mischrotorachsrichtung unterstützt, der den Ursprung an dem einen Endabschnitt der Kammer hat, und es wird verhindert, dass die Mischmaterialien an der Fläche der Mischflügel anhaften und sich zwischen den Mischflügeln ablagern.
(Verbessern der Mischqualität)
Durch Festlegen des Verwindungswinkels an dem einen Endabschnitt der langen Flügel mit 30° bis 65° wird der Fluss der Mischmaterialien in der Mischrotorachsrichtung unterstützt, der den Ursprung an dem einen Endabschnitt der Kammer hat, und die Mischeffizienz wird verbessert, und andererseits hat durch Festlegen des Verwindungswinkels der langen Flügel mit einem kleineren Wert als der Ursprungsverwindungswinkel an der Mitte der Kammer die Verteilungsleistung der Mischmaterialien eine höhere Priorität als das Bewegungsvermögen der Materialien in der Achsrichtung, um die Verteilungseffizienz zu verbessern.
Weiter können ein kleiner Endabstand und ein oder mehrere größere Endabstände in der Achsrichtung der langen Flügel auftreten, die kurzen Flügel haben zumindest in der Umfangsrichtung in einer uneinheitlichen Weise einen kleinen Abstand und einen oder mehrere Abstände, der Fluss der Mischmaterialien in der Umfangsrichtung wird unterstützt, um die Mischeffizienz zu verbessern, und andererseits können der kleine Endabstand des langen Flügels und der kleine Endabstand des kurzen Flügels einmal an der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs vorbeigehen, wenn der Mischrotor eine Umdrehung ausführt, wodurch die Verteilungseffizienz verbessert wird.
Außerdem ist durch Anwenden von verschiedenen Endabständen und verschiedenen Verwindungswinkeln an jedem Mischflügel das Gerät derart konstruiert, dass es mit Mischmaterialen mit verschiedenen Eigenschaften umgehen kann, und ferner ist es konstruiert, dass es die Materialien in einem gutem Gleichgewicht mischen und verteilen kann.
(Verbessern der Kühleffizienz)
Durch die Erhöhung der Anzahl der Flügel erhöht sich die durch ein Scheren zwischen den Mischflügeln und der Kammerinnenwandfläche erzeugte Wärmeerzeugung an dem gesamten Gerätegrund. Da eine übermäßige Erhöhung der Temperatur der Mischmaterialien die Mischqualität verschlechtert, muss eine derartige Temperaturerhöhung verhindert werden.
Folglich können, wenn der Mischrotor eine Umdrehung ausführt, der kleine Endabstand des langen Flügels und der kleine Endabstand des kurzen Flügels zumindest einmal an der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs vorbeigehen. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Abschaben der Mischmaterialien, die an der Kammerinnenwandfläche mit Kühlmediumbahnen anhaften, und die Kühleffizienz zu den Mischmaterialien in der Kammer wird verbessert.
Zusätzlich wird, da die langen Flügel und die kurzen Flügel große Endabstände aufweisen können, eine übermäßige Wärmeerzeugung der Mischmaterialien verhindert.
Außerdem wird das Bewegungsvermögen durch den größeren Verwindungswinkel an dem einen Endabschnitt der langen Flügel verbessert, wodurch das Anhaften und die Ablagerung der Mischmaterialien an der Fläche der Mischflügel verhindert wird und die Kühleffizienz auch verbessert wird.
Durch den vorstehend beschriebenen Synergieeffekt wird die Qualitätsreduktion der Mischmaterialien verhindert, die durch die Wärmeerzeugung verursacht wird, und die Anzahl der Flügel kann erhöht werden, um die Produktivität zu verbessern, ohne dass sich die Verarbeitungsleistung des Mischers verschlechtert.
Der zweite Gesichtspunkt ist der Chargenmischer des ersten Gesichtspunkts, wobei der Verwindungswinkel des Endes der langen Flügel, der sich von einem Endabschnitt entfernt, 10° bis 55° beträgt, und ein Verwindungswinkel an dem anderen Endabschnitt der kurzen Flügel 20° bis 45° beträgt und er kleiner als der Verwindungswinkel der langen Flügel an dem einen Endabschnitt ausgebildet ist.
Mit dieser Ausgestaltung verschlechtert sich das Eingreifvermögen der Mischmaterialien nicht und ein übermäßiger Druck, der durch den Fluss der Mischmaterialien in der Mischrotorachsrichtung erzeugt wird, wird durch Festlegen des Verwindungswinkels des Endes der langen Flügel, der sich von einem Endabschnitt entfernt, mit 10° bis 55° reguliert. Somit kann verhindert werden, dass die Mischmaterialien zu einem Wellendichtungsbereich an dem anderen Endabschnitt fließen. Außerdem wird durch Festlegen des Verwindungswinkels der kurzen Flügel an dem anderen Endabschnitt mit 20° bis 45° und durch Ausbilden des Winkels kleiner als der Verwindungswinkel der langen Flügel an dem einen Endabschnitt das Bewegungsvermögen der Mischmaterialien von dem anderen Ende zu dem einen Ende unterstützt, um die Ablagerung der Mischmaterialien an den kurzen Flügeln ebenfalls zu verhindern, und das Bewegungsvermögen der Mischmaterialien zwischen den langen Flügeln und den kurzen Flügeln ist sichergestellt. Folglich kann durch Sicherstellen des Eingreifvermögens und des Bewegungsvermögens der Mischmaterialien die Produktionseffizienz und die Mischqualität verbessert werden.
Der dritte Gesichtspunkt ist der Chargenmischer des ersten Gesichtspunkt oder des zweiten Gesichtspunkts, wobei das Verhältnis der kleinen Endabschnitte zu einem Kammerinnendurchmesser 0,005 bis 0,025 beträgt, und das Verhältnis der größeren Endabschnitte zumindest ein Verhältnis von 0,01 bis 0,05, 0,02 bis 0,1 und 0,025 bis 0,15 beträgt.
Mit dieser Ausgestaltung treten verschiedene Größen von Endabständen an der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs auf, die Scherkraft ist sicher in den Mischmaterialien wirksam, um die Mischmaterialien zu verteilen, und die Mischmaterialien können gemischt werden. Folglich ist es immer möglich, dass verschiedene Arten von Mischmaterialien in einem Mischprodukt eines gewünschten Mischzustands verarbeitet werden, und die Mischqualität kann verbessert werden.
Der vierte Gesichtspunkt ist der Chargenmischer des dritten Gesichtspunkts, wobei die langen Flügel vier oder fünf Teile sind und Endabstände aufweisen, die ein Verhältnis zu dem Kammerinnendurchmesser von 0,005 bis 0,025, 0,01 bis 0,05, 0,02 bis 0,1 und 0,025 bis 0,15 in der Achsrichtung jedes langen Flügels aufweisen, und die kurzen Flügel vier oder fünf Teile sind und jeder kurze Flügel in der Umfangsrichtung einen Endabstand mit dem Verhältnis von 0,005 bis 0,025, 0,01 bis 0,05, 0,02 bis 0,1 und 0,025 bis 0,15 aufweist.
