ЗАКРЫТАЯ МЕСИЛЬНАЯ МАШИНА И МЕСИЛЬНЫЙ РОТОР
CLOSED MIXER AND MIXING ROTOR

Область техники
Настоящее изобретение относится к закрытой месильной машине и ее месильному ротору.
Уровень техники
Патентный документ 1 описывает известный месильный ротор взаимно зацепляющегося типа. В месильном роторе, описанном в патентном документе 1, отношение l/L между длиной l длинной лопасти ротора и длиной L ротора в осевом направлении задано как 0,6 или больше, и, кроме того, отношение a/L между длиной в осевом направлении части ротора между концом длинной лопасти и концом ротора в осевом направлении и вышеупомянутой длиной L задано как 0,2 или ниже. Таким образом, можно эффективно замешивать материал при помощи длинной лопасти. Кроме того, так как поток материала может отклоняться от обоих концов длинной лопасти, неоднородность смешивания материала исключается.
В закрытой месильной машине свойства текучести материала (характеристики распределения) и свойства сдвига материала (характеристики рассеяния) являются важными факторами. Однако в обычном месильном роторе, если угол закручивания длинной лопасти увеличен, то, хотя свойства текучести (характеристики распределения) повышаются, свойства сдвига (характеристики рассеяния) снижаются.
Патентный документ 1: Патент Японии № 2803960.
Описание изобретения
Целью настоящего изобретения является получение закрытой месильной машины и месильного ротора, которые решают указанные выше проблемы.
Другой целью настоящего изобретения является получение закрытой месильной машины и месильного ротора, имеющих как высокие свойства текучести, так и высокие свойства сдвига.
Месильный ротор, согласно одному объекту настоящего изобретения, представляет собой месильный ротор взаимно зацепляющегося типа, используемый в закрытой месильной машине, имеющей корпус, внутри которого расположена камера, содержащая роторную секцию, которая расположена в камере, причем роторная секция имеет основной корпус роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть и две короткие лопасти, расположенные на поверхности основного корпуса роторной секции; длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения; отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти в осевом направлении роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (x/L2) между расстоянием x в осевом направлении от одного конца длинной лопасти до конца основного корпуса роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении больше 0 и равно или меньше 0,2; в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращается во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти расположены таким образом, что две короткие лопасти одной из роторных секций поочередно повторяют действие сближения и действие отдаления в направлении вращения роторной секции относительно длинной лопасти другой из роторных секций, и в состоянии сближения длинная лопасть другой из роторных секций находится между двумя короткими лопастями одной из роторных секций в осевом направлении; и в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращается во взаимно противоположных направлениях, длинные лопасти расположены таким образом, что концевая секция на задней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти одной из роторных секций и концевая секция на передней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти другой из роторных секций поочередно повторяют действие взаимного сближения и действие взаимного отдаления, и в состоянии сближения концевая секция на передней стороне и концевая секция на задней стороне противостоят друг другу в направлении вращения роторных секций на линии, которая связывает соответствующие центральные оси пары роторных секций в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению.
Месильный ротор, согласно другому объекту настоящего изобретения, представляет собой месильный ротор взаимно зацепляющегося типа, используемый в закрытой месильной машине, имеющей корпус, внутри которого расположена камера, содержащая роторную секцию, которая расположена в камере, в котором роторная секция имеет основной корпус роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть и две короткие лопасти, расположенные на поверхности основного корпуса роторной секции; длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения; отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти в осевом направлении роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (x/L2) между расстоянием x в осевом направлении от одного конца длинной лопасти до конца основного корпуса роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении больше 0 и равно или меньше 0,2; в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращается во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти расположены таким образом, что две короткие лопасти одной из роторных секций поочередно повторяют действие сближения и действие отдаления в направлении вращения роторной секции относительно длинной лопасти другой из роторных секций, и в состоянии сближения длинная лопасть другой из роторных секций находится между двумя короткими лопастями одной из роторных секций в осевом направлении; и в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращается во взаимно противоположных направлениях, длинные лопасти расположены таким образом, что концевая секция на задней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти одной из роторных секций и концевая секция на передней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти другой из роторных секций поочередно повторяют действие взаимного сближения и действие взаимного отдаления, и в состоянии сближения расстояние D1 между центральной осью одной из роторных секций и передним концом длинной лопасти роторной секции, то есть расстояние D2 между центральной осью другой из роторных секций и передним концом длинной лопасти этой роторной секции и расстояние D3 между соответствующими центральными осями пары роторных секций удовлетворяет зависимости D1+D2>D3 в направлении, связывающем соответствующие центральные оси пары роторных секций в одном сечении, перпендикулярном осевому направлению.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематический вид в сечении закрытой месильной машины, относящейся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - вид справа месильного ротора.
Фиг.3 - вид спереди месильного ротора (схема в направлении стрелки А относительно месильного ротора, показанного на фиг.2).
Фиг.4 - вид сзади месильного ротора (схема в направлении стрелки B месильного ротора, показанного на фиг.2).
Фиг.5 - проецируемый вид в плане месильных секций месильного ротора.
Фиг.6 - проецируемый вид в плане месильных секций первого месильного ротора.
Фиг.7 - проецируемый вид в плане месильных секций второго месильного ротора.
Фиг.8 - наложенный проецируемый вид месильных секций первого месильного ротора и месильных секций второго месильного ротора.
Фиг.9 - вид справа первого месильного ротора.
Фиг.10 - вид справа второго месильного ротора.
Фиг.11 - вид справа первого месильного ротора и второго месильного ротора в состоянии, когда соответствующие длинные лопасти находятся в состоянии сближения.
Фиг.12 - вид спереди первого месильного ротора и второго месильного ротора, показанных на фиг.11.
Фиг.13 - вид сзади первого месильного ротора и второго месильного ротора, показанных на фиг.11.
Фиг.14 - схематический вид в сечении по линии G-G' на фиг.8 двух месильных роторов в состоянии непосредственно перед взаимным сближением длинных лопастей.
Фиг.15 - схематический вид в сечении, показывающий состояние, когда вращение месильных роторов продвинулось от состояния, показанного на фиг.14.
Фиг.16 - схематический вид в сечении, показывающий состояние, когда вращение месильных роторов продвинулось далее от состояния, показанного на фиг.15.
Фиг.17 - схематический вид в сечении, показывающий состояние, когда вращение месильных роторов продвинулось далее от состояния, показанного на фиг.16.
Фиг.18 - увеличенный вид схематического вида в сечении состояния сближения длинных лопастей двух месильных роторов, показанного на фиг.15.
Фиг.19 - график, показывающий корреляцию между выходной температурой замешиваемого материала и значением ΔG' согласно настоящему варианту осуществления изобретения.
Фиг.20 - график, показывающий корреляцию между углом закручивания лопасти месильного ротора и производительностью выдавливания замешиваемого материала согласно настоящему варианту осуществления изобретения.
Фиг.21 - график, показывающий свойства смешивания относительно угла закручивания лопасти, исследованные испытанием с использованием зерен.
Фиг.22 - наложенный проецируемый вид месильных секций пары месильных роторов, относящихся к модифицированному примеру.
Фиг.23 - наложенный проецируемый вид месильных секций пары месильных роторов, относящихся к сравнительному примеру.
Способ осуществления изобретения
Общая конструкция
Ниже со ссылками на чертежи будет описан один вариант осуществления настоящего изобретения.
Закрытая месильная машина 80 является двухосной мешалкой периодического действия, которая используется для замешивания, например, резинового исходного материала. Закрытая месильная машина 80 содержит корпус 70, откидную дверцу 73, пару месильных роторов (первый месильный ротор 1 и второй месильный ротор 5), трубу 77 для подачи материала, пневматический цилиндр 78 и плунжерный груз 74.
Корпус 70 является секцией основного корпуса закрытой месильной машины 80 и выполнен из металла. Корпус 70 удерживается металлической опорной платформой. В корпусе 70 сформированы две камеры (месильные камеры) 70s. Соответствующие камеры 70s сформированы в полой форме, имеющей приблизительно круглое поперечное сечение.
В верхней части корпуса 70 расположен канал 71 для подачи замешиваемого материала во внутреннее пространство камер 70s, и в нижней части корпуса 70 расположено отверстие 72 для выпуска материала, который замешан в камерах 70s. Отверстие 72 для выпуска материала сформировано таким образом, что оно проходит вдоль осевого направления D месильного ротора (направления, перпендикулярного плоскости чертежа на фиг.1, и направления, обозначенного стрелкой D на других чертежах). В корпусе 70 взаимно соединены канал 71 для подачи материала, две камеры 70s и отверстие 72 для выпуска материала.
В двух камерах 70s расположена пара месильных роторов, выполненных из металлического материала. Пара месильных роторов, соответственно, вращается во взаимно противоположных направлениях (см. направления стрелок F, F' на фиг.1) движущей силой электродвигателя (не показан).
Откидная дверца 73 выполнена из металла и функционирует как крышка для закрывания отверстия 72 для выпуска материала из корпуса 70. Откидная дверца 73 может двигаться в направлениях вверх/вниз. Откидная дверца 73 опускается, когда отверстие 72 для выпуска материала должно быть открыто, и откидная дверца 73 поднимается, когда отверстие 72 для выпуска материала должно быть закрыто.
Труба 77 для подачи материала проходит в вертикальном направлении над корпусом 70, и внутреннее пространство трубы 77 для подачи материала соединено с каналом 71 для подачи материала. Кроме того, в трубе 77 для подачи материала расположен бункер 76. В трубе 77 для подачи материала расположен плунжерный груз 74. Плунжерный груз 74 прикреплен к нижнему концу поршневого штока 75 и подвижен в вертикальном направлении вместе с поршневым штоком 75.
