KR20160066003A - 혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법 - Google Patents

혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법 Download PDF

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KR20160066003A
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류타로 모리
가즈나리 다나카
다카시 모리베
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미츠비시 쥬우고오 마시나리 테크노로지 가부시키가이샤
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Abstract

이 혼련용 로터는, 관 형상을 갖는 로터축(27)과, 상기 로터축(27)의 외주면에 설치되는 날개부(22)와, 상기 날개부(22) 내부에 형성되는 오목부(28)에 설치되고, 상기 로터축(27) 및 상기 날개부(22)를 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 재질의 충전체(36)를 구비한다.

Description

혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법 {ROTOR FOR KNEADING, KNEADING MACHINE, AND METHOD FOR MANUFACTURING ROTOR FOR KNEADING}
본 발명은, 고무 재료 등을 혼련하는 혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 그 냉각 구조에 관한 것이다. 본원은, 2012년 1월 25일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-013222호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 이른바 인터널 믹서 등의 고무 제조용 혼련기에 있어서는, 고무 등의 재료에 강력한 전단력을 부여하여 혼련하므로, 혼련에 수반하여 발열한다. 이러한 발열에 의해 고무의 온도가 과대해지면, 고무의 품질 열화가 발생하므로 충분한 냉각 능력이 필요해진다. 그리고 냉각 능력이 부족한 경우에는, 혼련의 도중에 고무를 외부로 배출하여 냉각하고, 온도가 저하된 후에 다시 혼련할 필요가 발생해 버리므로, 생산성에 큰 영향을 미치게 되어 버린다.
여기서, 로터축과 날개부를 일체적으로 형성하는, 이른바 1피스 구조의 혼련용 로터를 구비한 혼련기의 일례가 특허문헌 1에 기재되어 있다.
특허문헌 1의 혼련기는, 냉각 통로를 형성한 로터축과, 혼련용의 날개부를 갖는 혼련용 로터를 혼합실 내에 수용하고 있다.
또한, 이 혼련기에 있어서는, 로터축 내에 형성한 냉각 통로에 수용한 이너 파이프에, 냉각 통로와 날개부의 내측의 공동부(재킷)가 연통되도록 지관이 설치되어 있어, 냉각 통로에 송급된 냉각 매체가, 날개부의 내측의 공동부에 확실하게 도입되도록 하여 날개부의 냉각 효과의 향상을 도모하고 있다.
일본 특허 공고 소52-5395호 공보
그러나, 특허문헌 1의 혼련기에 있어서의 혼련용 로터는, 냉각 통로에 송급된 냉각 매체가, 날개부의 내측의 공동부에 확실하게 도입되도록 하여 날개부의 냉각 효과의 향상을 도모하고 있지만, 날개부의 공동부에 있어서는, 냉각 매체의 유통로의 단면적이 커져 버린다. 이로 인해, 유속이 느려지는 것을 피할 수 없고, 열전달률이 저하되어 충분한 냉각 효과가 얻어지지 않을 가능성이 있었다.
여기서, 로터축과 날개부를 별개의 부품으로서 제조하고, 로터축에 접하는 날개부의 내면에 냉각 매체용 유로를 형성한 후에, 로터축과 날개부를 끼워 맞춤에 의해 결합하는 2피스 구조의 혼련용 로터도 일반적으로 알려져 있다. 이러한 혼련용 로터를 채용함으로써, 냉각 능력의 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 이 경우, 끼워맞춤 공정에 관한 많은 공정수가 필요하게 되어 버린다. 따라서, 이러한 혼련용 로터를 구비하는 혼련기에 대해서도, 역시 비용면에서 불리하게 되어 버린다.
본 발명은 비용을 억제하면서, 냉각 효율 향상을 도모할 수 있는 혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 의하면, 혼련용 로터는, 관 형상을 갖는 로터축과, 상기 로터축의 외주면에 설치되는 날개부와, 상기 날개부 내부에 형성되는 오목부에 설치되고, 상기 로터축 및 상기 날개부를 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 재질의 충전체를 구비한다.
