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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaufel für eine Vorrichtung zum Mischen eines in einem Behälter befindlichen zu mischenden Stoffs dadurch, dass dieser Behälter in Rotation versetzt wird.
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[Stand der Technik]
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Herkömmlicherweise besteht eine solche Schaufel für eine Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter aus Metall und weist, wie in 7 dargestellt, einen außerhalb eines Behälters a angeordneten Armabschnitt b und einen einstückig am vorderen Ende dieses Armabschnitts b angeformten und im Behälter a angeordneten Schaufelabschnitt c auf, wobei der Schaufelabschnitt c einen horizontalen Teil d, vertikale Teile e und e', die von beiden Enden des horizontalen Teils d nach oben ragen, und einen Verbindungswellenabschnitt f zu dem Armabschnitt b aufweist, der von der Mitte des horizontalen Teils d nach oben ragt, wobei an der unteren Fläche des horizontalen Teils d sowie an den äußeren Seitenflächen der vertikalen Teile e und e' Abstreifer aus Gummi g, h und h' vorgesehen sind, und wobei der Schaufelabschnitt c im Inneren des auf einem Drehteller t einer Mischvorrichtung m angeordneten Behälters a aufgenommen wird und dadurch, dass der Behälter a durch den Drehteller t in Rotation versetzt wird, durch den Schaufelabschnitt c ein im Inneren des Behälters a befindlicher zu mischender Stoff w gemischt werden kann (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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[Dokumente des Stands der Technik]
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[Patentdokumente]
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Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegung Nummer 2006-204980
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe]
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Bei der Schaufel in Form des Symbols ш der oben genannten herkömmlichen Technik stellte sich jedoch heraus, dass in dem Fall, dass es sich bei dem zu mischenden Stoff w um eine hochviskose Flüssigkeit handelt, ein vom oberen Ende der vertikalen Teile e und e' aus nach innen und nach oben gerichtet liegender ringförmiger Bereich s (der Bereich, der durch die Kreuzschraffur in 7 dargestellt ist) nicht in Fluss gerät, sodass durch das Entstehen dieses nicht fließenden Bereichs die hochviskose Flüssigkeit nicht gleichmäßig gemischt werden kann und weitere Probleme auftraten, die einer Lösung bedurften.
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[Mittel zur Lösung des Problems]
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Diese Erfindung befasst sich basierend auf der obigen herkömmlichen Technik mit dem Problem, hochviskose Flüssigkeiten mit der herkömmlichen Schaufel in Form des Symbols ш nicht gleichmäßig mischen zu können, und löst das obige Problem, indem ein außerhalb eines Behälters angeordneter Armabschnitt und ein einstückig am vorderen Ende dieses Armabschnitts angeformter und in dem Behälter angeordneter Schaufelabschnitt vorgesehen werden, wobei der Schaufelabschnitt einen horizontalen Teil, vertikale Teile, die von beiden Enden des horizontalen Teils nach oben ragen, und einen Verbindungswellenabschnitt zu dem Armabschnitt aufweist, der von der Mitte des horizontalen Teils nach oben ragt, wobei dadurch, dass am oberen Ende von mindestens einem der vertikalen Teile ein nach innen gerichtet vorstehender Abschnitt vorgesehen wird, der zu mischende Stoff in dem Bereich, der dem nicht fließenden Bereich entspricht, durch den nach innen gerichtet vorstehenden Abschnitt gemischt werden kann.
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[Effekt der Erfindung]
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Kurz gesagt umfasst die vorliegende Erfindung einen außerhalb des Behälters angeordneten Armabschnitt und einen einstückig am vorderen Ende des Armabschnitts angeformten und im Behälter angeordneten Schaufelabschnitt, wobei der Schaufelabschnitt einen horizontalen Teil, vertikale Teile, die von beiden Enden des horizontalen Teils nach oben ragen, und einen Verbindungswellenabschnitt zu dem Armabschnitt aufweist, der von der Mitte des horizontalen Teils nach oben ragt, wobei dadurch, dass am oberen Ende von mindestens einem der vertikalen Teile ein nach innen gerichtet vorstehender Abschnitt vorgesehen wird, der zu mischende Stoff in dem Bereich, der dem nicht fließenden Bereich entspricht, durch den nach innen gerichtet vorstehenden Abschnitt mit dem zu mischenden Stoff in anderen Bereichen gemischt werden kann, sodass der im Inneren des Behälters befindliche zu mischende Stoff gleichmäßig gemischt werden kann.
