JP2005515062A - ダイナミック・ミキサー - Google Patents

Abstract

本発明は、注入口（４）と排出口（５）とを備えている少なくとも１つのハウジング（１）と、同じ方向に回転する２つのミキサー・セトラー（２），（３）と、ミキサー・セトラー（２），（３）を転置するための駆動手段とを備えているダイナミック・ミキサーに関する。本発明は、１つのミキサー・セトラー（２）がハウジング（１）の内側の中央に配置されることを特徴とする。ミキサー・セトラー（２）は、少なくとも１つのドライブシャフト（６）と、これらのドライブシャフトに取り付けられている少なくとも１つの横梁（７）と、横梁（７）に、何れの場合も端部に取り付けられている、少なくとも１つ、好ましくは２つのミキサー・セトラーのアーム（８，９）とで構成される。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、注入口と排出口とを備えている１のハウジングと、同時に回転する２つの攪拌装置と、該２つの攪拌装置を作動する駆動手段とで、少なくとも構成されるミキサーに関する。一方の攪拌装置は、ハウジングの中央に配置されている。各攪拌装置の一方の端において、一方の攪拌装置は、少なくとも１つのドライブシャフトと、他方の攪拌装置に合う横梁と、この横梁に取り付けられた少なくとも１つ、好ましくは２つの攪拌アームとからなる。

液体や固体を混ぜるためのミキサーにおいて、ミキシング部品により実行される表面の運動学上の清掃は、しばしば、壁や攪拌機構に物が付着するのを避けるために用いられる。上記装置の例には、２重のスクリュウを同時に回転させる押し出し成形機がある。

比較的長い間、対象物を残留させつつ、処理を行うため、大きな自由に使える容量を備えているミキサーが、更に求められる。この要求を満たす装置の例が、欧州特許出願EP0917941A1に開示されている。

表面をできるだけ完全にきれいにするため、２段階の自由な状態が求められる。欧州特許出願EP0917941A1の装置では、これは、２つのドライブシャフトにより達成される。

バス-コ・ニーダ (例えば、 合成樹脂を製造したり、加工するためのミキシング（独訳）「合成樹脂を前処理したり、処理する期間に行うミキシング（英訳）」、ドイツ・エンジニアリング連合による出版、ドイツ技術者協会（ＶＤＩ-Ｇｅｓ）：合成樹脂技法、ディユッセルドルフ、１９８６年、第２００頁）のようなミキサーの型を参照すると、ニーダ・シャフトの軸向きの発振動作は、回転動作に重ねられている。

高圧処理のために、八角形のハウジングを持つ装置（例えば、欧州特許出願EP0917941A1を参照）を利用するのは適切でない。

バッチ処理のため、軸回りに動作するミキシングを有している装置が、更に求められている。

従って、円筒形のハウジングを有しているミキサーであって、軸回りにミキシングを行い、できるだけ完全な自己清掃を行うミキサーが求められる。

本発明は、注入口と排出口とを備えている１のハウジングと、同時に回転する２つの攪拌装置と、２つの攪拌装置を作動する駆動手段とで、少なくとも構成されるミキサーに関し、特に、一方の攪拌装置が、ハウジングの中央に配置されており、該攪拌装置が、少なくとも１つのドライブシャフトと、もう一方の攪拌装置に合う、少なくとも１つ、好ましくは２つの横梁と、何れの場合においても、端部で、この横梁に取り付けられた少なくとも１つ、好ましくは２つの攪拌アームとで構成され、他方の攪拌装置は、少なくとも１つのドライブシャフトと、１以上の攪拌ブレードとで構成されていて、ハウジング内の偏心した位置に設けられている。

駆動手段による攪拌装置の回転中に、攪拌ブレードと攪拌アームとが、ハウジングの内壁に擦れない場合には、それらの端面以外の部分で互いに擦れ合うことを特徴とするミキサーが好ましい。

攪拌アームは、特に、攪拌シャフトの縦方向に伸びている。

ミキサーの攪拌ブレードと攪拌アームとは、らせん状に形成されているのが好ましい。この結果、良好な軸回りのミキシングを実行することができる。

好ましい実施例において、以下のように、攪拌装置は、回転軸について対称となるように形成されている。

攪拌装置のシャフトの回転速度に関する攪拌装置の対称性が、以下の数学的関係式（Ｉ)を満足する場合、ほぼ完全な相互清掃を行うことができる。

関係式（Ｉ)において、ｎ_１は、中央の攪拌装置の回転対称を示し、ｎ_２は、かみ合った偏心位置の攪拌装置の回転対称を示し、ω_１は、中央のシャフトの回転速度を示し、ω_２は、かみ合っているシャフトの回転速度を示し、ｉ，ｊは、それぞれ自然数である。