Над трубой 77 для подачи материала расположен пневматический цилиндр 78. Внутри пневматического цилиндра 78 расположен поршень 78s, и поршень 78s прикреплен к верхнему концу поршневого штока 75. Когда плунжерный груз 74 опускается под действием пневматического цилиндра 78, замешиваемый материал, подаваемый из бункера 76, подается во внутреннее пространство камеры 70s.
Месильные роторы
Далее будет описана пара месильных роторов (первый месильный ротор 1 и второй месильный ротор 5). Пара месильных роторов расположена в камерах (месильная камера 70s) в корпусе 70 и расположена параллельно. Кроме того, пара месильных роторов представляет собой роторы взаимно зацепляющегося типа.
Соответствующие месильные роторы вращаются во взаимно противоположных направлениях. Более конкретно, первый месильный ротор 1 вращается в направлении F вращения (см. направление стрелки F на чертежах), и второй месильный ротор 5 вращается в направлении F' вращения (см. направление стрелки F' на чертежах).
Первый месильный ротор 1 содержит роторную секцию 10, вращающийся вал 10j и вращающийся вал 10k (см. фиг.2 и фиг.9). Роторная секция 10 установлена на вращающемся валу 10j и вращающемся валу 10k, и роторная секция 10, вращающийся вал 10j и вращающийся вал 10k расположены соосно. Один вращающийся вал 10j проходит таким образом, что он выступает от одного конца роторной секции 10 в осевом направлении, и другой вращающийся вал 10k проходит таким образом, что он выступает от другого конца роторной секции 10 в осевом направлении. Роторная секция 10, вращающийся вал 10j и вращающийся вал 10k выполнены из металла. Второй месильный ротор 5 содержит роторную секцию 10, вращающийся вал 10j и вращающийся вал 10k, аналогично первому месильному ротору 1 (см. фиг.10).
Во втором месильном роторе 5 роторная секция 10 установлена противоположно относительно вращающегося вала 10j и вращающегося вала 10k по сравнению с расположением роторной секции 10 относительно вращающегося вала 10j и вращающегося вала 10k в первом месильном роторе 1 (см. фиг.9 и фиг.10). Более конкретно, в первом месильном роторе 1 роторная секция 10 установлена относительно вращающегося вала 10j и вращающегося вала 10k таким образом, что средняя лопасть 40, которая описана далее, расположена на стороне вращающегося вала 10k, и короткая лопасть 30, которая описана далее, расположена на стороне вращающегося вала 10j, тогда как во втором месильном роторе 5 роторная секция 10 установлена относительно вращающегося вала 10j и вращающегося вала 10k таким образом, что средняя лопасть 40, которая описана далее, расположена на стороне вращающегося вала 10j, и короткая лопасть 30, которая описана далее, расположена на стороне вращающегося вала 10k. Кроме этих направлений расположения, конструкции роторной секции 10, вращающегося вала 10j и вращающегося вала 10k во втором месильном роторе 5 аналогичны конструкциям роторной секции 10, вращающегося вала 10j и вращающегося вала 10k первого месильного ротора 1. Описание, данное ниже, нацелено преимущественно на первый месильный ротор 1, и описание второго месильного ротора 5 опущено. Относительно второго месильного ротора 5, ссылка на "направление F вращения" в описании первого месильного ротора 1 должна рассматриваться как "направление F' вращения".
Роторная секция 10 является секцией, расположенной в камерах 70s, которая месит замешиваемый материал в камере 70s. Роторная секция 10 имеет сформированный в конфигурации круглого стержня основной корпус 15 роторной секции, установленный соосно с вращающимся валом 10j и вращающимся валом 10k, и три месильные лопасти, а именно, длинную лопасть 20 и две короткие лопасти (короткую лопасть 30 и среднюю лопасть 40). Длинная лопасть 20 и две короткие лопасти (короткая лопасть 30 и средняя лопасть 40) расположены на поверхности (периферийной поверхности) основного корпуса 15 роторной секции. Посредством этих месильных лопастей прилагается сдвигающее усилие к замешиваемому материалу, который проходит через зазор между вершинами витков. Зазор между вершинами витков представляет собой промежуток между концевой частью (вершиной месильной лопасти), которая сформирована как крайняя концевая поверхность месильной лопасти, и внутренней поверхностью корпуса 70, которая формирует камеру 70s.
Кроме того, эти месильные лопасти сформированы в спиральной конфигурации в осевом направлении D относительно роторной секции 10 и отцентрированы относительно центральной оси роторной секции 10. Таким образом, так как месильные лопасти сформированы в спиральной конфигурации, поток замешиваемого материала генерируется вдоль осевого направления D вращением двух месильных роторов.
На фиг.8 показан проецируемый вид месильной секции (роторной секции 10) первого месильного ротора 1 и проецируемый вид месильной секции (роторной секции 10) второго месильного ротора 5, и эти виды взаимно наложены в одной фазе. Другими словами, соответствующие части месильных секций двух месильных роторов 1 и 5, которые взаимно противоположны при вращении, показаны наложенными друг на друга на фиг.8. Форма месильной секции первого месильного ротора 1, показанного на фиг.8, соответствует форме, показанной на фиг.6, и форма месильной секции второго месильного ротора 5, показанного на фиг.8, соответствует форме, показанной на фиг.7.
Форма месильной секции второго месильного ротора 5, показанного на фиг.8, представляет зеркальное отображение формы, показанной на фиг.7. Кроме того, на фиг.8 части, включенные во второй месильный ротор 5, обозначены подчеркнутыми ссылочными позициями. На фиг.5 и фиг.8 позиция F1 представляет направление вперед направления F вращения, и позиция F2 представляет направление назад.
Кроме того, на фиг.8 показаны наложенные проецируемые виды двух роторов 1 и 5 в состоянии, когда фазы первого месильного ротора 1 и фазы второго месильного ротора 5 согласованы, и на этой схеме направление F вращения и направление F' вращения совпадают друг с другом.
На фиг.12 показан вид спереди двух месильных роторов 1 и 5, другими словами, вид в направлении стрелки А на фиг.11, и на фиг.13 показан вид сзади двух месильных роторов 1 и 5, другими словами, вид в направлении стрелки B на фиг.11. Более конкретно, схема в направлении стрелки К на фиг.12 и фиг.13 соответствует фиг.11.
Фиг.9 соответствует виду первого месильного ротора 1, наблюдаемому в направлении К в состоянии, показанном на фиг.12, и фиг.10 соответствует виду второго месильного ротора 5, наблюдаемому в направлении К в состоянии, показанном на фиг.12. Кроме того, на фиг.5-13 отношение между положением с точки зрения направления вращения и углом, который указывает фазу, согласовывается на каждой из схем.
Соответствующие месильные лопасти описаны ниже.
Длинная лопасть
Длинная лопасть 20 сформирована в линейной форме в проецируемом виде в плане поверхности роторной секции 10 первого месильного ротора 1. Кроме того, угол θ1 закручивания длинной лопасти 20 относительно осевого направления D роторной секции 10 составляет 50 градусов (см. фиг.5). Как показано на фиг.5, длинная лопасть 20 сформирована таким образом, что она проходит от верхней левой стороны до нижней правой стороны. На фиг.5 левая часть соответствует стороне вала 10j ротора, и правая часть соответствует стороне вала 10k ротора.
Кроме того, концевая секция 21 сформирована как месильная поверхность на вершине длинной лопасти 20. Концевая секция 21 сформирована в основном параллельно поверхности основного корпуса 15 роторной секции.
Кроме того, первая концевая секция 22 сформирована в задней концевой части длинной лопасти 20 (концевой части на стороне F2) относительно направления F вращения (см. пунктирную окружность на фиг.2-5, фиг.8, фиг.9 и фиг.18). Кроме того, на переднем конце первой концевой секции 22 сформирован первый передний конец 22t (см. пунктирную окружность на фиг.2, фиг.3, фиг.5 и фиг.18). Первый передний конец 22t включен в первую концевую секцию 22, и первая концевая секция 22 имеет большую ширину, чем первый передний конец 22t.
В первой концевой секции 22 сформирована наклонная поверхность 29. Наклонная поверхность 29 наклонена относительно осевого направления D. Кроме того, направление по нормали к наклонной поверхности 29 наклонено к стороне вала 10j ротора относительно воображаемой плоскости, которая перпендикулярна осевому направлению D. Таким образом, в виде спереди на фиг.3 наклонная поверхность 29 видима, но эта наклонная поверхность 29 не видна в виде задней поверхности на фиг.4. Наклонную поверхность 29 можно не формировать на длинной лопасти (см. примеры модификаций, описанные ниже).
Вторая концевая секция 23 сформирована в концевой части передней стороны длинной лопасти 20 (концевой части на стороне F1) относительно направления F вращения (см. пунктирную окружность на фиг.2-5, фиг.8, фиг.10 и фиг.18). Кроме того, второй передний конец 23t сформирован на переднем конце второй концевой секции 23 (см. пунктирную окружность на фиг.4, фиг.5 и фиг.18). Второй передний конец 23t включен во вторую концевую секцию 23, и вторая концевая секция 23 имеет большую ширину, чем второй передний конец 23t.
Кроме того, в части передней стороны длинной лопасти 20 сформирована первая противоположная поверхность 24 относительно направления F вращения, и в задней боковой части длинной лопасти 20 сформирована вторая противоположная поверхность 25 относительно направления F вращения (см. фиг.5). Первая противоположная поверхность 24 и вторая противоположная поверхность 25 являются поверхностями (боковыми поверхностями), которые сформированы между концевой секцией 21 и поверхностью основного корпуса 15 роторной секции.
Длинная лопасть 20 имеет длину L1 центральной линии концевой секции 21 в осевом направлении D, которая больше половины полной длины L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D (см. фиг.5).
Длина L4 длинной лопасти 20 в направлении F вращения (направлении F' вращения во втором месильном роторе 5) больше полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения, другими словами, больше половины длины окружности основного корпуса 15 роторной секции в поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению D (см. фиг.5). Более конкретно, сдвиг фаз между соответствующими концами длинной лопасти 20 в направлении F вращения больше 180 градусов.
