KR100482620B1 - 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치 - Google Patents

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KR100482620B1 KR10-1998-0046790A KR19980046790A KR100482620B1 KR 100482620 B1 KR100482620 B1 KR 100482620B1 KR 19980046790 A KR19980046790 A KR 19980046790A KR 100482620 B1 KR100482620 B1 KR 100482620B1
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Abstract

본 발명은 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치에 관한 것으로, 체임버(2)내부와 상부 및 하부에 각각 로터(3)와 램(4) 및 드롭도어(5)가 장착된 혼합믹서(6)가 구비되고, 상기 램(4)에 수직방향으로 공기통로(7)가 연결되면서 이 공기통로(7)의 한쪽 선단에 분자채(8)가 설치되며, 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12) 및 제 3개폐밸브(13)를 매개로 고압공기의 출입과 체임버(2)내 공기의 배출을 제어하는 순환장치(14)가 연결설치되는 한편, 상기 제 1개폐밸브(11)와 제 2,3개폐밸브(12,13)에는 제어수단이 설치되어 이 제어수단을 매개로 이들 밸브들(12,13)을 선택적으로 개방 및 폐쇄시키도록 구성되어, 체임버(2)내의 공기를 흡입하는 동작과 체임버(2)내로 저온의 외기를 공급하는 동작을 반복적으로 수행 즉, 상기 피·아이·디제어기(22)에 설정되는 온도범위를 조절하고 이 같이 설정된 온도범위에 따른 연산작용으로 제 2개폐밸브(12)와 제 3개폐밸브(13) 및 제 1개폐밸브(11)를 반복적으로 개방/폐쇄시키는 동작이 반복수행되도록 함으로써 체임버(2)내부의 온도를 일정하게 유지시키도록 되어 있다.

Description

혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치
본 발명은 타이어 제조에 필요한 각종 배합고무를 혼합할 때 사용되는 믹서의 공기순환 및 온도조절장치에 관한 것으로, 특히 혼합중 챔버내의 온도를 조절하여 배합고무의 온도를 직접 제어하도록 함으로써 챔버내 온도를 소정온도로 유지할 수 있도록 된 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 타이어는 고무 및 기타 고무용 배합제로 사용되는 충진제와 연화제, 가황제, 가황촉진제 등을 적정하게 혼합한 배합고무를 압출, 압연, 성형, 가류 등의 일련의 공정을 순차적으로 거치면서 제조되게 되는 바, 이 같은 공정중 원료고무를 기타 약품과 혼합시키는 첫 번째 공정을 정련공정이라 하고, 이때 이들의 혼합을 적절하게 하기 위한 장치로 내부혼합기(internal mixer)가 사용되고 있다.
한편 이 혼합기는 고무와 각종 배합체가 투입되어 혼합이 일어나는 공간인 체임버와, 상기 체임버 내부에 위치하여 회전되면서 원료를 분쇄 및 분산시키게 되는 로터(回轉子:rotor), 혼합이 완료된 혼합물을 체임버 외부로 방출하는 드롭도어(drop door) 및, 각종 원료를 체임버 내부로 투입한 다음 통로를 차단하고 혼합중인 혼합물에 정해진 압력을 가해줌으로써 원할한 혼합을 유도하는 램(ram)등으로 구성되어 있다.
그런데 이와 같은 종래의 혼합기는 체임버와 로터 및 드롭도어 각각에 관이나 구멍의 형태로 설치된 순환라인을 매개로 냉각수가 흐르도록 되어 있고, 각 구성부위를 전도성을 띠는 금속으로 제조함으로써 혼합시 발생되는 열을 간접제어하도록 되어 있으나, 이와 같이 금속의 특성을 이용하여 냉각시키는 방식은 그 효율이 극히 한정되기 때문에, 혼합시 체임버내부의 온도가 급격하게 상승하게 되면 체임버내의 온도를 신속하게 떨어뜨리기 어려워 혼합기 내의 온도제어가 사실상 불가능하다는 결점이 있다.
