MX2014009217A - Rotor de mezcla y mezclador interno. - Google Patents

Rotor de mezcla y mezclador interno.

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MX2014009217A
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Yusuke Tanaka
Norifumi Yamada
Yasuaki Yamane
Masaaki Uemura
Kazuhisa Fukutani
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

Un rotor de mezcla incluye: una parte del árbol del rotor que incluye un corredor de refrigeración formado en su interior, y una parte de pala de mezcla que se forma en una parte circunferencial exterior de la parte del árbol del rotor, en el que cada una de las palas largas de la parte de pala de mezcla incluye una parte de apoyo como una superficie de extremo de la pala larga dirigida radialmente hacia el exterior del rotor de mezcla, se establece una longitud de cada una de las palas largas en la dirección del eje para que sea 0,6 veces o más, tan grande como una longitud de la parte de pala de mezcla en la dirección del eje, se establece un ángulo de penetración de cada una de las palas largas en un ángulo igual o menor que 31°, y se establece un ángulo central con respecto a una anchura de apoyo como una anchura de la parte de apoyo en la sección transversal de cada una de las palas largas ortogonales a la dirección del eje en un ángulo igual o mayor que 7°.

Description

ROTOR DE MEZCLA Y MEZCLADOR INTERNO CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un rotor de mezcla y a un mezclador interno usados para mezclar un material polímero tal como plástico o caucho.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En un mezclador interno de la técnica relacionada, se emplea un rotor tangencial (rotor de mezcla) cuando existe una necesidad de mantener una gran capacidad de mezcla con el fin de mejorar la productividad del mezclador interno para producir un material de mezcla (por ejemplo, véase el documento de patente 1) . En el mezclador interno de la técnica relacionada que emplea el rotor tangencial, es difícil transmitir una alta energía específica (energía de mezcla por unidad de peso de un material que debe mezclarse) al material que debe mezclarse en un corto período de tiempo. Por esta razón, se usa un método que aumenta el tiempo de mezcla con el fin de mezclar el material que debe mezclarse como uno en un estado de mezcla deseado.
Sin embargo, con el método de aumentar el tiempo de mezcla, la temperatura del material que debe mezclarse aumenta con el paso del tiempo de mezcla. Por otro lado, existe un límite para las temperaturas tales como una temperatura de prevención de la degradación del material que debe mezclarse y una temperatura de reacción predeterminada para el material que debe mezclarse. En estas circunstancias, del mezclador interno que usa el rotor tangencial de la técnica relacionada, a menudo existe un caso en el que necesita disminuirse el número de giros del rotor después de que el tiempo de mezcla alcance cierto tiempo con el fin de evitar que la temperatura del material que debe mezclarse supere el limite de temperatura. Como se ha descrito anteriormente, los problemas con la técnica relacionada incluyen el tiempo de mezcla extendido y la disminución del número de giros del rotor. Como resultado, surge un problema de que la productividad no mejora debido a la influencia de los mismos.
Por consiguiente, se desarrolla también un rotor de mezcla que puede realizar una operación de mezcla de baja temperatura y mejorar la calidad de la mezcla, en comparación con el rotor desvelado en el documento de patente 1, ejercitando el ingenio en la forma, la disposición o similar de las palas (por ejemplo, véase el documento de patente 2). Sin embargo, existe un margen de mejora en la productividad del rotor de mezcla para producir el material de mezcla.
En concreto, en el sellado hermético tangencial, incluso cuando existe un intento de transmitir una alta energía especifica al material que debe mezclarse en un corto período de tiempo disminuyendo el peso del material que debe mezclarse de entrada en la cámara con el fin de aumentar la cantidad de energía de mezcla transmitida al material que debe mezclarse por unidad de peso del material que debe mezclarse, la energía de mezcla no se transmite fácilmente al material que debe mezclarse debido a la influencia de una disminución en la velocidad de carga del material que debe mezclarse dentro de la cámara. Por esta razón, el tiempo de mezcla no puede acortarse notablemente, y el peso del material que debe mezclarse de entrada por lotes disminuye. Por consiguiente, la productividad del mezclador de la técnica relacionada para el material de mezcla no mejora como se esperaba.
Además, en tal mezclador interno tangencial, con el fin de acortar el tiempo de mezcla aumentando rápidamente la homogeneidad del material que debe mezclarse dentro de la cámara, también se usa un método que aumenta el ángulo de torsión de cada pala con respecto a la línea axial del rotor con el fin de provocar el flujo activo del material que debe mezclarse en la dirección del eje del rotor. Sin embargo, cuando aumenta el ángulo de torsión, aumenta la cantidad de material que debe mezclarse que fluye hacia la superficie posterior de la pala sobre la parte superior (también denominada como la "parte de inclinación" o la "parte de apoyo") de la pala. Por esta razón, existe un efecto de mejora del flujo del material que debe mezclarse en la dirección del eje del rotor, pero el efecto es bajo. Es decir, el flujo del material que debe mezclarse en la dirección del eje del rotor no aumenta notablemente. Como resultado, con este método, el tiempo de mezcla no se mejora tan drásticamente.
Lista de citación Documentos de patente Documento de patente 1: JP 58-4567 B Documento de patente 2: JP 2002-11336 A BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es proporcionar un rotor de mezcla y un mezclador interno capaces de mejorar la productividad de un material de mezcla en comparación con la técnica relacionada sin degradar la calidad de la mezcla del material de mezcla.
Un rotor de mezcla de acuerdo con un aspecto de la presente invención es un rotor de mezcla para su uso en un mezclador interno, incluyendo el rotor de mezcla: una parte del árbol del rotor que incluye un corredor de refrigeración formado en su interior; y una parte de pala de mezcla que se forma en una parte circunferencial exterior de la parte del árbol del rotor, en el que la parte de pala de mezcla incluye una pala corta a una longitud predeterminada en una dirección del eje de la parte del árbol del rotor, y al menos dos palas largas a unas longitudes mayores que la longitud de la pala corta en la dirección del eje, incluyendo cada una de las palas largas una parte de apoyo como una superficie de extremo de la pala larga dirigida radialmente hacia el exterior del rotor de mezcla, se establece la longitud de cada una de las palas largas en la dirección del eje para que sea 0,6 veces o más, tan grande como una longitud de la parte de pala de mezcla en la dirección del eje, se establece un ángulo de penetración de cada una de las palas largas en un ángulo igual o menor que 31°, y se establece un ángulo central con respecto a una anchura de apoyo como una anchura de la parte de apoyo en una sección transversal de cada una de las palas largas ortogonales a la dirección del eje en un ángulo igual o mayor que 7o.
Un mezclador interno de acuerdo con otro aspecto de la presente invención incluye: un par de rotores de mezcla de acuerdo con un aspecto; y una cámara que adapta los rotores de mezcla emparejados en la misma, mientras que las trayectorias representadas por las partes radialmente más externas de los rotores de mezcla no se cruzan entre si durante el giro de los rotores de mezcla emparejados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista en sección transversal delantera que ilustra un mezclador interno equipado con un rotor de mezcla de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama explicativo que ilustra el rotor de mezcla de acuerdo con la realización de la presente invención .
La figura 3 es un diagrama de desarrollo sobre un centro axial de una parte de pala de mezcla de cada rotor de mezcla ilustrado en la figura 2.
La figura 4 es una vista en sección transversal que ilustra una sección transversal ortogonal a la dirección del eje del rotor de mezcla de una parte provista de palas largas en la parte de pala de mezcla del rotor de mezcla ilustrado en la figura 2.
La figura 5 es un gráfico que ilustra una relación entre un ángulo central de apoyo y una cantidad de pérdida de un material que debe mezclarse con respecto a la superficie posterior de la pala.
La figura 6 es un gráfico que ilustra una relación entre un valor AG' y un tiempo de mezcla.
La figura 7 es un gráfico que ilustra una relación entre un valor CV y un tiempo de mezcla.
La figura 8 es un diagrama que resume las formas de los rotores de mezcla capaces de transmitir una alta energía específica al material que debe mezclarse al tiempo que evita un aumento excesivo de la temperatura del material que debe mezclarse y la obtención de una mayor productividad con respecto a dos parámetros de un ángulo central de apoyo y un ángulo de penetración en comparación con la técnica relacionada .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones de la presente invención se describirán haciendo referencia a los dibujos.
