專(zhuān)利名稱(chēng)：熱交換機(jī)構(gòu)以及具備熱交換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)使載熱體在主體的熱交換室中流動(dòng)而對(duì)與主體的外壁面接觸的熱交換對(duì)象進(jìn)行冷卻或加熱的熱交換機(jī)構(gòu)以及具備熱交換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)設(shè)備中，在原材料或半成品上實(shí)施攪拌或噴涂、壓延等各種處理時(shí)，多采用具備熱交換機(jī)構(gòu)的滾筒或轉(zhuǎn)子，以便對(duì)原材料或半成品進(jìn)行加熱或冷卻，將其維持在規(guī)定的溫度范圍。
以往，在上述的熱交換機(jī)構(gòu)中，有以鏜孔滾筒為代表的在滾筒或轉(zhuǎn)子的主體內(nèi)形成大的熱交換室、在該熱交換室上插入供應(yīng)配管、經(jīng)由供應(yīng)配管從一端側(cè)供給、排出冷卻水等載熱體并使其流動(dòng)的方式(例如，參照特開(kāi)平5-104262號(hào)公報(bào))。而且，也有以鉆孔式滾筒為代表的沿著主體的外周面從一端面到另一端面形成多個(gè)流路、使載熱體在這些流路中流動(dòng)的方式(例如，參照特開(kāi)平9-277145號(hào)公報(bào))。另外，還有通過(guò)多個(gè)部件構(gòu)成主體、在將這些部件組合而構(gòu)成主體時(shí)也一同形成載熱體的流路的方式(例如，參照特開(kāi)平5-261725號(hào)公報(bào))。
但是，在上述以往的鏜孔式滾筒為代表的方式中，當(dāng)為了在主體整體上均勻地產(chǎn)生大的熱交換能力時(shí)，必須要使規(guī)定溫度的載熱體在紊流的狀態(tài)下高速地在主體的熱交換室的壁面附近流動(dòng)，但由于載熱體是從流路截面積小的供應(yīng)配管向流路截面積大的主體的熱交換室流出，所以使載熱體以高速在這種熱交換室的壁面附近流動(dòng)非常困難。而且，由于使載熱體從主體的一端側(cè)向另一端側(cè)流動(dòng)，所以在上游側(cè)和下游側(cè)容易在載熱體中產(chǎn)生大的溫度差。其結(jié)果，存在熱交換能力整體上容易下降，同時(shí)在主體的軸向上容易產(chǎn)生不均勻的問(wèn)題。
另外，雖然也可考慮在供應(yīng)配管的圓周面上形成多個(gè)開(kāi)口部，使載熱體從這些開(kāi)口部向內(nèi)壁面噴出的方法，但在這種情況下，由于從供應(yīng)配管到熱交換室的壁面的距離較長(zhǎng)，所以存在流速在載熱體到達(dá)壁面之前因流動(dòng)阻力而大幅度降低的問(wèn)題。
另一方面，在上述以往的以鉆孔式滾筒為代表的方式的情況下，由于沿著主體的外壁面形成流路截面積小的流路，所以能夠通過(guò)這些流路使載熱體高速流動(dòng)。但是由于在這種情況下也是使載熱體從主體的一端側(cè)向另一端側(cè)流動(dòng)，所以在上游側(cè)和下游側(cè)在載熱體中產(chǎn)生大的溫度差，因而存在熱交換能力容易在主體的軸向上產(chǎn)生不均勻的問(wèn)題。而且，由于為了沿著主體的外壁面形成流路而必須要進(jìn)行孔的加工，所以存在制造成本容易增加、同時(shí)不能適用于復(fù)雜形狀的主體的問(wèn)題。
而且，在由多個(gè)部件形成主體的方式的情況下，雖然即使是具有復(fù)雜形狀的外壁面的主體也能夠形成規(guī)定的流路，但由于主體的部件數(shù)量增加，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以存在需要組裝工時(shí)，同時(shí)制造成本增加的問(wèn)題。另外，由于使載熱體從具有大的流路截面積的熱交換室的一端側(cè)向另一端側(cè)流動(dòng)，所以存在熱交換能力整體上容易降低，同時(shí)在主體的軸向上容易產(chǎn)生不均勻的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明提供一種熱交換機(jī)構(gòu)以及具備熱交換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，該機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)子能夠提高整體的熱交換能力，同時(shí)使之在主體的軸向上均勻，并且能夠簡(jiǎn)單、廉價(jià)地制造。