JP2504401B2 - 混合機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は混合機に関する。

従来の技術 混合機は適当な添加剤例えば染料、可塑剤、結合剤等
を添加してゴム及びプラスチック化合物を混合するため
にゴム及びプラスチック工業分野においては幅広く使用
されている。現在使用されているほとんどの混合機は19
35年発行の米国特許第2,015,618号に記載された技術を
その基本的デザインとしており、スパイラル形状の突出
表面あるいはノッグ（nog）を有する二つのロータから
構成されている。各々のロータには二つのノッグが設け
られており、一つのノッグはロータの全長にわたり伸長
しており、他のノッグは軸方向に分割された二つの部分
から構成され、この二つの部分間のギャップに他のロー
タの軸方向全長に伸長するノッグを受け入れるようにな
っている。ロータはケーシングにその軸が平行となるよ
うに取付けられそれぞれ互いに反対方向に回転するよう
になっている。各々のロータが回転すると、そのノッグ
がケーシングの内部表面を掃引し他のロータのノッグ間
で他のロータ表面に近接する位置まで伸長する。混合さ
れるべき化合物は、ロータとケーシング表面との相対運
動の結果、破砕及び混練作用にさらされる。混合される
べき化合物の過度の加熱を防止するために、混合機は水
の循環により冷却される。

米国特許第2,015,618号に記載されているような一般
的タイプの混合機は、ゴム及びプラスチック産業におい
ては長い間標準的なものであり、それらの特徴及びデザ
インの細部はよく知られている。この産業においては、
各々のノッグの半径方向外部表面とケーシングの対面す
る内部表面との間の半径方向ギャップ（間隙）が非常に
重要であることが知られており、代表的にはこのギャッ
プが約7mmに設定されている。同じ大きさのギャップ
を、各々のノッグの半径方向外部表面と他のロータの対
向する表面との間で、及び一方のロータのノッグの後端
部の後端エッジと他のロータのノッグの隣接する先端エ
ッジとの間で、保持するような努力がなされていた。

長期間ロータが使用されるとロータは摩耗し、特に各
々のロータの他のロータのノッグの半径方向外部表面に
面する部分は摩耗し易い。その結果ノッグとロータ表面
との間のギャップが顕著に増加する。このようなロータ
の摩耗は一部のオペレータによっては許容されている
が、これは主に摩耗したロータを交換するのに費用が発
生するからである。摩耗した混合機の性能は一般的にそ
れほどよくないと考えられる。

従来の混合機の一般的に認められている他の特徴は、
混合機ケーシングの端面に隣接するロータのノッグの軸
方向端部の特性である。一般的に、ロータのノッグがケ
ーシングの端部壁を横切って通過するとき、ノッグ端部
の清掃効果を改良するために各々の螺旋状ノッグの先端
及び後端部はロータの軸方向端部まで伸長している。さ
らに米国特許第2,015,618号に示されているように、端
部壁上での削り効果を改善するためにノッグの後端部の
先端エッジは回転方向にしばしば曲げられている。さら
に混合されるべき化合物をよく混合しノッグとケーシン
グ表面との間の望ましい削り効果を得るために、ロータ
ノッグの先端部は一般的にロータ軸に平行な先端エッジ
と真直ぐな後端エッジを有するように形状付けられてい
る。これらの特徴にもかかわらず一連のバッチ処理の間
での混合機の清掃が困難であるという問題がある。これ
は一つのバッチ（batch）からの極く少量の物質でも後
続するバッチの品質に非常に大きく影響するので、特に
連続するバッチでの色が大きく相違するとき非常に大き
な問題となる。