상기 구성에 의하면, 날개부 내부를 날개부와 동일한 재질로 중실 구조로 한 경우에 비해 날개부의 열저항을 저감시킬 수 있어, 로터축 내면을 냉매에 의한 강제 대류 열전달에 의해 냉각할 때의 냉각 효과의 향상이 가능해진다. 또한, 오목부 내에 충전체를 설치하지 않고, 중공 구조로 하여 오목부의 내면을 냉매에 의한 강제 대류 열전달에 의해 냉각하는 경우와 비교하면, 오목부로 냉매가 유통할 때에 발생하는 냉매의 유로 단면적 증가에 의한 유속 감소에 수반되는 열전달률의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 충전체를 설치하는 것에 의해서만 냉각 효과의 향상을 도모하고 있어, 대폭의 비용 상승으로 되지는 않는다.
또한, 상기 혼련용 로터는, 상기 충전체의 내주면에 형성되고, 내주측으로 돌출되는 핀을 구비하고 있어도 된다.
이러한 날개부의 오목부에 열적으로 접촉하고 있는 충전체의 핀에 의해, 냉매에 의한 강제 대류 열전달에 의해 냉각을 행할 때에는, 전열 면적이 확대되어, 전열량이 증대되므로, 결과적으로 냉각 효과를 높이는 것이 가능해진다.
또한, 충전체에만 핀을 설치하고 있음으로써, 냉매를 유통시켰을 때의 압력 손실을 대폭 증대시키는 일도 없다.
또한, 본 발명의 제2 형태에 의하면, 혼련기는, 상기 혼련용 로터를 구비한다.
상기 구성에 의하면, 로터축의 날개부에 갖는 오목부 내에, 로터축을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 고열전도율 부재의 충전체를 설치한 혼련용 로터를 적용함으로써, 비용을 억제하면서 냉각 효율의 향상이 가능하다.
또한, 본 발명의 제3 형태에 의하면, 혼련용 로터의 제조 방법은, 관 형상이고, 외주면에 혼련용 날개부가 설치된 로터축을 갖는 혼련용 로터의 제조 방법이며, 상기 로터축 및 날개부의 재질보다도, 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 부재를 소정의 형상으로 형성하는 충전체 형성 공정과, 상기 충전체 형성 공정에서 형성된 충전체를, 상기 로터축의 날개부가 설치되는 위치이며, 상기 날개부의 외주면보다도 상기 로터축의 직경 방향 내측으로 되는 위치에서, 상기 로터축의 주형 내부에 배치하는 충전체 배치 공정과, 상기 충전체 배치 공정에서 상기 충전체가 배치된 상태에서, 상기 주형에 상기 로터축의 재료를 흘려 넣는 인서트 주조 공정을 구비한다.
상기 혼련용 로터의 제조 방법에 의하면, 충전체를 미리 형성한 상태에서, 로터축의 날개부의 직경 방향 내측에 충전체를 주조하는 방법, 즉, 인서트 주조를 이용하여 혼련용 로터를 제조하는 것이 가능해진다. 따라서, 복잡한 제조 공정을 실시할 필요가 없고, 비용을 억제하면서 냉각 효율 향상을 도모한 혼련용 로터를 제조가 가능하다.
본 발명의 제4 형태에 의하면, 혼련용 로터의 제조 방법은, 관 형상이고, 외주면에 혼련용의 날개부가 설치된 로터축을 갖는 혼련용 로터의 제조 방법이며, 상기 날개부가 설치된 위치에서, 상기 로터축의 내측에 오목부를 형성하도록 하여 상기 로터축을 제조하는 로터축 제조 공정과, 상기 로터축 및 상기 날개부의 재질보다도 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 충전재를, 상기 로터축의 외측으로부터 상기 오목부에 충전하여 충전체를 설치하는 충전 공정을 구비한다.
상기 혼련용 로터의 제조 방법에 의하면, 오목부에 로터축의 외측으로부터 충전재를 흘려 넣음으로써 충전재의 자중에 의해 충전재를 오목부에 확실하게 충전하여 충전체를 설치 가능해진다. 이로 인해, 복잡한 제조 공정을 실시할 필요가 없어, 비용을 억제하면서 냉각 효율 향상을 도모한 혼련용 로터를 제조할 수 있다.
