WO2013115371A1 - 混練用ロータ及び混練機 - Google Patents

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WO2013115371A1
WO2013115371A1 PCT/JP2013/052363 JP2013052363W WO2013115371A1 WO 2013115371 A1 WO2013115371 A1 WO 2013115371A1 JP 2013052363 W JP2013052363 W JP 2013052363W WO 2013115371 A1 WO2013115371 A1 WO 2013115371A1
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WO
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rotor
kneading
rotor shaft
stirring blade
cooling medium
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Application number
PCT/JP2013/052363
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中　一成
森　龍太郎
高司 森部
Original Assignee
三菱重工マシナリーテクノロジー株式会社
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Publication date
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    • B29B7/10—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/18—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/183—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft having a casing closely surrounding the rotors, e.g. of Banbury type
    • B29B7/186—Rotors therefor
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    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/826—Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to a kneading rotor for kneading a rubber material or the like and a kneading machine including the kneading rotor, and particularly to a cooling structure thereof.
  • a kneader for rubber production such as a so-called internal mixer, kneads a material such as rubber by applying a strong shearing force, and thus generates heat as it is kneaded.
  • the temperature of the rubber becomes excessive due to such heat generation, the quality of the rubber is deteriorated, so that a sufficient cooling capacity is required. If the cooling capacity is insufficient, it is necessary to discharge the rubber to the outside during the kneading, cool it, and knead again after the temperature drops, which greatly affects the productivity.
  • a kneading rotor having a one-piece structure in which a rotor shaft is formed by casting and a cooling medium is allowed to flow through the inside of the blade portion with a hollow shape.
  • the cooling medium flow path inside the wing portion becomes large. It may be inferior to the structure.
  • Patent Document 1 an example of a kneading rotor having a one-piece structure with improved cooling performance is described in Patent Document 1.
  • the rotor for kneading and the kneading machine of Patent Document 1 are provided with an outer cylindrical body that is provided with a wing portion on the outer peripheral surface and the inside of which is hollow, and an inner part that is accommodated inside the outer cylindrical body at a distance from the inner surface of the outer cylindrical body.
  • a cylinder A cylinder.
  • the kneading rotor and the kneading machine of Patent Document 1 are provided with a cooling medium flow path through which the cooling medium flows in the inner cylinder.
  • the rotor for kneading and the kneading machine disclosed in Patent Document 1 penetrate through the outer peripheral wall of the inner cylindrical body and feed the cooling medium supplied by the cooling medium flow path toward the inner surface side of the outer cylindrical body while passing through the outer peripheral wall in the radial direction.
  • a hole is provided.
  • the cooling medium collides substantially perpendicularly to the inner surface of the outer cylinder and is stirred near the inner surface of the outer cylinder, so that the vicinity of the inner surface of the outer cylinder is increased. Turbulent flow occurs in the cooling medium, heat transfer between the cooling medium and the inner surface of the outer cylinder is activated, and the outer cylinder is cooled.
  • a through-hole is provided in an inner cylinder body having a cooling medium flow path in the rotor, and the cooling medium is locally injected onto the inner wall of the rotor shaft so that cooling is required.
  • the structure can be effectively cooled.
  • the jet flow into the cooling medium accumulated in the rotor shaft is premised, and only the effect of stirring the cooling medium in the vicinity of the inner wall of the rotor shaft is obtained, so that it is difficult to obtain a large cooling performance. Therefore, even if the kneading rotor and the kneading machine of Patent Document 1 can make a difference in local cooling characteristics, it is difficult to sufficiently cool the entire rotor shaft like a two-piece structure. .
  • the present invention provides a kneading rotor and a kneading machine that can dramatically improve the overall cooling efficiency of the rotor shaft and blades even with a one-piece structure.
  • the rotor for kneading is a tubular member having a rotor shaft provided with a blade for kneading on the outer peripheral surface, and inserted into the rotor shaft.
  • a stirring blade for stirring the cooling medium that rotates together with the inner peripheral surface of the rotor shaft or the insertion member and circulates in the cooling flow path is provided.
  • the stirring blade that rotates with the rotor shaft and protrudes into the cooling flow path, the cooling medium can be stirred in the rotation direction of the rotor shaft to generate turbulent flow.
  • the stirring blade can increase the area in contact with the cooling medium, that is, the heat transfer area, thereby increasing the heat transfer coefficient.
  • the stirring blade rotates in the axial direction with the cooling medium flowing in the cooling flow path by rotating together with the inner peripheral surface of the rotor shaft or the insertion member. You may send it out.
  • the cooling medium can be sent out in the axial direction by the stirring blade, and the axial flow velocity in the rotor shaft can be increased, so that the heat transfer coefficient can be increased. Further, since the heat exchanged cooling medium can be positively discharged to the outside of the rotor shaft, the temperature of the cooling medium in the rotor shaft can be kept low. Therefore, the cooling amount can be increased.
  • the kneader comprises the kneading rotor described in (1) or (2) above.
  • a kneading rotor equipped with a stirring blade that rotates with the rotor shaft and protrudes into the cooling flow path is equipped. Therefore, the stirring blade can stir the cooling medium in the rotation direction of the rotor shaft to generate turbulent flow, increase the heat transfer area, and increase the heat transfer rate. Further, since the cooling medium after heat exchange can be positively discharged to the outside of the rotor shaft, the amount of cooling can be increased.
  • the overall cooling efficiency of the rotor shaft and the blade portion can be dramatically improved by the stirring blade protruding into the cooling flow path.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the kneading rotor shown in FIG. 2 taken along line AA.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the kneading rotor shown in FIG. 2 along the line BB. It is a longitudinal cross-sectional view of the rotor for kneading
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the kneading machine provided with the rotor for kneading
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the kneading rotor shown in FIG. 2 taken along line AA.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the kneading rotor shown in FIG. 2 along the line BB. It is a longitudinal cross-sectional view of the rotor for kneading
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC of the kneading rotor shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line DD of the kneading rotor shown in FIG. 5. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the rotor for kneading
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the kneading rotor shown in FIG. 8 taken along the line EE.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the kneading rotor shown in FIG. 8 taken along the line FF.
  • a kneading rotor and a kneading machine As shown in FIG. 1, in a kneader 10 including kneading rotors 20 and 21 according to the first embodiment of the present invention, a kneading chamber 12 is formed inside a casing 11.
  • the kneading machine 10 is a so-called hermetic kneading machine in which a pair of kneading rotors 20 and 21 are arranged in parallel inside the kneading chamber 12.
  • the pair of kneading rotors 20 and 21 are rotated in opposite directions by a drive source such as a motor (not shown).
  • the kneading rotors 20 and 21 are formed with wing portions 22 and 23 projecting outward from the respective outer surfaces.
  • the wing portions 22 and 23 are formed by, for example, spirally twisting the axes 24 and 25 of the kneading rotors 20 and 21.
  • the blade portions 22 and 23 are arranged so as to mesh with each other by the rotation of the kneading rotors 20 and 21.
  • the kneading machine 10 has a hopper 13 into which a kneading material such as a rubber raw material is introduced in communication with the kneading chamber 12, and a floating weight 14 that press-fits the kneading material charged into the hopper 13 into the kneading chamber 12. And are provided. Further, a drop door 15 for taking out the kneaded material to the outside is attached to the kneader 10 so as to be openable and closable.