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Da einer der vertikalen Teile erhöht ist und der nach innen gerichtet vorstehende Abschnitt am anderen der vertikalen Teile vorgesehen ist, kann der zu mischende Stoff, der sich oberhalb des anderen vertikalen Teils befindet, durch den einen vertikalen Teil gemischt werden, sodass der zu mischende Stoff noch gleichmäßiger gemischt werden kann.
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Da es sich bei dem Verbindungswellenabschnitt um einen säulenförmigen Körper handelt, der eine große Breite aufweist und an beiden Seiten mit zweischneidigen Kantenabschnitten versehen ist, wird der im Inneren des Behälters fließende zu mischende Stoff an dem einen der Kantenabschnitte des Verbindungswellenabschnitts verzweigt, fließt an der Vorder- und Rückseite des Verbindungswellenabschnitts entlang und über den anderen Kantenabschnitt wieder zusammen, sodass an der Stelle des Zusammenfließens des zu mischenden Stoffs an der stromabwärtigen Seite des anderen Kantenabschnitts keine Rille entsteht, wodurch verhindert wird, dass sich Luftblasen in den zu mischenden Stoff einmischen.
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Da der Armabschnitt und der Schaufelabschnitt einstückig aus Kunststoff geformt sind, kann eine Reduzierung des Gewichts erreicht werden und gleichzeitig kann, ohne Abstreifer aus Gummi an der unteren Fläche des horizontalen Teils und an den äußeren Seitenflächen der vertikalen Teile vorzusehen, die Innenfläche des Behälters vor Beschädigungen geschützt werden.
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Da die untere Fläche des horizontalen Teils als konvex gekrümmte Fläche ausgebildet ist, wird der Flächeninhalt des unteren Eckabschnitts des horizontalen Teils groß und nach unten gerichtet, wodurch es möglich wird, bei dem zu mischenden Stoff den unteren Bereich des Behälters in Fluss zu bringen, sodass die Mischleistung weiter verbessert werden kann und der praktische Effekt außerordentlich groß ist.
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Figurenliste
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- [1] ist eine Vorderansicht einer der vorliegenden Erfindung gemäßen Schaufel für eine Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter.
- [2] ist eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts X - X von 1.
- [3] ist eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts Y - Y von 1.
- [4] ist eine Draufsicht auf eine mit der Schaufel von 1 ausgestattete Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter.
- [5] ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter von 4.
- [6] ist eine horizontale Schnittansicht eines Behälters mit aufgenommener Schaufel im Zustand der Verwendung.
- [7] ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer herkömmlichen Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Eine erfindungsgemäße Schaufel für eine Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter umfasst einen außerhalb eines Behälters A angeordneten Armabschnitt 1 und einen einstückig am vorderen Ende des Armabschnitts 1 angeformten und im Behälter A angeordneten Schaufelabschnitt 2, wobei der Schaufelabschnitt 2 einen horizontalen Teil 3, vertikale Teile 4 und 5, die von beiden Enden des horizontalen Teils 3 nach oben ragen, und einen Verbindungswellenabschnitt 6 zu dem Armabschnitt 1 umfasst, der von der Mitte des horizontalen Teils 3 nach oben ragt, wobei am oberen Ende von mindestens einem der vertikalen Teile 4 und 5 ein nach innen gerichtet vorstehender Abschnitt 7 vorgesehen wird.
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Genauer gesagt handelt es sich bei dieser Schaufel für eine Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter um ein einstückig geformtes Produkt aus Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff, dem Fasern wie beispielsweise Glasfasern zugesetzt sind, die wie in den 1 bis 3 dargestellt aus dem Armabschnitt 1 und dem Schaufelabschnitt 2 besteht, wobei der nach innen gerichtet vorstehende Abschnitt 7 an dem anderen vertikalen Teil 5 ausgebildet ist.