상기 혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법에 의하면, 날개부의 오목부에 충전체를 설치함으로써, 비용을 억제하면서, 냉각 효율 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 관한 제1 실시 형태의 혼련용 로터를 구비하는 혼련기의 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 제1 실시 형태의 혼련용 로터의 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 제2 실시 형태의 혼련용 로터의 주요부 종단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 혼련용 로터의 A-A 단면도이다.
도 5는 본 발명에 관한 혼련용 로터의 제조 방법의 제1예에 있어서의 제1 공정의 종단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 혼련용 로터의 제조 방법의 제1예에 있어서의 제3 공정의 종단면도이다.
도 7은 본 발명에 관한 혼련용 로터의 제조 방법의 제2예에 있어서의 제1 공정의 종단면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 혼련용 로터의 제조 방법의 제2예에 있어서의 제2 공정의 종단면도이다.
도 9는 본 발명에 관한 혼련용 로터의 제조 방법의 제3예에 있어서의 제1 공정의 종단면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 혼련용 로터의 제조 방법의 제3예에 있어서의 제2 공정의 종단면도이다.
이하, 본 발명에 관한 복수의 실시 형태의 혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 관한 제1 실시 형태의 혼련용 로터(20, 21)를 구비하는 혼련기(10)는 케이싱(11)의 내부에 혼련실(12)을 형성하고 있다.
혼련기(10)는 혼련실(12)의 내부에, 한 쌍의 혼련용 로터(20, 21)가 평행하게 배치된, 이른바 밀폐식 혼련기이다.
한 쌍의 혼련용 로터(20, 21)는, 도시하지 않은 모터 등의 구동원에 의해 서로 역방향으로 회전하고, 각각의 외표면에, 각각 외측을 향해 돌출된 날개부(22, 23)를 형성하고 있다.
날개부(22, 23)는, 혼련용 로터(20, 21)의 축선(24, 25)에 대해 나선 형상으로 비틀어져서 형성되어 있다. 이들 날개부(22, 23)는, 혼련용 로터(20, 21)의 회전에 의해 서로 맞물리도록 배치되어 있다.
또한, 혼련기(10)의 상부에는, 혼련실(12)에 연통하여 고무 원료 등의 혼련 재료가 투입되는 호퍼(13)와, 이 호퍼(13)에 투입된 혼련 재료를 혼련실(12)에 압입하는 플로팅 웨이트(14)가 설치되어 있다.
또한, 혼련기(10)의 저부에는, 혼련된 재료를 외부로 취출하기 위한 드롭 도어(15)가 개폐 가능하게 장착되어 있다.
혼련기(10)는, 호퍼(13)를 통해 투입된 혼련 재료를, 플로팅 웨이트(14)에 의해 혼련실(12) 내에 압입한다.
다음으로, 서로 역방향으로 회전하는 혼련용 로터(20, 21)의 맞물림 작용 및 혼련용 로터(20, 21)와 혼련실(12)의 내표면 사이에 발생하는 전단 작용에 의해 혼련 재료를 혼련한다.
그리고, 혼련기(10)는, 혼련한 재료를, 혼련실(12)의 저부에 설치된 드롭 도어(15)를 개방함으로써 혼련실(12)로부터 외부로 취출하여 다른 공정으로 반송한다.
다음으로, 혼련용 로터(20, 21)의 상세 구조에 대해 설명한다.
또한, 한 쌍의 혼련용 로터(20, 21)는 모두 동일 구조이므로, 여기서는, 한쪽의 혼련용 로터(20)에 대해서만 설명을 행하고, 다른 쪽의 혼련용 로터(21)의 설명은 생략한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 혼련용 로터(20)는 내측에 공동이 형성된 관 형상의 로터축(27)과, 로터축(27)의 외면을 향해 돌출된 나선 형상의 날개부(22)를 갖는다.
로터축(27)의 내면에는, 날개부(22)의 이면측에, 축선(24)을 따라 나선 형상으로 형성되는 오목부(28)가 형성되어 있다.
