JP2006000849A - 動的インライン混合装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 現在知られている装置の不利な点を克服し、特にそのコストおよび効率に関して、いくつかの用途で現在実行されていることの必要性によりよく適合することができる改良された装置を提案する。
【解決手段】 少なくとも2つの一次製品から形成される製品を均質に混合するための動的インライン混合装置において、細長く、内部的に回転円筒形で、混合されるべき製品用の少なくとも1つの入口(3)と均質に混合された製品用の1つの出口(4)とを備えるケーシング(2)と、ケーシング(2)の内部でそれと同軸のロータ(5)と、ロータを駆動する手段とを含む混合装置であって、ロータは、各ディスク(7)が複数の孔(8)を備える多数の連続する同軸ディスク(7)を支持し、ケーシングは、各ディスク(10)がロータの通過用の中央オリフィス(11)と複数の孔(13)とを備える多数の連続する同軸ディスク(10)を支持し、ロータ(5)のディスク(7)およびケーシング(2)のディスク(10)が、軸方向に互いに交互に並び、互いに隔てられている混合装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に動的インライン混合器の分野に関し、より正確には、少なくとも2つの一次製品から形成される製品を均質に混合するための動的インライン混合装置であって、
幾分細長く、内部的に回転円筒形であって、混合されるべき前記製品用の少なくとも1つの入口と均質に混合された製品用の少なくとも1つの出口とを備えるケーシングと、
前記ケーシングの内部で、それと同軸のロータと、
前記ロータを回転駆動する手段と、を含む混合装置になされた改良に関する。
単一のロータまたは螺旋ねじと、ケーシングの内部壁上に備えられた固定リリーフに関連することもしないこともできる放射パドルまたは他の装置とを備えた二重ロータ(特に逆回転ロータ)を持つ様々な型の混合装置が知られている。
これら公知の装置は、パスタまたはクリームまたは液体などのいくつかの製品を混合することを可能にし、この点に関して、農業食品材料の分野で一般に使用されているが、それらは、塊の多い傾向の製品、すなわち、塊を形成する傾向のあるもの、または非常に異なるそれぞれの体積の一次製品から得られる製品、および/または非常に異なるそれぞれの粘度(例えば、グラウトと着色剤の混合)の一次製品の製品などの他の製品を効率的に処理することができない。
さらに、螺旋ねじを含むロータは製造するのに費用がかかるという不利な点を持ち、したがって他の型のロータが適しない用途のために別にされる。
それらの部品に対して、羽根を持つロータは、大きすぎる通過断面(周辺部で連続する羽根の間の角度セクタ)を与えるという不利な点を持つ。さらに、ロータの中央シャフト上にしばしば溶接される羽根は、特に非常に高い粘度を持つ製品の場合には脆弱であることが示されている。
本発明の目的は、現在知られている装置の不利な点を克服し、特にそのコストおよび効率に関して、いくつかの用途で現在実行されていることの必要性によりよく適合することができる改良された装置を提案することである。
この目的のために本発明では、本発明にしたがって構成された、プレアンブルで説明されたような動的インライン混合装置であって、
ロータは、各ディスクが複数の孔を備える多数の連続する同軸ディスクを支持し、ケーシングは、各ディスクがロータの通過用の中央オリフィスと複数の孔とを備える多数の連続する同軸ディスクを支持し、
ロータのディスクおよびケーシングのディスクが、軸方向に互いに交互に並び、連続する間隔によって互いに隔てられることを特徴とする混合装置を提案する。
固定または回転ディスクは、ロータの回転軸に対しほぼ垂直であり、事実上、軸荷重を受けない。したがって、このように構成された装置は非常に頑丈で、同時に、製造するのに経済的であり、穿孔されたディスクは従来の機械加工装置を使用して大量生産することが可能である。
さらにロータを、特に、一般に入手可能であり、したがって低価格の電動モータを含む電動式手段で駆動することができる。
