JP4758043B2

JP4758043B2 - 筒状加硫体の冷却装置

Info

Publication number: JP4758043B2
Application number: JP2001300262A
Authority: JP
Inventors: 哲司森; 昭裕永田; 琢也吉川
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003103523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝動ベルト等の筒状成形を行う金型外周面に加硫成形して高温の筒状加硫体の冷却装置に係わり、詳しくはローエッジベルト、Ｖリブドリブベルト、ダブルＶリブドベルト、歯付ベルト等の成形型面の裏面に冷却媒体を収容する空洞を内臓した中空胴体等から成る成形型を用いて、冷却媒体を停滞させることなく充液し循環冷却し、更にその冷却フローつまり流れ方向を最適制御して所定温度まで早く降温させ均一に冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒状の成形型面で加硫を終えた高温の筒状加硫体の冷却は、従来、加硫缶内で行うポット加硫或いは別法の円筒ケーシング内面に膨脹収縮するジャケットを用いたジャケット加硫を行い図６（ｂ）の様に、成形型２を加硫ジャケット８１から抜き取って、冷却台座８２の中央に突き出す噴射配管８３に成形型２の一方の軸端穴を挿入して立設し着座させ、噴射配管８３から冷却水を噴射して、予め求められた所定の冷却時間に従って、２５〜３０°Ｃに間接的に冷却された上で、図６（ｃ）に示す様にその噴射配管内の冷却水を排水し、ブロアーの空気に置き換えてエアーを噴射送風し、金型内面の水切りをして次の脱型工程へ搬出した。
【０００３】
この従来の冷却工程に係わるものに、特開平７−１６８４７号公報がある。これによれば、通水後の冷却水の残留に伴い次工程での品質への悪害と金型の腐食防止の改良が示されており、特に水切りにおいて型内部を真空吸引し減圧することを特徴とするものであった。また本出願人も特願２０００−２９８１９８で冷却温度を検出してバラツキの少ない取り出し温度で冷却完了させる提案をしているところである。
【０００４】
以上の過程で用いられた成形型は、何れも円筒の外周壁とこの両端面で区画化された、いわゆる円柱空間を用いて円筒内面から表面の成形面に伝熱させる構成であった。従って供給する冷却水は、広い型内空間に適する様に噴霧水にして、型内壁に噴霧し冷却する仕組みが知られている。これは前工程の加硫時には、この中空体に加熱媒体である加圧蒸気を吹き込んでベルトスリーブに直接接触しないように間接加熱する構成で用いられ、この蒸気圧力が作用する事から加圧容器として構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の様に内部が、空っぽの一体中空体からなる成形型では、内部全空間を利用するから停滞容積が大きく、更に型径が大きく成るとベルトスリーブに直接伝熱する成形壁面でない両側面板やこれらの加圧補強部材が大きくなりこれらも前工程の加硫の際に伴に加熱昇温されており、これらの冷却にも余分の冷却エネルギーと冷却時間が必要でムダを発生させていた。
【０００６】
更に、成型品の周長が長くなり筒状径が大きくなるに伴い、成形型内の中空容積が増えて冷却媒体の停滞量が多くなり、均一な冷却の妨げになる。また噴水中の排水量を増やすには、自然落水に頼っており限界も有り、時間短縮の妨げになる。こんな事から、冷却所要時間は長くなり、冷却動力費が嵩んで一層の原価低減のネックになっていた。
【０００７】
本発明は、この様な一体中空状の成形型が抱える上述の冷却エネルギーロス、冷却時間が長い、冷却能力に限界等の製造コストを阻害する問題を改善するもので、冷却要部を限定し冷却負荷を軽減し、冷却し易く、冷却時間が短縮出来る成形型とそれを用いた冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本願請求項１記載の発明では、成形型の外周面で加硫後の高温ベルトスリーブを該成形型の内面から冷却する筒状加硫体の冷却装置であって、