여기서, 혼련용 로터(20)는, 주조 등에 의해, 오목부(28)를 갖는 날개부(22)와 로터축(27)을 일체적으로 형성한, 이른바 금속제의 1피스 구조로 형성되어 있다.
또한, 혼련용 로터(20)는 축선(24) 방향의 일단부에 설치되고, 상기 일단부를 폐색하는 폐색부(29)와, 축선(24) 방향의 타단부에 설치되고, 로터축 내측의 공동에 연통되는 개구부(30)를 갖는 파이프 수용부(31)를 갖는다.
또한, 혼련용 로터(20)는 파이프 수용부(31)에 삽입 부재(32)를 수용하고 있다.
삽입 부재(32)는, 폐색부(29)로부터 간극을 사이에 두고 이격된 위치에 선단 개구부(33)를 배치하도록 파이프 수용부(31) 내에 수용되어 있다.
이로 인해, 삽입 부재(32)의 기단부에 갖는 냉각 매체 입구(34)로부터 도입된 냉각 매체(C)가, 선단 개구부(33)로부터 폐색부(29)와의 사이로 유통하고, 선단 개구부(33)로부터 파이프 수용부(31)의 내면에 접촉하면서 냉각 매체 출구(35)로 유통한다.
혼련용 로터(20)는, 로터축(27)의 날개부(22)에 갖는 오목부(28)에 충전하고, 로터축(27)을 형성하는 재질(예를 들어, 주철 등)보다도 열전도율이 높은 재질로 형성한 충전체(36)를 구비한다.
충전체(36)는, 예를 들어 열전도율이 50W/m·K 정도인 탄소강, 170W/m·K인 탄화규소, 272W/m·K인 산화베릴륨, 237W/m·K인 알루미늄 등의 고열전도율 부재로 이루어져 있다.
또한, 충전체(36)는 이들 이외에 바람직한 재질을 적절하게 적용할 수 있는 것은 물론이다.
충전체(36)는, 그 내주면에, 냉각 매체(C)에 접하는 냉각 매체 접촉면(37)을 갖고, 그 외주면에 날개부(22)의 오목부(28)에 접하는 날개부 접촉면(38)을 갖는다.
다음으로, 혼련용 로터(20)의 작용에 대해 설명한다.
서로 역방향으로 회전하는 혼련용 로터(20, 21)의 맞물림 작용 및 혼련용 로터(20, 21)와 혼련실(12)의 내표면 사이에 발생하는 전단 작용에 의해 혼련 재료를 혼련한다.
이때, 삽입 부재(32)는 혼련용 로터(20)와 함께 회전하고 있고, 냉각 매체 입구(34)로부터 도입된 냉각 매체(C)가, 선단 개구부(33)로부터 파이프 수용부(31)의 내면에 접촉하면서 냉각 매체 출구(35)로 유통하고 있다.
그리고, 냉각 매체(C)는, 혼련용 로터(20)의 파이프 수용부(31)의 내면에 접촉하면서, 충전체(36)의 냉각 매체 접촉면(37)에 접촉한다.
이와 같이 하여, 냉각 매체(C)는, 혼련용 로터(20)의 파이프 수용부(31)의 내면 및 날개부(22)의 오목부(28)로부터 전파된 열을 유지하고 있는 충전체(36)에 대해 강제 대류 열전달에 의한 냉각이 행해지게 된다.
이상, 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 혼련용 로터(20)에 의하면, 로터축(27)의 날개부(22)에 갖는 오목부(28) 내에, 로터축(27)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 고열전도율 부재의 충전체(36)를 설치하였다. 따라서, 혼련용 로터(20)에 의하면, 오목부(28)를 형성하지 않는 상태, 즉, 날개부(22)를 날개부(22)와 동일한 재질의 부재에 의해 중실 구조로 한 경우에 비해, 날개부(22)의 열저항을 저감시킬 수 있다. 그리고, 충전체(36)의 냉각 매체 접촉면(37)을 냉각 매체(C)에 의해 강제 대류에 의해 냉각함으로써, 냉각 효과의 향상이 가능해진다.
