KR102253419B1

KR102253419B1 - 혼련 장치

Info

Publication number: KR102253419B1
Application number: KR1020167028887A
Authority: KR
Inventors: 코헤이 사와
Original assignee: 코헤이 사와
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2021-05-17
Also published as: RU2675903C2; US20170043502A1; RU2016145400A3; TW201600168A; EP3135448A4; BR112016024763B1; ES2732857T3; US10220544B2; CN106232312A; BR112016024763A2; KR20160145593A; JP6198666B2; TWI658859B; EP3135448B1; CN106232312B; EP3135448A1; JP2015205464A; WO2015163320A1; RU2016145400A

Abstract

배럴 내에 배치된 샤프트에 탈착 가능하게 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 구성되는 혼련부를 갖춘 혼련 장치가, 외경(D)에 관계한 제1 길이(L1)를 갖는 제1 세그먼트 부품과, 제1 길이(L1)보다 짧은 제2 길이(L2)를 갖는 제2 세그먼트 부품과, 제1 길이(L1)보다 긴 제3 길이(L3)를 갖는 제3 세그먼트 부품을 갖추되, 제1 길이(L1)는 [외경(D) × 계수(a)]이고, 제2 길이(L2)는 [제1 길이(L1) / 계수(b)]이며, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) × 계수(b)]이고, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]이며, 혼련부에 있어서 복수의 세그먼트 부품에 의해 세그먼트 패턴이 다른 세그먼트 패턴과 교환 가능하게 샤프트에 장착된다.

Description

혼련 장치 {KNEADING DEVICE}

본 발명은 배럴 내에 공급된 혼련 재료에 대해 혼련 처리를 시행하는 혼련 장치에 관한 것으로, 특히 배럴 내에 배치된 샤프트(shaft, 축)에 탈착 가능하게 장착된 복수의 세그먼트 부품(segment parts)에 의해 구성되는 혼련부(混練部)를 갖춘 혼련 장치에 관한 것이다.

종래, 혼련 재료에 대한 혼련 처리를 시행하는 혼련 장치로서 다양한 구성의 것이 알려져 있다. 이러한 혼련 장치에서의 혼련부는, 혼련 재료의 반송을 주목적으로 하는 스크루 요소(screw element)나 혼련을 주목적으로 하는 니딩 블록(kneading block, 교반 블록) 등의 부품에 의해 구성된다. 이들 부품은 세그먼트 부품이라고 일컬어지고, 복수의 세그먼트 부품을 샤프트(예를 들어 스플라인 샤프트(spline shaft))에 선택적으로 결합시켜 장착함으로써, 요구하는 사양·기능을 갖는 혼련부가 구성된다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

이와 같이 복수의 세그먼트 부품을 샤프트에 선택적으로 조합시켜 장착 가능하게 하기 위해, 각각의 세그먼트 부품은 미리 정해진 복수의 길이의 부품으로서 준비되어 있다. 예를 들어, 외경 50mm의 스크루 세그먼트 부품으로서는 길이 30mm, 45mm, 60mm의 3종류의 부품이 준비되고, 또 외경 90mm의 스크루 세그먼트 부품으로서는 길이 50mm, 80mm, 100mm의 3종류 부품이 준비되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2008-132672 호 공보

그렇지만, 이러한 종래의 혼련 장치에서는, 동일 외경의 복수 종류의 세그먼트 부품은 제작 관리하기 쉬운 길이, 예를 들어 5mm의 정수배의 길이로 제작되는 경우가 많아, 동일 외경의 세그먼트 부품 사이의 상관성(相關性)이 적다. 그 때문에, 서로 다른 길이의 세그먼트 부품을 선택하여 샤프트에 장착하는 것과 같은 경우, 선택한 세그먼트 부품의 조합에 따라서는 조립 길이가 변해 버리는 경우가 있어, 선택 가능한 세그먼트 부품의 제한이 크다고 하는 과제가 있다.