Здесь L1 представляет длину длинной лопасти 20 в осевом направлении D, и L2 представляет полную длину основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D. В этом случае отношение между L1 и L2 (L1/L2) равно или больше 0,6 и меньше 1. Кроме того, если а принято за расстояние в осевом направлении D от одного конца длинной лопасти 20 (левого конца длинной лопасти 20 на фиг.5 и фиг.8) до конца основного корпуса 15 роторной секции, ближайшего к этому концу длинной лопасти 20, то отношение между a и L2 (a/L2) больше 0 и равно или меньше 0,2. Кроме того, если b принято за расстояние в осевом направлении D между другим концом длинной лопасти 20 (правым концом длинной лопасти 20 на фиг.5 и фиг.8) и концом основного корпуса 15 роторной секции, ближайшим к этому другому концу длинной лопасти 20, то а=b. В другом случае, a и b могут быть разными. В соответствии с этой конструкцией лопасти 20, возможно более эффективное перемешивание материала при помощи длинной лопасти 20 по сравнению со случаем, когда длинная лопасть короткая. Кроме того, в этой конфигурации длинной лопасти 20, поскольку поток материала отклоняется, проходя к внешней стороне соответствующих концов длинной лопасти 20, можно достигать однородного замешивания материала.
Короткая лопасть
Далее будет описана короткая лопасть 30. Короткая лопасть 30 сформирована в линейной форме в проецируемом виде поверхности первого месильного ротора 1. Кроме того, угол θ2 закручивания короткой лопасти 30 относительно осевого направления D составляет 50 градусов (см. фиг.5). Как показано на фиг.5, короткая лопасть 30 сформирована таким образом, что она проходит от верхней правой части до нижней левой части, в отличие от длинной лопасти 20.
Кроме того, на вершине короткой лопасти 30 сформирована концевая секция 31 как месильная поверхность. Концевая секция 31 сформирована в основном параллельно поверхности основного корпуса 15 роторной секции.
Кроме того, в части передней стороны короткой лопасти 30 относительно направления F вращения сформирована противоположная поверхность 32. Противоположная поверхность 32 является поверхностью (боковой поверхностью), которая сформирована между концевой секцией 31 и поверхностью основного корпуса 15 роторной секции.
В короткой лопасти 30 длина L3 центральной линии концевой секции 31 в осевом направлении D равна или меньше одной половины полной длины L2 основного корпуса 15 роторной секции (см. фиг.5).
Средняя лопасть
Далее будет описана средняя лопасть 40. Средняя лопасть 40 сформирована в линейной форме в проецируемом виде поверхности первого месильного ротора 1. Кроме того, угол θ3 закручивания средней лопасти 40 относительно осевого направления D составляет 50 градусов (см. фиг.5). Как показано на фиг.5, аналогично длинной лопасти 20, средняя лопасть 40 сформирована таким образом, что она проходит от верхней левой стороны к нижней правой стороне.
Кроме того, на вершине средней лопасти 40 сформирована концевая секция 41 как месильная поверхность. Концевая секция 41 сформирована в основном параллельно поверхности основного корпуса 15 роторной секции.
Кроме того, в задней боковой части средней лопасти 40 относительно направления F вращения сформирована противоположная поверхность 42 (задняя концевая часть в продольном направлении). Противоположная поверхность 42 является поверхностью (боковой поверхностью), которая сформирована между концевой секцией 41 и поверхностью основного корпуса 15 роторной секции.
У средней лопасти 40 длина L3' центральной линии концевой секции 41 в осевом направлении D равна или меньше одной половины полной длины L2 основного корпуса 15 роторной секции (см. фиг.5). Кроме того, L3' больше L3.
Подробное описание расположения лопастей
Далее следует подробное описание относительного взаимного расположения месильных лопастей в связи с описанием состояния взаимного зацепления пары месильных роторов, когда пара месильных роторов вращается во взаимно противоположных направлениях в камерах 70s, другими словами, когда первый месильный ротор 1 вращается в направлении F вращения, и второй месильный ротор 5 вращается в направлении F' вращения.
Сближение A
При вращении двух месильных роторов две короткие лопасти (короткая лопасть 30 и средняя лопасть 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 (одной роторной секции) поочередно повторяют действие сближения и отдаления в направлении F вращения (направлении F' вращения) относительно длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 (другой роторной секции) (см. район от 20° до 120° на фиг.8). Это сближение (взаимное зацепление) между двумя короткими лопастями (30, 40) первого месильного ротора 1 и длинной лопастью 20 второго месильного ротора 5 названо "сближением А".
Согласно сближению A, противоположная поверхность 42 средней лопасти 40 первого месильного ротора 1 и первая противоположная поверхность 24 длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5 противостоят друг другу в направлении вращения. Кроме того, при сближении A противоположная поверхность 32 короткой лопасти 30 первого месильного ротора 1 и вторая противоположная поверхность 25 длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5 противостоят друг другу в направлении вращения (см. фиг.8).
Кроме того, в состоянии сближения A центральная часть длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5 (центральная часть в направлении F вращения) находится между двумя короткими лопастями (30 и 40) первого месильного ротора 1 в осевом направлении D.
Сближение B
Кроме того, при вращении двух месильных роторов две короткие лопасти (короткая лопасть 30 и средняя лопасть 40) роторной секции 10 второго месильного ротора 5 (другая роторная секция) поочередно повторяют действие сближения и отдаления в направлении F вращения (направлении F' вращения) относительно длинной лопасти 20 роторной секции 10 первого месильного ротора 1 (одной роторной секции) (см. район от 200° до 300° на фиг.8). Это сближение (взаимное зацепление) между двумя короткими лопастями второго месильного ротора 5 и длинной лопастью 20 первого месильного ротора 1 названо "сближением B".
При сближении B противоположная поверхность 42 средней лопасти 40 второго месильного ротора 5 и первая противоположная поверхность 24 длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1 взаимно противоположны в направлении вращения. Кроме того, при сближении B противоположная поверхность 32 короткой лопасти 30 второго месильного ротора 5 и вторая противоположная поверхность 25 длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1 взаимно противоположны в направлении вращения (см. фиг.8).
Кроме того, в состоянии сближения B центральная часть длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1 находится между двумя короткими лопастями (30 и 40) второго месильного ротора 5 в осевом направлении D.
Сближение C
Кроме того, при вращении двух месильных роторов первая концевая секция 22 на задней стороне относительно направления F вращения длинной лопасти 20 роторной секции 10 первого месильного ротора 1 (одной роторной секции) и вторая концевая секция 23 на передней стороне относительно направления F' вращения длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 (другой роторной секции) поочередно повторяют действие взаимного сближения и отдаления (см. район от 320° до 30° на фиг.8). Это сближение между первой концевой секцией 22 первого месильного ротора 1 и второй концевой секцией 23 второго месильного ротора 5 названо "сближением C". Часть C, которая окружена пунктирным кругом на фиг.8 и фиг.11, является частью сближения между первой концевой секцией 22 первого месильного ротора 1 и второй концевой секцией 23 второго месильного ротора 5 в состоянии сближения C.
Сближение D
Кроме того, при вращении двух месильных роторов первая концевая секция 22 на задней стороне относительно направления F' вращения длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 (другой роторной секции) и вторая концевая секция 23 на передней стороне относительно направления F вращения длинной лопасти 20 роторной секции 10 первого месильного ротора 1 (одной роторной секции) поочередно повторяют действие взаимного сближения и отдаления (см. район от 130° до 200° на фиг.8). Это сближение между первой концевой секцией 22 второго месильного ротора 5 и второй концевой секцией 23 первого месильного ротора 1 названо "сближением D".
Кроме того, соответствующие состояния сближения A, сближения B, сближения C и сближения D производятся в последовательности сближение A, сближение C, сближение B и сближение D при вращении первого месильного ротора 1 в направлении F вращения и вращении второго месильного ротора 5 в направлении F' вращения. Кроме того, возникновение соответствующих состояний сближения в этой последовательности происходит многократно циклически, когда два месильных ротора 1 и 5 вращаются. В настоящем варианте осуществления изобретения сближения A, B, C и D не означают состояния контакта между лопастями двух месильных роторов 1 и 5. Другими словами, в соответствующих состояниях сближения A, B, C и D между соответствующими лопастями двух месильных роторов 1 и 5 формируется тонкий промежуток.
Состояние сближения длинных лопастей
Далее со ссылками на фиг.14-18 будет описано состояние сближения длинных лопастей, которое является состоянием, когда длинные лопасти двух месильных роторов сближаются друг с другом. На фиг.14-18 показан один вид в сечении месильных секций двух месильных роторов, перпендикулярном осевому направлению D, и положение этого поперечного сечения соответствует позиции G-G' на фиг.8 и позиции H-H на фиг.11. Кроме того, фиг.18 соответствует увеличенному изображению фиг.15.
Здесь D1 - это расстояние между центральной осью роторной секции 10 первого месильного ротора 1 (одной роторной секции) и передним концом длинной лопасти 20 этой роторной секции 10 (первым передним концом 22t) в направлении М, которое связывает две центральные оси пары роторных секций 10 (см. направление, обозначенное стрелкой М на фиг.18). D2 - это расстояние в этом направлении М между центральной осью роторной секции 10 второго месильного ротора 5 (другой из роторных секций) и передним концом длинной лопасти 20 этой роторной секции 10 (вторым передним концом 23t). D3 - это расстояние между центральными осями роторных секций 10 двух месильных роторов 1 и 5. На фиг.18 удовлетворено отношение D1+D2>D3.
В состоянии, которое удовлетворяет указанному выше отношению D1+D2>D3, образуется накладывающаяся часть (см. район E на фиг.8) в концевой части длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1 и концевой части длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5 в наложенных проецируемых видах пары месильных роторов (фиг.8). "Наложение" означает состояние, когда передний конец длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5, который расположен на задней стороне, находится на передней стороне задней части длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1, которая расположена на передней стороне в направлении F вращения и направлении F' вращения. "Наложение" также относится к состоянию, когда передний конец длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1, который расположен на задней стороне, находится на передней стороне задней части длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5, который расположен на передней стороне в направлении F вращения и направления F' вращения.