  • a kneading material such as a rubber raw material
  • the kneading machine 10 press-fits the kneaded material charged through the hopper 13 into the kneading chamber 12 by the floating weight 14. Next, the kneaded material is kneaded by the meshing action of the kneading rotors 20, 21 rotating in opposite directions and the shearing action generated between the kneading rotors 20, 21 and the inner surface of the kneading chamber 12. Then, the kneading machine 10 takes out the kneaded material from the kneading chamber 12 to the outside by opening a drop door 15 provided at the bottom of the kneading chamber 12 and transports it to another process.
  • the kneading rotor 20 includes a rotor shaft 27 provided with kneading blades 22 on the outer peripheral surface of a rotor body 26 that is a tubular member.
  • the kneading rotor 20 includes a pipe-shaped insertion member 29 that is inserted into the rotor shaft 27 and has a cooling flow path 28 through which the cooling medium 1 flows.
  • the kneading rotor 20 is formed of a so-called metal one-piece structure in which the blade portion 22 and the rotor shaft 27 are integrally formed by casting or the like.
  • the wing portion 22 has a hollow recess 30 formed therein.
  • the cooling flow path 28 has a closed portion 31 on one end side in the direction of the axis 24 of the rotor body 26 and an opening 32 on the other end portion.
  • the cooling medium 1 is introduced from the introduction portion 33 arranged on the opening portion 32 side, and the cooling medium 1 is guided outward in the opening portion 34 slightly away from the closing portion 31, and then the opening portion.
  • the kneading rotor 20 includes a rotor main body stirring blade 36 and a blade portion stirring blade 37.
  • the rotor main body agitating blade 36 and the wing portion agitating blade 37 are provided on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 so as to protrude into the cooling flow path 28, and the cooling medium 1 that rotates with the rotor shaft 27 and circulates in the cooling flow path 28.
  • the rotor main body stirring blade 36 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the inner peripheral surface of the rotor main body 26 of the rotor shaft 27.
  • a plurality of rotor main body stirring blades 36 are arranged on the inner circumference of the rotor main body 26 in parallel with the direction of the axis 24 (in this embodiment, eight at regular intervals). Further, the rotor main body stirring blade 36 is provided at a right angle to the tangent line H of the inner peripheral surface of the rotor main body 26 of the rotor shaft 27.
  • the blade stirring blade 37 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the inner peripheral surface of the recess 30 of the blade portion 22, and like the rotor main body stirring blade 36, It arrange
  • the blade stirring blade 37 is provided at a right angle to the tangent line H of the inner peripheral surface of the recess 30 of the blade portion 22.
  • the kneaded material is kneaded by the meshing action of the kneading rotor 20 (21) rotating in opposite directions and the shearing action generated between the kneading rotor 20 (21) and the inner surface of the kneading chamber 12.
  • the cooling medium 1 introduced from the introduction part 33 is guided outward in the opening part 34, the cooling medium 1 is circulated from the lead-out part 35 to the outside through the cooling flow path 28.
  • the rotor main body stirring blade 36 collides with the cooling medium 1 flowing in the cooling flow path 28, the cooling medium 1 is caused to flow in the direction of the outlet 35. Therefore, the rotor body 27 is actively cooled by stirring the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 and generating turbulent flow by the rotor main body stirring blade 36.
  • the wing part agitating blade 37 collides with the cooling medium 1 flowing in the recess 30 of the wing part 22, so that the cooling medium 1 flows in the direction of the outlet part 35. Therefore, by generating the turbulent flow by stirring the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 by the blade stirring blade 37, the heat transfer rate can be increased and the blade 22 can be actively cooled.
  • the kneading rotor 20 of the first embodiment rotates with the rotor shaft 27 and the rotor main body stirring blade 36 that protrudes into the cooling flow path 28 and the blade that protrudes into the recess 30 of the blade portion 22.
  • a partial stirring blade 37 is provided. Therefore, according to the kneading rotor 20, the heat transfer coefficient can be increased by agitating the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 by the rotor main body stirring blade 36 and the blade portion stirring blade 37 to generate turbulent flow, The overall cooling efficiency of the rotor shaft 27 and the blade portion 22 can be dramatically improved.
  • the cooling medium 1 flows toward the lead-out portion 35 by the rotor main body stirring blade 36 and the blade portion stirring blade 37. Therefore, according to the kneading rotor 20, the flow rate of the rotor shaft 27 in the direction of the axis 24 can be increased, so that the heat transfer coefficient can be increased. Further, according to the kneading rotor 20, the drainage of the cooling medium 1 in the rotor shaft 27 can be improved, the discharge of the cooling medium 1 warmed by heat exchange and the inflow of the low-temperature cooling medium 1 before the heat exchange. Can improve the cooling performance.
  • the heat transfer area can be increased by the rotor main body stirring blade 36 and the blade portion stirring blade 37 disposed in the rotor shaft 27, so that it is possible to further improve the heat transfer performance. .
  • the kneading rotor 20 has a one-piece structure in which the blade portion 22 and the rotor shaft 27 are integrally formed, there is a possibility that it may be more advantageous in terms of cost than the two-piece structure.
  • the kneading machine 10 is provided with a rotor main body stirring blade 36 that rotates with the rotor shaft 27 and protrudes into the cooling flow path 28 and a blade portion stirring blade 37 that protrudes into the recess 30 of the blade portion 22.
  • the rotor 20 is equipped. Therefore, according to the kneader 10 of the first embodiment, the cost can be reduced, and the heat transfer coefficient can be increased by stirring the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow. Furthermore, according to the kneader 10 of the first embodiment, the overall cooling efficiency of the kneading rotor 20 can be dramatically improved by improving the drainage of the cooling medium 1 and increasing the heat transfer area.
  • the kneading rotor 50 provided in the kneader 40 of the second embodiment of the present invention includes a rotor main body stirring blade 51 and a blade portion stirring blade 52.
  • the rotor main body stirring blade 51 and the blade portion stirring blade 52 are provided on the outer peripheral surface of the insertion member 29 so as to protrude into the cooling flow path 28, and rotate together with the rotor shaft 27 to stir the cooling medium 1 flowing through the cooling flow path 28. To do.
  • the rotor main body stirring blade 51 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the outer peripheral surface of the insertion member 29.
  • a plurality of rotor main body stirring blades 51 (three in this embodiment at equal intervals) are arranged on the circumference of the outer periphery of the insertion member 29 in parallel with the direction of the axis 24.
  • the rotor main body stirring blade 51 is provided at a right angle to the tangent line H of the outer peripheral surface of the insertion member 29.
  • the blade stirring blade 52 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the outer peripheral surface of the insertion member 29 at a position in the direction of the axis 24 corresponding to the recess 30 of the blade portion 22. Yes.
  • the blade part stirring blades 52 are arranged in parallel to the direction of the axis 24, similarly to the rotor main body stirring blades 51.
  • the blade stirring blade 52 is provided at a right angle to the tangent line H of the inner peripheral surface of the recess 30 of the blade portion 22.
  • the insertion member 29 rotates as the kneading rotor 50 rotates.
  • the rotation direction of the insertion member 29 may be either the same direction as the rotation direction of the rotor shaft 27 or the opposite direction.
  • the cooling medium 1 is stirred in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow, and the heat transfer coefficient is increased.
  • the rotor shaft 27 can be positively cooled.
  • the wing part agitating blade 52 collides with the cooling medium 1 flowing in the recess 30 of the wing part 22, thereby agitating the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow.
  • blade part 22 can be cooled actively.
  • the kneading rotor 50 of the second embodiment rotates with the rotor shaft 27 and includes a rotor main body stirring blade 51 protruding into the cooling flow path 28 and a blade stirring blade 52 protruding toward the recess 30 of the blade portion 22.
