JPS63134039A - 密閉形混合機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、互に反対方向に回転する非噛み合い形の２つ
の翼付きロータを収容すべく形成された混合室を備えた
、強力な混合作用を呈するバッチ式の密閉形混合機に関
する。均質な原料に混合すべき配合剤のバッチは、垂直
なシュートを通して混合室内に落下供給され、シュート
に設けたラムにより圧力で押出される。このラムは油圧
又は空気圧により駆動される。ラムは、バッチの混合を
行なう間その作動位置に押し下げられ、ラムの下面が混
合室の上方部分を形成するようになっている。得られた
均質な混合物は、混合室の底部に設けた排出開口部を通
して混合室から取出され、次いでこの排出開口部の扉を
閉じて配合物の次のバッチをシュートを通して導入する
準備を行なう。

バッチ式の密閉形混合機の成るものは非噛み合い形ロー
タを備えたものとして設計されており、他のものは噛み
合い形ロータを備えたものとして設計されている。噛み
合い形のロータは、常に両ロータを同期関係をなして互
に同一速度で回転させなければならないが、非噛み合い
形のロータは互に同一速度で回転させることもできるし
、あるいは異なる速度で回転させて異なる混合作用およ
び混練作用を行なわせることもできる。本発明は非噛み
合い形の混合機に関するものである。ロータの翼は一般
に螺旋状になっていて、後述のように翼の種々の力強い
ダイナミックな作用が協働相互作用することによって、
強力な混合作用を生じさせかつ混合物を均質化するよう
に構成されている。非噛み合い形のロータを備えたバッ
チ式の密閉形混合機についてのより詳しい情報は、米国
特許第１，２００，７００号および第３，６１０．５８
５号明細書に開示されており、これらの米国特許明細書
の開示内容を本発明の前景情報として本明細書に掲示し
ておく。

本発明は、新規な形状をもつ１対の非噛み合い形２翼ロ
ータを使用することによって、バッチ式の強力な密閉形
混合機の混合能力および混合物の生産性を向上させるも
のである。本発明の２翼ロータは、混合能力および混合
物の生産性を高めることができるという利点に加え、強
力なゴムやプラスチック材料を混合する場合に混合機が
受ける高トルク荷重状態の下でも作動できるように構成
されている。

本発明の目的は、互に反対方向に回転するロータの間に
新規な特徴をもつ一連のダイナミック（動力学的）な相
互作用を与えることによって、混合機の１対の非噛み合
い形２翼ロータの作用効果、性能、混合物の生産性およ
び出力の均一性を向上させること、並びに、２つのロー
タが（ａ）同期した速度（すなわち同一速度）で回転さ
れる場合又は（ｂ）非同期速度（すなわち「摩擦車比」
と呼ばれる幾分速度の異った不等速度）で回転される場
合のいずれであっても、ロータの作用効果および強度の
向上を図ることのできる混合機を提供することにある。

本発明の上記目的は、本発明による新規なロータの体積
および外形を大形化させることなく達成しようとするも
のであり、本発明の新規なロータは次のような特徴を有
する。すなわち、（，１）本発明の新規な２翼ロータは
既存のバッチ式密閉形混合機を改造することなく１対の
新規な２翼ロータをそのまま既存の混合機の混合室内に
組み込むことによって、既存の混合機の性能を改善でき
ること、（２）本発明の新規なロータは、既存のロータ
以上の大型になるものではなく、従って混合室内に有効
容積（「自由容積」）を確保できるため従前と変りない
バッチの体積を処理できること、（３）本発明の新規な
ロータは、現存の混合機のサイズと同じ混合室容積をも
つ新形の密閉形混合機にも装着することができ、強力な
ゴムやプラスチック材料を混合しかつ均質化させるとき
に受ける強力な力に対してもきわめて優れた強度をもつ
ものであること、等の特徴を有している。

本発明の目的の１つは、米国特許第４．４５６．３８１
号明細書に開示されている１対のロータに比べ、混合性
能、混合物の均質性および生産性の点で優れている１対
の非噛み合い形２翼ロータを提供することにある。この
米国特許第４．４５６．３８１号には、ロータの互に反
対側の端部から創成されている２つの長翼が設けられた
１対のロータが開示されている。これらの２つの長翼の
ねじれ角は１０°〜４０＠の範囲内にあり、ロータの軸
線方向の全長に対するこれらの長翼の軸線方向長さの比
は０．６〜０．９の範囲内にある。また、米国特許第４
．４５６゜３８１号明細書の第１０図に示されているよ
うに、各長翼の全巻き角（ラップ角）は１４°〜９０．
６”の範囲内にある。更に、該米国特許第４．４５６．
３８１号に開示されたロータでは、すべての翼のねじれ
角が同一であるため、混合室の中央部において互に反対
方向に回転する２つのロータが相互作用するとき、一方
のロータの翼片が他方のロータの翼片に対し「ぬぐい去
る」ように運動することは殆んどない。従って、このよ
うにすべての翼のねじれ角が同一であるという好ましく
ない関係に配置されているため、両ロータ間の相互作用
領域の中央において原料が横方向に移動することによる
混合作用が妨げられ、均質な混合作用を生じさせる効果
に欠けるものとなっている。