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的熱交換機(jī)構(gòu)包括主體，該主體具備熱交換對(duì)象物與其外壁面相接觸，載熱體流動(dòng)的熱交換室；插拔口，該插拔口形成在上述主體的至少一個(gè)端面上，口徑比上述熱交換室的直徑?。恢鞴?，該主管具有設(shè)定成在上述插拔口和管壁之間形成規(guī)定的間隙的管徑，并經(jīng)由上述插拔口可插拔地插通在上述熱交換室中，供應(yīng)或排出上述載熱體；支管，該支管被設(shè)定為從上述主管的周面上分支，在其前端部上具有使上述主管內(nèi)部與上述主體的熱交換室連通的開(kāi)口部，并形成為在插拔上述主管時(shí)通過(guò)上述間隙，且具有撓性。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，通過(guò)利用主管和支管防止了與熱交換室內(nèi)的載熱體直接接觸，而從各支管的開(kāi)口部以高速?lài)姵鰷囟葞缀跸嗤妮d熱體。而且，由于支管設(shè)置在主管的周面上，所以支管的開(kāi)口部存在于比主管的周面更靠近熱交換室的壁面的位置上。其結(jié)果，由于熱交換室內(nèi)的載熱體作為從支管?chē)姵龅妮d熱體的流動(dòng)阻力而作用的距離短，所以載熱體以高速吹到熱交換室的壁面上。因此，軸向上溫度分布均勻的載熱體以紊流狀態(tài)高速地在熱交換室的壁面附近流動(dòng)，所以在主體的整體上均勻地產(chǎn)生大的熱交換能力。
而且，由于支管通過(guò)插拔口和管壁之間的間隙地形成，同時(shí)具有撓性，所以?xún)H通過(guò)將主管經(jīng)由插拔口插入熱交換室中，即使是具有復(fù)雜形狀的壁面的熱交換室，也能夠使支管形成朝向熱交換室的壁面的姿勢(shì)。而且，僅通過(guò)將主管從插拔口中拔出，也可以與主管一起將支管取出到機(jī)體之外。其結(jié)果，由于主管和支管的安裝拆卸作業(yè)簡(jiǎn)單，所以可簡(jiǎn)單且廉價(jià)地獲得發(fā)揮上述優(yōu)良的冷卻性能的熱交換機(jī)構(gòu)。
在本發(fā)明的熱交換機(jī)構(gòu)中，也可以構(gòu)成為上述支管從上述主管的周面朝向上述熱交換室的壁面設(shè)置，這樣，由于上述支管的開(kāi)口部位于上述熱交換室的壁面附近，所以能夠獲得更高的熱交換能力。
在本發(fā)明的熱交換機(jī)構(gòu)中，也可以在上述支管的開(kāi)口部上設(shè)置噴嘴。這樣一來(lái)，可校正載熱體的前進(jìn)方向。
在本發(fā)明的熱交換機(jī)構(gòu)中，也可以構(gòu)成為上述支管是在自由狀態(tài)下卷線(xiàn)之間無(wú)間隙地貼緊的螺旋彈簧。這樣一來(lái)，能夠容易且廉價(jià)地獲得支管。
在本發(fā)明的熱交換機(jī)構(gòu)中，也可以是上述支管包括具有柔軟性和液密封性的管部件以及支承該管部件地卷繞在該管部件的周?chē)系穆菪龔椈傻慕Y(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)，可使載熱體更加高效地從支管中噴出。
本發(fā)明的熱交換機(jī)構(gòu)也可以具備在截面為非圓形、具備沿軸向扭轉(zhuǎn)的形狀的熱交換室的攪拌或擠壓用的轉(zhuǎn)子中。這樣一來(lái)，可容易且廉價(jià)地獲得具備熱交換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子。


圖1為正面觀(guān)察具備熱交換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖2為轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖。
圖3為表示轉(zhuǎn)子上組裝了載熱體供應(yīng)管時(shí)的說(shuō)明圖。