Un mezclador interno de acuerdo con las realizaciones de la presente invención ilustradas en la figura 1 también se llama "mezclador por lotes". La figura 1 ilustra esquemáticamente un rotor de mezcla de acuerdo con las realizaciones. Además, el rotor de mezcla y el mezclador interno de acuerdo con las realizaciones son adecuados para mezclar caucho que tenga una composición que provoque una reacción en una operación de mezcla y son especialmente adecuados para mezclar caucho que tenga un alto contenido de sílice .
(Configuración del mezclador interno) Como se ilustra en la figura 1, un mezclador 1 interno comprende una cámara 3 que incluye una cámara 2 de mezcla en la misma, un par rotores 4 y 5 de mezcla a izquierda y derecha, un cilindro 7 de suministro de material proporcionado con una tolva 6, y un peso 8 flotante.
La cámara 2 de mezcla se forma con el fin de que tenga una sección longitudinal en forma de ceja. La cámara 3 incluye una parte de abertura superior formada en una parte superior de la misma. Un espacio dentro de la parte de abertura superior se comunica con la cámara 2 de mezcla. El par de rotores 4 y 5 de mezcla izquierdo y derecho se insertan en la cámara 2 de mezcla de manera que los rotores 4 y 5 de mezcla puedan girar alrededor de sus ejes. El par de rotores 4 y 5 de mezcla se forman simétricamente. El cilindro 7 de suministro de material se forma verticalmente en la parte de abertura superior de la cámara 3. El peso 8 flotante se adapta en el interior del cilindro 7 de suministro de material de manera que pueda moverse hacia arriba y hacia abaj o .
Un cilindro 9 de presión de aire está conectado a una parte superior del cilindro 7 de suministro de material. Como alternativa, un cilindro de presión de fluido que usa una presión de un fluido distinto del aire puede conectarse a la parte superior del cilindro 7 de suministro de material en lugar del cilindro 9 de presión de aire. Un pistón 10 está adaptado en el interior del cilindro 9 de presión de aire, y el pistón 10 está conectado al peso 8 flotante a través de un vástago 11 de pistón. El vástago 11 de pistón penetra en una tapa inferior del cilindro 9 de presión de aire con el fin de mantener la estanqueidad del aire en el interior del cilindro 9 de presión de aire. Con tal configuración, cuando se presuriza un espacio superior en el interior del cilindro 9 de presión de aire con el fin de mover el pistón 10 hacia abajo, el peso 8 flotante puede moverse hacia abajo. En consecuencia el movimiento hacia abajo del peso 8 flotante permite que el material que debe mezclarse que se suministra desde la tolva 6 en el cilindro 7 de suministro de material se presione en la cámara 3.
Mientras tanto, una parte inferior de la cámara 3 está provista de un puerto de descarga, y este puerto de descarga se cierra mediante una puerta 12 de caída. Un accionador rotativo acciona la puerta 12 de caída para que pueda funcionar para abrir y cerrar el puerto de descarga. Cuando la puerta 12 de caída que cierra el puerto de descarga se hace funcionar con el fin de abrir el puerto de descarga, el material de mezcla (el material que debe mezclarse completada la operación de mezcla) que se mezcla durante un tiempo predeterminado dentro de la cámara 2 de mezcla puede descargarse al exterior del mezclador 1 interno.
El mezclador 1 interno es un mezclador del tipo sin acoplamiento en el que los rotores 4 y 5 de mezcla izquierdo y derecho emparejados no se acoplan entre si. Es decir, una distancia S central axial (en lo sucesivo en el presente documento, "la distancia S central axial de rotor") entre los rotores 4 y 5 de mezcla emparejados del mezclador 1 interno es mayor que un diámetro Dr exterior de giro (véase la figura 4) de cada uno de los rotores 4 y 5 de mezcla. En otras palabras, las trayectorias de giro que se representan por unas partes radialmente más externas de los rotores 4 y 5 de mezcla no se cruzan entre si durante el giro de los rotores 4 y 5 de mezcla emparejados.
(Rotor de mezcla de la primera realización) Haciendo referencia a las figuras 1 a 4, se describirán los rotores 4 y 5 de mezcla de acuerdo con una primera realización de la presente invención. La figura 2 es una vista superior que ilustra el rotor 4 de mezcla.
Cada uno de los rotores 4 y 5 de mezcla incluye una parte 20 de árbol de rotor que incluye un corredor 22 de refrigeración formado en la misma y una parte 21 de pala de mezcla que se forma en una parte circunferencial exterior de la parte 20 de árbol de rotor. La parte 21 de pala de mezcla de cada uno de los rotores 4 y 5 de mezcla tiene una longitud L predeterminada en una dirección Z del eje (en lo sucesivo en el presente documento, la "dirección Z del eje del rotor"') del rotor 4 o 5 de mezcla. Se usan unas juntas rotativas para suministrar un medio de refrigeración a los corredores 22 de refrigeración formados en los rotores 4 y 5 de mezcla y para descargar el medio de refrigeración del corredor 22 de refrigeración se conectan a los rotores 4 y 5 de mezcla, respectivamente. Cada uno de los corredores 22 de refrigeración es un agujero con fondo que tiene una sección transversal circular. El corredor 22 de refrigeración de cada uno de los rotores 4 y 5 de mezcla se proporciona con el fin de colocarse en una parte central de la parte 20 de árbol de rotor cuando el rotor 4 o 5 de mezcla se ve desde la dirección Z del eje del rotor. Además, es preferible que el corredor 22 de refrigeración de cada uno de los rotores 4 y 5 de mezcla se forme en al menos un intervalo de un extremo de la parte 21 de pala de mezcla al otro extremo de la misma en la dirección Z del eje del rotor como se ilustra en esta realización en una vista en planta del rotor 4 o 5 de mezcla. Por ejemplo, el agua se suministra como un medio de refrigeración al corredor 22 de refrigeración. El agua suministrada al corredor 22 de refrigeración fluye dentro del corredor 22 de refrigeración y, a continuación, fluye hacia el exterior del mismo. El flujo del medio de refrigeración tal como el agua en el interior del corredor 22 de refrigeración puede evitar un aumento en la temperatura de la parte 21 de pala de mezcla. Como resultado, es posible evitar un estado de aumento de temperatura excesivo que provoque la degradación en el material que debe mezclarse que contacta con la parte 21 de pala de mezcla.
Los rotores 4 y 5 de mezcla emparejados están adaptados para girar en direcciones opuestas, de manera que las partes opuestas de los rotores 4 y 5 de mezcla pueden moverse hacia abajo (véase la figura 1) . La parte 21 de pala de mezcla de cada uno de los rotores 4 y 5 de mezcla incluye una pluralidad de palas 13 a 16 de mezcla. Un hueco (un espacio de inclinación) se forma entre cada una de las palas 13 a 16 de mezcla y una superficie de pared interior (una superficie periférica interior) de una parte de adaptación del rotor 4 o 5 de mezcla proporcionado con las palas 13 a 16 de mezcla en la cámara 3, y se aplica una fuerza de rotura al material que debe mezclarse que pasa a través del hueco durante el giro de los rotores 4 y 5 de mezcla. Cada una de las palas 13 a 16 de mezcla tiene una forma de espiral alrededor del centro axial del rotor 4 o 5 de mezcla proporcionado con las palas 13 a 16 de mezcla. Debido a las formas de las palas 13 a 16 de mezcla, el material que debe mezclarse se presiona hacia un lado en la dirección Z del eje del rotor durante el giro de los rotores 4 y 5 de mezcla, y por lo tanto se genera el flujo del material que debe mezclarse en la dirección Z del eje del rotor. Además, el material que debe mezclarse se mueve entre los rotores 4 y 5 de mezcla emparejados dispuestos a una distancia predeterminada mantenida entre los mismos durante el giro de los rotores 4 y 5 de mezcla. Las palas 13 y 16 de mezcla incluyen unas partes 13a a 16a superiores de pala de mezcla (también "partes de inclinación" o "partes de apoyo") respectivamente, que están en las superficies de los extremos delanteros de las palas 13 a 16 de mezcla que se dirigen radialmente hacia el exterior del rotor 4 o 5 de mezcla proporcionado con las palas 13 a 16 de mezcla. Específicamente, el espacio de inclinación indica el hueco entre cada una de las partes 13a a 16a superiores de pala de mezcla de las palas 13 a 16 de mezcla y la superficie de pared interior (la superficie periférica interior) de la parte de adaptación del rotor 4 o 5 de mezcla proporcionado con las palas 13 a 16 de mezcla en la cámara 3.
