JP3618836B2 - Operating method of extrusion molding machine and extrusion molding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は都市ごみの焼却灰、都市ごみの焼却時に電気集塵機、バグフィルタ等により収集されるEP灰、流動床焼却炉の焼却灰等の飛灰の固化処理に用いる押出成形機及びその運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、飛灰等の固化処理としては、飛灰に固化剤を混合して水和反応により固化することが行われている。このための工程は混合、混練、押出し成形となるが混練と押出し成形を行うことができる押出成形機が多用されている。
【0003】
この押出成形機はトラフ中に平行する二本の回転体により原料の混練とを行うと共に原料に推進力を与え、トラフ端部に設けたダイスから押出し成形するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の押出成形機では原料飛灰と固化剤のセメントの混合物が自硬性を持っているので、ダイスを備えた前面フランジ(ダイスホルダ)を開閉自在にトラフに取着しておいて、運転終了時に原料を供給しないで混練物が押出されなくなるまで運転し、その後停止し、前面フランジを開いて前面フランジの内面及びダイスの清掃を行っている。
【0005】
運転終了時トラフ内の原料が押し出されなくなるとダイス穴に混練物が詰ったまま、時間と共に硬化する。
【0006】
そのため、前回停止後時間が経過、例えば前日夕方に停止し、その翌朝に運転すると、ダイスが固化した混練物で閉塞してしまい、混練と押出しを行う回転体の推力のみで押し出すことができず、又駆動装置に過負荷が生ずる。
【0007】
又、作業終時は、原料を供給しないで運転することにより押出成形機内部の混練物はほぼ排出されるが若干はトラフに残る。この残った混練物は時間と共に硬化するので、次に運転を開始するまでの時間が長いと、トラフ内での混練物の固化が進んでいるため、負荷が増大して押出成形機の始動が非常に困難となる。
【0008】
そのため、押出成形機の運転終了後に、ダイスを備えた前面フランジ(ダイスホルダ)を開いて、ダイス穴に詰った混練物を突き棒を手でもって押し出し、その後、ブラシでダイス穴を清掃していた。従って押出成形機の運転開始から運転終了までは連続運転で人力を要さないが、運転終了後に前記の手作業が加わり、完全な自動運転ではなかった。
【0009】
本発明は、上記のような、運転終了後における手作業をなくすることにより自動化された押出成形機の運転方法を提供することを目的とする。
【0010】
上記運転方法によれば、始動時運転動力が小さくなる。本発明は上記発明を実施した場合において、始動時運転動力を更に小さくできる押出成形機を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の発明は水和反応により固化する固化剤と被処理物との混合物を原料としこの原料の混練を行う押出成形機であって、一方の上部に入口を有し、他方の軸方向にダイスを備えた出口を有するトラフ中に平行な水平軸を同方向に同一速度で回転可能に配し、トラフの内周とその外周が接近して混練と押出しを行う回転体を軸に並列固定し、該軸を駆動装置に連結した押出成形機の運転方法において、運転終了後押出成形機内部に残った混練物の初期固化状態を破壊して、その混練物を押し出すことによりダイスに詰った成形物の初期付着力を破壊し得る固化時間間隔をおいてから、間欠的に原料を供給しないで空運転を行うことを特徴とする押出成形機の運転方法である。
【0012】
本発明の第2の発明は前記空運転は一定時間毎に行われることを特徴とする第1の発明に記載の押出成形機の運転方法である。
【0013】
本発明の第3の発明は、前記空運転は、運転終了後間をおいて最低1回行われることを特徴とする第1の発明に記載の押出成形機の運転方法である。
【0014】
本発明の第4の発明は水和反応により固化する固化剤と被処理物との混合物を原料としこの原料の混練連を行う押出成形機であって、一方の上部に入口を有し、他方の軸方向にダイスを備えた出口を有するトラフ中に平行な水平軸を同方向に同一速度で回転可能に配し、トラフの内周と外周が接近して混練と押出しを行う回転体を軸に並列固定し、該軸を駆動装置に連結した押出成形機の運転方法において、原料を供給し乍ら押出成形機を連続運転している状態で原料の供給を断つと同時に押出成形機を停止して押出作業を終了し、作業終了後押出成形機内部に残った混練物の初期固化状態を破壊して、その混練物を押し出すことによりダイスに詰った成形物の初期付着力を破壊し得る固化時間間隔をおいてから、原料を供給しないで間隔をおいて間欠運転を行うことを特徴とする押出成形機の運転方法である。
【0015】
本発明の第5の発明は押出成形機を停止した日の夕方より、その翌朝の運転開始までを間欠運転期間とし、間欠運転時間の合計がトラフ中の混練物が押出されてなくなる運転時間であることを特徴とする第4の発明に記載の押出成形機の運転方法である。
【0016】
本発明の第6の発明は水和反応により固化する固化剤と被処理物との混合物を原料としこの原料の混練を行う押出成形機であって、一方の上部に入口を有し、他方の軸方向にダイスを備えた出口を有するトラフ中に平行な水平軸を同方向に同一速度で回転可能に配し、トラフの内周とその外周が接近して混練と押出しを行う回転体を軸に並列固定し、該軸を駆動装置に連結した押出成形機の運転方法において、押出成形機の押出し作業終了時に原料を供給しないで混練物が押し出されなくなるまで運転して停止後、押出成形機内部に残った混練物の初期固化状態を破壊して、その混練物を押し出すことによりダイスに詰った成形物の初期付着力を破壊し得る固化時間間隔をおいてから、間隔をおいて間欠的に原料を供給しない空運転を行うことを特徴とする押出成形機の運転方法である。
【0017】
本発明の第7の発明は混練押出機の運転停止後の空運転は、一定間隔で行うことを特徴とする第6の発明に記載の押出成形機の運転方法である。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【0021】
(実施例1)
図1は図4のA−A拡大断面図、図3はこの発明の実施例の側面図、図2は図3の平面図、図4は図3の正面図、図5は図3のB−B断面図である。
【0022】