圖4為表示熱交換室中載熱體的流動(dòng)狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖5為表示支管的安裝狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖6為表示支管的安裝狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖7為設(shè)有噴嘴的支管主要部分主視圖。
圖8為設(shè)有噴嘴的支管主要部分主視圖。
圖9為支管的主視圖。
圖10為將具備熱交換機(jī)構(gòu)的滾筒的一部分剖開(kāi)表示的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，基于圖1至圖10對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式加以說(shuō)明。
本實(shí)施方式的熱交換機(jī)構(gòu)如圖1所示，是例如雙軸式的攪拌裝置的轉(zhuǎn)子1中所具備的。轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)動(dòng)自如地設(shè)置在攪拌裝置的殼體2內(nèi)。在殼體2的外面壁上接合有未圖示的配管，以便經(jīng)由殼體2對(duì)攪拌物冷卻或加熱。而且，殼體2具備收放攪拌物的攪拌室3，攪拌室3形成縱截面為弓形，以便收放一對(duì)轉(zhuǎn)子1。
上述一對(duì)轉(zhuǎn)子1配置成軸線(xiàn)相互平行，通過(guò)未圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)向互為反向的方向驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。而且，兩轉(zhuǎn)子1形成具有后述的長(zhǎng)翼7和短翼8的相同形狀，長(zhǎng)翼7和短翼8的配置設(shè)定成在兩轉(zhuǎn)子1中間逆向。
各轉(zhuǎn)子1收放在攪拌室3中，具有攪拌物與外壁面接觸的轉(zhuǎn)子攪拌部1a，以及配置在轉(zhuǎn)子攪拌部1a軸向的兩端部上的轉(zhuǎn)子支承部1b.1c。轉(zhuǎn)子攪拌部1a也如圖2所示，具有在周向上以180度等分配置的、沿軸向延伸的兩個(gè)長(zhǎng)翼7、7和短翼8、8，從而相對(duì)軸向?yàn)榇怪泵娴目v截面形成為橢圓的形狀。各長(zhǎng)翼7從攪拌室3的一個(gè)(圖中的右側(cè))壁面直到另一個(gè)(圖中的左側(cè))壁面一側(cè)的中途形成正向(順時(shí)針?lè)较?的螺旋狀。另一方面，各短翼8配置在長(zhǎng)翼7的另一側(cè)，從長(zhǎng)翼7、7的終端之間直到攪拌室3的另一個(gè)壁面形成反向的螺旋狀。這樣一來(lái)，長(zhǎng)翼7在攪拌時(shí)發(fā)揮進(jìn)給翼的功能，短翼8在攪拌時(shí)發(fā)揮返回翼的功能。另外，長(zhǎng)翼7和短翼8的螺旋是以30度到60度的扭曲角的范圍形成的，扭曲角和扭曲方向的至少一個(gè)可在中途連續(xù)或非連續(xù)地變化。
上述的轉(zhuǎn)子攪拌部1a在內(nèi)部具備載熱體流動(dòng)的熱交換室11。另外，作為載熱體，有水或溫度調(diào)節(jié)水、熱油、蒸汽等。熱交換室11由與長(zhǎng)翼7的形成區(qū)域?qū)?yīng)地形成的長(zhǎng)翼空間部11a和與短翼8的形成區(qū)域?qū)?yīng)地形成的短翼空間部11b構(gòu)成。長(zhǎng)翼空間部11a的縱截面是于長(zhǎng)翼7的頂部方向具有頂部的橢圓形狀，以形成與長(zhǎng)翼7的外壁面相仿的形狀，并從轉(zhuǎn)子攪拌部1a的一側(cè)直到另一側(cè)的中途形成正向的螺旋狀。另一方面，短翼空間部11b的縱截面是在短翼8的頂部方向具有頂部的橢圓形狀，以形成與短翼8的外周面相仿的形狀的空間部，并從長(zhǎng)翼7、7相互的終端之間直到轉(zhuǎn)子攪拌部1a的另一側(cè)形成反向的螺旋狀。
在上述的轉(zhuǎn)子攪拌部1a的軸向兩端部上形成有轉(zhuǎn)子支承部1b.1c，轉(zhuǎn)子支承部1b.1c形成圓柱形狀。在轉(zhuǎn)子支承部1b.1c上外插有軸承部件4.4。這些軸承部件4.4分別嵌合在殼體2的一個(gè)以及另一個(gè)側(cè)面壁上，轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)動(dòng)自如地支承在殼體2上。