ロータが回転するとき、製品は、絶えず変化しかつ連続するディスクの孔を通り、またこれらの間の間隔を通り、また回転ディスクの外部周辺部とケーシングの壁、あるいは固定ディスクの内部周辺部とロータのシャフトの間に存在する作用的クリアランスを通って移動する、数多くの経路に分割される。この多数の連続的に変化する経路が、一次製品の非常に均質な混合をもたらし、かついかなる塊をも削減または消滅までさせ、その組成物が、組成の細かさからも、一次製品の混合の品質からも完全に均質な製品を生み出す。
本発明による混合装置は数多くの構造パラメータをもち、これらの1つまたはいくつかを調節することは、この混合装置を非常に様々な状態および/または製品に合うように調整することを可能にする。
したがって、ロータの少なくともいくつかのディスクおよび/またはケーシングの少なくともいくつかのディスクの周辺部の近くで、孔を円形に分布させて、有利に提供することができる。だが、ロータの少なくともいくつかのディスクおよび/またはケーシングの少なくともいくつかのディスクの周辺部から離れて、特に円形に分布させて、孔を配置することを企図することも同様に可能である。もちろん、これら2つの配置を互いに組み合わせることも可能であり、そうすると関係するディスクは、周辺部および中央の孔を持つ。
小さい粒子サイズまたは液体の製品を処理するために、ロータの少なくともいくつかのディスクの、および/またはケーシングの少なくともいくつかのディスクの孔を、円形の形状となるよう企図し、あるいは、より大きな粒子サイズを持つ製品または塊の多い製品を処理するために非円形(とりわけ三角形などの角状)の形状となるよう企図することも可能である。もちろん、必要ならば、全く同じディスク上に異なる形状の孔を提供することもできる。
同様に、ロータまたケーシングそれぞれの少なくともいくつかの隣接するディスクの孔が、ほぼ同一のそれぞれの円周上に中心を置かれ、言い換えれば、互いにほぼ対向して通り、あるいは、混合用の製品のストリームの流れをさらに乱すことが望ましい場合、著しく異なるそれぞれの円周上に中心を置かれることを想定することができる。
ロータおよびケーシングそれぞれの少なくともいくつかの隣接するディスクの孔が、特に少なくとも1つの軸方向部分に関して、または長さ全体に関してさえも、数において同一であることを企図することもでき、あるいは、逆に、それらが特に少なくとも1つの軸方向部分に関して、または長さ全体に関してさえも、数において異なることを企図することもできる。もちろん、これらの2つの配置を、連続する部分に関して、組み合わせることができる。
ロータとケーシングに交互に属する連続するディスクの間の間隔を少なくとも1つの軸方向部分に関して、同じにすることを企図することもできる。しかし、有利であるならば、例えば、製品が均質化されるとき、入口と出口の間で処理される製品の粘度の起こり得る変化を考慮するために、ロータとケーシングに交互に属する連続するディスクの間の間隔を軸方向で変えること、例えば、この変化を連続する軸方向部分で起こすことを想定することができ、特に、少なくとも1つの軸方向部分に関して、これらの間隔を漸進的に変化させることを企図することが可能である。特に、混合された製品の粘度が減少する場合、間隔が入口近くより出口近くで、より短くなり、あるいは混合された製品の粘度が増加する場合、間隔がより大きくなるように企図することが可能である。
ロータとケーシングとにそれぞれ属する少なくともいくつかの隣接するディスク内で互いに向かい合う孔が、ほぼ同じ断面を持つように企図することも可能である。しかし、必要ならば、ロータとケーシングとにそれぞれ属する少なくともいくつかの隣接するディスクの孔が、実質的に同一でない断面を持つよう企図することも可能である。特に、混合された製品の粘度が減少する場合、断面積が入口近くより出口近くで、大幅により小さくなることになり、あるいは混合された製品の粘度が増加する場合、断面積がより大きくなるように企図することが可能である。
最後に、もちろんロータの回転速度は、望ましい結果を得るために装置の動作状態を調節するのに重要なパラメータである。
本発明の装置の好ましい実施形態では、ケーシングは、一次製品が本発明の装置の上流側で、例えば、入口の上流側に置かれたT混合器(粗い混合)を使って合流されたことを意味する、少なくとも2つの一次製品の組み合わせから形成された流れを入れるための、特にその端部の一方で同軸に配置された単一の入口を含む。