米国特許第４．４５６．３８１号のロータでは、翼片の
全巻き角が９０．６°以下であるため、翼片が混合室の
中央領域に滞在する時間は比較的短く、従って、混合サ
イクルの大部分の間、比較的大量の原料を混合室の中央
領域の近くにおいて比較的よどんだ状態で留まらせるこ
とになる。混合室の中央領域近くに原料がよどんでしま
うと、混合作用を受けている原料のバッチの他の部分に
比べて、熱伝達および混合作用がかなり小さくなってし
まう。

本発明の１つの特徴によれば、本明細書において述べる
ようなバッチ式の強力混合作用を呈する密閉形混合機に
使用できる１対の非噛み合い形２翼ロータが提供される
。これらの２翼ロータの各々は、被駆動側端部と冷却側
端部、およびほぼ螺旋状をなす翼片からなる２つの長翼
とを備えている。長翼は各ロータの互に反対側の端部か
ら創成されている。すなわち、長翼のリーディング側端
部は、ロータの互に反対側の端部に配置されておりかつ
ロータの軸線のまわりで互に１７６”〜１８４°の角度
をなして傾斜している。各ロータの第１の長翼の翼片は
、２５°〜４５″の範囲内にある小さなねじれ角Ａ、を
有する。また、この第１の長翼の翼片の全巻き角は８０
’〜１２０゜の範囲内にある。更に、ロータの軸線方向
長さに対する第１の長翼の軸線方向長さの比は、０．６
０〜０．８５の範囲内にあり、第１の長翼の軸線方向長
さは、後述のごとく、第２の長翼よりも長くなっている
。

第２の長翼は、３５°〜５５″の範囲内の長いねじれ角
Ａ、を有する。また、その全巻き角は９０°〜１２０６
の範囲内にあり、軸線方向長さの比は０．３５〜０．７
５の範囲内にある。

これらの第１および第２の長翼のねじれ角の角度差は５
°〜１５″の範囲内にある。ねじれ角にこのような角度
差を与えることによって、両長翼が互いに混合室の中央
領域に近付くときに、一方のロータの長翼が他方のロー
タの長翼に対して「ぬぐい去る」作用を生じさせる。米
国特許第４．４５６．３８１号明細書に開示のロータに
比べ、本発明によるロータでは２つの長翼の各々が互に
異なるねじれ角で傾斜しているため、図面を参照しつつ
述べる以下の記載から明らかになる多数の優れた長所を
得ることができる。

本発明の目的および特徴は、従来技術によるロータ構造
と比較して述べる本発明の好ましい実施例についての添
付図面に基く以下の記載から明らかになるであろう。尚
、同一の機能および特徴をもつ構成要素については、全
図面に亘り同じ参照番号および記号を用いて説明されて
いる。

第１図には、強力な混合を行なうためのバッチ式の密閉
形混合機の全体を番号２０で示しである。

該密閉形混合機２０には本発明の特徴を構成する非噛み
合い形のロータ８１．８２が用いられている。またこの
密閉形混合機２０は垂直方向に往復運動することができ
るラム２４を備えており、該ラム２４は第１図に実線で
示す上昇位置と一点鎖線で示す下降位置（作動位置）２
４′との間で移動することができる。このラム２４は配
合剤を混合室２６内に押し込んで混合させるためのもの
である。混合すべき原料は、互に反対方向に回転する２
つのロータ８１．８２（これらのロータ８１．８２は、
矢印２３．２５で示すように互に間隔を隔てた平行な水
平軸線のまわりで回転される）に設けた翼（この翼につ
いては後述する）により完全にかつ強力に混合されるた
め、ラム２４がその作動位置２４′に位置するとき、該
ラム２４には混合室２６内で混合される原料からの力が
作用する。第１図に示すように、左側のロータ８１はそ
の軸線のまわりで時計回り方向に回転し、右側のロータ
８２は反時計回り方向に回転する。混合室２６はこれら
の２つのロータ８１．８２を収容できる形状をなしてい
て、左右の混合室キャビティ２７．２８（各キャビティ
はほぼ円筒状をなしている）を有する。これらの混合室
キャビティ２７．２８は、各々の開放している部分が互
に水平方向に向かい合うように配置されている。２つの
ロータ８１．８２のほぼ中央には、混合室２６の中央領
域２９が形成されている。

混合すべき配合剤は、ラム２４を上昇させておき、最初
にホッパ３０に導入され、該ホッパ３０と連通している
シュート３２を通って混合室２６の中央領域２９内に落
下される。次いでラム２４を下降して配合剤を混合室２
６内に押し込み、該混合室２６内に閉じ込める。ラム２
４は、混合機２０の全体的なハウジング３５の頂部に取
付けられた流体作動形の駆動シリンダ３４により作動さ
れる。油圧又は空気圧により作動される駆動シリンダ３
４は複動ピストン３６を有し、該複動ピストン３６はピ
ストンロンド３８を介してラム２４に連結されていて、
該ラム２４を上昇および下降させるようになっている。

ラム２４は、駆動シリンダ３４の下端部よりも下方の位
置でピストンロンド３８の下端部に連結されている。所
望の圧力に加圧された作動流体が供給導管４０を介して
駆動シリンダ３４の上方部分に供給され、これによりピ
ストン３６従ってラム２４をその作動位置に向って下降
させる。混合機２０による混合作業が完了したならば、
ピストン３６の下方から供給導管（第１図には図示せず
）を介して作動流体がシリンダ３４内に供給され、ラム
２４をその上昇位置に戻すようになっている。　　゛ 混合されかつ均質化された原料は、混合室２６の底部に
設けた排出開口部から排出される。この排出開口部は扉
４２によって通常閉鎖されており、混合作業を行なう間
は扉４２がロック機構４４により閉鎖位置に保持される
。ロック機構４４により扉４２が開放されるとき、該扉
４２はヒンジ軸４６のまわりで下方に揺動する。扉４２
は、例えばヒンジ軸４６の両端に取付けられた１対の流
体トルクモータ（図示せず）により揺動されるようにな
っている。