Obsérvese que el mezclador y el rotor de mezcla tienen cada uno una configuración en la que las trayectorias de giro representadas por las partes radialmente más externas de los rotores de mezcla durante el giro de los rotores de mezcla emparejados no se cruzan entre si, es decir, la distancia S central axial de rotor es mayor que el diámetro Dr exterior de giro del rotor del rotor de mezcla que se denomina como "mezclador tangencial" y "rotor de mezcla tangencial", respectivamente .
La figura 3 ilustra un diagrama de desarrollo alrededor del centro axial de la parte 21 de pala de mezcla de cada uno de los rotores 4 y 5 de mezcla. Como se ilustra en la figura 3, las palas 13 a 16 de mezcla de los rotores 4 y 5 de mezcla de esta realización se disponen con el fin de que sean puntualmente simétricos entre si con respecto a un punto 0 de la figura 3. En consecuencia, en la siguiente descripción, se describirá una estructura de un rotor 4 de mezcla que representa a los dos rotores 4 y 5 de mezcla.
Como se ilustra en las figuras 2 y 3, la parte 21 de pala de mezcla del rotor 4 de mezcla incluye las cuatro palas 13 a 16 de mezcla. Las cuatro palas 13 a 16 de mezcla incluyen la primera pala 13 larga, la segunda pala 14 larga, la primera pala 15 corta, y la segunda pala 16 corta. La parte 21 de pala de mezcla indica la parte entera en la que se forman las palas 13 a 16 de mezcla, del rotor 4 de mezcla. En general, una longitud de la pala corta en la dirección del eje del rotor es 0,5 o menos, tan grande como una longitud de la parte de pala de mezcla en la dirección del eje del rotor. Además, generalmente, una longitud de la pala larga en la dirección del eje del rotor es mayor que la longitud de la pala corta en la dirección del eje del rotor, y la longitud en la dirección del eje del rotor es 0,5 veces o más, tan grande como la longitud de la parte de pala de mezcla en la dirección del eje del rotor.
(Primera pala larga) En esta realización, la primera pala 13 larga se forma en una zona de un extremo de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor hasta una parte intermedia de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor. Además, la primera pala 13 larga se forma en una forma en la que una forma de desarrollo de la primera pala 13 larga es una forma lineal cuando la parte 21 de pala de mezcla se desarrolla en un estado plano alrededor del centro axial de la misma. En esta realización, la primera pala 13 larga se forma en una forma de espiral en un ángulo de torsión de 60° con respecto a la linea axial del rotor del rotor 4 de mezcla (la linea axial de la parte 20 del árbol del rotor) de manera que el material que debe mezclarse fluye hacia un centro de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor mediante la primera pala 13 larga durante el giro del rotor 4 de mezcla. Es decir, la primera pala 13 larga tiene el ángulo de torsión de 60° con respecto a la dirección Z del eje del rotor del rotor 4 de mezcla proporcionado con la primera pala 13 larga. Obsérvese que el ángulo de torsión de la pala indica el ángulo formado entre la pala y la linea axial del rotor en la forma de desarrollo obtenida cuando la parte de pala de mezcla se desarrolla en un estado plano alrededor del centro axial. Cuando el ángulo de torsión de la primera pala 13 larga es menor que 40°, el flujo del material que debe mezclarse en la dirección Z del eje del rotor se vuelve lento, y por lo tanto el tiempo de mezcla necesario para mejorar la homogeneidad del material de mezcla aumenta. Por esta razón, es preferible que el ángulo de torsión de la primera pala larga con respecto a la dirección Z del eje del rotor se establezca en un ángulo de 40° o más. Lo mismo se aplica a las otras palas que se describirán más adelante.
Es más preferible que el ángulo de torsión de la primera pala larga con respecto a la dirección Z del eje del rotor sea igual o mayor que 50° e igual o menor que 65°. Lo mismo se aplica a las otras palas que se describirán más adelante. Si el ángulo de torsión de la. pala es igual o mayor que 50°, es posible reducir una cantidad de pérdida del material que debe mezclarse (que se describirá en detalle más adelante) provocada por el establecimiento de un ángulo central de apoyo a, por ejemplo, un ángulo igual o superior a 7 ° y para activar aún más el flujo del material que debe mezclarse en la dirección Z del eje del rotor. Como resultado, la homogeneidad del material que debe mezclarse dentro de la cámara 3 puede mejorarse en un tiempo más corto. Sin embargo, si el ángulo de torsión de la pala supera los 65°, surge fácilmente otro problema, que el material que debe mezclarse no puede insertarse fácilmente en la cámara 3 (la cámara 2 de mezcla) en un periodo de mezcla inicial. Por esta razón, es preferible que el ángulo de torsión de la pala sea igual o menor que 65°.
Como se ha descrito anteriormente, la longitud de la pala larga en la dirección del eje del rotor se establece, en general, para que sea 0,5 veces o más, tan grande como la longitud de la parte de pala de mezcla en la dirección del eje del rotor. Sin embargo, con el fin de activar el flujo del material que debe mezclarse en la dirección Z del eje del rotor, es preferible que la longitud Lw de la primera pala 13 larga en la dirección Z del eje del rotor se establezca para que sea 0,6 veces o más, tan grande como la longitud L de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor. Lo mismo se aplica a la segunda pala larga que se describe a continuación. En esta realización, la longitud Lw de la primera pala 13 larga en la dirección Z del eje del rotor se establece en 0,7 veces tan grande como la longitud L de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor. Si la longitud Lw de la pala larga en la dirección Z del eje del rotor se establece en 0,6 veces o más, tan grande como la longitud L de la parte 21 de pala de mezcla en la misma dirección, es posible mejorar la velocidad de carga del material que debe mezclarse dentro de la cámara de 3 (la cámara 2 de mezcla) . Como resultado, es posible obtener un efecto en el que puede transmitirse fácilmente una alta energía específica al material que debe mezclarse en un corto período de tiempo. <Ángulo de penetración> La figura 4 ilustra una sección transversal ortogonal a la dirección Z del eje del rotor de la parte proporcionada con las palas 13 y 14 largas en la parte 21 de pala de mezcla del rotor 4 de mezcla. Un ángulo ?? de penetración de la primera pala 13 larga ilustrado en la figura 4 se establece en 15°. Si una trayectoria representada por la parte 13a de apoyo (la parte superior de la pala de mezcla) de la primera pala 13 larga durante el giro del rotor 4 de mezcla se indica mediante un círculo C, y un punto de una parte límite entre la parte 13a de apoyo de la primera pala 13 larga y una superficie 13b de acción de la primera pala 13 larga en el círculo C se indica mediante un punto A, entonces un ángulo formado entre una línea tangencial del círculo C en el punto A y una línea tangencial de la superficie 13b de acción en el punto A corresponde al "ángulo ?? de penetración". Obsérvese que la superficie 13b de acción es una superficie que se opone a un lado delantero de la primera pala 13 larga en una dirección r de giro del rotor 4 de mezcla.
El ángulo ?? de penetración de la primera pala 13 larga se establece preferentemente a un ángulo igual o menor que 31°, más preferentemente un ángulo igual o mayor que 10° e igual o menor que 21°. Lo mismo se aplica a las otras palas que se describirán más adelante. Si el ángulo ?? de penetración de la pala larga es mayor que 31°, una zona de superficie de la superficie 13b de acción disminuye. Como resultado, la temperatura del material que debe mezclarse puede aumentar fácilmente de forma excesiva. Por el contrario, si el número de giros del rotor se reduce con el fin de evitar un aumento excesivo de la temperatura del material que debe mezclarse, el tiempo de mezcla del material que debe mezclarse aumenta, y por lo tanto la productividad para producir el material de mezcla se degrada. En consecuencia, es preferible que el ángulo ?? de penetración de la pala larga sea igual o menor que 31° . Sin embargo, si el ángulo ?? de penetración de la pala larga es menor que 10°, el flujo del material que debe mezclarse en la dirección Z del eje del rotor puede fácilmente ser lento. Como resultado, el tiempo de mezcla necesario para mejorar la homogeneidad del material de mezcla aumenta posiblemente. Por esta razón, es preferible que el ángulo ?? de penetración de la pala larga se establezca en un ángulo igual o mayor que 10° .