Durch Festlegen der langen Flügel und der kurzen Flügel in vier oder fünf Teile verbessert sich das Verteilungsvermögen und das Mischvermögen der Mischmaterialien und ferner verbessert sich die Mischqualität. Weiter steigt das Chargengewicht oder die Mischzeit wird verkürzt abhängig von einem Mischmaterial, und die Produktionseffizienz verbessert sich. Zusätzlich verbessert sich die Kühlleistung mit der Erhöhung der Rotorfläche, die mit der Erhöhung der Anzahl der Flügel verbunden ist.
Der fünfte Gesichtspunkt ist der Chargenmischer des vierten Gesichtspunkts, wobei die Anzahl der langen Flügel und die Anzahl der kurzen Flügel gleich ist, wobei Endabstände der gleichen Zahl wie die Zahl der langen Flügel an jedem langen Flügel auftreten können, wobei unterschiedliche Endabstände, die zu den Endabständen in der Achsrichtung korrespondieren, ferner in der Umfangsrichtung der langen Flügel an jedem Flügel auftreten können, und wobei unterschiedliche Endabstände der gleichen Zahl wie die Zahl der kurzen Flügel in der Umfangsrichtung an jedem Flügel auftreten können.
Mit dieser Ausgestaltung kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Endabständen in einem guten Gleichgewicht in der Achsrichtung und der Umfangsrichtung angeordnet sein. Weiter sind die langen Flügel in einer verwundenen Kurve ausgebildet, deren Verwindungswinkel mit zunehmender Entfernung von dem einen Endabschnitt kleiner wird, und mehrere Mischflügelbereiche mit unterschiedlichen Verwindungswinkeln treten selbst an dem gleichen Endabstand auf. Daher kann das Gerät mit einem größeren Bereich von Mischbedingungen umgehen, während eine hohe Produktivität und Mischqualität aufrechterhalten werden.
Der sechste Gesichtspunkt ist der Chargenmischer des vierten Gesichtspunkts oder des fünften Gesichtspunkts, wobei die Mischrotoren in dem Inneren der Rotoren Bahnen zum Strömen eines Kühlmediums haben.
Dies kann eine übermäßige Erhöhung der Temperatur verhindern, die mit dem Mischen der Mischmaterialien in dem Fall von vier oder mehr Mischflügeln verbunden ist.
Der siebte Gesichtspunkt ist der Chargenmischer des sechsten Gesichtspunkts, wobei der Querschnitt der Kühlmediumbahnen in einer ähnlichen Form wie der Querschnitt des Mischrotors ausgebildet ist.
Folglich können durch Verkleinern des Unterschieds der Distanzen von den Kühlmediumbahnen zu der Mischrotorfläche, das heißt, durch Verkleinern des Unterschieds der Rotordicke, die Mischmaterialien an der Rotorfläche gleichmäßig abgekühlt werden.
Der achte Gesichtspunkt ist ein Mischrotor mit einem Mischbereich, der sich aus einem langen Flügel, der in der Drehachsenrichtung einen Ursprung an einem Endabschnitt des Mischbereichs hat und sich weiter als die Mitte des Mischbereichs erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors rückwärts gerichtet verwunden ist, wobei drei oder mehrere der langen Flügel in der Umfangsrichtung des Mischrotors angeordnet sind; und aus einem kurzen Flügel zusammensetzt, der in der Drehachsenrichtung einen Ursprung an dem anderen Endabschnitt des Mischbereichs hat und sich zu einer Position vor der Mitte des Mischbereichs erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors rückwärts gerichtet verwunden ist, wobei drei oder mehrere der kurzen Flügel in der Umfangsrichtung des Mischrotors angeordnet sind. Ein hoher Endabschnitt und ein oder mehrere niedrigere Endabschnitte sind in der Achsrichtung und der Umfangsrichtung jedes langen Flügels vorgesehen, wobei die drei oder mehreren langen Flügel in einer verwundenen Kurve ausgebildet sind, deren Verwindungswinkel mit zunehmender Entfernung von dem einen Endabschnitt kleiner wird, und die drei oder mehreren kurzen Flügel zumindest in der Umfangsrichtung der kurzen Flügel mit einem hohen Endabschnitt und einem oder mehreren niedrigeren Endabschnitten in einer uneinheitlichen Weise angeordnet sind.
Der neunte Gesichtspunkt ist der Mischrotor des achten Gesichtspunkts, in dem die langen und die kurzen Flügel derart angeordnet sind, dass, wenn der Rotor eine Umdrehung ausführt, die hohen Endabschnitte aufgrund des Vorhandenseins des hohen Endabschnitts des langen Flügels und des hohen Endabschnitts des kurzen Flügels an der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs vorbeigehen.
Der zehnte Gesichtspunkt ist der Mischrotor des neunten Gesichtspunkts, in dem die kurzen Flügel vier oder fünf Teile sind.
Das Verteilungsvermögen und das Mischvermögen der Mischmaterialien verbessert sich und ferner verbessert sich die Mischqualität durch Erhöhen der Anzahl der Mischflügel. Weiter erhöht sich das Chargengewicht oder die Mischzeit wird verkürzt abhängig von einem Mischmaterial, und die Produktionseffizienz verbessert sich.
Der elfte Gesichtspunkt ist der Mischrotor des zehnten Gesichtspunkts, in dem im Inneren des Mischrotors Bahnen zum Strömen eines Kühlmediums vorhanden sind.
Dies kann eine übermäßige Erhöhung der Temperatur verhindern, die mit dem Mischen der Mischmaterialien verbunden ist.
Der zwölfte Gesichtspunkt ist der Mischrotor des elften Gesichtspunkts, in dem der Querschnitt der Kühlmediumbahnen in einer ähnlichen Form wie der Querschnitt des Mischrotors ausgebildet ist.
Folglich können durch Verkleinern des Unterschieds der Distanzen von den Kühlmediumbahnen zu der Mischrotorfläche, das heißt, durch Verkleinern des Unterschieds der Rotordicke, die Mischmaterialen an der Rotorfläche gleichmäßig abgekühlt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht eines Mischrotors in einer Kammer 2 eines Chargenmischers.
2 ist eine Abwicklungsansicht des Mischrotors.
3 ist eine Gesamtansicht des Chargenmischers.
4 ist eine Vorderansicht des Mischrotors.
5 zeigt Schnittansichten des Mischrotors.
6 ist eine beispielhafte Ansicht, die einen Fließzustand eines Mischmaterials zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend sind die besten Ausführungsformen beschrieben, die die vorliegende Erfindung implementieren und die basierend auf 1 bis 6 gezeigt sind. In den Zeichnungen zeigt 3 einen Chargenmischer einer tangential nicht ineinandergreifenden Rotorbauart als ein Beispiel des Chargenmischers, der den Mischrotor der vorliegenden Erfindung verwendet, und der Chargenmischer 1 hat ein Gehäuse 3, das eine Kammer 2 hat, die einen kokonförmigen Querschnitt hat (eine Form, in der zwei Kreise vereinigt sind, um teilweise miteinander überlagert zu sein), und das mit Kühlmediumbahnen 12 vorgesehen ist, ein Paar (rechts und links) aus einem ersten und einem zweiten Mischrotor (4a, 4b), die in der Kammer 2 in einem nicht ineinandergreifenden Zustand drehbar eingesetzt sind, eine Materialzufuhrleitung 6 mit einem Trichter 5, der an der oberen Öffnung der Kammer 2 in einer stehenden Art und Weise vorgesehen ist, und ein Treibgewicht 7, das in der Zufuhrleitung 6 eingesetzt und in der senkrechten Richtung beweglich ist.