ミキサーは、関係式（Ｉ)において、ｉが１で、ｊが１であるのが特に好ましい。

関係式（Ｉ)において、ｉを１、ｊを１とする場合、通例の内側におけるかみ合わせを得ることができる。例えば、らせん状に巻いたかみ合わせなど、他の種々のかみ合わせを用いることができる。

ミキサーでは、関係式（Ｉ)において、ｊが１で、ｉが、１よりも大きく、最大値ｎ_２であることが、また、特に好ましい。

ミキサーの変形例では、関係式（Ｉ)において、ｊが、１よりも大きく、最大値がｎ_１であり、ｉが、１よりも大きく、最大値ｎ_２であることが、特に好ましい。

安価な製品とするため、かみ合わせにおいて、攪拌ブレードは、半径方向に均一な厚みを有していることが好ましい。攪拌ブレードは、例えば、金属板から形成されても良い。

更に、攪拌アームの数が少なければ、安価な製品を容易に製造することができる。これは、関係式（Ｉ)において、ｉが１よりも大きく、ｊが１の場合に達成することができる。

ｉが最大値ｎ_２に設定された場合、偏心位置の小さな回転子の側面の完全な清掃を実行し続けることができる。

攪拌ブレードの数は、ｊを１よりも大きくするために、減少される。ｊを最大値ｎ_１とすることにより、中央の回転子の攪拌アームの清掃を実行し続けることができる。しかし、小さな回転子の攪拌シャフトは、もはや完全に清掃されることはない。

更に、ミキサーの変形例では、偏心位置の攪拌装置用の駆動手段が、中央の攪拌装置の駆動手段からみて、ハウジングの反対側の端面に設けられている。

ミキサーにおいて、攪拌ブレードと攪拌アームとは、駆動手段により回転している間、ハウジングの内壁で擦れない場合には、その端面以外の部分で、完全に互いに触れているのが好ましい。できる限り完全に実行するミキサーの自己清掃には関与しないが、特に短いミキシング時間を有効に利用することを、唯一の目的とする場合、ミキサーの構造は、幾分簡素化することができる。例えば、凹状、又は、凸状の表面領域は、平坦な表面領域により、近似されてもよい。

好ましいミキサーは、追加の攪拌アームが横梁の下側に配置され、少なくとも１つの追加の偏心位置の攪拌装置が、横梁の軸の真下の領域にあるハウジング内に設けられていて、また、安定した意匠を有している。

ミキサーにある程度まで詰め込む作業の実行に伴い、ミックスされてできる生成物に触れる全ての部品が運動学に従い清掃されるならば、中央の攪拌装置の横梁は、気相空間内にうまく収容されるはずである。これは、下側に設けられている偏心したシャフトを駆動するのに好ましいことである。

まず最初に、本発明によるミキサーの攪拌装置の外面的形態において、これらのミキサーのミキシング時間は、従来の、比較しうる攪拌装置の機構（らせん状の攪拌装置）と比べてかなり短いことを見いだすことができる。

横梁の領域内におけるミキシング動作は、更に、改善することができ、横梁に向き合うハウジングの壁は、本発明の好ましい構成において、横梁が、ハウジングの壁に付加されている溝や隆起に沿って方向付けられた側面を有している場合、できるだけ汚れないようにすることができる。溝や隆起は、半径方向輸送、例えば、攪拌シャフトの方向や後端から離れた方向への運搬を行うためのものである。

同じような効果が、本発明の好ましい構成において用いられている横梁の対応するらせん構造により得られる。

好ましいミキサーの変形例は、攪拌アームの外表面が、ハウジングの内壁に沿って向くように、中央の攪拌装置の半径方向に対して、少なくとも１０°、好ましくは少なくとも２０°であって、８０°よりも小さく、特に好ましくは少なくとも３０°であって、６０°よりも小さい角度αに設定されているものである。

この結果、外向き、即ち、ハウジングの壁の向きへの運搬は、攪拌装置が駆動された場合に実行されることになる。

更に、好ましいミキサーの変形例においては、加熱や冷却要素は、ハウジングの内壁に適合するように設けられている。

その他、ハウジングは、また、周知の冷却や加熱装置、例えば、熱変換媒体を循環させるものや電熱線等が通っている２重層の容器の内部に設けても良い。

本発明のミキサーは、攪拌用の反応器として使用する場合、化学製造工学における所望のミキシング作業を行うのに向いている。

ハウジングは、本発明の内部構成要素を完全に備えている必要はない。特定の（ガス抜き）処理のため、例えば、気相空間は、攪拌を行うための内部構成要素を、これらに干渉することなく覆うものであっても良い。