또, 대형의 혼련 장치를 제작하는 경우, 먼저 소형의 혼련 장치를 제작하여 그 성능을 실증(實證)하고 나서, 소형의 혼련 장치에 대한 스케일 업(scale up, 규모 확대)을 시행하여 대형의 혼련 장치를 제작하는 경우가 있다. 그렇지만, 세그먼트 부품의 길이는 그 외경마다 치수 관리하기 쉬운 길이가 설정되어 있기 때문에, 소형의 세그먼트 부품과 대형의 세그먼트 부품 사이에는 상사(相似, 닮음) 관계가 없어 장치의 스케일 업을 시행한다고 해도 스케일 업된 성능을 실현할 수 있을지 여부를 알 수 없다고 하는 과제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결함에 있어, 배럴 내에 배치된 샤프트에 탈착 가능하게 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 구성되는 혼련부를 갖춘 혼련 장치에 있어서, 세그먼트 부품의 선택 또는 교환에서의 제한을 적게 함과 더불어, 장치의 스케일 업 또는 다운을 고려한 세그먼트 부품 구성을 갖춘 혼련 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 한 태양(態樣)에 따르면, 배럴과, 배럴 내에 배치되어 회전 구동되는 샤프트와, 샤프트에 탈착 가능하게 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 구성되는 혼련부를 갖추고, 복수의 세그먼트 부품으로서, 외경(D)과 외경(D)에 관계한 제1 길이(L1)를 갖는 제1 세그먼트 부품과, 외경(D)과 제1 길이(L1)보다 짧은 제2 길이(L2)를 갖는 제2 세그먼트 부품 및, 외경(D)과 제1 길이(L1)보다 긴 제3 길이(L3)를 갖는 제3 세그먼트 부품을 갖추되, 제1 길이(L1)는 [외경(D) × 계수(a)]이고, 제2 길이(L2)는 [제1 길이(L1) / 계수(b)]이며, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) × 계수(b)]이고, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]이며, 혼련부에 있어서, 샤프트에 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 세그먼트 패턴이 구성되고, 제1 및 제2 세그먼트 부품을 포함하는 제1 세그먼트 패턴과, 제3 세그먼트 부품을 포함하는 제2 세그먼트 패턴 중 어느 한쪽의 패턴이 다른쪽의 패턴과 교환 가능하게 샤프트에 장착되며, 계수 a 및 계수 b가 양수인 혼련 장치를 제공한다.

본 발명의 태양에 따르면, 복수의 세그먼트 부품에 의해 구성되는 혼련부를 갖춘 혼련 장치에 있어서, 세그먼트 부품의 선택 또는 교환에서의 제한을 적게 할 수 있고, 그와 더불어 장치의 스케일 업 또는 다운을 고려한 세그먼트 부품 구성을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 혼련 장치의 모식적 구성도
도 2는 본 실시 형태의 혼련 장치에 사용되는 세그먼트 부품의 측면도
도 3은 본 실시 형태의 혼련 장치의 세그먼트 패턴(20A)의 구성도
도 4는 본 실시 형태의 혼련 장치의 세그먼트 패턴(20B)의 구성도
도 5는 본 실시 형태의 혼련 장치의 세그먼트 패턴(20C)의 구성도
도 6은 본 실시 형태의 세그먼트 패턴의 구성도로, (A)는 소형의 혼련 장치의 구성도, (B)는 대형의 혼련 장치의 구성도
도 7은 본 실시 형태의 변형예 1의 혼련 장치의 세그먼트 패턴(20D)의 구성도
도 8은 본 실시 형태의 변형예 2의 혼련 장치의 세그먼트 패턴(20E)의 구성도
도 9는 본 실시 형태의 변형예 3의 혼련 장치의 세그먼트 패턴(20F)의 구성도
도 10은 본 실시 형태의 변형예 4의 혼련 장치의 세그먼트 패턴(20G)의 구성도

본 발명의 제1 태양(態樣)의 혼련 장치는, 배럴과, 배럴 내에 배치되어 회전 구동되는 샤프트(shaft, 축)와, 샤프트에 탈착 가능하게 장착된 복수의 세그먼트 부품(segment parts)에 의해 구성되는 혼련부를 갖추고, 복수의 세그먼트 부품으로서, 외경(D)과 외경(D)에 관계한 제1 길이(L1)를 갖는 제1 세그먼트 부품과, 외경(D)과 제1 길이(L1)보다 짧은 제2 길이(L2)를 갖는 제2 세그먼트 부품과, 외경(D)과 제1 길이(L1)보다 긴 제3 길이(L3)를 갖는 제3 세그먼트 부품을 갖추되, 제1 길이(L1)는 [외경(D) × 계수(a)]이고, 제2 길이(L2)는 [제1 길이(L1) / 계수(b)]이며, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) × 계수(b)]이고, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]이며, 혼련부에 있어서, 샤프트에 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 세그먼트 패턴(segment pattern)이 구성되고, 제1 및 제2 세그먼트 부품을 포함하는 제1 세그먼트 패턴과, 제3 세그먼트 부품을 포함하는 제2 세그먼트 패턴 중 어느 한쪽의 패턴이 다른쪽의 패턴과 교환 가능하게 샤프트에 장착되도록 한 것이다.

본 발명의 제2 태양의 혼련 장치는, 제1 태양의 혼련 장치에 있어서, 제2 세그먼트 패턴에서의 샤프트의 축방향의 길이는, 제1 세그먼트 패턴의 길이와 같게 되도록 한 것이다.

본 발명의 제3 태양의 혼련 장치는, 제1 또는 제2 태양의 혼련 장치에 있어서, 각각의 세그먼트 부품은, 스크루 요소 또는 니딩 블록이도록 한 것이다.

본 발명의 제4 태양의 혼련 장치는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 태양의 혼련 장치에 있어서, 제1 내지 제3 세그먼트 부품은 동일한 피치 수를 갖는 스크루 요소이도록 한 것이다.