  • the heat transfer coefficient can be increased by stirring the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow, and the overall cooling efficiency of the rotor shaft 27 and the blade portion 22 can be dramatically improved.
  • the cooling efficiency can also be improved by increasing the heat transfer coefficient, improving the drainage of the cooling medium 1, and increasing the heat transfer area.
  • a kneading rotor 70 provided in a kneading machine 60 according to the third embodiment of the present invention is a so-called metal made by integrally forming a blade portion 22 and a rotor shaft 27 by casting or the like. It is formed with a one-piece structure.
  • the wing part 22 has a solid structure having no space inside.
  • the kneading rotor 70 includes a rotor main body stirring blade 71 and a blade portion stirring blade 72.
  • the rotor main body stirring blade 71 and the blade portion stirring blade 72 are provided on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 so as to protrude into the cooling flow path 28, and rotate the rotor medium 27 together with the cooling medium 1 flowing through the cooling flow path 28.
  • the insertion member 29 has a plurality of communication holes 73 that allow communication between the inside and the outside.
  • the rotor main body stirring blade 71 includes a long rotor main body stirring blade 74 and a short rotor main body stirring blade 75.
  • the long rotor main body stirring blade 74 is disposed on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 corresponding to a position close to the opening portion 34 of the insertion member 29 and has a long length L1 in the direction of the axis 24.
  • the short rotor main body stirring blade 75 is disposed on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 corresponding to a position far from the opening portion 34 of the insertion member 29 and has a short length L2 in the direction of the axis 24.
  • the blade stirring blade 72 is disposed on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 corresponding to the blade portion 22, is shorter in the direction of the axis 24 than the long rotor main body stirring blade 74, and is shorter than the short rotor main body stirring blade 75. Also has a long length L3 in the direction of the axis 24.
  • the rotor main body stirring blade 71 and the blade portion stirring blade 72 may be formed at any position on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27, and the number, shape, and arrangement interval are not limited to those in the present embodiment.
  • the communication hole 73 penetrates the outer peripheral surface of the insertion member 29 and communicates the inside of the insertion member 29 and the external cooling flow path 28, and a plurality of communication holes 73 (six locations in the present embodiment) are formed at equal intervals. ing.
  • the communication holes 73 may be formed at any position on the outer peripheral surface of the insertion member 29, and the number and shape are not limited to those in the present embodiment.
  • the rotor main body stirring blade 71 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the inner peripheral surface of the rotor shaft 27.
  • a plurality (three in this embodiment) of rotor main body stirring blades 71 are arranged on the inner circumference of the rotor shaft 27 in parallel with the direction of the axis 24. Further, the rotor main body stirring blade 71 is provided at a right angle to the tangent line H of the inner peripheral surface of the rotor shaft 27.
  • the blade stirring blade 72 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 corresponding to the blade 22.
  • the blade part stirring blades 72 are arranged in parallel to the direction of the axis 24, similarly to the rotor main body stirring blades 71.
  • a plurality of blade stirring blades 72 are arranged on the inner circumference of the rotor shaft 27 (in this embodiment, five at equal intervals), and are provided at right angles to the tangent line H of the inner circumferential surface of the rotor shaft 27. It has been.
  • the operation of the kneading rotor 70 will be described. After the cooling medium 1 introduced from the introduction part 33 is guided outward at the opening part 34, the cooling medium 1 is circulated from the lead-out part 35 to the outside through the cooling flow path 28.
  • the cooling medium 1 is stirred in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow, and the heat transfer coefficient is increased.
  • the rotor shaft 27 can be positively cooled.
  • the cooling medium 1 also flows from the inside of the insertion member 29 to the outside through the communication hole 73 of the insertion member 29. For this reason, the stirring effect of the cooling medium 1 can be further improved, and the heat transfer coefficient can be further increased.
  • the wing part agitating blade 72 collides with the cooling medium 1 flowing through the wing part 22, thereby agitating the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate a turbulent flow.
  • the part 22 can be actively cooled.
  • the kneading rotor 70 of the third embodiment includes a rotor main body stirring blade 71 that rotates with the rotor shaft 27 and protrudes into the cooling flow path 28, and a blade stirring blade 72 that protrudes to the position of the blade portion 22. Therefore, the heat transfer coefficient can be increased by agitating the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 by the rotor main body stirring blade 71 and the blade portion stirring blade 72 to generate a turbulent flow. Overall cooling efficiency can be dramatically improved. As in the first embodiment, the cooling efficiency can also be improved by increasing the heat transfer coefficient, improving the drainage of the cooling medium 1, and increasing the heat transfer area.
  • the kneading rotor 110 provided in the kneading machine 100 according to the fourth embodiment of the present invention includes a stirring blade 111.
  • the stirring blade 111 is provided on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 so as to protrude into the cooling flow path 28, and rotates with the rotor shaft 27 to stir the cooling medium 1.
  • the stirring blade 111 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the inner peripheral surface of the rotor shaft 27.
  • the stirring blade 111 has a length that approximates the length of the insertion member 29 and is arranged in parallel to the direction of the axis 24.
  • a plurality of stirring blades 111 are arranged on the inner circumference of the rotor shaft 27 (four in this embodiment at regular intervals).
  • the stirring blade 111 is inclined with respect to the tangent H of the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 to the front side in the clockwise direction in FIG. .
  • the operation of the kneading rotor 110 will be described. After the cooling medium 1 introduced from the introduction part 33 is guided outward in the opening part 34, the cooling medium 1 is circulated from the lead-out part 35 to the outside through the cooling flow path 28.
  • the stirring blade 111 collides with the cooling medium 1 flowing in the cooling flow path 28, the cooling medium 1 is stirred in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate a turbulent flow.
  • the wing part 22 can be actively cooled at the same time.
  • the stirring blade 111 that rotates together with the rotor shaft 27 and protrudes into the cooling flow path 28 is provided. Therefore, the heat transfer coefficient can be increased by stirring the cooling medium 1 in the rotational direction of the rotor shaft 27 and generating turbulent flow by the stirring blade 111, and the overall cooling efficiency of the rotor shaft 27 and the blade portion 22 can be dramatically improved. Can be improved. As in the first embodiment, the cooling efficiency can also be improved by increasing the heat transfer coefficient, improving the drainage of the cooling medium 1, and increasing the heat transfer area.
  • the kneading rotor 130 provided in the kneading machine 120 of the fifth embodiment of the present invention includes a stirring blade 131.
  • the stirring blade 131 is provided on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 so as to protrude into the cooling flow path 28, and rotates with the rotor shaft 27 to stir the cooling medium 1.
  • the stirring blade 131 is formed in a plate shape having a predetermined protruding dimension from the inner peripheral surface of the rotor shaft 27.
  • the stirring blade 131 has a length that approximates the length of the insertion member 29 and is disposed in parallel to the direction of the axis 24 of the cooling flow path 28.
  • a plurality of stirring blades 131 are arranged on the inner circumference of the rotor shaft 27 (four in this embodiment at equal intervals).
  • the stirring blade 131 is inclined at an inclination angle ⁇ 2 smaller than 90 degrees to the rear side in the clockwise direction in FIG. 12 which is the rotation direction of the rotor shaft 27 with respect to the tangent line H of the inner peripheral surface of the rotor shaft 27. .
  • the operation of the kneading rotor 130 will be described. After the cooling medium 1 introduced from the introduction part 33 is guided outward at the opening part 34, the cooling medium 1 is circulated from the lead-out part 35 to the outside through the cooling flow path 28.
