JP4554779B2 - 原料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料供給装置に関し、特に、原料ミキサーと押出機間に緩衝タンクを設け、押出機の緊急停止後の再スタート時の過剰な原料供給を防ぐことにより、押出機立上げ時の省人化および押出機を含む下流機器への悪影響を少なくするための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、合成樹脂材料、食品材料あるいは無機質材料の製造過程において、粉状、顆粒状、微小固形状の複数の原材料を混練機等の加工装置へ供給して加工することが行われている。このような加工装置において、運転状態を定常化し、加工製品の品質を一定にするために、加工装置へ均質に混合された原材料を定量供給することが必要とされている。複数の種類の原材料を均質に混合して定量的に供給するための装置として、複数台の重量式フィーダおよび１台の原料ミキサーを主要構成機器とする原料供給装置が用いられている。
【０００３】
従来より使用されている一般的な原料供給装置の構成図を図３に示す。すなわち、図３において、符号１０で示されるものは原料供給装置であり、前記原料供給装置１０には、原材料の種類（図３の事例では４種類）に応じた数の第１〜第４貯留槽１１ａ〜１１ｄが設けられ、各貯留槽１１ａ〜１１ｄに各々対応して設けられた専用の重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは、例えばスクリュ式ミキサのような、原料ミキサー１３に共通接続されている。前記原料ミキサー１３の排出口１３ａは押出機２０の供給口２０ａへ連結されている。
【０００４】
以上のように構成された原料供給装置１０において、それぞれの貯留槽１１ａ〜１１ｄには、原材料が供給され、貯留されている。例えば、合成樹脂材料の加工の場合は、第１貯留槽１１ａには樹脂原料、第２貯留槽１１ｂには添加剤Ｂ、第３貯留槽１１ｃは添加剤Ｃ、第４貯留槽１１ｄには添加剤Ｄがそれぞれ貯留されている。それぞれの重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは、予め設定されたそれぞれの原材料の混合比率に応じて排出量が設定されている。
【０００５】
すなわち、前記合成樹脂材料の加工の場合、第１重量式フィーダ１２ａには樹脂原料、第２重量式フィーダ１２ｂには添加剤Ｂ、第３重量式フィーダ１２ｃには添加剤Ｃ、第４重量式フィーダ１２ｄには添加剤Ｄの排出量がそれぞれ設定されている。また、第１〜第４重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは相互の混合比率を維持しながら排出量を増減可能に連動して制御されている。また、この原料ミキサー１３は常時定速運転され、第１〜第４重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄから排出された原材料を均質に混合し、押出機２０へ供給される。
【０００６】
次に、動作について述べる。まず、押出機２０を起動する場合は、停止状態から徐々に運転速度を上昇させ、その後所定の運転速度で連続して定常運転が行われる。また、押出機２０を停止させる場合は、所定運転速度の定常運転状態から徐々に運転速度を低下させ、停止させる。このような押出機２０の起動および停止時において、押出機２０には運転速度に相応した原材料が供給されることが必要であり、第１〜第４重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは、原材料の相互の混合比率を維持しながら排出量を押出機２０の運転速度の上昇あるいは低下に合せて徐々に増減させ、原料ミキサー１３へ排出する。
【０００７】
前記原料ミキサー１３は、常時一定速度で運転されることにより、第１〜第４重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄから増減されながら供給される原材料を、増減状態を忠実に維持しながら押出機２０へ供給する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の原料供給装置は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、押出機２０の上下流の機器の不具合等により、押出機が緊急に停止させられる場合がある。このように押出機が急に運転停止された場合、その後の押出機の再起動に際し、再起動運転に相応しい量を大きく超えた原材料が原料ミキサーから押出機へ供給されることになっている。
【０００９】
また、押出機が何の前ぶれも無く定常運転状態から急に緊急停止させられる場合、同時に緊急停止される第１〜第４重量式フィーダは、供給量の変更制御を施すこと無く運転停止される。従って、第１〜第４重量式フィーダは、定常運転時の原材料供給量に制御された状態で停止され、原料ミキサーも定常運転時の原材料供給量状態で停止され、原料ミキサー内にはそのような量の原材料が滞留していた。
【００１０】