또한, 오목부(28) 내에 충전체(36)를 설치하지 않고, 중공 구조로 하여 오목부(28)를 냉각 매체(C)에 의한 강제 대류 열전달에 의해 냉각하는 경우와 비교하면, 오목부(28)에 냉각 매체(C)가 유통할 때에 유로의 단면적이 커짐으로써 발생하는 냉각 매체(C)의 유속 감소를 방지할 수 있다. 이 점에 있어서도 냉각 효과의 향상이 가능해진다.
제1 실시 형태의 혼련기(10)에 의하면, 로터축(27)의 날개부(22)에 갖는 오목부(28) 내에, 로터축(27)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 고열전도율 부재의 충전체(36)를 설치한 혼련용 로터(20)를 적용하였다. 따라서, 비용을 억제하면서, 냉각 효율 향상이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 제2 실시 형태의 혼련용 로터(50) 및 혼련기(40)에 대해 설명한다.
또한, 이하의 각 실시 형태에 있어서, 전술한 제1 실시 형태와 중복되는 구성 요소나 기능적으로 마찬가지의 구성 요소에 대해서는, 도면 중에 동일 부호 또는 상당 부호를 부여함으로써 설명을 간략화 혹은 생략한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 관한 제2 실시 형태의 혼련기(40)에 장비하는 혼련용 로터(50)는, 충전체(51)의 내주면에 로터(50)의 축 중심을 향해 돌출되는 복수의 핀(52)을 갖는다. 이 복수의 핀(52)은 충전체(51)와 일체적으로 형성되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 복수의 핀(52)은 평판 형상을 이루고, 축선(24) 방향과 서로 평행하게 배열되어 연장되어 있다. 이에 의해, 충전체(51)의 표면적을 확대하는 기능을 갖는다.
복수의 핀(52)도 충전체(51)에 설치함으로써, 냉각 매체(C)에 접촉하는 충전체(51)의 표면적(전열 면적)이 확대되어, 충전체(51)와 냉각 매체(C) 사이의 전열량이 증대되므로, 결과적으로 냉각 매체(C)에 의한 냉각 효율이 높아진다.
또한, 복수의 핀(52)의 형상으로서는, 도시한 바와 같은 축선(24) 방향과 평행한 평판 핀 외에, 축선(24) 방향에 대해 각도를 가진 평판 핀이나 바늘 형상 핀 등을 들 수 있다.
다음으로, 혼련용 로터(50)의 작용에 대해 설명한다.
혼련용 로터(50)는, 회전에 수반하여, 혼련실(12)의 내표면과의 사이에 발생하는 전단 작용에 의해 혼련 재료를 혼련하고, 삽입 부재(32)의 냉각 매체 입구(34)로부터 냉각 매체(C)를 도입한다.
냉각 매체(C)는, 선단 개구부(33)로부터 파이프 수용부(31)의 내면에 열적으로 접속하면서 냉각 매체 출구(35)로 유통한다.
그리고, 냉각 매체(C)는, 혼련용 로터(50)의 파이프 수용부(31)의 내면에 접촉하면서, 날개부(22)의 오목부(28)에 열적으로 접속되어 있는 충전체(51)의 복수의 핀(52)에 접촉한다.
이때, 고무 재료가 전단에 의해 날개부(22)에서 발열하는 것, 및 열전도의 열저항(두께에 의함)이 높음으로써, 축 길이 방향에서 보면, 날개부(22)가 없는 로터축(27)보다도, 날개부(22) 부분의 쪽이 고온으로 된다.
따라서, 냉각 매체(C)가, 날개부(22)의 오목부(28)에 열적으로 접촉하고 있는 충전체(51)의 복수의 핀(52)에 의해 전열 면적이 확대되어, 전열량이 증대되므로, 결과적으로 냉각 효과를 높이는 것이 가능해져, 냉각량을 증가시킬 수 있다.
