KR100329798B1 - 고무 혼합온도 감지장치 - Google Patents

고무 혼합온도 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고무 혼합온도 감지장치에 관한 것으로, 반바리믹서의 챔버 내부의 온도를 측정하는 온도측정부(42)와, 이 온도측정부(42)의 온도를 소정의 설정온도(Ts)로 예열시키는 히터(44), 이 히터(44)의 온도를 감지하는 히터온도 측정부(46) 및, 상기 온도측정부(42)와 히터(44) 및 히터온도 측정부(46)가 수납되는 하우징(41)으로 이루어지는 온도측정장치(31)와, 상기 히터온도 측정부(46)로부터 입력된 온도 신호에 따라 상기 히터(44)로 공급되는 전력을 조절하여 히터(44)의 온도를 설정온도(Ts)로 유지시키는 히터온도 조정부(35)를 구비하여 이루어진 고무 혼합온도 감지장치를 이용하여, 최고온도(Tp)를 실시간으로 측정한다.

Description

고무 혼합온도 감지장치{DEVICE FOR DETECTING TEMPERATURE IN BANBARY MIXER}
본 발명은 반바리믹서에서 혼합되는 고무의 온도를 감지하는 장치에 관한 것으로, 특히 혼합되는 고무의 최고온도를 실시간으로 감지하는 고무 혼합온도 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 타이어용 고무는 원하는 물성을 얻기 위해 천연고무와 충전제 등의 약품을 반바리믹서로 혼합시켜 원하는 정도의 물리적 성질을 얻도록 하는 혼합공정을 거쳐 제조된다. 이러한 혼합공정은 도 1에 도시된 바와 같은 반바리믹서(10) 내에서 수행되는 바, 챔버(11) 내에 원료고무(13)를 투입한 후 가압수단(12)으로 챔버(11)를 밀폐하면서 원료고무(13)를 가압하고, 챔버(11) 내부의 로터(14)를 회전시켜 고무(13)를 혼합한다. 고무의 혼합이 완료되면 챔버(11)의 드롭도어(15)를 개방시켜 혼합이 완료된 고무(13)를 방출시킨다.
이러한 혼합공정 중, 고무의 혼합정도를 측정하기 위해서는, 다양한 방법이 사용된다. 예컨대, 일정 시간동안 로터(14)를 회전시킨 후, 챔버(11) 내부의 온도를 감지하는 온도계(16)가 소정의 고무방출 온도를 감지하면, 고무(13)가 혼합된 것으로 판단하고 드롭도어(15)를 개방하여 혼합된 고무(13)를 방출시킨다.
여기서, 고무방출 온도는 원료고무의 종류 및 그 밖의 다양한 인자에 따라 그 혼합정도가 충분히 진행된 것으로 생각되는 온도로서, 이 온도 이상으로 챔버(11) 내부의 온도가 상승하면, 챔버(11) 내부의 고무(13)가 과도하게 혼합된다. 따라서, 고무 혼합공정에 있어서, 챔버(11) 내부의 온도는 이 고무방출 온도를 '최고온도'로 하고 이 온도를 초과하지 말아야 한다.
그러나, 온도계(16)는 온도계 자체가 가진 응답 속도의 지연에 의해 혼합공정중의 급격한 온도 변화를 실시간으로 측정하지 못하므로, 혼합 온도 및 방출될 때의 온도를 예측하여 혼합작업을 함으로써 고무가 허용하는 최고 온도를 넘어서는 과도한 혼합 조건에 의해 과도한 혼합 또는 열에 의한 고무의 열화가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 반바리믹서에서의 고무혼합 공정에 있어서, 최고온도를 실시간으로 감지할 수 있는 고무 혼합온도 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 통상의 반바리믹서를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 반바리믹서에서 작업의 진행에 따른 온도변화를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 고무 혼합온도 감지장치를 나타낸 도면,
도 4는 도 3에 도시된 온도계장치의 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
31 - 온도계장치, 35 - 히터온도 조정부,
41 - 하우징, 42 - 온도측정부,
43 - 중공부, 44 - 히터,
45 - 고정부재, 46 - 히터온도 측정부.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 반바리믹서의 챔버 내부의 온도를 측정하는 온도측정부와, 이 온도측정부의 온도를 설정온도로 예열시키는 히터, 이 히터의 온도를 감지하는 히터온도 측정부 및, 상기 온도측정부와 히터 및 히터온도 측정부가 수납되는 하우징으로 이루어지는 온도측정장치와, 상기 히터온도 측정부로부터 입력된 온도 신호에 따라 상기 히터로 공급되는 전력을 조절하여 히터의 온도를 설정온도로 유지시키는 히터온도 조정부를 구비하여 이루어진다.