また、緊急停止後の機器の調整を終了して押出機が再起動される場合、押出機は停止状態から徐々に運転速度を上昇する。しかしながら、常時定速運転される原料ミキサーには、緊急停止直前の定常運転時における供給量の原材料が滞留しており、この滞留している原材料については、定常運転時の供給量の原材料が原料ミキサーから排出される。すなわち、起動運転では押出機が低速運転されているにも拘らず、その低速運転に相応しい量を大きく超えた原材料が供給され、押出機の再起動時、オーバーロードのため再び緊急停止することもあり、また、緊急停止はしなくても過剰な負荷のためシリンダとスクリュ間のかじり現象などの原因になることがあった。また、緊急停止時に滞留した原材料が排出されるまでの間、不必要に大量に供給される原材料を機器外へ排出する作業に、例えばスクリュ式混練押出機の場合では、ダイバーターバルブあるいはダイスからの合成樹脂材料の排出作業に多大の労力を必要とするとともに、排出廃棄される原材料の量が多大となっていた。
【００１１】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、特に、複数の原材料を所定の比率で混合すると共に所定量の原材料を押出機等へ定量供給する場合に、押出機等の緊急停止後の再起動時に、原材料の供給量を適量にし、機械的損傷を防止し、廃棄量を減少させて資源の浪費を少なくし、作業の労力を少なくするようにした原料供給装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による原料供給装置は、複数の貯留槽にそれぞれ一台の重量式フィーダが連結され、全ての前記重量式フィーダが常時一定速度で運転される原料ミキサーに連結され、前記原料ミキサーからの原材料が押出機へ供給される原料供給装置において、前記原料ミキサーの排出口と押出機の供給口とを接続するための緩衝タンクと、前記緩衝タンクの下部に形成された排出口に設けられ開度調節可能で通常運転時は全開である開閉弁と、を備え、前記押出機が緊急停止後に再起動可能になった場合、前記緩衝タンクの開閉弁を最少開度に設定し、その後、前記押出機を起動し、前記押出機の運転速度の上昇に従って前記開閉弁の開度を徐々に開き、前記緩衝タンク内の原材料の貯留量がゼロになった時点、あるいは、起動運転状態を完了し所定の定常運転状態になった時点で全開状態に設定される構成であり、また、前記緩衝タンクの原料保持量は、前記押出機の最大生産量と、前記原料ミキサーの滞留時間との積の２０〜２００％とした構成である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による原料供給装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、従来例と同一あるいは同等部分については、同一符号を用いて説明する。
【００１４】
図１において、符号１０で示すものは原料供給装置であり、この原料供給装置１０の原材料の種類（図１の事例では４種類）に応じた数の貯留槽すなわち第１貯留槽１１ａ、第２貯留槽１１ｂ、第３貯留槽１１ｃ、第４貯留槽１１ｄには、同数の重量式フィーダすなわち各々専用の第１重量式フィーダ１２ａ、第２重量式フィーダ１２ｂ、第３重量式フィーダ１２ｃ、第４重量式フィーダ１２ｄが設けられている。これらの各重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは、１台の、例えばスクリュ式ミキサのような、原料ミキサー１３に接続され、この原料ミキサー１３の排出口１３ａは緩衝タンク１４を介して押出機２０の供給口２０ａに接続されている。
【００１５】
前記緩衝タンク１４は図２に示すように構成され、本体容器１４ａの上部に供給口１４ｂ、下部に排出口１４ｃが形成されている。この排出口１４ｃには、開度調節可能で通常運転時は全開である開閉弁１４ｄが設けられている。また、この緩衝タンク１４の原料保持量は、通常、押出機２０の最大生産量と原料ミキサー１３の滞留時間の積の２０〜２００％の貯留容量を持つように構成されている。
【００１６】
次に、動作について述べる。以上のように構成された原料供給装置１０において、それぞれの貯留槽１１ａ〜１１ｄには、原材料が供給され、貯留されている。例えば、合成樹脂材料の加工の場合は、第１貯留槽１１ａには樹脂原料、第２貯留槽１１ｂには添加剤Ｂ、第３貯留槽１１ｃには添加剤Ｃ、第４貯留槽１１ｄには添加剤Ｄがそれぞれ貯留されている。また、各重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは、それぞれの原材料の混合比率に応じて排出量が設定されている。
【００１７】
すなわち、第１貯留槽１１ａの樹脂原料は第１重量式フィーダ１２ａにより、第２貯留槽１１ｂの添加剤Ｂは第２重量式フィーダ１２ｂにより、第３貯留槽１１ｃの添加剤Ｃは第３重量式フィーダ１２ｃにより、第４貯留槽１１ｄの添加剤Ｄは第４重量式フィーダ１２ｄによりそれぞれ計量され、所定の供給比率および供給量で連続的に原料ミキサー１３へ供給される。
【００１８】
前記原料ミキサー１３では、樹脂原料、添加剤Ｂ、添加剤Ｃおよび添加剤Ｄが原料ミキサー１３内に滞留する時間内に均質に混合され、混合された原材料は排出口１３ａから緩衝タンク１４を経て押出機２０の供給口２０ａへ連続的に供給される。この緩衝タンク１４では、原料ミキサー１３から排出された原材料が供給口１４ｂへ供給され、本体容器１４ａおよび開閉弁１４ｄを経て排出口１４ｃから押出機２０の供給口２０ａへ排出され、押出機２０では、連続的に供給される所定量の原材料が連続的に加工処理される。