본 발명의 제5 태양의 혼련 장치는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 태양의 혼련 장치에 있어서, 각각의 세그먼트 부품은 같은 나사 줄수(S)를 갖는 스크루 요소이고, 제1 내지 제3 세그먼트 부품이 갖는 제1 내지 제3 길이(L1, L2, L3)를, n/S로 곱한 길이(n은 자연수)를 갖는 짧은 세그먼트 부품 또는 긴 세그먼트 부품을 더 갖추되, 제1 또는 제2 세그먼트 패턴의 적어도 어느 하나에 짧은 세그먼트 부품 또는 긴 세그먼트 부품이 포함되도록 한 것이다.

이하에, 본 발명에 따른 실시 형태를 도면에 기초해서 상세히 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시 형태)

(혼련 장치의 구성)

본 발명의 한 실시 형태에 따른 혼련 장치(1)의 구성을 도 1의 모식적 구성도에 나타낸다. 또한, 도 1에서는, 본 실시 형태의 혼련 장치(1)에서의 주요 구성에 대해서만 나타내는 것이며, 세부 구성에 대해서는 생략하고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 혼련 장치(또는 혼련 압출 장치; 1)는 배럴(11)과, 배럴(11) 내에 배치되어 회전 구동되는 샤프트(12)와, 샤프트(12)에 탈착 가능하게 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 구성되는 혼련부(13)를 갖춘다.

배럴(11)은, 대체로 원통 형상을 갖고, 그 일단(一端) 측 근방의 원통 둘레면에는, 혼련 장치(1)에서 혼련되는 원료가 투입되는 원료 투입구(14)가 설치되고, 타단(他端)에는 원료가 혼련 처리된 혼련 재료의 출구로 되는 배럴 압출구(15)가 설치되어 있다. 배럴(11)의 원료 투입구(14)에는, 원료 공급 장치로서 호퍼(hopper; 16)가 설치되어 있다. 또한, 혼련 장치(1)에서 혼련 처리되는 원료는, 고체에 한정되지 않고, 액체나 유동체이어도 좋고, 복수의 원료의 혼합 재료이어도 좋다. 또, 원료 공급 장치는 원료가 공급할 수 있는 형태이면 좋은바, 호퍼에 한정되지 않고, 피더(feeder) 등 그 밖의 다양한 구성을 적용할 수 있다.

샤프트(12)는, 대체로 원통 형상의 배럴(11)의 내부 공간에 배치되고, 예를 들어 스플라인 샤프트(spline shaft)가 사용된다. 샤프트(12)의 일단은 회전 구동 장치(17)에 접속되어 있고, 회전 구동 장치(17)에 의해 샤프트(12)가 회전 구동된다. 회전 구동 장치(17)는, 구동 모터(도시하지 않음)와, 구동 모터의 회전수를 설정된 회전수로 변환하여 샤프트(12)에 회전 구동력을 전달하는 기어 기구(도시하지 않음)를 갖춘다.

혼련부(13)는, 샤프트(12)의 외주에 탈착 가능하게 장착되는 복수의 세그먼트 부품(21)에 의해 구성된다. 도 1에 나타낸 혼련 장치(1)에서는, 복수의 세그먼트 부품(21)으로서 스크루 요소(screw element)를 이용하여 구성된 혼련부(13)의 예를 나타내고 있다. 세그먼트 부품으로서는, 혼련 재료의 반송을 주목적으로 하는 스크루 요소 외에, 혼련 재료의 혼련(또는 압축)을 주목적으로 하는 니딩 블록(kneading block, 교반 블록) 등이 사용된다. 또한, 스크루 요소는 혼련 재료를 혼련하는 기능도 가지고 있고, 니딩 블록은 혼련 재료를 반송하는 기능도 가지고 있다. 복수의 세그먼트 부품의 조합에 의해 구성되는 혼련부(13)의 자세한 사항에 대해서는 후술한다.

이러한 구성을 갖는 본 실시 형태의 혼련 장치(1)에 있어서, 투입된 원료를 혼련하여 용융된 상태의 혼련 재료를 압출(壓出, 밀어냄)하는 동작에 대해 설명한다.

먼저, 혼련 장치(1)에 있어서, 호퍼(16)에 원료가 투입되면, 호퍼(16) 내의 원료가 원료 투입구(14)를 통해 배럴(11) 내로 공급된다.

회전 구동 장치(17)에서는, 구동 모터가 일정의 회전수로 회전 구동되고, 기어 기구를 매개로 해서 샤프트(12)가 설정된 회전수로 회전 구동된다. 이에 따라, 배럴(11) 내에 있어서, 샤프트(12)에 장착된 혼련부(13)가 샤프트(12)와 더불어 회전된다.

배럴(11)의 내주면과 혼련부(13)의 외주면 사이의 공간에 공급된 원료는, 혼련부(13)의 회전에 의해, 배럴(11)의 내주면을 따라 주회(周回)하면서 배럴(11)의 선단 측(도 1의 좌측)으로 반송된다. 이 반송 과정에서 혼련부(13)에 의해 재료가 압축되면서 혼련되어 용융하여, 혼련 재료로 된다. 또한, 도 1에서의 샤프트(12)의 축방향 좌향(左向)을, 혼련 재료의 반송 방향(P)으로 한다.