이에 의하면, 온도측정장치에 의한 챔버 내부의 온도측정범위가 축소되므로, 축소된 온도측정 범위내에서의 온도측정장치의 민감도가 향상되므로, 실시간으로 챔버 내부의 최고온도를 감지할 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 혼합공정의 진행에 따른 반바리믹서 내부의 시간에 대한 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 이 그래프에는 원료고무가 챔버로 투입되고 챔버가 밀폐된 상태의 초기온도(Ti;통상 30℃이다)에서 로터가 회전되기 시작하는 초기시간(ti)과,혼합의 진행에 따라 온도가 상승되어 챔버의 온도가 최고온도(Tp;통상 200℃이다)에 도달하는 시간(tp), 챔버의 온도가 최고온도(Tp)에 도달하는 시간(tp)에서 드롭도어가 개방되어 혼합된 고무가 방출되기 시작하여 챔버로부터의 혼합 고무가 완전히 방출된 직후 챔버의 온도(Tc)를 나타내는 방출 완료시간(tc) 및, 혼합고무가 완전히 방출 후 챔버 내부의 온도가 초기 온도(Ti)로 하강하여 공정의 1주기가 종료되는 시점인 종료시간(te)이 나타난다.
통상의 온도계는 상기 초기시간(ti)부터 종료시간(te)까지의 온도변화를 감지한다.
도 3은 본 발명에 따른 고무 혼합온도를 감지하는 장치를 나타낸 도면으로, 반바리믹서의 챔버 내부에 탑재되는 온도계장치(31)와, 이 온도계장치(31)를 소정의 설정온도(도 2의 Ts)로 예열시키기 위한 전원(35a) 및 이 전원(35a)의 출력을 제어하는 전원 제어부(35b)로 이루어진 히터온도 조정부(35) 및, 상기 온도계장치(31)에 의해 감지된 챔버 내부의 온도 신호를 수신하며, 이 신호에 따라 상기 챔버 내부의 고무의 혼합정도를 감지하고 드롭도어를 개방시키는 제어장치(37)가 구비된다.
한편, 온도계장치(31)에 의해 감지되는 주변 온도(즉, 챔버 내부의 온도) 신호를 제어장치(37)로 전달하기 위한 신호전달선(32)과, 히터온도 조정부(35)로부터 온도계장치(31)에 내장된 히터로의 전력 공급을 위한 전력선(33) 및, 내장된 히터로의 온도 신호를 히터온도 조정부(35)로 전달하는 신호전달선(34)이 나타난다.
도 4는 온도계장치(31)의 단면도로, 온도계장치(31)의 하우징(41)의 선단부에 구비되어 챔버 내부의 온도를 측정하는, 예컨대 열전쌍인 온도측정부(42)와, 하우징(41)의 내부 중공부(43)에 구비되어 상기 전원(35a)으로부터의 전류에 의해 열을 발산하며 상기 온도계장치(31)를 예열하는, 예컨대 코일인 히터(44), 중공부(43)에서 히터(44)를 지지하는 고정부재(45) 및, 히터(44)에서 발산되는 온도를 측정하는, 예컨대 열전쌍인 히터온도 측정부(46)가 구비된다.