第２図の第１図の混合機を２−２線に沿って断面した平
面図である。但し、第２図に示す２翼ロータ５１．５２
は従来技術によるロータであり、比較的長い２つの翼の
翼片が、上記米国特許第４．４５６，３８１号に開示さ
れているものと同様に、同一のねじれ角を有するもので
ある。この第２図は、現存する混合機２０に、従来技術
によるロータ５１．５２に代えて新規なロータ８１．８
２を設置することができることを強調して示すものであ
る。また、これらの新しいロータ８１．８２は、以下に
記載する新しい混合機２０にも設置することができるも
のである。

第２図に示すように、ロータ５１．５２又はロータ８１
．８２のいずれの場合でも、これらのロータは、駆動モ
ータ５０により駆動される慣用的なギア機構４８により
互に反対方向（第１図に矢印２３．２５で示す方向）に
回転される。ギア機構４８は、これらのロータを同一速
度すなわち同期速度で回転させるべく、同じ噛み合いを
するギアを備えている。別の構造として、このギア機構
４８をピッチ円径の幾分異なるギアで構成し、両ロータ
を異なる速度、例えば、９：８の速度比すなわち「摩擦
車比」と呼ばれる１、１２５〜１の速度比で回転させる
ようにしてもよい、駆動モータ５０は慣用的なものでよ
いが、混合室２６内に供給すべき特別な配合剤の温度や
粘性状態に基いて、またロータにより付与される混合力
の大きさに基いてロータの回転速度を変えることができ
る回転制御装置を備えたものとするのが望ましい。

本発明者の見解としては、本発明の新規な２翼ロータは
、以下に詳細に記載するような特別な位相関係をなして
互に等速度で駆動させるのが最も望ましいと考える。

各ロータの両端部に近接する位置には、混合室２６を密
封するためのシーリングカラー５４（第２図）が設けら
れている。それぞれのカラー５４に隣接するロータの端
部は第３図および第５図に示すように構成されていて、
しばしば「カラ一端」と呼ばれている。

強力な混合を行なうためのバッチ式の密閉形混合機２０
の構造に関する更に詳細な情報は、参考文献として掲示
する前述の米国特許第３．６１０，５８５号明細書に開
示されている。

第３図に示すように、左側および右側のロータ５１．５
２のそれぞれの「カラ一端」の間の長さ寸法はｒＬＪで
ある。駆動軸５５又は５６に連結されたカラ一端５７は
「被駆動側端部」すなわち「水冷端部」である、ロータ
５１．５２には冷却剤の通路が設けてあり、冷却剤（通
常は水）が駆動軸５５．５６の側からこれらの冷却剤通
路内に供給される。各ロータの包絡外径はｒＤＪであり
、従って第４図に示すように、各ロータの包絡外径の展
開した長さは「πＤ」となる。

従来技術による各ロータ５１．５２の２つの比較的長い
翼６１．６２は互に反対側のカラ一端から創成されてい
る。ここに、「・−から創成」なる用語又はこれと同様
な表現は、それぞれの螺旋状の翼片６１又は６２のリー
ディング側端部が、指定したカラ一端に位置しているこ
とを意味するものである。各ロータの軸線を番号６０で
示してあり、ロータの展開図（第４図）における角変位
１０″、９０°、１８０°、２７０＠および３６０゜は
、各ロータの軸線６０のまわりの角度位置を示すもので
ある。第３図および第４図に関する説明の便宜上、０″
の角度位置すなわち３６０＠の角度位置は、２つのロー
タの軸線６０を含む水平面上に位置しておりかつ中央領
域２９に隣接している各ロータの包絡外径の位置を基準
とするものである。

米国特許第４，４５６．３８１号明細書に開示された従
来技術による２翼ロータのパラメータを要約して、以下
の表■に示す。

表■−第３図および第４図に示す従来技術のロータ＊全
巻き角Ｔの値は米国特許第４．４５６．３８１号明細書
の第１０図から求めることができるが、該米国特許明細
書に明記されているものではない。

また、該米国特許明細書において用いられている「全巻
き角（ｔｗｉｓｔ　ａｎｇｌｅ）ｊなる用語は、本願明
細書において用いている「ねじれ角（ｈｅｌｉｘａｎｇ
ｌｅ）　Ｊと同義語であることに留意されたい。

米国特許第４，４５６．３８１号明細書では、「全巻き
角」という概念自体を問題にしていないため、上記表に
おける全巻き角Ｔを該米国特許明細書の第１０図から求
めたものである。例えば、全巻き角４０°の値を０であ
るとみなすと（すなわち、ロータの全長「Ｌ」に対する
翼の軸線方向長さの比の値が０．６である第１０図のね
じれ角４０６をＯであるとみなすと）、全巻き角の計算
は次のように行なうことができる。米国特許第４，４５
６，３８１号明細書の第５欄、第２６〜２７行にかけて
の記載から、第５ａにおける式（９）の０２は約０．５
であると定めることができる。従って式（９）から、Ｌ
　−Ｑ、　５πＤ＝１、５７０となる。翼の軸線方向長
さをＤを用いて表わせば０．６　Ｘ　Ｏ，５πＤとなり
、これは０．３πＤに等しい。従って、４０°のねじれ
角と０．３πＤの軸線方向長さをもつ螺旋状質の全巻き
角Ｔは次のように計算される。

