JP2010179562A - 2軸連続式混練機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の混練機1は、バレル2内で回転する混練ロータに対して混練ロータを回転自在に支持するフレーム部材12が少なくとも1つ以上備えられており、フレーム部材12が基礎土台17に埋設された補剛部材18に固定されていることを特徴とするものである。フレーム部材12は、混練ロータを駆動側で支持する駆動側のフレーム部材12を2以上有しているか、基礎土台17側に2以上に分岐された脚部21を備えているのが好ましく、この駆動側のフレーム部材12同士又は脚部21同士が補剛部材18を介して連結されているのがより好ましい。
【選択図】図2
Description
ところが、近年は原油や天然ガスの価格が高騰しており、PEやPPなどのプラントにおいてもコストメリットに優れた製造設備に対するニーズが増大してきている。このようなニーズを背景としてPEやPPなどのプラントの生産能力は年々拡大し、混練機に対しても高生産量化の市場要求が高まっている。それゆえ、近年は高生産量化の市場要求に応えるために混練機は大型化すると共に低コスト化する傾向にある。
このようなフレーム部材の剛性不足を補うためには、個々のフレーム部材を大型化すると共に分割されたフレーム部材を一体化してフレーム部材全体の高剛性化を図る必要がある。ところが、フレーム部材をこれまで以上に大型化すると、搬送や組立や保守などの作業に多大な労力が必要となり好ましくない。また、このようなフレーム部材の大型化や一体化は、フレーム部材を分割して2軸連続式混練機の軽量化や低コスト化を目指す当初の目的に逆行するものとなる。
即ち、本発明の2軸連続式混練機は、バレル内で回転する混練ロータに対して、該混練ロータを回転自在に支持するフレーム部材が少なくとも1つ以上備えられており、前記フレーム部材が、基礎土台に埋設された剛性を有する補剛部材に締結具で固定されていることを特徴とするものである。
このようにすれば、フレーム部材が基礎土台に埋め込まれた補剛部材に連結されているため、フレーム部材が基礎土台に埋め込まれた補剛部材と一体になってフレーム部材の剛性が向上し、混練機の大型化が可能となる。また、補剛部材を基礎土台に埋め込んでおけば、混練機のフレーム部材自体は軽量化できるので、混練機を低コスト化することもが可能となる。さらに、基礎土台より地上側にあるフレーム部材を大型化する必要がないので、保守点検等も楽に行うことができる。
このように混練ロータの動的荷重が加わりやすい駆動側のフレーム部材を補剛部材に連結すれば、混練ロータをより強固に支持できるからである。また、駆動側に2以上設けられたフレーム部材のそれぞれを補剛部材に連結する際は、フレーム部材同士を補剛部材を介して連結することでフレーム部材の剛性をより高めることが可能となる。
このようにすれば、2以上の脚部を持つことでフレーム部材の剛性が若干弱くなっても、基礎土台側で2以上に分岐された脚部同士を補剛部材を介して連結することで、フレーム部材に高い剛性を発揮させることができる。
以下、第1実施形態の混練機1を図面に基づき説明する。
図1に模式的に示されるように、第1実施形態の混練機1は、異方向回転型の2軸連続式混練機1(以降、単に混練機1という)である。混練機1は、内部が空洞に形成されたバレル2と、バレル2の内部を軸心方向に沿って挿通する一対の混練ロータ3、3とを有している。
なお、以降の説明において、図1の紙面の左側を混練機1を説明する際の上流側又はドライブエンド側とし、紙面の右側を下流側又はウォータエンド側とする。また、混練ロータ3の回転軸に沿った方向を混練機1を説明する際の軸心方向と呼び、紙面の前後に沿った方向を混練機1を説明する際の左右方向と呼ぶ。さらに、図1の紙面の上側及び下側を混練機1を説明する際の上側及び下側と呼ぶ。
バレル2は、軸心方向のドライブエンド側にホッパ5を有しており、このホッパ5から材料を空洞部4に供給可能となっている。バレル2は、軸心方向の中程(後述する混練ロータ3の混練部の下方位置)においてバレル支持部材15によって基礎土台17に固定され、支持されている。