Además, en un caso en el que el ángulo ?? de penetración es igual o menor que 21°, puede mejorarse un rendimiento de la refrigeración del material que debe mezclarse incluso más si el ángulo ?2 central de apoyo (que se describirá más adelante en detalle) se establece en cualquier ángulo en un intervalo de igualdad, de 7o a 40° (véase la figura 8). Si se mejora el rendimiento de refrigeración del material que debe mezclarse, el número de giros del rotor puede aumentarse, y por lo tanto la productividad para producir el material de mezcla puede mejorarse aún más. Obsérvese que el limite superior del ángulo ?? de penetración es de aproximadamente 54° desde el punto de vista de la estructura del rotor de mezcla. <Ángulo central con respecto a la anchura de apoyo> Es preferible que el ángulo ?2 central con respecto a una anchura W de apoyo de la pala larga se establezca en un ángulo igual o superior a 7o. Lo mismo se aplica a las otras palas que se describirán más adelante. En esta realización, el ángulo central con respecto a la anchura W de apoyo de la primera pala 13 larga es 30°. Obsérvese que la anchura W de apoyo es la anchura de la parte 13a de apoyo en una sección transversal de la parte 13a de apoyo ortogonal a la dirección Z del eje del rotor de la parte 13a de apoyo, e indica una longitud a lo largo del arco circular de una parte de arco circular de la parte 13a de apoyo paralela a la superficie de pared interna de la cámara 3. La anchura W de apoyo se ilustra en las figuras 3 y 4. Además, el ángulo ?2 central (en lo sucesivo en el presente documento, "ángulo T2 central de apoyo") con respecto a la anchura W de apoyo indica un ángulo formado entre una linea que conecta un extremo (el punto A) de la parte 13a de apoyo en el sección transversal ortogonal a la dirección Z del eje del rotor al centro O del circulo C (centro de giro (centro axial) del rotor 4 de mezcla) y una linea que conecta el otro extremo (un punto B) de la parte 13a de apoyo en el misma sección transversal al centro O del circulo C (centro de giro (centro axial) del rotor 4 de mezcla) . Obsérvese que el punto B corresponde a un punto de un limite entre la parte 13a de apoyo y una superficie 13c trasera de pala de la primera pala 13 larga. La superficie 13c trasera de pala es una superficie opuesta a la superficie 13b de acción de la primera pala 13 larga, es decir, la superficie de la primera pala 13 larga dirigida hacia un lado posterior en la dirección r de giro del rotor 4 de mezcla.
Ya que el ángulo ?2 central de apoyo de la primera pala 13 larga (la pala larga) es igual o mayor que 7o, una cantidad del material que debe mezclarse que pasa a través del espacio de inclinación, es decir, la cantidad (la cantidad de pérdida) del material que debe mezclarse que fluye a la superficie 13c trasera de pala de la primera pala larga sobre la parte 13a de apoyo puede disminuirse en comparación con una pala larga ordinaria del rotor tangencial de la técnica relacionada que mezcla el material que debe mezclarse provocando que el material que debe mezclarse pase activamente a través del espacio de inclinación, para ser más especifico, la pala larga tiene un ángulo central de apoyo de alrededor de 2 ° a 3o. Sin embargo, esto se aplica a un caso en el que el espacio de inclinación entre las palas largas y los objetivos de comparación son los mismos. Como se ha descrito, ya que la cantidad del material que debe mezclarse que pasa a través del espacio de inclinación disminuye, se activa el flujo del material que debe mezclarse en la dirección Z del eje del rotor, y la cantidad de calentamiento del material que debe mezclarse provocada por el paso del material que debe mezclarse a través del espacio de inclinación puede suprimirse. Además, una capacidad de mezcla dentro de la cámara 3 (dentro de la cámara 2 de mezcla) disminuye en comparación con la técnica relacionada. En consecuencia, la velocidad de carga del material que debe mezclarse dentro de la cámara 3 (dentro de la cámara 2 de mezcla) aumenta, y por lo tanto la alta energía específica puede transmitirse fácilmente al material que debe mezclarse en un corto período de tiempo.
Nótese que, si el ángulo ?2 central de apoyo es mayor que 40°, entonces puede que no se espere la mejora adicional en el efecto de reducir la cantidad de pérdida del material que debe mezclarse, y la capacidad de mezcla dentro de la cámara 3 disminuye relativamente. Por esta razón, es preferible que el ángulo ?2 central de apoyo sea igual o menor que 40°. Lo mismo se aplica a las otras palas que se describirán más adelante.
Además, se establece un tamaño del espacio de inclinación como el hueco entre la parte 13a de apoyo de la primera pala 13 larga (la pala larga) y la parte dirigida hacia la parte 13a de apoyo en la superficie de la pared interna de la cámara 3 para tener una relación igual o superior a 0, 005 e igual o menor que 0,05 a un diámetro interno de la parte de adaptación del rotor 4 de mezcla proporcionado con la primera pala 13 larga en la cámara 3. Lo mismo se aplica a las otras palas, que se describirán más adelante. Obsérvese que la relación se denomina como "relación de espacio de inclinación". Ya que la relación del espacio de inclinación se establece para que sea igual o superior a 0,005 e igual o inferior a 0,05, puede reducirse la cantidad de pérdida del material que debe mezclarse, y por lo tanto se activa el flujo del material que debe mezclarse en la dirección Z del eje del rotor.
Además, en un caso en el que al menos las palas 13 y 14 largas entre las del rotor de mezcla, una altura de la parte de apoyo (la parte superior de pala) se establece para que sea uniforme desde un extremo de la pala hasta el otro extremo de la misma de manera que el tamaño del espacio de inclinación se hace uniforme desde un extremo de la pala hasta el otro extremo de la misma en la dirección del eje del rotor. La altura de la parte de apoyo es una distancia desde el centro axial del rotor de mezcla hasta la parte de apoyo, y se corresponde a, por ejemplo, una distancia lineal entre el centro O y el punto A en la figura 4. Si la relación del espacio de inclinación cae dentro de un intervalo de 0,005 a 0,05, puede cambiarse la altura de la parte de apoyo (la parte superior de pala) entre un extremo de la pala al otro extremo de la misma. En este caso, pueden formarse unas partes distintas de la parte más alta de la parte de apoyo para tener una superficie plana en lugar de la superficie de arco circular.
(Segunda pala larga) En esta realización, una forma de desarrollo, una anchura de apoyo, un ángulo de torsión, una longitud, un ángulo de penetración y un ángulo central de apoyo de la segunda pala 14 larga son los mismos que los de la primera pala 13 larga, respectivamente. Solo la disposición de la segunda pala 14 larga es diferente de la disposición de la primera pala 13 larga. Específicamente, la segunda pala 14 larga está dispuesta en la parte posterior de la primera pala 13 larga en la dirección r de giro del rotor. Más específicamente, la segunda pala 14 larga está dispuesta en la parte posterior de la primera pala 13 larga en la dirección r de giro del rotor con el fin de tener una diferencia de fase de 180° de la primera pala 13 larga con respecto a una fase de giro del rotor de mezcla.
Además, si el rotor de mezcla está provisto de solo una pala larga, entonces la capacidad de mezcla dentro de la cámara 3 aumenta, y por lo tanto, puede que no se transmita una alta energía específica al material que debe mezclarse en un corto período de tiempo. Por esta razón, el rotor de mezcla tiene que incluir al menos dos palas largas.
(Primera pala corta) En esta realización, la primera pala 15 corta se forma en una zona desde el otro extremo (opuesto al extremo en el que se forma la primera pala 13 larga) de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor hasta una parte intermedia de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor. Además, la primera pala 15 corta se forma en una forma en la que una forma de desarrollo de la primera pala 15 corta es una forma lineal cuando la parte 21 de pala de mezcla se desarrolla en una forma plana alrededor del centro axial de la misma. Específicamente, la primera pala 15 corta se forma en una forma de espiral a un ángulo de torsión de 50° con respecto a la línea axial del rotor (la dirección Z del eje del rotor) de manera que el material que debe mezclarse fluye hacia el centro de la primera pala 15 corta en la dirección Z del eje del rotor mediante la primera pala 15 corta durante el giro del rotor 4 de mezcla. Es decir, la primera pala 15 corta tiene forma de espiral con una torsión en una dirección opuesta a la de la pala larga.
