JP4086137B2 - Biaxial stirring device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、比較的粘性度の高い流体を撹拌する撹拌装置に関するものであり、縦置きの円筒上の撹拌槽内の粘性流体を二つの撹拌翼で撹拌する撹拌装置について、撹拌槽の流体をむらなく均等に、能率的に撹拌・混合することができるものであり、比較的ゆっくりと撹拌翼を回転させながら、複数の高粘性流体を短時間で高精度かつ均等に混合することができるものである。
【0002】
【従来の技術】
高粘性流体に限らず様々な流体を縦置きの円筒状撹拌槽に入れて、これを縦型の撹拌翼で撹拌する撹拌装置には様々な機構のものがある。その一つは一軸撹拌翼によるものであり、その一例が特開平8−71398号公報に記載されている。このような撹拌装置における撹拌翼の形状構造は、螺旋状の細板によるもの、平板状の縦板によるものなど様々であるが、上記公報に記載されているものは、縦方向撹拌機能と横方向撹拌機能とを共に有する板状撹拌翼を、回転方向に位相を順次ずらして多段に設けたものであり、これによって、上下方向の撹拌能率を高めて、高粘性流体の撹拌性能を向上させたものである。
また、二軸撹拌翼を備えたものとして、例えば、特開2002−113344号公報に記載されているものがあり、このものは、大小2つの螺旋状撹拌翼を自転させながら公転させることによって、撹拌効率を高めたものである。
【0003】
一軸撹拌翼によるもの、二軸撹拌翼によるもののいずれについても、個々の撹拌翼が個々に独立して撹拌槽内で自転し、あるいは自転・公転してこれを回転方向、あるいは回転方向及び縦方向に撹拌するものである。
撹拌装置における撹拌翼は、その表面が撹拌槽内の流体に対して回転するものであって、翼表面に接している流体に剪断力が作用するけれども、比較的粘性度が高い流体(以下これを「高粘性流体」という)の場合は、その粘着性のために撹拌翼表面から剥離せず、そのため引きずられ、この引きずり力が広範囲に及んで、周りの流体が連れ回される(共回りする)ことになる。また、撹拌翼表面に付着したままの層もある。このため、全体として撹拌・混合能率が極めて悪く、また、ほとんど撹拌・混合されない部分が残存し、その結果、撹拌・混合精度が悪く、仮に撹拌時間を長くしても均一に撹拌・混合することができない場合もある。
【0004】
【解決しようとする課題】
そこで、この発明は、二軸撹拌翼による高粘性流体の撹拌装置について、撹拌される流体の連れ回りを確実に防止し、かつ、撹拌翼表面に付着して撹拌されない部分が発生することを確実に防止できるように、一対の撹拌翼の形状を工夫することを、その課題1とするものである。
【0005】
さらに、一対の撹拌翼で撹拌槽内の流体に、旋回方向及び縦方向の一定の経路に沿った流れを強制して、撹拌槽内の流体に均等な撹拌作用が与えられる様に、一対の撹拌翼の形状を工夫することを、その課題2とするものである。
【0006】
さらに、一対の撹拌翼が、撹拌槽内の流体に均等に撹拌作用を及ぼす様に、その駆動機構を工夫することを、その課題3とするものである。
【0007】
【課題を解決しようとする手段】
【解決手段1】

上記課題1を解決するために講じた手段(解決手段1)は、一対の縦軸撹拌翼を縦置き撹拌槽内で自転させて、上記撹拌槽内の高粘性流体を撹拌・混合する撹拌装置を前提として、次の(イ)乃至(ニ)によって構成されるものである。
(イ)撹拌翼の水平断面が縦軸を中心としたほぼ楕円形状であること、
(ロ)上記楕円形状の長径長さの1/2と短径長さの1/2の和が軸間距離に等しいこと、
(ハ)一方の撹拌翼と他方の撹拌翼の回転位相が90度ずれていて、同角速度で同方向に回転すること、
(ニ)撹拌翼の側曲面形状が、全回転位置において一方の撹拌翼の先端部が他方の撹拌翼の側面部分にほぼ接する形状であること。
なお、上記の「ほぼ楕円形状」は、いわゆる楕円形状ではなく、長径と短径とを有する楕円に似た形状を意味する。
また、上記の「高粘性流体」は、撹拌翼に粘着して、撹拌翼の表面に粘着した流体層が形成される程度の粘性度を有する流体を意味する。
【0008】
【作用】
一対の撹拌翼が、その一方の先端部分が他方の側面にほぼ接した状態で同方向に回転するので、一方の撹拌翼の自転に連れて回る流れ(共回り)が、他方の撹拌翼によって遮断されるので、他方の撹拌翼の回転力の影響領域へ移り、その後、再び一方の撹拌翼の回転力の影響領域へ移動する。したがって、一つの撹拌翼の自転に引きずられて当該撹拌翼を中心とする旋回流が生じることはない。被撹拌流体は上記のような移動(流れ)を繰り返しながら撹拌槽の中で撹拌されることになる。
【0009】
また、一方の撹拌翼の側面に対して他方の撹拌翼の先端部分がほぼ接した状態で、互いに反対方向に回転するので、一方の撹拌翼の側面に付着した層が他方の撹拌翼によって掻き落とされて、上記他方の撹拌翼による撹拌領域へ押しやられる。そして、上記一方の撹拌翼の両側面のそれぞれに対する掻き落としは、1回転毎に1回の割合で繰り返される。したがって、撹拌翼の側面に一旦付着した流体もその直後に確実に撹拌されることになる。
さらに、撹拌翼の断面形状の長径長さの1/2と短径長さの1/2の和が軸間距離にほぼ等しいので、撹拌槽の中心部分も撹拌翼の自転による撹拌領域内にあることになる。
【0010】
【解決手段2】

解決手段2は、上記課題3を解決するために、解決手段1の撹拌装置について、一対の撹拌翼を自転とともに公転させ、その自転・公転駆動機構を、次の(イ)乃至(ハ)によって構成したものである。
(イ)一対の同一遊星ギヤを備えた両撹拌翼の縦軸を遊星歯車伝動機構のキャリヤに回転自在に支持させたこと、
(ロ)両縦軸を上記遊星ギヤでそれぞれ駆動すること、
(ハ)上記キャリヤを支持部材に回転自在に支持させ、当該キャリヤの回転中心を、位置決めされて固定された撹拌槽の中心に一致させたこと。
【0011】
【作用】
一対の撹拌翼が撹拌槽内で自転しながら公転するので、撹拌槽内の流体全体に撹拌作用が均等に及び、また、個々の撹拌翼が定位置で自転する場合に比して、粘性流体が連れ回る傾向が小さいので、撹拌速度が一層向上する。
また、遊星歯車伝動機構のキャリヤの回転中心が撹拌槽の中心に一致しているので、二つの撹拌翼が対となって同方向に同角速度で自転しながら、撹拌槽に対する同心円に沿って公転する。したがって、一対の撹拌翼による撹拌作用が撹拌槽内の流体に均等に及び、撹拌槽内の流体が均等に撹拌される
【0012】
実施態様1】
実施態様1は、上記解決手段2の撹拌翼について、その楕円形状の長径長さが軸間距離の1/2よりも長く、軸間を結ぶ線上において縦撹拌槽に内接する長さにほぼ等しいことである。
【0013】
【作用】
撹拌翼は公転しながら、その自転によって撹拌槽の内面に繰り返し接するので、撹拌槽の内面についても、付着した流体が撹拌翼の先端で掻き落とされて、撹拌翼による撹拌領域へ戻されるので、一旦撹拌槽の内面に付着した流体も確実に撹拌されることになる。
したがって、撹拌槽の全ての部分が撹拌翼の自転・公転による撹拌領域になって均等に撹拌される。
【0014】
【実施態様2】

実施態様2は、上記解決手段2における撹拌翼の側面を縦方向に直線的な面にしたことである。
【0015】
【作用】
撹拌翼の側面が縦方向に直線的な面であるから、粘性流体が撹拌翼の自転によって回転方向前方に押され、翼面にそって半径方向外方に押し出されながら撹拌される。このとき、一方の撹拌翼の先端部が他方の撹拌翼の側面に対して縦方向の直線に沿ってほぼ線接触した状態で、回転方向に摺動することになり、上記他方の撹拌翼の側面に付着している粘性流体を回転方向前方に向けて掻き出すことになる。
撹拌翼の側面が縦方向に直線的な面であるから、その形状は比較的単純であり、したがって、製作は比較的容易である。
【0016】
【実施態様3】