混練ロータ3は、混練機1本体の内部を軸心方向に貫通するように左右方向に一対設けられている。混練ロータ3とフレーム部材12との間には、フレーム部材12に対して混練ロータ3を回転自在に支持する軸受部7が軸心方向に複数箇所(本実施形態では3箇所)に亘って設けられており、この軸受部7により混練ロータ3はフレーム部材12に対して回転自在に支持されている。
混練ロータ3は、上流側がストレート筒状に形成されており、このストレート筒状の部分の下流側には材料を混練する混練部9や材料を下流側に送り出すスクリュ部10が軸心方向に沿って備えられており、これらが回転することで材料を混練しながら下流側に送り出せるようになっている。
ところで、本発明の混練機1は、バレル2が軸心方向に複数(本実施形態では3つ)の部材に分割されており、これらの部材を軸心方向に連結することで一体的なバレル2となるようになっている。本実施形態では、バレル2は、上流側に第2ドライブエンドフレーム部材13と第1ドライブエンドフレーム部材14とが一体的に連結されており、下流側にウォータエンドフレーム部材16が一体的に連結されている。
ところが、大型化することで重量が増した混練ロータ3やバレル2の荷重(特には動的荷重)を分割された複数のフレーム部材12を用いて支えようとすると、単一のフレーム部材12に比べて個々のフレーム部材12の剛性が小さいため、混練機1の支持構造の剛性が不足しやすくなる。そこで、本発明では、フレーム部材12を基礎土台17に埋設された剛性を有する補剛部材18に固定して、フレーム部材12と補剛部材18とを一体化してフレーム部材12を軽量化しつつも高い剛性を発揮できるようにしている。本実施形態では、上述した複数のフレーム部材12のうち、駆動側で混練ロータを支持する2つの第1ドライブエンドフレーム部材14及び第2ドライブエンドフレーム部材13をそれぞれ基礎土台17に埋設された補剛部材18に固定して、これらのフレーム部材12同士が補剛部材18を介して連結している。
図2に示すように、補剛部材18は、互いに直交するように格子状に組み合わされた複数の鉄骨部材23を溶接して形成されたフレーム構造となっている。本実施形態の補剛部材18のフレーム構造は、軸心方向に沿って配備された一対の鉄骨部材23同士を橋かけ状に繋いだはしご状のフレーム体を上下に2組備えており、これら2組のフレーム体同士を上下に鉄骨部材23で繋ぎ合わせることで形成されている。
補剛部材18のフレーム構造は、鉄骨部材23の取り付け方向に加わる力に対して強いため、上述のように鉄骨部材23が軸心方向又は軸心方向と垂直な方向に向くように補剛部材18を設置すると良い。このようにすれば、フレーム部材12に大きな負荷や振動が加わっても、これらの負荷や振動を補剛部材18で十分に支持できる。
なお、補剛部材18に対して第1ドライブエンドフレーム部材14及び第2ドライブエンドフレーム部材13を固定する方法としては、例えば補剛部材18の上面を基礎土台17の上面と面位置にまで伸ばして、この補剛部材18の上面に第1ドライブエンドフレーム部材14の脚部21、21や第2ドライブエンドフレーム部材13の下端を固定しても良い。また、補剛部材18が基礎土台17の上面近くに埋設されている場合は、基礎土台17を貫通するように設けられた締結具20(ボルト、アンカーボルト20)を打ち込んで、第1ドライブエンドフレーム部材14や第2ドライブエンドフレーム部材13と補剛部材18の上面とを連結するように固定しても良い。
実施例及び比較例に用いられる混練機1は、上述のように第1ドライブエンドフレーム部材14、第2ドライブエンドフレーム部材13、バレル支持部材15、ウォータエンドフレーム部材16の4つを備えており、これらで混練機による荷重を支持するように構成されている2軸連続式混練機1である。
実施例1及び比較例1で用いられる2軸連続式混練機1は総荷重29800kgfであり、実施例1及び比較例1ではこの2軸連続式混練機1を回転数440rpmで回転させている。また、実施例2及び比較例2で用いられる2軸連続式混練機1は総荷重61490kgfであり、実施例2及び比較例2ではこの2軸連続式混練機1を回転数360rpmで回転させている。
実施例1及び比較例1に対する、3倍周波成分の水平加振による結果を表1〜表4に示す。水平加振においては静荷重と6倍周波成分とは左右逆相で打ち消され、3倍周波成分が残る。