따라서 특히 주변온도가 상대적으로 높은 하절기에는 방출온도가 약 160℃ 내지 200℃까지 상승되기 때문에, 이로 인하여 배합고무의 물성을 저하시켜 혼합고무의 질을 떨어뜨리게 되고 결과적으로 타이어의 품질에 영향을 주는 하나의 요인이 된다는 문제가 있다,
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 공지의 혼합기에 흡기기(aspirator)의 원리를 응용한 장치를 부가설치하여 혼합중 체임버내 공기의 온도를 제어하여 배합고무의 온도를 직접제어 함으로써, 체임버내부의 온도를 원하는 온도로 유지시킬 수 있도록 된 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 체임버내부와 상부 및 하부에 각각 로터와 램 및 드롭도어가 장착된 혼합믹서가 구비되고, 상기 램에 수직방향으로 공기통로가 연결되면서 이 공기통로의 한쪽 선단에 착탈가능하도록 나사결합되는 방식으로 분자채가 설치되며, 제 1개폐밸브와 제 2개폐밸브 및 제 3개폐밸브를 매개로 고압공기의 출입과 체임버내 공기의 배출을 제어하는 순환장치가 연결설치되는 한편, 상기 제 1,2,3개폐밸브에는 제어수단이 설치되어 이 제어수단을 매개로 제 1개폐밸브와 제 2,3개폐밸브를 선택적으로 개방 및 폐쇄시키도록 구성되고, 상기 순환장치에 체임버내의 공기를 흡입하는 흡기기와 이 흡기기에 외기공급관을 경유하여 연결된 순환관과 고압공기 공급관 및 배기관들이 설치되는 한편, 상기 제어수단이 체임버의 둘레면에 설치된 열전도쌍과, 이 열전도쌍에 전기적으로 연결된 피·아이·디제어기, 이 피·아이·디제어기에 전기적으로 연결된 쵸퍼와 직류모우터, 상기 공기통로의 다른쪽 선단에 전기적으로 연결된 레이저건 및 이 레이저건에서 방출한 레이저광선을 검출할 수 있는 검출기를 구비하고 있다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 순환장치가 설치된 혼합믹서의 개요도이고, 도 2는 도 1의 요부확대 단면도로써, 본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 몸체(1)내에 체임버(2)가 설치되면서 이 체임버(2)내부와 상부 및 하부에 각각 로터(3)와 램(4) 및 드롭도어(5)가 장착된 혼합믹서(6)가 구비되고, 상기 램(4)에 수직방향으로 공기통로(7)가 연결되고 이 공기통로(7)의 한쪽 선단에 일정한 규격의 분자채(Molecular sieve:8)가 착탈가능하도록 나사결합되는 방식으로 설치되어 있다.
그리고 상기 공기통로(7)의 다른쪽 선단에는, 하기 설명되는 제어수단을 이루고 있는 레이저건(Laser gun:9)과 전기적으로 연결된 검출기(detecter:10)의 제어신호에 따라 선택적으로 개방 및 폐쇄동작되도록 된 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12) 및 제 3개폐밸브(13)를 매개로 고압공기의 출입과 체임버(2)내 공기의 배출을 제어하는 순환장치(14)가 연결설치되어 있다.
또한 이 순환장치(14)에는 체임버(2)내의 공기를 흡입하는 흡기기(15)가 연결설치되고, 이 흡기기(15)에는 외기공급관(16)을 경유하여 연결된 순환관(17)과 고압공기 공급관(18) 및 감압부(19)를 이루는 배기관(20)들이 연결접속되어 있는 바, 즉, 상기 흡기기(15)의 흡입부에 순환관(17)이 연결되고 이 순환관(17)과 직각방향으로 제 2개폐밸브(12)를 경유하여 고압공기 공급관(18)이 연결되어 있다.
그리고 이 고압공기 공급관(18)의 일측에는 관의 내벽면을 따라 다수의 충돌벽(25)이 소정간격을 두고 서로 엇갈리도록 배열된 감압부(19)가 배기관(20)을 구성하고 있는 한편, 상기 외기공급관(16)은 고압공기 공급관(18)과 제 1개폐밸브(11)를 매개로 연결되어 있다.
한편 상기 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12) 및 제 3개폐밸브(13)는 이와 연결된 제어수단을 통해 선택적으로 개방 및 폐쇄되도록 되어 있는 바, 즉 이 제어수단은 상기 레이저건(9)과 전기적으로 연결된 검출기(10)와, 상기 체임버(2)의 둘레면에 설치된 열전도쌍(21)과 전기적으로 연결된 피·아이·디(Proportional Integral Derivative)제어기(22), 이 피·아이·디제어기(22)에 직렬연결되어 직류나 광전류를 변조하는 장치인 쵸퍼(Chopper : 23) 및 직류모우터(24)등으로 구성괴어 있다.