Ein Luftzylinder 8 ist mit dem oberen Abschnitt der Materialzufuhrleitung 6 verbunden, ein Kolben 9 innerhalb des Luftzylinders 8 ist mit dem Treibgewicht 7 über eine Kolbenstange 10 verbunden, die den unteren Deckel des Luftzylinders 8 in einem luftdichten Zustand durchdringt. Aus diesem Grund können durch Druckbeaufschlagen des oberen Abschnitts des Luftzylinders 8 zum Absenken des Treibgewichts 7 Mischmaterialien in der Materialzufuhrleitung 6, die von dem Trichter 5 zugeführt werden, in die Kammer 2 gedrückt werden.
Ein Abgabeanschluss, der an dem unteren Abschnitt der Kammer 2 vorgesehen ist, ist durch eine Entnahmeklappe 11 geschlossen, die in er senkrechten Richtung beweglich ist, und die Mischmaterialien, die für eine vorbestimmte Zeit in der Kammer 2 gemischt wurden, können zu der Außenseite des Geräts durch Öffnen der Entnahmeklappe 11 abgegeben werden.
Der Querschnitt der Kammer 2 ist kokonförmig, um die Mischrotoren 4 zu umgeben, wie in 3 gezeigt ist, die Drehbereiche der Mischrotoren (4a, 4b) beeinträchtigen sich nicht gegenseitig, Tangentiallinien der zugewandten Punkte an deren Umfangslinien sind in unmittelbarer Nähe zueinander (nachstehend als tangential nicht ineinandergreifend bezeichnet), und somit ist ein großes effektives Volumen der Kammer 2 sichergestellt. Weiter hat die Kammer 2 eine Kühlstruktur mit den Kühlmediumbahnen 12, die abwechselnd in der Achsrichtung (zickzack) entlang deren Umfang angeordnet sind, und die eine übermäßige Erhöhung der Temperatur während eines Mischvorgangs und eine Verschlechterung der Mischqualität der Mischmaterialien verhindern. In beiden Achsrichtungen jedes Mischrotors (4a, 4b) sind Endplatten 20 senkrecht befestigt zu den Achsen vorgesehen, wie in 1 gezeigt ist, und die Platten stützen drehbar Stützbereiche 22 der Mischrotoren (4a, 4b) ab.
Die vorstehend beschriebenen Mischrotoren (4a, 4b) haben einen Mischbereich 21 an der Mitte in der Achsrichtung und an beiden Enden die Stützbereiche 22 und sie sind in der gleichen Form mit einem langen Flügel 23 und einem kurzen Flügel 24 (nachstehend beschrieben) in dem Mischbereich 21 ausgebildet.
In den vorstehend beschriebenen Mischrotoren (4a, 4b) sind deren Achsmitten parallel zueinander, die Rotoren sind in einem tangential nicht ineinandergreifenden Zustand und gegenüberliegend zueinander angeordnet, die Stützbereiche 22 sind in die Endplatten 20 drehbar eingesetzt, die in der Kammer befestigt vorgesehen sind, und sie sind durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) angetrieben, um sich in unterschiedlicher Richtung zueinander zu drehen, so dass sich deren Innenseitenabschnitte nach unten bewegen.
Kühlmediumbahnen 13, deren Querschnitte in 5 gezeigt sind, sind innerhalb der Mischrotoren (4a, 4b) vorgesehen und sie können die Temperaturerhöhung der Mischmaterialien verhindern, die mit der Erhöhung der Mischflügel verbunden ist. Die Querschnitte der Kühlmediumbahnen 13 sind ungefähr gleich wie die Mischflügelfläche, wie in 5 gezeigt ist, ein Kühlmedium, das von einer Leitung zugeführt wird, die in der Mitte der Kühlmediumbahnen 13 vorgesehen ist, kann in der Mischrotorachsrichtung entlang der Kühlmediumbahnen 13 strömen. Somit kann das Kühlmedium 18 die Mischmaterialien über die Mischflügelfläche gleichmäßig abkühlen.
In dem Mischbereich 21 sind vier Teile der langen Flügel 23 und vier Teile der kurzen Flügel 24, um Endabstände zu der Innenwandfläche der Kammer 2 auszubilden, in einer sich erstreckenden Weise in der Rotorachsrichtung vorgesehen, um die Scherkraft an die Mischmaterialien weiterzugeben und das Material zu verteilen.
Der lange Flügel 23 und der kurze Flügel 24, wie in 2 gezeigt ist, sind in der Achsrichtung in Segmente aufgeteilt und an Positionen vorgesehen, die in der Umfangsrichtung in einer vorstehenden Weise versetzt sind, und deren Verwindungsrichtungen sind entgegengesetzt zueinander, um eine Bewegung (40, 41) in den Mischmaterialien zu erzeugen und eine Vermischung der Mischmaterialien zu unterstützen. Insbesondere hat der lange Flügel 23 einen Ursprung an einem Endabschnitt des Mischbereichs 21 und erstreckt sich weiter als die Mitte des Mischbereichs 21, so dass er in der Drehrichtung rückwärts gerichtet verwunden ist, und andererseits hat der kurze Flügel 24 einen Ursprung an dem anderen Endabschnitt des Mischbereichs 21 und erstreckt sich zu einer Position vor der Mitte des Mischbereichs 21, so dass er in der Drehrichtung rückwärts gerichtet verwunden ist. Wie vorstehend beschrieben ist, da sowohl der lange Flügel 23 als auch der kurze Flügel 24 vorgesehen sind, um sich in der Drehrichtung rückwärts gerichtet zu verwinden, sind deren Verwindungsrichtungen entgegengesetzt zueinander angeordnet.
Um das Bewegungsvermögen der Mischmaterialien zu unterstützen, sind jedoch der lange Flügel 23 und der kurze Flügel 24 derart angeordnet, dass der andere Endabschnitt des langen Flügels 23 und der eine Endabschnitt des kurzen Flügels 24 abwechselnd auftreten, während diese um 45° in der Umfangsrichtung verlagert sind.
Weiter ist die Länge des langen Flügels 23 in der Achsrichtung viermal so groß wie die des kurzen Flügels 24, und der lange Flügel 23 ist gleichmäßig in vier Teile geteilt, wie in 4 gezeigt ist.