제2 실시 형태의 혼련용 로터(50)에 의하면, 날개부(22)의 오목부(28)에 열적으로 접촉하고 있는 충전체(51)의 복수의 핀(52)에 의해 냉각 효과를 향상시킬 수 있다. 따라서, 혼련용 로터(50)에 의하면, 효율적으로 냉각할 수 있다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명하였지만, 구체적인 구성은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 날개부(22)는 로터축(27)의 축선(24) 방향으로 일정한 간격을 두고, 로터축(27)의 외면에 돌출되도록 형성되어도 된다.
다음으로, 본 발명에 관한 혼련용 로터의 제조 방법의 제1예에 대해 설명한다.
또한, 혼련용 로터(60)는 제1 실시 형태의 혼련용 로터(20, 21)와 대략 동일한 구성으로 되어 있고, 주형을 이용하여 주조된다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 혼련용 로터(60)의 제조 방법의 제1예에 있어서의 제1 공정(충전체 형성 공정)에서는, 로터축(63)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 재질로 형성한 충전체(65)를 오목부(62)와 동일 형상으로 형성한다. 또한, 이 충전재는, 로터축(63)을 형성하는 재질보다도 고융점일 필요가 있고, 예를 들어 탄화규소나 산화베릴륨 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 제2 공정(충전체 배치 공정)에서는, 로터축(63)의 외주면에서 날개부(61)가 설치되는 위치이며, 상기 날개부(61)의 외주면보다도, 로터축(63)의 직경 방향 내측으로 되는 위치, 즉, 날개부(61)의 내주면에 형성되는 오목부(62)에 수용되도록, 로터축(63)의 상기 주형에 있어서의 오목부(62)에 대응하는 위치에 충전체(65)를 배치한다.
그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 공정에서 미리 형성하고, 제2 공정에 있어서 상기 주형에 배치한 충전체(65)를, 제3 공정(인서트 주조 공정)에서 오목부(62)에 주조한다. 즉, 상기 주형에 로터축(63)의 재료를 흘려 넣어, 충전체(65)를 오목부(62)에 인서트 주조한다.
이와 같이 하여, 로터축(63)의 날개부(61)에 갖는 오목부(62) 내에, 로터축(63)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 고열전도율 부재의 충전체(65)를 설치한 혼련용 로터(60)를 얻을 수 있다.
혼련용 로터(60)의 제조 방법의 제1예에 의하면, 충전체(65)를 미리 형성한 상태에서, 로터축(63)의 날개부(61)의 오목부(62)에 충전체(65)를 주조하는 방법, 즉, 인서트 주조를 이용하여 제조하는 것이 가능해진다. 따라서, 복잡한 제조 공정을 실시할 필요가 없고, 기존의 주형을 사용하는 것도 가능해져, 비용을 억제하면서 혼련용 로터를 제조할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 관한 혼련용 로터의 제조 방법의 제2예에 대해 설명한다.
또한, 혼련용 로터(70)는 제1 실시 형태의 혼련용 로터(20, 21)와 대략 동일한 구성으로 되어 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 혼련용 로터(70)의 제조 방법의 제2예에 있어서의 제1 공정(로터축 제조 공정)에서는, 관 형상의 부재인 로터축(73)을 주조 등에 의해 제조한다. 로터축(73)에는, 로터축(73)의 외면을 향해 돌출된 날개부(71)가 설치된다. 로터축(73)의 내면에는, 날개부(71)의 이면측에, 오목부(72)가 형성되어 있다.
이때, 날개부(71)에 대향하는 위치, 즉, 날개부(71)와는 로터축(73)의 직경 방향의 반대측에, 외부와 오목부(72)를 연통하고, 충전체(75)를 충전 가능하게 하는 충전 구멍(76)을 동시에 형성한다.
다음으로, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제2 공정(충전 공정)에서는, 날개부(71) 및 로터축(73)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 재질의 충전재를 충전 구멍(76)으로부터 오목부(72)에 흘려 넣는다. 또한, 이 충전재는, 로터축(73)을 형성하는 재질보다도 저융점일 필요가 있고, 예를 들어 알루미늄 등을 사용할 수 있다.