Es preferible que la longitud de la primera pala 15 corta en la dirección Z del eje del rotor sea menor que las longitudes de las palas 13 y 14 largas en la misma dirección. Por ejemplo, es preferible que la longitud de la primera pala 15 corta en la dirección Z del eje del rotor sea 0,4 veces o menos, tan grande como la longitud L de la parte 21 de pala de mezcla en la misma dirección. En esta realización, la longitud de la primera pala 15 corta en la dirección Z del eje del rotor es 0,3 veces tan grande como la longitud L de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor. Además, es preferible que cada una de entre la suma de la longitud de la primera pala 13 larga en la dirección Z del eje del rotor y la longitud de la primera pala 15 corta en la dirección Z del eje del rotor y la suma de la longitud de la segunda pala 14 larga en la dirección Z del eje del rotor y la longitud de la segunda pala 16 corta en la dirección Z del eje del rotor sea igual a la longitud L de la parte 21 de pala de mezcla en la dirección Z del eje del rotor.
Además, se localiza un punto de inicio de la primera pala 15 corta, es decir, un borde delantero de la primera pala 15 corta en la dirección r de giro del rotor en parte trasera de un punto de inicio de la primera pala 13 larga, es decir, un borde delantero de la primera pala 13 larga en la dirección r de giro del rotor. Además, una anchura de apoyo, un ángulo de penetración y un ángulo central de apoyo de la primera pala 15 corta de esta realización son los mismos que los de la primera pala 13 larga, respectivamente.
(Segunda pala corta) En esta realización, una forma de desarrollo, una anchura de apoyo, un ángulo de torsión, una longitud, un ángulo de penetración y un ángulo central de apoyo de la segunda pala 16 corta son los mismos que los de la primera pala 15 corta, respectivamente. Solo la disposición de la segunda pala 16 corta es diferente de la disposición de la primera pala 15 corta. Específicamente, la segunda pala 16 corta está dispuesta en la parte posterior de la primera pala 15 corta en la dirección r de giro del rotor. Más específicamente, la segunda pala 16 corta está dispuesta en la parte posterior de la primera pala 15 corta en la dirección r de giro del rotor con el fin de tener una diferencia de fase de 180° de la primera pala 15 corta con respecto a la fase de giro del rotor de mezcla.
(Funcionamiento (método de mezcla del material) del mezclador interno) Haciendo referencia a la figura 1, se describirá un funcionamiento realizado por el mezclador 1 interno. En primer lugar, el peso 8 flotante está separado de la cámara 8 con el fin de abrir la parte de abertura superior de la cámara 8, mientras que la puerta 12 de caída se pone en estrecho contacto con la cámara 3. Después de esto, el material que debe mezclarse se carga en el cámara 3 (en la cámara 2 de mezcla) a través de esta parte de apertura superior y el espacio interior del cilindro 7 de suministro de material, y a continuación el peso 8 flotante se pone en estrecho contacto con la cámara 3 de manera que el material que debe mezclarse se presiona en la cámara 3 (en la cámara 2 de mezcla) .
A continuación, los rotores 4 y 5 de mezcla inician el giro en direcciones opuestas, de manera que los rotores 4 y 5 de mezcla mezclan el material que debe mezclarse. Cuando el material que debe mezclarse se mezcla en un estado de mezcla deseado, la puerta 12 de caída se separa de la cámara 3 de manera que el material de mezcla (material completamente mezclado) dentro de la cámara 2 de mezcla se descarga desde el puerto de descarga en la parte inferior de la cámara 3 al exterior del mezclador.
En el mezclador interno tangencial de la técnica relacionada, se presta atención para aplicar activamente una fuerza de rotura al material que debe mezclarse y mezclar (mezclando de forma dispersiva) el material que debe mezclarse pasando el material que debe mezclarse a través del espacio de inclinación. Sin embargo, esto causa problemas. La presente invención resulta de prestar atención a los problemas y de la realización de repetidos exámenes del presente inventor para los problemas. Específicamente, el presente inventor ha descubierto los siguientes conocimientos. Es posible transmitir una alta energía específica al material que debe mezclarse en un corto tiempo, incluso si no se aplica la fuerza de rotura igual a la fuerza de rotura de la técnica relacionada al material que debe mezclarse con el fin de mezclar activamente el material que debe mezclarse, siempre y cuando la capacidad de mezcla dentro de la cámara esté limitada a una capacidad menor que la de la técnica relacionada y se reduzca la cantidad de paso (cantidad de pérdida) por la que el material que debe mezclarse pasa a través del espacio de inclinación. Como resultado, la capacidad de dispersión del material que debe mezclarse no se degrada. El presente inventor ha descubierto entonces los siguientes conocimientos. La dispersión-mezcla del material que debe mezclarse se promueve para mejorar la uniformidad en la mezcla del material que debe mezclarse, y el material que debe mezclarse puede mezclarse eventualmente de forma completa en un breve periodo de tiempo, siempre y cuando la capacidad de mezcla dentro de la cámara esté limitada a una capacidad menor que la de la técnica relacionada y se reduzca la cantidad de paso (la cantidad de pérdida) por la que el material que debe mezclarse pasa a través del espacio de inclinación. El presente inventor ha llegado a la siguiente conclusión en base a estos conocimientos. Es posible evitar la degradación del material que debe mezclarse debido al excesivo aumento de la temperatura del mismo, y compensar la degradación de la productividad para producir el material de mezcla por lotes acortando el tiempo de mezcla, siempre y cuando la capacidad de mezcla en el interior la cámara esté limitada a una capacidad menor que la de la técnica relacionada y se reduzca la cantidad de paso por la que el material que debe mezclarse pasa a través del espacio de inclinación. El presente inventor ha logrado la presente invención en base a esta conclusión. Es decir, de acuerdo con el rotor de mezcla de la presente invención y el mezclador interno que incluye el rotor de mezcla, la productividad para producir el material de mezcla puede mejorarse sin degradar la calidad de la mezcla del material de mezcla.
(Rotor de mezcla de una segunda realización) A continuación, se describirá un rotor de mezcla de acuerdo con una segunda realización de la presente invención. El rotor de mezcla de acuerdo con la segunda realización difiere del rotor de mezcla de acuerdo con la primera realización en una magnitud del ángulo central de apoyo (la anchura W apoyo) . El rotor de mezcla de acuerdo con la segunda realización se configura de manera similar al de la primera realización en las otras configuraciones. Los ángulos centrales de apoyo de las palas del rotor de mezcla de acuerdo con la segunda realización se establecen en 15°.
(Resultado del cálculo de la cantidad de pérdida de material que debe mezclarse para la superficie trasera de pala) La cantidad de pérdida del material que debe mezclarse para la superficie trasera de pala se calcula cambiando el ángulo central de apoyo. El resultado del cálculo se ilustra en la figura 5. En el gráfico de la figura 5, el eje vertical indica la cantidad de pérdida (%), y esta cantidad de pérdida está representada por un porcentaje con la cantidad de pérdida en un caso del ángulo central de apoyo de 2 o de la técnica relacionada asumido como 100%. Como se entiende a partir de la figura 5, si el ángulo central de apoyo es igual o mayor que 7o, puede suprimirse la cantidad de pérdida a aproximadamente 1/3 o menos de la cantidad de pérdida de la técnica relacionada. Por otro lado, se entiende a partir de la figura 5 que, incluso si el ángulo central de apoyo es mayor que 40°, la mejora adicional en el efecto de suprimir la cantidad de pérdida apenas puede esperarse.