  • the stirring blade 131 collides with the cooling medium 1 flowing in the cooling flow path 28, the cooling medium 1 is stirred in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate a turbulent flow.
  • the wing part 22 can be actively cooled at the same time.
  • the kneading rotor 130 of the fifth embodiment includes a stirring blade 131 that rotates with the rotor shaft 27 and protrudes into the cooling flow path 28. Therefore, the heat transfer coefficient can be increased by stirring the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow, and the overall cooling efficiency of the rotor shaft 27 and the blade portion 22 can be dramatically improved. As in the first embodiment, the cooling efficiency can also be improved by increasing the heat transfer coefficient, improving the drainage of the cooling medium 1, and increasing the heat transfer area.
  • the kneading rotor 150 provided in the kneading machine 140 according to the sixth embodiment of the present invention includes a stirring blade 151.
  • the stirring blade 151 is provided on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 so as to protrude into the cooling flow path 28, and rotates with the rotor shaft 27 to stir the cooling medium 1.
  • the stirring blade 151 is formed in a plate shape having a predetermined projecting dimension from the inner peripheral surface of the rotor shaft 27.
  • the stirring blade 151 has a length that approximates the length of the insertion member 29 and is disposed in parallel with the direction of the axis 24 of the cooling flow path 28.
  • a plurality of stirring blades 151 are arranged on the inner circumference of the rotor shaft 27 (four in this embodiment at regular intervals).
  • the stirring blade 151 is not inclined backward in the clockwise direction in FIG. 13, which is the rotational direction of the rotor shaft 27, with respect to the tangent H of the inner peripheral surface of the rotor shaft 27, that is, the inclination angle ⁇ 3 is approximately 90 degrees. It is.
  • the stirring blade 151 has a curved surface portion 152 at a connection portion with the inner peripheral surface of the rotor shaft 27.
  • the operation of the kneading rotor 150 will be described. After the cooling medium 1 introduced from the introduction part 33 is guided outward at the opening part 34, the cooling medium 1 is circulated from the lead-out part 35 to the outside through the cooling flow path 28.
  • the stirring blade 151 collides with the cooling medium 1 flowing in the cooling flow path 28, the cooling medium 1 is stirred in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulence, and the curved surface portion 152 The stagnation of the cooling medium 1 between the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 and the stirring blade 151 can be suppressed, the rotor shaft 27 can be actively cooled, and at the same time, the blade portion 22 can be actively cooled.
  • the kneading rotor 150 of the sixth embodiment includes a stirring blade 151 that rotates with the rotor shaft 27 and protrudes into the cooling flow path 28. Accordingly, the stirring blade 151 stirs the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow, and the heat transfer coefficient can be increased by suppressing the retention of the cooling medium 1, so that the rotor shaft 27 and the blade portion 22 can be increased.
  • the overall cooling efficiency can be dramatically improved. As in the first embodiment, the cooling efficiency can also be improved by increasing the heat transfer coefficient, improving the drainage of the cooling medium 1, and increasing the heat transfer area.
  • the kneading rotor 170 provided in the kneading machine 160 according to the seventh embodiment of the present invention includes a stirring blade 171.
  • the stirring blade 171 is provided on the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 so as to protrude into the cooling flow path 28, and includes a stirring blade 171 that rotates together with the rotor shaft 27 to stir the cooling medium 1.
  • a plurality of stirring blades 171 are arranged on the circumference of the inner periphery of the rotor body 26 in parallel with the direction of the axis 24.
  • the stirring blade 171 has a large inclination angle ⁇ 4 with respect to the tangent line H of the inner circumferential surface of the rotor shaft 27 in the forward direction in the clockwise direction in FIG. And a concave portion 172 formed in a concave shape. Further, the stirring blade 171 includes a non-concave portion 173 having a small inclination angle ⁇ 5 with respect to the tangent line H of the inner peripheral surface of the rotor shaft 27 at the rear of the rotor shaft 27 in the rotation direction. That is, the stirring blade 171 has a streamlined cross section. The stirring blade 171 has a length that approximates the length of the insertion member 29 and is disposed in parallel to the direction of the axis 24.
  • the operation of the kneading rotor 170 will be described. After the cooling medium 1 introduced from the introduction part 33 is guided outward at the opening part 34, the cooling medium 1 is circulated from the lead-out part 35 to the outside through the cooling flow path 28.
  • the cooling medium 1 is stirred in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow. 27 can be actively cooled, and at the same time, the wing 22 can be actively cooled. Furthermore, since the stirring blade 171 is streamlined in cross section, the flow can be made smooth and the stirring effect can be further improved by the cooling medium 1 colliding with the concave portion 172.
  • the kneading rotor 170 of the seventh embodiment includes a stirring blade 171 that rotates with the rotor shaft 27 and protrudes into the cooling flow path 28. Therefore, the heat transfer coefficient can be increased by stirring the cooling medium 1 in the rotation direction of the rotor shaft 27 to generate turbulent flow, and the overall cooling efficiency of the rotor shaft 27 and the blade portion 22 can be dramatically improved. As in the first embodiment, the cooling efficiency can also be improved by increasing the heat transfer coefficient, improving the drainage of the cooling medium 1, and increasing the heat transfer area.
  • the stirring blades may be formed in a spiral shape along the axial direction of the rotor shaft, instead of being formed in a plate shape parallel to the axial direction of the rotor shaft.
  • the flow of the cooling medium 1 in the direction of the lead-out portion 35 can be facilitated, and the flow velocity in the axial direction of the rotor shaft can be increased. Therefore, the cooling performance can be further improved by increasing the heat transfer coefficient and improving the drainage performance of the cooling medium 1.
  • the stirring blades may be provided on both the rotor shaft and the insertion member. In this case, the cooling property can be further improved by the stirring effect.
  • the kneading machine including the kneading rotor and the kneading rotor described above can be applied to a kneading rotor for kneading a rubber material or the like and a kneading machine including the kneading rotor.
  • a one-piece structure is suitable for a kneading rotor and a kneading machine that can drastically improve the overall cooling efficiency of the rotor shaft and blades.