이때, 한쪽의 충전 구멍(76)을 상방에 배치해 두고, 한쪽의 충전 구멍(76)으로부터 하방에 배치하는 한쪽의 오목부(72)에 충전재를 흘려 넣은 후에, 한쪽의 충전 구멍(76)을 한쪽의 마개재(77)에 의해 용접하여 한쪽의 충전 구멍(76)을 폐색한다.
다음으로, 다른 쪽의 충전 구멍(76)을 상방에 배치해 두고, 다른 쪽의 충전 구멍(76)으로부터 하방에 배치하는 다른 쪽의 오목부(72)에 충전재를 흘려 넣은 후에, 다른 쪽의 충전 구멍(76)을 다른 쪽의 마개재(77)에 의해 용접하여 다른 쪽의 충전 구멍(76)을 폐색한다.
이 제2 공정에 의해, 날개부(71)의 오목부(72) 내에, 날개부(71) 및 로터축(73)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 고열전도율 부재의 충전체(75)를 설치한 혼련용 로터(70)를 얻을 수 있다.
혼련용 로터(70)의 제조 방법의 제2예에 의하면, 소정 위치에 공동 형상의 오목부(72)를 미리 형성하고, 날개부(71)에 대향하는 위치에 충전 구멍(76)을 형성해 둔다. 그리고, 충전 구멍(76)으로부터 충전재를 흘려 넣음으로써, 충전체(75)를 오목부(72)에 설치한다.
충전재를 흘려 넣을 때에는, 상방에 배치한 충전 구멍(76)으로부터 하방의 오목부(72)를 향해 충전재를 흘려 넣음으로써, 충전재의 자중에 의해 충전재를 오목부(72)에 확실하게 충전하여 충전체(75)를 설치할 수 있다. 이로 인해, 복잡한 제조 공정을 실시할 필요가 없고, 비용을 억제하면서 냉각 효율 향상을 도모한 혼련용 로터(70)를 제조할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 관한 혼련용 로터의 제조 방법의 제3예에 대해 설명한다.
또한, 혼련용 로터(80)는 제2 실시 형태의 혼련용 로터(50)와 대략 동일한 구성으로 되어 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 혼련용 로터(80)의 제조 방법의 제3예에 있어서의 제1 공정(로터축 제조 공정)에서는, 관 형상의 부재인 로터축(83)을 주조 등에 의해 제조한다. 로터축(83)에는, 로터축(83)의 외면을 향해 돌출된 날개부(81)가 설치된다. 로터축(83)의 내면에는, 날개부(81)의 이면측에, 오목부(82)가 형성되어 있다.
이때, 날개부(81)의 일부에 충전체(84)를 충전하기 위한 충전 구멍(85)을 동시에 형성하고, 파이프 수용부(31) 내에 원기둥 형상의 코어(87)를 수용해 둔다. 충전 구멍(85)은 날개부(81)의 외부로부터 오목부(82)의 내부에 연통된다.
다음으로, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제2 공정(충전 공정)에서는, 날개부(81) 및 로터축(83)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 재질의 충전재를 충전 구멍(85)으로부터 오목부(82)에 흘려 넣는다.
이때, 한쪽의 충전 구멍(85)을 상방에 배치해 두고, 한쪽의 충전 구멍(85)으로부터 상방에 배치하는 한쪽의 오목부(82)에 충전재를 흘려 넣은 후에, 한쪽의 충전 구멍(85)을 한쪽의 마개재(88)에 의해 용접하여 한쪽의 충전 구멍(85)을 폐색한다.
다음으로, 다른 쪽의 충전 구멍(85)을 상방에 배치해 두고, 다른 쪽의 충전 구멍(85)으로부터 상방에 배치하는 다른 쪽의 오목부(82)에 충전재를 흘려 넣은 후에, 다른 쪽의 충전 구멍(85)을 다른 쪽의 마개재(88)에 의해 용접하여 다른 쪽의 충전 구멍(85)을 폐색하고, 코어(87)를 제거한다.
이 제2 공정에 의해, 로터축(83)의 날개부(81)에 갖는 오목부(82) 내에, 날개부(81) 및 로터축(83)을 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 고열전도율 부재의 충전체(84)를 설치한 혼련용 로터(80)를 얻을 수 있다.