(Resultado de la prueba 1) El mezclador interno que incluye los rotores de mezcla de acuerdo con cada una de las realizaciones y el mezclador interno que incluye los rotores de mezcla de acuerdo con un ejemplo comparativo, se han operado en las mismas condiciones y se ha realizado una prueba de investigación de una diferencia en el rendimiento. En esta prueba, se han usado materiales que deben mezclarse cada uno de ellos con un alto contenido de sílice. Específicamente, la prueba se ha realizado en cada uno de una pluralidad de tipos de materiales que deben mezclarse conteniendo sílice con valores diferentes de PHR desde 70 a 90. Obsérvese que el PHR (partes por cien de caucho) indica las partes en peso de diversos agentes de combinación con el peso del caucho que se asume como 100. A continuación, la Tabla 1 muestra los contenidos de combinación del material que debe mezclarse que contienen sílice que se han combinado con el fin de tener un PHR de 80 entre la pluralidad de tipos de materiales que deben mezclarse .
[Tabla 1] *) La combinación anteriormente descrita es un modelo de combinación que tiene un alto contenido de sílice.
Como rotor de mezcla de acuerdo con el ejemplo comparativo y mezclador interno de acuerdo con el ejemplo comparativo, se han usado, respectivamente, el rotor (4) de mezcla que incluye una pala no lineal y tres palas lineales como palas de mezcla como se desvela en el documento JP 2002-11336 A y el mezclador (1) por lotes (el mezclador interno) que incluye el rotor (4) de mezcla. Además, la operación de mezcla que usa el mezclador interno de acuerdo con las realizaciones y la operación de mezcla que usa el mezclador interno de acuerdo con el ejemplo comparativo, se han realizado en las mismas condiciones (configuraciones) a excepción de la configuración de las palas de mezcla. El tamaño de los rotores de mezcla (el mezclador interno) también era el mismo entre las realizaciones y el ejemplo comparativo. El diámetro interno de la cámara también era el mismo entre las realizaciones y el ejemplo comparativo.
La figura 6 ilustra un resultado de la prueba. En la figura 6, una linea continua ilustra el resultado de la prueba en un caso de uso de los rotores de mezcla de acuerdo con la primera realización, una linea discontinua indica el resultado de la prueba en un caso de uso de los rotores de mezcla de acuerdo con la segunda realización y una linea de puntos y rayas indica el resultado de la prueba en un caso de uso de los rotores de mezcla de acuerdo con el ejemplo comparativo. En la figura 6, un eje vertical del gráfico indica un valor AG' , y un eje horizontal del gráfico indica el tiempo de mezcla.
El valor AG1 indica una diferencia entre un módulo elástico de almacenamiento en un pequeño estado de deformación/distorsión obtenido a partir de unas propiedades viscoelásticas de la composición del caucho no vulcanizado y un módulo elástico de almacenamiento en un gran estado de deformación/distorsión obtenido a partir de las mismas propiedades viscoelásticas, y sirve como un índice (en el presente documento, un índice para evaluar la dispersión del sílice en el material de mezcla) para determinar la calidad del material de mezcla. Esto significa que la calidad del material de mezcla es mayor si el valor ?T' es menor.
Además, el resultado ilustrado en la figura 6 se ha obtenido midiendo la dependencia de la tensión del módulo G' elástico de almacenamiento del material de mezcla desde el pequeño estado de deformación/distorsión en el que el módulo elástico de almacenamiento era del 0,56% al gran estado de deformación/distorsión en el que el módulo elástico de almacenamiento era del 60 % mediante un RPA (analizador de procesamiento del caucho) 2000 fabricado por Alfa Technologies Co. en las condiciones en las que la temperatura del material de mezcla durante la medición del valor AG1 era de 100 °C y la frecuencia de provocación de la tensión del material de mezcla era de 0,5 Hz.
Tal como se entiende a partir de la figura 6, si se usan los rotores de mezcla de acuerdo con las realizaciones primera y segunda, se mejora la calidad del material de mezcla en gran medida en comparación con el caso del uso de los rotores de mezcla de acuerdo con la técnica relacionada.
(Resultado de la prueba 2) Un agente de acoplamiento de silano se mezcla en el material que debe mezclarse en el que se combina sílice con el fin de acoplar el sílice con caucho. En la operación de mezclar el material que debe mezclarse, el agente de acoplamiento de silano reacciona con la sílice, por ejemplo, cuando la temperatura del material que debe mezclarse está en un intervalo de 140 °C a 160 °C. En consecuencia, con el fin de provocar la reacción satisfactoriamente, existe una necesidad de mezclar suficientemente el material que debe mezclarse de manera que la sílice y el agente de acoplamiento de silano se mezclen uniformemente entre sí mientras que la temperatura del material que debe mezclarse se mantiene en el intervalo de 140 °C a 160 °C. Por lo tanto, se ha realizado la siguiente prueba de mezcla con el fin de evaluar la uniformidad en la operación de mezclar el material que debe mezclarse .
En esta prueba de mezcla, se ha investigado un cambio en un valor CV de un elemento predeterminado contenido en el material que debe mezclarse en cada uno de un caso de mezcla del material que debe mezclarse ensamblando unos modelos a escala tridimensional de los rotores de mezcla de acuerdo con la primera realización, los rotores de mezcla de acuerdo con la segunda realización y los rotores de mezcla de acuerdo con el ejemplo comparativo en un dispositivo de prueba en el que los diámetros interiores de las partes izquierda y derecha de una cámara de adaptación en el que los rotores de mezcla emparejados eran iguales entre si. En la prueba de mezcla, se ha usado un material simulante preparado para añadir un 0,4% de perlas de vidrio al 30% de una solución de CMC (celulosa carboximetil) como el material que debe mezclarse. Las perlas de vidrio en el material simulante se corresponden con el elemento predeterminado. Además, incluso en la prueba de mezcla, todas las condiciones son las mismas entre la primera realización, la segunda realización, y el ejemplo comparativo, excepto en que las palas de mezcla difieren en la configuración.
La figura 7 ilustra el resultado de la prueba tridimensional (la prueba de mezcla). En la figura 7, una línea continua indica el resultado de la prueba en el caso del uso de los rotores de mezcla de acuerdo con la primera realización, una línea de puntos indica el resultado de la prueba en el caso del uso de los rotores de mezcla de acuerdo con la segunda realización y una línea de puntos y rayas indica el resultado de la prueba en el caso del uso de los rotores de mezcla de acuerdo con el ejemplo comparativo. En la figura 7, un eje vertical del gráfico indica el valor CV, y un eje horizontal del gráfico indica el tiempo de mezcla.
El valor CV indica un valor que corresponde a un índice de evaluación que indica la uniformidad del elemento, es decir, un grado de dispersión del elemento en el material que debe mezclarse. Esto significa que la dispersión del elemento en el material que debe mezclarse continúa si el valor CV disminuye. En otras palabras, esto significa que se promueve la mezcla del material que debe mezclarse y que la calidad del material de mezcla es buena. El valor CV puede obtenerse mediante la siguiente Ecuación (1).
CV = p/M... (1) En la Ecuación (1), M indica una fracción media del elemento predeterminado (las perlas de vidrio) en el material que debe mezclarse adaptado en la cámara. La fracción media puede obtenerse de la siguiente manera. Se han tomado muestras de una cantidad predeterminada del material que debe mezclarse de cada una de nueve posiciones de un material por lotes que debe mezclarse que se mezcla dentro de la cámara, se mide el número de perlas incluidas en el material que debe mezclarse en cada posición de muestreo, se calcula una fracción de las perlas en el material que debe mezclarse en cada posición de muestreo sobre la base del número de perlas medidos, y se calcula la fracción media de las perlas en el material que debe mezclarse en cada posición de muestreo a partir de la fracción de las perlas en el material que debe mezclarse en cada posición de muestreo. Además, en la Ecuación (1), p indica la desviación convencional de la fracción del elemento predeterminado (las perlas de vidrio) en el material que debe mezclarse adaptado en el interior de la cámara.
A partir del resultado de las figuras 6 y 7, se entiende que una cualquiera de la dispersabilidad y la uniformidad del material de mezcla se mejora en comparación con el caso del uso de los rotores de mezcla de acuerdo con el ejemplo comparativo (técnica relacionada) , cuando se usan los rotores de mezcla de las realizaciones primera y segunda. Además, la comparación del tiempo de mezcla de cada caso muestra que, si se usan los rotores de mezcla de acuerdo con la realización primera y segunda, el material de mezcla que tiene la misma dispersabilidad o uniformidad podría obtenerse en un tiempo corto en comparación con el caso del uso de los rotores de mezcla de acuerdo con el ejemplo comparativo (técnica relacionada) . Es decir, se entiende que la productividad mejora también si se usan los rotores de mezcla de acuerdo con las realizaciones primera y segunda. (Ángulo central de apoyo y ángulo de penetración) La figura 8 es un diagrama que resume las formas de los rotores de mezcla capaces de transmitir una alta energía específica al material que debe mezclarse al tiempo que evita un aumento excesivo de la temperatura del material que debe mezclarse y la obtención de una mayor productividad con respecto a dos parámetros del ángulo central de apoyo y el ángulo de penetración en comparación con la técnica relacionada.