在各轉(zhuǎn)子支承部1b.1c上分別形成有孔部12a.12b。一個(gè)轉(zhuǎn)子支承部1b的孔部12a形成為直到轉(zhuǎn)子支承部1b的軸向兩端面。而且，另一個(gè)轉(zhuǎn)子支承部1c的孔部12b是從轉(zhuǎn)子攪拌部1a一側(cè)的一端面直到另一端面的中途沿軸向形成的，從而密封與轉(zhuǎn)子攪拌部1a一側(cè)相反一側(cè)的端面。因此，轉(zhuǎn)子1處于孔部12a.12b和熱交換室11配置為與轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸相一致的直線(xiàn)狀的狀態(tài)。
上述各孔部12a.12b形成為圓形截面。將孔部12a.12b的孔徑設(shè)定成比熱交換室11的最大直徑小的直徑。例如，在設(shè)孔部12a、12b的孔徑為1的情況下，設(shè)定成熱交換室11的縱截面的長(zhǎng)軸直徑為3、短軸直徑為1、熱交換室11的橫截面的長(zhǎng)度為6。
一個(gè)轉(zhuǎn)子支承部1b的孔部12a用作載熱體供應(yīng)管20的插拔口，同時(shí)用作載熱體的供、排通路。載熱體供應(yīng)管20具有經(jīng)由孔部12a可在熱交換室11上插拔的主管21，以及后述的支管22。主管21的管外徑被設(shè)定成在孔部12a和管壁之間形成規(guī)定的間隙。例如，設(shè)孔部12a的孔徑為1的情況下，主管21的管外徑被設(shè)定成0.4。因此，轉(zhuǎn)子支承部1b利用孔部12a和主管21而為雙層圓筒結(jié)構(gòu)，并具有與熱交換室11連通的外側(cè)載熱體流路23，和與熱交換室11隔離的內(nèi)側(cè)載熱體流路24。
將上述的主管21設(shè)成以與轉(zhuǎn)子1相同的速度旋轉(zhuǎn)。另外，主管21的旋轉(zhuǎn)方法既可以是通過(guò)在轉(zhuǎn)子支承部1b的孔部12a上設(shè)置襯套，由該襯套支承主管21，從而以與轉(zhuǎn)子1相同的速度旋轉(zhuǎn)，也可以通過(guò)將主管21連接在轉(zhuǎn)子1的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上而使之旋轉(zhuǎn)。
而且，主管21具有密封的前端部21a、開(kāi)口的后端部21b、以及夾在兩端部21a.21b之間的主體21c。主管21的前端部21a位于另一側(cè)的轉(zhuǎn)子支承部1c的孔部12b中。另一方面，主管21的后端部21b突出到機(jī)體之外。在主管21的后端部21b和轉(zhuǎn)子支承部1b的端面上，經(jīng)由未圖示的轉(zhuǎn)子聯(lián)軸節(jié)連結(jié)有載熱體供排機(jī)構(gòu)。載熱體供排機(jī)構(gòu)具備配管和供應(yīng)泵等，將載熱體送往主管21內(nèi)的內(nèi)側(cè)載熱體流路24，另一方面，將載熱體從主管21外的外側(cè)載熱體流路23排出。另外，也可以是載熱體供排機(jī)構(gòu)將載熱體從內(nèi)側(cè)載熱體流路24排出，另一方面，將載熱體送往外側(cè)載熱體流路23。
在主管21的主體21c上設(shè)置有多個(gè)支管22。各支管22以在插拔主管21時(shí)通過(guò)主管21和轉(zhuǎn)子支承部1b的孔部12a之間的間隙的外側(cè)載熱體流路23的方式形成，同時(shí)具有撓性，以在通過(guò)外側(cè)載熱體流路23時(shí)取橫倒的姿勢(shì)，在通過(guò)后取立起的姿勢(shì)。而且，各支管22通過(guò)將基端部鉚接或焊接而安裝成從主體21c的周面朝向熱交換室11的壁面立起的姿勢(shì)。
具體地說(shuō)，各支管22為了具有撓性而由在自由狀態(tài)下卷線(xiàn)之間無(wú)間隙地貼緊的螺旋彈簧構(gòu)成。而且，各支管22為了通過(guò)外側(cè)載熱體流路23而例如在設(shè)孔部12a的孔徑為1時(shí)、將外徑設(shè)定成0.12。而且，支管22設(shè)置在熱交換室11的長(zhǎng)翼空間部11a和短翼空間部11b中。在長(zhǎng)翼空間部11a中，以180度對(duì)稱(chēng)地設(shè)置有6根為一組、共計(jì)12根的支管22。各組的支管22以自由端一側(cè)的前端部與長(zhǎng)翼空間部11a的各頂部對(duì)向地螺旋狀排列在主體21c的周面上。另一方面，在短翼空間部11b中，180度對(duì)稱(chēng)地設(shè)置有兩根支管22。該各支管22設(shè)置成前端部與短翼空間部11b的各頂部對(duì)向。另外，也可以在短翼空間部11b中設(shè)置多個(gè)支管22。