На фиг.8 длина, обозначенная позицией LOL, является длиной перекрытия. Кроме того, в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению D месильных роторов 1 и 5, показанных на фиг.18, длина перекрытия составляет D1+D2-D3. "Состояние сближения длинных лопастей" означает состояние, когда установлено отношение D1+D2>D3 и где (D1+D2-D3) максимально.
Перед состоянием и после состояния сближения длинных лопастей взаимное расположение длинных лопастей 20 месильных роторов 1 и 5 изменяется в последовательности, показанной на фиг.14, фиг.15, фиг.16 и фиг.17, вследствие вращения двух месильных роторов 1 и 5. Состояние сближения длинных лопастей происходит дважды при каждом обороте двух месильных роторов 1 и 5. Одно из двух состояний сближения длинных лопастей, которое происходит, названо первым состоянием сближения длинных лопастей, и другое названо вторым состоянием сближения длинных лопастей.
На фиг.18 отношение D1+D2>D3 описано относительно примера первого состояния сближения длинных лопастей (состояния противостояния, которое описано ниже, и состояния сближения C, описанного выше), но это отношение также устанавливается подобным образом во втором состоянии сближения длинных лопастей (состоянии противостояния B, описанном ниже, и состоянии сближения D, описанном выше). Во втором состоянии сближения длинных лопастей величина D1 в выражении D1+D2>D3 представляет расстояние в направлении М между центральной осью роторной секции 10 второго месильного ротора 5 (другой роторной секции) и передним концом длинной лопасти 20 этой роторной секции 10 (первым передним концом 22t), и величина D2 представляет расстояние между центральной осью роторной секции 10 первого месильного ротора 1 (одной роторной секции) и передним концом длинной лопасти 20 (вторым передним концом 23t) относительно направления М.
Противоположное расположение A
В первом состоянии сближения длинных лопастей первая концевая секция 22 длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1 и вторая концевая секция 23 длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5 противостоят друг другу в направлении вращения роторной секции 10 на линии, которая связывает соответствующие центральные оси роторных секций 10 двух месильных роторов 1 и 5 (см. пунктирную линию L с одной точкой на фиг.18), другими словами, в направлении J (см. направление J, показанное стрелкой на фиг.18), перпендикулярном прямой линии L. Это названо противоположным расположением А. Противоположное расположение А происходит при сближении C.
Противоположное расположение B
Во втором состоянии сближения длинных лопастей первая концевая секция 22 длинной лопасти 20 второго месильного ротора 5 и вторая концевая секция 23 длинной лопасти 20 первого месильного ротора 1 противостоят друг другу в направлении вращения роторной секции 10 на линии, которая связывает соответствующие центральные оси роторной секции 10 двух месильных роторов 1 и 5 (см. пунктирную линию L с одной точкой на фиг.18), другими словами, в направлении J (см. направление J, показанное стрелкой на фиг.18), перпендикулярном прямой линии L. Это названо противоположным расположением В. Противоположное расположение В происходит при сближении D.
Полезные эффекты
Далее будут описаны полезные эффекты, полученные благодаря месильным роторам и закрытой месильной машине 80 согласно настоящему варианту осуществления изобретения.
Первый месильный ротор 1 является месильным ротором взаимно зацепляющегося типа закрытой месильной машины 80, как описано выше, и включает роторную секцию 10, которая расположена в камере 70s закрытой месильной машины 80. Роторная секция 10 имеет основной корпус 15 роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть 20 и две короткие лопасти (30, 40), расположенные на поверхности основного корпуса 15 роторной секции; длина L4 длинной лопасти 20 в направлении F вращения роторной секции 10 больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения. Кроме того, отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти 20 в осевом направлении D роторной секции 10 и полной длиной L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (a/L2) между расстоянием в осевом направлении D от одного конца длинной лопасти 20 до конца основного корпуса 15 роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 расположены таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 расположены взаимно параллельно внутри камер 70s закрытой месильной машины 80 и вращаются во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 повторяют действия сближения и отдаления в направлении F вращения (направлении F' вращения) роторной секции 10 относительно длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5, и в состояниях сближения, описанных выше, длинная лопасть 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 находится в осевом направлении D между двумя короткими лопастями (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1. Кроме того, длинная лопасть 20 первого месильного ротора 1 расположена таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 расположены взаимно параллельно в камерах 70s закрытой месильной машины 80 и вращаются во взаимно противоположных направлениях, первая концевая секция 22, которая является концевой частью задней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 первого месильного ротора 1 в направлении F вращения этой роторной секции 10, и вторая концевая секция 23, которая является концевой частью передней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 в направлении F' вращения этой роторной секции 10, поочередно повторяют действие взаимного сближения и отдаления, и в состоянии сближения, описанном выше (первом состоянии сближения длинных лопастей), первая концевая секция 22 первого месильного ротора 1 и вторая концевая секция 23 второго месильного ротора 5 противостоят друг другу в направлении F вращения роторной секции 10 (направлении J) на прямой линии L, соединяющей центральные оси пары роторных секций 10 в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению D (поперечном сечении G-G').
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти 20 в направлении F вращения роторной секции 10 больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения, и когда длинные лопасти 20 пары роторных секций 10 сближаются друг с другом, первая концевая секция 22 и вторая концевая секция 23 этих длинных лопастей 20 противостоят друг другу в направлении F вращения роторной секции 10 на прямой линии L, соединяющей соответствующие центральные оси пары роторных секций 10, другими словами, в направлении, перпендикулярном прямой линии L, соединяющей соответствующие центральные оси пары роторных секций 10. Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей 20 пары роторных секций 10 перекрывают путь утечки материала в камерах 70s, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала месильными роторами. Кроме того, в данной конфигурации можно повысить характеристики сдвига материала месильными роторами при помощи концевых секций пары длинных лопастей 20 и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести материала для месильных роторов повышаются при увеличении угла закручивания длинных лопастей 20. Следовательно, в настоящей конфигурации получен месильный ротор, имеющий как высокие свойства текучести материала, так и высокие свойства сдвига материала.
Здесь были описаны полезные эффекты, полученные при помощи первого месильного ротора 1, но подобные полезные эффекты также могут быть получены при помощи второго месильного ротора 5. Относительно второго месильного ротора 5, ссылку на "направление F вращения" в приведенном выше описании полезных эффектов также следует рассматривать как "направление F' вращения".
Кроме того, в первом месильном роторе 1 длинная лопасть 20 имеет угол закручивания 50° относительно осевого направления D. Так как угол закручивания длинной лопасти 20 равен или больше 50° и равен или меньше 57°, можно достаточно сдерживать изменение характеристик смешивания месильными роторами.
Закрытая месильная машина 80 содержит: корпус 70, в котором расположены камеры 70s и который имеет канал 71 для подачи материала, расположенный над камерами 70s, и отверстие 72 для выпуска материала, расположенное под камерами 70s, при этом камеры 70s герметично уплотнены посредством закрывания канала 71 для подачи материала и отверстия 72 для выпуска материала, и первый месильный ротор 1 и второй месильный ротор 5 взаимно зацепляющегося типа, которые расположены в камерах 70s и которые расположены взаимно параллельно. Кроме того, каждый соответствующий месильный ротор 1 и 5 имеет роторную секцию 10, и соответствующие роторные секции 10 имеют основной корпус 15 роторной секции круглой цилиндрической формы, одну длинную лопасть 20 и две короткие лопасти (короткую лопасть 30 и среднюю лопасть 40), которые расположены на поверхности основного корпуса 15 роторной секции 10. У каждой роторной секции 10 длина L4 длинной лопасти 20 роторной секции 10 в направлении F вращения (направлении F' вращения) больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения (направлении F' вращения). Кроме того, у каждой роторной секции 10 отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти 20 в осевом направлении D роторной секции 10 и полной длиной L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (a/L2) между расстоянием в осевом направлении D от одного конца длинной лопасти 20 до конца основного корпуса 15 роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 расположены таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 вращаются во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 поочередно повторяют действия сближения и отдаления в направлении F вращения (направлении F' вращения) роторной секции 10 относительно длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5, и в состояниях сближения, описанных выше, длинная лопасть 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 находится в осевом направлении D между двумя короткими лопастями (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1. Кроме того, длинная лопасть 20 первого месильного ротора 1 расположена таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 вращаются во взаимно противоположных направлениях, первая концевая секция 22 является концевой частью задней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 первого месильного ротора 1 в направлении F вращения этой роторной секции 10, и вторая концевая секция 23 является концевой частью передней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 в направлении F' вращения этой роторной секции 10, поочередно повторяют действие взаимного сближения и отдаления, и в состоянии сближения, описанном выше (первом состоянии сближения длинных лопастей), первая концевая секция 22 первого месильного ротора 1 и вторая концевая секция 23 второго месильного ротора 5 взаимно противостоят друг другу в направлении F вращения роторной секции 10 (направлении J) на прямой линии L, соединяющей центральные оси пары роторных секций 10 в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению D.
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти 20 в направлении вращения роторной секции 10 больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении вращения, и когда длинные лопасти 20 пары роторных секций 10 сближаются друг с другом, первая концевая секция 22 и вторая концевая секция 23 этих длинных лопастей 20 противостоят друг другу в направлении F вращения роторной секции 10 на прямой линии L, соединяющей соответствующие центральные оси пары роторных секций 10, другими словами, в направлении, перпендикулярном прямой линии L, соединяющей соответствующие центральные оси пары роторных секций 10. Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей 20 пары роторных секций 10 перекрывают путь утечки материала в камерах 70s, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала закрытой месильной машины 80. Кроме того, в настоящей конфигурации можно повысить характеристики сдвига материала закрытой месильной машины 80 при помощи концевых секций пары длинных лопастей 20 и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести материала закрытой месильной машины 80 повышаются посредством увеличения угла закручивания длинных лопастей 20. Следовательно, в настоящей конфигурации получена закрытая месильная машина 80, имеющая высокие свойства текучести материала и высокие свойства сдвига материала.