冷却媒体の通路になるとともに前記成形型を両側面から突出した両端で回転支持する中空軸である回転軸体と、外周壁面の内面側に冷却媒体を収容する空洞を内蔵した中空胴体と、前記回転軸体と前記中空胴体を接合する連結部材と、前記回転軸体内の流路と前記中空胴体内の空洞を連通して冷却媒体の導入排出を行う流路とを備えた成形型に、冷却媒体を供給するフロー制御手段を装着したことを特徴とするもので、とりわけ周長が長く成るに伴い得られる効果が大きくなる。
【０００９】
これによれば、外周壁面の裏面側に置いた冷却媒体を収容する空洞に冷却媒体を導入出できるから、冷却が必要な成形型内の外周壁面にほぼ限定して集中冷却が可能になる。また前記空洞内の停滞量が少ないことから、液体の冷却媒体を冷却系内に充液して強制循環させることができて、成形型の内面側に接触する流速が早くできるから冷却速度を上げることが出来る。
【００１０】
また上記外周壁面の裏面側に置いた冷却媒体を収容する空洞は、内容積を最小に出来るから一つは冷却媒体の停滞量が削減できる。もう一つは、圧力容積が小さくできるから、加圧容器の構造が緩和出来て板厚も薄くなり、とりわけ成形型の中で嵩高い型両端部の密閉フランジが殆ど廃止できるから、結果として金型総重量も軽くできる。
【００１１】
更に、この中空胴体から出来た成形型への冷却媒体を供給するフロー制御手段を装着する事で、冷却の始めから終わりまでの冷却媒体を最適に管理が出来るから、冷却温度の均一化と冷却時間の短縮と冷却総エネルギが削減出来る。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１において前記フロー制御手段が冷却中途で、該成形型内の冷却媒体の出入り口を反転切り替える事である。これによれば筒状の成形型の円筒面の裏面に設けた空洞内を円周方向に沿って螺旋状に一端から他端へ押し込む流れで、その上下全体の流れ方向を反転できるから出入り口の温度差が反転し、温度均一に出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を用いて、本発明の筒状加硫体の冷却装置を説明する。この冷却装置は、図１に示す様に外周壁面３１で加硫された伝動ベルトの１７５〜１９５℃前後の高温加硫体が形成された成形型２と伴に、その筒状加硫体を均一温度にすばやく、濡らさず汚さずに２５〜３０℃迄冷却する。
【００１４】
本発明では、この成形型２に中空胴体３０を備えた成形型２を用いて、高温の筒状加硫体を温度バラツキが少なく、安価なエネルギ費で、短い冷却時間で効率のよい冷却を行い、この成形型２には冷媒体が供給出来るよう循環配管が接続してあり、冷媒体が循環する最適のフロー制御手段４４を装着した構成である。
【００１５】
先ず中空胴体３０を備えた成形型２について、図４、５を用いて説明する。図４に示す様に、筒状の外周壁面３１に加硫成形されて高温のベルトスリーブ３が形成被覆されている。このベルトスリーブ３は冷却され、離型されて、その表裏面に溝研磨されたりした上で、最後に小幅に輪切りしてローエッジベルト、Ｖリブドベルト、ダブルＶリブドベルト或いはタイミングベルト等の伝動ベルトに加工される。歯付ベルト用の成形型２では、その外周壁面３１に軸方向の歯型となる溝が加工され、またローエッジベルトやリブドベルト等の成形型２では成形面が平滑面で構成してある。
【００１６】
中空軸である回転軸体３６が成形型２の両側面に突き出て、両端で回転支持が出来る。一方の端面にはチャックが装着出来て、また両端面に冷却媒体の導入口１２と排出口１３が設けてある。冷却媒体を同供給部からこの端面の導入口１２ともう一方の端面の排出口１３に軸継ぎ手のような連結部材によって脱着可能に着装してある。
【００１７】
次に、本発明に係わる中空胴体３０を備えた成形型２については図４に例示しているが、円周内壁面に冷却用の空洞３２を収容した中空胴体３０に、筒状型の軸芯に回転軸体３６と、これらを一体化する連結部材３４と、前記空洞３０に冷却媒体を導入出する導入配管３８と排出配管３９を備えた流路とから構成されている。