機台1上には床上に据付けられた電動機15からベルト装置16を介して駆動される減速機2が固定され、減速機2の出力軸と歯車箱5の入力軸は軸接手3により連結されている。
【0023】
歯車箱5内は図示しないが歯車箱5の入力軸に固定された歯車が平行軸6,6′に夫々固定された同一歯数の歯車にかみ合っており、二つの軸6,6′は該入力軸の回転により同方向に同じ速度で回転可能となっている。歯車箱5は機台1に固定されている。
【0024】
歯車箱5の出力側には中間ケーシング7を介して上下二つ割のトラフ8が固定されている。トラフ8は機台1に固定されている。軸6,6′は歯車箱5に回転自在に支持され、歯車箱5からトラフ8中へ延出されている。トラフ8の中間ケーシングとの連結部には軸6,6′を軸封する軸封装置9,9′が設けられている。
【0025】
トラフ8の入口8aから出口のフランジ13へ向って、軸6,6′には順に送りスクリュー11,11′、図には見えない撹拌パドル群、押出スクリュー12,12′が夫々固定されている。
【0026】
送りスクリュー11,11′は軸6,6′に嵌合固定される円筒形ボス外周にねじ羽根を設けたものであり、各ねじ羽根は同ピッチで同方向へねじれており、スクリュー11のねじ羽根の山はスクリュー11′のねじ羽根の谷に係合し、互いに山と谷が入り込んでいる。スクリュー11,11′の外径はトラフ8の内壁とは隙間少なく接近している。
【0027】
押出スクリュー12,12′は送りスクリュー11,11′と同様であるが、送りスクリュー11,11′よりもピッチが小さい。軸6,6′に夫々備える上記撹拌パドルは軸方向同位置のものは互いに接するか、接近して回転する木の葉形状をしている。撹拌パドルとトラフ8はすきま少く接近している。撹拌パドルは軸方向に隣る撹拌パドル群とは夫々について同一方向にリード角を付して捩って軸6,6′に固定されており、攪拌パドル群は全体としてリードを付されており、混練作用と共に送り機能を持っている。
【0028】
トラフ8の前端の混練物の出口側には竪軸のヒンジ13aでもって前記フランジ13が開閉自在に取り付けられている。フランジ13の周囲には全周にわたり間隔をおいて切り込み13bが設けられ、該切り込み13bを挿通してねじ部材をトラフ8の前端面のめねじにねじ込むことにより、フランジ13をトラフ8に固定できるようになっている。
【0029】
フランジ13はダイスホルダであって、板状をしており、板面を貫通してダイス14が複数設けられている。ダイス14の配置は、軸6,6′の軸心を中心とする同径の互いに接する円の円周上に等配して設けられ、該二円の接点上には一つのダイス14が夫々の円上の配置において共通のダイス14となっている。ダイス14は図1に示すようにつば14aを備えた円筒形外周と、同心にダイス穴である円筒形内周部14bと円筒形内周部14bの端部を小端とする円錐形内周部14cを備えている。このダイス14は混練物が接して摺擦する円筒形内周部14bの長さLのダイスストロークに対してダイス径dが大となっている。円錐形内周部14cは、混練物の押し出し方向に関し、ダイス穴である円筒形内周部14bよりも後流側にあり、円筒形内周部14bよりも拡大された拡大部となっているので通常では、混練物とは接触しない。
【0030】
この拡大部としては、円筒形でもよく、ダイス穴より著しく大でない限り、その他の断面形状でもよい。
【0031】
トラフ8の歯車箱5寄りの端部の上面には原料、例えば飛灰とセメントの混合物を投入する入口8aが設けられている。この入口8aには、混練押出しを行う本混練押出機の前工程の攪拌機の出口側が結合される。トラフ8内の原料へ水を添加するための添加水ノズル19がトラフ8に設けてある。
【0032】
電動機15への給電を制御する開閉器20はドライバ17により駆動される。ドライバ17の付勢タイミングは制御装置18により制御される。制御装置18は後述の作用を行う24時間サイクルタイマ(以下単にサイクルタイマと称する)を備えている。
【0033】
本実施例1は図6のタイムチャートに示すようなタイミングで動作する。図6は毎日の作業を8時から17時までとし、昼休みを12時から13時とした場合について述べてある。
【0034】
8時に制御装置18の運転開始の押しボタンを押して入力すると制御装置18はドライバ17を介して開閉器20を閉成し電動機15に通電する。電動機15の回転はベルト装置16を介して減速機2に入力され、減速した回転力は軸接手3を介して歯車箱5に入力され、軸6,6′は同方向に回転し、軸上の送りスクリュー11,11′、図示されない混練パドル群、押出スクリュー12,12′は軸6,6′と共に回転する。
【0035】
上記電動機15の起動と同時に前工程の図示されない混練機が起動され、混練を始めており、やがて8時より少し遅れてトラフの入口8aへ原料例えば飛灰とセメントの混合物の投入が始まる。入口8aからトラフ8中へ投入された原料は送りスクリュー11,11′で図示されない混練パドル群へ送られる。
【0036】
混練パドル群は夫々回転しており、混練パドル群はトラフ8と隙間少く配されており、互いに外周を接してもしくは接近して回動しているから原料は混練され、混練物となる。混練パドル群は全体としてリードを付してあるので混練物は混練されたら、押出しスクリュー12,12′の方へ送られる。押出しスクリュー12,12′は混練物を加圧し、ダイス14の円筒形内周部14bで円筒形に成形され、円錐形部14cには接触することなく排出される。排出後は切断機で自動的に一定長さに切断されるか、自重で折れてシュート等に従って落下するようになっている。この混練部の出力は原料の投入より若干遅れる。混練物の出力が始まると午前中連続する。
【0037】
かくして12時が近ずくと、原料供給が終了し、12時前には混練物は押出されなくなり、その後若干運転されて12時に電動機15は停止して押出成形機は昼休みの運転休止に入るが制御装置18のサイクルタイマはこの電動機15への断電の信号を受けて、付勢される。
【0038】
13時に制御装置18の運転開始押ボタンを押すとサイクルタイマはリセットされ電動機15が回転し押出成形機が運転され13時より少し遅れてトラフの入口8aから原料が投入される。原料投入から、しばらくするとダイス14から混練物が出力され午後の操業時間中連続する。
【0039】
そして、13時に運転開始の押ボタンを押し忘れその他の理由で押さないとしても、サイクルタイマにより制御装置18はドライバ17を介して開閉器20を約1分程度閉成し、電動機15に通電し、混練押出機は暫時運転される。この12時から13時までにわずかにトラフ8内に残った混練物は少し固化しているので押出スクリュー12,12′の押し出し力が働き、フランジ13の裏面へ押しつけるので、12時に停止時ダイス14中に残った混練物は押し出される。そして再び混練され軟化した混練物がダイス14中に詰まる。