実施態様3は、上記解決手段2における撹拌翼の側面が螺旋形状の面であることである。
【0017】
【作用】
撹拌翼の側面が螺旋形状の面であるから、撹拌翼がスクリューとして機能し、粘性流体が撹拌翼の自転によって掻き回されるだけではなく、翼面にそって半径方向外方、及び斜め下方(回転方向によっては斜め上方)に押し出されながら撹拌される。このように、粘性流体が掻き回されながら積極的に上下方向に撹拌されるので、撹拌槽内に複雑な流れを生じ、これによって撹拌が促進される。
一方の撹拌翼の先端部は螺旋形状であって、他方の撹拌翼の螺旋状側面に対して縦方向の螺旋に沿ってほぼ線接触した状態で、螺旋方向に摺動することになり、上記他方の撹拌翼の側面に付着している粘性流体を回転方向前方かつ斜め下方に向けて掻き出すことになる。
【0018】
なお、上記螺旋形状の螺旋ピッチは任意であるが、螺旋ピッチが小さいほど流体を下方に押し出す作用が増大し、他方抵抗も増大する。他方、螺旋ピッチが小さいほど下方への押し出し速度が低下する。このピッチと撹拌翼の撹拌性能との関係は、撹拌翼の回転速度、撹拌される流体の粘性度などの物性にもよるので、最適ピッチは一概には決められない。したがって、必要な撹拌度合い、撹拌時間等に応じて、個々に最適の螺旋ピッチを選択する他はない。
【0019】
削 除
【0020】
削 除
【0021】
【実施態様4】

実施態様4は、上記解決手段2の遊星歯車伝動機構について、キャリヤをフリーにし、リングギヤまたは太陽ギヤを駆動ギヤとしたことである。
【0022】
【実施態様5】

実施態様5は、上記解決手段2の遊星歯車伝動機構について、キャリヤを駆動部材とし、リングギヤまたは太陽ギヤを固定ギヤとしたことである。
【0023】
【実施態様6】

実施態様6は、上記解決手段2における撹拌翼に対する撹拌槽の位置決め機構について、支持台上面に非円形凹部を設け、当該非円形凹部に同形状の撹拌槽の下端を嵌合させ、撹拌槽を上記支持台に着脱自在に固定したことである。
【0024】
【作用】
遊星歯車伝動装置の回転中心と支持台上面の非円形凹部の中心とを一致させた状態で遊星歯車伝動装置の支持装置と上記支持台とを固定することで、支持台上面の非円形凹部の中心と遊星歯車伝動装置の回転中心とが一致しているので、支持台上面の非円形凹部に同形状の撹拌槽の下端を嵌合させることによって、遊星歯車伝動装置の回転中心と撹拌槽の中心とは常に一致する。
したがって、メンテナンス時の撹拌槽の組み付けを簡単、容易にすることができる。
【0025】
【実施態様7】