【００１８】
先ず、中空胴体３０は、図４に示すように２重管状でそのリング状の断面からなる２重管の外空間部の両端を密閉した形状で、内部空間を空洞３２として構成してある。この空洞３２に冷却媒体を導入出する事で冷却媒体の保有量が少なくつまり停滞量が少なく出来て、また成形面である外周壁面３１を集中的に効果的に冷却できる。
【００１９】
また、外周壁面３１は、熱膨張収縮変形を最小に出来る様に厚肉にしてあるが、二重管状にする事で補強効果と相俟って圧力容積が少なく出来て加圧容器の構造も板厚が薄くなり、更に成形型の両端フランジが最小で済むから金型重量も軽くできる。
【００２０】
次に、回転軸体３６は、成形型２の両端面の中心から突き出した突出軸１１を連結して一体となした一本の中空軸にしてある。一端部はその外面に型を吊るチャックを嵌着出来る外周溝４１を備え、また両端中心部には円錐状の摺り合わせ穴を設けて成形型２を両端で回転支持出来る構成にしてある。
【００２１】
また、この回転軸体３６は、内部貫通流路の途中に仕切りを設けて区画してある。この仕切り部材には、管用プラグ形状から成る締切栓３７が用いてあり、プラグ前端部に液残りがないように凸形状にしてあり、軸端から若干内径を大きくした穴に挿入し仕切位置にネジで止着してある。
【００２２】
次いで連結部材３４は、図５にその上面配置を示しているように前述の回転軸体３６と中空胴体３０との間隔に軸芯から放射状に均等間隔で複数のリブ材を設けて固着した構成で、回転軸体３６を両端支持し回転させて外周壁面３１の振れは最小に成るように仕上げ加工が施してある。
【００２３】
次に、導入出流路は、図４、５にその断面並びに平面配置を示しているが、回転軸体３６内の冷却媒体の導入路と中空胴体３０内の空洞３２との間で冷却媒体を空洞３２へ導入する流路と空洞３２の冷却媒体を排出する流路から構成している。
【００２４】
また、この流路は成形面が均一な温度で冷却できるように図４，５では４本の流路でそれぞれ構成してあり、この本数は型サイズにより増数したり、経路の口径を大きくして対応するようにしてある。
【００２５】
更に、型内の冷却媒体の流れについて図４を用いて説明する。先ず回転軸体３６の一端にある導入口１２から成形型２内に導入され、仕切栓３７に突き当たって複数の流路に分流する（各流路は同一流路だから一流路の流れを示す）。分流して、導入接続口１２ａから導入配管３８を経由して中空胴体３０の上部に設けてある導入接続口１２ｂから空洞３２に噴入して周方向に旋回流を形成して周方向の温度差を無くしてバランス良く冷却出来る。
【００２６】
一方、中空胴体３０の下部に設けてある排出接続口１３ｂから、空洞３２内の冷却を終えた冷却媒体を排出する。排出接続口１３ｂに配管した排出配管３９を経由して回転軸体３６の他端で仕切栓３７後方の排出接続口１３ａに導出して型外に排出する。
【００２７】
続いて中空胴体３０への接続流路は、図５に示す様に導入接続口１２ｂ、排出接続口１３ｂが何れも中空胴体３０への取付の向きが傾けてある。つまり導入接続口１２ｂは、図２中で時計方向回りの導入配管流路でその取付の向きも同方向のループ状の流れに成るように傾斜してある。
【００２８】
また中空胴体３０からの出口になる排出接続口１３ｂは、空洞３０内を時計方向に環流した熱媒をスムーズに排出できる様に流れに沿ってスパイラル状に同方向の向きに呼び込めるように取り付けてある。
【００２９】
この様なスパイラル状のスムーズな旋回流によって空洞３０内の冷却媒体の循環流速を上げて、均一加熱作用を発揮させるもので、前述の各接続口１２ｂ、１３ｂの取付向きは、時計回りに限定させるものでなく反時計回りでも良い。
【００３０】
更に導入出配管は、図１に示すように流れ勾配が設けてある。これは、上位の接続口と下位の接続口の間をループ状の流路として漸次高低差を設けて構成してある。ループ状の流路や空洞３０内に冷却媒体が残留するのを阻止するものである。