【0040】
17時が近ずくと、原料供給が終了し、17時前には混練物は押出されなくなり、その後若干運転されて17時に電動機15は停止して、その日の操業は終了する。
【0041】
上記17時における電動機15の断電の信号を受けて制御装置18に備えるサイクルタイマが付勢され、明朝8時まで一定時間例えば1時間毎に原料を供給することなく1分間空運転する。
【0042】
明朝8時に制御装置18の運転開始ボタンを押すと、サイクルタイマはリセットされ、前日と同様に操業される。
【0043】
上記において17時以降の間欠運転では逐次ダイス14から混練物は押し出されなくなり、混練物がダイス穴の円筒形内周部14bにつまったままとなる。従って、明朝8時以降の運転時、トラフ8内の送りスクリュー11,11′、混練パドル群、押出スクリュー12,12′等の回転抵抗は大きくなるものの、前日からの間欠運転により、混練物の残留量は少くなっているため、起動抵抗は低減される。又、明朝8時後に最初にダイス14から混練物を押し出すためにはダイス穴の円筒形内周部14b中の固化した混練物を押し出さなければならないが、上記間欠運転により固化が軽減されており、且つダイス穴の円筒形内周部14bの直径dが円筒形内周部14bの長さLよりも大きいため、押出し抵抗が小さい。従って、ダイス穴の円筒形内周部14bに詰った混練物は比較的小さな力で押し出されてしまうので電動機15に過大な負荷が加わらない。従って又、電動機15の容量を小さくすることができる。
【0044】
この実施例はねり直しによっても強度が出て固着力の強い原料に対して有効である。
【0045】
(実施例2)
この実施例は、原料を供給し乍ら押出成形機を連続運転している状態で原料の供給を断つと同時に押出成形機を停止して押出し作業を終了し、作業終了後原料を供給しないで間隔をおいて間欠運転を行うことを特徴とする。押出成形機の構成は前実施例と同様であり、運転モードを異にする。
【0046】
図7は実施例2のタイムチャートである。
【0047】
図7は毎日の作業を8時から17時までで昼休みを12時から13時とした場合について述べてある。
【0048】
8時に制御装置18の運転開始の押ボタンを押して入力すると、電動機15が起動して押出成形機が運転を始めると、同時に前工程の図示されない混練機が起動され、やがて8時より少し遅れてトラフ8の入口8aへ原料の投入が始まる。この原料はトラフ8内をダイス14方向へ進み乍ら混練され圧密されて原料の投入よりも更に遅れてダイス14から外部へ混練物が成形して押し出される。上記の点の工程は実施例1と同様である。
【0049】
12時になると原料供給が停止されると同時に電動機15は停止する。従って混練物の押し出しも同時に止む。この電動機15の断電を受けて制御装置18に備えるサイクルタイマは付勢される。
【0050】
13時になると制御装置18の始動用の押ボタンが押されて電動機15が付勢されて押出成形機が運転されると、同時にトラフ8内に混練物が残っているため、ダイス14からは混練物が押し出される。若干遅れて、原料の供給が始まる。この13時における状態では、ダイス14に若干固化した混練物が残っているが、固化時間は、12時から13時までの1時間のみで固化の程度は小さい。
【0051】
17時になる少し前又は、17時になると、原料供給が停止されると同時に電動機15は停止する。従って混練物の押し出しも同時に止む。この電動機15の断電を受けて制御装置18に備えるサイクルタイマは付勢される。以後1時間毎にサイクルタイマにより電動機15は約1分間運転される。
【0052】
これによって押出成形機は原料の供給がなくても、トラフ8内の残留混練物をダイス14から押し出す。このダイス14からの押し出される混練物は間欠運転の最初の内は運転中出力されるが、くり返して行く内にトラフ8の混練物が次第に減少し、くり返すと、実施例1の夜間における間欠運転と同様にダイス穴の円筒形内周部14bに詰った混練物を押し出すのみとなり、遂にはダイス穴に詰った混練物も押出す混練物がなくなる。
【0053】
明朝8時からの運転開始時の動作は、前日の運転開始時の動作と同じである。
【0054】
上記において、作業終了の17時から翌日8時までの間欠運転の間隔、間欠運転における運転時の時間を適当に選ぶことによって、間欠運転の運転時にダイス14から常に混練物を押し出すことができ、ダイス14中の混練物の固化による押出抵抗の増加が小さいので、電動機15の容量を小さくできる。この場合、間欠運転における運転終了の17時から翌朝8時の運転時間合計で押し出される量をトラフ8内の混練物の17時における量と同じにしておけばよい。
【0055】
この実施例2では、トラフ内の混練物の排出を徹底するので、次に始動するときの起動力か非常に小さい。
【0056】
尚、13時において、制御装置18の運転開始の押ボタンを押さない場合は、サイクルタイマが作動し、間欠運転が開始される点は前実施例と同一である。
【0057】
本実施例によれば、停電により押出成形機が停止し、停電回復後にこの運転を行うことにより、新旧原料の混合を避けることができる。
【0058】
(実施例3)
実施例1の装置構成において、本実施例3では、サイクルタイマを24時間に1回18時に作動するようにしたものである。図8に示すように17時における押出成形機の運転終了に際し、原料を供給しないでトラフ8内の混練物がなくなるまで運転する。この状態では、ダイス14のダイス穴には混練物が詰っており、トラフ8と送りスクリュー11,11′混練パドル、押出スクリュー12,12′との間の空間には混練物が存在する。そこで例えば運転停止後、間隔1時間をおいて数分間1回運転を行う。これにより、押出成形機内部の残留した初期固化状態の混練物を破壊する。するとその混練物の性状は押し出し可能となり、この混練物によりダイス14のダイス穴の混練物を押し出す。このねり直された混練物は凝固する力は著しく低下するので、次回始動時の起動運転動力を低下させることになる。
【0059】
上記各実施例におけるダイスが混練物で詰った場合における混練物とダイスの付着力については以下のとおりである。
【0060】
ダイスに必要な押出力Fkgはダイスの円筒形内周面の面積、即ちダイス付着面積Acmと混練物とダイスとの付着力akg/cm2 となる。即ち
F=A・a