그 후, 배럴 압출구(15)로부터 일정량의 혼련 재료가 연속적으로 압출된다. 혼련 장치(1)에서 혼련되어 압출된 혼련 재료는, 사출 성형 외에, 다양한 처리나 용도에 사용된다.

(세그먼트 부품)

다음으로, 본 실시 형태의 혼련 장치(1)가 갖추는 혼련부(13)를 구성하는 세그먼트 부품(21)의 구성에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 있어서 사용되는 세그먼트 부품의 측면도를 도 2(A), (B), (C)에 나타낸다.

도 2(A)∼(C)에 나타낸 제1∼제3 세그먼트 부품(21A, 21B, 21C)은 스크루 요소형(型)의 세그먼트 부품이다.

도 2(A)에 나타낸 제1 세그먼트 부품(21A)은, 외경(스크루 플라이트의 외경, D)과 이 외경(D)에 관련한 제1 길이(L1)를 갖는다. 도 2(B)에 나타낸 제2 세그먼트 부품(21B)은, 제1 세그먼트 부품(21A)과 같은 외경(D)과, 제1 세그먼트 부품(21A)보다 짧은 제2 길이(L2)를 갖는다. 도 2(C)에 나타낸 제3 세그먼트 부품(21C)은, 제1 세그먼트 부품(21A)과 같은 외경(D)과, 제1 세그먼트 부품(21A)보다 긴 제3 길이(L3)를 갖는다.

또, 제2 길이(L2) 및 제3 길이(L3)는 제1 길이(L1)에 관계된 길이로서 설정되어 있고, 제1 길이(L1)는 외경(D)에 관계된 길이로 설정되어 있다. 구체적으로는, 제1 길이(L1)는 [외경(D) × 계수(a)]로서 설정되어 있다. 제2 길이(L2)는 [제1 길이(L1) / 계수(b)]로서 설정되어 있으며, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) × 계수(b)]로서 설정되어 있다. 더욱이, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]로 되도록 설정되어 있다.

또, 제1∼제3 세그먼트 부품(21A∼21C)은 2줄(즉, 나사 줄수가 2이다)의 스크루 플라이트를 가지고 있으며, 제1∼제3 길이(L1∼L3)는 2줄의 스크루 플라이트의 1피치에 상당하는 길이로서 설정되어 있다. 그 때문에, 제1∼제3 세그먼트 부품(21A∼21C)에서는, 스크루 플라이트의 리드 각이 서로 다르다.

또, 제1∼제3 세그먼트 부품(21A∼21C)의 단면(端面)은, 서로 다른 세그먼트 부품의 단면과 간극 없이 접할 수 있도록, 예를 들어 샤프트(12)로의 장착 상태에 있어서, 샤프트(12)의 축방향에 수직한 면으로서 형성되어 있다.

제2 세그먼트 부품(21B)은, 제1 세그먼트 부품(21A)에 비해 스크루 플라이트의 나사 피치가 좁게 설정되어 있으며, 혼련 재료에 대한 반송 기능보다도 혼련 기능을 높인 부품이다. 제3 세그먼트 부품(21C)은, 제1 세그먼트 부품(21A)에 비해 스크루 플라이트의 나사 피치가 넓게 설정되어 있으며, 혼련 재료에 대한 혼련 기능보다도 반송 기능을 높인 부품이다.

다음에는, 이러한 구성을 갖는 제1∼제3 세그먼트 부품(21A∼21C)으로부터 복수의 세그먼트 부품을 선택하여, 샤프트(12)의 축방향으로 소정의 길이를 갖는 세그먼트 패턴(즉, 혼련부(13))이 구성되는 예에 대해 설명한다. 또한, 이들 예시되는 세그먼트 패턴의 길이(L0)는, 소정의 길이로서, 예를 들어 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2) + 제3 길이(L3)]로 설정되어 있다.

도 3에 나타낸 혼련부(13)의 세그먼트 패턴(20A)은, 혼련 재료의 반송 방향(P)을 향해(샤프트(12)의 축방향 오른쪽으로부터 왼쪽으로 향해) 순서대로, 제3 세그먼트 부품(21C), 제1 세그먼트 부품(21A), 제2 세그먼트 부품(21B)이 연결되어 조합되어 있다. 각각의 세그먼트 부품(21)의 합계 길이는 [제3 길이(L3) + 제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]로 되고, 이것은 세그먼트 패턴의 소정 길이(L0)와 일치하고 있다.

도 3의 세그먼트 패턴(20A)에서는, 혼련 재료의 반송 방향(P)을 향해 순서대로 반송 기능보다도 혼련 기능이 높아져 가는 사양으로 되어 있다. 그 때문에, 혼련부(13)로서 세그먼트 패턴(20A)을 사용함으로써, 반송되는 혼련 재료에 대해 서서히 압축 또는 혼련 정도를 높여갈 수 있다.