ミキサーにおいて、中央の攪拌アームは、それぞれ端部において、横梁を介してドライブシャフトに接続されていて、他方の端部は、それぞれ補強リングを介して他の端部に接続されている。

この輪への接続は、強固なフレーム構造を形成し、従って、（補強リングを使用しない物に比べて）高い粘度指数の製品を製造することができる。

本発明は、以下に例示する図面に基づいて、より詳しく説明される。

図１ａは、本発明のミキサーの正面図であり、断面図中にハウジング１を示す図である。

図１ｂは、図１ａのミキサーの側面図であり、断面図中にハウジングを示す図である。

図１ｃは、図１ａのミキサーの上面図であり、断面図中にハウジングを示す図である。

図２は、図１ａのミキサーの攪拌装置の等角投影図を示す図である。

図３は、図１ａのＡ-Ａ線に沿うミキサーの断面図を示す図であり、大きな回転子が半回転するまでの種々の地点における断面図を示す図である。

図４は、図１ａに示すのと同様のミキサーの変形例の回転子の等角投影図を示す図であり、より小さな偏心位置の回転子内に２つの攪拌ブレードを備えているものを示す図である。

図５は、図４に示すミキサーが通る、図１ａのＡ-Ａ線に沿う断面図を示す図である。

図６は、偏心位置の攪拌装置を、下側から駆動するミキサーの回転子の等角投影図を示す図である。

図７は、補強リングを備えたミキサーの外形を示す図である。

図８は、図１ａのミキサーの変形例であって、攪拌アームと攪拌ブレードを備えているミキサーの外形を示す図である。

図９は、中央に配置されている横梁と、梁の上下に設けられている攪拌アームとを備えているミキサーの別の外形を示す図である。

図１０は、２つの偏心位置の攪拌装置を備えているミキサーを示す図である。

図１１は、図４に示すのと同様のミキサーであって、矩形断面を有しているハンドル状のアームを備えているミキサーの半径方向の断面を示す図である。

実施例
実施例１
図１ａ，ｂ，ｃは、本発明のミキサーの正面図と、側面図と、上面図とを示す図であり、何れの図においてもハウジング１の断面が示されている。

円筒状のハウジング１と、らせん状の攪拌アーム８，９を有している横梁７に接合しているシャフト６を備えている中央の攪拌装置２と、６つのらせん状の攪拌ブレード１２が配設されているシャフト１１を備えている偏心位置の攪拌装置３とが、描かれている。入口４と、出口５とは、それぞれ、ハウジング１の頂部と底部とに設けられている。攪拌装置２，３用の駆動装置は、図示されていない。

攪拌ブレード１２は、半径方向に略均一な厚みを有している。（厚みは、均一な半径方向の断面を持ち、金属シートから回転子の中央に向けて、垂直方向の厚みが増加する。）

ｎ_１は、攪拌アーム８，９の数であり、ｎ_２は、攪拌ブレード１２の数であり、ω_１は、中央のシャフトの回転速度であり、ω_２は、偏心した位置に設けられているシャフトの回転速度であり、ｉ，ｊは、自然数であり、以下の関係式（Ｉ)に用いられる。

本例において、攪拌装置の構造上の各値は、以下の通りである。
ｎ_１＝２
ｎ_２＝６
ｉ＝７
ｊ＝１

ｉの最大値は、ｎ_２である。

図２は、攪拌装置２，３を等角投影図法により示す図である。

図３は、図１のＡ-Ａ線に沿うミキサーの半径方向の断面を示す図であり、２つのシャフトの回転のそれぞれ異なる１５枚のスナップショットを示す図である。中央の攪拌装置２のそれぞれの回転角が示されている。

実施例２
図４は、図１，図２のミキサーの変形例であって、偏心位置のシャフト３’と、４枚の攪拌ブレード１２とを除去したものである。再び関係式（Ｉ)を適用するものである。

ここで、各値は、以下の通りである。
ｎ_１＝２
ｎ_２＝２
ｉ＝７
ｊ＝３

ｉの最大値はｎ_２であり、ｊの最大値はｎ_１である。

図５は、図４のミキサーの半径方向の断面図であって、各スナップショットを重ねて描いた図である。大きな攪拌装置２は、停止している。小さい方の攪拌装置３’の相対的な位置は、数回転する間の種々の時点について描かれたものである。

