JP5095425B2 - Screw kneader - Google Patents
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Description
本発明は、スクリュー式混練機に関し、詳しくは、冷却構造を有するスクリュー式混練機に関する。 The present invention relates to a screw kneader, and more particularly to a screw kneader having a cooling structure.
スクリュー式混練機は、混練対象物が供給された後、スクリューの回転により生じる剪断熱やヒーター熱によって混練対象物・混練物が加熱される構造になっている。ヒーター熱は、スクリューを囲むバレルを介して混練物に与えられるようになっている。一方、冷却に関しては、バレルの内部やスクリューの内部に水などを流すための流路が形成され、この流路を介してバレルやスクリューが冷却され、さらに混練物が冷却される構造になっている。 The screw-type kneader has a structure in which, after a kneading object is supplied, the kneading object / kneaded material is heated by shear heat or heater heat generated by rotation of the screw. Heater heat is applied to the kneaded material through a barrel surrounding the screw. On the other hand, with regard to cooling, a flow path for flowing water or the like is formed inside the barrel or inside the screw, and the barrel or screw is cooled through this flow path, and the kneaded material is further cooled. Yes.
スクリュー式混練機は、上記のような冷却構造を備えることによって、混練物の温度上昇を抑えることに配慮することができるようになっている。
従来のスクリュー式混練機にあっては、スクリューやバレルによる熱交換制御によって混練物の温度を制御するようになっている。しかしながら、スクリューの回転により生じる剪断熱が高い場合、冷却構造による混練物の冷却が追いつかない場合があるという問題点を有している。また、従来のスクリュー式混練機にあっては、スクリュー先端部や、スクリューの混練機能を持たせた部分に、しばしば過剰な発熱が起こってしまうという問題点を有している。これら問題点に挙げた現象は、樹脂の劣化を引き起こすだけにとどまらず、混練性の悪化を引き起こすことにもつながっている。 In a conventional screw kneader, the temperature of the kneaded product is controlled by heat exchange control using a screw or a barrel. However, when the shear heat generated by the rotation of the screw is high, there is a problem that the cooling of the kneaded material by the cooling structure may not catch up. In addition, the conventional screw type kneader has a problem that excessive heat generation often occurs at the screw tip portion or the portion having the screw kneading function. The phenomena listed as these problems not only cause deterioration of the resin but also lead to deterioration of kneadability.
尚、上記問題点の対策として、スクリューの長さ(L/D)を延長する、スクリューのエレメント部材の形状・仕様を変更する、などの案が挙げられるが、いずれにしても混練機の大型化につながり、効率的であるとは言えない。 As countermeasures for the above problems, there are proposals such as extending the screw length (L / D) and changing the shape and specifications of the element elements of the screw. It is not efficient.
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、効率的な冷却をすることが可能なスクリュー式混練機を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of an above-described situation, and makes it a subject to provide the screw type kneader which can perform efficient cooling.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の本発明のスクリュー式混練機は、筒状の空洞部となるチャンバを有するバレルと、前記チャンバ内で回転するスクリューとを備えるとともに、前記チャンバに、混練対象物を供給する供給口と、チャンバ先端に位置し混練物を排出する混練物排出部とを形成してなるスクリュー式混練機において、前記バレルの側部に、前記供給口よりも前記チャンバ先端側に位置し前記チャンバに連通する冷却用開口部と、該冷却用開口部よりも前記チャンバ先端側に位置し前記チャンバに連通する吸気用開口部とを貫通形成し、前記冷却用開口部には、揮発性を有する冷媒を前記チャンバ側に向けて吹き付ける揮発性冷媒吹き付け装置に含まれ且つ前記揮発性を有する冷媒を泡もしくは霧状に噴霧するためのノズルを設け、前記吸気用開口部には、前記揮発性冷媒吹き付け装置に含まれ且つ前記揮発性を有する冷媒が気化した後の気体を吸引する吸引機構部を設けることを特徴としている。
The screw-type kneader of the present invention according to
このような特徴を有する本発明によれば、揮発性を有する冷媒が混練物に直接吹き付けられ、これによって混練物が効率よく冷却される。また、本発明によれば、揮発性を有する冷媒が気化し易い状態で混練物に直接吹き付けられる。気化した後の冷媒は、吸気用開口部を介してチャンバの外に排気される。排気は、チャンバ内の、上記気化した後の冷媒を吸引をするような状態での排気が好ましいものとする。 According to the present invention having such a feature, the volatile refrigerant is directly sprayed onto the kneaded product, whereby the kneaded product is efficiently cooled. Moreover, according to this invention, the volatile refrigerant | coolant is sprayed directly on a kneaded material in the state which is easy to vaporize. The vaporized refrigerant is exhausted out of the chamber through the intake opening. Exhaust is preferably performed in a state in which the vaporized refrigerant in the chamber is sucked.