도 4에 나타낸 혼련부(13)의 세그먼트 패턴(20B)은, 혼련 재료의 반송 방향(P)을 향해 순서대로, 2개의 제1 세그먼트 부품(21A), 2개의 제2 세그먼트 부품(21B)이 연결되어 조합되어 있다. 각각의 세그먼트 부품(21)의 합계 길이는 [(제1 길이(L1) × 2) + (제2 길이(L2) × 2)]로 된다. 여기에서, [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]는 제3 길이(L3)와 같기 때문에, 각각의 세그먼트 부품(21)의 합계 길이는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2) + 제3 길이(L3)]로 되고, 이것은 세그먼트 패턴의 소정 길이(L0)와 일치한다.

도 4의 세그먼트 패턴(20B)에서는, 혼련 재료의 반송 방향(P)을 향해 순서대로 반송 기능보다도 혼련 기능이 높아져 가는 사양으로 되어 있다. 제2 세그먼트 부품(21B)이 2개 사용되고 있는 것에 의해, 도 3의 세그먼트 패턴(20A)보다도 압축 기능 또는 혼련 기능을 높일 수 있다.

또한, 도 3의 세그먼트 패턴(20A)이 제1 및 제2 세그먼트 부품을 포함하는 제1 세그먼트 패턴의 일례이고, 도 4의 세그먼트 패턴(20B)이 제3 세그먼트 부품을 포함하는 제2 세그먼트 패턴의 일례로 되어 있다. 그리고, 세그먼트 패턴(20A)과 세그먼트 패턴(20B)은, 어느 한쪽의 패턴이 다른쪽의 패턴으로 교환 가능하게 샤프트(12)에 장착된다.

도 5에 나타낸 혼련부(13)의 세그먼트 패턴(20C)은, 제3 세그먼트 부품(21C)이 2개 연결되어 구성되어 있다. 각각의 세그먼트 부품(21)의 합계 길이는 [제3 길이(L3) × 2]로 된다. 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]와 같기 때문에, 각각의 세그먼트 부품(21)의 합계 길이는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2) + 제3 길이(L3)]로 되고, 이것은 세그먼트 패턴의 소정 길이(L0)와 일치한다.

도 5의 세그먼트 패턴(20C)에서는, 혼련 재료에 대한 반송 기능을 높일 수 있다.

다음에, 본 실시 형태의 혼련 장치(1)를, 예를 들어 대형의 혼련 장치(101)로서 스케일 업한 경우의 혼련부(13, 113)의 구성을 도 6(A) 및 (B)에 나타낸다.

도 6(B)에 나타낸 대형의 혼련 장치(101)에서의 각각의 세그먼트 부품(121)에서는, 도 6(A)의 혼련 장치(1)에서의 각각의 세그먼트 부품(21)의 외경(D)이, 예를 들어 1.5배(즉 외경 1.5D)로 스케일 업되어 있다. 혼련 장치(1)에서의 제1 내지 제3 세그먼트 부품(21A∼21C)은 각각 외경(D)에 관계된 길이(L1∼L3)를 가지고 있다. 또, 대형의 혼련 장치(101)에 있어서도 제1 내지 제3 세그먼트 부품(121A∼121C)은 각각 외경 1.5D에 관계된 길이를 가지고 있다.

그 때문에, 대형의 혼련 장치(101)에 있어서, 제1 세그먼트 부품(121A)의 길이는 [제1 길이(L1) × 1.5]로 되고, 제2 세그먼트 부품(121B)의 길이는 [제2의 길이(L2) × 1.5]로 되며, 제3 세그먼트 부품(121C)의 길이는 [제3 길이(L3) × 1.5]로 된다. 따라서, 소형의 혼련 장치(1)와 대형의 혼련 장치(101) 사이에 있어서, 각각의 세그먼트 부품이 상사(相似, 닮음) 관계를 가지게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태의 혼련 장치(1)에서는, 복수의 세그먼트 부품(21)이 조합된 세그먼트 패턴(20)에 의해 혼련부(13)를 구성할 수 있다. 제1 내지 제3 세그먼트 부품(21A∼21C)은 같은 외경(D)를 가짐과 더불어, 이 외경(D)에 관계하는 길이를 가지며, 더욱이 서로의 길이가 특정의 상관성을 가지고 있다. 특히, 제2 길이(L2)를 [제1 길이(L1) / 계수(b)]로서 설정하고, 제3 길이(L3)를 [제1 길이(L1) × 계수(b)]로서 설정하며, 제3 길이(L3)를 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]로 되도록 설정하고 있다.