Первый месильный ротор 1 является месильным ротором взаимно зацепляющегося типа закрытой месильной машины 80 и содержит роторную секцию 10, которая расположена в камере 70s закрытой месильной машины 80. Роторная секция 10 имеет основной корпус 15 роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть 20 и две короткие лопасти (30, 40), расположенные на поверхности основного корпуса 15 роторной секции; длина L4 длинной лопасти 20 в направлении F вращения роторной секции 10 больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения. Кроме того, отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти 20 в осевом направлении D роторной секции 10 и полной длиной L2 роторной секции 10 в осевом направлении D равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (a/L2) между расстоянием в осевом направлении D от одного конца длинной лопасти 20 до конца основного корпуса 15 роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 расположены таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 расположены взаимно параллельно в камерах 70s закрытой месильной машины 80 и вращаются во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 поочередно повторяют действия сближения и отдаления в направлении F вращения (направлении F' вращения) роторной секции 10 относительно длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5, и в состояниях сближения, описанных выше, длинная лопасть 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 находится в осевом направлении D между двумя короткими лопастями (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1. Кроме того, тогда длинная лопасть 20 первого месильного ротора 1 расположена таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 расположены взаимно параллельно в камерах 70s закрытой месильной машины 80 и вращаются во взаимно противоположных направлениях, первая концевая секция 22, которая является концевой частью задней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 первого месильного ротора 1 в направлении F вращения этой роторной секции 10, и вторая концевая секция 23, которая является концевой частью передней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 в направлении F' вращения этой роторной секции 10, поочередно повторяют действие взаимного сближения и отдаления, и в состоянии сближения, описанном выше, расстояние D1 между центральной осью роторной секции 10 первого месильного ротора 1 и первым передним концом 22t длинной лопасти 20, расстояние D2 между центральной осью роторной секции 10 второго месильного ротора 5 и вторым передним концом 23t длинной лопасти 20 и расстояние D3 между центральными осями пары роторных секций 10 удовлетворяют отношению D1+D2>D3 в направлении М, которое соединяет соответствующие центральные оси пары роторных секций 10 в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению D (сечение G-G').
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти 20 в направлении F вращения роторной секции 10 больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения, и, кроме того, расстояния D1, D2 и D3 в направлении М, соединяющем соответствующие центральные оси пары роторных секций 10, удовлетворяют отношению D1+D2>D3. Таким образом, в наложенных проецируемых видах пары месильных роторов 1 и 5 получена взаимно накладывающаяся часть в направлении вращения роторных секций 10 между концевыми частями длинных лопастей 20 пары месильных роторов 1 и 5. Другими словами, в наложенных проецируемых видах пары месильных роторов 1 и 5 образована часть, где передний конец длинной лопасти 20, который расположен на задней стороне в направлении вращения роторной секции 10, находится на передней стороне задней части длинной лопасти 20, которая расположена на передней стороне в направлении вращения роторной секции 10 (см. район E на фиг.8). Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей 20 пары роторных секций 10 перекрывают путь утечки материала в камерах 70s, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала месильными роторами 1 и 5. Кроме того, в настоящей конфигурации можно повысить характеристики сдвига материала месильными роторами 1 и 5 при помощи концевых секций пары длинных лопастей 20 и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести материала месильных роторов 1 и 5 повышаются посредством увеличения угла закручивания длинных лопастей 20. Следовательно, в настоящей конфигурации получен месильный ротор, имеющий и высокие свойства текучести материала, и высокие свойства сдвига материала.
Здесь были описаны полезные эффекты, полученные при помощи первого месильного ротора 1, но подобные полезные эффекты также могут быть получены при помощи второго месильного ротора 5. Относительно второго месильного ротора 5, ссылку на "направление F вращения" в приведенном выше описании полезных эффектов также следует рассматривать как "направление F' вращения".
Закрытая месильная машина 80 содержит: корпус 70, в котором расположены камеры 70s и который имеет канал 71 для подачи материала, расположенный над камерами 70s, и отверстие 72 для выпуска материала, расположенное под камерами 70s, причем камеры 70s герметично закрыты посредством закрывания канала 71 для подачи материала и отверстия 72 для выпуска материала, и первый месильный ротор 1 и второй месильный ротор 5 взаимно зацепляющегося типа, которые расположены в камерах 70s и которые расположены взаимно параллельно. Кроме того, каждый соответствующий месильный ротор 1 и 5 имеет роторную секцию 10, и соответствующая роторная секция 10 имеют основной корпус 15 роторной секции в круглой цилиндрической форме, одну длинную лопасть 20 и две короткие лопасти (короткая лопасть 30 и средняя лопасть 40), которые расположены на поверхности основного корпуса 15 роторной секции. У каждой роторной секции 10 длина L4 длинной лопасти 20 роторной секции 10 в направлении F вращения (направлении F' вращения) больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения (направлении F' вращения). Кроме того, у каждой роторной секции 10 отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти 20 в осевом направлении D роторной секции 10 и полной длиной L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (a/L2) между расстоянием в осевом направлении D от одного конца длинной лопасти 20 до конца основного корпуса 15 роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса 15 роторной секции в осевом направлении D больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1 расположены таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 вращаются во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти (30, 40) первого месильного ротора 1 поочередно повторяют действия сближения и отдаления в направлении F вращения (направлении F' вращения) роторной секции 10 относительно длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5, и в состояниях сближения, описанных выше, длинная лопасть 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 находится в осевом направлении D между двумя короткими лопастями (30, 40) роторной секции 10 первого месильного ротора 1. Кроме того, длинная лопасть 20 первого месильного ротора 1 расположена таким образом, что в случае, когда роторная секция 10 первого месильного ротора 1 и роторная секция 10 второго месильного ротора 5 вращаются во взаимно противоположных направлениях, первая концевая секция 22, которая является концевой частью задней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 первого месильного ротора 1 в направлении F вращения этой роторной секции 10, и вторая концевая секция 23, которая является концевой частью передней стороны длинной лопасти 20 роторной секции 10 второго месильного ротора 5 в направлении F' вращения этой роторной секции 10, поочередно повторяют действие взаимного сближения и отдаления, и в состоянии сближения, описанном выше, расстояние D1 между центральной осью роторной секции 10 первого месильного ротора 1 и передним концом длинной лопасти 20 этой роторной секции 10, расстояние D2 между центральной осью роторной секции 10 второго месильного ротора 5 и передним концом длинной лопасти 20 этой роторной секции 10 и расстояние D3 между центральными осями пары роторных секций 10 удовлетворяют отношению D1+D2>D3 в направлении М, соединяющем соответствующие центральные оси пары роторных секций 10, в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению D.
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти 20 в направлении F вращения роторной секции 10 больше половины полной длины L5 основного корпуса 15 роторной секции в направлении F вращения, и, кроме того, расстояния D1, D2 и D3 в направлении М, соединяющем соответствующие центральные оси пары роторных секций 10, удовлетворяют отношению D1+D2>D3. Таким образом, в наложенных проецируемых видах пары месильных роторов 1 и 5 образована взаимно накладывающаяся часть в направлении вращения роторных секций 10 между концевыми частями длинных лопастей 20 пары месильных роторов 1 и 5. Другими словами, в наложенном проецируемом виде пары месильных роторов 1 и 5 образована часть, где передний конец длинной лопасти 20, который расположен на задней стороне в направлении вращения роторной секции 10, находится на передней стороне задней части длинной лопасти 20, которая расположена на передней стороне в направлении вращения роторной секции 10 (см. район E на фиг.8). Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей 20 пары роторных секций 10 перекрывают путь утечки материала в камерах 70s, таким образом, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала закрытой месильной машиной 80. Кроме того, в настоящей конфигурации можно повысить характеристики сдвига материала закрытой месильной машиной 80 при помощи концевых секций пары длинных лопастей 20 и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести материала в закрытой месильной машине 80 повышаются из-за увеличения угла закручивания длинных лопастей 20. Следовательно, в настоящей конфигурации получена закрытая месильная машина 80, имеющая и высокие свойства текучести материала, и высокие свойства сдвига материала.
Кроме того, если сближающихся частей месильных лопастей на двух месильных роторах 1 и 5 немного, то замешиваемый материал, который пристает к месильным лопастям одного из месильных роторов, остается приставшим, вместо того, чтобы быть соскобленным месильными лопастями другого месильного ротора, и, таким образом, остается на поверхностях месильных лопастей месильного ротора. В настоящем варианте осуществления изобретения месильные лопасти двух месильных роторов 1 и 5 сближаются друг с другом в большем количестве положений, чем в обычном месильном роторе, где пара длинных лопастей взаимно не накладывается. Более конкретно, рассматривая, в частности, длинную лопасть 20 одной из роторных секций 10, не только эта длинная лопасть 20 противостоит двум коротким лопастям (короткой лопасти 30 и средней лопасти 40) другой роторной секции 10 в двух положениях, но, кроме того, длинная лопасть 20 также противостоит длинной лопасти 20 другой роторной секции 10 в двух положениях первой концевой секции 22 и второй концевой секции 23 длинной лопасти 20. Другими словами, одна длинная лопасть 20 имеет сближающиеся части в четырех положениях относительно другой длинной лопасти 20. Таким образом, в закрытой месильной машине 80 можно ограничить частичное приставание замешиваемого материала к поверхностям роторных секций 10 месильных роторов и вращение вместе с роторными секциями 10 на поверхностях роторных секций 10.