본 발명의 온도계장치의 동작을 살펴보면, 우선 상기 히터(44)가 전력선(33)을 통해 공급되는 전력에 의해 소정의 설정온도(Ts)로 가열된다. 이때의 설정온도는 반바리믹서에서 혼합되는 고무 및 그 밖의 재료의 종류에 따라 변할 수 있으나, 고무혼합 작업이 시작되는 상기 초기시간(ti)의 온도(Ti)와 적정한 고무 혼합이 진행된 시간(tp)의 최고온도(Tp) 사이, 바람직하게는 최고온도(Tp)에 근접한 온도로 설정된다. 즉, 측정온도(Tm)의 범위를 최소한으로 축소시키도록 한다.
그러면, 상기 온도계장치(31)의 몸체, 즉 하우징(41)은 상기 설정온도(Ts)로 예열되고, 이 예열된 온도는 히터온도 측정부(46)에 의해 감지된다. 이때, 측정부(46)에 의해 감지된 온도계장치(31)의 온도 신호는 신호전달선(34)을 경유하여 히터온도 조정부(35)로 전달된다. 여기서, 히터온도 조정부(35)는 히터온도 측정부(46)로부터 전달된 (히터의 온도변화에 따른) 온도 신호에 따라, 전력선(33)을매개로 히터(44)에 전력을 가변적으로 공급하며 온도계장치(31)의 온도를 설정온도(Ts)로 항상 유지시킨다.
따라서, 온도측정부(42)는 주변(즉, 챔버 내부)의 온도가 상기 설정온도(Ts) 이하인 경우에도 항상 설정온도를 감지하게 된다.
그런데, 반바리믹서에 의한 혼합공정에 따라 챔버 내부의 온도가 증가하여 설정온도(Ts) 이상으로 증가하기 시작하면, 상기 온도측정부(42)는 설정온도 이상으로 증가되는 챔버 내부의 온도를 감지하기 시작한다.
또한, 온도측정부(41)에 의해 감지된 온도가 최고온도(Tp)에 도달하면 그 온도 신호는 신호전달선(32)을 통해 제어장치(37)로 전달되며, 이 제어장치(37)는 챔버의 드롭도어를 개방시켜 혼합된 고무를 방출시킨다. 드롭도어의 개방에 따라 챔버 내부의 온도는 최고온도(Tp)로부터 감소되기 시작하여 초기온도(Ti)까지 강하된다. 그러나, 챔버 내부의 온도가 상기 설정온도(Ts)까지 강하하면, 히터(44)가 동작되므로, 상기 온도계장치(31)는 히터(44)의 발열에 의해 항상 설정온도(Ts)를 유지한다.
여기서, 상기 히터온도 조정부(35)는, 상기 온도측정부(42)가 상기 설정온도(Ts) 이상의 온도를 감지할 때, 히터(44)의 발열 동작을 정지시키고, 반바리믹서의 드롭도어가 개방된 후 챔버 내부의 온도가 설정온도(Ts) 이하로 강하되면히터(44)를 동작시키도록 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 온도계장치(31)는 도 2에 도시된 온도 측정범위(Tm)를 감지하도록 된다.
한편, 상기와 같은 온도측정범위(Tm) 이외의 챔버 내부의 온도를 감지하기 원할 때는, 상기 히터(44)의 작동을 정지시키고, 온도측정부(42)로 주변의 온도를 측정하면 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반바리믹서에서의 고무혼합 공정에 있어서, 챔버 내부의 온도를 측정하는 온도계장치의 온도측정 범위를 축소시켜 고무 혼합이 최적으로 이루어진 것으로 판단되는 최고온도(Tp)를 실시간으로 감지 할 수 있도록 되므로, 혼합이 완료되어 챔버로부터 방출된 고무의 품질을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 반바리믹서의 챔버 내부로 노출되어 온도를 측정하는 온도측정부와, 이 온도측정부의 주변에 위치되어 온도측정부를 설정온도로 예열시키는 히터, 이 히터의 주변에 위치되어 온도를 감지하고 그 감지신호를 전송하는 히터온도 측정부 및, 이 히터온도 측정부 및 상기 히터와 연결되어 상기 감지신호에 따라 히터로 공급되는 전력을 조절하여 히터를 설정온도로 유지시키는 히터온도 조정부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 고무 혼합온도 감지장치.
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