上記付着力はダイス中から混練物が押し出されている状態では、混練物とダイス間には動摩擦抵抗しか作用しないので押出力は圧密に要する力及び動摩抵抗に打克つ力の合計である。又、押出中、運転を停止するとダイスには混練物が詰ったままとなるが、固化の初めであり、ダイスと混練物との付着力は小さい。従ってこれを押し出すのも容易である。
【0061】
次にダイスと混練物の付着力は混練物の固化に従って増大するものと考えられる。
【0062】
図9は飛灰にセメントを10%重量を加えた混練物の強度を示し、横軸に時間をとり、縦軸に一軸圧縮強度をとって示す線図である。時間の経過と共に一軸圧縮強度の増加することが示されている。ダイス穴に詰った混練物は上記のように一軸圧縮強度が増加すると共にダイスの円筒形内周面と混練物の付着力は増大するものと考えられる。
【0063】
上記より、ダイス中で固化した混練物は、ダイスとの付着力は次第に増大し、これを押し出すには大きな押出力を必要とする。
【0064】
又、ダイスの円筒形内周面と混練物の付着力は円筒形内周面の面積に比例すると考えられるので、これを押出すに要する力も円筒形内周面の面積に比例すると考えられる。
【0065】
上記の考察を元に計算例を次に示す。
【0066】
押出成形機のダイスに詰まった成形物を一定時間後、押出スクリューの力で、押出す場合、押出スクリューの必要な力はダイスと混練物の付着力になる。
【0067】
混練物は自硬性がある為12時間後の成形物の付着力は2〜5kg/cm2 である。ダイスから混練物を外部に押出す力は成形された混練物、即ち成形物外径1.5cm、ダイス長さ0.5cmでは、
(ダイス付着面積)×(付着力)=押出力
(1.5cm×π×0.5cm)×5kg/cm2 =12kg
この押出力に対する必要動力は(押出スクリューφ225の場合)
H(馬力)=(Fkg×Vm/s)/(75kgm/s)より
V=押出スクリューピッチ×回転数/60=0.09m×26rpm/60=0.39m/s
成形物の単位圧力は(P)
P=12/(π/4×1.52 )=6.8kg/cm2
押出スクリューの面積は(S)
S=(π/4×22.52 ×2(軸)=795cm2
F=6.8×795=5406kg
H=5406×0.039=211kgm/s=211/75馬力=2.8馬力
ダイスに成形物が詰った状態での押出成形機の起動は、通常運転動力にダイスに成形物が詰った状態の動力(上表)が必要になり、実機範囲が限定される。
【0068】
この為、ダイス形状は成形物が成形できる状態で、ダイス径、ダイス長さを小さくする必要がある。
【0069】
また成形物の付着力を小さくする為、成形機停止後一定時間後に少なくとも1回運転し、押出成形機内部の初期固化状態を破壊し、その混練物によりダイスに詰った成形物の初期付着力を破壊させ、成形機の起動動力を小さくさせる。
【0070】
ダイス取付用のフランジは通常運転動力とダイスと成形物の付着動力を合せた動力の強度が必要である。この為、ダイス径、ダイス長さは小さくしなければならない。
【0071】
実施の形態は、固化剤と被処理物との混合物を原料としこの原料の混練を行う押出成形機であって、一方の上部に入口を有し、他方の軸方向に出口を有し、出口にダイスを備えたトラフ中に平行な水平軸を同方向に同一速度で回転可能に配し、トラフの内周と外周が接近して混練と押出しを行う回転体を軸に並列固定し、該軸を駆動装置に連結した押出成形機において、ダイスの混練物と接触しているダイス穴の中心線方向の長さであるダイスストロークをダイス径よりも小さくしたことにより、始動時にダイス穴に詰って固化した混練物の静止押出抵抗はダイスストロークが小さいため、押出成形機の起動抵抗を小さくでき、駆動原動機の容量を小さくできる。又、運転休止中にダイス穴に詰った混練物が固化して押し出し不可能になるということを駆動電動機容量を増加することなく防止することができた。
【0072】
又、ダイスはダイスストロークに相当する長さの円筒部と、押出方向に関し後流側に円筒部に続く、円筒部断面より大断面の混練物が接触しない拡大部を有することにより、ダイス全長を短くすることがなく、ダイス及びダイスホルダーの強度を保つことができる。又、ダイスのダイスホルダーへの取着を困難にすることがない。
【0073】
【発明の効果】
本発明の第1から第7の発明は、水和反応により固化する個化剤と被処理物との混合物を原料としこの原料の混練を行う押出成形機であって、一方の上部に入口を有し、他方の軸方向にダイスを備えた出口を有するトラフ中に平行な水平軸を同方向に同一速度で回転可能に配し、トラフの内周とその外周が接近して混練と押出しを行う回転体を軸に並列固定し、該軸を駆動装置に連結した押出成形機の運転方法においてのものであり、本発明の第1の発明は、運転終了後押出成形機内部に残った混練物の初期固化状態を破壊して、その混練物を押し出すことによりダイスに詰った成形物の初期付着力を破壊し得る固化時間間隔をおいてから、間欠的に原料を供給しないで空回転を行うことにより、作業終了後におけるダイスの詰りにより次に運転開始時に混練物を押し出すことができないということが防止できた。又、長時間の操業停止後のトラフ内の残留混練物の固化による回転体の始動抵抗を減少することができた。
【0074】
本発明の第2の発明は、第1の発明において、空運転は一定時間毎に行われることにより、上記第1の発明の効果を確実に達成可能となる。
【0075】
本発明の第3の発明は、第1の発明において、空運転は、運転終了後間をおいて1回行われることにより、飛灰とセメントの混合物を原料とする場合において充分な効果を達成できる。
【0076】
本発明の第4の発明は、原料を供給し乍ら押出成形機を連続運転している状態で原料の供給を断つと同時に押出成形機を停止して押出作業を終了し、作業終了後押出成形機内部に残った混練物の初期固化状態を破壊して、その混練物を押し出すことによりダイスに詰った成形物の初期付着力を破壊し得る固化時間間隔をおいてから、原料を供給しないで間隔をおいて間欠運転を行うことにより、ダイス中の混練物の凝固力が弱く、作業終了後におけるダイスの詰りにより次に運転開始時に混練物が押し出されないということが防止できた。又、トラフ内の残留混練物がねり直されるため、トラフ内での混練物の凝固力は弱くなり、間欠運転時に長く混練物がトラフ内に残留することと、ダイス内の混練物の凝固力が弱いことで、一時的な停電による運転停止後の連続運転開始時のダイスに詰った混練物の押出抵抗を抑制できる。又、この間欠運転停止後に長時間経過した後のトラフ内の残留混練物の凝固力が弱いので、停電後に操業しないで次に操業する際回転体の始動抵抗を減少することができる。
【0077】