発明の目的 本発明は以上の点に鑑みなされたもので、上述した従
来技術の問題点を解決あるいは改善した混合機を提供す
ることを目的とする。

発明の構成 本発明によれば、ケーシングと、その回転軸が互いに
平行なケーシングに支持された二つのロータと、前記二
つのロータを反対方向に回転する手段とから構成される
混合機が提供される。各々のロータは一般的に螺旋形状
の二つのノッグを有しており、一方のノッグは一つの形
成体から構成され、他方のノッグは軸方向に離間された
二つの形成体から構成されており、これらの形成体の間
に他のロータが回転すると他のロータのノッグの一つの
形成体から構成されたノッグを受け入れるようになって
いる。一方のロータの各々のノッグの半径方向外部表面
と他方のロータの隣接表面との間の半径方向距離は各々
のロータノッグの半径方向外部表面とケーシングの内部
表面との間の半径方向距離よりも十分に大きくなるよう
に構成されている。

上述した構成をとることにより、従来の混合機に比較
して単位時間当りの混合機の生産量を増加することがで
きる。すなわち一つのバッチにおいて混合時間を増加せ
ずにより多くの物質を混合することができる。

望ましくはノッグとロータとの間の距離はノッグとケ
ーシングとの間の距離の二倍よりも大きくなるようにし
てある。例えばノッグとケーシングとの間の距離を6.5m
mとした場合、ノッグとロータとの間の距離は15mmであ
る。ノッグとロータとの間の距離とノッグとケーシング
との間の距離の比は上述した値に限られるものではな
く、たとへば３対２の比率あるいは７対４の比率も採用
可能である。ロータの直径は、突出部を形成するノッグ
の部分を除いて一様に形成されるが、ノッグの下方に
「足跡」状にノッグに対向するロータ表面に凹部が形成
されるのが望ましい。これらの凹部の縁部はスムーズな
形状をしているのが望ましい。

本発明の混合機はさらに次の特徴を有している。すな
わち、各々のロータの一つの形成体より構成されたノッ
グの後端部とケーシングの軸方向端面との間に軸方向の
ギャップが形成されており、これにより混合される物質
はこのギャップを通過できるようになされている。

この配置をとることにより物質の循環が改良され、こ
れにより混合された一塊の物質を混合機から投棄してそ
の後混合機を清掃するのが容易となり、その結果生産量
を効果的に増加することができる。さらにこの構成をと
ることにより、混合に要する時間を増加せずにあるいは
混合の品質を低下させずに、一つのバッチで処理できる
物質の量を増加させることができ、生産量を結果的に増
加することができる。

本発明はさらに次の特徴を有している。すなわち、各
々のロータノッグの後端部とロータ回転方向の他のノッ
グの先端部との間の最小ギャップが、ノッグの半径方向
外部表面とケーシングとの間のギャップよりも十分に大
きくなるように構成されている。この構成をとることに
より、生産量をまた増加することができる。

本発明の混合機はさらに次の特徴も有している。すな
わち、それらの表面を横切る物質の流れを補助するため
にチャンバーの端部に隣接するノッグの側部が流線形状
に形成されている。この配置をとることにより、混合機
から混合された物質を投棄してその後混合機を清掃する
のが容易となる。

以下本発明を図面を参照してその一実施例について詳
細に説明することにする。

実施例 先ず第１図及び第２図を参照すると、これらは本発明
の理解を助けるために従来の混合機の軸方向端面図及び
一方のロータの展開図を示している。先ず第１図を参照
すると、二つのロータ１及び２はその壁が破線５で示さ
れているケーシング中において平行な軸３及び４の周り
に回転可能に支持されている。ケーシングの上部は混合
すべき物質を一般的に油圧ラムにより供給するために開
口しており、ロータの下部でケーシング中央部には混合
機から混合された物質を投棄するための着脱可能なドア
（図示せず）が設けられている。各々のロータには一般
的に螺旋形状の二つのノッグ（突出部）６及び７が形成
されている。一方のノッグは一つの隆起した形成体によ
り形成されロータの軸方向全長に伸長しており、他方の
ノッグは軸方向に離間した二つの隆起した形成体により
形成され、二つの形成体の間にはロータが回転されると
他のロータのノッグ６が受け入れられるようになってい
る。