Der vorstehend beschriebene lange Flügel 23 ist in einen hohen Endabschnitt 23S, in dem das Ende an dem oberen Flügelabschnitt hoch ist, einen relativ hohen Endabschnitt 23M, einen relativ niedrigen Endabschnitt 23L und einen niedrigen Endabschnitt 23LL unterteilt, und somit treten die Endabschnitte der vier Höhen in der Achsrichtung auf. Außerdem treten die Endabschnitte der vier Höhen ebenso abwechselnd in der Umfangsrichtung jedes langen Flügels auf. Bei dem Endabschnitt (23S, 23M, 23L, 23LL) sind die Endabstände, die Spalten von der Innenwandfläche der Kammer 2 bilden, derart festgelegt, dass sie entsprechend in er Reihenfolge: ein kleiner Endabstand, ein mittlerer Endabstand, ein großer Endabstand und ein sehr großer Endabstand angeordnet sind. [Tabelle 1]
Insbesondere ist der hohe Endabschnitt 23S nahe an der Innenwandfläche der Kammer 2, so dass er der kleinste Endabstand ist, der Endabschnitt gibt eine große Scherkraft zu den Mischmaterialien weiter, um die Verteilungseffizienz zu verbessern, wenn sich die Mischrotoren 4 drehen, und er schabt die Randschicht der Mischmaterialien ab, die an der Innenwandfläche der Kammer 2 anhaften, um die Kühleffizienz zu den Mischmaterialien in der Kammer 2 zu verbessern. Weiter bewegt der hohe Endabschnitt 23S einen Hauptanteil der Mischmaterialien, die an der Vorwärtsbewegungsseite in der Achsrichtung angeordnet sind, um die Bewegung der Mischmaterialien in der Achsrichtung zu unterstützen.
Andererseits ist der niedrige Endabschnitt 23LL ausreichend von der Innenwandfläche der Kammer 2 entfernt, so dass er der größte Endabstand ist, dies erhöht die Menge der Mischmaterialien, die durch den Endabstand hindurch treten, und verbessert die Mischeffizienz durch Unterstützen der Bewegung in der Umfangsrichtung, wenn sich die Mischmotoren (4a, 4b) drehen, und ein Weitergeben einer lokalen großen Scherkraft wird verhindert und eine übermäßige Temperaturerhöhung der Mischmaterialien wird verhindert. Außerdem sind der relativ niedrige Endabschnitt 23L und der relativ hohe Endabschnitt 23M derart angeordnet, dass sie Endabstände bilden, die eine Größe zwischen jenen Größen des niedrigen Endabschnitts 23LL und des hohen Endabschnitts 23S haben, und sie sind konstruiert, um die Scherkraft des niedrigen Endabschnitts 23LL und des hohen Endabschnitts 23S an die Mischmaterialien und die Bewegung der Materialien einzustellen.
Weiter ist der kurze Flügel 24, der an dem anderen Ende des langen Flügels 23 angeordnet ist, derart ausgebildet, dass er einen hohen Endabschnitt 24S, einen relativ hohen Endabschnitt 24M, einen relativ niedrigen Endabschnitt 24L und einen niedrigen Endabschnitt 24LL hat, wie in 2 gezeigt ist. Der hohe Endabschnitt 24S ist nahe an der Innenwandfläche der Kammer 2, so dass er den kleinsten Endabstand bildet, ähnlich wie der vorstehend beschriebene hohe Endabschnitt 23S des langen Flügels 23, und er dient dazu, eine große Scherkraft zu dem Mischprodukt weiterzugeben, die Mischmaterialien abzuschaben, die an der Innenwandfläche der Kammer 2 anhaften, und die Bewegung der Mischmaterialien in der Mischrotorrichtung zu unterstützen.
Außerdem ist der niedrige Endabschnitt 24LL ausreichend von der Innenwandfläche der Kammer 2, so dass er den größten Endabstand bildet, ähnlich wie der vorstehend beschriebene niedrige Endabschnitt 23LL des langen Flügels 23 entfernt, und durch Erhöhen der Menge der Mischmaterialien, die durch den Endabstand hindurch treten, und durch Unterstützung der Bewegung der Materialien in der Umfangsrichtung wird die Mischeffizienz unterstützt und ein Weitergeben der lokalen großen Scherkraft wird verhindert, um die übermäßige Temperaturerhöhung der Mischmaterialien zu verhindern.
Des Weiteren sind der relativ niedrige Endabschnitt 24L und der relativ hohe Endabschnitt 24M derart ausgebildet, dass sie Endabstände bilden, die eine Größe zwischen jenen des niedrigen Endabschnitts 24LL und des hohen Endabschnitts 24S gleich wie die vorstehend beschriebenen Endabschnitte (23M, 23L) des langen Flügels 23 haben, und sie sind konstruiert, um die Scherkraft des niedrigen Endabschnitts 24LL und des hohen Endabschnitts 24S an die Mischmaterialien und die Bewegung der Materialen einzustellen.
Außerdem verändert sich in dem vorstehend beschriebenen langen Flügel 23, wie dessen Abwicklungsansicht in 2 zeigt, der Verwindungswinkel kontinuierlich, so dass er von einem Ursprung P des einen Endabschnitts des Mischrotors zu einem Endpunkt Q nahe der Mitte des Mischrotors allmählich kleiner wird, und die Abwicklungsform von dem Ursprung P zu dem Endpunkt Q ist eine nicht lineare verwundene Kurve. Wie in 2 gezeigt ist, hat insbesondere ein Abschnitt 42 nahe dem Ursprung des langen Flügels 23 einen größeren Steigungswinkel als ein Steigungswinkel einer virtuellen geraden Linie A, die durch Verbinden des Ursprungs P mit dem Endpunkt Q gebildet wird, und ein Abschnitt 43 nahe dem Endpunkt des langen Flügels 23 hat einen kleineren Steigungswinkel als der Steigungswinkel der virtuellen geraden Linie A.
Daher hat der Abschnitt 43 nahe dem Ursprung des langen Flügels 23 einen größeren Verwindungswinkel als in dem Fall eines Flügels, der die Abwicklungsform entsprechend der virtuellen geraden Linie A hat, so dass ein größerer Materialfluss 40 als in einem Fall des Flügels korrespondierend zu der Linie A an dem Abschnitt 42 erzeugt werden kann, wodurch die Mischeffizienz des Mischmaterials weiter verbessert wird. Andererseits hat der Abschnitt 43 nahe dem Endpunkt des langen Flügels 23 einen kleineren Verwindungswinkel als in dem Fall des Flügels, der die Abwicklungsform entsprechend der virtuellen geraden Linie A hat, so dass eine Materialmenge, die durch den Endabstand des Abschnitts 43 nahe dem Endpunkt hindurch tritt, derart sichergestellt ist, dass sie größer als in dem Fall des Flügels entsprechend der Linie A ist, wodurch die Verteilungseffizienz der Mischmaterialien verbessert ist.