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Abstract

この混練用ロータ（２０）及び混練機（１０）は、管状の部材であって外周面に混練用の翼部（２２）が設けられたロータ軸（２７）と、ロータ軸（２７）の内部に挿入され、ロータ軸（２７）との間に冷却媒体（１）が流通する冷却流路（２８）が形成された挿入部材（２９）と、ロータ軸（２７）の内周面または挿入部材（２９）の少なくとも一方に冷却流路（２８）内に突出して設けられ、ロータ軸（２７）の内周面または挿入部材（２９）とともに回転して冷却流路（２８）に流通する冷却媒体（１）を攪拌する攪拌翼（３６），（３７）とを備える。

Description

混練用ロータ及び混練機
　本発明は、ゴム材料等を混練する混練用ロータ及び混練用ロータを備える混練機に関し、特に、その冷却構造に関する。
　本願は、２０１２年２月３日に、日本に出願された特願２０１２－０２２３６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、いわゆるインターナルミキサー等のゴム製造用の混練機は、ゴム等の材料に強力なせん断力を与えて混練することから、混練に伴って発熱する。このような発熱によってゴムの温度が過大となると、ゴムの品質劣化が生じるため十分な冷却能力が必要となる。そして冷却能力が不足する場合には、混練の途中でゴムを外部に排出して冷却し、温度が低下した後に再度混練する必要が生じてしまうため、生産性に大きな影響を与えてしまう。
　そのため、このような混練用ロータ及び混練機は、混練用ロータの冷却性能向上のため、ロータ軸と翼部とを別個の部品として製造した後に、ロータ軸に接する翼部の内面に冷却媒体流路を形成して両者を嵌合にて結合している。しかしながら、このような混練用ロータ及び混練機は、２ピース構造であるために、冷却性能は高いものの、製作費が高騰してしまう。
　これとは異なり、翼部の内部をくりぬいた形状で、鋳造によりロータ軸を形成し、内部に冷却媒体を流すことによって冷却する１ピース構造の混練用ロータも提案されている。
　しかしながら、一般的に１ピース構造では、製作費は安価に抑えることが可能なものの、翼部の内部の冷却媒体流路が大きくなるために、伝熱性が低下することにより、冷却性能が２ピース構造よりも劣ってしまう可能性がある。
　ここで、冷却性能の向上を図った１ピース構造の混練用ロータの一例が、特許文献１に記載されている。
　特許文献１の混練用ロータ及び混練機は、外周面に翼部を設けて内部が空洞とした外筒体と、この外筒体の内部に外筒体の内面から距離をあけて収納した内筒体とを有する。
　特許文献１の混練用ロータ及び混練機は、内筒体に、冷却媒体を流通する冷却媒体流路を内部に備えている。特許文献１の混練用ロータ及び混練機は、内筒体の外周壁に、外周壁を径方向に貫通すると共に冷却媒体流路により供給する冷却媒体を外筒体の内面側に向けて送り出す貫通孔を設けている。
　特許文献１の混練用ロータ及び混練機は、入側の冷却媒体流路を介して内筒体内へ冷却媒体を供給すると、冷却媒体を貫通孔から径方向外方へ向けて勢いよく送り出す。貫通孔から送り出された冷却媒体は、径方向外方に向かって外筒体の内面付近まで流れる。
　特許文献１の混練用ロータ及び混練機においては、冷却媒体が外筒体の内面に対して略垂直に衝突し、外筒体の内面付近で攪拌されることにより、外筒体の内面付近の冷却媒体に乱流が起こって、冷却媒体と外筒体の内面との間での熱移動が活発化して外筒体が冷却される。
特開２０１１－１３６２８２号公報
特許文献１の混練用ロータ及び混練機は、ロータ内の冷却媒体流路を有する内筒体に貫通孔を設けてロータ軸の内壁へ冷却媒体を局部的に噴射し、冷却が必要な箇所に対して効果的に冷却可能な構造としている。しかし、ロータ軸の内部に溜まった冷却媒体中への噴流が前提となっており、ロータ軸の内壁近傍の冷却媒体を攪拌する効果のみであるために、大きな冷却性能を得ることは難しい。従って、特許文献１の混練用ロータ及び混練機は、局所的な冷却特性に差をつけることができたとしても、２ピース構造のようにロータ軸の全体を十分に冷却することが困難である。
　本発明は、１ピース構造であっても、ロータ軸および翼部の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる混練用ロータ及び混練機を提供する。
　（１）本発明の第１の態様によれば、混練用ロータは、管状の部材であって外周面に混練用の翼部が設けられたロータ軸と、前記ロータ軸の内部に挿入され、前記ロータ軸との間に冷却媒体が流通する冷却流路が形成された挿入部材と、前記ロータ軸の内周面または前記挿入部材の少なくとも一方に前記冷却流路内に突出して設けられ、前記ロータ軸の内周面または前記挿入部材とともに回転して前記冷却流路に流通する前記冷却媒体を攪拌する攪拌翼とを備えることを特徴とする。
　このような構成によれば、ロータ軸とともに回転し、冷却流路内に突出する攪拌翼を備えることにより、冷却媒体をロータ軸の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことができる。また、攪拌翼によって、冷却媒体の接触する面積、即ち伝熱面積を増大することもでき、熱伝達率の増大が可能となる。
　（２）上記（１）に記載の混練用ロータにおいては、前記攪拌翼は、前記ロータ軸の内周面または前記挿入部材とともに回転して前記冷却流路に流通する前記冷却媒体を軸方向に送り出してもよい。
　このような構成によれば、攪拌翼により、冷却媒体を軸方向に送り出し、ロータ軸における軸方向の流速を増加できるため、熱伝達率を増大できる。さらに、熱交換された冷却媒体を積極的にロータ軸の外部へ排出できるため、ロータ軸内の冷却媒体の温度を低温に保つことが可能となる。従って、冷却量を増大できる。
　（３）本発明の第２の態様によれば、混練機は、上記（１）又は（２）に記載の混練用ロータを備えることを特徴とする。
　このような構成によれば、ロータ軸とともに回転し、冷却流路内に突出する攪拌翼を備えた混練用ロータを装備する。従って、攪拌翼により、冷却媒体をロータ軸の回転方向に攪拌して乱流を生み出し、伝熱面積を増大して熱伝達率を増大できる。また、熱交換後の冷却媒体を積極的にロータ軸の外部へ排出できるため、冷却量を増大できる。
　本発明の上記各態様の混練用ロータ及び混練機によれば、冷却流路内に突出する攪拌翼によって、ロータ軸および翼部の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。
本発明の第１実施形態の混練用ロータを備える混練機の縦断面図である。 本発明の第１実施形態の混練用ロータの縦断面図である。 図２に示した混練用ロータのＡ－Ａ線断面図である。 図２に示した混練用ロータのＢ－Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態の混練用ロータの縦断面図である。 図５に示した混練用ロータのＣ－Ｃ線断面図である。 図５に示した混練用ロータのＤ－Ｄ線断面図である。 本発明の第３実施形態の混練用ロータの要部縦断面図である。 図８に示した混練用ロータのＥ－Ｅ線断面図である。 図８に示した混練用ロータのＦ－Ｆ線断面図である。 本発明の第４実施形態の混練用ロータの断面図である。 本発明の第５実施形態の混練用ロータの断面図である。 本発明の第６実施形態の混練用ロータの断面図である。 本発明の第７実施形態の混練用ロータの断面図である。 図１４に示した混練用ロータの攪拌翼の詳細断面図である。
　以下、本発明の複数の実施形態の混練用ロータ及び混練機について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
　図１に示すように、本発明の第１実施形態の混練用ロータ２０，２１を備える混練機１０においては、ケーシング１１の内部に混練室１２が形成されている。
　混練機１０は、混練室１２の内部に、一対の混練用ロータ２０，２１が平行に配置された、いわゆる密閉式の混練機である。
　一対の混練用ロータ２０，２１は、不図示のモータ等の駆動源により互いに逆方向に回転する。混練用ロータ２０，２１には、それぞれの外表面に、それぞれ外側に向かって張り出した翼部２２，２３が形成されている。
　翼部２２，２３は、例えば、混練用ロータ２０，２１の軸線２４，２５に対して螺旋状にねじれて形成されている。これら翼部２２，２３は、混練用ロータ２０，２１の回転により互いに噛み合うように配置されている。
　混練機１０には、その上部に、混練室１２に連通してゴム原料などの混練材料が投入されるホッパ１３と、このホッパ１３に投入された混練材料を混練室１２へ圧入するフローティングウェイト１４とが設けられている。
　また、混練機１０には、その底部に、混練された材料を外部に取り出すためのドロップドア１５が開閉可能に取り付けられている。