第２図を参照すると、ロータを展開したロータ表面を
示している。この図より明らかなように、ノッグ部分７
は軸方向に離間した一般的に螺旋状の二つの部分から構
成されている。各々の螺旋状ノッグは、ロータの軸方向
全長にわたり伸長し、周方向にはロータの半周よりも僅
かばかり長い距離だけ伸長している。第２図において、
線８、９、10、11は互いに周方向90度離間されている。

次に第３図及び第４図を参照すると、これらの図は本
発明の混合機のそれぞれ軸方向端面図及び一方のロータ
の展開ロータ表面図を示している。これらの図から明ら
かなように、本発明は第１図及び第２図に示した従来の
混合機に比較して四つの大きな相違を有している。

第１の相違は、陰影部分12のロータ部分が切削され研
削されて凹部を形成していることであり、ロータが回転
するとこれらの凹部上を所定のギャップを保って他のロ
タのノッグが回転する。これにより、他のロータの「足
跡」が陰影部分12上に投影される。かくして、各々のノ
ッグの半径方向外部表面と他のロータの表面との間の最
小半径方向距離は凹部の深さだけ、例えば6.5mmから15m
mに、増加されることになる。第３図の破線は一つの凹
部の一方の端部の断面を示している。凹部の縁部は流線
形状に形成されていることがわかる。

第２の相違は、長いノッグ６の後端部13がカットされ
ていることである。この構造をとることにより、ノッグ
６の後端部13とケーシング（図示せず）の端部壁との間
に約20mmのギャップが形成される。

第３の相違は、各ロータのノッグの隣接する端部にお
けるニップ面14を研削し、ノッグの隣接する端部の間の
間隔を例えば7mmから14mmに増加していることである。
ここでニップ面という用語は、ロータが回転するとき近
接して回転する各ロータのノッグ表面を示すために使用
される。

第４の相違は、それを通しての物体の流れを改良する
ためにノッグの軸方向端部の部分15を流線形状にしてい
ることである。

第３図及び第４図に示される本発明の混合機による
と、同じ基本的形状を有する第１図及び第２図に示され
た従来の混合機に比較して、混合時間を増加せずあるい
は混合品質を悪化させずに、１バッチ当りの物質の生産
量を12乃至17％増加させることができた。上述した基本
的形状とは、ノッグの外部直径が477mm、ロータ本体の
直径が349mm、ケーシングの内部直径が490mm、ロータの
長さが635mmである。

しかし標準ロータと同じ混合時間を維持するために
は、ロータの回転速度を５％ほど増加する必要がある場
合がある。１バッチ当りの電力消費は従来と同じであ
り、そのため本発明によると大きなバッチを処理するこ
とができるので電力消費率を減少することができる。

本発明はケーシングを有する完成された混合機につい
て説明してきた。しかし本発明により改良されたロータ
は完成された混合機の一部品としてでなく、従来からあ
る混合機のロータの交換部品としても使用することがで
きる。

ノッグとロータ本体との間のギャップを増加するため
に局部的な「足跡」あるいは凹部をロータに設けること
が上述されている。しかし同じ効果を達成するために、
ロータ本体の全体を小さな直径となるように構成しても
よい、しかしロータ本体の冷却表面領域が維持されるの
で、ロータ表面に凹部を形成するのが望ましい。この冷
却表面領域はロータ本体を小さな直径で構成した場合に
は維持することができない。さらに、１バッチの処理量
は混合機のチャンバーの実際の容積よりもロータニップ
を通して物質を取り入れ通過させるロータの性能に大き
く影響されるので、ロータ表面に局部的な凹所を形成す
ることにより物質の通過路をできるだけ浅く維持でき、
これにより混合物質とロータ及び混合チャンバーの作動
表面との間の大きな接触領域を提供することができる。