Folglich kann gemäß dem Mischrotor 4 mit dem langen Flügel 23, der in der verwundenen Kurve ausgebildet ist, sowohl die Mischleistung als auch die Verteilungsleistung der Mischmaterialien verglichen zu dem Fall des Flügels verbessert werden, der die Abwicklungsform entsprechend der virtuellen geraden Linie A hat, die durch Verbinden des Ursprungs P mit dem Endpunkt Q in der kürzesten Distanz gebildet ist, und somit kann eine geeignete Mischsteuerung, in der das Mischen und die Verteilung der Mischmaterialien kompatibel sind, ausgeführt werden. Weiter gibt es gemäß dem vorstehend beschriebenen Mischrotor 4, da der Verwindungswinkel an dem Abschnitt 42 nahe dem Ursprung des langen Flügels 23 an dem Ende in der Rotorachsrichtung größer als ein üblicher Winkel ist, einen zusätzlichen Effekt, dass der Druck der Mischmaterialien an dem Ende der Rotorachse in der Kammer 2 geringer ist, wodurch das Abdichtvermögen eines Lagerabschnitts zwischen der Kammer 2 und der Mischmotoren 4 verbessert werden kann. Zusätzlich wird gemäß dem vorstehend beschriebenen Mischrotor 4, da der Verwindungswinkel an dem mittleren Abschnitt in der Rotorachsrichtung des Mischrotors kleiner als ein üblicher Winkel ist, wenn ein blockartiges Mischmaterial wie zum Beispiel Gummi in die Kammer 2 eingebracht wird, zum Beispiel das Eingreifvermögen des Mischmaterials in der Kammer 2 auch verbessert. Folglich gibt es auch einen zusätzlichen Effekt, dass die Zeit zum Einbringen der Mischmaterialien in die Kammer verkürzt wird, wodurch sich die Produktivität verbessert.
Nachstehend ist gemäß der vorstehend beschriebenen Gestaltung der Betrieb des Chargenmischers 1 beschrieben. Wie in 3 gezeigt ist, wird zunächst durch Trennen des Treibgewichts 7 von dem Gehäuse 3 in dem Zustand, in dem die Entnahmeklappe 11 in engem Kontakt mit dem Gehäuse 3 ist, die obere Fläche der Kammer 2 geöffnet. Dann wird nach einem Beschicken der Mischmaterialien wie zum Beispiel Gummi, Plastik und ein Verdichtungsmaterial von der Öffnung in die Kammer 2 das Treibgewicht 7 eng an das Gehäuse 3 gebracht und die Materialien werden in die Kammer 2 gepresst. Vor und nach dem Pressen der Materialien in die Kammer kann ein Kühlmedium wie zum Beispiel Kühlwasser in den innerhalb des Gehäuses 3 und den Mischmotoren 4 vorgesehenen Kühlmediumbahnen (12, 13) strömen, um die Mischmaterialien in der Kammer 2 abzukühlen, wie in 3 und 5 gezeigt ist. Außerdem wird durch Anordnen des Paares Mischrotoren (4a, 4b), die in dem Gehäuse 2 aufgenommen sind, in der tangential nicht ineinandergreifenden Bauart die Reduktion einer effektiven Fläche gesteuert, die mit der Erhöhung der Flügel verbunden ist, um eine hohe Produktivität sicherzustellen.
Dann werden die Mischrotoren (4a, 4b) in der entgegengesetzten Richtung zueinander gedreht, wodurch das Vermischen beginnt, um ein Mischprodukt eines gewünschten Mischzustands durch Mischen und Verteilen jedes Mischmaterials zu erhalten. Wenn die Mischrotoren (4a, 4b) eine Drehung beginnen, selbst wenn ein blockartiger Gummi als ein Mischmaterial in einem Verbindungsabschnitt 2c beschickt ist, bewegen sich die Mischmaterialien zu einem ersten und einem zweiten (rechten und linken) Mischraum (2a, 2b) durch eine Eingreifkraft, da der hohe Endabschnitt 23S des langen Flügels 23 und der hohe Endabschnitt 24S des kurzen Flügels 24 mit den kleinen Endabständen festgelegt sind. Daher ist es immer möglich, dass die Mischmaterialien in einer kurzen Zeit von dem Mischbeginn an in jeden Raum in die Kammer 2 fließen.
Wenn die Mischmaterialien in der Kammer 2 gemischt werden, da sie wie vorstehend beschrieben vermischt und verteilt werden, wirken die Endabschnitte (23S, 23M, 23L, 23LL) des langen Flügels 23 und die Endabschnitte (24S, 24M, 24L, 24LL) des kurzen Flügels 24, die unterschiedliche Verwindungswinkel aufweisen, auf die Mischmaterialien wie folgt.
Insbesondere ist in 6 die Abwicklungsansicht gezeigt, in der schraffierte Abschnitte die Stegabschnitte an dem Flügelende jedes Endabschnitts der Mischflügel zeigen, in der Vektoren die Flussmenge und die Richtungen der Mischmaterialien zeigen, und in der Konturpfeile schematisch die Flussmenge und die Richtungen der Mischmaterialien an dem Verbindungsabschnitt 2c zeigen, der den ersten und den zweiten Mischraum (2a, 2b) verbindet.
(Kleiner Endabstand)
Der hohe Endabschnitt 23S des langen Flügels 23 und der hohe Endabschnitt 23S des kurzen Flügels 24 sind nahe an der Innenwandfläche der Kammer 2, so dass sie die kleinsten Endabstände bilden, die Mischrotoren 4 bilden die hohen Endabschnitte derart aus, dass diese an einer beliebigen Position der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs 21 auftreten, wenn sich die Rotoren drehen, und somit wird eine große Scherkraft gleichmäßig weitergegeben, um die Mischmaterialien zu verteilen. Weiter sind die hohen Endabschnitte (23S, 24S) derart gestaltet, um die Kühleffizienz zu den Mischmaterialen in der Kammer 2 mit den Kühlmediumbahnen 12 durch Abschaben der Randschicht der Mischmaterialien zu verbessern, die an der Innenwandfläche der Kammer 2 anhaften. Außerdem sind die hohen Endabschnitte (23S, 24S) derart gestaltet, um einen Hauptanteil der Mischmaterialien, die an der Vorwärtsbewegungsseite angeordnet sind, zu einem benachbarten unterschiedlichen Endabschnitt in der Achsrichtung zu bewegen, um die Bewegung der Mischmaterialien in der Achsrichtung zu unterstützen.
Nachstehend ist die Gestaltung beschrieben, in der die hohen Endabschnitte an einer beliebigen Position der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs 21 auftreten. Die Hauptfunktion der durch die hohen Endabschnitte gebildeten kleinen Endabstände ist es, Materialien von einer Gehäuseinnenfläche abzuschaben. Die Gestaltung bildet eine Struktur zum Abschaben entlang der gesamten Länge in der Achsrichtung (Gesamtbereich in der Längsrichtung der Gehäuseinnenfläche) des Mischbereichs. In 2 sind senkrechte Linien, die fünf Bereiche unterteilen, in der waagrechten Richtung der Zeichnung gezeigt, wobei ein Bereich an der äußeren linken Seite den kurzen Flügel darstellt und die anderen vier Bereiche den langen Flügel darstellen. In jedem der fünf Bereiche tritt, da einmal „S (hoher Endabschnitt, kleiner Endabstand)" zwangsläufig vorgesehen ist, „S" in jedem Bereich ohne Fehlen auf, wenn sich die Mischrotoren drehen. Da „S" in allen Bereichen vorkommt, tritt „S" über die gesamte Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs auf, wenn sich die Mischrotoren drehen.
