JP2006305971A

JP2006305971A - 混練装置

Info

Publication number: JP2006305971A
Application number: JP2005133934A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Yokoo; 和俊横尾; Kenji Shinya; 謙治新屋; Koji Shintani; 幸司新谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】被混練材料の冷却性能の向上を図る。混練用材料の移動域における前半側および後半側の冷却温度の調整を個別に実施することを可能にする。
【解決手段】ケーシング１０内に投入された被混練材料を、ケーシング１０内に配設された混練用ロータ２０の回転よって混練する混練装置であって、混練用ロータ２０の前半部２１および後半部２２に、この前半部２１および後半部２２に冷却媒体を流通させる互いに独立した第１冷却媒体通路２５および第２冷却媒体通路２６をそれぞれ形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム、プラスチック等の被混練材料を混練する混練装置に関するものである。

従来のこの種の混練装置は、ケーシング内に投入された被混練材料を該ケーシング内の混練用ロータの回転よって混練するように構成されている。
材料の混練中においては、ケーシングに設けられた冷却媒体通路に水等の冷却媒体が流通され、これによって該ハウジング内の材料が冷却される。（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２６４１４８号公報

最近においては、高発熱性の被混練材料が増加する傾向にあり、このため、被混練材料の冷却性能の向上が一層要求されるようになっている。
本発明の目的は、このような状況に鑑み、被混練材料の冷却性能の向上を図ることができ、かつ、混練用材料の移動域における前半側および後半側の冷却温度の調整を個別に実施することが可能な混練装置を提供することにある。

本発明は、ケーシング内に投入された被混練材料を、該ケーシング内に配設された混練用ロータの回転よって混練する混練装置であって、前記混練用ロータの前半部および後半部に、該前半部および後半部に冷却媒体を流通させる互いに独立した第１および第２冷却媒体通路をそれぞれ形成することによって上記目的を達成している。

この混練装置は、前記混練用ロータの前半部および後半部に回転動力を個別に与える動力源を備えてもよい。また、前記混練用ロータは、前記前半部および後半部が分離された構成を持たせることができる。

この混練装置は、前記第１および第２冷却媒体通路における前記冷却媒体の流通量を個別に調整する流量調整手段を備えることができる。また、前記ケーシングは、混練済み材料を下方に向かって排出する排出口を備えることができる。さらに、前記第１および第２冷却媒体通路は、前記冷却媒体が前記混練用ロータの翼部の表層部にも流通するように構成することができる。

本発明によれば、混練用ロータの前半部および後半部に、該前半部および後半部に冷却媒体を流通させる互いに独立した第１および第２冷却媒体通路をそれぞれ形成しているので、被混練材料の冷却性能の向上を図ることができる。また、混練用材料の移動域における前半側および後半側の冷却温度の調整を個別に実施することが可能である。

図１は、本発明に係る混練装置の実施形態を示している。
この混練装置は、ケーシング１０と、該ケーシング１０内に配設した混練用ロータ２０とを備えている。ケーシング１０の左端部上方には、被混練材料（たとえば、原料ゴムと、カーボンブラック、シリカ、オイル、薬品等の配合剤）を投入するための材料投入口１１が、また、該ケーシング１０の右端部下方には、混練終了物を排出する排出口１２がそれぞれ設けられている。

混練用ロータ２０は、前半部２１と後半部２２とに分割されている。ロータ前半部２１のシャフト２３の右端と、ロータ後半部２２のシャフト２４の左端は、図示していない結合手段で相互に結合され、かつ、上記シャフト２３および２４の左端部および右端部は、それぞれケーシング１０の左端および右端において回転可能に支持されている。
ケーシング１０の左端から突出した上記シャフト２３の端部には、動力伝達機構３０を介してモータ４０の回転動力が伝達され、また、ケーシング１０の右端から突出した上記シャフト２４の右端部には、動力伝達機構３１を介してモータ４１の回転動力が伝達される。