一方、実施例1(表1)及び比較例1(表2)で示される上述の傾向は、2軸連続式混練機1の総荷重が大きくなっても維持される。例えば、総荷重29800kgfの2軸連続式混練機1に代えて総荷重が61490kgfの2軸連続式混練機1を回転数360rpmで回転させて、表1や表2と同様に3倍周波成分を求めると、表4で示される実施例2及び表3で示される比較例2のようになる。
さらに、表1〜表4において各フレーム部材12に加わる荷重振動の振幅を比較すると、ウォータエンド側のフレーム部材12に比べて駆動側のフレーム部材12の方が荷重の振れ幅が大きく、動的荷重はフレーム部材12の中でも駆動側のフレーム部材12に特に加わりやすい傾向があることがわかる。それゆえ、フレーム部材12の中でも特に駆動側のフレーム部材12を補剛部材18に固定すれば、効果的に荷重振動の振幅を小さくすることが可能となる。
上記実施形態では、混練機1として異方向回転型の2軸連続式混練機1を例示した。しかしながら、本発明の混練ロータ3やバレル2の支持構造は、2軸連続式混練機1だけでなく2軸混練押出機にも用いることができるし、混練ロータ3の回転方向は同方向であっても良い。
上記実施形態では、フレーム部材12が複数に分割されたものを例示したが、例えばモノコックフレーム式のフレーム部材に対して、このフレーム部材に複数の脚部を設けても良く、これらの脚部21のそれぞれを基礎土台17に埋設された補剛部材18に連結して、脚部同士を補剛部材18を介して連結させることもできる。
上記実施形態では、補剛部材18として複数の鉄骨部材を溶接してなるものを例示したが、補剛部材18はフレーム部材の剛性を基礎土台17に埋設された部材で高めるもの、例えば複数の脚部同士を連結し固定したり、複数に分割されたフレーム部材同士を連結し固定するものであれば良く、その形状はブロック状等他のものを用いても良い。
2 バレル
3 混練ロータ
4 空洞部
5 ホッパ
6 混練度調整部
7 軸受部
8 減速機
9 混練部
10 スクリュ部
11 冷却水供給部
12 フレーム部材
13 第2ドライブエンドフレーム部材
14 第1ドライブエンドフレーム部材
14 フレーム部材
15 バレル支持部材
16 ウォータエンドフレーム部材
17 基礎土台
18 補剛部材
19 連結部材
20 締結部材
21 脚部
22 溝部
23 鉄骨部材
Claims (5)
- バレル内で回転する混練ロータに対して、該混練ロータを回転自在に支持するフレーム部材が少なくとも1つ以上備えられており、
前記フレーム部材が、基礎土台に埋設された剛性を有する補剛部材に締結具で固定されていることを特徴とする2軸連続式混練機。 - 前記フレーム部材は、前記混練ロータを駆動側で支持する駆動側のフレーム部材を2以上有しており、
前記駆動側のフレーム部材同士が前記補剛部材を介して連結されていることを特徴とする請求項1に記載の2軸連続式混練機。 - 前記フレーム部材は、前記混練ロータを駆動側で支持する駆動側のフレーム部材を有しており、
前記駆動側のフレーム部材は、前記基礎土台側に2以上に分岐された脚部を備えており、前記脚部同士が前記補剛部材を介して連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の2軸連続式混練機。 - 前記駆動側のフレーム部材又は脚部は、前記混練ロータの軸心方向に並んで、又は前記混練ロータの左右方向に並んで配備されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の2軸連続式混練機。
- 前記補剛部材は、複数の鉄骨部材を溶接することで構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の2軸連続式混練機。
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DE19848161A1 (de) * | 1998-10-20 | 2000-04-27 | Krupp Werner & Pfleiderer Gmbh | Schneckenmaschine |
JP2004249351A (ja) * | 2003-02-21 | 2004-09-09 | Toyota Motor Corp | プレス成形機及びプレス成形機の設置工法 |
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