適当な内部冷却空間及び通路を達成するために及びロ
ータと軸とのネック部における最大曲げ強さを達成する
ために、ロータ鋳造作業において二部分軸焼ばめが一般
的に使用される。足跡状凹部を使用することにより、ロ
ータの直径をその全体にわたり縮小するときに起るルー
プ状の過度のストレスを避けることができる。これによ
り曲げ剛性も維持される。

上述したように本発明によればノッグの隣接する端部
間の間隔が大きくなるので、ロータ間のギャップを通し
てノッグが物質を混合機中に引き入れる能力を増加する
ことができ、この結果１バッチの作業量を増加すること
ができる。

ノッグ端部のニップは180度回転毎に起こるロータ間
のバリヤーを形成し、望ましい混合に必要不可欠である
混練作用を提供する。しかしもしノッグ端部のニップが
狭すぎる場合には、混合物質の過度の圧縮が起き、混合
チャンバー内における混合物質の動きが制限される。こ
の場合には混合作用に何も寄与せずに電力消費及び熱の
発生が増加することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の混合機の軸方向ロータ端面図、 第２図は第１図の一つのロータを展開したロータ表面展
開図、 第３図は本発明の混合機の軸方向ロータ端面図、 第４図は第３図の一つのロータを展開したロータ表面展
開図である。 １、２……ロータ、６、７……ノッグ（突出部）、12…
…凹部、13……ノッグの後端部、14……ニップ面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘムルート・ホーマン ドイツ連邦共和国、3057ニユースタツト １、ダイクベルグ ５ (72)発明者 ハインツ・ローサー ドイツ連邦共和国、3075ローデワルド、 ナインヘグナー・シユトラツセ ５ (72)発明者 ギユンター・ヴイカール ドイツ連邦共和国、3410ノースエイム、 ニユウースタツター・リング 11ａ (56)参考文献 特公 昭53−8377（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングと、それぞれ回転軸が平行にな
   るようにケーシング中に支持された二つのロータと、前
   記ロータを反対方向に回転する手段とから構成され、各
   々のロータは概略螺旋形状の二つの突出部（ノッグ）
   （6,7）を有しており、各突出部（6,7）はロータ軸回り
   に同一方向に回転するとともにロータの軸方向両端部に
   伸長しており、一つの突出部（６）は一つの形成体によ
   り構成されており、他の突出部（７）は軸方向に離間し
   た二つの形成体により構成されロータが回転すると他の
   ロータの一つの形成体から構成されている突出部（６）
   がそれらの間に受け入れられるようになっている混合機
   において、 一方のロータの各々の突出部（6,7）の半径方向外側表
   面と他方のロータの隣接表面との間の半径方向距離を、
   各々のロータの突出部（6,7）の半径方向外側表面とケ
   ーシングの内部表面との間の半径方向距離よりも十分に
   大きくなるように構成し、 各ロータの一つの形成体より構成される突出部（６）の
   後端部（13）とケーシングの隣接する軸方向端部との間
   に混合されるべき物質の通過を許容する軸方向の間隙が
   設けられており、 各ロータの突出部の後端部（14）とロータが回転する方
   向の他の突出部の先端部（14）との間の最少間隙は、ロ
   ータ突出部の半径方向外側表面とケーシングとの間の間
   隙よりも十分に大きくなるように形成されているととも
   に、 チャンバの端部に隣接する突出部の側部（15）は流線形
   状に形成されており、これによりその表面を横切る物質
   の流れを向上させることを特徴とする混合機。
2. 【請求項２】突出部（6,7）とロータとの間の距離は突
   出部（6,7）とケーシングとの間の距離の２倍以上であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の混合
   機。
3. 【請求項３】突出部（6,7）を除いた各ロータの直径は
   一様であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の混合機。
4. 【請求項４】各ロータの外側表面には凹部（12）が形成
   されており、各凹部（12）は突出部が二つのロータの間
   に位置するとき他のロータの該突出部に対向することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の混合
   機。