而且，各支管22設(shè)定成前端部位于各空間部11a.11b的頂部的壁面附近的管長(zhǎng)。例如在設(shè)孔部12a的孔徑為1時(shí)，支管22的管長(zhǎng)設(shè)定成筆直時(shí)為1.3。在各支管22的前端部上形成有開(kāi)口部22a。開(kāi)口部22a經(jīng)由支管22使熱交換室11與主管21內(nèi)連通。因此，支管22在使主管21內(nèi)的載熱體不因熱交換室11的載熱體產(chǎn)生的流動(dòng)阻力而減速地流動(dòng)到開(kāi)口部22a后，從接近于長(zhǎng)翼空間部11a和短翼空間部11b的頂部的位置噴出。
為了使載熱體高速?lài)姵?，上述的支?2的總數(shù)設(shè)定成支管22的開(kāi)口部22a的流路截面積的合計(jì)值為主管21的流路截面積以下。例如在使孔部12a的孔徑為1時(shí)，支管22的內(nèi)徑設(shè)定成0.08。另外，為了使載熱體均勻地從各支管22噴出，支管22的總數(shù)優(yōu)選成流路截面積的合計(jì)值為主管21的流路截面積的1/2以下。
對(duì)在上述的結(jié)構(gòu)中具備熱交換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子1以及攪拌裝置的制造方法加以說(shuō)明。
首先，如圖3所示，準(zhǔn)備具有規(guī)定的外徑和內(nèi)徑的管子，并將該管子切斷成規(guī)定的尺寸，同時(shí)將前端部密封。然后，通過(guò)在與熱交換室11的長(zhǎng)翼空間部11a的頂部和短翼空間部11b的頂部對(duì)向的部位上實(shí)施開(kāi)孔加工而制出主管21。之后，準(zhǔn)備在自由狀態(tài)下卷線(xiàn)之間無(wú)間隙地貼緊的螺旋彈簧作為支管22，沿垂直方向插入由上述的開(kāi)孔加工形成的孔部中并進(jìn)行焊接，制成具備主管21和支管22的載熱體供應(yīng)管20。
以下，如圖1所示，準(zhǔn)備利用鑄造等形成的轉(zhuǎn)子1，經(jīng)由軸承部件4設(shè)置在殼體2上。而且，如圖3所示，在使上述的載熱體供應(yīng)管20位于轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)子支承部1b的外側(cè)位置上后，使轉(zhuǎn)子1的軸心和主管21的軸心相一致，并使載熱體供應(yīng)管20向轉(zhuǎn)子1一側(cè)(箭頭方向)移動(dòng)。其結(jié)果，轉(zhuǎn)子支承部1b的孔部12a發(fā)揮作為載熱體供應(yīng)管20的插拔口的功能，從而將載熱體供應(yīng)管20推入熱交換室11中。
但是，在將載熱體供應(yīng)管20推入熱交換室11中的中途，從主管21的主體21c上向垂直方向立起姿式的支管22抵接在轉(zhuǎn)子支承部1b的端面上，隨著推入而承受來(lái)自轉(zhuǎn)子支承部1b的推壓力。此時(shí)，由于支管22是具有撓性的螺旋彈簧構(gòu)成的，所以在承受來(lái)自轉(zhuǎn)子支承部1b的推壓力的作用下成為橫倒的姿式，支管22沿著孔部12a的壁面與主管21一起在孔部12a中移動(dòng)。而且，當(dāng)支管22進(jìn)入熱交換室11中時(shí)，由于具有撓性而恢復(fù)到原來(lái)的立起姿式。
之后，如圖1所示，調(diào)整轉(zhuǎn)子1和載熱體供應(yīng)管20的位置關(guān)系，以使支管22的開(kāi)口部22a與熱交換室11的各空間部11a.11b的頂部對(duì)向，并將載熱體供應(yīng)管20固定在轉(zhuǎn)子1上。而且，在主管21的端部和轉(zhuǎn)子支承部1b的端部上安裝有未圖示的轉(zhuǎn)子聯(lián)軸節(jié)，經(jīng)由該轉(zhuǎn)子聯(lián)軸節(jié)連結(jié)在載熱體供排機(jī)構(gòu)的配管等上而制成攪拌裝置。