実施態様7は、上記解決手段2における遊星歯車伝動機構の支持装置について、遊星歯車伝動機構を案内支柱によって昇降自在に支持させ、送りねじ機構によって昇降駆動するようにしたことである。
【0026】
【作用】
上記送りねじ機構で上記支持体を上昇させることによって、遊星歯車伝動機構とともに撹拌翼を引き上げて撹拌槽から上方に取り出すことができ、また下降させることによって、遊星歯車伝動機構とともに撹拌翼を押し下げて撹拌槽に上方から挿入することができる。この撹拌翼の撹拌槽に対する脱着操作の間も、撹拌翼と撹拌槽との位置関係は案内支柱によって維持されるから、再装着時に撹拌翼と撹拌槽の位置調整を行う必要はない。
【0027】
【解決手段3】
請求項1に対応)
上記課題3を解決するために講じた他の手段(解決手段3)は、一対の縦軸撹拌翼を縦置き撹拌槽内で自転させて、上記撹拌槽内の高粘性流体を撹拌・混合する撹拌装置を前提として、次の(イ)乃至(ヘ)によって構成されるものである。
(イ)撹拌翼の水平断面が縦軸を中心としたほぼ楕円形状であること、
(ロ)上記楕円形状の長径長さの1/2と短径長さの1/2の和が軸間距離に等しいこと、
(ハ)一方の撹拌翼と他方の撹拌翼の回転位相が90度ずれていて、同角速度で同方向に回転すること、
(ニ)撹拌翼の側曲面形状が、全回転位置において一方の撹拌翼の先端部が他方の撹拌翼の側面部分にほぼ接する形状であること、
(ホ)上記一対の撹拌翼を駆動機構により回転すること、
(ヘ)上記駆動機構が、支持部材に駆動ギヤを回転自在に支承させると共に、一対の撹拌翼の縦軸及び中間軸を回転自在に支承させ、上記駆動ギヤで当該一対の縦軸及び中間軸のピニオンを駆動し、支持台に歯車付きの回転テーブルを設け、当該回転テーブルに撹拌槽を着脱自在に装着し、上記回転テーブルの歯車を上記中間軸下端のピニオンで駆動するものであること。
【0028】
【作用】
一対の撹拌翼の縦軸は上記駆動ギヤによって同方向に同角速度で駆動される。他方、回転テーブルは、中間軸を介して上記駆動ギヤで駆動されるから、上記撹拌翼の縦軸とは反対方向に駆動される。したがって、撹拌槽が撹拌翼とは反対方向に駆動される。
そして、撹拌槽の回転によってその中の粘性流体が撹拌翼とは反対方向に旋回するので、撹拌翼による撹拌効果が撹拌槽内の粘性流体に均等に及び、撹拌効果、撹拌速度が顕著に向上する。
また、撹拌翼の側面を螺旋形状の面にすることにより、撹拌翼がスクリューとして機能し、粘性流体が撹拌翼の自転によって掻き回されるだけではなく、翼面にそって半径方向外方、及び斜め下方(回転方向によっては斜め上方)に押し出されながら撹拌される。このように、粘性流体が掻き回されながら積極的に上下方向に撹拌されるので、撹拌槽内に複雑な流れを生じ、これによって撹拌が促進される
一方の撹拌翼の先端部は螺旋形状であって、他方の撹拌翼の螺旋状側面に対して縦方向の螺旋に沿ってほぼ線接触した状態で、螺旋方向に摺動することになり、上記他方の撹拌翼の側面に付着している粘性流体を回転方向前方かつ斜め下方に向けて掻き出すことになる
【0029】
【実施態様1】
請求項3に対応)
実施態様1は、解決手段3の駆動機構について、上記中間軸に無段変速装置を介在させたことである。
【0030】
【作用】
上記回転テーブルが中間軸の無段変速装置を介して上記駆動ギヤで駆動されるので、回転テーブルの回転速度が無段階で調整される。
解決手段3による撹拌装置の撹拌作用は、撹拌翼の自転速度と撹拌槽の回転速度とによって加減されるから、無段変速装置で回転テーブルの回転速度を加減することによって、被撹拌流体の種類、撹拌目的、撹拌経過時間などに応じて、適宜撹拌作用を調整することができる。
また、上記無段変速装置を逆転可能な変速装置にすれば、回転テーブルの回転方向を逆転させ、かつその回転速度を加減できるので、回転テーブルの回転制御によって、撹拌作用の強弱をさらに広範囲で調整することができる。
【0031】
【実施の形態】
【実施例1】
遊星歯車伝動装置から軸間距離Lで2つの縦軸2,2が垂下されており、この一対の縦軸2,2に撹拌翼1がそれぞれ取り付けられている。この撹拌翼1,1は、その側面が縦方向に直線的な面であり、互いに直角の方向に向けられていて、縦軸2,2が等速度で同方向に回転する。
この例の撹拌翼1の長径1aは71mm、短径1bは35mmである。そして、撹拌翼の側面の曲面形状は適宜選択できるが、両撹拌翼1,1が回転するとき、全回転位置において一方の撹拌翼の長径端部が他方の撹拌翼の側面にほぼ接する関係にあるものである。
【0032】
すなわち、撹拌翼1の形状と、2つの撹拌翼1,1の平面形状の一例は図14(a)に示すとおりであり、このものにおける2つの撹拌翼が互いに直角の関係にあるときに、2つの撹拌翼の回転軸間距離をLとし、撹拌翼側曲面の曲率半径をRとし、撹拌翼の長径端部円弧半径をαとしたとき、L=R+α、R=L−α、α=L−Rであり、撹拌翼側曲面の曲率半径Rの中心と撹拌翼回転軸中心の距離をCとしたとき、C=√2(L/2−α)で算出することができる。また、この時の撹拌槽の内径をDとすると、D=2(C+α)+Lとなり、その中心は2つの回転軸間の中点となる。
図14(b)は軸間距離Lを50とし、長径端部円弧半径αを3としたときの例であり、R=50−3=47、C=√2(50/2−3)=31.113、D=2(31.113+3)+50=118.226となる。
図14(c)は軸間距離Lを50とし、長径端部円弧半径αを0とした長径端部がエッジ状の場合の平面形状を示すものであり、この場合のR=50−0=50、C=√2(50/2−0)=35.355、D=2(35.355+0)+50=120.71となる。
【0033】
上記一対の撹拌翼1,1で撹拌槽3の中の粘性流体を撹拌するのであるが、この例における撹拌槽3の内径Aは124mmであり、深さは55mmである。
一対の撹拌翼は、図3(a)(b)(c)の態様で同方向に相対回転する。このとき一方の撹拌翼1の先端部分が他方の撹拌翼1の側面に対して縦方向直線でほぼ接触し、接触した状態で上記側面を擦るように摺動する。したがって、一方の撹拌翼とともに図3の矢印方向に連れ回る粘性流体の流れは、他方の撹拌翼によって断たれ、また、その流れと逆の方向に押し返されることになる。また、他方の撹拌翼の側面部分に付着している粘性流体が一方の撹拌翼の先端部で掻き落とされる。そして、図3(a)(b)(c)の変化から解るように、二つの撹拌翼のうちの掻き落とす側と、掻き落とされる側とが回転によって順次交替し、また、一つの撹拌翼の掻き落とされる側面も撹拌翼の回転によって順次交替するので、二つの撹拌翼の両側面に付着する粘性流体は間欠的に掻き落とされることになる。
この例の撹拌翼1の長径端部が撹拌槽3の内面に間欠的に摺動し、かつ撹拌翼1,1は撹拌槽内で公転するので、撹拌槽の内面に付着した粘性流体も撹拌翼の先端によって間欠的に掻き落とされる。
【0034】
平版印刷用インク(シアン)を100cc(粘性度100Pa・s)、平版印刷用インク(イエロー)を50cc(粘性度80Pa・s)だけ撹拌槽3に投入して、温度25℃の下で、撹拌翼の自転速度76回/分、公転速度20回/分で撹拌するとき、従来の撹拌装置による場合(同条件)に比して、その撹拌時間がほぼ1/10に短縮される。
また、従来技術では撹拌むらが避けられないが、この例では、撹拌むらが全く解消する。
【0035】
次に、この実施例の遊星歯車伝動装置による撹拌翼駆動装置、及び撹拌装置の昇降機構などについて、図4乃至図6を参照しながら説明する。
撹拌翼駆動装置は、リングギヤ4が支持板14に固定されていて、遊星ギヤ , のキャリヤが電動モータ18で駆動される形式の遊星歯車伝動装置である。
支持板14は2つの案内支柱21,21で昇降自在に案内されている。案内支柱21,21の間に縦のねじ軸23があって、その下端が支持台20にベアリングによって回転自在に支持され、上部が案内支柱21,21間の横板に軸受によって回転自在に支持されている。そしてねじ軸23にねじスリーブ22を螺合させてあり、このねじスリーブ22が支持板14に固定されている。
支持板14の下面にリングギヤ4がネジ14aで固定されており、このリングギヤ4に円筒状のキャリヤ9の上端が、ベアリング10を介して支持されている。
キャリヤ9は、ベアリング10を介してリングギヤ4に回転自在に保持されており、このキャリヤ9に2つの縦軸2,2がベアリング8,8を介して回転自在に支持されている。
キャリヤ9の中心穴に駆動軸15が挿入されて固着されており、その上端がカップリング17を介して、電動モータ18の軸に着脱自在に連結されている。
【0036】
縦軸2,2の上端に遊星ギヤ5,5がそれぞれ固着されており、この遊星ギヤ5,5が上記リングギヤ4に噛み合っている。また、縦軸2,2はキャリヤ9の下端から下方に延びていて、その下端が上記撹拌翼1,1の中心穴に嵌め込まれている。この例では撹拌翼1の上端面に撹拌翼ホルダー7が固着されていて、この撹拌翼ホルダー7がピンによって縦軸2,2に着脱自在に固着されている。
上記のように、縦軸2,2はベアリング8,8を介してキャリヤ9に保持されており、キャリヤ9がベアリング10を介してリングギヤ4に保持され、リングギヤ4がねじ14aによって支持板14に固定されているので、ねじ軸23をハンドル24で回転させて支持板14を昇降させると、これとともに駆動装置が昇降し、また、撹拌翼が昇降する。撹拌翼を上昇させることによって撹拌翼1が撹拌槽3から上方に脱出し、下降させることによって撹拌翼1が撹拌槽3内に挿入される。
【0037】
撹拌槽3は円筒体であり、その下端にフランジ3aがあって、このフランジ3aに対抗する一対の平面部3bが設けられている。他方、支持台20の上面に撹拌槽3のフランジ3aが密に嵌り込む形状の凹部があり、この凹部に上記フランジが嵌り込んで、撹拌槽3が回転不能に支持台20に保持されることになる。
【0038】
電動モータの軸によってカップリング17を介して駆動軸15が駆動され、これによってキャリヤ9が駆動され、キャリヤ9の回転によって縦軸2,2が公転駆動される。縦軸2,2の上端に固着されている遊星ギヤが、リングギヤ4に噛み合っているので、縦軸2,2が自転しながら公転することになる。
そして、上記二つの遊星ギヤが同じものであり、同じリングギヤ4に噛み合っているので、両縦軸2,2の回転速度は等しく、同じ軌道上を公転する。
【0039】
【実施例2】
次いで、撹拌装置の実施例2について、図7乃至図12を参照しながら説明する。
この実施例2は撹拌翼31の側面が螺旋形状の面である点を除き、上記実施例1と特に違いはない。このものの撹拌翼31の上端面は下端面に対して90度回転方向にずれた位置にあり、その間の側面及び端縁は螺旋形である。
このものの平面形状、側面形状は図9(a)(b)に示すとおりであり、図9(b)における断面A−A,B−B,C−C,D−D,E−Eは、図10(A)〜(E)にそれぞれ示すとおりであり、これらの断面形状は全て同じである。
この例の撹拌翼31の端面の楕円形状(厳密な楕円をいうものではなく、ほぼ楕円に似た形状)の概略は、長径71mm、短径35mmで、長径両端の半径4.77mmの仮想円xと中心の半径17.5mmの仮想円yに対する共通内接円弧zと、上記仮想円xの一部円弧とで描かれる形状である。また、この撹拌翼31の高さは50mmである。このものの全体像は図11に示すとおりである。
【0040】
2つの撹拌翼31,31は2つのスクリュー(ねじ棒)が互いにかみ合う場合と同様の格好で互いに合わされて配置され、実施例1と同様に、同方向に等速度で回転する。このとき、流体は撹拌翼31螺旋状の側面によって半径方向外方及び斜め下方(又は斜め上方)に押し出されながら撹拌される。そして、一方の撹拌翼に螺旋状の長径方向端部が他方の撹拌翼の螺旋状側面にほぼ当接した状態で互いに滑り合いながら、互いに反対方向に運動するので、上記他方の撹拌翼の螺旋側面に付着した粘性流体を上記一方の撹拌翼の長径方向端部で掻き落とす。
撹拌槽3内の粘性流体は撹拌翼31によって、旋回方向の速度成分と縦方向の速度成分をもった方向に強く押し出されて、撹拌槽3と撹拌翼31,31との間に複雑な流れが生成されるので、撹拌効果が極めて高い。したがって、粘性度が大きく異なる物質を混合するときに発生する、いわゆるワイゼンベルグ効果(特異な流動現象:溶液中に棒を突っ込んで掻き回すと、ニュートン液体では液面がへこんでしまうが、非ニュートン液体では逆に盛り上がってきて棒に巻き付くようにして上っていく現象)を抑制することができ、粘性度が大きく異なる物質を混合する場合でも極めて能率的に撹拌・混合がなされる。
【0041】
図7、図8に示す撹拌装置の撹拌翼31,31は、図4乃至図6に示す遊星歯車伝動機構による駆動装置で駆動して、両撹拌翼を自転・公転させて、撹拌槽3内の粘性流体を撹拌できるのは勿論である。しかし、螺旋形状の二つの撹拌翼31,31は、その撹拌作用が強力であるので、自転のみで撹拌効果が十分発揮される。したがって、撹拌翼31,31の自転のみで粘性流体を短時間で十分に撹拌することができる。
撹拌翼31,31の自転のみによる撹拌駆動装置を図12に示している。このものは、案内支柱41,41に昇降自在に支持されている支持板42に駆動ギヤ43が回転自在に支持されており、また撹拌翼31,31の縦軸が回転自在に支持されている。この縦軸にそれぞれピニオン44が固着されていて、当該ピニオンが駆動ギヤ43と噛み合っている。
駆動ギヤ43の駆動軸45を電動モータで駆動すると、ピニオン44が同方向に等速度で駆動されるので、撹拌翼31,31が同方向に等速度で駆動される。
【0042】