이에 따라, 복수의 세그먼트 부품(21)이 조합된 소정 길이(L0)(조립 길이)에 적용할 수 있는 세그먼트 부품(21)의 조합, 즉 세그먼트 패턴(20)의 종류를 늘릴 수 있다. 그 때문에, 다른 길이의 세그먼트 부품(21)을 교환하여 샤프트(12)에 장착하는 것과 같은 경우에도, 소정의 조립 길이를 유지하면서 세그먼트 부품(21)의 조합을 변경할 수 있다. 따라서, 복수의 세그먼트 부품(21)에 의해 구성되는 혼련부(13)를 갖춘 혼련 장치(1)에 있어서, 세그먼트 부품(21)의 선택 또는 교환에서의 제한을 적게 할 수 있고, 장치의 기능이나 사양의 변경에서의 자유도를 높일 수 있다.

또, 혼련 장치(1)에 있어서, 혼련부(13)의 세그먼트 패턴을 소망하는 기능이나 사양을 갖는 패턴으로 함으로써, 장치 길이를 변경하지 않고 혼련 재료의 반송성을 높이거나, 또는 혼련 재료의 혼련 정도를 조정할 수 있다.

또, 특히 제1 내지 제3 세그먼트 부품(21A∼21C)은 같은 외경(D)을 가짐과 더불어, 이 외경(D)에 관계하는 길이를 가지고 있기 때문에, 상사 관계를 갖도록 세그먼트 부품의 스케일 업(scale up, 규모 확대)을 시행할 수 있다. 그 때문에, 소형의 혼련 장치를 제작하여 그 성능을 실증하고 나서, 소형의 혼련 장치에 대한 스케일 업을 시행하여 대형의 혼련 장치를 제작하는 경우에, 대형의 혼련 장치에 있어서, 스케일 업된 성능을 얻을 수 있다. 또한, 스케일 업을 시행하는 경우에 한정되지 않고, 스케일 다운(scale-down, 규모 축소)을 시행하는 경우에 있어서도 적용할 수 있는바, 장치의 스케일 업 또는 다운을 고려한 세그먼트 부품 구성을 실현할 수 있다.

특히, 세그먼트 부품(21)의 외경(D)으로서 다양한 치수로 설정(예를 들어, 소수(素數)도 포함한 임의의 치수로 설정)하면서, 혼련부(13)의 구성을 기하학적으로 상사 구성으로 할 수 있기 때문에, 다양한 치수 요구에 부응하면서, 요구되는 장치 능력을 발휘시킬 수 있다.

(변형예)

다음에 본 실시 형태의 변형예에 따른 세그먼트 부품 및 세그먼트 패턴의 예에 대해 설명한다.

(변형예 1)

도 2에 나타낸 제1∼제3 세그먼트 부품(21A∼21C)은, 나사 줄수(S)가 2인 스크루 플라이트를 가지고 있고, 제1∼제3 길이(L1∼L3)가 스크루 플라이트의 1피치 에 상당하는 길이로서 설정되어 있다. 세그먼트 부품의 길이는, 스크루 플라이트의 1피치에 상당하는 길이인 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스크루 플라이트의 1피치에 상당하는 길이(L1∼L3)를, n/S(n은 자연수)로 곱한 길이를 갖는 짧은 세그먼트 부품 또는 긴 세그먼트 부품이 사용되는 경우이어도 좋다.

도 7에 나타낸 혼련부(13)의 세그먼트 패턴(20D)에서는, 이러한 짧은 세그먼트 부품이 사용되고 있다. 구체적으로는, 제1 세그먼트 부품(21A)을 1/2배(즉, n = 1, S = 2이며, 0.5배)의 길이로 한 제1의 짧은 세그먼트 부품(22A)과, 제2 세그먼트 부품(21B)을 1/2배의 길이로 한 제2의 짧은 세그먼트 부품(22B) 및, 제3 세그먼트 부품(21C)을 1/2배의 길이로 한 제3의 짧은 세그먼트 부품(22C)이 사용되고 있다. 세그먼트 패턴(20D)에서는, 혼련 재료의 반송 방향(P)을 향해 순서대로, 제3 세그먼트 부품(21C), 제3의 짧은 세그먼트 부품(22C), 제1의 짧은 세그먼트 부품(22A), 제2의 짧은 세그먼트 부품(22B)이 연결되어 조합되어 있다.

각각의 세그먼트 부품(21) 및 짧은 세그먼트 부품(22)의 합계 길이는, [제3 길이(L3) + (제3 길이(L3) × 1/2) + (제1 길이(L1) × 1/2) + (제2 길이(L2) × 1/2)]로 된다. 여기에서, [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]는 제3 길이(L3)와 같기 때문에, 각각의 세그먼트 부품(21) 및 짧은 세그먼트 부품(22)의 합계 길이는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2) + 제3 길이(L3)]로 되고, 이것은 세그먼트 패턴의 소정 길이(L0)와 일치한다.

도 7의 세그먼트 패턴(20D)에서는, 세그먼트 부품(21)을 1/S로 곱한 길이를 가진 짧은 세그먼트 부품(22)이 사용되고 있다. 그 때문에, 샤프트(12)의 축방향에 대한 스크루 플라이트의 각도(리드 각)를 완만하게 크게 해 갈 수 있고, 혼련 기능을 서서히 높일 수 있다.