2 zeigt die vier Endabstände von „S, M, L, LL", die in jedem Bereich verwendet werden, um Endabstände an vier Flügeln in einem guten Gleichgewicht vorzusehen, aber es kann auch zum Beispiel „S, S, M, L" sein, so dass „S" zweimal über die gesamte Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs auftreten kann, wenn sich die Mischrotoren drehen. Alternativ können zwei „S" für einen Bereich vorgesehen sein, und es kann ein „S" für die anderen Bereiche vorgesehen sein. Demzufolge sollte „S" nur derart angeordnet sein, um einmal über die gesamte Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs aufzutreten, wenn die Mischrotoren eine Umdrehung ausführen.
Wenn der hohe Endabschnitt 23S des langen Flügels 23 und der hohe Endabschnitt 24S des kurzen Flügels 24 den Verbindungsabschnitt 2c durchlaufen, drängen sie außerdem die Mischmaterialien von einem (entweder der erste oder der zweite) Mischraum (2a, 2b) zu dem anderen (entweder der zweite oder der erste) Mischraum (2b, 2a) mit einer hohen Presskraft, so dass die Bewegung der Mischmaterialien zwischen dem ersten und dem zweiten Mischraum (2a, 2b) auch unterstützt wird.
(Großer Endabstand)
Andererseits sind der niedrige Endabschnitt 23LL des langen Flügels 23 und der niedrige Endabschnitt 24LL des kurzen Flügels 24 ausreichend von der Innenwandfläche der Kammer 2 entfernt, so dass sie die größten Endabstände bilden, wodurch sie die Menge der Mischmaterialien erhöhen, die durch die Endabstände hindurch treten, und die Bewegung der Materialien in der Umfangsrichtung unterstützen, wenn sich die Mischrotoren 4 drehen, und sich die Mischeffizienz verbessert. Zusätzlich wird ein Weitergeben einer lokalen großen Scherkraft gesteuert und die übermäßige Temperaturerhöhung der Mischmaterialien wird verhindert.
Da die Endabstände groß sind, kann selbst ein bei niedriger Temperatur hartes Material oder ein Material mit großer Körnung leicht durch die Endabstände hindurch treten, und daher können sie ein Plastifizieren oder Schmelzen des Gummis oder des Plastiks als das Mischmaterial unterstützen.
Da der niedrige Endabschnitt 23LL des langen Flügels 23 und der niedrige Endabschnitt 24LL des kurzen Flügels 24 eine kleine Presskraft zum Hinausdrängen der Mischmaterialien haben, können sie die Bewegung der Materialien zu dem ersten und dem zweiten Mischraum (2a, 2b) auf die andere Seite steuern, wenn die Materialien den Verbindungsabschnitt 2c durchlaufen. Somit können sie nur die Bewegung des Mischprodukts in denselben Mischraum unterstützen.
(Mittlerer Endabstand)
Außerdem sind der relativ niedrige Endabschnitt 23L und der relativ hohe Endabschnitt 23M des langen Flügels 23 und der relativ niedrige Endabschnitt 24L und der relativ hohe Endabschnitt 24M des kurzen Flügels 24 derart festgelegt, dass sie Endabstände mit einer Größe zwischen jenen Größen des niedrigen Endabschnitts (23LL, 24LL) und des hohen Endabschnitts (23S, 24S) des langen und des kurzen Flügels bilden, und sie sind derart konstruiert, um die Verteilung und das Vermischen der Mischmaterialien durch die niedrigen Endabschnitte (23LL, 24LL) und die hohen Endabschnitte (23S, 24S) der langen und der kurzen Flügel einzustellen.
(Verwindung der Flügel)
Außerdem ist in dem vorstehend beschriebenen langen Flügel 23, wie in der Abwicklungsansicht in 2 gezeigt ist, der Verwindungswinkel kontinuierlich verändert, so dass er von dem Ursprung P des einen Endabschnitts des Mischrotors zu dem Endpunkt Q des anderen Endabschnitts des Mischrotors allmählich kleiner wird, und die Abwicklungsform von dem Ursprung P zu dem Endpunkt Q ist in der nicht linearen verwundenen Kurve ausgebildet. Wie in 2 gezeigt ist, hat insbesondere der Abstand 42 nahe dem Ursprung des langen Flügels 23 einen größeren Steigungswinkel als der Steigungswinkel der virtuellen geraden Linie A, die durch Verbinden des Ursprungs P mit dem Endpunkt Q gebildet wird, und der Abschnitt 43 nahe dem Endpunkt des langen Flügels 23 hat einen kleineren Steigungswinkel als der Steigungswinkel der virtuellen geraden Linie A.
6 zeigt die Flussmenge und die Richtung der Mischmaterialien, wobei der Abschnitt 42 nahe dem Ursprung des langen Flügels 23 einen größeren Verwindungswinkel als in dem Fall des Flügels hat, der die Abwicklungsform entsprechend der virtuellen geraden Linie A hat, so dass die Bewegung der Materialien in der Rotorachsrichtung stärker als in dem Fall des Flügels unterstützt wird. Dies verbessert die Mischeffizienz der Mischmaterialien, und das Anhaften und die Ablagerung der Mischmaterialien an der Mischflügelfläche werden verhindert. Außerdem wird die Kühleffizienz durch die Kühlmediumbahnen 13 verbessert, die in den Mischrotoren 4 vorgesehen sind, wie in 5 gezeigt ist.
Andererseits hat der Abschnitt 43 nahe dem Endpunkt des langen Flügels 23 einen kleineren Verwindungswinkel als in dem Fall des Flügels, der die Abwicklungsform entsprechend der virtuellen geraden Linie A hat. Daher hat das Eingreifvermögen der Mischmaterialien in der Kammer 2 und die Verteilungseffizienz der Mischmaterialien eine höhere Priorität als die Bewegungsunterstützung der Materialien in der Rotorachsrichtung. Zusätzlich kann, da ein durch den Fluss der Mischmaterialien in der Mischrotorachsrichtung erzeugter übermäßiger Druck geringer ist, verhindert werden, dass die Mischmaterialien zu dem Wellendichtungsbereich an dem anderen Endabschnitt fließen.
Wie vorstehend beschrieben ist, können die nachstehenden Effekte mittels unterschiedlicher Größen (große und kleine) von Endabständen und der Mischflügel mit unterschiedlichen Verwindungswinkeln in der Kammer 2 einer tangential nicht ineinandergreifenden Bauart erhalten werden.
Insbesondere wird die Reduktion des effektiven Volumens der Kammer 2 verhindert, dass mit der Erhöhung der Flügel verbunden ist, und unterschiedliche Größen von Mischmaterialien können in der Kammer 2 effektiv miteinander eingreifen. Aufgrund der Erzeugung eines großen Bewegungsvermögens in verschiedenen Richtungen treten das Anhaften und die Ablagerung der Mischmaterialien an den Mischflügeln nicht auf, und eine höhere Mischeffizienz und Kühleffizienz können realisiert werden. Außerdem wird eine effektive Verteilung unterstützt, während die übermäßige Erhöhung der Temperatur der Mischmaterialien verhindert wird.