請求項2記載の本発明のスクリュー式混練機は、請求項1に記載のスクリュー式混練機において、前記冷却用開口部を前記バレルの上側かつ前記混練物の非充満位置に配置形成することを特徴としている。
The screw-type kneader of the present invention according to
このような特徴を有する本発明によれば、混練物がスクリューの軸方向に移動する過程で冷却用開口部に入り込むことはない。混練物の冷却が効率的に行われることになる。 According to the present invention having such characteristics, the kneaded material does not enter the cooling opening in the process of moving in the axial direction of the screw. The kneaded product is efficiently cooled.
請求項3記載の本発明のスクリュー式混練機は、請求項1又は請求項2に記載のスクリュー式混練機において、前記揮発性を有する冷媒を泡もしくは霧状に噴霧するためのノズルを含んで前記揮発性冷媒吹き付け装置を構成することを特徴としている。 A screw type kneader according to a third aspect of the present invention is the screw type kneader according to the first or second aspect, further comprising a nozzle for spraying the volatile refrigerant in the form of bubbles or mist. The volatile refrigerant spraying device is configured.
請求項1に記載された本発明によれば、効率的な冷却をすることが可能なスクリュー式混練機を提供することができるという効果を奏する。さらに、本発明によれば、揮発性を有する冷媒を気化し易い状態で混練物に直接吹き付け、これによって一層効率的な冷却をすることができるという効果を奏する。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a screw kneader capable of efficient cooling. Furthermore, according to the present invention, the volatile refrigerant can be directly sprayed onto the kneaded material in a state where it can be easily vaporized, thereby achieving the effect of further efficient cooling.
請求項2に記載された本発明によれば、混練物の冷却を一層効率よく行うことができるという効果を奏する。 According to the second aspect of the present invention, there is an effect that the kneaded product can be cooled more efficiently.
以下、図面を参照しながら説明する。図1は本発明のスクリュー式混練機の一実施の形態を示す模式的な断面図である。 Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the screw kneader of the present invention.
図1において、引用符号1は本発明のスクリュー式混練機を示している。このスクリュー式混練機1は、本形態において、同方向回転噛合型の2軸混練用押出機(一例であるものとする)として構成されている。スクリュー式混練機1は、筒状の空洞部となるチャンバ2を有するバレル3と、チャンバ2内で回転するスクリュー4と、モータ及び減速機を備える駆動部5と、揮発性冷媒吹き付け装置6とを備えて構成されている。
In FIG. 1,
バレル3は、図中左右方向にのび、この一端に駆動部5が設けられている。バレル3の他端は、チャンバ2の先端であり、このチャンバ先端に混練物を排出する混練物排出部7が形成されている。また、バレル3の側部には、例えばペレットなどの混練対象物8を供給する供給口9と、この供給口9よりもチャンバ先端側に位置してチャンバ2に連通する冷却用開口部10とが貫通形成されている。さらに、バレル3の側部には、冷却用開口部10よりもチャンバ先端側に位置してチャンバ2に連通する吸気用開口部11が貫通形成されている。バレル3は、一般的な長さや直径で形成されている。
The
供給口9には、供給前の混練対象物8を入れておくホッパー部12が連結されている。また、冷却用開口部10及び吸気用開口部11には、揮発性冷媒吹き付け装置6を構成する一部が連結されている。供給口9、冷却用開口部10、及び吸気用開口部11は、バレル3の上側に配置形成されている。冷却用開口部10は、混練物が上がってこないような非充満位置に配置形成されている。
Connected to the
バレル3の側部やチャンバ先端には、特に図示しないが、側部の各部分や混練物の温度を計測する温度計測手段が設けられている。温度計測手段は、各々、揮発性冷媒吹き付け装置6の後述する制御部(又は混練機全体を制御する制御装置であってもよいものとする)に接続されている。
Although not specifically shown, temperature measuring means for measuring the temperature of each part of the side portion and the kneaded material is provided at the side portion of the
スクリュー4は、駆動部5が作動することにより所定方向に回転するようになっている。スクリュー4が回転することにより、供給口9からチャンバ2に供給された混練対象物8を連続的に混練することができるようになっている。混練対象物8は、混練されて混練物となり、図中左側から右側に移動して、混練物排出部6から押し出されるようになっている。
The screw 4 rotates in a predetermined direction when the
スクリュー4は、特に限定するものでないが、図中左側から右側に順に構成を挙げると、第一スクリュー部13、第一混練翼部14、第一ニーディングディスク部15、第二スクリュー部16、第二混練翼部17、第二ニーディングディスク部18、及び第三スクリュー部19の各エレメント部材によって構成されている。
The screw 4 is not particularly limited, but when the configuration is given in order from the left side to the right side in the figure, the