另外，在檢查或修理載熱體供應(yīng)管20的情況下，通過(guò)采用和以上相反的順序?qū)⒅鞴?1經(jīng)由孔部12a從熱交換室11中拔出，將載熱體供應(yīng)管20取出到機(jī)體之外。
以下，對(duì)具備上述結(jié)構(gòu)的熱交換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子1和攪拌裝置的動(dòng)作加以說(shuō)明。另外，在以后的說(shuō)明中，雖然是對(duì)采用冷卻水作為載熱體的情況進(jìn)行說(shuō)明，但并不僅限于此，也可以根據(jù)攪拌材料的結(jié)構(gòu)或種類(lèi)，為了加熱攪拌材料而使熱水或蒸汽等載熱體在冷卻配管中流動(dòng)。
首先，打開(kāi)設(shè)于殼體2上的未圖示的投入口，經(jīng)由該投入口將橡膠和塑料、填充劑等攪拌材料裝填到攪拌室3中。之后，將攪拌室3密封，然后使冷卻水在與殼體2的外壁面接合的配管中流動(dòng)，經(jīng)由殼體2對(duì)攪拌室3內(nèi)的攪拌材料進(jìn)行冷卻。
而且，將冷卻水從未圖示的載熱體供排機(jī)構(gòu)送往主管21中。該冷卻水在主管21的內(nèi)部流動(dòng)后，流入設(shè)置在主管21的主體21c上的支管22中。而且，冷卻水從形成在支管22前端部上的開(kāi)口部22a噴出，向熱交換室11的各空間部11a、11b的頂部方向前進(jìn)。此時(shí)，由于支管22是由在自由狀態(tài)下卷線(xiàn)之間無(wú)間隙地貼緊的螺旋彈簧構(gòu)成的，所以在熱交換室11內(nèi)流動(dòng)的冷卻水不會(huì)從側(cè)壁流入。其結(jié)果，由于支管22內(nèi)的冷卻水除了管壁的流動(dòng)阻力之外幾乎不承受其他要因引起的流動(dòng)阻力，所以從開(kāi)口部22a以大的流速?lài)姵觥?br> 而且，如圖5所示，熱交換室11內(nèi)的支管22由于因自身的剛性而維持在大致筆直狀態(tài)的實(shí)際直立姿式，所以開(kāi)口部22a接近于熱交換室11的頂部。因此，由于開(kāi)口部22a和熱交換室11的頂部之間的距離短，所以即使存在于熱交換室11內(nèi)的冷卻水作為大的流動(dòng)阻力起作用，這種流動(dòng)阻力所引起的減速也比較小。其結(jié)果，以大的流速?gòu)拈_(kāi)口部22a噴出的冷卻水以稍稍減速的狀態(tài)吹到接近的熱交換室11的頂部，之后，沿著熱交換室11的長(zhǎng)翼7和短翼8的內(nèi)壁面流動(dòng)。因此，由于冷卻水以紊流的狀態(tài)高速地在熱交換室11的壁面附近流動(dòng)，所以在轉(zhuǎn)子1整體上產(chǎn)生大的冷卻能力(熱交換能力)。
而且，由于主管21和支管22防止了從所有支管22噴出的冷卻水與熱交換室11的冷卻水直接接觸而發(fā)揮了隔熱材料的功能，所以從支管?chē)姵龅睦鋮s水幾乎沒(méi)有溫度差。因此，在轉(zhuǎn)子1的軸向上流動(dòng)幾乎同一溫度的冷卻水，從而在轉(zhuǎn)子1的整體上均勻地實(shí)現(xiàn)了上述大的冷卻能力。而且，在這樣將轉(zhuǎn)子1冷卻后，如圖1所示，轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)，填充到攪拌室3中的攪拌材料邊被剪斷及分散，邊成為所希望的攪拌狀態(tài)的攪拌物。此時(shí)，由于攪拌物作為熱交換對(duì)象物而被轉(zhuǎn)子1和殼體2均勻、充分地冷卻，所以防止了過(guò)熱引起的變質(zhì)等不良情況。
如上所述，本實(shí)施方式的熱交換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，包括具備使攪拌物(熱交換對(duì)象物)與外壁面相接觸、冷卻水等載熱體流動(dòng)的熱交換室11的轉(zhuǎn)子1(主體)，形成在轉(zhuǎn)子1的一端面上、口徑比熱交換室11的直徑小的孔部12a(插拔口)，具有設(shè)定成在孔部12a和管壁之間形成規(guī)定間隙的管徑、同時(shí)經(jīng)由孔部12a可在熱交換室11中插拔地插通、供應(yīng)或排出載熱體的主管21，以及從主管21的周面朝向熱交換室11的壁面設(shè)置的、在前端部上具有使熱交換室11與主管21內(nèi)連通的開(kāi)口部22a、并在插拔主管21時(shí)通過(guò)上述間隙地形成的具有撓性的支管22。