上記シャフト２３および２４の内部には、それぞれ一連の冷却媒体通路２５および２６が設けられている。冷却媒体通路２５は、シャフト２３の左端から右端近傍まで延びた後に折り返されて上記左端に戻るように形成され、同様に、冷却媒体通路２６は、シャフト２４の右端から左端近傍まで延びた後に折り返されて上記右端に戻るように形成されている。
上記冷却媒体通路２５は、入口が流量制御弁５０およびポンプ５１を介して冷却媒体タンク５２に連通するとともに、出口が該タンク５２に連通している。また、上記冷却媒体通路２６は、入口が流量制御弁５３およびポンプ５４を介して冷却媒体タンク５５に連通するとともに、出口が該タンク５４に連通している。

図示していないが、この実施形態に係る混練装置においては、ケーシング１０内に上記構成のロータ２０が２つ平行に配列されている。したがって、この混練装置は、２軸連続混練装置としての構成を有している。なお、本発明は、ロータの配列個数によらず実施可能である。
この混練装置においては、図示していないコントローラによって上記モータ４０、４１が同期運転される。これにより、前記材料投入口１１から投入された被混練材料は、上記ロータ前半部２１およびロータ後半部２２によって順次移送されながら混練された後、混練終了物として前記排出口１２から排出される。

なお、上記平行に配列された２つのロータ２０の前半部２１相互間の動力伝達および後半部２２相互間の動力伝達は、図示していない歯車等を介して行われる。また、排出口１２から排出される混練終了物は、図示していない再練（リミル）用混練装置に投入される。このとき、上記排出口１２が下方に向けられていることから、混練終了物を上記再練用混練装置の材料投入口の直接投入することができる。

混練中においては、ポンプ５１、５４が稼動されて、タンク５２内の冷却媒体がロータ前半部２１の冷却媒体通路２５に循環流通するとともに、タンク５５内の冷却媒体がロータ後半部２２の冷却媒体通路２６に循環流通する。この結果、被混練材料は、混練されている間にロータ前半部２１およびロータ後半部２２を介して冷却されることになる。なお、このとき、ケーシング１０に設けられた図示していない冷却媒体通路にも冷却媒体が流される。

ロータ前半部２１およびロータ後半部２２にそれぞれ専用の冷却媒体通路２５および２６を設けたこの実施形態に係る混練装置によれば、ロータ２０全体における伝熱性能の向上によって被混練材料を極めて効率よく冷却することが可能である。したがって、再練（リミル）回数を低減して、生産性の向上を図ることができる。

一方、この実施形態に係る混練装置においては、ロータ前半部２１の冷却媒体通路２５によって高冷却ゾーンを構成し、ロータ後半部２２の冷却媒体通路２６によって低冷却ゾーンを構成することができる。
すなわち、図示していないが、この混練装置は、タンク５２、５５内の冷却媒体の温度制御を行う手段と、流量制御弁５０、５３の開度を制御する手段とを備えている。したがって、タンク５２、５５内の冷却媒体の維持温度と、流量制御弁５０、５３の開度の少なくとも一方を適宜に設定することによって上記高冷却ゾーンと低冷却ゾーンを実現することができる。

上記高冷却ゾーンと低冷却ゾーンは、冷却媒体タンクが１つであっても実現可能である。なぜなら、冷却媒体通路２５、２６に同一温度の冷却媒体を循環させた場合でも、流量制御弁５０、５３の制御によって冷却媒体通路２５に冷却媒体通路２６よりも多量の冷却媒体を循環させることにより、上記高冷却ゾーンと低冷却ゾーンを実現することができるからである。
被混練材料は、混練当初における発熱温度が高いので、上記高冷却ゾーンおよび低冷却ゾーンを構成すれば、被混練材料の発熱変化に適合したより効率のよい冷却を実施することができる。

上記実施形態では、前述したように、ロータ前半部２１のシャフト２３の右端とロータ後半部２２のシャフト２４の左端とを結合手段で相互に結合させてある。しかし、上記シャフト２３および２４を結合しないで、それらの右端および左端を図示していない軸受けによって回動可能に支持するように構成しても良い。このように構成すれば、混練や被混練材料の移動がより円滑かつ効率よく行われるように、ロータ前半部２１とロータ後半部２２の回転数を個別に調整することが可能になる。