Mit dem vorstehend beschriebenen Synergieeffekt wird die Qualitätsreduktion der Mischmaterialien verhindert, die durch die Wärmeerzeugung verursacht wird, und die Anzahl der Flügel wird erhöht, um die Produktivität zu erhöhen, ohne die inhärente Verarbeitungsleistung des Mischers zu verschlechtern.
Wenn ein Mischvorgang für eine vorbestimmte Zeitdauer in der Kammer 2 ausgeführt wird und ein Mischprodukt eines gewünschten Mischzustands erhalten wird, wie vorstehend beschrieben ist, wird das Mischprodukt zu der Außenseite des Geräts durch Öffnen der Entnahmeklappe 11 abgegeben.
Zwei Mischrotoren werden in dem Chargenmischer verwendet, die in der Kammer in dem tangential nicht ineinandergreifenden Zustand aufgenommen sind. Jedoch ist der Mischrotor gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Mischrotoren können in dem Chargenmischer derart verwendet werden, dass die Flügelenden der Mischflügel in der Kammer miteinander eingreifend sind, das heißt, sie sind zum Beispiel in einem teilweise ineinandereingreifenden Zustand aufgenommen. Es ist anzumerken, dass die Erfindung nicht bei einem Chargenmischer anzuwenden ist, der die zwei Mischrotoren in einem vollständig ineinandergreifenden Zustand in der Kammer aufnimmt.
Weiter können vier Teile der langen Flügel und vier Teile der kurzen Flügel, die in einem gleichmäßigen Abstand an vier Positionen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, in diesem Ausführungsbeispiel auftreten, die Anordnung und die Anzahl der langen Flügel 23 und der kurzen Flügel 24, die Länge in der Achsrichtung des Flügelabschnitts und dergleichen können beliebig ausgewählt werden, solange drei oder mehrere der langen und der kurzen Flügel in der Umfangsrichtung auftreten.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Verwindungswinkel des kurzen Flügels mit einem festgelegten Wert eingestellt, aber der Verwindungswinkel des kurzen Flügels kann von dem Ursprung zu dem Endpunkt hin verändert werden. Somit wird bei der Unterstützung der Bewegung der Materialien in der Achsrichtung an dem Ursprung des kurzen Flügels die Mischeffizienz verbessert und die Ablagerung gesteuert, und der Druck der Mischmaterialien, der auf dem Wellendichtungsbereich aufgebracht wird, kann reduziert werden.
Außerdem können unterschiedliche Größen von Endabständen mit der gleichen Anzahl wie die Anzahl der Flügel in der Achsrichtung der langen Flügel auftreten, und unterschiedliche Größen von Endabständen können ferner an jedem Flügel in der Umfangsrichtung der langen Flügel entsprechend zu den Endabständen in der Achsrichtung auftreten. Des Weiteren können unterschiedliche Größen von Endabständen mit der gleichen Zahl wie die Zahl der kurzen Flügel in der Umfangsrichtung auftreten.
Solange ein kleiner Endabstand und ein oder mehrere größere Endabstände in der Achsrichtung des langen Flügels auftreten können, und die kurzen Flügel einen kleinen Endabstand und einen oder mehrere größere Endabstände zumindest in der Umfangsrichtung in einer uneinheitlichen Weise haben, und die langen und die kurzen Flügel derart angeordnet sind, dass der kleine Endabstand der langen Flügel und der kleine Endabstand der kurzen Flügel zumindest einmal über die gesamte Länge in der Achsrichtung des Mischabschnitts vorbeigehen, wenn der Mischrotor eine Umdrehung ausführt, kann die Anzahl, die Anordnung und dergleichen der Endabstände beliebig ausgewählt werden.
Weiter kann in diesem Ausführungsbeispiel ein Kühlmedium in den Kühlmediumbahnen strömen, die in dem Gehäuse und den Mischrotoren vorgesehen sind, um die Mischmaterialien in der Kammer abzukühlen, allerdings kann ein Heizmedium wie zum Beispiel heißes Wasser und Dampf in den Kühlmediumbahnen strömen, um die Mischmaterialien abhängig von der Zusammensetzung und der Art der Mischmaterialien zu heizen. Insbesondere kann in dem Fall eines harten Mischmaterials dieses Material mittels des Heizmediums geheizt werden, wenn ein Mischvorgang beginnt, und das Medium kann später gewechselt werden, um mit dem Kühlmedium einen Kühlvorgang auszuführen.
Des Weiteren ist die Einrichtung zum Abkühlen der Mischmaterialien nicht auf die vorstehend beschriebene Struktur beschränkt, in der das Kühlmedium in den Kühlmediumbahnen strömen kann, sondern verschiedene Strukturen wie zum Beispiel eine Struktur, in der eine Kühlummantelung um die Kammer herum angebracht ist, können angewandt werden.
Wie in 1 und in 5 gezeigt ist, verwenden die Rotoren in diesem Ausführungsbeispiel eine sogenannte unterteilte Segmentbauart, in der der gesamte Flügelabschnitt gleichmäßig unterteilt ist, aber mittlerweile kann die Breite jedes unterteilten Segments gleich oder ungleich sein. Alternativ können die Rotoren durch Gießen oder Bearbeiten in einem Stück hergestellt werden, und sie können innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, der in den angeführten Ansprüchen definiert ist, frei konstruiert werden.
Eine Vielzahl von Mischrotoren ist in einer Kammer, die einen kokonförmigen Querschnitt hat, in einem tangential nicht ineinandergreifenden Zustand aufgenommen, wobei eine Vielzahl von langen Flügeln und kurzen Flügeln an einem Flügelabschnitt der Mischrotoren vorgesehen ist. Die langen Flügel und die kurzen Flügel haben eine Vielzahl von unterschiedlichen Größen von Endabständen, wobei sich ein Verwindungswinkel der langen Flügel in der Achsrichtung verändert, wodurch eine Mischeffizienz und Verteilungseffizienz kompatibel sind. Weiter sind Kühlmediumbahnen gesondert in der Kammer und den Mischrotoren vorgesehen, um eine übermäßige Erhöhung der Temperatur der Mischmaterialien zu verhindern. Gemäß einem Chargenmischer, der die Mischrotoren verwendet, ist es möglich, eine Qualitätsreduktion der Mischmaterialien zu steuern, die durch eine Wärmeerzeugung verursacht wird, und die Produktivität durch Erhöhen der Anzahl der Flügel zu verbessern, ohne die inhärente Verarbeitungsleistung des Mischers zu verschlechtern.