Ｔ＝（翼の軸線方向長さｌ　　ｔａｎθ／ロータの包絡
外径の外周）　Ｘ　３６０゜ ＝（０，３πＤ　ｔａｎ　４０＠／πＤ）ｘ３６０’＝
０．３　ｔａｎ　４０　”　Ｘ　３６０°−０，３Ｘｏ
、８３９　Ｘ　３６０’＝９０．６゜ 注）両翼のねじれ角は同一である。また、ｌ／Ｌの比が
０．６〜０．９の範囲内にあるため、翼のオーバラップ
量はロータの全長しの く０．２〜０．８）倍になる。

式（９）に加え、米国特許第４．４５６．３８１号明細
書の第５欄、第２６〜２７行にかけての記載から、各ロ
ータ５１．５２の全長りは、ロータの包絡外径りの約１
．５７倍となる。

第３図、第４図、第５図および第５図に用いているロー
タの直径ｒＤＪは、翼の頂面から頂の頂面まで計測した
ロータの最大直径である。

本発明の目的は、従来技術の非噛み合い形２翼ロータの
欠点を低減しかつ２翼ロータによる混合性能を高め、混
合物の均質性および生産性を向上させることである。第
５図および第６図には、本発明を具体化する２翼ロータ
８１．８２が示しである。各ロータ８１．８２の比較的
長い翼９１．９２は、互に反対側のカラ一端５７．５８
から創成されており、かつ、それぞれの創成端は１７６
ｓ〜１８４＠の範囲内の角度間隔だけ隔てて配置されて
いる。第１の翼の翼片９１は２５°〜４０″の範囲内の
ねじれ角Ａ、で傾斜しており、８０°〜１１０°の範囲
内の全巻き角Ｔ１を有している。

また、その軸線方向の長さ比、すなわち、ロータの軸線
方向長さｒＬＪに対する翼の軸線方向長さｒＡＪＯ比は
、０．６〜０．８５の範囲内にある。第２の翼の翼片９
２は３５°〜５５６の範囲内の大きなねじれ角Ａ２で傾
斜しており、９０°〜１２００の範囲内の大きな全巻き
角Ｔ２を有している。第１および第２の翼のねじれ角Ａ
、とＡ２との角度差は５°〜１５°の範囲内にあり、従
って、対向するロータの翼が互に混合室の中央領域の近
くを通過するときに「ぬぐい去る」作用を発生させるこ
とができる。符号「Ｈｌ」および「Ｒ２」はそれぞれの
翼９１および９２の螺旋長さであり、それぞれｌ＋　／
ｃｏｓ　Ａ、および１２　／　Ｃｏ！！　Ａ　ｚに等し
い。

ロータの直径りに対する長さしの比が１．５８であるロ
ータ用に形成されて混合室２６に使用するのに都合のよ
い１対の好ましいロータ８１．８２のパラメータを要約
して、下記の表■に示す。

表■−第５図および第６図の２翼ロータ（Ｌ＝１．５８
０）注）両長翼９１．９２のねじれ角ＡＩ　、　　Ａｚ
の間の角度差は、５°〜１５″の範囲内にある。

下記の表■は、第５図および第６図の１対のロータ８１
．８２の好ましい設計例による１対のパラメータを示す
ものである。

表■−第５図および第６図の２翼ロータ（Ｌ＝１．５８
０）注）　　Ａｚ　　Ａｔ”７＠ 第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図、第７Ｄ図、第７Ｂ−１
図、第７Ｂ−２図、第７Ｂ−３図、第７０−１図、第７
Ｄ−２図および第７Ｄ−３図には、混合室２６の２つの
混合室キャビティ２７．２８内でロータ翼９１．９２に
より引き起こされる優れた協働混合作用が示されている
。これらの図面に示されたロータ間の位相関係は、最適
な位相関係（約１８０　’）をなしている。位相関係は
、２つのロータの配向を設計する分野の技術者により実
際上の観点から設定され、ロータの冷却側端部５８から
創成される翼の創成端に定めた割出し刻印「Ｅ」　（第
４図、第６図）を基準に設定される。

従って、第３図および第４図は２つのロータ５１．５２
が０°の位相角度関係にある場合を示すものであり、第
５図および第６図は２つのロータ８１．８２が１８００
の位相角度関係にある場合を示すものである。第６図に
おいて、ロータ８２が現在の位置に停止しているものと
し、他のロータ８１の翼９２の刻印Ｅが９０＠の線に一
致するように該ロータ８１を時計回り方向に回転させる
ものとすれば、両者の間の位相角度関係は９０”である
ということになる。