En este caso, si se obtiene un Indice P de productividad como un índice que indica la productividad del mezclador interno usando los rotores de mezcla para el material de mezcla de acuerdo con la siguiente Ecuación (2) y se determinan los valores del ángulo de penetración y del ángulo central de apoyo de cada pala de manera que el índice P de productividad se establece para que sea mayor que "1", la productividad del mezclador interno para el material de mezcla mejora en comparación con la técnica relacionada. Además, si un índice E de energía como un índice que indica la magnitud de la energía específica transmitida al material que debe mezclarse mediante los rotores de mezcla cuando el material que debe mezclarse se mezcla mediante los rotores de mezcla de acuerdo con la siguiente Ecuación (3) y los valores del ángulo de penetración y el ángulo central de apoyo de cada pala se determinan de manera que el índice E de energía se establece para que sea mayor que "1", puede transmitirse la energía específica mayor que la de la técnica relacionada al material que debe mezclarse. Además, si un índice C de rendimiento de refrigeración como un índice que indica un rendimiento de refrigeración para el material que debe mezclarse cuando el material que debe mezclarse se mezcla mediante los rotores de mezcla de acuerdo con la siguiente Ecuación (4) y se determinan los valores del ángulo de penetración y del ángulo central de apoyo de cada pala de manera que el índice C de rendimiento de refrigeración se establece para que sea menor que "1'', el efecto de evitar el aumento excesivo en la temperatura del material que debe mezclarse puede mejorar en comparación con la técnica relacionada .
P = 0,9227 + ?,??ß? + 0,0042y - ?,?????2 + 0,0002xy -0, 0002y2... (2) E = 1,6453 - 0,0342x + 0,033y + 0,0003x2 - 7,8444 x 10" 18xy - 3, 1099 x 10~5y2... (3) C = 0, 6304 + 0, 0108x + 0, 0092y + 3, 6995 x 10"V - 2, 8554 x 10"5xy - 0, 0002y2... (4) En las ecuaciones (2) a (4), x indica el ángulo de penetración (°) de la pala, e y indica el ángulo central de apoyo (°) de la pala.
Una línea continua de la figura 8 indica una línea que pasa a través de los puntos que indican el ángulo de penetración y el ángulo central de apoyo de la pala en un caso en el que el índice P de productividad obtenido de acuerdo con la Ecuación (2) es "1". Además, una linea de puntos y rayas de la figura 8 indica una linea que pasa a través de los puntos que indican el ángulo de penetración y el ángulo central de apoyo de la pala cuando el índice E de energía obtenido de acuerdo con la Ecuación (3) es "1". Una línea discontinua de la figura 8 indica una línea que pasa a través de los puntos que indican el ángulo de penetración y el ángulo central de apoyo de la pala cuando el índice C de rendimiento de refrigeración obtenido de acuerdo con la ecuación (4) es "1".
Obsérvese que la técnica relacionada como el objetivo de comparación corresponde al rotor (4) de mezcla y al mezclador (1) por lotes que usa el rotor (4) de mezcla desvelado en el documento JP 2002-11336 A.
Ya que el ángulo de penetración y el ángulo central de apoyo de cada pala se establecen de manera que el índice P de productividad, el índice E de energía y el índice C de rendimiento de refrigeración obtenidos por las ecuaciones (2) , (3) y (4) satisfacen las condiciones descritas anteriormente (P > 1, E > 1, y C < 1) , es posible obtener simplemente la forma del rotor de mezcla capaz de transmitir la energía específica más alta al material que debe mezclarse al tiempo que evita el aumento excesivo en la temperatura del material que debe mezclarse y la obtención de una mayor productividad en comparación con el rotor (4) de mezcla de la técnica relacionada desvelada en el documento JP 2002-11336 A cuando se establecen las otras condiciones que no pueden cambiarse de manera deseable para que sean iguales. Además, una zona sombreada en la figura 8 indica una zona en la que el índice P de productividad, el índice E de energía y el índice C de rendimiento de refrigeración satisfacen las condiciones descritas anteriormente (P > 1, E > 1, y C < 1), y en el que la cantidad de pérdida del material que debe mezclarse es 1/3 o menor que la cantidad de pérdida de la técnica relacionada.
Aunque se han descrito las realizaciones de la presente invención, la presente invención no se limita a las realizaciones descritas anteriormente, y pueden realizarse diversas modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones .
Por ejemplo, mientras que las formas de desarrollo, las anchuras de apoyo, los ángulos de torsión, las longitudes, los ángulos de penetración y los ángulos centrales de apoyo de la primera pala larga y la segunda pala larga son sustancialmente iguales entre sí en las realizaciones descritas anteriormente, la presente invención no se limita a los mismos. Por otra parte, mientras que las anchuras de apoyo, los ángulos de penetración y los ángulos centrales de apoyo de las palas largas y las palas cortas son iguales entre si en las realizaciones descritas anteriormente, la presente invención no se limita a los mismos.
Además, mientras que las palas de mezcla de los rotores de mezcla emparejados de acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente se forman sustancialmente en la misma forma, las palas de mezcla de los rotores de mezcla emparejados pueden tener sustancialmente diferentes formas. Por otra parte, las palas de mezcla de acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente están formadas de manera que las formas de desarrollo de las palas de mezcla son lineales cuando la parte de pala de mezcla se desarrolla en una forma plana alrededor del centro axial. Sin embargo, las formas de desarrollo de las palas de mezcla (las palas largas y/o las palas cortas) de acuerdo con la presente invención pueden ser no lineales.
[Perfil de las realizaciones] Las realizaciones descritas anteriormente pueden resumirse de la siguiente manera.
El rotor de mezcla de acuerdo con las realizaciones es un rotor de mezcla para su uso en un mezclador interno, incluyendo el rotor de mezcla: una parte del árbol del rotor que incluye un corredor de refrigeración formado en su interior; y una parte de pala de mezcla que se forma en la parte circunferencial exterior de la parte del árbol del rotor, en el que la parte de pala de mezcla incluye una pala corta a una longitud predeterminada en la dirección del eje de la parte del árbol del rotor, y al menos dos palas largas en longitudes mayores que la longitud de la pala corta en la dirección del eje, incluyendo cada una de las palas largas una parte de apoyo como una superficie de extremo de la pala larga dirigida radialmente hacia el exterior del rotor de mezcla, se establece la longitud de cada una de las palas largas en la dirección del eje para que sea 0,6 veces o más, tan grande como la longitud de la parte de pala de mezcla en la dirección del eje, se establece un ángulo de penetración de cada una de las palas largas en un ángulo igual o menor que 31°, y se establece un ángulo central con respecto a una anchura de apoyo como una anchura de la parte de apoyo en la sección transversal de cada una de las palas largas ortogonales a la dirección del eje en un ángulo igual o superior a 7o.
En el rotor de mezcla, cada una de las palas largas puede incluir una superficie de acción que corresponde a una superficie de la pala larga dirigida hacia el lado delantero del rotor de mezcla en la dirección de giro de la pala larga, y una parte de limite que se forma mediante la parte de apoyo y la superficie de acción. Preferentemente, la parte de apoyo puede representar una trayectoria circular durante el giro del rotor de mezcla en la sección transversal de cada una de las palas, largas ortogonales a la dirección del eje, y el ángulo de penetración de cada una de las palas largas puede ser un ángulo entre una linea tangencial de la trayectoria circular en la parte de limite y la linea tangencial de la superficie de acción en la parte de limite en la sección transversal de cada una de las palas largas ortogonales a la dirección del eje.
En el rotor de mezcla, es preferible que el ángulo central con respecto a la anchura de apoyo de cada una de las palas largas pueda establecerse a un ángulo igual o menor que 40° .