図13を参照して他の駆動装置の例を説明する。この駆動装置は図12の例が撹拌翼31,31を駆動するのに対して、撹拌翼と共に撹拌槽3をも同時に駆動するものである。ピニオン44とは反対側に中間軸51を支持板42に回転自在に支持させてあって、この中間軸の上端に固着したピニオン52を駆動ギヤ43に噛み合わせている。他方、支持台60に回転テーブル61を回転自在に支持させてあり、この回転テーブル61に撹拌槽3を実施例1と同様に着脱自在に嵌着させている。そして回転テーブル61の外周面にギヤ61aを設けてあり、当該ギヤ61aに中間軸51の下端に固着したピニオン53が噛み合っている。
したがって、駆動ギヤ43によって中間軸51、ピニオン52,53を介して、回転テーブル61が、撹拌翼31と反対方向に駆動され、したがって、撹拌翼31と反対方向に撹拌槽3が駆動される。
【0043】
撹拌槽3の回転によって高粘性流体が矢印方向に共回りし、これとは反対方向に撹拌翼31が自転するので、撹拌効果が一層向上する。撹拌翼の回転速度と撹拌槽3の回転速度とを調整することによって撹拌効果が変化するから、中間軸51に、摩擦ローラ、Vベルトなどによる簡単な無段変速装置を介在させ、これによって撹拌槽3の回転速度を加減することによって、撹拌効果を撹拌槽3内の流体の性質、撹拌目的に応じて、微細に調整することができる。
【0044】
【発明の効果】
この発明の効果を整理すれば次のとおりである。
この発明は、一対の撹拌翼が同方向に回転し、一方の撹拌翼の長径端部が他方の撹拌翼の側面にほぼ当接した状態でこすり合いながら回転することによって、個々の撹拌翼の回転に連れて共回りする流体の流れを他方の撹拌翼によって遮断して、共回りを阻止し、当該共回り方向とは反対の方向に押し返すものである。このようにして押し返された流体は上記他方の撹拌翼の撹拌領域へ移動して、これによって撹拌される。また、上記他方の撹拌翼の側面に付着した流体の層を上記一方の撹拌翼の長径端部で掻き落とされて、一方の撹拌翼の撹拌領域へ誘導され、これによって撹拌される。
したがって、撹拌槽内の流体はまんべんなく均等に撹拌される。
また、一対の撹拌翼を遊星歯車伝動装置によって駆動して、これを自転・公転させるものであるから、簡単な駆動機構によって一対の撹拌翼を等速度で回転させ、かつ同軌道上で公転させることができる。したがって、駆動機構の製造コストを低減でき、また、駆動装置の小型軽量化を図ることができる。
【0045】
さらに、この発明は、撹拌翼の側面が螺旋面であって、一対の撹拌翼が同方向に回転し、一方の撹拌翼の長径端部が他方の撹拌翼の側面にほぼ当接した状態でこすり合いながら回転することによって、個々の撹拌翼の回転に連れて共回りする流体の流れを他方の撹拌翼によって遮断して、共回りを阻止し、当該共回り方向とは反対の方向に押し返すものである。
水平断面形状がほぼ楕円形状であって、その側面が螺線形であるから、その自転によって、流体の下方(回転方向によっては上方)に強く押し出されるので、粘性流体に上下方向の強い流れを生じる。
自転に伴う撹拌と、上下方向の流れによる撹拌とによって、粘性流体が方向を変えながら複雑な経路で流れるので、撹拌が一層促進される。
【0046】
(削 除)
【0047】
請求項1乃至請求項3に係る発明の効果
請求項1に係る発明は、撹拌翼を自転させるとともに撹拌槽を回転させるものであるから、撹拌翼の自転だけで撹拌効果を生じさせるものに比して、著しく撹拌効果が高く、撹拌槽の回転駆動機構が極めて単純であるから、自転・公転させる形式のものに比して撹拌性能は格別違わないが、駆動装置を著しく単純にすることができる。
請求項2に係る発明は、撹拌翼の側面が螺線形状の面であるから、その自転によって、流体の下方(回転方向によっては上方)に強く押し出されるので、粘性流体に上下方向の強い流れを生じる。この結果、自転に伴う撹拌と、上下方向の流れによる撹拌とによって、粘性流体が方向を変えながら複雑な経路で流れるので、撹拌が一層促進される
また、請求項3に係る発明は、撹拌翼の回転速度を一定にしたままで、撹拌槽の回転速度を調整することによって撹拌性能を適宜調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は実施例1の要部の平面図。
【図2】は実施例1の要部の斜視図。
【図3】は実施例1の動作状態を示す平面図。
【図4】は実施例1の撹拌翼駆動装置の要部平面図。
【図5】は実施例1の縦断面図。
【図6】は実施例1の撹拌翼駆動装置の要部の縦断面図。
【図7】は実施例2の要部の平面図。
【図8】は実施例2の要部の斜視図。
【図9】(a)は実施例2の撹拌翼の平面図、(b)は同撹拌翼の側面図。
【図10】(A)〜(E)は、第9図(b)における断面A−A〜E−Eの断面図。
【図11】は実施例2の撹拌翼の全体外観図。
【図12】は撹拌駆動装置の一例を示す実施例2の斜視図。
【図13】は撹拌装置の他の例を示す実施例2の斜視図。
【図14】(a)(b)は、実施例における撹拌翼の平面形状の一例を説明するための平面図であり、(b)は平面形状の他の例を説明するための平面図であり、(c)はさらに他の例を説明するための平面図である。
【符号の説明】
1:撹拌翼
2:縦軸
3:撹拌槽
4:リングギヤ
5:遊星ギヤ
7:撹拌翼ホルダー
8:ベアリング
9:キャリヤ
10:ベアリング
14:支持板
15:駆動軸
17:カップリング
20:支持台
21:案内支柱
23:ねじ軸
31:撹拌翼
41:案内支柱
42:支持板
43:駆動ギヤ
44:ピニオン
45:駆動軸
51:中間軸
52,53:ピニオン
60:支持台
61:回転テーブル
61a:ギヤ
[0001]
[Industrial application fields]
  The present invention relates to a stirrer that stirs a fluid having a relatively high viscosity, and the stirrer that stirs a viscous fluid in a stirrer tank on a vertically installed cylinder with two stirrer blades. Able to mix and mix evenly and evenly, and to mix multiple highly viscous fluids in a short time with high accuracy and evenness while rotating the stirring blade relatively slowly It is.
[0002]
[Prior art]
  There are various types of stirring devices that are not limited to highly viscous fluids, and a variety of fluids are placed in a vertical cylindrical stirring tank and stirred by a vertical stirring blade. One of them is a uniaxial stirring blade, and an example thereof is described in JP-A-8-71398. The shape structure of the stirring blade in such a stirring device is various, such as a spiral thin plate, a flat vertical plate, and the like described in the above publication, The plate-like stirring blades that have both directional stirring functions are provided in multiple stages with the phases shifted sequentially in the rotational direction, thereby improving the stirring efficiency in the vertical direction and improving the stirring performance of highly viscous fluids. It is a thing.
  Moreover, as what was equipped with the biaxial stirring blade, there exists what is described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-113344, for example, this thing is revolving while rotating the large and small helical stirring blade, The stirring efficiency is increased.
[0003]
  For both the one-shaft stirring blade and the two-shaft stirring blade, the individual stirring blades rotate independently in the stirring tank or rotate or revolve to rotate in the rotation direction, or in the rotation direction and longitudinal direction. To be stirred.
  The stirring blade in the stirring device has a surface that rotates with respect to the fluid in the stirring tank, and a shearing force acts on the fluid in contact with the blade surface. Is called “highly viscous fluid”), because of its stickiness, it does not peel off from the surface of the stirring blade, and is dragged. This drag force is spread over a wide range, and the surrounding fluid is rotated (co-rotation). Will be). Some layers remain attached to the surface of the stirring blade. For this reason, the stirring / mixing efficiency as a whole is extremely poor, and there is a portion that is hardly stirred / mixed. As a result, the stirring / mixing accuracy is poor, and even if the stirring time is prolonged, the stirring / mixing is performed uniformly. May not be possible.
[0004]
[Problems to be solved]
  In view of this, the present invention reliably prevents the stirring of the fluid to be stirred in the high-viscosity fluid stirring device using the biaxial stirring blade, and ensures that a portion that adheres to the surface of the stirring blade and is not stirred is generated. The problem 1 is to devise the shape of the pair of stirring blades so that they can be prevented.
[0005]
  Furthermore, a pair of stirring blades forces the fluid in the stirring tank to flow along a fixed path in the swirling direction and the longitudinal direction so that the fluid in the stirring tank is given a uniform stirring action. The problem 2 is to devise the shape of the stirring blade.
[0006]
  Furthermore, the problem 3 is to devise the drive mechanism so that the pair of stirring blades uniformly agitate the fluid in the stirring tank.
[0007]
[Means to solve the problem]
[Solution 1]