本発明の第5の発明は、第4の発明において、押出成形機を停止した日の夕方より、押出成形機を運転する前記の日の翌朝までを間欠運転期間とし、間欠運転時間の合計がトラフ中の混練物が押出されてなくなる運転時間であることにより、ダイス穴の混練物は間欠運転の間隔よりも長くは滞留しないので翌朝始業時において小さな押出力でダイス穴の混練物を押し出すことができ、ダイスが混練物で閉塞して押し出すことができないということが防止できる。
【0078】
本発明の第6の発明は、押出成形機の押出し作業終了時に原料を供給しないで混練物が押し出されなくなるまで運転して停止後、押出成形機内部に残った混練物の初期固化状態を破壊して、その混練物を押し出すことによりダイスに詰った成形物の初期付着力を破壊し得る固化時間間隔をおいてから、間隔をおいて間欠的に原料を供給しない空運転を行うことにより、ダイス中の混練物の凝固力が弱く、作業終了後のダイスの詰りにより次に運転開始時に混練物が押し出されないということが防止できた。又、トラフ内に残るわずかな残留混練物がねり直され、且つ少し宛排出されるため、混練と押出しを行う回転体の始動抵抗を小さくできた。
【0079】
本発明の第7の発明は、第6の発明において、混練押出機の運転停止後の空運転は、一定間隔で行うことにより、上記第6の発明の効果を確実に達成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例におけるダイスを示し、図4の拡大A−A断面図である。
【図2】押出成形機の実施例の平面図である。
【図3】図2の側面図である。
【図4】図2の正面図である。
【図5】図3のB−B断面図である。
【図6】本発明の実施例1のタイムチャートである。
【図7】本発明の実施例2のタイムチャートである。
【図8】本発明の実施例3のタイムチャートである。
【図9】飛灰とセメントの固化特性を示す線図である。
【符号の説明】
6,6′ 平行軸
8 トラフ
11 送りスクリュー
12 押出スクリュー
13 フランジ
14 ダイス
14b 円錐形内周部
14c 円錐形内周部
15 電動機
18 制御装置[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an incinerator ash for municipal waste, an EP ash collected by an electric dust collector, a bag filter, etc. at the time of incineration of municipal waste, an extrusion molding machine used for solidifying fly ash such as incineration ash in a fluidized bed incinerator, and an operating method thereof About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a solidification process for fly ash or the like, a solidifying agent is mixed with fly ash and solidified by a hydration reaction. For this purpose, mixing, kneading, and extrusion molding are performed, but an extruder that can perform kneading and extrusion molding is frequently used.
[0003]
This extrusion molding machine kneads the raw material with two rotating bodies parallel to the trough, gives a propulsive force to the raw material, and extrudes from a die provided at the end of the trough.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional extrusion molding machine, the mixture of raw material fly ash and cement of solidifying agent is self-hardening, so the front flange (die holder) equipped with a die is attached to the trough so that it can be opened and closed. The operation is continued until the kneaded product is not extruded without supplying the raw material, and then the operation is stopped, and the front flange is opened to clean the inner surface of the front flange and the die.
[0005]
When the raw material in the trough is not pushed out at the end of the operation, the kneaded material is clogged in the die hole and hardens with time.
[0006]
For this reason, when the time has elapsed since the previous stop, for example, when it stops in the evening of the previous day and is operated the next morning, the die is blocked by the solidified kneaded material and cannot be pushed out only by the thrust of the rotating body that performs kneading and extrusion. In addition, the drive device is overloaded.