図１０は、図４のミキサーの形状の改良例を示す図であり、断面図において、２つの偏心位置の攪拌装置３’，３”は、中央の攪拌装置２に結合されている。

実施例３
図６は、３つの横梁７と、３つの攪拌アーム８，９，９’を持つミキサーの構成を示す図である。

図６の回転子に対して、以下の関係が適用される。

ここで、各値は、以下の通りである。
ｎ_１＝３
ｎ_２＝２
ｉ＝５
ｊ＝４

ｉの最大値はｎ_２であり、ｊの最大値はｎ_１である。

偏心位置の回転子の駆動は、下側から行われる。

実施例４
図７は、本発明のミキサーの攪拌装置であって、中央の攪拌装置の攪拌アームは、それぞれ端部において、横梁７を介してドライブシャフトに接続されていて、他方の端部は、それぞれ補強リングを介して他の端部に接続されている。

この輪１３への接続は、強固なフレーム構造を形成し、従って、補強リングを使用しない物に比べて、高い粘度指数の製品を製造することができる。

ここで、回転速度の比率は、２：５である。中央の攪拌装置は、３つの攪拌アームを持ち、偏心位置の攪拌装置３’は、３枚の攪拌ブレードを持っている。

図７の回転子のため、以下の関係が適用される。

ここで、各値は、以下の通りである。
ｎ_１＝３
ｎ_２＝３
ｉ＝５
ｊ＝２

ｉの最大値はｎ_２であり、ｊの最大値はｎ_１である。

実施例５
図８は、唯一の攪拌アーム８’と、偏心位置の攪拌装置３に設けられている１つの攪拌ブレード１２’とを組み合わせた攪拌装置を示す図である。

図９は、図６のミキサーの変形例であって、横梁７が、更に、下側に攪拌アーム１８，１９，２０を持っているものを描いている。下側部分には、更に、偏心位置の攪拌装置３”であって、攪拌アーム１８，１９，２０にかみ合い、下側から駆動されるものが、設けられている。

実施例６
図１１は、本発明のミキサーの変形例の攪拌装置２，３が通る半径方向の断面図を示す。このミキサーの構成は、図４に示したミキサーと基本的に同じ構成であるが、攪拌アーム２８，２９は、ブレードで形成されていて、矩形の断面を有している。シャフト６，１２の速度比は、１：２である。中央の攪拌装置２は、２本の攪拌アーム２８，２９を有しており、これらは、ブレードで形成されていて、偏心位置の攪拌装置３は、２枚の攪拌ブレード２２を持っている。攪拌アーム２８，２９の外表面は、それぞれ、半径方向からみて４５°傾いて設けられている。

攪拌装置２，３のこの形状は、内壁に加熱や冷却用のコイル２３を有している容器内に設けるのに、特に適している。中央の攪拌装置２が外側の部品を運搬するように、回転方向が設定されると、加熱や冷却用のコイル２３に対する強い流れを得ることができる。この結果、ミックスされる材料に対する熱伝導を改善することができる。

本発明のミキサーの正面図であり、断面図中にハウジングを示す図である。 図１ａのミキサーの側面図であり、断面図中にハウジングを示す図である。 図１ａのミキサーの上面図であり、断面図中にハウジングを示す図である。 図１ａのミキサーの攪拌装置の等角投影図を示す図である。 図１ａのＡ-Ａ線に沿うミキサーの断面図を示す図であり、大きな回転子が半回転するまでの種々の地点における断面図を示す図である。 図１ａに示すのと同様のミキサーの変形例の回転子の等角投影図を示す図であり、より小さな偏心位置の回転子内に２つの攪拌ブレードを備えているものを示す図である。 図４に示すミキサーが通る、図１ａのＡ-Ａ線に沿う断面図を示す図である。 偏心位置の攪拌装置を、下側から駆動するミキサーの回転子の等角投影図を示す図である。 補強リングを備えたミキサーの外形を示す図である。 図１ａのミキサーの変形例であって、攪拌アームと攪拌ブレードを備えているミキサーの外形を示す図である。 中央に配置されている横梁と、梁の上下に設けられている攪拌アームとを備えているミキサーの別の外形を示す図である。 ２つの偏心位置の攪拌装置を備えているミキサーを示す図である。 図４に示すのと同様のミキサーであって、矩形断面を有しているハンドル状のアームを備えているミキサーの半径方向の断面を示す図である。