  Means taken to solve the above problem 1 (Solution means 1) is a stirrer that stirs and mixes a highly viscous fluid in the stirring tank by rotating a pair of vertical axis stirring blades in a vertically placed stirring tank. On the premise of (i) to (d) below.
(B) The horizontal cross section of the stirring blade is substantially elliptical with the vertical axis as the center,
(B) The sum of 1/2 of the major axis length and 1/2 of the minor axis length of the elliptical shape is equal to the interaxial distance;
(C) The rotational phase of one stirring blade and the other stirring blade is shifted by 90 degrees,Same angleRotating in the same direction at speed,
(D) The shape of the side curved surface of the stirring blade is such that the tip of one stirring blade is substantially in contact with the side surface of the other stirring blade at all rotational positions.
  The above “substantially elliptical shape” means not a so-called elliptical shape but a shape similar to an ellipse having a major axis and a minor axis.
  In addition, the “highly viscous fluid” means a fluid having a degree of viscosity that adheres to the stirring blade and forms a fluid layer that adheres to the surface of the stirring blade.
[0008]
[Action]
  Since the pair of stirring blades rotate in the same direction with one tip portion substantially in contact with the other side surface, the flow (co-rotation) that rotates with the rotation of one stirring blade is caused by the other stirring blade. Since it is interrupted, it moves to the influence area of the rotational force of the other stirring blade, and then moves again to the influence area of the rotational force of one stirring blade. Therefore, a swirl flow around the stirring blade does not occur due to the rotation of one stirring blade. The fluid to be stirred is stirred in the stirring tank while repeating the movement (flow) as described above.
[0009]
  Further, since the tips of the other stirring blade are substantially in contact with the side surface of one stirring blade and rotate in opposite directions, the layer adhering to the side surface of one stirring blade is scraped by the other stirring blade. It is dropped and pushed to the stirring area by the other stirring blade. And scraping off with respect to each of the both side surfaces of said one stirring blade is repeated at a rate of once per rotation. Therefore, the fluid once adhering to the side surface of the stirring blade is also reliably stirred immediately after that.
  Furthermore, 1/2 of the major axis length and the minor axis of the cross-sectional shape of the stirring bladelengthTherefore, the central portion of the stirring tank is also in the stirring region due to the rotation of the stirring blade.
[0010]
[Solution 2]