[0007]
At the end of the operation, by operating without supplying the raw material, the kneaded material in the extruder is almost discharged but a little remains in the trough. Since the remaining kneaded material is cured with time, if the time until the next operation is started is long, the kneaded material is solidified in the trough, so the load increases and the extruder starts. It becomes very difficult.
[0008]
Therefore, after the operation of the extrusion molding machine, the front flange (die holder) equipped with a die was opened, the kneaded material clogged in the die hole was pushed out with a stick, and then the die hole was cleaned with a brush. . Therefore, from the start of the operation of the extruder to the end of operation, continuous operation does not require human power.
[0009]
An object of the present invention is to provide an operation method of an extrusion molding machine that is automated by eliminating the manual operation after the end of the operation as described above.
[0010]
According to the above operating method, the starting driving power is reduced. An object of the present invention is to provide an extruder capable of further reducing the starting operating power when the above-described invention is carried out.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A first invention of the present invention is an extruder for kneading a raw material using a mixture of a solidifying agent solidified by a hydration reaction and an object to be processed, and having an inlet at one upper portion, A trough having an outlet provided with a die in the axial direction is arranged so that a parallel horizontal axis can rotate at the same speed in the same direction, and a rotating body that performs kneading and extruding while the inner periphery and the outer periphery of the trough approach each other In the operation method of the extrusion molding machine, which is fixed in parallel with the shaft and connected to the drive unit,After destroying the initial solidified state of the kneaded material remaining inside the extruder, and after extruding the kneaded material, after setting a solidification time interval that can destroy the initial adhesive force of the molded product clogged in the die,An operation method of an extrusion molding machine characterized by performing an idling operation without intermittently supplying a raw material.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the operating method of the extrusion molding machine according to the first aspect, wherein the idling is performed every predetermined time.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the operating method of the extrusion molding machine according to the first aspect, wherein the idling is performed at least once after the end of the operation.
[0014]
A fourth invention of the present invention is an extruder that performs a kneading series of raw materials using a mixture of a solidifying agent solidified by a hydration reaction and an object to be processed, and has an inlet at one upper portion, A horizontal axis parallel to the trough having an outlet provided with a die in the axial direction of the trough is arranged to be rotatable at the same speed in the same direction. In the operation method of the extruder that is fixed in parallel to the shaft and the shaft is connected to the drive unit, the raw material is supplied and the raw material supply is cut off while the extruder is continuously operated. To finish the extrusion work, andAfter destroying the initial solidified state of the kneaded material remaining inside the extruder, and after extruding the kneaded material, after setting a solidification time interval that can destroy the initial adhesive force of the molded product clogged in the die,An operation method of an extrusion molding machine characterized by performing intermittent operation at intervals without supplying a raw material.
[0015]
In the fifth aspect of the present invention, from the evening of the day when the extruder is stopped, the next morning start of operation is an intermittent operation period, and the total intermittent operation time is an operation time in which the kneaded material in the trough is not extruded. It is the operating method of the extrusion molding machine according to the fourth invention, characterized in that there is.
[0016]
A sixth invention of the present invention is an extruder for kneading the raw material using a mixture of a solidifying agent solidified by a hydration reaction and an object to be processed, having an inlet at one upper portion, and the other A trough having an outlet provided with a die in the axial direction is arranged so that a parallel horizontal axis can rotate at the same speed in the same direction, and a rotating body that performs kneading and extruding while the inner periphery and the outer periphery of the trough approach each other In the operation method of the extrusion machine in which the shaft is connected to the drive unit, the operation is stopped until the kneaded material is not extruded without supplying the raw material at the end of the extrusion operation of the extruder,After destroying the initial solidified state of the kneaded material remaining inside the extruder, and after extruding the kneaded material, after setting a solidification time interval that can destroy the initial adhesive force of the molded product clogged in the die,An operation method of an extrusion molding machine characterized by performing an idle operation in which raw materials are not intermittently supplied at intervals.
[0017]
A seventh aspect of the present invention is the operation method of the extrusion molding machine according to the sixth aspect, wherein the idle operation after the operation stop of the kneading extruder is performed at regular intervals.
[0020]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
Example 1
1 is an AA enlarged sectional view of FIG. 4, FIG. 3 is a side view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 3, FIG. 4 is a front view of FIG. It is -B sectional drawing.
[0022]
A
[0023]
Although not shown in the figure, the gear fixed to the input shaft of the
[0024]
On the output side of the
[0025]
From the
[0026]
The feed screws 11, 11 ′ are provided with screw blades on the outer periphery of a cylindrical boss fitted and fixed to the
[0027]
The extrusion screws 12 and 12 'are similar to the feed screws 11 and 11', but have a smaller pitch than the feed screws 11 and 11 '. The agitation paddles provided on the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The enlarged portion may be cylindrical and may have other cross-sectional shapes as long as it is not significantly larger than the die hole.
[0031]
An
[0032]
A
[0033]
The first embodiment operates at the timing shown in the time chart of FIG. FIG. 6 shows the case where the daily work is from 8:00 to 17:00 and the lunch break is from 12:00 to 13:00.
[0034]
When an operation start push button of the
[0035]
Simultaneously with the start of the
[0036]
Each of the kneading paddle groups is rotated, and the kneading paddle group is arranged with a small gap with the
[0037]
Thus, when 12 o'clock approaches, the raw material supply ends, the kneaded material is not extruded before 12 o'clock, and after that, it is operated slightly, and then the
[0038]
When the operation start pushbutton of the
[0039]
Even if you forget to press the pushbutton for starting operation at 13:00 and do not press it for any other reason, the
[0040]
When the time approaches 17:00, the raw material supply is completed, and the kneaded material is not extruded before 17:00. After that, the operation is slightly started, the
[0041]
The cycle timer provided in the
[0042]
When the operation start button of the
[0043]
In the above, in the intermittent operation after 17:00, the kneaded material is not pushed out from the die 14 successively, and the kneaded material remains stuck in the cylindrical inner
[0044]
This embodiment is effective for a raw material having a strong adhesive force that is strong even after re-scouring.