Claims

Chargenmischer (1) mit einem Gehäuse (3), in dem eine Kammer (2) zum Mischen vorgesehen ist; einem Paar Mischrotoren (4a, 4b), die sich in zueinander entgegengesetzter Richtung drehen, wobei sich die Mischrotoren (4a, 4b) in einem nicht ineinandergreifenden Zustand befinden; und einer Kühlstruktur (12) zum Abkühlen der inneren Fläche der Kammer (2), wobei jeder Mischrotor (4a, 4b) einen Mischbereich (21) hat und Folgendes aufweist: einen langen Flügel (23), der in der Drehachsenrichtung des Mischrotors (4a; 4b) einen Ursprung an einem Endabschnitt des Mischbereichs (21) hat und sich weiter als die Mitte des Mischbereichs (21) erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors (4a; 4b) rückwärts gerichtet verwunden ist, wobei vier oder mehrere der langen Flügel (23) in der Umfangsrichtung des Mischrotors (4a; 4b) angeordnet sind; und einen kurzen Flügel (24), der in der Drehachsenrichtung des Mischrotors (4a; 4b) einen Ursprung an dem anderen Endabschnitt des Mischbereichs (21) hat und sich zu einer Position vor der Mitte des Mischbereichs (21) erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors (4a; 4b) rückwärts gerichtet verwunden ist, wobei vier oder mehrere der kurzen Flügel (24) in der Umfangsrichtung des Mischrotors (4a; 4b) angeordnet sind, wobei ein kleiner Endabstand und ein oder mehrere größere Endabstände in der Achsrichtung der vier oder mehreren langen Flügel (23) auftreten, ein Verwindungswinkel an dem einen Endabschnitt der vier oder mehreren langen Flügel (23) 30° bis 65° beträgt, die vier oder mehreren langen Flügel (23) in einer verwundenen Kurve ausgebildet sind, deren Verwindungswinkel mit zunehmender Entfernung von dem einen Endabschnitt kleiner wird, die vier oder mehreren kurzen Flügel (24) zumindest in der Umfangsrichtung mit einem kleinen Abstand und einem oder mehreren größeren Abständen in einer uneinheitlichen Weise angeordnet sind, und die langen und die kurzen Flügel (23, 24) derart angeordnet sind, dass die kleinen Endabstände zumindest einmal an der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs (21) anhand des kleinen Endabstands des langen Flügels (23) und des kleinen Endabstands des kurzen Flügels (24) vorbeigehen, wenn der Mischrotor (4a; 4b) eine Umdrehung ausführt.
Chargenmischer nach Anspruch 1, wobei der Verwindungswinkel des Endes der langen Flügel (23), der sich von einem Endabschnitt entfernt, 10° bis 55° beträgt, und ein Verwindungswinkel an dem anderen Endabschnitt der kurzen Flügel (24) 20° bis 45° beträgt und er kleiner als der Verwindungswinkel der langen Flügel (23) an dem einen Endabschnitt ausgebildet ist.
Chargenmischer nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der kleinen Endabstände zu einem Kammerinnendurchmesser 0,005 bis 0,025 beträgt, und das Verhältnis der größeren Endabstände zumindest ein Verhältnis von 0,01 bis 0,05, 0,02 bis 0,1 und 0,025 bis 0,15 ist.
Chargenmischer nach Anspruch 3, wobei die langen Flügel (23) vier oder fünf Teile sind und Endabstände aufweisen, die ein Verhältnis zu dem Kammerinnendurchmesser von 0,005 bis 0,025, 0,01 bis 0,05, 0,02 bis 0,1 und 0,025 bis 0,15 in der Achsrichtung jedes langen Flügels (23) aufweisen, und die kurzen Flügel (24) vier oder fünf Teile sind und jeder kurze Flügel (24) in der Umfangsrichtung einen Endabschnitt mit dem Verhältnis zu dem Kammerinnendurchmesser von 0,005 bis 0,025, 0,01 bis 0,05, 0,02 bis 0,1 und 0,025 bis 0,15 aufweist.
Chargenmischer nach Anspruch 4, wobei die Anzahl der langen Flügel (23) und die Anzahl der kurzen Flügel (24) gleich ist, wobei Endabstände der gleichen Zahl wie die Zahl der langen Flügel (23) an jedem langen Flügel (23) auftreten, wobei unterschiedliche Endabstände, die zu den Endabständen in der Achsrichtung korrespondieren, ferner in der Umfangsrichtung der langen Flügel (23) an jedem Flügel auftreten, und unterschiedliche Endabstände der gleichen Zahl wie die Zahl der kurzen Flügel (24) in der Umfangsrichtung an jedem Flügel auftreten.
Chargenmischer nach Anspruch 4, wobei die Mischrotoren (4a; 4b) in dem Inneren der Rotoren (4a; 4b) Bahnen (13) zum Strömen eines Kühlmediums haben.
Chargenmischer nach Anspruch 6, wobei der Querschnitt der Kühlmediumbahnen (13) in einer ähnlichen Form wie der Querschnitt des Mischrotors (4a; 4b) ausgebildet ist.
Mischrotor (4a; 4b), der einen Mischbereich (21) hat, wobei der Rotor (4a; 4b) Folgendes aufweist: einen langen Flügel (23), der in der Drehachsenrichtung einen Ursprung an einem Endabschnitt des Mischbereichs (21) hat und sich weiter als die Mitte des Mischbereichs (21) erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors (4a; 4b) rückwärts gerichtet verwunden ist, wobei vier oder mehrere der langen Flügel (23) in der Umfangsrichtung des Mischrotors (4a; 4b) angeordnet sind; und einen kurzen Flügel (24), der in der Drehachsenrichtung einen Ursprung an dem anderen Endabschnitt des Mischbereichs (21) hat und sich zu einer Position vor der Mitte des Mischbereichs (21) erstreckt, so dass er in der Drehrichtung des Mischrotors (4a; 4b) rückwärts gerichtet verwunden ist, wobei vier oder mehrere der kurzen Flügel (24) in der Umfangsrichtung des Mischrotors (4a; 4b) angeordnet sind, wobei ein hoher Endabschnitt (23S) und ein oder mehrere niedrigere Endabschnitte (23M, 23L, 23LL) in der Achsrichtung und der Umfangsrichtung jedes langen Flügels (23) vorgesehen sind, die vier oder mehreren langen Flügel (23) in einer verwundenen Kurve ausgebildet sind, deren Verwindungswinkel mit zunehmender Entfernung von dem einen Endabschnitt kleiner wird, und die vier oder mehreren kurzen Flügel (24) zumindest in der Umfangsrichtung der kurzen Flügel (24) mit einem hohen Endabschnitt (24S) und einem oder mehreren niedrigeren Endabschnitten (24M, 24L, 24LL) in einer uneinheitliche Weise angeordnet sind.
Mischrotor nach Anspruch 8, wobei die langen und die kurzen Flügel (23, 24) derart angeordnet sind, dass, wenn der Rotor (4a; 4b) eine Umdrehung ausführt, die hohen Endabschnitte aufgrund des Vorhandenseins des hohen Endabschnitts des langen Flügels (23) und des hohen Endabschnitts des kurzen Flügels (24) an der gesamten Länge in der Achsrichtung des Mischbereichs (21) vorbeigehen.
Mischrotor nach Anspruch 9, wobei die kurzen Flügel (24) vier oder fünf Teile sind.
Mischrotor nach Anspruch 10, wobei in dem Inneren des Mischrotors (4a; 4b) Bahnen (13) zum Strömen eines Kühlmediums vorhanden sind.
Mischrotor nach Anspruch 11, wobei der Querschnitt der Kühlmediumbahnen (13) in einer ähnlichen Form wie der Querschnitt des Mischrotors (4a; 4b) ausgebildet ist.