  In order to solve the above-mentioned problem 3, the solving means 2 revolves a pair of stirring blades together with the rotation of the stirring device of the solving means 1, and the rotation / revolution drive mechanism is changed by the following (a) to (c). It is composed.
(A) The vertical axes of both agitating blades equipped with a pair of identical planetary gears are rotatably supported by the carrier of the planetary gear transmission mechanism,
(B) driving both vertical axes with the planetary gears;
(C) The carrier is rotatably supported by the support member, and the center of rotation of the carrier is made to coincide with the center of the stirring tank positioned and fixed.
[0011]
[Action]
  Since the pair of stirring blades revolves while rotating in the stirring tank, the stirring action is evenly applied to the entire fluid in the stirring tank, and the viscous fluid is compared to the case where the individual stirring blades rotate in place. Is less likely to be accompanied, the stirring speed is further improved.
  Also, since the center of rotation of the carrier of the planetary gear transmission mechanism coincides with the center of the stirring tank, the two stirring blades rotate in pairs in the same direction and at the same angular speed, and revolve along a concentric circle with respect to the stirring tank. To do. Therefore, the stirring action by the pair of stirring blades is evenly applied to the fluid in the stirring tank, and the fluid in the stirring tank is evenly stirred..
[0012]
[Embodiment 1
  Embodiment 1Is the aboveSolution 2In the stirring blade, the major axis length of the elliptical shape is longer than ½ of the distance between the axes, and is substantially equal to the length inscribed in the vertical stirring tank on the line connecting the axes.
[0013]
[Action]
  Since the stirring blade revolves and repeatedly contacts the inner surface of the stirring tank by its rotation, the adhered fluid is also scraped off at the tip of the stirring blade and returned to the stirring area by the stirring blade. The fluid once adhered to the inner surface of the stirring tank is also reliably stirred.
  Therefore, all the parts of the stirring tank become a stirring region by the rotation and revolution of the stirring blade and are stirred uniformly.
[0014]
Embodiment 2

  Embodiment 2 is that the side surface of the stirring blade in the solution 2 is a straight surface in the vertical direction.
[0015]
[Action]
  Since the side surface of the stirring blade is a straight surface in the vertical direction, the viscous fluid is pushed forward in the rotational direction by the rotation of the stirring blade and stirred while being pushed radially outward along the blade surface. At this time, the tip of one stirring blade slides in the rotational direction in a state in which the tip of the other stirring blade is in substantially line contact with the side surface of the other stirring blade along the vertical straight line. The viscous fluid adhering to the side surface is scraped forward in the rotational direction.
  Since the side surface of the stirring blade is a straight surface in the vertical direction, the shape thereof is relatively simple, and therefore, it is relatively easy to manufacture.
[0016]
Embodiment 3

  Embodiment 3 is that the side surface of the stirring blade in the solution 2 is a spiral surface.
[0017]
[Action]
  Since the side surface of the stirring blade is a spiral surface, the stirring blade functions as a screw, and the viscous fluid is not only stirred by the rotation of the stirring blade, but also radially outward along the blade surface and obliquely downward The mixture is stirred while being pushed out (obliquely depending on the rotation direction). As described above, the viscous fluid is vigorously stirred in the vertical direction while being stirred, so that a complicated flow is generated in the stirring tank, thereby promoting stirring.
  The tip of one stirring blade has a spiral shape, and slides in the spiral direction in a state of substantially line contact with the spiral side surface of the other stirring blade along the longitudinal spiral. The viscous fluid adhering to the side surface of the other stirring blade is scraped out forward in the rotational direction and obliquely downward.
[0018]
  Although the spiral pitch of the spiral shape is arbitrary, the action of pushing the fluid downward increases as the spiral pitch decreases, and the resistance also increases. On the other hand, the lower the spiral pitch, the lower the extrusion speed. Since the relationship between the pitch and the stirring performance of the stirring blade depends on physical properties such as the rotational speed of the stirring blade and the viscosity of the fluid to be stirred, the optimum pitch cannot be determined unconditionally. Therefore, there is no choice but to individually select the optimum helical pitch according to the required degree of stirring, stirring time and the like.
[0019]
  (Delete)
[0020]
  (Delete)
[0021]
Embodiment 4