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Der Armabschnitt 1 weist die Form eines umgekehrten L auf, bei dem ein horizontaler Teil 9 aus dem oberen Ende eines Stützteils 8 herausragt, wobei ein unterer Teil des Stützteils 8 als runder, stabförmiger Einschubabschnitt 10 gebildet ist.
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Bei dem Schaufelabschnitt 2 handelt es sich um einen säulenförmigen Körper, bei dem der eine vertikale Teil 4 höher ist als der andere vertikale Teil 5 und der Verbindungswellenabschnitt 6 eine große Breite aufweist und an beiden Seiten mit zweischneidigen Kantenabschnitten 11 und 11a versehen ist, wobei insbesondere die horizontale Querschnittsform einem flachen sechseckigen säulenförmigen Körper entspricht, dessen R-Flächen an den vier anderen Ecken, die nicht die Kantenabschnitte 11 und 11a sind, abgeschrägt sind.
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Weiterhin sind die untere Fläche des horizontalen Teils 3 sowie die äußeren Seitenflächen der vertikalen Teile 4 und 5 als konvex gekrümmte Flächen 12, 13 und 14 gestaltet, und an der oberen Fläche des horizontalen Teils 3 sowie an den inneren Seitenflächen der vertikalen Teile 4 und 5 sind zweischneidige Kantenabschnitte ausgebildet, wobei insbesondere die Querschnittsform eine Tropfenform aufweist.
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Ferner ist in den Figuren bei dem horizontalen Teil 3 die Dicke an der Stelle der Seite des anderen vertikalen Teils 5 geringer als diejenige an der Stelle der Seite des einen vertikalen Teils 4, aber die Dicke kann auch identisch sein.
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Dann wird wie in den 4 und 5 dargestellt der Einschubabschnitt 10 des Armabschnitts 1 in eine Einschuböffnung H einer Mischvorrichtung M eingeführt und gleichzeitig der Schaufelabschnitt 2 im Inneren des auf einem Drehteller T angeordneten Behälters A aufgenommen, und dadurch, dass der Behälter A durch den Drehteller T in Rotation versetzt wird, wird wie in 6 gezeigt der Schaufelabschnitt 2, gedrückt durch den zu mischenden Stoff W, bewegt bis er auf den Behälter A auftrifft, und in diesem Zustand wird der zu mischende Stoff W gemischt, wobei durch den Schaufelabschnitt 2 der im Inneren des Behälters A befindliche, eine hochviskose Flüssigkeit darstellende zu mischende Stoff W (beispielsweise ein Dichtungsmaterial) gemischt wird, aber durch den nach innen gerichtet vorstehenden Abschnitt 7 die nicht fließenden Bereiche des zu mischenden Stoffs W beseitigt werden, sodass der zu mischende Stoff W gleichmäßig gemischt werden kann.
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Weiterhin wird dadurch, dass die erfindungsgemäße Schaufel für eine Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter aus Kunststoff gefertigt wird, selbst wenn der Schaufelabschnitt 2 auf den Behälter A trifft, der Behälter A nicht beschädigt, und dadurch, dass die untere Fläche des horizontalen Teils 3 sowie die äußeren Seitenflächen der vertikale Teil 4 und 5 als konvex gekrümmte Fläche 12, 13 und 14 gestaltet sind, wird der Reibungswiderstand an der Innenfläche des Behälters A verringert.
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Experiment 1
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Es wurde eine herkömmliche Schaufel mit einem rechteckigen, plattenförmigen Verbindungswellenabschnitt mit Schabereffekt verwendet, und bezüglich des zu mischenden Stoffs wurde eine 4 gew.-%ige CVP-Lösung als Modellflüssigkeit für eine plastische Flüssigkeit verwendet, und mittels einer Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter mit einer Rotationsgeschwindigkeit des Behälters von 45 U/min und einem Vorwärts-/Rückwärtsrotationsintervall von 30 Sekunden wurde gemischt, wobei durch Bleichmethode der Mischverlauf sichtbar gemacht wurde, und infolgedessen wurde festgestellt, dass sich in der Mitte des Behälters bzw. in der Nähe des Behälterbodens ein nicht fließender Bereich gebildet hat.