　混練機１０は、ホッパ１３を介して投入された混練材料を、フローティングウェイト１４によって混練室１２内に圧入する。
　次に、互いに逆方向に回転する混練用ロータ２０，２１の噛み合い作用および混練用ロータ２０，２１と混練室１２の内表面との間に発生するせん断作用によって混練材料を混練する。
　そして、混練機１０は、混練した材料を、混練室１２の底部に設けたドロップドア１５を開放することにより混練室１２から外部へ取り出して他の工程に搬送する。
　次に、混練用ロータ２０，２１の詳細構造について説明する。
　なお、一対の混練用ロータ２０，２１は、いずれも同一構造であるために、ここでは、一方の混練用ロータ２０についてのみ説明を行い、他方の混練用ロータ２１の説明は省略する。
　図２に示すように、混練用ロータ２０は、管状の部材であるロータ本体２６の外周面に混練用の翼部２２を設けたロータ軸２７を備えている。
　また、混練用ロータ２０は、ロータ軸２７の内部に挿入され、ロータ軸２７との間に冷却媒体１が流通する冷却流路２８を形成したパイプ形状の挿入部材２９を備えている。
　そして、混練用ロータ２０は、鋳造等により、翼部２２とロータ軸２７とを一体的に形成した、いわゆる金属製の１ピース構造で形成されている。翼部２２には、内部に空洞状の凹部３０が形成されている。
　冷却流路２８は、ロータ本体２６の軸線２４方向の一端部側に閉塞部３１を有するとともに、他端部に開口部３２を有する。
　混練用ロータ２０においては、開口部３２側に配置する導入部３３から冷却媒体１を導入し、閉塞部３１からわずかに離れた開放部３４において冷却媒体１を外方へ誘導した後に、開口部３２側の導出部３５から外部に導出する。
　そして、混練用ロータ２０は、ロータ本体攪拌翼３６および翼部攪拌翼３７を備えている。ロータ本体攪拌翼３６および翼部攪拌翼３７は、ロータ軸２７の内周面に冷却流路２８内に突出して設けられ、ロータ軸２７とともに回転して冷却流路２８に流通する冷却媒体１を攪拌する。
　図３に示すように、ロータ本体攪拌翼３６は、ロータ軸２７のロータ本体２６の内周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。ロータ本体攪拌翼３６は、軸線２４方向に平行にロータ本体２６の内周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔で８個）配置されている。
　また、ロータ本体攪拌翼３６は、ロータ軸２７のロータ本体２６の内周面の接線Ｈに対して、直角に設けられている。
　図４に示すように、翼部攪拌翼３７は、翼部２２の凹部３０の内周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されており、ロータ本体攪拌翼３６と同様に、軸線２４方向に平行に配置されている。
　そして、翼部攪拌翼３７は、翼部２２の凹部３０の内周面の接線Ｈに対して、直角に設けられている。
　次に、混練用ロータ２０の作用について説明する。
　互いに逆方向に回転する混練用ロータ２０（２１）の噛み合い作用および混練用ロータ２０（２１）と混練室１２の内表面との間に発生するせん断作用によって混練材料を混練する。
　このとき、導入部３３から導入した冷却媒体１を開放部３４において外方へ誘導した後に、冷却流路２８を通じて冷却媒体１を導出部３５から外部に流通させる。
　このため、冷却流路２８内を流通している冷却媒体１に対してロータ本体攪拌翼３６が衝突することにより、冷却媒体１を導出部３５方向へ流れるように作用させる。
　従って、ロータ本体攪拌翼３６により、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより、ロータ軸２７を積極的に冷却する。
　同時に、翼部２２の凹部３０内を流通している冷却媒体１に対して翼部攪拌翼３７が衝突することにより、冷却媒体１を導出部３５の方向へ流れるように作用する。
　従って、翼部攪拌翼３７により、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより、熱伝達率を増大させ、翼部２２を積極的に冷却できる。
　以上、説明したように、第１実施形態の混練用ロータ２０は、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出するロータ本体攪拌翼３６および翼部２２の凹部３０内に突出する翼部攪拌翼３７を備えている。従って、混練用ロータ２０によれば、ロータ本体攪拌翼３６および翼部攪拌翼３７により、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことで熱伝達率を増大でき、ロータ軸２７および翼部２２の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。
　また、混練用ロータ２０においては、ロータ本体攪拌翼３６および翼部攪拌翼３７により、冷却媒体１が導出部３５の方向へ流れる。従って、混練用ロータ２０によれば、ロータ軸２７における軸線２４方向の流速を増加できるために、熱伝達率を増大させることができる。また、混練用ロータ２０によれば、ロータ軸２７内の冷却媒体１の排水性を向上でき、熱交換して温められた冷却媒体１の排出と熱交換前の低温の冷却媒体１の流入とを促進して冷却性を向上できる。
　さらに、混練用ロータ２０によれば、ロータ軸２７内に配置したロータ本体攪拌翼３６および翼部攪拌翼３７によって伝熱面積の増大を図ることができるので、さらなる伝熱性を向上が可能となる。
　加えて、混練用ロータ２０によれば、翼部２２とロータ軸２７とを一体的に形成した１ピース構造であるために、２ピース構造よりもコスト面で有利となる可能性がある。
　第１実施形態の混練機１０は、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出するロータ本体攪拌翼３６および翼部２２の凹部３０内に突出する翼部攪拌翼３７を備えた混練用ロータ２０を装備している。従って、第１実施形態の混練機１０によれば、コストを削減できるとともに、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより熱伝達率を増大できる。さらに、第１実施形態の混練機１０によれば、冷却媒体１の排水性の向上や伝熱面積増大によって、混練用ロータ２０の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態の混練用ロータ及び混練機について説明する。
　なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
　図５に示すように、本発明の第２実施形態の混練機４０に装備する混練用ロータ５０は、ロータ本体攪拌翼５１および翼部攪拌翼５２を備えている。ロータ本体攪拌翼５１および翼部攪拌翼５２は、挿入部材２９の外周面に冷却流路２８内に突出して設けられ、ロータ軸２７とともに回転して冷却流路２８に流通する冷却媒体１を攪拌する。
　図６に示すように、ロータ本体攪拌翼５１は、挿入部材２９の外周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。ロータ本体攪拌翼５１は、軸線２４方向に平行に挿入部材２９の外周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔で３個）配置されている。
　また、ロータ本体攪拌翼５１は、挿入部材２９の外周面の接線Ｈに対して、直角に設けられている。
　図７に示すように、翼部攪拌翼５２は、翼部２２の凹部３０に対応した軸線２４方向位置で、挿入部材２９の外周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。翼部攪拌翼５２は、ロータ本体攪拌翼５１と同様に軸線２４方向に平行に配置されている。
　また、翼部攪拌翼５２は、翼部２２の凹部３０の内周面の接線Ｈに対して、直角に設けられている。
　次に、混練用ロータ５０の作用について説明する。
　本実施形態では、混練用ロータ５０の回転に伴い挿入部材２９が回転する。
　このとき、挿入部材２９の回転方向は、ロータ軸２７の回転方向と同方向または逆方向のうちのいずれであってもよい。
　そして、導入部３３から導入した冷却媒体１を開放部３４において外方へ誘導した後に、冷却流路２８を通じて冷却媒体１を導出部３５から外部に流通させる。
　冷却流路２８内を流通している冷却媒体１に対してロータ本体攪拌翼５１が衝突することにより、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出し、熱伝達率を増大し、ロータ軸２７を積極的に冷却できる。
　同時に、翼部２２の凹部３０内を流通している冷却媒体１に対して翼部攪拌翼５２が衝突することにより、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより、翼部２２を積極的に冷却できる。