第７Ａ図および第７Ｂ図は、各ロータの第１の翼９１が
１８０°の位相関係をなして混合室２６の中央領域２９
に近付きつつあるときに生じる動力学的作用を示すもの
である。第７Ａ図における矢印は、混合作用を受けてい
る原料の流動方向を示すものである。一点鎖線Ｙで示す
部分から一点ｌ！ｌ線Ｗで示す部分にかけての領域内で
、原料は圧搾流形の混合作用を受ける。この圧搾流形混
合作用は、互に近付きつつある２つのロータの第１の翼
９１を示す第７Ｂ図から特に明瞭に理解できるであろう
、また、第７Ｂ−２図も第７Ｂ図と同様に、混合室内で
互に反対方向に回転する２つのロータの間にある原料に
対し互に近付きつつある２つのロータ翼９１が及ぼす圧
搾流形の動力学的作用を示している。

第７図において一点鎖線ＷとＶとの間の領域内では、第
１のロータ８１の第１のＲ９１の被駆動側カラ一端が原
料を下向きかつ内方に押し出すため（第７図のＷ−Ｖ領
域を示す第７Ｂ−１図を参照）、原料を横方向に拡散さ
せる混合作用が生じる。このため原料は、左側の混合室
キャビティ２７から右側の混合室キャビティ２８内に移
動し、かつこの間に、原料が軸線方向に沿って斜めに押
し出されかつローリングされる。このとき、第１のロー
タ８１の第１の翼９１の被駆動側カラ一端がＷ−■領域
内において第２のロータ８２の第１の翼９１と向かい合
うことはない、なぜならば、このとき第２のロータ８２
の第１の翼９１のトレーリング側端部は第２のロータの
頂部に位置しているからである。

第７Ａ図に一点鎖線ＺとＹとで示す間の領域においても
、Ｗ　−Ｖ　９３域と同様な横方向への拡散混合作用が
生じるが、この横方向への拡散混合作用は、第７Ｂ−３
図（この第７Ｂ−３図は、第７Ａ図のＺ−Ｙ”ｐｌ域を
示すものである）に示すように、ｗ　−ｖ　ｇｌ域内に
おける横方向への拡散混合作用とは逆向きの態様で行な
われる。

第７図に一点鎖線ＹとＸとで示す間の領域においても、
幾分かの横方向に拡散する混合作用が生じる。同様に、
一点鎖線ＸとＷとで示す間の領域においても幾分かの横
方向に拡散する混合作用が生じるが、Ｘ−Ｗ領域内での
混合作用はｙ　−ｘ　６１域内での混合作用とは逆の態
様で行なわれる。

第７Ｂ−１図、第７Ｂ−２図および第７Ｂ−３図から、
原料には、該原料をラム２４から下方に引き下げ、かつ
原料を中央領域２９から引き下げるべく作用する強大な
「引き下げ」力が作用することが理解されよう。従って
、原料が混合室２６の中央領域２９内に居すわって残留
することはまずあり得ない。

第７Ｃ図および第７Ｄ図は、ロータが互に１８０　”の
位相関係をなして配向されている各ロータの第２の翼９
２が、混合室２６の中央領域に近付きつつあるときにひ
き起こされる動力学的作用を示すものである。第７Ｃ図
における矢印は、混合作用を受ける原料の流動方向を示
すものである。一点鎖線Ｙ′で示す部分からＷ′で示す
部分にかけての領域内では、原料が、第７Ａ図に示した
混合作用とは逆のＢ様の圧搾流形混合作用を受ける。第
７Ｄ図は、２つのロータにおける互に近付きつつある第
２の翼９２を示すものである。第７Ｄ−２図は第７Ｄ図
と同様に、混合室２６の中央領域２９において、互に近
付きつつある第２の翼９２が原料に及ぼす圧搾流形の動
力学的作用を示すものである。これらの第２の翼９２の
ねじれ角Ａ２が、第１の翼９１のねじれ角Ａ、よりもか
なり大きいことから、原料にはより大きな軸線方向の力
成分が作用し、この軸線方向の力によって、原料は第７
Ａ図に示す第１の翼９１によって与えられる斜め方向の
押し出し力よりも大きな角度で斜め方向に押し出される
。従って、互に等しいねじれ角Ａ、　、Ａ、をもつ従来
技術の２つのロータ５１．５２に比べ、より強力に混合
作用をランダム化することができる。

第７Ｃ図に一点鎖線Ｗ′とＹ′とで示す間の領域内にお
いては、第２のロータ８２の第２の翼９２の被駆動側カ
ラ一端により原料と下向きかつ内方への押し出し力が作
用するため、原料を横方向に拡散させる混合作用がひき
起こされ、かつ、原料を右側の混合室キャビティ２８か
ら左側の混合室キャビティ２７に向って移動させる。こ
の間原料は、推力の軸線方向成分によって斜めに押し出
されかつローリングされる。第７Ｄ−１図は、この動力
学的作用が生じる状態を明瞭に示すための、第７Ｃ図に
おけるＷ′−■′領領域示すものである。第２のロータ
８２の第２の翼９２の被駆動側カラ一端は、ｗ’−ｖ’
ｙ＋１域内において第１のロータ８１の第２の翼９２と
向かい合うことはない。なぜならば、このとき第１のロ
ータ８１の第２の翼９２のトレーリング側端部は該第１
のロータ８１の頂部に位置しているからである。

第７Ｃ図の一点鎖線Ｚ′とＹ′との間の領域においては
、Ｗ’−Ｖ’ｊｌ域内において生じる横方向の拡散混合
作用と同じ形式の作用がひき起こされる。しかしこの混
合作用は、第７ｃ図のＺ′−ｙ　ｌ　９１域を示す第７
Ｄ−３図に明瞭に示すように、ｗ’−ｖ’領域内におけ
る横方向の拡散混合作用とは逆の態様で行なわれる。