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Experiment 2
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Es wurden Experimente mit einer Sichtbarmachung der Mischung durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit eines Prototyps 1 der erfindungsgemäßen Schaufel zu bestätigen.
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Der Durchmesser des Behälters A wurde auf 120 mm eingestellt, der Flügeldurchmesser des Prototyps 1 auf 115 mm, die Höhe des einen der vertikalen Teile 4 auf 85 mm, die Höhe des anderen der vertikalen Teile 5 auf 60 mm, und die untere Fläche des horizontalen Teils 3 wurde so installiert, dass sie den Boden des Behälters fast berührt.
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Als zu mischender Stoff wurde Stärkeleim verwendet, der eine höhere Fließgrenze als die CVP-Lösung aufweist, und mittels einer Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter mit einer Rotationsgeschwindigkeit des Behälters von 45 U/min und einem Vorwärts-/Rückwärtsrotationsintervall von 30 Sekunden wurde gemischt, wobei die Sichtbarmachung des Mischverlaufs des Prototyps und die Mischzeit durch Bleichmethode beobachtet bzw. gemessen wurden.
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Es handelte sich zwar um eine qualitative Beobachtung, aber die Entfärbung war bei etwa 600 Sekunden im Wesentlichen abgeschlossen, und am oberen Teil der Wand des Behälters A wurde ein noch nicht entfärbter dünner Film beobachtet, was vermutlich jedoch darauf zurückzuführen war, dass wegen der geringeren Höhe des anderen vertikalen Teils 5 der Schabereffekt etwas schwächer war als bei einer herkömmlichen Schaufel.
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Da die herkömmliche Schaufel jedoch etwa 900s zum Mischen benötigte, wird davon ausgegangen, dass sich, selbst wenn die Höhe des anderen vertikalen Teils 5 gering ist, die Mischleistungsfähigkeit verbessert hat.
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Es wird weiterhin davon ausgegangen, dass das Einmischen von Luftblasen verhindert werden kann, weil der der Flüssigkeitsoberfläche ausgesetzte Teil des Prototyps reduziert werden kann.
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Experiment 3
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Es wurde ein Experiment für den Prototyp 2 der erfindungsgemäßen Schaufel unter Verwendung einer realen Flüssigkeit durchgeführt.
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Der Durchmesser des Behälters A wurde auf 210 mm eingestellt, der Prototyp 2 wurde aus GFK gefertigt, um Beschädigungen zu vermeiden, und sein Flügeldurchmesser wurde auf 205 mm eingestellt, sodass er die Wand des Behälters A berührt, wenn die Schaufel gebogen ist, die Höhe des einen der vertikalen Teile 4 wurde auf 150 mm und die Höhe des anderen der vertikalen Teile 5 auf 110 mm eingestellt, und die untere Fläche des horizontalen Teils 3 wurde so installiert, dass sie den Boden des Behälters A fast berührt.
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Als zu mischender Stoff W wurde ein Dichtungsmaterial auf Polyurethanbasis mit hoher Fließgrenze verwendet, das auf Baustellen eingesetzt wird (Yokohama Rubber Ltd., Produktname: Hamatite SC-PU2NB), wobei ein Gesamtvolumen von 6 I verwendet wurde, das durch Mischen von zwei Flüssigkeiten mit einem Gewichtsverhältnis des Hauptbestandteils (weiß) gegenüber einem Härtungsmittel (transparent) von 10 zu 1 gebildet wurde, und mittels einer Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 45 U/min und einem Vorwärts-/Rückwärtsrotationsintervall von 30 Sekunden wurde gemischt, wobei zur visuellen Beobachtung des Mischverlaufs und zur Messung der Mischzeit der flüssigkeitsfreien Oberfläche schwarzer Tracer zugesetzt wurde.
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Es handelte sich zwar um eine qualitative Beobachtung, aber es wurde beurteilt, dass das Mischen des Dichtungsmaterials auf Polyurethanbasis in etwa 300 Sekunden abgeschlossen war.