揮発性冷媒吹き付け装置6は、揮発性を有する冷媒20を貯留するタンク21と、揮発性を有する冷媒20を流す配管21と、揮発性を有する冷媒20を泡もしくは霧状に噴霧することが可能なノズル22と、揮発性を有する冷媒20が気化した後の気体等を吸引する(排気する)吸引機構部23と、ノズル22及び吸引機構部23の作動(例えばモータなどが作動する)を制御する制御部24とを備えて構成されている。ノズル22は、冷却用開口部10に設けられており、泡もしくは霧状となった揮発性を有する冷媒20を混練物に直接吹き付けることができるようになっている。
The volatile refrigerant spraying device 6 can spray a
混練物の温度が所定の温度以上であると制御部24が判断し、泡もしくは霧状となった揮発性を有する冷媒20が混練物に直接吹き付けられると、この時の気化に伴って混練物の熱が奪われ、混練物が効率よく冷却されるようになっている。直接、混練物を冷却することにより、高い冷却効果を発揮することができるようになっている(従来例ではバレル3の内面に接する部分のみで吸熱が行われる。本発明では気化熱+温度平衡となり、より均一により効率よく冷却をすることができる)。吸引機構部23は、吸気用開口部11に設けられている。
When the
揮発性を有する冷媒20は、多量の不純物を含まない冷媒が好ましいものとする。具体的には、水が一例として挙げられる。そして、この水を泡もしくは霧状に噴霧して使用することが好適である。尚、泡もしくは霧状とする理由は、水を大きな水滴の状態で使用すると、冷えすぎてしまうという恐れを有するからである。また、水を大きな水滴の状態で使用すると、スクリュー4が金属製であることから、急激に冷えることによって寸法がずれ、干渉が生じる(クラック発生)という恐れを有するからである。
The
以上、本発明のスクリュー式混練機1によれば、揮発性を有する冷媒20を混練物に直接吹き付けることから、効率的な冷却をすることができるという効果を奏する。
As described above, according to the screw-
この他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。 In addition, the present invention can of course be modified in various ways within the scope not changing the gist of the present invention.
例えば、バレル3の内部やスクリュー4の内部に水などを流すための流路を形成し、この流路を介してバレル3やスクリュー4を冷却する従来の冷却構造を、本発明に係る冷却構造に付加したり、逆に本発明に係る冷却構造を従来の冷却構造の補助的な冷却構造として使用したりすることも可能であるものとする。
For example, a conventional cooling structure in which a flow path for flowing water or the like is formed in the
1 スクリュー式混練機
2 チャンバ
3 バレル
4 スクリュー
5 駆動部
6 揮発性冷媒吹き付け装置
7 混練物排出部
8 混練対象物
9 供給口
10 冷却用開口部
11 吸気用開口部
12 ホッパー部
13 第一スクリュー部
14 第一混練翼部
15 第一ニーディングディスク部
16 第二スクリュー部
17 第二混練翼部
18 第二ニーディングディスク部
19 第三スクリュー部
20 揮発性を有する冷媒
21 配管
22 ノズル
23 吸引機構部
24 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記バレルの側部に、前記供給口よりも前記チャンバ先端側に位置し前記チャンバに連通する冷却用開口部と、該冷却用開口部よりも前記チャンバ先端側に位置し前記チャンバに連通する吸気用開口部とを貫通形成し、
前記冷却用開口部には、
揮発性を有する冷媒を前記チャンバ側に向けて吹き付ける揮発性冷媒吹き付け装置に含まれ且つ前記揮発性を有する冷媒を泡もしくは霧状に噴霧するためのノズルを設け、
前記吸気用開口部には、
前記揮発性冷媒吹き付け装置に含まれ且つ前記揮発性を有する冷媒が気化した後の気体を吸引する吸引機構部を設ける
ことを特徴とするスクリュー式混練機。 A barrel having a chamber serving as a cylindrical cavity, a screw that rotates in the chamber, a supply port that supplies a kneading object to the chamber, and a kneading that is located at the front end of the chamber and discharges the kneaded material In the screw-type kneader formed with the material discharge part,
A cooling opening located on the side of the barrel that is located closer to the front end of the chamber than the supply port and communicates with the chamber, and an intake air that is located closer to the front end of the chamber than the cooling opening and communicates with the chamber Through the opening for use,
In the cooling opening,
Provided with a volatile refrigerant spraying device for spraying volatile refrigerant toward the chamber and for spraying the volatile refrigerant in the form of bubbles or mist,
In the intake opening,
A screw-type kneader comprising a suction mechanism section that sucks a gas that is contained in the volatile refrigerant spraying apparatus and vaporizes the volatile refrigerant .
前記冷却用開口部を前記バレルの上側かつ前記混練物の非充満位置に配置形成する
ことを特徴とするスクリュー式混練機。 In the screw kneader according to claim 1,
The screw-type kneader characterized in that the cooling opening is disposed on the upper side of the barrel and at a non-full position of the kneaded product.
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