一点鎖線Ｙ′とＸ′との間の領域内においては、幾分か
の横方向拡散混合作用がひき起こされ、一点鎖線Ｘ′と
Ｗ′との間の領域内においては、Ｙ′−ｘ’領域内にお
ける混合作用とは逆の態様で幾分かの横方向拡散混合作
用がひき起こされる。

第７Ｄ−１図、第７Ｄ−２図および第７Ｄ−３図からも
明らかなように、ラム２４の下方で混合室２６の中央領
域２９の近（に存在する原料には、別の強大な引き下げ
力が作用する。従って、原料が中央領域２９およびラム
２４の下に居すわって残留することがなくなる。

これらの第７Ａ図〜第７Ｄ図、第７Ｂ−１図〜第７Ｂ−
３図および第７Ｄ−１図〜第７Ｄ−３図からも明らかな
ように、１８０Ｄの位相関係に配向されたこれらの２つ
のロータが互に同期して１回転する間に、上記の各混合
作用が２度ずつ行なわれる。従って、２つのロータが１
回転する間に、２回の強力な圧搾流混合作用および２回
の強力な引き下げ作用が行なわれることになる。すなわ
ち、各ロータが互に同期して１回転する間に、強力で好
ましい混合作用が２回ずつ連続的に行なわれることにな
る。

原料には、しばしば硬化剤又は加硫剤が添加されること
があるため、時として原料の最終混合物は、僅か４５秒
の全時間の間に混合機２０内で混合する必要があること
も考慮に入れるべきである。

このためには、混合作業中に生じる発熱により原料の硬
化や硫化が起こる前に、原料を混合室から完全に排出す
ることが要求される。ロータが約３２ＲＰＭの回転速度
で回転されるものとすれば、各ロータは４５秒間に２４
回転するに過ぎない。

前述のように両ロータが１８０’の最適位相関係をなし
て配向されている場合には、上記強力で好ましい連続混
合作用がロータの１回転サイクル毎に２度ずつ生じるた
め、ロータが２４回転する間にこのような強力な混合作
用が全体として４８回生じることになる。

米国特許第４，４５６．３８１号に係る特許は、ロータ
のこのような相互作用について何らの考慮もなされてい
ない。従って、従来技術のロータが８〜９の摩擦車比で
回転されるものとすると、互に対応する翼はロータがゆ
っくりとした速度で８回転する毎に約１回〜２回だけ互
に近付き合うに過ぎない。

第８Ｂ図は、米国特許第４．４５６．３８１号に開示の
翼が混合室の中央領域２９に滞在する時間ｒＤＬＪ（第
８Ａ図）に比べ、本発明によるロータの翼の滞在時間ｒ
ＤＬＪの方がはるかに長いことを示すものであるつ従っ
て、本発明によるロータを使用した場合には、混合作業
中に混合室２６の中央領域２９に到達する原料は、該中
央領域２９内に長時間滞在するロータの翼によって押し
下げられかつ追い出されるため、中央領域２９内に居す
わることができないのである。

第９Ａ−１図、第９Ｂ−１図、第９０−１図および第９
Ｄ−１図は、１８０°の最適位相関係をなして配向され
た２つのロータ８１．８２が同期的に回転している場合
の両ロータ８１．８２の連続位置を示す展開図であり、
第９Ａ−２図、第９Ｂ−２図、第９０−２図および第９
Ｄ−２図は、上記の第９Ａ−１図〜第９Ｄ−１図に示す
ロータの位置にそれぞれ対応する簡略化した正面図であ
る。これらの連続図は、第７図に関して説明したように
、ロータの１回転サイクル中に２回生じる強力な混合作
用を更に強調して示すものである。

第１０Ａ−１図、第１０Ｂ−１図および第１０ｃｍを図
は、位相関係を特別に考慮して配向されていない米国特
許第４．４５６．３８１号に開示のロータの連続位置を
示す展開図であり、第１０Ａ−２図、第１０Ｂ−２図お
よび第１０Ｃ−２図は、上記第１０Ａ−１図〜第１０Ｇ
−１図に示す展開図にそれぞれ対応するものであり、ロ
ータの１回転サイクル中に１回だけ占めることのできる
両翼６１．６２の位置を示すものである。

混合機の性能に及ぼす最適位相関係の重要性を強調する
ため、位相角度関係が影響を与える混合機の性能を判定
するための７つの基準を以下の表■に示す。該表■にお
いて用いられている１〜４の等級のうち、４が最良の等
級である。

表■ 水等縁１〜４のうち最良は４である。

ムーニー粘度のりダクション試験は、混合によって原料
の粘度がどれ程低下するか、および混合されたバッチの
種々の領域から採取した試料の間にどれ程の偏差が存在
するかくトルクの低下が太き（なると偏差は小さくなる
）を決定する試験であって、試験結果のよいもの程、等
級の値が太き（なる。

レオメータトルク試験は、バッチの全体に亘って硬化剤
および加硫剤がどれ程均−に分散されたかを決定する試
験であり、試料が硬化するとき又は加硫されるときに振
動トルク試験が行なわれる。