【００３１】
冷却媒体は、冷却タンク４８に貯留して図示しないチラー源によって所定の冷水温に制御運転してある。冷却タンク４８は貯水槽４９、受水槽５２、排水槽５３に区画してあり、一部の高温リターン水は排水槽５３で一時系外に取り出し放冷させてチラー動力負荷を緩和出来る。この冷却水が送水ポンプ４７でフロー制御手段４４で構成される供給経路を介して成形型の回転軸体の一端に供給し、型内を旋回して流れた後、成形型の他端より排出される冷却排水を冷却タンク４８の受水槽５２に循環させてある。
【００３２】
続いて、フロー制御手段４４については、以下のフロー回路から構成してあり図２、３に示す様に（ａ）高温初流カット回路、（ｂ）成形型の下方通水冷却回路、（ｃ）成形型の上方通水冷却回路、（ｄ）エアーブロー回路を、予め求めた後述の切換運転を行って最適冷却を確保している。
【００３３】
先ず、図２（ａ）に示している様に送水ポンプ４７から吐出した冷却水は、配管系Ｆ１から流量絞り弁Ｓ１で絞り調整した冷却水を、予め求めた所要時間の間、成形型の下方から上方へ供給して型内で吸熱した冷却初期の高温水を電磁弁Ｖ６から配管系Ｆ４を経て排水槽５３に排水する。この初期高温リターン水のカットにより、冷水タンク４８の昇温を制御しているチラーの負荷動力を抑えて省エネが出来る。
【００３４】
本発明に係わり、図２（ｂ）に示している様に送水ポンプ４７から吐出した冷却水は配管系Ｆ１から、ここでは電磁弁Ｖ３を通過して供給される全量の冷却水を予め求めた所要時間、成形型の下方から上方へ供給して型を冷却して型から排出されて電磁弁Ｖ７を通過して配管系Ｆ３を経て受水槽５２に還流される。
【００３５】
本発明に係わり、図３（ｃ）に示している様に送水ポンプ４７から吐出した冷却水は配管系Ｆ１から、ここでは電磁弁Ｖ１を通過して成形型の上方から供給して、型を冷却して型の下方から排出されて電磁弁Ｖ４を通過して配管系Ｆ２を経て受水槽５２に還流される。予め求めた所要時間を経て、電磁弁Ｖ１が閉じて冷却水の供給は停止する。
【００３６】
以上の様に、成形型２が所定温度に冷却されて型内に残留した冷却水を圧縮エアーで吹き出して水切りする。これは図３（ｄ）に示している様に冷却配管路に逆止弁Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３を挟んで接続したエアー源から電磁弁Ｖ５をて通過して成形型の上方から入って型内の残留水を下方に押出して電磁弁Ｖ５を通過して配管Ｆ２を経て受水槽５２に還流される。配管内の残留水の有無を検水センサ５１で確認して終わる。
【００３７】
以下に本発明の冷却装置４０を使用して、加硫後のベルトスリーブ３を冷却する作動について説明する。１）図２（ａ）の様に、配管系Ｆ１から吐出された冷却水を成形型２の下部より流量絞り弁Ｓ１で絞り調整した冷却水をゆっくり注入し、上方へ型内の加熱残気と高温空気を追いやり排出する。続いて排出される初期熱水を配管系Ｆ４を経て排水槽５３側に放流する。
２）この後、予め設定したタイマーの終了と伴に図２（ｂ）の通り、電磁弁Ｖ２と電磁弁Ｖ３を切り替えて、配管系Ｆ１より吐出される標準流量の冷却水で引き続き型下部から上方に冷却水を投入し、型上部から排出する冷却水を電磁弁Ｖ６と電磁弁Ｖ７を切換えて配管系Ｆ３を経て受水槽５２間に循環させて型底部から冷却する。
【００３８】
３）続いて、予め設定したタイマー終了で、冷却水の型出入り口を逆に反転し、型上部から下方に冷却水を投入する下方流に切換えて、冷却水を冷却タンク４８間に循環させて型上部から冷却する。これは図３（ｃ）の通り、配管系Ｆ１から吐出された冷却水を電磁弁Ｖ３、Ｖ１及び電磁弁Ｖ７、Ｖ４とを切換えて型上部から冷却水を投入し、型排出後の冷却水を配管系Ｆ２を経て受水槽５２に循環させる。
【００３９】
４）次いで、非接触温度センサ４５の冷却完了信号により、電磁弁Ｖ１が閉じて冷却水の投入を停止する。このセンサ４５は、金型上部で冷え難い上端部のベルトスリーブの表面温度を非接触で監視してある。
【００４０】