  In the fourth embodiment, the planetary gear transmission mechanism of the above solution 2 is such that the carrier is free and the ring gear or the sun gear is the drive gear.
[0022]
Embodiment 5

  Embodiment 5 is that the planetary gear transmission mechanism of the above solution 2 uses the carrier as the driving member and the ring gear or the sun gear as the fixed gear.
[0023]
Embodiment 6

  In Embodiment 6, the positioning mechanism of the stirring tank with respect to the stirring blade in the above solution 2 is provided with a non-circular recess on the upper surface of the support base, and the lower end of the stirring tank of the same shape is fitted into the non-circular recess. It is that it is detachably fixed to the support base.
[0024]
[Action]
  By fixing the support device of the planetary gear transmission and the support base in a state where the rotation center of the planetary gear transmission and the center of the non-circular recess portion of the upper surface of the support base are aligned, the non-circular recess of the upper surface of the support base is fixed. Since the center and the rotation center of the planetary gear transmission coincide with each other, the rotation center of the planetary gear transmission and the stirring tank It always coincides with the center.
  Therefore, the assembly of the stirring tank at the time of maintenance can be simplified and facilitated.
[0025]
Embodiment 7

  In the seventh embodiment, the planetary gear transmission mechanism supporting device in the solving means 2 is supported by the guide struts so that it can be raised and lowered, and is driven up and down by a feed screw mechanism.
[0026]
[Action]
  By raising the support with the feed screw mechanism, the stirring blade can be pulled up together with the planetary gear transmission mechanism and taken out from the stirring tank, and by lowering, the stirring blade is pushed down together with the planetary gear transmission mechanism. It can be inserted into the stirring tank from above. Since the positional relationship between the stirring blade and the stirring tank is maintained by the guide column even during the operation of detaching the stirring blade from the stirring tank, it is not necessary to adjust the positions of the stirring blade and the stirring tank at the time of remounting.
[0027]
[Solution 3]
(Claim 1Corresponding to)
  Another means (solution 3) taken to solve the above problem 3 is to stir and mix the highly viscous fluid in the stirring tank by rotating a pair of vertical axis stirring blades in a vertically placed stirring tank. On the premise of the stirring device, it is constituted by the following (a) to (f).
(B) The horizontal cross section of the stirring blade is substantially elliptical with the vertical axis as the center,
(B) The sum of 1/2 of the major axis length and 1/2 of the minor axis length of the elliptical shape is equal to the interaxial distance;
(C) The rotational phase of one stirring blade and the other stirring blade are 90 degrees out of phase and rotate in the same direction at the same angular velocity;
(D) The side curved surface shape of the stirring blade is such that the tip of one stirring blade is substantially in contact with the side surface portion of the other stirring blade at all rotational positions;
(E) rotating the pair of stirring blades with a drive mechanism;
(F) The drive mechanism rotatably supports the drive gear on the support member, and also supports the longitudinal axis and the intermediate shaft of the pair of agitating blades rotatably, and the pair of longitudinal axes and the intermediate shaft are supported by the drive gear. A rotating table with gears is provided on the support base, a stirring tank is detachably mounted on the rotating table, and the gears of the rotating table are driven by the pinion at the lower end of the intermediate shaft.
[0028]
[Action]
  Pair of stirringWing lengthThe shaft is rotated in the same direction by the drive gear.Same angleDriven at speed. On the other hand, the rotary table is driven by the drive gear via the intermediate shaft.the aboveStirringWing lengthDriven in the opposite direction to the axis. Therefore, the stirring tank is driven in the direction opposite to the stirring blade.
  Since the viscous fluid in the stirring tank rotates in the opposite direction to the stirring blade, the stirring effect of the stirring blade is evenly applied to the viscous fluid in the stirring tank, and the stirring effect and stirring speed are remarkably improved. To do.
  In addition, by making the side surface of the stirring blade a spiral surface, the stirring blade functions as a screw, and not only the viscous fluid is stirred by the rotation of the stirring blade, but also radially outward along the blade surface, And it is stirred while being pushed obliquely downward (or obliquely upward depending on the rotation direction). In this way, since the viscous fluid is vigorously stirred in the vertical direction while being stirred, a complicated flow is generated in the stirring tank, thereby promoting stirring..
The tip of one stirring blade has a spiral shape, and slides in the spiral direction in a state of substantially line contact with the spiral side surface of the other stirring blade along the longitudinal spiral. The viscous fluid adhering to the side surface of the other stirring blade will be scraped out forward and obliquely downward in the rotational direction..
[0029]
Embodiment 1
(Claim 3Corresponding to)
  Embodiment 1 is that the continuously variable transmission is interposed on the intermediate shaft in the drive mechanism of the solving means 3.
[0030]
[Action]
  Since the rotary table is driven by the drive gear via an intermediate shaft continuously variable transmission, the rotational speed of the rotary table is adjusted steplessly.
  Solution 3The stirring action of the stirrer is controlled by the rotation speed of the stirrer blades and the rotation speed of the stirring tank. Therefore, by adjusting the rotation speed of the rotary table with a continuously variable transmission, Depending on the elapsed time of stirring, the stirring action can be adjusted as appropriate.
  Further, if the continuously variable transmission is a transmission that can reversely rotate, the rotation direction of the rotary table can be reversed and the rotation speed thereof can be adjusted. Can be adjusted.
[0031]
Embodiment
[Example 1]
  Two distances L from the planetary gear transmissionVertical axis2 and 2 are suspended, and this pairVertical axisA stirring blade 1 is attached to each of 2 and 2. The side surfaces of the stirring blades 1 and 1 are straight surfaces in the vertical direction and are directed in directions perpendicular to each other.Vertical axis2 and 2 rotate at the same speed in the same direction.
  The major axis 1a of the stirring blade 1 in this example is 71 mm, and the minor axis 1b is 35 mm. The curved shape of the side surface of the stirring blade can be selected as appropriate, but when both the stirring blades 1 and 1 are rotated, the long diameter end of one stirring blade is substantially in contact with the side surface of the other stirring blade. There is something.
[0032]
  That is, one of the shape of the stirring blade 1 and the planar shape of the two stirring blades 1,1.An example isAs shown in FIG. 14 (a), when the two stirring blades in this are in a right angle relationship, the distance between the rotation axes of the two stirring blades is L, and the radius of curvature of the stirring blade side curved surface is R. , Where α is the radius of the arc of the major end of the stirring blade, L = R + α, R = L−α, α = LR, and the distance between the center of curvature radius R of the stirring blade side curved surface and the center of the stirring blade rotating shaft Can be calculated by C = √2 (L / 2−α). Further, if the inner diameter of the stirring tank at this time is D, D = 2 (C + α) + L, and the center thereof is the midpoint between the two rotating shafts.
  FIG. 14B shows an example in which the inter-axis distance L is 50 and the long-end end arc radius α is 3. R = 50−3 = 47, C = √2 (50 / 2−3) = 31.113, D = 2 (31.113 + 3) + 50 = 118.226.
  FIG. 14 (c) shows a planar shape when the long-diameter end portion is edge-shaped when the inter-axis distance L is 50 and the long-diameter end arc radius α is 0. In this case, R = 50-0 = 50, C = √2 (50 / 2-0) = 35.355, D = 2 (35.355 + 0) + 50 = 1200.71.
[0033]
  The viscous fluid in the agitation tank 3 is agitated by the pair of agitation blades 1, 1.Tank 3Has an inner diameter A of 124 mm and a depth of 55 mm.
  The pair of stirring blades relatively rotate in the same direction as shown in FIGS. 3 (a), 3 (b), and 3 (c). At this time, the tip end portion of one stirring blade 1 substantially contacts the side surface of the other stirring blade 1 in a straight line in the vertical direction, and slides so as to rub the side surface in the contacted state. Therefore, the flow of the viscous fluid that rotates in the direction of the arrow in FIG. 3 together with the one stirring blade is interrupted by the other stirring blade and is pushed back in the opposite direction to the flow. Moreover, the viscous fluid adhering to the side part of the other stirring blade is scraped off at the tip of one stirring blade. Then, as can be seen from the changes in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the side to be scraped out of the two stirring blades and the side to be scraped off are sequentially changed by rotation, and one stirring blade Since the side surfaces to be scraped are alternately changed by the rotation of the stirring blades, the viscous fluid adhering to both side surfaces of the two stirring blades is intermittently scraped off.
  In this example, the long-diameter end of the stirring blade 1 slides intermittently on the inner surface of the stirring tank 3 and the stirring blades 1 and 1 revolve in the stirring tank, so that the viscous fluid adhering to the inner surface of the stirring tank is also stirred. It is scraped off intermittently by the tip of the wing.
[0034]
  Add 100 cc of lithographic printing ink (cyan) (viscosity 100 Pa · s) and 50 cc (yellow viscosity) of lithographic printing ink (viscosity 80 Pa · s) to stirring tank 3 and stir at a temperature of 25 ° C. When stirring at a blade rotation speed of 76 times / minute and a revolution speed of 20 times / minute, the stirring time is reduced to about 1/10 as compared with the case of using a conventional stirring device (same conditions).
  Further, in the prior art, uneven stirring is inevitable, but in this example, uneven stirring is completely eliminated.
[0035]
  Next, about the stirring blade drive device by the planetary gear transmission of this embodiment, the lifting mechanism of the stirring device, etc.Referring to FIGS. 4 to 6explain.
  The stirring blade driving device includes a ring gear 4 fixed to a support plate 14 and a planetary gear.5 , 5Carrier9Is an electric motor18Type planetary gear driven byTransmissionDevice.
  The support plate 14 is guided by two guide columns 21 and 21 so as to be movable up and down. There is a vertical screw shaft 23 between the guide struts 21, 21, the lower end of which is rotatably supported by the support base 20 by a bearing, and the upper portion is rotatably supported by the bearing between the guide struts 21, 21 by a bearing. Has been. A screw sleeve 22 is screwed onto the screw shaft 23, and the screw sleeve 22 is fixed to the support plate 14.
  A ring gear 4 is fixed to the lower surface of the support plate 14 with screws 14a.RearThe upper end of 9 is supported via a bearing 10.
  CatRear9 is rotatably held by the ring gear 4 via a bearing 10.Rear9, two vertical axes 2 and 2 are rotatably supported via bearings 8 and 8.
  CatRearThe drive shaft 15 is inserted and fixed in the center hole 9, and its upper end is detachably connected to the shaft of the electric motor 18 via the coupling 17.
[0036]
  Planetary gears 5 and 5 are respectively fixed to the upper ends of the vertical axes 2 and 2, and the planetary gears 5 and 5 mesh with the ring gear 4. The vertical axes 2 and 2Rear9 extends downward from the lower end, and the lower end thereof is fitted in the central hole of the stirring blades 1, 1. In this example, a stirring blade holder 7 is fixed to the upper end surface of the stirring blade 1, and this stirring blade holder 7 is detachably fixed to the vertical axes 2 and 2 by pins.
  As described above, the vertical axes 2 and 2 are supported through the bearings 8 and 8.Rear9 and theRear9 is held by the ring gear 4 via the bearing 10, and the ring gear 4 is fixed to the support plate 14 by a screw 14a. Therefore, when the support plate 14 is moved up and down by rotating the screw shaft 23 with the handle 24, the drive is performed with this. The apparatus moves up and down, and the stirring blade moves up and down. When the stirring blade is raised, the stirring blade 1 escapes upward from the stirring tank 3, and when the stirring blade 1 is lowered, the stirring blade 1 is inserted into the stirring tank 3.
[0037]
  The stirring tank 3 is a cylindrical body, and has a flange 3a at a lower end thereof, and a pair of flat portions 3b that are opposed to the flange 3a. On the other hand, the flange 3a of the agitation tank 3 is densely placed on the upper surface of the support base 20.FitThere is a concave part that fits in, and the flange is in this concave partFitTherefore, the stirring tank 3 is held on the support base 20 so as not to rotate.
[0038]
  The drive shaft 15 is driven by the shaft of the electric motor through the coupling 17, whereby the carrier 9 is driven, and the vertical axes 2 and 2 are driven to rotate by the rotation of the carrier 9. Since the planetary gear fixed to the upper ends of the vertical axes 2 and 2 meshes with the ring gear 4, the vertical axes 2 and 2 revolve while rotating.
  Since the two planetary gears are the same and mesh with the same ring gear 4, the rotational speeds of both longitudinal axes 2 and 2 are equal and revolve on the same track.
[0039]
[Example 2]
  Then, StirAgitatorExample 2about,With reference to FIGS.explain.
  Example 2 is a stirring blade31There is no particular difference from the first embodiment except that the side surface is a spiral surface. Stirring blade of this thing31The upper end surface of is located at a position shifted in the rotation direction by 90 degrees with respect to the lower end surface, and the side surface and the edge between them are spiral.
  The planar shape and the side surface shape of this are as shown in FIGS. 9A and 9B, and the cross sections AA, BB, CC, DD, and EE in FIG. As shown in FIGS. 10A to 10E, these cross-sectional shapes are all the same.
  In this example, the outline of the elliptical shape of the end face of the stirring blade 31 (not a strict ellipse, but a shape almost similar to an ellipse) is an imaginary circle having a major axis of 71 mm, a minor axis of 35 mm, and a radius of 4.77 mm at both ends of the major axis. This is a shape drawn by x and a common inscribed arc z with respect to a virtual circle y having a center radius of 17.5 mm and a partial arc of the virtual circle x. The height of the stirring blade 31 is 50 mm. The whole image is as shown in FIG.
[0040]
  The two agitating blades 31 and 31 are arranged so as to be combined with each other in the same manner as in the case where two screws (screw rods) are engaged with each other, and rotate in the same direction at the same speed as in the first embodiment. At this time, the fluid is stirred while being pushed radially outward and obliquely downward (or obliquely upward) by the spiral side surface of the stirring blade 31. Then, the spiral blade of the other stirring blade moves in the opposite direction while sliding with each other in a state where the spiral major-diameter end of one stirring blade is substantially in contact with the spiral side surface of the other stirring blade. The viscous fluid adhering to the side surface is scraped off at the end portion in the major axis direction of the one stirring blade.
  The viscous fluid in the stirring tank 3 is strongly pushed out by the stirring blade 31 in the direction having the velocity component in the swirl direction and the speed component in the longitudinal direction, and a complicated flow is generated between the stirring tank 3 and the stirring blades 31 and 31. Is produced, so the stirring effect is extremely high. Therefore, the so-called Weisenberg effect that occurs when substances with greatly different viscosities are mixed. On the other hand, it gets excited and wraps around the stickSea urchinPhenomenon), and even when substances having greatly different viscosities are mixed, stirring and mixing are performed very efficiently.
[0041]
  The stirring blades 31 of the stirring device shown in FIG. 7 and FIG. 8 are driven by a driving device using the planetary gear transmission mechanism shown in FIGS. Of course, this viscous fluid can be stirred. However, since the two stirring blades 31 and 31 having a spiral shape have a strong stirring action, the stirring effect is sufficiently exhibited only by the rotation. Therefore, the viscous fluid can be sufficiently stirred in a short time only by the rotation of the stirring blades 31 and 31.
  FIG. 12 shows an agitation drive device that only uses the rotation of the agitation blades 31 and 31. In this device, a drive gear 43 is rotatably supported on a support plate 42 that is supported by guide pillars 41 and 41 so as to be movable up and down, and the vertical axis of the stirring blades 31 and 31 is rotatably supported. . A pinion 44 is fixed to each of the vertical axes, and the pinion meshes with the drive gear 43.
  When the drive shaft 45 of the drive gear 43 is driven by an electric motor, the pinion 44 is driven at the same speed in the same direction, so that the stirring blades 31, 31 are driven at the same speed in the same direction.
[0042]
  An example of another driving device will be described with reference to FIG. This drive device drives the stirring blades 31 together with the stirring blades, while the example of FIG. 12 drives the stirring blades 31, 31. An intermediate shaft 51 is rotatably supported on the support plate 42 on the side opposite to the pinion 44, and a pinion 52 fixed to the upper end of the intermediate shaft is engaged with the drive gear 43. On the other hand, a rotary table 61 is rotatably supported by a support base 60, and the stirring tank 3 is detachably fitted to the rotary table 61 in the same manner as in the first embodiment. A gear 61 a is provided on the outer peripheral surface of the rotary table 61, and a pinion 53 fixed to the lower end of the intermediate shaft 51 is engaged with the gear 61 a.
  Therefore, the rotary table 61 is moved by the drive gear 43 via the intermediate shaft 51 and the pinions 52 and 53, with the stirring blades.31Driven in the opposite direction and therefore the impeller31The stirring tank 3 is driven in the opposite direction.
[0043]
  Since the highly viscous fluid rotates in the direction of the arrow by the rotation of the stirring tank 3 and the stirring blade 31 rotates in the opposite direction, the stirring effect is further improved. Since the stirring effect changes by adjusting the rotation speed of the stirring blade and the rotation speed of the stirring tank 3, a simple continuously variable transmission such as a friction roller or a V-belt is interposed on the intermediate shaft 51, thereby stirring. By adjusting the rotational speed of the tank 3, the stirring effect can be finely adjusted according to the nature of the fluid in the stirring tank 3 and the purpose of stirring.
[0044]
【The invention's effect】
  The effects of the present invention can be summarized as follows.
thisAccording to the invention, a pair of stirring blades rotate in the same direction, and the rotation of each stirring blade is performed by rotating while rubbing in a state where the long diameter end of one stirring blade is substantially in contact with the side surface of the other stirring blade. Accordingly, the flow of the fluid that co-rotates is blocked by the other stirring blade to prevent the co-rotation and push it back in the direction opposite to the co-rotation direction. The fluid pushed back in this way moves to the stirring region of the other stirring blade and is stirred thereby. Further, the fluid layer adhering to the side surface of the other stirring blade is scraped off at the long-diameter end of the one stirring blade, and is guided to the stirring region of the one stirring blade, thereby being stirred.
  Therefore, the fluid in the stirring tank is evenly stirred evenly.
  Further, since the pair of stirring blades are driven by the planetary gear transmission to rotate and revolve, the pair of stirring blades are rotated at the same speed and revolved on the same track by a simple drive mechanism. be able to. Therefore, the manufacturing cost of the drive mechanism can be reduced, and the drive device can be reduced in size and weight.
[0045]
In addition, thisThe invention is such that the side surface of the stirring blade is a spiral surface, the pair of stirring blades rotate in the same direction, and the major axis end of one stirring blade is rubbing against the side surface of the other stirring blade. By rotating, the flow of the fluid co-rotating with the rotation of the individual agitating blades is blocked by the other agitating blade, preventing the co-rotation and pushing back in the direction opposite to the co-rotating direction. .
  Since the horizontal cross-sectional shape is almost elliptical and the side surfaces are spiral, the rotation strongly pushes the fluid downward (or upwards depending on the rotation direction), so that a strong vertical flow is generated in the viscous fluid. .
  Since the viscous fluid flows in a complicated path while changing the direction due to the stirring accompanying the rotation and the stirring by the flow in the vertical direction, the stirring is further promoted.
[0046]
  (Delete)
[0047]
Claims 1 to 3Effects of the invention
  Claim 1Since the invention according to the invention rotates the stirring blade and rotates the stirring tank, the stirring effect is significantly higher than that which produces the stirring effect only by the rotation of the stirring blade, and the rotation driving mechanism of the stirring tank. Is extremely simple, the stirring performance is not particularly different from that of the type that rotates and revolves, but the drive device can be remarkably simplified.
  In the invention according to claim 2, since the side surface of the stirring blade is a spiral surface, the rotation strongly pushes the fluid downward (or upward depending on the rotation direction). Produce. As a result, the viscous fluid flows in a complicated path while changing the direction due to the agitation accompanying rotation and the agitation by the flow in the vertical direction, so that the agitation is further promoted.
  Also,Claim 3According to the invention, the stirring performance can be appropriately adjusted by adjusting the rotation speed of the stirring tank while keeping the rotation speed of the stirring blade constant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an essential part of Embodiment 1. FIG.
FIG. 2 is a perspective view of a main part of the first embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing an operation state of the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view of a main part of the stirring blade driving device according to the first embodiment.
5 is a longitudinal sectional view of Example 1. FIG.
6 is a longitudinal sectional view of a main part of the stirring blade driving device of Example 1. FIG.
7 is a plan view of the main part of Example 2. FIG.
FIG. 8 is a perspective view of a main part of the second embodiment.
9A is a plan view of a stirring blade of Example 2, and FIG. 9B is a side view of the stirring blade.
FIGS. 10A to 10E are cross-sectional views taken along lines AA to EE in FIG. 9B;
11 is an overall external view of a stirring blade of Example 2. FIG.
FIG. 12 is a perspective view of Example 2 showing an example of an agitation drive device.
FIG. 13 is a perspective view of the second embodiment showing another example of the stirring device.
FIGS. 14A and 14B are plan views for explaining an example of the planar shape of the stirring blade in the embodiment, and FIG. 14B is a plan view for explaining another example of the planar shape. FIG. 6C is a plan view for explaining still another example.
[Explanation of symbols]
  1: Stirring blade
  2: Vertical axis
  3: Stirring tank
  4: Ring gear
  5: Planetary gear
  7: Stirring blade holder
  8: Bearing
  9: Carrier
  10: Bearing
  14: Support plate
  15: Drive shaft
  17: Coupling
  20: Support stand
  21: Guiding strut
  23: Screw shaft
  31: Stirring blade
  41: Guiding strut
  42: Support plate
  43: Drive gear
  44: Pinion
  45: Drive shaft
  51: Intermediate shaft
  52, 53: Pinion
  60: Support stand
  61: Rotary table
  61a: Gear