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Der weiße Hauptbestandteil und das transparente Härtungsmittel wurden homogen gemischt und waren nach 1 Tag ausgehärtet (bzw. falls das Mischen nicht ausreichend war, nicht ausgehärtet).
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Wenn weiterhin ein zu mischender Stoff W mit einer der äußeren Erscheinung nach hohen Viskosität unter Verwendung einer einen Vorwärts-/Rückwärts-Umkehrmechanismus aufweisenden Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter gemischt wurde, wurde beobachtet, dass, auch wenn die Welle in der Mitte installiert wurde, der zu mischende Stoff W eine Spannung erhielt und die Schaufel einen gebogenen Zustand annahm.
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Es wird angenommen, dass die Vermischung gefördert wurde, weil durch diesen Effekt der Effekt der exzentrischen Bewegung (siehe 6) verstärkt wurde und die Strömung im Inneren des Behälters A unbeständiger wurde.
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Von einem Dichtungsmaterial wird gefordert, dass zur Verbesserung von Qualität und Wertigkeit ein Einmischen von Luftblasen verhindert wird, und bei Betrachtung des Querschnitts des ausgehärteten Dichtungsmaterials, das jeweils vertikal geschnitten wurde, wurde festgestellt, dass im Vergleich zum Querschnitt bei einer herkömmlichen Schaufel der Querschnitt bei dem Prototyp 2 eine viel geringere Menge an Luftblasen aufweist, sodass angenommen wird, dass ein Einmischen von Luftblasen ausreichend verhindert werden konnte.
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Folglich sind, um die bei herkömmlichen Schaufeln beobachteten nicht fließenden Bereiche zu beseitigen, die optimalen Bedingungen einer erfindungsgemäßen Schaufel diejenigen, die in den folgenden Punkten (1) bis (6) aufgeführt sind.
- (1) Der Verbindungswellenabschnitt 6 ist plattenförmig.
- (2) Um einen nicht fließenden Bereich im zentralen Teil des Behälters zu beseitigen, wird der nach innen gerichtet vorstehende Abschnitt 7 an der Position ausgebildet, an der ein donutförmiger Ring des anderen vertikalen Teils 5 entsteht, sodass eine rechtsseitige asymmetrische Form gebildet wird.
- (3) Um den Schabereffekt weiter zu verbessern, werden die vertikale Breite des horizontalen Teils 3 und die horizontalen Breiten der vertikalen Teile 4 und 5 sowie des Verbindungswellenabschnitts 6 vergrößert, und die Kantenabschnitte 11 und 11a werden an beiden Seitenflächen des Verbindungswellenabschnitts 6 vorgesehen, und an den Innenseitenflächen des horizontalen Teils 3 sowie der vertikalen Teile 4 und 5 werden Kantenabschnitte ausgebildet.
- (4) Um den nicht fließenden Bereich im unteren Bereich des Behälters A zu beseitigen, werden die äußeren Seitenflächen des horizontalen Teils 3 und der vertikalen Teile 4 und 5 als konvex gekrümmte Flächen 12, 13 und 14 ausgebildet, wodurch der Flächeninhalt des unteren Eckabschnitts des horizontalen Teils 3 vergrößert wird.
- (5) Da ein unbeständiger Betrieb für den Mischvorgang wirksam ist, wird eine Mischvorrichtung mit rotierendem Behälter verwendet, die einen alle 30 Sekunden arbeitenden Vorwärts-/Rückwärts-Umkehrmechanismus aufweist.
- (6) Um die Produktqualität des zu mischenden Stoffs W nach dem Mischen zu verbessern, wird die Höhe des anderen vertikalen Teils 5 so eingestellt, dass das vordere Ende niedriger als die Flüssigkeitsoberfläche ist, um ein Einmischen von Luftblasen so gering wie möglich zu halten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Armabschnitt
- 2
- Schaufelabschnitt
- 3
- horizontaler Teil
- 4, 5
- vertikale Teile
- 6
- Verbindungswellenabschnitt
- 7
- nach innen gerichtet vorstehender Abschnitt
- 11, 11a
- Kantenabschnitte
- 12
- konvex gekrümmte Fläche
- A
- Behälter