しかし、必要かつ/または技術的に可能であると示された場合、ケーシングに、混合されるべきそれぞれの一次製品を中に入れるための少なくとも2つの入口を設けることができ、これによって、上流側に配置される第1の混合器を省くことができ、すべての入口を、ケーシングの一端において軸に平行に配置することを可能にし、あるいは、少なくともいくつかの入口を横方向に、例えばいくつかの製品を多段混合を実行するために配置することができる。
もちろん、少なくともいくつかの用途で有用であることが示された場合、ここで上述の装置を、望ましい結果を達成するために互いに組み合わせることができる。さらに、各装置を、ロータの全体の長さに関して、またはロータの軸方向部分に関してだけ実施し、したがって連続する軸方向部分を違うように装備することができることが理解されるであろう。
本発明は、全く非限定的な実例のためだけに挙げられた、いくつかの好ましい実施形態に続く詳細な説明を読むことからよりよく理解されるであろう。この説明では、添付図面について言及している。
まず第一に、図1を参照して、全体として参照数字1で示され、少なくとも2つの一次製品を均質に混合するように設計された本発明による動的インライン混合装置は、幾分細長く、内部的に回転円筒形で、(ここではケーシングの一方で軸方向に配置された)前記混合されるべき製品用の少なくとも1つの入口3と、(ここでは横方向に配置された)均質に混合された製品を排出するための少なくとも1つの出口4とを備えるケーシング2とを含む。
装置1は、前記ケーシング2内で、かつ前記ケーシング2に関して同軸で延びるロータ5も含み、回転駆動手段(図1に図示せず)がロータ5を回転駆動(矢印6)するために備えられる。
ロータ5は、クリアランス9が各ディスク7の外側エッジとケーシング2の壁との間に残る状態で、各ディスク7が複数の貫通孔8を含む多数の連続する同軸ディスク7を支持する。
ケーシング2は内部で、クリアランスを各ディスク10の内部エッジとロータのシャフト12との間に残した状態で、各ディスク10が、ロータ5のシャフト12を通すための中央オリフィス11と複数の貫通孔13とを含む、多数の連続する同軸ディスク10を支持する。
ロータ5のディスク7およびケーシング2のディスク10は、軸方向で互いに交互に並び、互いにそれぞれの間隔dによって分離されている。ディスクを、スペーサ片で距離を離して維持することができ、スタックは、適切なクランプ固定手段(ケーシングに属するディスクに関しては図示されないクランプロッド、ならびにロータのシャフトの場合は軸方向ねじおよびショルダ)で堅固に保持される。
ケーシングのディスクの固定孔を通り過ぎるロータのディスクの孔8の回転は、製品に対し、製品の厳密な撹拌を促進する多数の連続的に変化する流路を画定し、(塊を取り除いて)細かい粒子サイズを生み出す効果的な一次製品の混合をもたらす。
今まで説明してきたような本発明による装置は、構造体内部で適合させることができる多くのパラメータがあるので、実施形態の非常に多くの代替形態を生み出すことができる。
したがって、図1および図2(図2はロータディスクおよびその孔を通したケーシングのディスクの端面図を示す)の例で示すように、ロータ5およびケーシング2のすべてのディスク7,10のすべての孔8,13はそれぞれ、ディスクの周辺部の近くに円形に分布させて提供される。しかし、図3に示すように、ディスクの周辺部から離れて円形に分布させることが十分に考えられる。図4に示すように、これらの2つの配置を、孔を周辺部ならびに中心に向かうところで、円形に分布させるように組み合わせることも考えられる。
別な方法として、孔を円形に配置せず、あるいは孔をランダムに配置することさえできる。
さらに、図1ないし図5に図示された孔8,13は、円形の形状であるが、それらが他の形状を持つことが十分に考えられる。特に、多角形、とりわけ三角形の孔を想定できる。図5Aは、例として、その頂点が中心を向いている三角形の孔13(1つだけを図示)を備える固定ディスク10ならびに丸い孔8を備える回転ディスク7(この断片のみを図示)を示す。図5Bは、別の例として、その頂点が外側を向いている三角形の孔13を備える固定ディスク10ならびに丸い孔8を備える回転ディスク7(この断片のみを図示)を示す。両方の場合、丸い孔および三角形の孔は、位置合わせが達成されたとき、各丸い孔が、それに面する三角形の孔に内接するように互いに寸法決めされる。