另外，本實(shí)施方式中成為插通口的孔部12a也可以形成在轉(zhuǎn)子1的兩端面上。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，通過(guò)利用主管21和支管22防止了與熱交換室11內(nèi)的載熱體直接接觸，而從各支管22的開(kāi)口部22a以高速?lài)姵鰷囟葞缀跸嗤妮d熱體。而且，由于支管22是從主管21的周面朝向熱交換室11的壁面設(shè)置的，所以支管22的開(kāi)口部22a存在于比主管21的周面更靠近熱交換室11的壁面的位置上。其結(jié)果，由于熱交換室11內(nèi)的載熱體作為從支管22噴出的載熱體的流動(dòng)阻力而作用的距離短，所以載熱體以高速吹到熱交換室11的壁面上。因此，軸向上溫度分布均勻的載熱體以紊流狀態(tài)高速地在熱交換室11的壁面附近流動(dòng)，所以在轉(zhuǎn)子1的整體上均勻地產(chǎn)生大的熱交換能力。
而且，由于支管22通過(guò)孔部12a和管壁之間的空隙地形成，并具有撓性，所以?xún)H通過(guò)將主管21經(jīng)由孔部12a插入熱交換室11中，即使是具有復(fù)雜形狀的壁面的熱交換室11，也能夠使支管22形成朝向熱交換室11的壁面的姿勢(shì)。而且，僅通過(guò)將主管21從孔部12a中拔出，也可以與主管21一起將支管22取出到機(jī)體之外。其結(jié)果，由于主管21和支管22的安裝拆卸作業(yè)簡(jiǎn)單，所以可簡(jiǎn)單且廉價(jià)地獲得發(fā)揮上述優(yōu)良的冷卻性能的熱交換機(jī)構(gòu)。另外，若存在構(gòu)成已有的轉(zhuǎn)子1等的主體的結(jié)構(gòu)部件，則可以采用該已有部件。
另外，本實(shí)施方式中的支管22的開(kāi)口部22a優(yōu)選地位于熱交換室11的壁面附近。由此，能夠在轉(zhuǎn)子1上產(chǎn)生強(qiáng)的熱交換功能。而且，雖然基于優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明也可以在不超過(guò)其主旨的范圍內(nèi)變更。
即，在本實(shí)施方式中，雖然如圖5所示，設(shè)定成使支管22的開(kāi)口部22a與熱交換室11的頂部對(duì)向，但并不僅限于此，也可以如圖6所示，通過(guò)使支管22相對(duì)于連結(jié)主管21的軸線(xiàn)和熱交換室11的頂部的基準(zhǔn)線(xiàn)傾斜角度θ，使開(kāi)口部22a與從熱交換室11的頂部離開(kāi)的位置對(duì)向，在這種情況下，可使載熱體在熱交換室11內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)流。
而且，在本實(shí)施方式中，雖然是使支管22的開(kāi)口部22a為開(kāi)放的狀態(tài)，但也可以如圖7所示，在開(kāi)口部22a上設(shè)置開(kāi)口直徑比開(kāi)口部22a大的噴嘴25，還可以如圖8所示，在開(kāi)口部22a上設(shè)置開(kāi)口直徑比開(kāi)口部22a小的噴嘴26。在這種情況下，可通過(guò)兩噴嘴25.26將從支管22噴出的載熱體的前進(jìn)方向校正成所希望的方向。另外，在圖7那樣的大開(kāi)口直徑的噴嘴25的情況下，由于能夠使載熱體一邊擴(kuò)散一邊前進(jìn)，將載熱體吹到熱交換室11的壁面上廣闊的區(qū)域上，所以能夠使溫度分布(熱交換能力)更加均勻。另一方面，在圖8所示那樣的小開(kāi)口直徑的噴嘴26的情況下，由于能夠使載熱體以更高的速度前進(jìn)，所以可重點(diǎn)地強(qiáng)化所希望的部位的熱交換能力。