[0045]
(Example 2)
In this embodiment, while the raw material is supplied and the extrusion molding machine is continuously operated, the supply of the raw material is cut off, and at the same time, the extrusion molding machine is stopped to finish the extrusion operation. It is characterized in that intermittent operation is performed at intervals. The configuration of the extruder is the same as in the previous embodiment, and the operation mode is different.
[0046]
FIG. 7 is a time chart of the second embodiment.
[0047]
FIG. 7 shows the case where the daily work is from 8:00 to 17:00 and the lunch break is from 12:00 to 13:00.
[0048]
When the operation start pushbutton of the
[0049]
At 12 o'clock, the raw material supply is stopped and at the same time the
[0050]
At 13:00, when the push button for starting the
[0051]
Just before 17:00 or when 17:00 is reached, the
[0052]
As a result, the extrusion molding machine extrudes the residual kneaded material in the
[0053]
The operation at the start of operation from 8:00 tomorrow morning is the same as the operation at the start of operation on the previous day.
[0054]
In the above, the kneaded material can always be pushed out from the die 14 during the intermittent operation by appropriately selecting the interval of the intermittent operation from 17:00 to 8:00 on the next day, the time during the intermittent operation, Since the increase in extrusion resistance due to solidification of the kneaded material in the
[0055]
In Example 2, since the discharge of the kneaded material in the trough is thoroughly performed, the starting force at the next start is very small.
[0056]
At 13:00, if the push button for starting operation of the
[0057]
According to the present embodiment, the extrusion molding machine stops due to a power failure, and this operation is performed after recovery from the power failure, so that mixing of old and new raw materials can be avoided.
[0058]
(Example 3)
In the apparatus configuration of the first embodiment, in the third embodiment, the cycle timer is activated once every 24 hours at 18:00. As shown in FIG. 8, at the end of the operation of the extruder at 17:00, the raw material is not supplied and the operation is continued until there is no kneaded material in the
[0059]
The adhesive strength between the kneaded material and the die when the dies in each of the above examples are clogged with the kneaded material is as follows.
[0060]
The pressing force Fkg required for the die is the area of the cylindrical inner peripheral surface of the die, that is, the die adhesion area Acm and the adhesion force between the kneaded material and the die akg / cm.2 It becomes. That is
F = A · a
In the state where the kneaded material is pushed out from the die, the adhesion force is only the dynamic friction resistance acting between the kneaded material and the die, so the pushing force is the sum of the force required for compaction and the force to overcome the dynamic friction resistance. Further, when the operation is stopped during extrusion, the kneaded material remains clogged in the die, but at the beginning of solidification, the adhesion force between the die and the kneaded material is small. Therefore, it is easy to extrude this.
[0061]
Next, it is considered that the adhesion between the die and the kneaded material increases as the kneaded material solidifies.
[0062]
FIG. 9 is a diagram showing the strength of a kneaded product obtained by adding 10% weight of cement to fly ash, taking time on the horizontal axis and uniaxial compressive strength on the vertical axis. It has been shown that uniaxial compressive strength increases over time. The kneaded material clogged in the die hole is considered to increase the uniaxial compressive strength as described above and increase the adhesion between the cylindrical inner peripheral surface of the die and the kneaded material.
[0063]
From the above, the kneaded material solidified in the die gradually increases its adhesion to the die, and a large pushing force is required to extrude it.
[0064]
Further, since the adhesion force between the cylindrical inner peripheral surface of the die and the kneaded material is considered to be proportional to the area of the cylindrical inner peripheral surface, the force required to extrude the die is also considered to be proportional to the area of the cylindrical inner peripheral surface.
[0065]
A calculation example based on the above consideration is shown below.
[0066]
When extruding a molded product packed in a die of an extruder with a force of the extrusion screw after a certain time, the necessary force of the extrusion screw is an adhesion force between the die and the kneaded material.
[0067]
Since the kneaded product is self-hardening, the adhesion of the molded product after 12 hours is 2 to 5 kg / cm.2 It is. The force to extrude the kneaded material from the die is a molded kneaded product, that is, a molded product outer diameter of 1.5 cm and a die length of 0.5 cm.
(Die adhesion area) x (Adhesion force) = Pushing force
(1.5cm × π × 0.5cm) × 5kg / cm2 = 12kg
Necessary power for this pushing force is (when extrusion screw φ225)
From H (horsepower) = (Fkg x Vm / s) / (75kgm / s)
V = extrusion screw pitch × rotational speed / 60 = 0.09 m × 26 rpm / 60 = 0.39 m / s
The unit pressure of the molded product is (P)
P = 12 / (π / 4 × 1.52 ) = 6.8 kg / cm2
The area of the extrusion screw is (S)
S = (π / 4 × 22.52 × 2 (axis) = 795 cm2
F = 6.8 × 795 = 5406 kg
H = 5406 × 0.039 = 211 kgm / s = 211/75 horsepower = 2.8 horsepower
Starting the extrusion molding machine in a state in which the molded product is clogged with the die requires power (in the above table) in a state in which the molded product is clogged in the die, and the actual machine range is limited.
[0068]
For this reason, it is necessary to reduce the die diameter and the die length in a state where the molded product can be molded.
[0069]
In order to reduce the adhesive strength of the molded product, it is operated at least once after a certain period of time after stopping the molding machine, destroys the initial solidified state inside the extruder, and the initial adhesive strength of the molded product clogged with the kneaded product. To reduce the starting power of the molding machine.