따라서 상기 피·아이·디제어기(22)의 연산작용에 의해 구해진 PID정수(PID Parameter)의 값에 따라 회전속도가 조절되는 직류모우터(24)와 쵸퍼(23)에 의해 상기 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12) 및 제 3개폐밸브(13)들의 개폐시기와 개폐주기가 결정되도록 되어 있다.
여기서 상기 피·아이·디제어기(22)는 열전도쌍(21)에 의해 전달되는 측정치를 받아 자동연산과정을 거쳐 직류모우터(24)로 공급되는 전류의 양을 조절하며, 상기 쵸퍼(23)는 레이저비임이 검출기(10)에 도달되도록 하거나 차단하는 역할을 수행하도록 되어 있다.
이하 본 발명의 작동을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치는, 혼합믹서(6)내에서 배합되는 혼합물에서 발생되는 온도를 열전도쌍(21)에서 측정하여 피·아이·디제어기(22)로 전달하면 이 피·아이·디제어기(22)에서 연산처리하여 상기 직류모우터(24)로 공급되는 전류의 양을 조절하게 된다.
그리고 이와 같이 직류모우터(24)로 공급되는 전류에 따라 쵸퍼(23)의 회전속도가 제어되게 되며, 이 쵸퍼(23)에서는 레이저건(9)에서 발사되는 레이저비임의 위치를 감지하여 검출기(10)로 제어신호를 인가시키게 되며, 이 인가된 제어신호에 따라 검출기(10)가 상기 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12) 및 제 3개폐밸브(13)를 선택적으로 개방 및 차단시키면서 혼합믹서(6)내로 외부공기를 유입하여 순환시킴으로써 체임버(2)내의 공기온도를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 상기 혼합믹서(6)에 설치된 램(4)을 상부로 이동시켜 배합제와 고무의 혼합물을 체임버(2)내로 투입한 뒤 다시 램(4)을 수직하향시키면 체임버(2)내부가 밀폐됨과 동시에 로터(3)가 회전되면서 투입된 혼합물을 배합시키게 되고, 이 같은 배합과정이 진행되면서 발생되는 열에 의해 체임버(2)내부의 온도가 상승되면 이 온도를 열전도쌍(21)에서 감지하여 피·아이·디제어기(22)로 전달하게 된다.
이어 이 피·아이·디제어기(22)에서는 전달된 체임버(2)내의 실제온도와 초기설정 온도를 비교하여 체임버(2)내부의 온도가 일정온도 이상으로 상승하게 되면 자동설정(Auto tuning)된 연산치에 의해 제어동작을 수행하게 되는데, 이 제어과정에서 피·아이·디제어기(22)는 열전도쌍(21)에서 전달되는 측정치를 연산처리하여 직류모우터(24)로 전달되는 전류의 양을 조절하고, 그에 따라 초퍼(23)의 회전속도를 조절하는 역할을 하게 되며 초퍼(23)의 개방부가 레이저비임의 투사경로에 위치하여 레이저빔이 개방부를 통과하게 되면, 검출기(10)가 이를 감지하여 상기 제 2개폐밸브(12)와 제 3개폐밸브(13)를 개방시킴과 동시에 제 1개폐밸브(11)를 차단시키게 됨에 따라 고압공기가 공급관(18)을 경유하여 흡기기(15)를 통과하게 된다.
이에 따라, 체임버(2)내의 뜨거워진 공기를 흡입하여 배출관(20)을 통해 외부로 배출하게 되는데, 이때 배출되는 고온의 공기는 감압부(19), 즉 배출관(20)내부에 형성된 충돌벽(25)으로 통과되면서 에컨대 차량에 소음방지장치로 설치되는 머플러와 같이 배출에 따른 소음이 크게 저감됨과 동시에 배출압력이 감소되게 된다.
한편, 상기 초퍼(23)에 의해 레이저건(9)에서 투사되는 레이저비임이 차단, 즉, 초퍼(23)의 폐쇄부에 레이저비임이 닿아 검출기(10)까지 비임이 도달되지 않는 경우에는 상기 제 2개폐밸브(12)와 제 3개폐밸브(13)를 차단시키면서 제 1개폐밸브(11)를 개방시켜 외기공급관(16)과 순환관(17)을 통해 체임버(2)내로 상대적으로 저온의 외기를 유입시켜 체임버(2)내부의 온도를 저감시키게 됨에 따라 체임버내의 온도가 일정수준으로 유지되게 된다.