En el rotor de mezcla, es preferible que el ángulo de penetración de cada una de las palas largas pueda establecerse a un ángulo igual o superior a 10° e igual o menor que 21° .
En el rotor de mezcla, es preferible que un ángulo de torsión de cada una de las palas largas sea igual o mayor que 40° con respecto a una linea axial de la parte del árbol del rotor. En este caso, es más preferible que el ángulo de torsión de cada una de las palas largas pueda establecerse a un ángulo igual o superior a 50° e igual o menor que 65°.
En el rotor de mezcla, es preferible que si un índice de productividad como un índice que indica una productividad del mezclador interno para producir un material de mezcla usando el rotor de mezcla se denomina mediante P, un índice de energía como un índice que indica una magnitud de la energía transmitida a un material que debe mezclarse mediante el rotor de mezcla cuando el material que debe mezclarse se mezcla mediante el rotor de mezcla se denomina mediante E, el ángulo de penetración se denomina mediante x, y el ángulo central con respecto a la anchura de apoyo se denomina mediante y, el ángulo x de penetración y el ángulo y central pueden establecerse con el fin de satisfacer una condición de que el índice P de productividad obtenido por la siguiente Ecuación (1) y el índice E de energía obtenido por la siguiente Ecuación (2) ambos valores se convierten en mayores que 1.
P = 0,9227 + 0,006x + 0,0042y - ?,?????2 + 0,0002xy - 0, 0002y2...
Ecuación (1) E = 1,6453 - 0,0342x + 0,033y + 0,0003x2 - 7,8444 x 10" 18xy - 3, 1099 x 10"5y2...
Ecuación (2) En este caso, es preferible que si un índice de rendimiento de refrigeración como un índice que indica un rendimiento de refrigeración para el material que debe mezclarse cuando el material que debe mezclarse se mezcla mediante el rotor de mezcla se denomina mediante C, el ángulo x de penetración y el ángulo y central pueden establecerse con el fin de satisfacer la condición de que el índice C de rendimiento de refrigeración obtenido por la siguiente Ecuación (3) se convierte en un valor mayor que 1.
C = 0, 6304 + 0, 0108x + 0, 0092y + 3, 6995 x 10"5x2 - 2, 8554 x 10"5xy - 0,0002y2... Ecuación (3) El mezclador interno de acuerdo con las realizaciones incluye: los rotores de mezcla emparejados; y una cámara que adapta los rotores de mezcla emparejados en la misma, mientras que las trayectorias representadas por las partes radialmente más externas de los rotores de mezcla no se cruzan entre sí durante el giro de los rotores de mezcla emparejados.
En el mezclador interno, es preferible que pueda formarse un hueco entre la parte de apoyo de cada una de las palas largas de cada uno de los rotores de mezcla y una superficie de pared interior de una parte de adaptación de los rotores de mezcla en la cámara, y que un tamaño del hueco con respecto a cada uno de los rotores de mezcla pueda establecerse con el fin de que tenga una relación igual o mayor que 0, 005 e igual o .menor que 0,05 a un diámetro interno de la parte de adaptación de los rotores de mezcla en la cámara.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes. REIVINDICACIONES
1.- Un rotor de mezcla para su uso en un mezclador interno, comprendiendo el rotor de mezcla: una parte del árbol del rotor que incluye un corredor de refrigeración formado en su interior; y una parte de pala de mezcla que se forma en una parte circunferencial exterior de la parte del árbol del rotor, en el que la parte de pala de mezcla incluye una pala corta a una longitud predeterminada en una dirección del eje de la parte del árbol del rotor, y al menos dos palas largas en longitudes más grandes que la longitud de la pala corta en la dirección del eje, incluyendo cada una de las palas largas una parte de apoyo como una superficie de extremo de la pala larga dirigida radialmente hacia el exterior del rotor de mezcla, en el que la longitud de cada una de las palas largas en la dirección del eje se establece para que sea 0,6 veces o más, tan grande como una longitud de la parte de pala de mezcla en la dirección del eje, en el que un ángulo de penetración de cada una de las palas largas se establece en un ángulo igual o menor que 31°, y en el que un ángulo central con respecto a una anchura de apoyo como una anchura de la parte de apoyo en una sección transversal de cada una de las palas largas ortogonales a la dirección del eje se establece en un ángulo igual o superior a 7o.
2.- El rotor de mezcla de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada una de las palas largas incluye una superficie de acción que corresponde a una superficie de la pala larga dirigida hacia un lado delantero del rotor de mezcla en una dirección de giro del rotor de mezcla, y una parte de limite que se forma mediante la parte de apoyo y la superficie de acción, y en el que la parte de apoyo representa una trayectoria circular durante el giro del rotor de mezcla en la sección transversal de cada una de las palas largas ortogonales a la dirección del eje, y el ángulo de penetración de cada una de las palas largas es un ángulo entre una linea tangencial de la trayectoria circular en la parte de límite y una línea tangencial de la superficie de acción en la parte de límite en la sección transversal de cada una de las palas largas ortogonales a la dirección del eje.
3. - El rotor de mezcla de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ángulo central con respecto a la anchura de apoyo de cada una de las palas largas se establece en un ángulo igual o menor que 40°.
4. - El rotor de mezcla de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ángulo de penetración de cada una de las palas largas se establece en un ángulo igual o superior a 10° e igual o menor que 21°.
5. - El rotor de mezcla de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un ángulo de torsión de cada una de las palas largas es igual o mayor que 40° con respecto a una línea axial de la parte del árbol del rotor.
6. - El rotor de mezcla de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el ángulo de torsión de cada una de las palas largas se establece en un ángulo igual o mayor que 50° e igual o menor que 65°.
7. - El rotor de mezcla de acuerdo con la reivindicación 1, en el que si un índice de productividad como un índice que indica la productividad del mezclador interno para producir un material de mezcla usando el rotor de mezcla que se denomina por P, un índice de energía como un índice que indica una magnitud de la energía transmitida a un material que debe mezclarse por el rotor de mezcla cuando el material que debe mezclarse se mezcla mediante el rotor de mezcla que se denomina por E, el ángulo de penetración se denomina por x, y el ángulo central con respecto a la anchura de apoyo se denomina por y, el ángulo x de penetración y el ángulo y central se establecen con el fin de satisfacer una condición de que el índice P de productividad obtenido por la siguiente Ecuación (1) y el índice E de energía obtenido por la siguiente Ecuación (2) se convierten ambos en valores mayores que 1. P = 0,9227 + 0,006x + 0,0042y - ?,?????2 + 0,0002xy - 0, 0002y2... Ecuación (1) E = 1,6453 - 0,0342x + 0,033y + 0,0003x2 - 7,8444 x 10" 18xy - 3, 1099 x 10~5y2... Ecuación (2)
8.- El rotor de mezcla de acuerdo con la reivindicación 7, en el que si un índice de rendimiento de refrigeración como un índice que indica un rendimiento de refrigeración para el material que debe mezclarse cuando el material que debe mezclarse se mezcla mediante el rotor de mezcla se denomina por C, el ángulo x de penetración y el ángulo y central se establecen con el fin de satisfacer una condición de que el índice C de rendimiento de refrigeración obtenido por la siguiente Ecuación (3) se convierte en un valor menor que 1. C = 0, 6304 + 0,0108x + 0,0092y + 3, 6995 x 10"V - 2, 8554 x 10"5xy - 0,0002y2... Ecuación (3)
9. - Un mezclador interno que comprende: un par de rotores de mezcla de acuerdo con la reivindicación 1; y una cámara que adapta los rotores de mezcla emparejados en la misma mientras que las trayectorias representadas por unas partes radialmente más externas de los rotores de mezcla no se cruzan entre sí durante el giro de los rotores de mezcla emparejados.
10. - El mezclador interno de acuerdo con la reivindicación 9, en el que se forma un hueco entre la parte de apoyo de cada una de las palas largas de cada uno de los rotores de mezcla y una superficie de la pared interior de una parte de adaptación de los rotores de mezcla en la cámara, y se determina un tamaño del hueco con respecto a cada uno de los rotores de mezcla de forma que tenga una relación igual o mayor que 0, 005 e igual o menor que 0,05 para un diámetro interno de la parte de adaptación de los rotores mezcla en la cámara.
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