Как описано выше, в закрытой месильной машине 80 согласно настоящему варианту осуществления изобретения существует большое количество сближающихся частей между месильными лопастями пары месильных роторов 1 и 5. Таким образом, большое количество замешиваемого материала соскабливается с поверхностей месильных роторов на сближающихся частях соответствующих месильных лопастей, и, следовательно, открыта большая площадь контактной поверхности месильных роторов, которая вступает в контакт с замешиваемым материалом. Кроме того, так как частота сближения между месильными лопастями пары месильных роторов 1 и 5 высокая, время, в течение которого контактная поверхность покрыта замешиваемым материалом, небольшое. Следовательно, благодаря закрытой месильной машине 80 получена высокая эффективность замешивания.
Практические примеры
Далее будут описаны практические примеры выполнения закрытой месильной машины согласно настоящему изобретению.
Эксперимент 1
Сначала был выполнен эксперимент по перемешиванию замешиваемого материала с использованием закрытой месильной машины (Kobelco BB-16), которая включает месильные роторы в соответствии с практическим примером варианта осуществления настоящего изобретения, и было оценено качество материала после замешивания (Эксперимент 1). Здесь качество материала было оценено посредством измерения значения ΔG' материала. Значение ΔG' означает разность между динамическим модулем упругости в случае с небольшой деформацией материала после замешивания и динамическим модулем упругости в случае большой деформации материала после замешивания и является индикатором, используемым для оценки качества относительно дисперсии наполнителя в материале после замешивания. Динамический модуль упругости в случае с малой деформацией материала после замешивания получен благодаря вязкоупругим свойствам конфигурации невулканизованного каучука. Если значение ΔG' небольшое, то качество замешиваемого материала относительно распределения наполнителя хорошее. Кроме того, ΔG' представлено разностью модулей жесткости между материалом, скомбинированным с силиконом, и материалом, который не скомбинирован с силиконом.
Замешиваемые агенты и части на сотню частей резины
Материалы, скомбинированные как замешиваемый материал в данном эксперименте, и их величины в частях на сотню частей резины показаны ниже.
Растворный стиролбутадиеновый каучук: 96;
бутадиеновый каучук: 30;
силикон: 80;
силиконовое связующее вещество: 6,4;
ZnO: 3,0;
стеариновая кислота: 2,0;
ароматическое масло: 15;
противостаритель резины п-фенилендиамин 6: 1,5;
антиозонантный воск: 1,0;
PHR (части на сотню частей резины, как весовые части) означают веса соответствующих ингредиентов, когда вес резины составляет 100, S-SBR - это полимеризованный в растворе бутадиен-стирольный каучук, и BR - это бутадиеновый каучук. Кроме того, PPD - это п-фенилендиамин.
Сравнительные примеры
Далее будет описан сравнительный пример Эксперимента 1. В закрытой месильной машине в соответствии со сравнительным примером используются два месильных ротора (месильный ротор 901 и месильный ротор 905), которые показаны в наложенном проецируемом виде на фиг.23. Месильный ротор 901 и месильный ротор 905 в соответствии с настоящим сравнительным примером, соответственно, содержат основной корпус 915 роторной секции круглой цилиндрической формы и три месильные лопасти (длинная лопасть 920, короткая лопасть 930 и средняя лопасть 940), которые расположены на поверхности этого основного корпуса 915 роторной секции.
На фиг.23 части, обозначенные ссылочными позициями 901, 905, 910, 915, 920, 921, 924, 925, 929, 930, 931, 932, 940, 941 и 942, соответствуют, соответственно, частям, обозначенным ссылочными позициями 1, 5, 10, 15, 20, 21, 24, 25, 29, 30, 31, 32, 40, 41 и 42 в варианте осуществления изобретения, описанном выше. Кроме того, на фиг.23 ссылочные позиции, относящиеся к частям, включенным в месильный ротор 901, не подчеркнуты, тогда как ссылочные позиции, относящиеся к частям, включенным в месильный ротор 905, подчеркнуты.
В этом сравнительном примере длина длинной лопасти 920 в направлении F вращения месильного ротора 901 составляет меньше одной половины полной длины основного корпуса 915 роторной секции в направлении F вращения. В сравнительном примере нет каких-либо наложенных частей в соответствующих концевых секциях пары длинных лопастей 920, как обозначено пунктирным кругом N на фиг.23. Часть между концевыми секциями двух длинных лопастей 920, показанная пунктирным кругом N, формирует путь утечки материала. Кроме того, в сравнительном примере углы закручивания длинной лопасти 920, короткой лопасти 930 и средней лопасти 940 относительно осевого направления D аналогичны углам закручивания соответствующих частей в месильном роторе, относящемся к практическому примеру, который используется в Эксперименте 1, описанном выше. Кроме того, в паре месильных роторов сравнительного примера, при вращении месильных роторов, в то время как длинная лопасть 920 одного месильного ротора находится между двумя короткими лопастями другого месильного ротора (короткой лопастью 930 и средней лопастью 940) в осевом направлении D, эти две короткие лопасти повторяют действие сближения и отдаления относительно длинной лопасти 920.
На фиг.19 результаты замешивания с использованием первого месильного ротора 1 и второго месильного ротора 5 практического примера, описанного выше, обозначены сплошной линией, и результаты замешивания с использованием месильных роторов согласно сравнительному примеру обозначены пунктирной линией. Вертикальная ось графика соответствует значению ΔG', и горизонтальная ось представляет температуру замешиваемого материала (выходную температуру) при выпуске из отверстия 72 для выпуска материала.
Как показано на фиг.19, результаты эксперимента замешивания указывают, что значение ΔG', относящееся к практическому примеру, ниже значения ΔG' в сравнительном примере в диапазоне температуры материала 155-160°C. На основе этого результата, в соответствии с настоящим примером, можно видеть, что качество замешиваемого материала улучшено по сравнению со сравнительным примером.
В случае с замешиваемым материалом, с которым скомбинирован силикон, с ним комбинируют модификатор силикона для связывания силикона и резины, и этот модификатор силикона взаимодействует с силиконом, например, в диапазоне температур материала от 140°C до 160°C (диапазоне высокой температуры). Следовательно, чтобы реакция между силиконом и модификатором силикона происходила эффективно, необходимо равномерно перемешивать силикон и модификатор силикона в температурном диапазоне приблизительно от 140°C до 160°C. При условии, что угол закручивания трех месильных лопастей месильного ротора (длинной лопасти, средней лопасти и короткой лопасти) равен или больше 45 градусов и равен или меньше 61 градуса, возможно однородное перемешивание силикона и модификатора силикона.
Кроме того, в настоящем практическом примере с замешиваемым материалом комбинируют силикон, но даже в случае с перемешиванием замешиваемого материала, который включает большое количество других смешиваемых агентов (наполнителей и т.п.), получают удовлетворительные полезные эффекты относительно дисперсности смешиваемых агентов, если используется закрытая месильная машина, содержащая месильные роторы в соответствии с практическим примером.
Эксперимент 2
Затем было вычислено отношение между производительностью выдавливания материала во время замешивания в осевом направлении D месильного ротора и углом закручивания месильных лопастей. Производительность выдавливания материала является индикатором характеристик текучести материала в осевом направлении D месильных роторов в закрытой месильной машине, и чем больше эта величина, тем выше характеристики текучести, и может быть достигнуто более однородное перемешивание материала. Производительность Q выдавливания материала выражена следующим уравнением.
Q=α·N-(β·ΔР/µ)-(γ·ΔP/µ);
Q: производительность выдавливания материала;
-1
N: частота [с] вращения ротора;
µ.: вязкость [Па·с];
ΔP: изменение [Па] давления;
α, β, γ: коэффициенты, относящиеся к форме ротора.
На фиг.20 показаны результаты вычисления с использованием приведенного выше уравнения. На фиг.20 вертикальная ось указывает относительное значение производительности выдавливания материала, и горизонтальная ось указывает угол закручивания трех месильных лопастей (длинной лопасти, средней лопасти и короткой лопасти). Как показано на фиг.20, результаты эксперимента продемонстрировали, что производительность выдавливания материала становится меньшей, если угол закручивания месильных лопастей становится слишком малым или слишком большим. Кроме того, на фиг.20 можно также видеть, что производительность выдавливания материала является большой, когда угол закручивания месильных лопастей находится в диапазоне 43° или больше и 61° или меньше, и, таким образом, свойства текучести материала становятся более высокими в этом диапазоне. Кроме того, можно также видеть, что производительность выдавливания материала еще больше, когда угол закручивания месильных лопастей находится в диапазоне 47° или больше и 57° или меньше, и, таким образом, свойства текучести материала становятся еще более высокими в этом диапазоне. Производительность выдавливания материала становилась максимальной, когда угол закручивания месильных лопастей составлял около 50°.
Эксперимент 3
Затем было выполнено испытание с использованием зерен и с применением закрытой месильной машины согласно настоящему варианту осуществления изобретения (Эксперимент 3). Испытание с использованием зерен представляет собой эксперимент, в котором замешивается образцовый материал, в который внедрено большое количество зерен, и оценивается состояние распределения (состояние текучести) зерен в материале после замешивания. Кроме того, этот эксперимент был выполнен в течение времени замешивания, соответственно, заданного продолжительностью 30 секунд и 40 секунд.
В данном эксперименте, аналогично Эксперименту 1, эксперимент замешивания был выполнен с использованием месильных роторов, имеющих длинные лопасти, которые имеют длину в направлении F вращения, составляющую больше половины полной длины роторной секции 10, причем длинные лопасти расположены таким образом, что существуют перекрывающиеся части соответствующих концевых частей длинных лопастей двух месильных роторов, и имеют такие же углы закручивания соответствующих месильных лопастей месильных роторов относительно осевого направления D, как и углы закручивания соответствующих месильных лопастей месильных роторов, используемых в Эксперименте 1. В этом эксперименте замешивания, после замешивания содержащего зерна образцового материала в камерах, внутреннее пространство камер было разделено на множество районов по существу одинакового объема, заданное количество образцового материала было извлечено соответственно из каждого из этих районов, и количество зерен, содержащихся в каждой из таким образом извлеченных проб образцового материала, было измерено соответственно. Затем были вычислены среднее количество и среднеквадратическое отклонение количества взвешенных зерен, содержащихся в образцовом материале в каждом из районов, и величина среднеквадратического отклонения/среднего значения была определена посредством деления среднеквадратического отклонения на среднее значение. Результаты вычисления показаны на фиг.21.