而且，在本實(shí)施方式中，雖然是由在自由狀態(tài)下卷線(xiàn)之間無(wú)間隙地貼緊的螺旋彈簧構(gòu)成支管22，但并不僅限于此。即，也可以是如圖9所示，支管21是具備具有柔軟性和液密封性的管部件27和支承管部件27地卷繞在管部件27的周?chē)穆菪龔椈?8的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，可通過(guò)管部件27可靠地排除存在于支管22周?chē)妮d熱體的影響。而且，支管22也可以是將鋼琴弦等具有撓性的多個(gè)細(xì)線(xiàn)并列排列而作成管壁而形成。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然對(duì)將熱交換機(jī)構(gòu)組裝在攪拌裝置中的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不僅限于此，也可以如圖10所示，將熱交換機(jī)構(gòu)組裝在對(duì)原材料或半成品實(shí)施噴涂或壓延等各種處理時(shí)使用的圓筒形狀的滾筒29中。另外，滾筒29既可以是鏜孔式滾筒，也可以是鉆孔式滾筒。而且，在將熱交換機(jī)構(gòu)組裝在圓筒形狀的滾筒29中的情況下，也可以通過(guò)將主管21和滾筒29切開(kāi)，一邊使載熱體供應(yīng)管20為固定狀態(tài)一邊僅使主管21旋轉(zhuǎn)。另外本實(shí)施方式的熱交換機(jī)構(gòu)可適用于具備一邊使載熱體在內(nèi)部流動(dòng)、一邊使熱交換對(duì)象物與主體的外壁面接觸而進(jìn)行熱交換的結(jié)構(gòu)的所有裝置中。
權(quán)利要求
1.一種熱交換機(jī)構(gòu)，其特征是，包括主體，該主體具備熱交換對(duì)象物與其外壁面相接觸，載熱體流動(dòng)的熱交換室；插拔口，該插拔口形成在上述主體的至少一個(gè)端面上，口徑比上述熱交換室的直徑??；主管，該主管具有設(shè)定成在上述插拔口和管壁之間形成規(guī)定的間隙的管徑，并經(jīng)由上述插拔口可插拔地插通在上述熱交換室中，供應(yīng)或排出上述載熱體；支管，該支管從上述主管的周面上分支，在其前端部上具有使上述主管內(nèi)部與上述主體的熱交換室連通的開(kāi)口部，并形成為在插拔上述主管時(shí)通過(guò)上述間隙，且具有撓性。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換機(jī)構(gòu)，其特征是，上述支管是從上述主管的周面朝向上述熱交換室的壁面設(shè)置的。
3.如權(quán)利要求1所述的熱交換機(jī)構(gòu)，其特征是，在上述支管的開(kāi)口部上設(shè)置有噴嘴。
4.如權(quán)利要求1所述的熱交換機(jī)構(gòu)，其特征是，上述支管是在自由狀態(tài)下卷線(xiàn)之間無(wú)間隙地貼緊的螺旋彈簧。
5.如權(quán)利要求1所述的熱交換機(jī)構(gòu)，其特征是，上述支管包括具有柔軟性和液密封性的管部件以及支承該管部件地卷繞在該管部件的周?chē)系穆菪龔椈伞?br> 6.一種轉(zhuǎn)子，其特征是，截面為非圓形、具備沿軸向扭轉(zhuǎn)的形狀的熱交換室的攪拌或擠壓用的轉(zhuǎn)子具備權(quán)利要求1所述的熱交換機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的熱交換機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具備攪拌物與其外壁面相接觸，冷卻水等載熱體流動(dòng)的熱交換室；孔部，該孔部形成在轉(zhuǎn)子的一個(gè)端面上，口徑比熱交換室的直徑??；主管，該主管具有設(shè)定成在孔部和管壁之間形成規(guī)定的間隙的管徑，并經(jīng)由孔部可插拔地插通在熱交換室中，供應(yīng)或排出載熱體；支管，該支管從主管的周面朝向熱交換室的壁面設(shè)置，在其前端部上具有使主管內(nèi)部與熱交換室連通的開(kāi)口部，且形成為在插拔上述主管時(shí)通過(guò)上述間隙，且具有撓性。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可使熱交換能力在整體上提高，并在主體的軸向上均勻。
文檔編號(hào)A21C1/06GK1495001SQ0312490
公開(kāi)日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月18日
發(fā)明者村上將雄, 山田則文, 直井政樹(shù), 澤匡彥, 文, 樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所