図1ないし図4ならびに図6に図示された実施例では、ロータディスク7の孔8およびケーシング2のディスク10の孔13は、ほぼ同じ円周上に配置され、したがってロータおよびケーシングのディスクのある相対角度位置において、それらが、順次一致するようになることを意味する。しかし、そのような配置は必須ではなく、ロータディスクの孔およびケーシングのディスクの孔を異なる円周に配置し、したがって、それらが、図6(回転ディスクの断片のみを図示)に示すように決して一致しないか、またはそれらが部分的な一致を順次起こすことを想定することができる。
また、図1ないし図6では、ロータディスクおよびケーシングのディスクが同じ数の孔を持つと仮定していた。しかし、ロータのディスクの孔が、数においてケーシングのディスクの孔と異なり、したがって、ここでもまた、ロータの孔とケーシングの孔の間で部分的な連続的な一致が起こることを想定することができる。
装置の動作における別の重要なパラメータは、連続するディスク7,10との間の間隔にある。図1に図示された例では、すべての連続するディスク7,10は、dの大きさの等しい間隔だけ互いに離れている。しかし、異なる間隔、および、例えば混合器で均質化された製品の粘度の減少を考慮して、入口端でより広い間隔および出口端でより短い間隔を、あるいは、図7に図示するように、一次製品の均質混合が最終製品の粘度の増加をもたらす場合、その逆を想定することが可能である。図7に図示するように、この装置の簡単な実施は、間隔が異なる大きさd1,d2,d3(例えば、図7では増加していく大きさ)を持ついくつかの連続する部分T1,T2,T3(例えば2つまたは3つの部分)でのロータ5の配置にある。別の解決法(図示せず)は、ロータの全体の長さに関して、または出口に向けて配置されたこの長さの一部に関して、連続的に継続して変化する値を持つ間隔を形成することにある。言い換えれば、位置iの各間隔は、前の間隔の大きさdi-1に関して量εだけ変化する大きさdiを持つ(特に前の間隔が量εだけ増減される。すなわち、di=di-1±ε)。量εは、それ自体一定の値、あるいは添え字iの関数として変化する量、あるいはまた、基本値または前の間隔の値のある割合でもよい。
図1ないし図7に図示された例では、ロータ5およびケーシング2それぞれに属する隣接するディスク7,10内で互いに向かい合う孔8,13は、少なくともロータの1つの軸部分に関して、ほぼ同一の断面をもつ。例えば、図1および図2に図示された円形の孔8,13は、ロータの全体の長さに関して、ほぼ同一の直径をもつ。しかし、この配置は必須ではなく、図8(この例では、この配置は連続するディスクの間で同一の間隔に関連している)に示すようにいくつかの軸方向部分でそれぞれ異なる断面、あるいは少なくとも1つの軸方向部分に関して、継続して変化する断面を持つ孔8,13を想定することができる。図8では、円形の孔8,13は、この場合、粘度が減少する混合物用のロータのそれぞれの軸方向部分T1,T2,T3で減少する異なる直径φ1,φ2,φ3を持つ(増加する粘度の混合物の場合、これらの直径は増加する)。
もちろん、上述の装置のすべての考えられる代替の型を、それらに技術的適合性があれば、互いに組み合わせることができる。さらに、ここで上に示唆したように、すべてのまたはいくつかの想定される代替の変形形態を、ロータの全体の長さに関して、またはその一部だけに関して実施することができる。
もちろん、ロータの回転速度は任意の用途に必要とされる装置の動作状態を調節するのに重要なパラメータである。ディスクとケーシングとロータとの間のクリアランスをそれぞれに変えることは、装置を通る製品の流れに関して影響を与えることを可能にする。
図9は、例として、その全体に関して本発明による混合器を図示する(ここでも、同じ部品を表すために、図1および図2と同じ参照数字が使用される)。混合器は、等しい間隔で離して配置され、図2に示すような円形の孔8,13が設けられたディスク7および10を変更した、図1のものの類似であると仮定される。