５）最後に、型内に残った冷却水を圧縮エアーでブローして水切りする。図３（ｄ）に示す通り、電磁弁Ｖ１が閉じて電磁弁Ｖ５が開いて、圧縮エアーが型の上部から噴入し流れ勾配に沿って排出される冷却残水を配管系Ｆ２を経て受水槽５２に排水する。断続して複数回ブローを繰り返し、排出配管系内に設けた検水センサ５１（市販される液面検出用ファイバユニット）を用いて残水無しを確認して停止する。
【００４１】
しかして、本発明の冷却装置４０では、成形型２の外周に形成した加硫後で高温のベルトスリーブ３を冷却するに際して、一つは、成形型２が中空胴体３０を備えて、その空洞３２に冷却媒体を収容して冷却要部を集中的に冷却出来て、更に空洞３２内の冷却媒体のフローを最適制御する構成にしてあるので、冷却エネルギーロスが少なく、冷却時間を短縮し早く且つ均一な冷却温度に冷却できる。
【００４２】
尚、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば次の様に変更実施して良い。１）成形型２の外周壁面３１の内面側に熱媒体を収容する空洞３２については必ずしも本実施例に拘わらず、パイプ材を前記内面側つまり内面壁にコイル状に配設しロー付けやサーモセメント等で固着したり、或いは前記外周壁面３１を厚肉にしてドリル穴加工して得られるドリルドホールも空洞３２と出来る。
【００４３】
２）冷却装置に用いられる冷却媒体については、必ずしも本実施例に拘わらず、型出入り口にプラグを持った自在継ぎ手を用いて接続外し時の液漏れを防ぐことで冷却した熱媒油等の液体に置き換えができる。
【００４４】
【発明の効果】
本願請求項１に記載の発明では、空洞を内臓した中空胴体を備えた成形型とする事により、冷却が必要な外周壁面に限定して冷却が可能になったこと、冷却媒体の停滞が少なくできた事から冷却熱量が削減出来た、同時に冷却の始めから終わりまでの冷却フローを最適に管理が出来るから、冷却時間が更に短縮出来て、冷却工程の一層の原価改善ができた。
【００４５】
本願請求項２に記載の発明では、円筒面を垂直に立設した成形型の円周面の裏面に設けた空洞内を一端から他端に冷却水を強制流動させて、その流れを上向き或いは下向きに反転できるから、この反転によって上下方向の温度差を相殺出来る。従って筒状の成形型の円筒面の温度が均一に出来て筒状加硫体を均一冷却して、周長サイズのバラツキの少ない伝動ベルトが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒状加硫体の冷却装置の構成図で、中空胴体を備えた成形型に冷却媒体を供給し装着したフロー制御手段を示す。
【図２】本発明のフロー制御手段の工程説明図で制御の前半、（ａ）高温初流カット（ｂ）型内下方通水での冷却でフローの構成を示す。
【図３】本発明のフロー制御手段の工程説明図で制御の後半、（ｃ）型内上方通水での冷却状態（ｄ）エアーブローでフローの構成を示す。
【図４】本発明に係わる中空胴体を備えた成形型の正面断面図である。
【図５】本発明に係わる中空胴体を備えた成形型の上面図である。
【図６】従来の筒状加硫体の冷却工程概略図である。
【符号の説明】
２成形型
３ベルトスリーブ
５ジャケット
６ケーシング
３０中空胴体
３２空洞
３４連結部材
３６回転軸体
３７仕切栓
４０冷却装置
４４フロー制御手段
４５非接触温度計
５１検水センサ
Ｖｉ電磁弁
Ｃｉ逆止弁
Ｓ１流量絞り弁

Claims

成形型の外周面で加硫後の高温ベルトスリーブを該成形型の内面から冷却する筒状加硫体の冷却装置であって、
冷却媒体の通路になるとともに前記成形型を両側面から突出した両端で回転支持する中空軸である回転軸体と、外周壁面の内面側に冷却媒体を収容する空洞を内蔵した中空胴体と、前記回転軸体と前記中空胴体を接合する連結部材と、前記回転軸体内の流路と前記中空胴体内の空洞を連通して冷却媒体の導入排出を行う流路とを備えた成形型に、冷却媒体を供給するフロー制御手段を装着したことを特徴とする筒状加硫体の冷却装置。
前記フロー制御手段が、冷却中途で該成形型内の冷却媒体の出入り口を反転切り替える請求項１に記載の筒状加硫体の冷却装置。