　第２実施形態の混練用ロータ５０は、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出するロータ本体攪拌翼５１および翼部２２の凹部３０内に向けて突出する翼部攪拌翼５２を備えている。従って、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより熱伝達率を増大でき、ロータ軸２７および翼部２２の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。また、第1実施形態と同様に、熱伝達率の増大、冷却媒体１の排水性の向上、伝熱面積増大によっても冷却効率を向上できる。
（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態の混練用ロータ及び混練機について説明する。
　図８に示すように、本発明の第３実施形態の混練機６０に装備する混練用ロータ７０は、鋳造等により、翼部２２とロータ軸２７とを一体的に形成した、いわゆる金属製の１ピース構造で形成している。翼部２２は、内部に空間を有しない中実構造である。
　混練用ロータ７０は、ロータ本体攪拌翼７１および翼部攪拌翼７２を備えている。ロータ本体攪拌翼７１および翼部攪拌翼７２は、ロータ軸２７の内周面に冷却流路２８内に突出して設けられ、ロータ軸２７とともに回転して冷却流路２８に流通する冷却媒体１を攪拌する。
　また、挿入部材２９は、内部と外部とを連通する複数の連通孔７３を有する。
　ロータ本体攪拌翼７１としては、長寸ロータ本体攪拌翼７４と短寸ロータ本体攪拌翼７５がある。長寸ロータ本体攪拌翼７４は、挿入部材２９の開放部３４に近い位置に対応したロータ軸２７の内周面に配設され、軸線２４方向に長い長さ寸法Ｌ１を有する。
　また、短寸ロータ本体攪拌翼７５は、挿入部材２９の開放部３４から遠い位置に対応したロータ軸２７の内周面に配設され、軸線２４方向に短い長さ寸法Ｌ２を有する。
　一方、翼部攪拌翼７２は、翼部２２に対応したロータ軸２７の内周面に配設され、長寸ロータ本体攪拌翼７４よりも軸線２４方向に短く、短寸ロータ本体攪拌翼７５よりも軸線２４方向に長い長さ寸法Ｌ３を有している。
なお、ロータ本体攪拌翼７１及び翼部攪拌翼７２は、ロータ軸２７の内周面のいずれの位置に形成されていてもよく、個数、形状、配列間隔も本実施形態の場合に限定されない。
　連通孔７３は、挿入部材２９の外周面を貫通して、挿入部材２９の内部と、外部の冷却流路２８とを連通しており、等間隔に複数（本実施形態では６箇所）形成されている。なお、連通孔７３は、挿入部材２９の外周面のいずれの位置に形成されていてもよく、個数、形状も本実施形態の場合に限定されない。
　図９に示すように、ロータ本体攪拌翼７１は、ロータ軸２７の内周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。ロータ本体攪拌翼７１は、軸線２４方向に平行にロータ軸２７の内周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔に３個）配置されている。
　また、ロータ本体攪拌翼７１は、ロータ軸２７の内周面の接線Ｈに対して直角に設けられている。
　図１０に示すように、翼部攪拌翼７２は、翼部２２に対応したロータ軸２７の内周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。翼部攪拌翼７２は、ロータ本体攪拌翼７１と同様に軸線２４方向に平行に配置されている。
　翼部攪拌翼７２は、ロータ軸２７の内周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔に５個）配置され、ロータ軸２７の内周面の接線Ｈに対して直角に設けられている。
　次に、混練用ロータ７０の作用について説明する。
　導入部３３から導入した冷却媒体１を開放部３４において外方へ誘導した後に、冷却流路２８を通じて冷却媒体１を導出部３５から外部に流通させる。
　冷却流路２８内を流通している冷却媒体１に対してロータ本体攪拌翼７１が衝突することにより、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出し、熱伝達率を増大し、ロータ軸２７を積極的に冷却できる。
　さらに、冷却媒体１は、挿入部材２９の連通孔７３を通じても挿入部材２９の内部から外部へ流通する。このため、冷却媒体１の攪拌効果をさらに向上し、熱伝達率のさらなる増大が可能となる。
　また同時に、翼部２２を流通している冷却媒体１に対して翼部攪拌翼７２が衝突することにより、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより、翼部２２を積極的に冷却できる。
　第３実施形態の混練用ロータ７０は、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出するロータ本体攪拌翼７１および翼部２２の位置に突出する翼部攪拌翼７２を備えている。従って、ロータ本体攪拌翼７１および翼部攪拌翼７２により、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより熱伝達率を増大でき、ロータ軸２７および翼部２２の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。また、第1実施形態と同様に、熱伝達率の増大、冷却媒体１の排水性の向上、伝熱面積増大によっても冷却効率を向上できる。
（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態の混練用ロータ及び混練機について説明する。
　図１１に示すように、本発明の第４実施形態の混練機１００に装備する混練用ロータ１１０は、攪拌翼１１１を備えている。攪拌翼１１１は、ロータ軸２７の内周面に冷却流路２８内に突出して設けられ、ロータ軸２７とともに回転して冷却媒体１を攪拌する。
　攪拌翼１１１は、ロータ軸２７の内周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。攪拌翼１１１は、挿入部材２９の長さに近似する長さを有して軸線２４方向に平行に配置されている。
　攪拌翼１１１は、ロータ軸２７の内周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔に４個）配置されている。攪拌翼１１１は、ロータ軸２７の内周面の接線Ｈに対してロータ軸２７の回転方向である図１１中の時計回転方向における前方側に９０度よりも大きい傾斜角度θ１で傾斜している。
　次に、混練用ロータ１１０の作用について説明する。
　導入部３３から導入した冷却媒体１を開放部３４において外方へ誘導した後に、冷却流路２８を通じて冷却媒体１を導出部３５から外部に流通する。
　冷却流路２８内を流通している冷却媒体１に対して攪拌翼１１１が衝突することにより、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことで、ロータ軸２７を積極的に冷却し、同時に、翼部２２を積極的に冷却できる。
　第４実施形態の混練用ロータ１１０によれば、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出する攪拌翼１１１を備えている。従って、攪拌翼１１１により、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことで熱伝達率を増大でき、ロータ軸２７および翼部２２の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。また、第1実施形態と同様に、熱伝達率の増大、冷却媒体１の排水性の向上、伝熱面積増大によっても冷却効率を向上できる。
（第５実施形態）
　次に、本発明の第５実施形態の混練用ロータ及び混練機について説明する。
　図１２に示すように、本発明の第５実施形態の混練機１２０に装備する混練用ロータ１３０は、攪拌翼１３１を備えている。攪拌翼１３１は、ロータ軸２７の内周面に冷却流路２８内に突出して設けられ、ロータ軸２７とともに回転して冷却媒体１を攪拌する。
　攪拌翼１３１は、ロータ軸２７の内周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。攪拌翼１３１は、挿入部材２９の長さに近似する長さを有して冷却流路２８の軸線２４方向に平行に配置されている。
　攪拌翼１３１は、ロータ軸２７の内周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔に４個）配置されている。攪拌翼１３１は、ロータ軸２７の内周面の接線Ｈに対してロータ軸２７の回転方向である図１２中の時計回転方向における後方側に９０度よりも小さい傾斜角度θ２で傾斜している。