Claims (3)

一対の縦軸撹拌翼を縦置き撹拌槽内で自転させて、上記撹拌槽内の高粘性
流体を撹拌・混合する撹拌装置において、
上記撹拌翼の水平断面が縦軸を中心としたほぼ楕円形状であり、
上記楕円形状の長径長さの1/2と短径長さの1/2の和が軸間距離に等しく、
一方の撹拌翼と他方の撹拌翼の回転位相が90度ずれていて、同角速度で同方向に回転し、
上記撹拌翼の側曲面形状が、全回転位置において一方の撹拌翼の先端部が他方の撹拌翼の側面部分にほぼ接する形状であり、
上記一対の撹拌翼を駆動機構により回転し、
上記駆動機構が、支持部材に駆動ギヤを回転自在に支承させると共に、一対の撹拌翼の縦軸及び中間軸を回転自在に支承させ、上記駆動ギヤで当該一対の縦軸及び中間軸のピニオンを駆動し、
支持台に歯車付きの回転テーブルを設け、当該回転テーブルに撹拌槽を着脱自在に装着し、
上記回転テーブルの歯車を上記中間軸下端のピニオンで駆動するものである撹拌装置。
In a stirrer that stirs and mixes the highly viscous fluid in the stirring tank by rotating a pair of vertical stirring blades in a vertically installed stirring tank,
The horizontal section of the stirring blade is substantially elliptical about the vertical axis,
The sum of 1/2 of the major axis length and 1/2 of the minor axis length of the elliptical shape is equal to the interaxial distance,
The rotation phases of one stirring blade and the other stirring blade are shifted by 90 degrees and rotate in the same direction at the same angular speed,
The side curved surface shape of the stirring blade is a shape in which the tip portion of one stirring blade is substantially in contact with the side surface portion of the other stirring blade at the full rotation position,
The pair of stirring blades are rotated by a driving mechanism,
The drive mechanism rotatably supports the drive gear on the support member, and rotatably supports the longitudinal axis and the intermediate shaft of the pair of agitating blades, and the pair of longitudinal axes and the intermediate shaft are pinned by the drive gear. Drive
A support table is provided with a rotary table with gears, and a stirring tank is detachably attached to the rotary table.
A stirrer for driving the gear of the rotary table with a pinion at the lower end of the intermediate shaft.
上記撹拌翼の側面が螺旋形状の面である請求項1の撹拌装置。The stirring device according to claim 1 , wherein a side surface of the stirring blade is a spiral surface. 上記中間軸に無段変速装置を介在させた請求項1の撹拌装置。The stirring device according to claim 1 , wherein a continuously variable transmission is interposed on the intermediate shaft.
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