[0070]
The flange for mounting the die requires the strength of the power that combines the normal operation power and the adhesion power of the die and the molded product. For this reason, the die diameter and the die length must be reduced.
[0071]
The embodiment is an extrusion molding machine that performs kneading of a raw material using a mixture of a solidifying agent and an object to be processed, and has an inlet at one upper part and an outlet in the other axial direction. A horizontal axis parallel to a trough equipped with a die is rotatably arranged in the same direction at the same speed, and a rotating body that performs kneading and extruding as the inner periphery and outer periphery of the trough approach each other is fixed in parallel to the shaft. In the extrusion molding machine with the shaft connected to the drive unit, the die stroke, which is the length in the center line direction of the die hole that is in contact with the kneaded material of the die, is made smaller than the die diameter, so that the die hole is clogged at the start. Since the static extrusion resistance of the kneaded material thus solidified has a small die stroke, the starting resistance of the extrusion molding machine can be reduced, and the capacity of the drive motor can be reduced. Moreover, it was possible to prevent the kneaded material clogged in the die hole from being solidified during the operation stop and being unable to be extruded without increasing the drive motor capacity.
[0072]
In addition, the die has a length corresponding to the die stroke, and an enlarged portion where the kneaded material having a larger cross-section than the cross-section of the cylindrical portion continues to the cylindrical portion on the wake side in the extrusion direction so that the total length of the die is increased. The strength of the die and the die holder can be maintained without shortening. Moreover, it is not difficult to attach the die to the die holder.
[0073]
【The invention's effect】
The first to seventh inventions of the present invention are extrusion molding machines that use a mixture of an individualizing agent solidified by a hydration reaction and an object to be processed as a raw material, and knead the raw material, and an inlet is provided at one upper part. A horizontal axis parallel to the trough having an outlet provided with a die in the other axial direction is arranged to be rotatable at the same speed in the same direction, and the inner periphery and the outer periphery of the trough approach each other to perform kneading and extrusion. The present invention relates to an operation method of an extrusion molding machine in which a rotating body to be performed is fixed in parallel to a shaft, and the shaft is connected to a drive device. The first invention of the present invention isAfter destroying the initial solidified state of the kneaded material remaining inside the extruder, and after extruding the kneaded material, after setting a solidification time interval that can destroy the initial adhesive force of the molded product clogged in the die,By performing idling without supplying the raw material intermittently, it was possible to prevent the kneaded product from being pushed out at the start of operation next due to clogging of the die after the work was completed. In addition, the starting resistance of the rotating body due to solidification of the residual kneaded material in the trough after a long time of operation stop could be reduced.
[0074]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the idling is performed at regular intervals, so that the effect of the first aspect can be reliably achieved.
[0075]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the idle operation is performed once after the end of the operation, thereby achieving a sufficient effect when a mixture of fly ash and cement is used as a raw material. it can.
[0076]
According to a fourth aspect of the present invention, while the raw material is supplied and the extrusion machine is continuously operated, the supply of the raw material is cut off, and at the same time, the extrusion machine is stopped to finish the extrusion work.After destroying the initial solidified state of the kneaded material remaining inside the extruder, and after extruding the kneaded material, after setting a solidification time interval that can destroy the initial adhesive force of the molded product clogged in the die,By performing intermittent operation at intervals without supplying raw materials, the coagulation force of the kneaded material in the die is weak, preventing the kneaded material from being pushed out at the start of operation next due to clogging of the die after the work is completed. did it. In addition, since the residual kneaded material in the trough is rebounded, the coagulation force of the kneaded material in the trough becomes weak, the kneaded material remains in the trough for a long time during intermittent operation, and the coagulation force of the kneaded material in the die. Is weak, it is possible to suppress the extrusion resistance of the kneaded material clogged in the die at the start of continuous operation after operation stop due to a temporary power failure. Moreover, since the coagulation force of the residual kneaded material in the trough after a long time has passed after the intermittent operation stop, the starting resistance of the rotating body can be reduced during the next operation without operating after a power failure.
[0077]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, from the evening of the day when the extruder is stopped to the next morning of the day when the extruder is operated, the intermittent operation period is set, and the total intermittent operation time is Since the kneaded material in the trough is no longer extruded, the kneaded material in the die hole does not stay longer than the interval of intermittent operation, so the kneaded material in the die hole is pushed out with a small pushing force at the start of the next morning. It is possible to prevent the die from being blocked by the kneaded material and being unable to be extruded.
[0078]
According to a sixth aspect of the present invention, the operation is stopped until the kneaded product is not extruded without supplying the raw material at the end of the extrusion operation of the extruder,After destroying the initial solidified state of the kneaded material remaining inside the extruder, and after extruding the kneaded material, after setting a solidification time interval that can destroy the initial adhesive force of the molded product clogged in the die,By performing idle operation without supplying raw materials intermittently at intervals, the coagulation force of the kneaded material in the die is weak, and the kneaded material is not pushed out at the start of operation next due to clogging of the die after the work is completed Could be prevented. In addition, since a slight residual kneaded material remaining in the trough is rebounded and discharged slightly, the starting resistance of the rotating body that performs kneading and extrusion can be reduced.
[0079]
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the idle operation after the operation of the kneading extruder is stopped at regular intervals, so that the effect of the sixth aspect can be reliably achieved.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]referenceFIG. 5 is an enlarged AA cross-sectional view of FIG. 4 showing a die in the example.
FIG. 2 is a plan view of an embodiment of an extrusion molding machine.
FIG. 3 is a side view of FIG. 2;
4 is a front view of FIG. 2;
5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 6 is a time chart according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a time chart of
FIG. 8 is a time chart according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing solidification characteristics of fly ash and cement.
[Explanation of symbols]
6,6 'parallel axis
8 trough
11 Feed screw
12 Extrusion screw
13 Flange
14 Dice
14b Conical inner periphery
14c Conical inner periphery
15 Electric motor
18 Control device
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