　次に、混練用ロータ１３０の作用について説明する。
　導入部３３から導入した冷却媒体１を開放部３４において外方へ誘導した後に、冷却流路２８を通じて冷却媒体１を導出部３５から外部に流通させる。
　冷却流路２８内を流通している冷却媒体１に対して攪拌翼１３１が衝突することにより、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより、ロータ軸２７を積極的に冷却し、同時に、翼部２２を積極的に冷却できる。
　第５実施形態の混練用ロータ１３０は、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出する攪拌翼１３１を備えている。従って、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより熱伝達率を増大でき、ロータ軸２７および翼部２２の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。また、第1実施形態と同様に、熱伝達率の増大、冷却媒体１の排水性の向上、伝熱面積増大によっても冷却効率を向上できる。
（第６実施形態）
　次に、本発明の第６実施形態の混練用ロータ及び混練機について説明する。
　図１３に示すように、本発明の第６実施形態の混練機１４０に装備する混練用ロータ１５０は、攪拌翼１５１を備えている。攪拌翼１５１は、ロータ軸２７の内周面に冷却流路２８内に突出して設けられ、ロータ軸２７とともに回転して冷却媒体１を攪拌する。
　攪拌翼１５１は、ロータ軸２７の内周面からあらかじめ定められた突出寸法を有する板形状に形成されている。攪拌翼１５１は、挿入部材２９の長さに近似する長さを有して冷却流路２８の軸線２４方向に平行に配置されている。
　攪拌翼１５１は、ロータ軸２７の内周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔に４個）配置されている。攪拌翼１５１は、ロータ軸２７の内周面の接線Ｈに対してロータ軸２７の回転方向である図１３中の時計回転方向における後方側に傾斜しない状態、即ち、傾斜角度θ３がほぼ９０度である。
　そして、攪拌翼１５１は、ロータ軸２７の内周面との接続部分に湾曲状の曲面部１５２を有する。
　次に、混練用ロータ１５０の作用について説明する。
　導入部３３から導入した冷却媒体１を開放部３４において外方へ誘導した後に、冷却流路２８を通じて冷却媒体１を導出部３５から外部に流通させる。
　冷却流路２８内を流通している冷却媒体１に対して攪拌翼１５１が衝突することで、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すとともに、曲面部１５２によって、ロータ軸２７の内周面と攪拌翼１５１との間での冷却媒体１の滞留を抑制し、ロータ軸２７を積極的に冷却し、同時に、翼部２２を積極的に冷却できる。
　第６実施形態の混練用ロータ１５０は、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出する攪拌翼１５１を備えている。従って、攪拌翼１５１により、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出し、冷却媒体１の滞留を抑制することによって熱伝達率を増大でき、ロータ軸２７および翼部２２の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。また、第1実施形態と同様に、熱伝達率の増大、冷却媒体１の排水性の向上、伝熱面積増大によっても冷却効率を向上できる。
（第７実施形態）
　次に、本発明の第７実施形態の混練用ロータ及び混練機について説明する。
　図１４に示すように、本発明の第７実施形態の混練機１６０に装備する混練用ロータ１７０は、攪拌翼１７１を備えている。攪拌翼１７１は、ロータ軸２７の内周面に冷却流路２８内に突出して設けられ、ロータ軸２７とともに回転して冷却媒体１を攪拌する攪拌翼１７１を備えている。
　攪拌翼１７１は、軸線２４方向に平行にロータ本体２６の内周の円周上に複数（本実施形態では、等間隔に４個）配置されている。
　図１５に示すように、攪拌翼１７１は、ロータ軸２７の回転方向である図１４中の時計回転方向における前方においてロータ軸２７の内周面の接線Ｈに対して大きい傾斜角度θ４を有して凹状に形成した凹状部１７２を備えている。
　また、攪拌翼１７１は、ロータ軸２７の回転方向の後方においてロータ軸２７の内周面の接線Ｈに対して小さい傾斜角度θ５を有する非凹状部１７３を備えている。即ち、攪拌翼１７１は、断面流線型状をなしている。
　攪拌翼１７１は、挿入部材２９の長さに近似する長さを有して軸線２４方向に平行に配置されている。
　次に、混練用ロータ１７０の作用について説明する。
　導入部３３から導入した冷却媒体１を開放部３４において外方へ誘導した後に、冷却流路２８を通じて冷却媒体１を導出部３５から外部に流通させる。
　冷却流路２８内を流通している冷却媒体１に対して攪拌翼１７１の凹状部１７２が衝突することで、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出し、ロータ軸２７を積極的に冷却し、同時に、翼部２２を積極的に冷却できる。さらに、攪拌翼１７１は断面流線型状であるため、流れの円滑化を図るとともに、凹状部１７２に冷却媒体１が衝突することで、攪拌効果をさらに向上できる。
　第７実施形態の混練用ロータ１７０は、ロータ軸２７とともに回転し、冷却流路２８内に突出する攪拌翼１７１を備えている。従って、冷却媒体１をロータ軸２７の回転方向に攪拌して乱流を生み出すことにより熱伝達率を増大でき、ロータ軸２７および翼部２２の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる。また、第1実施形態と同様に、熱伝達率の増大、冷却媒体１の排水性の向上、伝熱面積増大によっても冷却効率を向上できる。
　なお、本発明の混練用ロータ及び混練機は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
　例えば、攪拌翼は、ロータ軸の軸線方向に平行に板状に形成するのに代えて、ロータ軸の軸線方向に沿って螺旋状に形成してもよい。この場合には、導出部３５の方向への冷却媒体１の流通を円滑化でき、ロータ軸における軸線方向の流速を増加することが可能となる。従って、熱伝達率の増大と、冷却媒体１の排水性向上とによって、さらなる冷却性向上が可能となる。
　また、攪拌翼は、ロータ軸と挿入部材の両方に設けられていてもよい。この場合、さらなる攪拌効果による冷却性の向上が可能となる。
　上記した混練用ロータ及び混練用ロータを備える混練機は、ゴム材料等を混練する混練用ロータ及び混練用ロータを備える混練機に適用可能である。特に、１ピース構造であっても、ロータ軸および翼部の全体的な冷却効率を飛躍的に向上できる混練用ロータ及び混練機に適している。
１０　　混練機
２０　　混練用ロータ
２１　　混練用ロータ
２２　　翼部
２３　　翼部
２７　　ロータ軸
２８　　冷却流路
２９　　挿入部材
３６　　ロータ本体攪拌翼（攪拌翼）
３７　　翼部攪拌翼（攪拌翼）
４０　　混練機
５０　　混練用ロータ
５１　　ロータ本体攪拌翼（攪拌翼）
５２　　翼部攪拌翼（攪拌翼）
６０　　混練機
７０　　混練用ロータ
７１　　ロータ本体攪拌翼（攪拌翼）
７２　　翼部攪拌翼（攪拌翼）
１００　　混練機
１１０　　混練用ロータ
１１１　　攪拌翼
１２０　　混練機
１３０　　混練用ロータ
１３１　　攪拌翼
１４０　　混練機
１５０　　混練用ロータ
１５１　　攪拌翼
１６０　　混練機
１７０　　混練用ロータ
１７１　　攪拌翼

Claims (3)

  1. 　管状の部材であって外周面に混練用の翼部が設けられたロータ軸と、
    　前記ロータ軸の内部に挿入され、前記ロータ軸との間に冷却媒体が流通する冷却流路が形成される挿入部材と、
    　前記ロータ軸の内周面または前記挿入部材の少なくとも一方に前記冷却流路内に突出して設けられ、前記ロータ軸の内周面または前記挿入部材とともに回転して前記冷却流路に流通する前記冷却媒体を攪拌する攪拌翼とを備えることを特徴とする混練用ロータ。
  2. 　前記攪拌翼は、前記ロータ軸の内周面または前記挿入部材とともに回転して前記冷却流路に流通する前記冷却媒体を軸方向に送り出すことを特徴とする請求項１に記載の混練用ロータ。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の混練用ロータを備えることを特徴とする混練機。
     
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