被混練材料の冷却効果を高めるには、上記ロータ２０の翼部２８の表層部を冷却することが望ましい。そこで、上記翼部２８の表層部に図２および図３（図２のＡ−Ａ断面図）に示すような冷却媒体通路２８０を設けている。
上記冷却媒体通路２８０は、前記シャフト２３（２４）の長手方向に配列する複数（この例では、複雑化を避けるため２つ）のディスク状空間部２８１と、これらのディスク状空間部２８１内にそれぞれ設けた中子２８２とによって構成されている。個々のディスク状空間部２８１は、シャフト２３（２４）の周面から翼部２８の表層部まで延びるようにその深さが設定されている。

上記中子２８２は、内周面がシャフト２３（２４）の周面に当接するように、また、外周面がディスク状空間部２８１の内側面に対向するように、ディスク状空間部２８１内に嵌合や金属接合(溶接他)等の手段で固定されている。上記個々のディスク状空間部２８１に形成された冷却媒体通路２８０は、スパイラル状をなすように連接されて、一連の冷却媒体通路を構成している。

図３において、前記冷却媒体通路２５（２６）に送り込まれた冷却媒体は、翼部２８側に向かう導入通路２５ａ（２６ａ）を通って上記スパイラル状の冷却媒体通路２８０の一端に流入した後、該通路２８０の他端から導出通路２５ｂ（２６ｂ）を通って排出される。この結果、翼部２８の表層部に冷却媒体を流通させて、最も冷却を必要とする該表層部を効率よく冷却することが可能になる。

上記においては、冷却媒体通路２８０をディスク状空間部２８１と中子２８２とによって形成しているが、この冷却媒体通路２８０を図４のようにして形成することも可能である。
すなわち、この図４に示す翼部２８は、周面に凹溝２８３を形成した内部部材２８４と、この内部部材２８３の表面全域を覆う外部部材２８５とで構成し、上記凹溝２８３と該凹溝２８３を覆う外部部材２８５とによって冷却媒体通路２８０を形成している。

上記外部部材２８５は、例えば、ステライトや鋼（例えば、ＳＳ４００）からなる薄肉の金属板によって形成され、溶接、ロウ付、ＦＳＷ接合等の適宜な接合手段を用いて内部部材２８４の外表面に密に被着される。この外部部材２８４の表面には、耐摩耗性（耐久性）確保のために、タングステンカーバイトＷＣを含有したＮｉ基溶性合金等のコーティング材料を溶射施工しても良い。

本発明に係る混練装置を概念的に示す縦断面図である。翼部に設けた冷却媒体通路を示す要部縦断面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。翼部に設けた冷却媒体通路の他の形成手法を示す要部縦断面図である。

符号の説明

１０ケーシング
１１材料投入口
１２排出口
２０混練用ロータ
２１ロータ前半部
２２ロータ後半部
２３，２４シャフト
２５，２６冷却媒体通路
２８翼部
４０，４１モータ
５０，５３流量制御弁
５１，５４ポンプ
５２，５５冷却媒体タンク
２８０冷却媒体通路

Claims

ケーシング内に投入された被混練材料を、該ケーシング内に配設された混練用ロータの回転よって混練する混練装置であって、
前記混練用ロータの前半部および後半部に、該前半部および後半部に冷却媒体を流通させる互いに独立した第１および第２冷却媒体通路をそれぞれ形成したことを特徴とする混練装置。
前記混練用ロータの前半部および後半部に回転動力を個別に与える動力源を備えることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
前記混練用ロータは、前記前半部および後半部が分離された構成を有することを特徴とする請求項２に記載の混練装置。
前記第１および第２冷却媒体通路における前記冷却媒体の流通量を個別に調整する流量調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
前記ケーシングは、混練済み材料を下方に向かって排出する排出口を備えることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
前記第１および第２冷却媒体通路は、前記冷却媒体が前記混練用ロータの翼部の表層部にも流通するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。