Claims (17)

1. 注入口（４）と排出口（５）とを備えているハウジング（１）と、同時に回転する２つの攪拌装置（２），（３）と、攪拌装置（２），（３）を作動させる駆動手段とで、少なくとも構成されるミキサーであって、
   一方の攪拌装置（２）が、ハウジング（１）の中央に配置されており、攪拌装置（２）が、少なくとも１つのドライブシャフト（６）と、他方の攪拌装置に合う、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの横梁（７）と、何れの場合においても、端部で、この横梁（７）に取り付けられた少なくとも１つの攪拌アーム（８，９）とで構成されており、
   他方の攪拌装置（３）が、少なくとも１つのドライブシャフト（１１）と、１つ以上の攪拌ブレード（１２）とで構成されており、ハウジング（１）内の偏心した位置に設けられていることを特徴とするミキサー。
2. 駆動手段による攪拌装置（２），（３）の回転中に、攪拌ブレード（１２）と攪拌アーム（８，９）とが、ハウジング（１）の内壁に擦れない場合には、それらの端面以外の部分で互いに擦れ合うことを特徴とする請求項１のミキサー。
3. 攪拌ブレード（１２）と攪拌アーム（８，９）とが、らせん状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２のミキサー。
4. 攪拌ブレード（１２）と攪拌アーム（８，９）とのらせん状のねじれは、何れも右巻き、又は、何れも左巻きであることを特徴とする請求項１から３の何れか１つのミキサー。
5. 攪拌装置（２）,（３）の、それらのシャフト（６），（１１）の回転速度に関する対称性は、以下の数学的関係式（Ｉ)に従い、
   

   

   ｎ_１は、中央の攪拌装置（２）の回転対称を示し、ｎ_２は、かみ合った偏心位置の攪拌装置（３）の回転対称を示し、ω_１は、中央のシャフト（８）の回転速度を示し、ω_２は、偏心位置のシャフト（９）の回転速度を示し、ｉ，ｊは、自然数であることを特徴とする請求項１から４の何れか１つのミキサー。
6. ｊが１で、ｉが１であることを特徴とする請求項５のミキサー。
7. ｊが１であり、ｉが、１よりも大きく、最大値がｎ_２であることを特徴とする請求項５のミキサー。
8. ｊが、１よりも大きく、最大値がｎ_１であり、ｉが、１よりも大きく、最大値がｎ_２であることを特徴とする請求項５のミキサー。
9. 攪拌ブレード（１２）が、その半径方向に、均一な厚さを有していることを特徴とする請求項１から８の何れか１つのミキサー。
10. 偏心位置の攪拌装置（３）の駆動手段が、中央の攪拌装置（２）の駆動手段からみて、ハウジング（１）の反対側に設けられていることを特徴とする請求項１から９の何れか１つのミキサー。
11. 攪拌ブレード（１２）と、攪拌アーム（８，９）とが、ハウジング（１）の内壁に擦れない場合には、その端面以外の部分で、互いに完全に触れていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１つのミキサー。
12. 中央の攪拌装置（２）の攪拌アーム（８，９）が、補強リング（１３）を介して他の端部に接続されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか１つのミキサー。
13. 追加の攪拌アーム（８’，９’）が、横梁（７）の下側に設けられていて、少なくとも１つの追加の偏心位置の攪拌装置（３’）が、横梁（７）の下方の領域のハウジング（１）内に設けられていることを特徴とする請求項１から１２の何れか１つのミキサー。
14. 横梁（７）は、攪拌装置（２，３）の回転中に、半径方向輸送を生じさせる、らせん形状を有していることを特徴とする請求項１から１３の何れか１つのミキサー。
15. 攪拌装置（２，３）が回転中に、半径方向輸送を生じさせる溝や隆起が、ハウジングの内壁に面する横梁（７）の側に設けられていることを特徴とする請求項１から１２の何れか１つのミキサー。
16. 攪拌アーム（８，９）の外表面が、中央の攪拌装置（２）の半径方向に対して、少なくとも１０°、好ましくは、少なくとも２０°であって、８０°よりも小さく、特に好ましくは少なくとも３０°であって、６０°よりも小さい角度αに設定されていることを特徴とする請求項１から１５の何れか１つのミキサー。
17. 加熱や冷却要素（２３）が、ハウジング（１）の内壁に設けられていることを特徴とする請求項１から１６の何れか１つのミキサー。
    

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