JP2013237012A - 混練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パドルを回転シャフトに所定の取付角度で容易かつ確実に固定することができる混練装置を提供すること。
【解決手段】混練装置は、筒形のトラフと、トラフ内にトラフと同軸に回転可能に支持された回転シャフトと、回転シャフトの表面に配置された複数のパドルとを備え、回転シャフトは、軸に平行に形成され底面および対向する側面を有する複数の溝を表面に有すると共に、前記溝の底面から軸に直交するように回転シャフトを貫通する貫通孔を有し、前記パドルは、羽根状のパドル部と、前記貫通孔を貫通して露出する棒状部と、パドル部と棒状部との間に介在して前記溝の底面と両側面に係合する回り止め部とを有し、前記棒状部は締結部材によって前記回転シャフトに固定される。
【選択図】図３

Description

この発明は混練装置に関し、詳しくは、鋳物砂を混練するのに適した混練装置に関する。

鋳物砂を混練する混練装置としては、筒形のトラフと、トラフ内にトラフと同軸に設けられ軸回転する回転シャフトと、回転シャフトの周面に設けられる複数のパドルとを備え、そのパドルは回転シャフトの周面に形成されたネジ穴と螺合する雄ネジを有し、予めナットが挿通されたパドルの雄ネジを回転シャフトのネジ穴と螺合させ、ナットを締め付けることによりパドルを回転シャフトに所定の角度で固定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）

特開平１０−２７７６９７号公報

しかしながら、このような混練装置ではパドルが回転シャフトのネジ穴に螺合されナットの締付けにより固定されているため、ナットの締め付けが不十分であると鋳物砂から受ける抵抗によってパドルの取付角度が変化する恐れがある。また、上述の固定方法ではパドルを回転シャフトに正確な取付角度で固定するのに手間と熟練を必要としていた。

この発明は以上のような事情を考慮してなされたもので、パドルを回転シャフトに所定の取付角度で容易かつ確実に固定することができる混練装置を提供するものである。

この発明は、筒形のトラフと、トラフ内にトラフと同軸に回転可能に支持された回転シャフトと、回転シャフトの表面に配置された複数のパドルとを備え、回転シャフトは、軸に平行に形成され底面および対向する側面を有する複数の溝を表面に有すると共に、前記溝の底面から軸に直交するように回転シャフトを貫通する貫通孔を有し、前記パドルは、羽根状のパドル部と、前記貫通孔を貫通して露出する棒状部と、パドル部と棒状部との間に介在して前記溝の底面と両側面に係合する回り止め部とを有し、前記棒状部は締結部材によって前記回転シャフトに固定される混練装置を提供するものである。

この発明によれば、回転シャフトの表面に軸と平行に形成された溝の底面および両側面にパドルの回り止め部が係合することにより、回転シャフトに対するパドルの取付角度が必然的に定まる。そして、パドルの取付角度が必然的に定められた状態で回転シャフトの貫通孔を貫通したパドルの棒状部が締結部材によって回転シャフトに固定される。これにより、パドルを回転シャフトに所定の取付角度で容易かつ確実に固定することが可能となる。

本発明の実施形態に係る混練装置の説明図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 撹拌パドルを回転シャフトに固定する方法を示す組み立て図である。 撹拌パドルが回転シャフトに固定された状態を示す説明図である。 撹拌パドルの平面図である。 図５のＸ−Ｘ矢視図である。 送りパドルの平面図である。 図７のＹ−Ｙ矢視図である。 減速パドルの平面図である。 図９のＺ−Ｚ矢視図である。 回転シャフトと撹拌パドルとの間に高さ調整スペーサを挿入した状態を示す説明図である。

この発明による混練装置は、筒形のトラフと、トラフ内にトラフと同軸に回転可能に支持された回転シャフトと、回転シャフトの表面に配置された複数のパドルとを備え、回転シャフトは、軸に平行に形成され底面および対向する側面を有する複数の溝を表面に有すると共に、前記溝の底面から軸に直交するように回転シャフトを貫通する貫通孔を有し、前記パドルは、羽根状のパドル部と、前記貫通孔を貫通して露出する棒状部と、パドル部と棒状部との間に介在して前記溝の底面と両側面に係合する回り止め部とを有し、前記棒状部は締結部材によって前記回転シャフトに固定されることを特徴とする。