【００１９】
前記原料ミキサー１３は、常時一定速度で運転されることにより、第１〜第４重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄで増減されながら供給される原材料を、増減状態を忠実に維持しながら緩衝タンク１４を経て押出機２０へ供給する。
次に、押出機２０が何の前触も無く定常運転状態から即座に緊急停止される場合、原料供給装置１０すなわち第１〜第４重量式フィーダ１２〜１２ｄは、供給量の変更制御を施すこと無く同時に運転停止される。従って、第１〜第４重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは、定常運転時の原材料供給量に制御された状態で停止され、原料ミキサー１３も定常運転時の原材料供給量状態で停止され、原料ミキサー１３内には原材料が滞留する。
【００２０】
緊急停止後の機器の調整を終了して押出機２０が再起動可能になった場合、まず、緩衝タンク１４の開閉弁１４ｄを最少開度に設定し、その後押出機２０および原料供給装置１０を起動する。押出機２０は停止状態から徐々に運転速度が上昇され、押出機２０の運転速度の上昇に従って開閉弁１４ｄの開度を徐々に開く。第１〜第４重量式フィーダ１２ａ〜１２ｄは、押出機２０の運転速度上昇に合わせて供給量が制御され、制御された量の原材料が原料ミキサー１３へ供給される。
【００２１】
従って、常時定速運転される原料ミキサー１３は、起動から滞留時間に相当する時間までの間、緊急停止直前の定常運転時における供給量の原材料、すなわち起動時の低速運転状態の押出機２０には過大な量の原材料が排出される。この原料ミキサー１３が排出する過大な量の原材料は緩衝タンク１４に一時貯留され、開閉弁１４ｄの開度が調節されることにより、押出機２０の運転速度の上昇に合わせて適量の原材料が押出機２０へ供給される。この押出機２０の運転速度が上昇されるに伴って開閉弁１４ｄの開度が開かれ、緩衝タンク１４内の原材料の貯留量がゼロになった時点、あるいは起動運転状態を完了し所定の定常運転状態になった時点で全開状態に設定される。
【００２２】
なお、緩衝タンク１４の本体容器１４ａの貯留容量は、押出機２０の処理能力、原材料の種類あるいは性状等により変化する押出機２０の起動時間の長短により決定されるが、原料供給装置１０の最大供給量と、原料ミキサー１３における原材料の滞留時間との積により算出される原材料の量に対し、その２０〜２００％の範囲で構成されることにより、必要十分な容量となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明による原料供給装置は以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。原料ミキサーと押出機との間に緩衝タンクを設けているため、再起動時に、緊急停止状態の原料ミキサーをそのまま起動することが可能になり、再起動時に、押出機に大量の原材料が供給されることによる損傷を防止できるようになった。また、再起動時に、押出機から機器外へ排出する原材料の量が減少し、排出作業の労力および資源の浪費を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による原料供給装置の構成図である。
【図２】本発明による原料供給装置を構成する緩衝タンクの断面図である。
【図３】従来の一般的な原料供給装置の構成図である。
【符号の説明】
１０ 原料供給装置
１１ 貯留槽
１２ａ〜１２ｄ 重量式フィーダ
１３ 原料ミキサー
１３ａ 排出口
１４ 緩衝タンク
１４ｃ 排出口
１４ｄ 開閉弁
２０ 押出機
２０ａ 供給口

Claims (2)

1. 複数の貯留槽(11a〜11d)にそれぞれ一台の重量式フィーダ(12a〜12d)が連結され、全ての前記重量式フィーダ(12a〜12d)が常時一定速度で運転される原料ミキサー(13)に連結され、前記原料ミキサー(13)からの原材料が押出機(20)へ供給される原料供給装置において、
   前記原料ミキサー(13)の排出口(13a)と押出機(20)の供給口(20a)とを接続するための緩衝タンク(14)と、前記緩衝タンク(14)の下部に形成された排出口(14c)に設けられ開度調節可能で通常運転時は全開である開閉弁(14d)と、を備え、
   前記押出機(20)が緊急停止後に再起動可能になった場合、前記緩衝タンク(14)の開閉弁(14d)を最少開度に設定し、その後、前記押出機(20)を起動し、前記押出機(20)の運転速度の上昇に従って前記開閉弁(14d)の開度を徐々に開き、前記緩衝タンク(14)内の原材料の貯留量がゼロになった時点、あるいは、起動運転状態を完了し所定の定常運転状態になった時点で全開状態に設定されることを特徴とする原料供給装置。
2. 前記緩衝タンク(14)の原料保持量は、前記押出機(20)の最大生産量と、前記原料ミキサー(13)の滞留時間との積の２０〜２００％であることを特徴とする請求項１記載の原料供給装置。

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