Вертикальная ось на фиг.21 указывает величину среднеквадратического отклонения/среднего значения, и чем меньше эта величина, тем более равномерно смешаны зерна в образцовом материале. Другими словами, чем меньше величина среднеквадратического отклонения/среднего значения, тем лучше оценка, которая может относиться к характеристике распределения и характеристике смешивания месильных роторов и содержащей их тестомесильной машины. Кроме того, горизонтальная ось на фиг.21 указывает угол закручивания трех месильных лопастей (длинной лопасти, средней лопасти и короткой лопасти). Пунктир с двумя точками "среднее значение 30 с/40 с" на фиг.21 представляет среднее значение "среднеквадратического отклонения/среднего значения", когда время замешивания составляет 30 секунд, и "среднеквадратическое отклонение/среднее значение", когда время замешивания составляет 40 секунд. Это среднее значение получено посредством выведения среднего арифметического величины "среднеквадратического отклонения/среднего значения" для времени замешивания 30 секунд и величины "среднеквадратического отклонения/среднего значения" для времени замешивания 40 секунд, соответственно, для различных углов закручивания месильных лопастей. Величина "среднее значение 30 с/40 с" используется для оценки результатов эксперимента, чтобы оценить эффекты углов закручивания месильных лопастей месильных роторов при исключении эффектов времени замешивания. На основе результатов, показанных на фиг.21, можно видеть, что величина среднеквадратического отклонения/среднего значения становится меньшей, когда угол закручивания месильных лопастей равен или больше 45° и равен или меньше 61°, и что величина среднеквадратического отклонения/среднего значения резко снижается, когда угол закручивания месильных лопастей равен или больше 50° и равен или меньше 57°. Другими словами, можно видеть, что если угол закручивания месильных лопастей равен или больше 50° и равен или меньше 57°, достигается особенно заметный эффект сдерживания изменения характеристик смешивания месильных роторов.
Пример модификации
Далее со ссылками на фиг.22 будет описан пример модификации варианта осуществления изобретения, описанного выше. На фиг.22 части, которые подобны частям в варианте осуществления изобретения, описанном выше, обозначены такими же ссылочными позициями, как и соответствующие части варианта осуществления изобретения, описанного выше. На фиг.22 показан наложенный проецируемый вид пары месильных роторов в соответствии с этим примером модификации. Приведенное ниже описание сосредоточено на части, которая отличается от варианта осуществления изобретения, описанного выше, и части и элементы, которые подобны таковым в варианте осуществления изобретения, описанном выше, здесь не описаны. На фиг.22 части, обозначенные ссылочными позициями 201, 205, 220, 221, 222, 222t, 224 и 225, соответственно, соответствуют частям, обозначенным ссылочными позициями 1, 5, 20, 21, 22, 22t, 24 и 25 в варианте осуществления изобретения, описанном выше. Кроме того, на фиг.22 ссылочные позиции, относящиеся к частям, включенным в первый месильный ротор 201, не подчеркнуты, тогда как ссылочные позиции, относящиеся к частям, включенным во второй месильный ротор 205, подчеркнуты.
В паре месильных роторов, соответствующих настоящему примеру модификации (первого месильного ротора 201 и второго месильного ротора 205), форма длинной лопасти 220 отличается от формы длинной лопасти 20, соответствующей варианту осуществления изобретения, описанному выше. Более конкретно, форма второй концевой секции 23, которая является концевой секцией на передней стороне в направлении вращения месильного ротора длинной лопасти 220, подобна форме второй концевой секции 23 длинной лопасти 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, но форма первой концевой секции 222, которая является концевой секцией длинной лопасти 220 на задней стороне в направлении вращения месильного ротора, отличается от формы первой концевой секции 22 длинной лопасти 20 в соответствии с вариантом осуществления изобретения, описанным выше. Другими словами, наклонная поверхность 29 не сформирована на первой концевой секции 222 длинной лопасти 220. Кроме того, длина длинной лопасти 220 в осевом направлении D месильного ротора короче длины длинной лопасти 20, соответствующей варианту осуществления изобретения, описанному выше, в этом же направлении. Более подробно, в первой концевой секции 222 передняя концевая часть первой концевой секции 22 варианта осуществления изобретения, описанного выше, включающая наклонную поверхность 29, исключена, и первая концевая секция 222 короче, чем первая концевая секция 22 в варианте осуществления изобретения, описанном выше, на соответствующую величину. Месильный ротор может иметь конструкцию, аналогичную конструкции этого модифицированного примера. Вид поперечного сечения месильного ротора в положении P-P' на фиг.22 подобен виду в поперечном сечении месильного ротора в положении G-G' в описанном выше варианте осуществления изобретения (фиг.18).
Другие варианты осуществления изобретения
Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены вариантом осуществления изобретения и примером модификации, описанными выше. Например, в варианте осуществления изобретения, описанном выше, вал 10j ротора и вал 10k ротора имеют различные формы, но эти валы ротора могут иметь одинаковую форму. Более конкретно, форма двух валов ротора, между которыми расположена роторная секция 10, может быть симметричной формой. В соответствии с конфигурацией этого типа, можно использовать один тип месильного ротора для каждой пары месильных роторов посредством изменения только направления расположения, и, таким образом, время сборки и стоимость можно уменьшить.
Сущность вариантов осуществления изобретения
Сущность описанного выше варианта осуществления изобретения состоит в следующем.
Более конкретно, месильный ротор, относящийся к описанному выше варианту осуществления изобретения, представляет собой месильный ротор взаимно зацепляющегося типа, используемый в закрытой месильной машине, имеющей корпус, внутри которого расположена камера, содержащая роторную секцию, которая расположена в камере. Роторная секция имеет основной корпус роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть и две короткие лопасти, расположенные на поверхности основного корпуса роторной секции. Длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения. Отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти в осевом направлении роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (x/L2) между расстоянием x в осевом направлении от одного конца длинной лопасти до конца основного корпуса роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращается во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти одной из роторных секций поочередно повторяют действие сближения и действие отдаления в направлении вращения роторной секции относительно длинной лопасти другой из роторных секций, и в состоянии сближения длинная лопасть другой из роторных секций находится между двумя короткими лопастями одной из роторных секций в осевом направлении. Длинные лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращается во взаимно противоположных направлениях, концевая секция на задней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти одной из роторных секций и концевая секция на передней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти другой роторной секции поочередно повторяют действие взаимного сближения и действие отдаления, и в состоянии сближения концевая секция на передней стороне и концевая секция на задней стороне противостоят друг другу в направлении вращения роторных секций на линии, которая связывает соответствующие центральные оси пары роторных секций в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению.
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения, и когда длинные лопасти пары роторных секций сближаются друг с другом, соответствующие концевые секции длинных лопастей противостоят друг другу в направлении вращения роторной секции на линии, связывающей соответствующие центральные оси пары роторных секций, другими словами, в направлении, перпендикулярном линии, связывающей соответствующие центральные оси пары роторных секций. Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей пары роторных секций перекрывают путь утечки материала в камерах, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала. Кроме того, в целом, если угол закручивания месильных лопастей увеличен, свойства сдвига снижаются, но в настоящей конфигурации можно увеличить свойства сдвига материала при помощи концевых секций пары длинных лопастей, как описано выше, и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести материала повышаются посредством увеличения угла закручивания длинной лопасти. Как описано выше, согласно данной конструкции, получен месильный ротор, имеющий и высокие свойства текучести материала, и высокие свойства сдвига материала.
Здесь "длинная лопасть" является месильной лопастью, в которой длина в осевом направлении роторной секции центральной линии концевой секции, расположенной на вершине месильной лопасти, больше половины полной длины L2 роторной секции в осевом направлении, и "короткая лопасть" является месильной лопастью, в которой длина в осевом направлении роторной секции центральной линии концевой секции, расположенной на вершине месильной лопасти, равна или меньше половины полной длины L2 роторной секции в осевом направлении.
"Один конец длинной лопасти" означает любой конец длинной лопасти в ее продольном направлении. Кроме того, расстояние от одного конца длинной лопасти до конца роторной секции, который находится вблизи одного конца длинной лопасти, и расстояние от другого конца длинной лопасти до конца роторной секции, который находится вблизи другого конца длинной лопасти, могут быть одинаковыми или разными расстояниями.
"Две короткие лопасти", расположенные на одной роторной секции, могут иметь одинаковую длину или разные длины в осевом направлении роторной секции.
"Закрытая месильная машина" месит материал, такой как резина, пластмасса и т.п., в периодическом процессе.
"Камера" - это месильная камера, которая содержит месильный ротор. Перемешивание материала выполняется месильными роторами в камере.
Кроме того, в состоянии сближения должно существовать, в определенном положении в месильном роторе, одно поперечное сечение, в котором концевая секция на задней стороне и концевая секция на передней стороне взаимно противоположны в направлении вращения роторной секции на линии, которая связывает центральные оси пары роторных секций, и когда состояние сближения происходит в этом одном поперечном сечении, в месильном роторе может существовать поперечное сечение, в котором состояние сближения этого вида не происходит, другими словами, поперечное сечение, в котором концевая секция на задней стороне и концевая секция на передней стороне находятся в отделенном состоянии.
В месильном роторе, описанном выше, длинная лопасть может иметь угол закручивания, равный или больше 45 градусов и равный или меньше 61 градуса относительно осевого направления.
Благодаря принятию конструкции этого типа, можно сдерживать изменения характеристик смешивания месильных роторов.
В этом случае длинная лопасть может иметь угол закручивания, равный или больше 50 градусов и равный или меньше 57 градусов относительно осевого направления.