混合器1の上流側に、2つの一次製品を受け、それを粗く混合する、図示しない第1の混合器(例えばT混合器)があり、ポンプ輸送手段の作用の下で、均質に混合されるべき得られた製品が、図示された実施例では、ロータ5と同軸に配置された軸方向の入口である入口3に送られる。ケーシング2が、それ自体、取り付けベース15に固定された支持構造14に固定される。ロータ5のシャフト12は、支持構造14に固定された(あるいは支持構造14がケーシングの一体部品を形成する)減速ギヤボックス17の出力シャフト16を共に1つのものとして回転し、減速ギヤボックス17自体は、電動モータ18の出力シャフトに結合される。このように構成された動的インライン混合装置は、現在市販されている装置を使用し、比較的安いコストで製造することができる。その性能は優れており、そのうちのいくつかをこの中で前に説明した、すべてのまたはいくつかの構造的パラメータ、およびロータの長さ(したがって図1、図7および図8で見ることができるように、板状のスペーサ片を挿入した状態のロータ上とケーシングの中との両方に取り付けられたディスクの数)、およびロータ5が回転する速度を特に調節することによって、非常に多くの製品に簡単に適合することができる。
ケーシングは、同時に一次製品を中に入れる単一の入口、例えば、図9で示すような軸方向のものを持つことができることを強調しておく。しかし、いくつかの入口を、特に、1つまたはいくつかの入口をケーシングの一端に、かつ別のあるいは1つまたはいくつかの入口をケーシング上に横方向に備えることも考えられる。そうすると、いくつかの製品、例えば、ケーシングの一端で、2つの製品が一緒にまたは別々に導入され、ケーシングの第1部分において混合され、それから第3の製品が横方向から導入され、先のものと第2部分において混入されるなどの多段混合が可能になる。
本発明により構成された装置の直径方向断面に関する上から見た概略図である。 ロータのディスクおよびロータの孔を通して部分的に見えるケーシングのディスクの構造を示す図1の装置のわずかに拡大された端面図である。 図2と同じ状態で、別の型のディスクの構造を示す概略図である。 図2と同じ状態で、別の型のディスクの構造を示す概略図である。 図2と同じ状態で、別の型のディスクの構造を示す概略図である。 図2と同じ状態で、別の型のディスクの構造を示す概略図である。 図2と同じ状態で、別の型のディスクの構造を示す概略図である。 図1に示された装置の実施形態の別の型の直径方向断面に関する上から見た概略図である。 図1に示された装置の実施形態の別の型の直径方向断面に関する上から見た概略図である。 本発明による完全な混合装置の具体的な実施例の部分破断側面図である。
符号の説明
1 動的インライン混合装置
2 ケーシング
3 入口
4 出口
5 ロータ
6 矢印
7 連続する同軸ディスク
8 孔
9 クリアランス
10 連続する同軸ディスク
11 中央オリフィス
12 シャフト
13 孔
d,d1,d2,d3 間隔
T1,T2,T3 軸方向部分

Claims (16)

  1. 少なくとも2つの一次製品から形成される製品を均質に混合するための動的インライン混合装置において、
    幾分細長く、内部的に回転円筒形であって、前記混合されるべき製品用の少なくとも1つの入口(3)と前記均質に混合された製品用の少なくとも1つの出口(4)とを備えるケーシング(2)と、
    前記ケーシング(2)の内部で、それと同軸のロータ(5)と、
    前記ロータ(5)を回転駆動する手段と、を含む混合装置であって、
    前記ロータ(5)は、各ディスク(7)が複数の孔(8)を備える多数の連続する同軸ディスク(7)を支持し、
    前記ケーシング(2)は、各ディスク(10)が前記ロータ(5)の通過用の中央オリフィス(11)と複数の孔(13)とを備える多数の連続する同軸ディスク(10)を支持し、
    前記ロータ(5)の前記ディスク(7)および前記ケーシング(2)の前記ディスク(10)が、軸方向に互いに交互に並び、それぞれの間隔(d)によって互いに隔てられることを特徴とする混合装置。
  2. 孔(8,13)が、前記ロータ(5)の少なくともいくつかのディスク(7)および/または前記ケーシング(2)のいくつかのディスク(10)の周辺部の近くで円形に分布することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 孔(8,13)が、前記ロータ(5)の少なくともいくつかのディスク(7)および/または前記ケーシング(2)のいくつかのディスク(10)の周辺部から離れて円形に分布することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の装置。