따라서 본 발명에 따른 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치는, 상기 초퍼(23)의 동작으로 인해 체임버(2)내의 공기를 흡입하는 동작과 체임버(2)내로 저온의 외기를 공급하는 동작을 반복적으로 수행 즉, 상기 피·아이·디제어기(22)에 설정되는 온도범위를 조절하고 이 같이 설정된 온도범위에 따른 연산작용으로 제 2개폐밸브(12)와 제 3개폐밸브(13) 및 제 1개폐밸브(11)를 반복적으로 개방/폐쇄시키는 동작이 반복수행되도록 함으로써 체임버(2)내부의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있게 되므로, 급작스런 발열로 인한 혼합온도의 상승으로 혼합물의 물성이 저하되는 현상이나 이로 인한 완제품 타이어의 불량을 최소화시킬 수 있게 된다.
한편 본 발명에 따른 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치는, 본 발명에서 예를 들어 설명한 타이어 제조공정에만 국한되지 않고, 예컨대 혼합온도에 따라 물성이 예민하게 변하는 혼합물을 배합하는 장치에 폭넓게 적용시켜 사용할 수 있슴은 물론이다.
이상 설명한 것과 같이 본 발명에 따르면, 혼합공정시 체임버 내부 공기온도를 제어하여 배합되는 고무의 온도를 직접제어방식으로 조절 함으로써 체임버내부의 온도를 원하는 온도로 유지시킬 수 있게 되어, 혼합믹서내에서 배합되는 혼합물이 체임버내부의 온도상승으로 인하여 물성치가 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사용상태 개략도,
도 2는 도 1의 요부확대 단면도,
1 --- 몸체, 2 --- 체임버,
3 --- 로터, 4 --- 램,
5 --- 드롭도어, 6 --- 혼합믹서,
7 --- 공기통로, 8 --- 분자채,
9 --- 레이저건, 10 --- 검출기,
11 --- 제 1개폐밸브, 12 --- 제 2개폐밸브,
13 --- 제 3개폐밸브, 14 --- 순환장치,
15 --- 흡기기, 16 --- 외기공급관,
17 --- 순환관, 18 --- 고압공기 공급관,
19 --- 감압장치, 20 --- 배기관,
21 --- 열전도쌍, 22 --- 피·아이·디(P.I.D)제어기,
23 --- 쵸퍼, 24 --- 직류모우터,
25 --- 충돌벽,

Claims (7)

  1. 체임버(2)내부와 상부 및 하부에 각각 로터(3)와 램(4) 및 드롭도어(5)가 장착된 혼합믹서(6)가 구비되고, 상기 램(4)에 수직방향으로 공기통로(7)가 연결되면서 이 공기통로(7)의 한쪽 선단에 분자채(8)가 설치되며, 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12) 및 제 3개폐밸브(13)를 매개로 고압공기의 출입과 체임버(2)내 공기의 배출을 제어하는 순환장치(14)가 연결설치되는 한편, 상기 제 2개폐밸브(12)와 제 3개폐밸브(13)에는 제어수단이 설치되어 이 제어수단을 매개로 이들 밸브들(12,13)을 선택적으로 개방 및 폐쇄시키도록 구성된 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 순환장치(14)에 체임버(2)내의 공기를 흡입하는 흡기기(15)와, 이 흡기기(15)에 외기공급관(16)을 경유하여 연결된 순환관(17)과 고압공기 공급관(18) 및 배기관(20)들이 설치되되, 상기 외기공급관(16)은 제 1개폐밸브(11)를 매개로 고압공기 공급관(18)과 연결접속된 것을 특징으로 하는 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 분자채(8)가 착탈가능하도록 나사결합되는 방식으로 설치된 것을 특징으로 하는 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 배기관(20)에 감압부(19)가 설치된 것을 특징으로 하는 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 감압부(19)가 공급관(18)의 내벽면을 따라 형성된 다수의 충돌벽(25)으로 구성된 것을 특징으로 하는 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 충돌벽(25)이 소정간격을 두고 서로 엇갈리는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어수단이 체임버(2)의 둘레면에 설치된 열전도쌍(21)에 전기적으로 연결된 피·아이·디제어기(22), 이 피·아이·디제어기(22)에 전기적으로 연결된 직류모우터(24), 이 직류모우터(24)에 연결된 초퍼(23), 레이저빔을 주사하는 레이저건(9) 및, 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12) 및 제 3개폐밸브(13)에 각각 병렬연결되어 레이저빔의 경로에 따라 이들 밸브들(11,12,13)들의 개방/폐쇄를 선택제어하는 검출기(10)를 구비한 것을 특징으로 하는 혼합믹서의 공기순환 및 온도조절장치.
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