この発明による混練装置において、トラフとは、被混練物が案内される樋状の通路を意味し、本発明においてトラフは筒形である。
特に限定されるものではないが、トラフは、例えば、炭素鋼などからなる鋼管を加工することにより作製できる。また、トラフの内面には摩耗からトラフ本体を守るために鋼板からなるライナーが交換可能に設けられていてもよい。

また、パドルとは、トラフ内で被混練物を混練する羽根状の部分を備えた部材を意味し、本発明では被混練物の混練を担う羽根状のパドル部と、回転シャフトの貫通孔に貫通する棒状部と、パドル部と棒状部との間に介在して回転シャフトの溝に係合する回り止め部とを含めて構成される。
パドルの羽根状の部分は被混練物と直接接触するため耐摩耗性に優れていることが好ましく、例えば、ヘルテン鋼などから作製される。

この発明による混練装置において、前記回り止め部は、前記棒状部と同軸の四角形の断面を有する柱状部材からなり、柱状部材の対向する２面が前記溝の両側面に係合することが好ましい。
このような構成によれば、柱状部材の対向する２面が回転シャフトの溝の両側面に面接触するので、回転シャフトに対するパドルの取付角度が正確かつ確実に定められる。これにより、パドルに大きな抵抗力が加わってもパドルの取付角度が変化することを防止できる。また、パドルを回転シャフトへ取り付ける際の作業性にも優れる。

この発明による混練装置において、前記棒状部は露出部分に雄ネジが形成され、前記締結部材が前記雄ネジに結合されるナットからなることが好ましい。
このような構成によれば、回転シャフトを貫通して露出する棒状部の雄ネジにナットを螺合させて締め付けることによりパドルを回転シャフトに確実に固定することができ、パドルを回転シャフトへ取り付ける際の作業性に優れる。

この発明による混練装置は、前記回り止め部と回転シャフトとの間に挿入される高さ調整用スペーサをさらに備えていてもよい。
このような構成によれば、被混練物との摩擦によりパドルの先端が摩耗し、トラフの内面との間に形成される間隙が所定の値より大きくなって所望の性能を発揮できなくなった場合に、回り止め部と回転シャフトとの間に高さ調整用スペーサを挿入することによりトラフの内面との間に形成される間隙を所定の寸法に戻すことができる。この結果、パドルの交換スパンを長くすることができ、経済性に優れた構成となる。

この発明による混練装置において、前記パドルは、鋳物砂を搬送するための搬送パドルと、鋳物砂を撹拌するための撹拌パドルと、鋳物砂の搬送を減速させるための減速パドルとからなっていてもよい。
このような構成によれば、必要に応じて搬送パドル、撹拌パドルおよび減速パドルを使い分けることにより、トラフ内における鋳物砂の搬送速度を最適化しつつ十分な混練を行うことができる。

この発明による混練装置において、回転シャフトは中空パイプからなっていてもよい。
このような構成によれば、回転シャフトの慣性が小さくなるので、運転開始から所定の回転数に達するまでの時間が短縮される共に、運転停止から回転シャフトが実際に停止するまでの時間も短縮され、応答性に優れた混練装置を提供できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態に係る混練装置について詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る混練装置の説明図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
図１および図２に示されるように、本発明の実施形態に係る混練装置１００は、筒形のトラフ１と、トラフ１内にトラフ１と同軸に回転可能に支持された回転シャフト２と、回転シャフト２の表面に配置された複数の撹拌パドル３とを備えている。

トラフ１は上流側の端に鋳物砂をトラフ１内に供給するための第１供給口４が形成されると共に、下流側の端に混練された鋳物砂をトラフ１から排出するための排出口５が形成されている。
また、第１供給口４と排出口５との間には、粘結剤をトラフ１内に供給するための第２供給口６および第３供給口７が形成されている。
トラフ１は外径２６７．４ｍｍ、厚さ６．６ｍｍの鋼管（ＳＴＰＧ３７０）から作製され、内周面には厚さ６ｍｍのヘルテン鋼からなるライナー（図示せず）が取り付けられている。トラフ１の全長は２１９０ｍｍである。
一方、回転シャフト２は基端側がフランジ８を介してギヤモータ９に接続されると共に、先端側がフランジ１０により回転可能に支持されている。回転シャフト２はギヤモータ９からの駆動力により約６００ｒｐｍの回転速度で回転する。回転シャフト２の回転方向は図２において時計方向である。