硬化剤や加硫剤が均一に分散される程、等級の値が大き
くなる。

バッチ温度の標準偏差は、混合されたバッチの全体にお
ける種々の局所的領域を温度プローブでサンプリングし
たものである。種々の局所的領域がすべて同一の温度で
ある場合には、混合されたバッチ全体の各局所の体積に
同量の混合エネルギが作用したことを意味する。種々の
サンプル温度における偏差が小さければ小さい程、優れ
ているといえる。比エネルギは、完全に混合されたバッ
チを得るために何キロワット時の電力が必要とされるか
を決定するものである。ロータの各１回転サイクル中に
２回の強力な連続混合作用が生じるものであるため、バ
ッチを完全に混合させるにはかなり大量のエネルギが消
費されるけれども、本発明によるロータの比エネルギは
、比エネルギの値が最小である９０″の位相角度関係の
ものに比べればよい結果が得られる。

第１１図は、表■に示した０”、９０’。

１３５’および１８０＠の４つの異なる位相角度関係に
ついて、バッチの重量に対する混合物の生産性の関係、
およびバッチの重量に対する混合時間の関係をプロット
したグラフである。

第１２図は、上記４つの異なる位相角度関係について、
バッチの重量に対するムーニーリダクションの関係、お
よびバッチの重量に対する標準偏差の関係をプロットし
たグラフである。

第１３図は、上記４つの異なる位相角度関係について、
バッチの重量に対する最大レオメータトルクの関係、お
よびバッチの重量に対する標準偏差の関係をプロットし
たグラフである。

第１４図は、上記４つの異なる位相角度関係について、
バッチの重量に対する平均排出温度の関係、およびバッ
チの重量に対する標準偏差の関係をプロットしたグラフ
である。

第１５図は、上記４つの異なる位相角度関係について、
バッチの重量に対する比エネルギ（１ボンド当りのキロ
ワット時）の関係、および動力消費量（キロワット時）
の関係をプロットしたグラフである。

本発明による新規なロータ８１．８２を混合機２０に装
着した場合には、混合室２６内に残される有効容積は僅
かに小さくなるが、従来の２翼ロータに比べて実際には
より多量の原料のバッチを混合室２６内に導入して混合
することができるため、新規な２翼ロータ８１．８２の
効率は従来の２翼ロータより高いものとなる。すなわち
、本発明の２翼ロータの方がより大きな「充填係数」を
有するものである。このように充填係数が大きいことお
よび不良混合物が殆んど生産されないこと等の理由によ
り、混合物の生産性を向上することができる。