  4. 前記ロータ(5)の少なくともいくつかのディスク(7)の孔(8)および/または前記ケーシング(2)の少なくともいくつかのディスク(10)の孔(13)が、円形の形状であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記ロータ(5)の少なくともいくつかのディスク(7)の孔(8)および/または前記ケーシング(2)の少なくともいくつかのディスク(10)の孔(13)が、非円形の形状であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記ロータ(5)および前記ケーシング(2)の少なくともいくつかの隣接するディスク(7,10)の孔(8,13)がそれぞれ、ほぼ同一のそれぞれの円周上に中心を置かれることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の装置。
  7. 前記ロータ(5)および前記ケーシング(2)の少なくともいくつかの隣接するディスク(7,10)の孔(8,13)がそれぞれ、著しく異なるそれぞれの円周上に中心を置かれることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の装置。
  8. 前記ロータ(5)および前記ケーシング(2)の少なくともいくつかの隣接するディスク(7,10)の前記孔(8,13)がそれぞれ数において同一であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記ロータおよび前記ケーシングの少なくともいくつかの隣接するディスク内で互いに向かい合う前記孔がそれぞれ数において異なることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記ロータ(5)と前記ケーシング(2)とに交互に属する前記連続するディスク(7,10)の間の前記間隔(d)が、少なくとも1つの軸方向部分に関して等しいことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の装置。
  11. 前記ロータ(5)と前記ケーシング(2)とに交互に属する前記連続するディスク(7,10)の間の前記間隔(d1,d2,d3)が、少なくとも2つの軸方向部分(T1,T2,T3)に関して異なることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記ロータ(5)と前記ケーシング(2)とに交互に属する前記連続するディスク(7,10)の間の前記間隔(d)が、少なくとも1つの軸方向部分に関して漸進的に変化することを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記ロータ(5)と前記ケーシング(2)とにそれぞれ属する少なくともいくつかの隣接するディスク(7,10)の前記孔(8,13)が、少なくとも1つの軸方向部分に関してほぼ同一の断面を持つことを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の装置。
  14. 前記ロータ(5)と前記ケーシング(2)とにそれぞれ属する少なくともいくつかの隣接するディスク(7,10)の前記孔(8,13)が、実質的に同一でない断面を持つことを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の装置。
  15. 前記ケーシング(2)が、少なくとも2つの一次製品の組み合わせから形成された流れを中に入れるための単一の入口(3)を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載の装置。
  16. 前記ケーシング(2)が、混合されるべき前記それぞれの一次製品を中に入れるための少なくとも2つの入口を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載の装置。
JP2005176845A 2004-06-18 2005-06-16 動的インライン混合装置 Pending JP2006000849A (ja)

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