図３は撹拌パドルを回転シャフトに固定する方法を示す組み立て図、図４は撹拌パドルが回転シャフトに固定された状態を示す説明図である。
図３および図４に示されるように、回転シャフト２には軸方向と平行に延びる４本の溝１１が表面に形成されている。４本の溝１１は回転シャフト２の周方向に沿って９０度毎に表れるように形成され、回転シャフト２の軸と平行な底面１１ａと、対向する２つの側面１１ｂとを有している。
各溝１１の底面１１ａには軸に直交するように回転シャフト２を貫通する貫通孔１２が形成されている。これにより対向する溝１１の底面１１ａどおしが貫通孔１２によって連通した状態となっている。
回転シャフト２は外径１１４．３ｍｍ、厚さ１３．５ｍｍの鋼管（ＳＴＰＧ３７０）から作製され、溝１１はフライス加工により形成されている。

一方、撹拌パドル３は、鋳物砂を撹拌・混練する羽根状の部分を有するパドル部１３と、パドル部１３を保持し回転シャフト２の溝１１に係合する回り止め部１４と、貫通孔１２を貫通して露出する棒状部１５とから構成されている。
回り止め部１４は正方形の断面を有する角柱状であり、回り止め部１４から回り止め部１４と同軸に延びる棒状部１５の先端には雄ネジ１５ａが形成されている。

撹拌パドル３を回転シャフト２に取り付ける際には、撹拌パドル３の棒状部１５を回転シャフト２の貫通孔１２に挿入する。この際、撹拌パドル３の回り止め部１４の端部が溝１１の底面１１ａに当接すると共に、回り止め部１４の対向する２面が溝１１の側面１１ｂに係合し、回転シャフト２に対する撹拌パドル３の取付角度、すなわちパドル部１３の向きが必然的に定まる。

図４に示されるように、貫通孔１２に挿入された棒状部１５は先端に形成された雄ネジ１５ａ（図３参照）が対向する溝１１の底面１１ａから突出し、突出した雄ネジ１５ａは溝１１に嵌る正方形の座金１６に通されたうえでナット１７により締結される。
これにより、撹拌パドル３は、その取付角度が必然的に定められた状態で回転シャフト２に確実に固定される。

図５は撹拌パドルの平面図、図６は図５のＸ−Ｘ矢視図である。
図５および図６に示されるように、撹拌パドル３のパドル部１３は、平面視でＬ字形を呈するように折り曲げられ、角柱状の回り止め部１４に溶接により固定されている。
パドル部１３は鋳物砂をトラフ１の上流からの下流へ向かって搬送するように作用する主搬送部１３ａと、鋳物砂をトラフ１の下流から上流へ逆送するように作用する副搬送部１３ｂとを有している。

このため、図１に示されるようなトラフ１内で回転シャフト２の回転によりパドル部１２がトラフ１の内周面に沿って移動すると、主搬送部１３ａと接触する鋳物砂が下流側へ押し出されると共に、副搬送部１３ｂと接触する鋳物砂は上流側へ向かって押し出される。
このような現象が各撹拌パドル３の周辺で生じることにより、トラフ１内では鋳物砂の対流が生まれ、鋳物砂は粘結剤と十分に撹拌・混練されながら排出口５へ向かって搬送される。

図５および図６に示される撹拌パドル３のパドル部１３は、耐摩耗性に優れた厚さ９ｍｍの鋼板（ヘルテン鋼）をプレス加工により折り曲げて作製されている。また、パドル部１３の表面にはタングステンの溶射肉盛が施されている。
一方、回り止め部１４と棒状部１５は２２ｍｍ角の角材（鋼材）から作製される。

図７は送りパドルの平面図、図８は図７のＹ−Ｙ矢視図である。
図７および図８に示される送りパドル２０は、平らなパドル部２１を角柱状の回り止め部２２に対して４５度の角度で取り付けたものである。
送りパドル２０のパドル部２１は、撹拌パドル３のパドル部１３（図５参照）のように折り曲げられていないため、鋳物砂を一定の方向に押し出す作用が強く、鋳物砂の搬送速度を上げることができる。

図１に示される混練装置１００では送りパドル２０を設けていないが、鋳物砂が供給される第１供給口４付近では鋳物砂の搬送速度を上げて速やかに下流側へ送り込むことが時間あたりの処理量の向上に繋がる場合もある。
このような場合には、第１供給口４付近の撹拌パドル３を図７および図８に示される送りパドル２０に置換するとよい。
また、排出口５の更に下流側では、鋳物砂を上流側へ向けて逆送した方が排出効率の向上に繋がる場合もある。送りパドル２０はパドル部２１が上流側を向くように取付角度を９０度変更することにより、鋳物砂を逆送する戻しパドルとしても利用できる。このため、排出効率の更なる向上を図る場合は排出口５の下流に位置する撹拌パドル３を上記の戻しパドルに置換してもよい。