(변형예 2)

도 8에 나타낸 혼련부(13)의 세그먼트 패턴(20E)에서는, 짧은 세그먼트 부품(22)과 긴 세그먼트 부품(23)이 혼재(混在)하여 사용되고 있다. 구체적으로는, 제1 세그먼트 부품(21A)을 3/2배(즉, n = 3, S = 2이며, 1.5배)의 길이로 한 제1의 긴 세그먼트 부품(23A)과, 제2 세그먼트 부품(21B)을 3/2배의 길이로 한 제2의 긴 세그먼트 부품(23B)이 제3의 짧은 세그먼트 부품(22C)에 더하여 사용되고 있다. 세그먼트 패턴(20E)에서는, 혼련 재료의 반송 방향(P)을 향해 순서대로, 제3의 짧은 세그먼트 부품(22C), 제1의 긴 세그먼트 부품(23A), 제2의 긴 세그먼트 부품(23B)이 연결되어 조합되어 있다.

각각의 짧은 세그먼트 부품(22) 및 긴 세그먼트 부품(23)의 합계 길이는, [(제3 길이(L3) × 1/2) + (제1 길이(L1) × 3/2) + (제2 길이(L2) × 3/2)]으로 된다. 여기에서, [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]는 제3 길이(L3)와 같기 때문에, 각각의 짧은 세그먼트 부품(22) 및 긴 세그먼트 부품(23)의 합계 길이는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2) + 제3 길이(L3)]로 되고, 이것은 세그먼트 패턴의 소정 길이(L0)와 일치한다.

이러한 세그먼트 패턴(20E)에서는, 혼련 재료의 반송 방향(P)의 상류 측에 가까운 위치로부터 혼련 기능을 높이는 것이 가능하게 된다.

(변형예 3)

도 9에 나타낸 혼련부(13)의 세그먼트 패턴(20F)에서는, 세그먼트 부품으로서 혼련 재료의 혼련을 주목적으로 하는 니딩 블록이 스크루 요소와 조합되어 사용되고 있다.

세그먼트 패턴(20F)에서는, 혼련 재료의 반송 방향(P)을 향해 순서대로, 제3 세그먼트 부품(21C), 길이(L1)를 갖는 니딩 블록인 제1 세그먼트 부품(24A), 제2 세그먼트 부품(21B)이 연결되어 조합되어 있다. 각각의 세그먼트 부품(21, 24)의 합계 길이도 세그먼트 패턴의 소정 길이(L0)와 일치하고 있다.

이와 같이 세그먼트 부품으로서 스크루 요소와 니딩 블록을 조합시켜 사용함으로써, 혼련 재료에 대한 혼련 기능을 높인 사양으로 할 수 있다.

(변형예 4)

또, 도 10에 나타낸 세그먼트 패턴(20G)과 같이, 길이(L2)를 갖는 니딩 블록인 제2 세그먼트 부품(24B)을 조합시켜 사용하도록 해도 좋다.

상술한 세그먼트 부품의 치수로서는, 예를 들어 다음과 같은 치수 예를 채용할 수 있다. 또한, 길이 치수(mm)에 대해서는 소수점 이하를 반올림한 값으로 하고 있다. 또, 이들 치수 예, 수치 예는 일례이며, 그 밖에 다양한 치수나 수치를 적용할 수 있다.

외경(D) : 40mm

계수(a) : 1

계수(b) : 1.618

제1 길이(L1)(D × a) : 40mm

제2 길이(L2)(L1 / b) : 25mm

제3 길이(L3)(L1 × b) : 65mm

이와 같이, 본 실시 형태 및 변형예에 따르면, 복수의 세그먼트 부품에 의해 구성되는 혼련부를 갖춘 혼련 장치에 있어서, 세그먼트 부품의 선택 또는 교환에서의 제한을 적게 할 수 있고, 그와 더불어 장치의 스케일 업 또는 다운을 고려한 세그먼트 부품 구성을 실현할 수 있다.

또, 세그먼트 부품으로서, 나사 줄수(S)에 관계된 길이를 갖는 짧은 세그먼트 부품 또는 긴 세그먼트 부품을 사용함으로써, 다양한 조합을 실현할 수 있고, 다양화한 사양의 혼련부를 실현할 수 있다.

또, 세그먼트 부품으로서, 혼련 재료의 반송을 주목적으로 하는 스크루 요소(screw element)와, 혼련 재료의 혼련을 주목적으로 하는 니딩 블록(kneading block, 교반 블록)을 선택적으로 조합시켜 사용함으로써, 다양화한 사양의 혼련부를 실현할 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 혼련 장치(1)가 1개의 샤프트(12)를 갖춘 1축 구성인 경우를 예로 했지만, 2개 이상의 샤프트를 병렬로 하여 사용되는 것과 같은 다축 구성의 혼련 장치이어도 좋다.