従来技術による２翼ロータ５１．５２と比較して、本発
明による新規な２翼ロータ８１．８２の利点を以下に要
約する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化する非噛み合いロータ形のバ
ッチ式の密閉形混合機を断面して示す端面図である。 第２図は、混合室を通る第１図の２−２線に沿って断面
した拡大平面図であり、該第２図は特に従来技術による
１対の非噛み合い形２翼ロータ（この従来の２翼ロータ
は、各ロータの２つの長翼が同一のねじれ角を備えたも
のである）を示すものである。 第３図は、第２図に示す従来技術による２つの２翼ロー
タを示す拡大平面図である。 第４図は、第３図の２つのロータの翼を展開して示すも
のであり、この展開図において螺旋状の容質が直線で対
角線方向に傾いているように示されている。 第５図は、本発明を具体化する１対の２翼ロータを示す
ものであり、第３図と同様な平面図である。 第６図は、第５図の２翼ロータの展開図である。 第７Ａ図および第７Ｃ図は、第１図の２−２線に沿って
断面した平面図であり、本発明を具体化する２つの２翼
ロータが混合される原料に及ぼす相互作用を示すもので
ある。 第７Ｂ図および第７Ｄ図は、それぞれ第７Ａ図および第
７Ｃ図のＢ−Ｂ平面およびＤ−Ｄ平面に沿って断面した
平面図である。 第７Ｂ−１図、第７Ｂ−２図、第７Ｂ−３図、および第
７Ｄ−１図、第７Ｄ−２図、第７Ｄ−３図は、第７Ｂ図
および第７Ｄ図と同様な概略正面図であり、それぞれ、
第７Ａ図におけるＢ−１平面、Ｂ−２平面、Ｂ−３平面
および第７Ｄ図におけるＤ−１平面、Ｄ−２平面、Ｄ−
３平面に沿って断面したものである。 第８Ａ図は、第３図および第４図に示す従来技術による
１対のロータの翼が、混合室の中央領域内に滞在する時
間ｒＤＬＪを示すものである。 第８Ｂ図は、第５図および第６図に示す本発明による１
対のロータの翼が、混合室の中央領域により長時間滞在
する滞在時間ｒＤＬｊを示すものである。 第９Ａ−１図、第９Ｂ−１図、第９０−１図および第９
Ｄ−１図は、本発明による１対のロータの翼が混合室の
中央領域に近付きつつあるときの両ロータ間の相互関係
を示す展開図である。 第９Ａ−２図、第９Ｂ−２図、第９０−２図および第９
Ｄ−２図は、混合室の中央領域を通る垂直平面に沿って
断面した第７Ｂ図および第７Ｄ図と同様な概略正面図で
あり、それぞれ第９Ａ−１図、第９Ｂ−１図、第９０−
１図および第９０−１図に対応するものである。 第１０Ａ−１図、第１０Ｂ−１図および第１０Ｃ−１図
は、米国特許第４，４５６．３８１号明細書に開示の２
つのロータが、該明細書に開示のように等速度で回転す
るときの両ロータ間の相互作用を示す展開２図である。 　　。 第１０Ａ−２図、第１ＯＢ−２図および第１０Ｃ−２図
は、それぞれ第１０Ａ−１図、第１０Ｂ−１図および第
１０Ｃ−１図に対応するロータ位置を示す正面図である
。 第１１図、第１２図、第１３図、第１４図および第１５
図は、種々の位相角度関係をなして配向された２つのロ
ータが等速度（同期した速度）で回転されるときの種々
の混合性能に関してプロットしたグラフであり、１８０
”の位相角度関係が最適である理由を説明するものであ
る。 ２０・−混合機、　　　　２６−・混合室、２９−混合
室の中央領域、 ８１．８２−・一本発明の２翼ロータ、９１．９２・一
本発明の２翼ロータの翼。 ｑコ ＝４４ ′７シ　や ロ　＠　− 最＠α位相角度関係ぞなじて配向された１コータＬ；よ
る 混合工の中央領域（二８Ｃ１が昆今作用ロータで１．Ｉ
Ａｉしひい。 バッチの重量（ポンド） バッチの重量（ホ゛ンド） ｒ−ｔｆＳ　　ａｒ：”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互に反対方向に回転する非噛み合い形の２つの翼付
   きロータを、これらの軸線（６０）が水平方向に平行と
   なるように収容できる混合室（２６）を形成するハウジ
   ング手段（３５）を有し、該ハウジング手段（３５）が
   、前記２つの翼付きロータをそれぞれの軸線（６０）の
   まわりで回転させるための駆動手段（５５、５６、４８
   、５０）と、原料を混合室（２６）内に導入するための
   入口と、原料を混合室から排出するための出口とを備え
   ている密閉形混合機において、前記非噛み合い形の２翼
   ロータが第１および第２の非噛み合い形のロータ（８１
   、８２）からなり、該ロータ（８１、８２）の各々が第
   １および第２の翼を備えていて、各翼はほぼ螺旋状をな
   す翼片（９１、９２）からなり、各ロータの前記第１の
   翼は、ロータの軸線に対して０°の角度位置においてロ
   ータの第１の端部（５７又は５８）から創成されており
   かつ約２５°〜約４０°の範囲内の第１のねじれ角Ａ＿
   １で傾斜した翼片（９１）であり、各ロータの前記第２
   の翼は、ロータの軸線に対し約１７６°〜約１８４°の
   範囲内の角度位置においてロータの第２の端部（５８又
   は５７）から創成されておりかつ約３５°〜約５５°の
   範囲内の第２のねじれ角Ａ＿２で傾斜した翼片（９２）
   であり、前記第１の翼の前記翼片（９１）が約８０°〜
   約１１０°の範囲内の第１の全巻き角Ｔ＿１を有し、前
   記第２の翼の前記翼片（９２）が約９０°〜約１２０°
   の範囲内の第２の全巻き角Ｔ＿２を有し、前記第２のね
   じれ角Ａ＿２は前記第１のねじれ角Ａ＿１より大きく、
   前記第１および第２のロータは、第１のロータの前記第
   １の端部を、第２のロータの前記第２の端部が配置され
   ている側と同じ側の混合室の端部に配置して、前記混合
   室内に設置されていることを特徴とする密閉形混合機。 ２、前記第２のねじれ角Ａ＿２が、前記第１のねじれ角
   Ａ＿１より少くとも約５°大きいことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の密閉形混合機。 ３、前記第２のねじれ角Ａ＿２が、前記第１のねじれ角
   Ａ＿１より約５°〜約１５°の範囲内の角度差だけ大き
   いことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の密閉
   形混合機。 ４、前記ロータの軸線方向長さＬと包絡外径Ｄとの間の
   比（Ｌ／Ｄ）が約１．４〜約２．１の範囲内にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか
   １項に記載の密閉形混合機。 ５、前記ロータの軸線方向長さＬに対する前記第１の翼
   の翼片（９１）の軸線方向長さの比（ｌ／Ｌ）が約０．
   ６〜約０．８５の範囲内にあり、前記ロータの軸線方向
   長さＬに対する前記第２の翼の翼片（９２）の軸線方向
   長さｌに対する比（ｌ／Ｌ）が約０．３５〜約０．７５
   の範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   〜第４項のいずれか１項又は２項以上に記載の密閉形混
   合機。 ６、前記第１および第２のロータは、両ロータの間に１
   ８０°の位相角度関係をなして前記混合室内に設置され
   ており、前記駆動手段（５５、５６、４８、５０）は、
   前記両ロータを同期した速度で互に反対方向に回転させ
   るように構成されていて、各ロータの１回転中に、混合
   室内において原料に圧搾流混合作用と引き下げ作用とを
   ２度生じさせることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   〜第５項のいずれか１項又は２項以上に記載の密閉形混
   合機。 ７、前記第１のロータの前記第１の端部が、前記第２の
   ロータの前記第２の端部が配置されている側と同じ側の
   混合室の端部に位置するようにして前記第１および第２
   のロータを混合室内に設置し、前記第１および第２のロ
   ータを約１８０°の位相角度関係をなして混合室内に配
   向し、両ロータを同期した速度で互に逆方向に回転させ
   るべく前記駆動手段を構成し、各ロータの１回転中に、
   混合室内において原料に圧搾流混合作用と引き下げ作用
   とを２度生じさせることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項〜第６項のいずれか１項に記載の密閉形混合機の作
   動方法。