혼련용 로터(80)의 제조 방법의 제3예에 의하면, 소정 위치에 공동 형상의 오목부(82)를 미리 형성하고, 날개부(81)에 충전 구멍(85)을 형성하고, 파이프 수용부(31) 내에 코어(87)를 수용해 둔다. 그리고, 충전 구멍(85)으로부터 충전재를 흘려 넣음으로써, 충전체(84)를 오목부(82)에 설치하고, 그 후, 코어(87)를 제거한다.
따라서, 혼련용 로터의 제조 방법의 제3예에 따르면, 충전재의 자중에 의해 충전재를 오목부(82)에 확실하게 충전하여 충전체(84)를 설치할 수 있다. 이로 인해, 복잡한 제조 공정을 실시할 필요가 없고, 비용을 억제하면서 냉각 효율 향상을 도모한 혼련용 로터(80)를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법은, 전술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 적절한 변형이나 개량 등이 가능하다.
예를 들어, 제2 실시 형태의 혼련용 로터(50)를 제1예의 제조 방법으로 제조할 때에는, 충전체(51)에 미리 복수의 핀(52)을 형성한 상태에서, 제3 공정을 실행하게 된다.
또한, 제2 실시 형태의 혼련용 로터(50)를 제2예 및 제3예의 제조 방법으로 제조할 때에는, 파이프 수용부(31)의 내면으로부터 내주측으로 밀려나오도록 충전재를 많이 충전한다. 그 후, 기계 가공 등에 의해 이 밀려나온 만큼의 충전재의 형상을 정리하여 복수의 핀(52)을 형성한다.
이 혼련용 로터, 혼련기 및 혼련용 로터의 제조 방법에 의하면, 날개부의 오목부에 충전체를 설치함으로써, 비용을 억제하면서, 냉각 효율 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
10, 40 : 혼련기
20, 21, 50, 60, 70, 80 : 혼련용 로터
22, 23, 61, 71, 81 : 날개부
27, 63, 73, 83 : 로터축
28, 62, 72, 82 : 오목부
36, 51, 65, 75, 84 : 충전체
52 : 핀

Claims (5)

  1. 관 형상을 갖는 로터축과,
    상기 로터축의 외주면에 설치되는 날개부와,
    상기 날개부 내부에 형성되는 오목부에 설치되고, 상기 로터축 및 상기 날개부를 형성하는 재질보다도 열전도율이 높은 재질의 충전체를 구비하는, 혼련용 로터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전체의 내주면에 형성되고, 내주측으로 돌출되는 핀을 구비하는, 혼련용 로터.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 혼련용 로터를 구비하는, 혼련기.
  4. 관 형상이고, 외주면에 혼련용 날개부가 설치된 로터축을 갖는 혼련용 로터의 제조 방법이며,
    상기 로터축 및 상기 날개부의 재질보다도 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 부재를 소정의 형상으로 형성하는 충전체 형성 공정과,
    상기 충전체 형성 공정에서 형성된 충전체를, 상기 로터축의 날개부가 설치되는 위치이며, 상기 날개부의 외주면보다도 상기 로터축의 직경 방향 내측으로 되는 위치에서, 상기 로터축의 주형 내부에 배치하는 충전체 배치 공정과,
    상기 충전체 배치 공정에서 상기 충전체가 배치된 상태에서, 상기 주형에 상기 로터축의 재료를 흘려 넣는 인서트 주조 공정을 구비하는, 혼련용 로터의 제조 방법.
  5. 관 형상이고, 외주면에 혼련용의 날개부가 설치된 로터축을 갖는 혼련용 로터의 제조 방법이며,
    상기 날개부가 설치된 위치에서, 상기 로터축의 내주면에 오목부를 형성하도록 하여 상기 로터축을 제조하는 로터축 제조 공정과,
    상기 로터축 및 상기 날개부의 재질보다도 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 충전재를, 상기 로터축의 외주측으로부터 상기 오목부에 충전하여 충전체를 설치하는 충전 공정을 구비하는, 혼련용 로터의 제조 방법.
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