図９は減速パドルの平面図、図１０は図９のＺ−Ｚ矢視図である。
図９および図１０に示される減速パドル３０は、平らなパドル部３１を角柱状の回り止め部３２に対して１５度の角度で取り付けたものである。
減速パドル３０のパドル部３１は１５度という比較的小さい角度で取り付けられているので、送りパドル２０（図７参照）よりも鋳物砂を一定の方向に押し出す作用が弱く、鋳物砂の搬送速度を減速させることができる。

図１に示される混練装置１００では減速パドル３０を設けていないが、排出口５付近では鋳物砂の搬送速度を遅くした方が排出効率の向上に繋がる場合もある。
このような場合には、排出口５付近の撹拌パドル３を図９および図１０に示される減速パドル３０に置換するとよい。

図１１は回転シャフトと撹拌パドルとの間に高さ調整スペーサを挿入した状態を示す説明図である。
図２に示されるように、トラフ１の内周面と撹拌パドル３との間には所定の間隙が設けられている。この間隔は撹拌パドル３のパドル部１３（図６参照）が鋳物砂との摩擦によって摩耗すると徐々に大きくなり、一定の限度を超えると所期の性能を発揮できなくなる。

撹拌パドル３のパドル部１３が摩耗した場合、摩耗した撹拌パドル３を新しいものと交換すれば所期の性能に戻すことができるが、図１１に示されるように回転シャフト２と撹拌パドル３との間に高さ調整スペーサ４０を挿入することによっても、上記の間隙を縮めることができる。
このように高さ調整スペーサ４０を用いると、撹拌パドル３の交換スパンを長くすることができ、経済性の観点からみて好ましいものとなる。

以上、本発明の実施形態に係る混練装置について詳細に説明したが、本発明の最大の特徴は回転シャフトに形成された溝にパドルの回り止め部を係合させることによりパドルの正確な位置決めを図る点にある。このため、回り止め部は上述の実施形態のような正方形の断面を有する角柱状に限定されるものでなく、回り止め部は六角形や小判形の断面を有していてもよい。
また、本実施形態ではパドル部と回り止め部および棒状部とを別部材とし、両者を溶接にて固定したが、パドルは鋳物によって一体に作製されていてもよい。

１ トラフ
２ 回転シャフト
３ 撹拌パドル
４ 第１供給口
５ 排出口
６ 第２供給口
７ 第３供給口
８，１０ フランジ
９ ギヤモータ
１１ 溝
１１ａ 底面
１１ｂ 側面
１２ 貫通孔
１３，２１，３１ パドル部
１４，２２，３２ 回り止め部
１５ 棒状部
１５ａ 雄ネジ
１６ 座金
１７ ナット
２０ 送りパドル
３０ 減速パドル
４０ 高さ調整スペーサ
１００ 混練装置

Claims (6)

1. 筒形のトラフと、トラフ内にトラフと同軸に回転可能に支持された回転シャフトと、回転シャフトの表面に配置された複数のパドルとを備え、回転シャフトは、軸に平行に形成され底面および対向する側面を有する複数の溝を表面に有すると共に、前記溝の底面から軸に直交するように回転シャフトを貫通する貫通孔を有し、前記パドルは、羽根状のパドル部と、前記貫通孔を貫通して露出する棒状部と、パドル部と棒状部との間に介在して前記溝の底面と両側面に係合する回り止め部とを有し、前記棒状部は締結部材によって前記回転シャフトに固定される混練装置。
2. 前記回り止め部は、前記棒状部と同軸の四角形の断面を有する柱状部材からなり、柱状部材の対向する２面が前記溝の両側面に係合する請求項１に記載の混練装置。
3. 前記棒状部は露出部分に雄ネジが形成され、前記締結部材が前記雄ネジに結合されるナットからなる請求項１又は２に記載の混練装置。
4. 前記回り止め部と回転シャフトとの間に挿入される高さ調整用スペーサをさらに備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の混練装置。
5. 前記パドルは、鋳物砂を搬送するための搬送パドルと、鋳物砂を撹拌するための撹拌パドルと、鋳物砂の搬送を減速させるための減速パドルとからなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の混練装置。
6. 回転シャフトが中空パイプからなる請求項１〜５のいずれか１つに記載の混練装置。