또, 세그먼트 부품(21)의 소정의 길이(L0) = L1 + L2 + L3인 경우를 예로 들어 설명했지만, 소정의 길이(L0)는 이러한 경우에 한정되지 않는다. 혼련 장치(1)의 혼련부(13)에 요구되는 길이에 따라 세그먼트 부품(21)의 길이(L0)를 설정하면 좋은바, [L1 + L2 + L3]보다 긴 길이로서 설정해도 좋다.

또, 세그먼트 부품(21)의 외경(D), 길이(L1∼L3)는 mm 단위로 두고, 소수점 이하를 잘라 버리거나/올리거나/반올림하는 등으로 해서, 치수를 설정하는 것과 같은 경우이어도 좋다. 이 정도의 치수의 차이라면, 혼련부의 사양에 대한 현실적인 영향은 적어, 문제로는 되지 않는다.

세그먼트 부품(21)의 나사 줄수(S) = 2인 경우를 예로 들어 설명했지만, 나사 줄수(S) = 1이어도 좋고, 또 나사 줄수(S) = 3 이상이어도 좋다. 하나의 세그먼트 패턴(20) 내에서는, 각각의 세그먼트 부품(21)의 나사 줄수가 같은 것이 바람직하지만, 다른 나사 줄수의 세그먼트 부품을 조합시켜 사용하는 경우이어도 좋다.

상술한 실시 형태 및 변형예에서 나타낸 세그먼트 패턴(20A∼20G)은 일례이며, 그 밖에 다양한 세그먼트 패턴을 채용할 수 있다. 세그먼트 패턴의 길이가 소정 길이(L0)와 일치하고 있으면, 한 세그먼트 패턴을 다른 세그먼트 패턴으로 교환하여 샤프트(12)에 장착할 수 있다.

또한, 상기 다양한 실시 형태 중의 임의의 실시 형태를 적절히 조합시킴으로써, 각각이 가지는 효과를 발휘하도록 할 수 있다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시 형태와 관련하여 충분히 기재되어 있지만, 이 기술의 숙련된 사람들에게는 다양한 변형이나 수정은 명백하다. 그러한 변형이나 수정은, 첨부된 특허청구범위에 따른 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한, 그 안에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

1 혼련 장치
11 배럴
12 샤프트
13 혼련부
14 원료 투입구
15 배럴 압출구
16 호퍼
17 회전 구동 장치
20 세그먼트 패턴
21 세그먼트 부품
22 짧은 세그먼트 부품
23 긴 세그먼트 부품

Claims

배럴과, 배럴 내에 배치되어 회전 구동되는 샤프트와, 샤프트에 탈착 가능하게 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 구성되는 혼련부를 갖추고,
복수의 세그먼트 부품으로서,
외경(D)과 외경(D)에 관계한 제1 길이(L1)를 갖는 제1 세그먼트 부품과,
외경(D)과 제1 길이(L1)보다 짧은 제2 길이(L2)를 갖는 제2 세그먼트 부품과,
외경(D)과 제1 길이(L1)보다 긴 제3 길이(L3)를 갖는 제3 세그먼트 부품을 갖추되,
제1 길이(L1)는 [외경(D) × 계수(a)]이고, 제2 길이(L2)는 [제1 길이(L1) / 계수(b)]이며, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) × 계수(b)]이고, 제3 길이(L3)는 [제1 길이(L1) + 제2 길이(L2)]이며,
혼련부에 있어서, 샤프트에 장착된 복수의 세그먼트 부품에 의해 세그먼트 패턴이 구성되고, 제1 및 제2 세그먼트 부품을 포함하는 제1 세그먼트 패턴과, 제3 세그먼트 부품을 포함하는 제2 세그먼트 패턴 중 어느 한쪽의 패턴이 다른쪽의 패턴과 교환 가능하게 샤프트에 장착되며,
계수 a 및 계수 b가 양수인 것을 특징으로 하는 혼련 장치.
제1항에 있어서, 제2 세그먼트 패턴의 샤프트의 축방향의 길이는, 제1 세그먼트 패턴의 길이와 같은 것을 특징으로 하는 혼련 장치.
제1항에 있어서, 각각의 세그먼트 부품은, 스크루 요소 또는 니딩 블록인 것을 특징으로 하는 혼련 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 내지 제3 세그먼트 부품은, 동일한 피치 수를 갖는 스크루 요소인 것을 특징으로 하는 혼련 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 세그먼트 부품은 같은 나사 줄수(S)를 갖는 스크루 요소이고, 제1 내지 제3 세그먼트 부품이 갖는 제1 내지 제3 길이(L1, L2, L3)를, n/S로 곱한 길이(n은 자연수)를 갖는 짧은 세그먼트 부품 또는 긴 세그먼트 부품을 더 갖추되,
제1 또는 제2 세그먼트 패턴의 적어도 어느 하나에 짧은 세그먼트 부품 또는 긴 세그먼트 부품이 포함되는 것을 특징으로 하는 혼련 장치.