Благодаря принятию конструкции этого типа, также можно сдерживать изменения характеристик смешивания месильных роторов.
Более конкретно, закрытая месильная машина, относящаяся к варианту осуществления изобретения, описанному выше, содержит: корпус, в котором расположена камера, канал подачи материала, расположенный над камерой, канал выпуска материала, расположенный под камерой, и камера герметично уплотнена посредством закрывания канала подачи материала и канала выпуска материала; и пару месильных роторов взаимно зацепляющегося типа, находящихся в камере и расположенных параллельно друг другу. Пара месильных роторов, соответственно, имеет роторную секцию, и каждая роторная секция имеет основной корпус роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть и две короткие лопасти, расположенные на поверхности основного корпуса роторной секции. В каждой из роторных секций длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения. В каждой из роторных секций отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти в осевом направлении роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (x/L2) между расстоянием x в осевом направлении от одного конца длинной лопасти до конца основного корпуса роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций вращается во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти одной из роторных секций поочередно повторяют действие сближения и действие отдаления в направлении вращения роторной секции относительно длинной лопасти другой из роторных секций, и в состоянии сближения длинная лопасть другой из роторных секций находится между двумя короткими лопастями одной из роторных секций в осевом направлении. Длинные лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций вращается во взаимно противоположных направлениях, концевая секция на задней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти одной из роторных секций и концевая секция на передней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти другой из роторных секций поочередно повторяют действие взаимного сближения и действие взаимного отдаления, и в состоянии сближения концевая секция на передней стороне и концевая секция на задней стороне противостоят друг другу в направлении вращения роторных секций на линии, которая связывает соответствующие центральные оси пары роторных секций в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению.
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения, и когда длинные лопасти пары роторных секций сближаются друг с другом, соответствующие концевые секции длинных лопастей противостоят друг другу в направлении вращения роторной секции на линии, связывающей соответствующие центральные оси пары роторных секций, другими словами, в направлении, перпендикулярном линии, связывающей соответствующие центральные оси пары роторных секций. Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей пары роторных секций перекрывают путь утечки материала в камерах, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала. Кроме того, обычно, если угол закручивания месильных лопастей увеличен, свойства сдвига снижаются, но в настоящей конфигурации можно увеличить свойства сдвига материала при помощи концевых секций пары длинных лопастей, описанных выше, и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести повышаются из-за увеличения угла закручивания длинной лопасти. Как описано выше, согласно данной конструкции, получена закрытая месильная машина, имеющая и высокие свойства текучести материала, и высокие свойства сдвига материала.
Значения терминов "длинная лопасть", "один конец длинной лопасти", "две короткие лопасти", "закрытая месильная машина", "камера" и "одно поперечное сечение" аналогичны данным в приведенном выше описании, и, таким образом, их дополнительное пояснение здесь опущено.
Кроме того, месильный ротор, относящийся к варианту осуществления изобретения, описанному выше, является месильным ротором взаимно зацепляющегося типа, используемым в закрытой месильной машине, имеющей корпус, внутри которого расположена камера, содержащая роторную секцию, которая расположена в камере. Роторная секция имеет основной корпус роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть и две короткие лопасти, расположенные на поверхности основного корпуса роторной секции. Длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения. Отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти в осевом направлении роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (x/L2) между расстоянием x в осевом направлении от одного конца длинной лопасти до конца основного корпуса роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращается во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти одной из роторных секций поочередно повторяют действие сближения и действие отдаления в направлении вращения роторной секции относительно длинной лопасти другой из роторных секций, и в состоянии сближения длинная лопасть другой из роторных секций находится между двумя короткими лопастями одной из роторных секций в осевом направлении. Длинные лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций расположена взаимно параллельно в камере закрытой месильной машины и вращаются во взаимно противоположных направлениях, концевая секция на задней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти одной из роторных секций и концевая секция на передней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти другой из роторных секций поочередно повторяют действие взаимного сближения и действие взаимного отдаления, и в состоянии сближения расстояние D1 между центральной осью одной из роторных секций и передним концом длинной лопасти этой роторной секции, расстояние D2 между центральной осью другой из роторных секций и передним концом длинной лопасти этой роторной секции и расстояние D3 между соответствующими центральными осями пары роторных секций удовлетворяют отношению D1+D2>D3 в направлении, связывающем соответствующие центральные оси пары роторных секций в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению.
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения, и, кроме того, расстояния D1, D2 и D3 в направлении, связывающем соответствующие центральные оси пары роторных секций, удовлетворяют отношению D1+D2>D3. Таким образом, в наложенных проецируемых видах пары месильных роторов получена взаимно наложенная часть в направлении вращения роторных секций между концевыми частями длинных лопастей пары месильных роторов. Другими словами, в наложенном проецируемом виде пары месильных роторов образована часть, где передний конец длинной лопасти, который расположен на задней стороне в направлении вращения роторной секции, находится на передней стороне заднего конца длинной лопасти, который расположен на передней стороне в направлении вращения роторной секции. Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей пары роторных секций перекрывают путь утечки материала в камерах, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала. Кроме того, обычно, если угол закручивания месильных лопастей увеличен, свойства сдвига уменьшаются, но в настоящей конфигурации можно увеличить свойства сдвига материала при помощи концевых секций пары длинных лопастей, описанных выше, и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести материала повышаются, посредством увеличения угла закручивания длинной лопасти. Как описано выше, согласно данной конструкции, получены месильные роторы, имеющие и высокие свойства текучести материала, и высокие свойства сдвига материала.
Значения "длинная лопасть", "один конец длинной лопасти", "две короткие лопасти", "закрытая месильная машина", "камера" и "одно поперечное сечение" аналогичны данным в приведенном выше описании, и, таким образом, их дополнительное пояснение здесь опущено.
Кроме того, закрытая месильная машина, относящаяся к варианту осуществления изобретения, описанному выше, содержит: корпус, в котором расположена камера, канал подачи материала, расположенный над камерой, канал выпуска материала, расположенный под камерой, и камера герметично уплотнена посредством закрывания канала подачи материала и канала выпуска материала; и пару месильных роторов взаимно зацепляющегося типа, находящихся в камере и расположенных параллельно друг другу. Пара месильных роторов, соответственно, имеет роторную секцию, и каждая роторная секция имеет основной корпус роторной секции круглой цилиндрической формы и одну длинную лопасть и две короткие лопасти, расположенные на поверхности основного корпуса роторной секции. В каждой из роторных секций длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения. В каждой из роторных секций отношение (L1/L2) между длиной L1 длинной лопасти в осевом направлении роторной секции и полной длиной L2 основного корпуса роторной секции в осевом направлении равно или больше 0,6 и меньше 1, и отношение (x/L2) между расстоянием x в осевом направлении от одного конца длинной лопасти до конца основного корпуса роторной секции и полной длиной L2 роторной секции в осевом направлении больше 0 и равно или меньше 0,2. Две короткие лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций вращается во взаимно противоположных направлениях, две короткие лопасти одной из роторных секций поочередно повторяют действие сближения и действие отдаления в направлении вращения роторной секции относительно длинной лопасти другой из роторных секций, и в состоянии сближения длинная лопасть другой из роторных секций находится между двумя короткими лопастями одной из роторных секций в осевом направлении; и длинные лопасти расположены таким образом, что в случае, когда пара роторных секций вращается во взаимно противоположных направлениях, концевая секция на задней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти одной из роторных секций и концевая секция на передней стороне в направлении вращения роторной секции длинной лопасти другой из роторных секций поочередно повторяют действие взаимного сближения и действие взаимного отдаления, и в состоянии сближения расстояние D1 между центральной осью одной из роторных секций и передним концом длинной лопасти этой роторной секции, расстояние D2 между центральной осью другой из роторных секций и передним концом длинной лопасти этой роторной секции и расстояние D3 между соответствующими центральными осями пары роторных секций удовлетворяют отношению D1+D2>D3 в направлении, связывающем соответствующие центральные оси пары роторных секций, в одном поперечном сечении, перпендикулярном осевому направлению.
В этой конфигурации длина L4 длинной лопасти в направлении вращения роторной секции больше половины полной длины L5 основного корпуса роторной секции в направлении вращения, и, кроме того, расстояния D1, D2 и D3 в направлении, связывающем соответствующие центральные оси пары роторных секций, удовлетворяют отношению D1+D2>D3. Таким образом, в наложенных проецируемых видах пары месильных роторов получена взаимно наложенная часть в направлении вращения роторных секций между концевыми частями длинных лопастей пары месильных роторов. Другими словами, в наложенном проецируемом виде пары месильных роторов образована часть, где передний конец длинной лопасти, которая расположена на задней стороне в направлении вращения роторной секции, находится на передней стороне задней части длинной лопасти, которая расположена на передней стороне в направлении вращения роторной секции. Следовательно, поскольку взаимно противоположные концевые секции длинных лопастей пары роторных секций перекрывают путь утечки материала в камерах, можно уменьшить или исключить утечку материала через зазор между двумя концевыми секциями. Таким образом, можно повысить характеристики сдвига материала. Кроме того, обычно, если угол закручивания месильных лопастей увеличен, свойства сдвига уменьшаются, но в настоящей конфигурации можно увеличить свойства сдвига материала при помощи концевых секций пары длинных лопастей, описанных выше, и, таким образом, можно поддерживать высокие характеристики сдвига, даже если свойства текучести материала повышаются из-за увеличения угла закручивания длинной лопасти. Как описано выше, согласно данной конструкции, получена закрытая месильная машина, имеющая и высокие свойства текучести материала, и высокие свойства сдвига материала.
Понятия "длинная лопасть", "один конец длинной лопасти", "две короткие лопасти", "закрытая месильная машина", "камера" и "одно поперечное сечение" аналогичны данным в приведенном выше описании, и, таким образом, их дополнительное пояснение здесь опущено.
Промышленное применение
Настоящее изобретение может использоваться для закрытой месильной машины для замешивания материала, такого как резина.