JP2006062835A - プロペラ、撹拌機、およびコンベア - Google Patents

プロペラ、撹拌機、およびコンベア Download PDF

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Abstract

【課題】 粒の細かい粉体や流体などの搬送、撹拌、混合を効率よく行ない、被取扱物中に含まれている硬質物や固まりなどによる弊害を解消するプロペラ、撹拌機、およびコンベアが求められている。
【解決手段】 プロペラ1は、回転軸部2の外周に、複数の羽根部3,3,3,・・・をそれぞれ離間した配置で螺旋状に列設し、それぞれの羽根部3bの螺旋方向(矢印F)の前端部4を、螺旋方向に先行する隣の羽根部3aの螺旋方向の後端部5と回転軸部2の軸心C方向に関して交差(交差幅T)させたものである。このプロペラ1は、プロペラ1を回動自在に収容したシリンダ8と、プロペラ1と連結されてプロペラ1を回転軸部2の軸心C回りに回転させるモータ13とともに、コンベアVに用いられる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、粒の細かい粉体や流体のように均一な物質の撹拌、混合、搬送に適したプロペラ、撹拌機、およびコンベアに関するものである。
従来、この種のプロペラとしては、回転軸部の外周に螺旋状に連続したスクリュー羽根(連続スクリュー羽根)を設けたプロペラが知られている。かかるプロペラは円筒状のシリンダ内に回動自在に収容されてスクリューコンベアとして使用され、スクリュー羽根とシリンダ内周面との間にわずかな隙間を有して配置されている。シリンダ一端側の投入口から投入された被撹拌物は、回転するプロペラのスクリュー羽根によりシリンダ他端側へ搬送されて排出口から放出されるようになっている。かかるプロペラを備えたスクリューコンベアは数多く知られているが、それらのうちのひとつが例えば下記の特許文献1に記載されている。
前記したコンベアにおいて、スクリュー羽根間に投入された被搬送物はほぼそのままの姿態で連続して送られる。すなわち、或るスクリュー羽根をはさんでそのスクリュー羽根の一方の傾斜面側に投入された被搬送物は搬送途中でそのスクリュー羽根の他方の傾斜面側へ移動することがなく、その位置にある被搬送物と混じり合うこともない。そのため、搬送時に混合も併せて行ないたい被搬送物の搬送には適していなかった。
そこで、被搬送物の混合機能を有するコンベアが開発され、下記の特許文献2に記載されている。前記特許文献2に記載のコンベアを図9に示す。図示のコンベア52は、円筒状のシリンダ8と、連続する螺旋状に形成されていてシリンダ8内に周方向回転自由に収容されたリボン状プロペラ53と、シリンダ8またはリボン状プロペラ53のいずれか、あるいはシリンダ8とリボン状プロペラ53の双方を軸心Ca回りに相対回転させる回転駆動源(図示省略)とを備えている。リボン状プロペラ53はシリンダ8の内周面との間にわずかな隙間を設けて配置されている。このコンベア52において、シリンダ8の一端側から筒内空間54内に投入された被搬送物は、相対回転(矢印56方向)するシリンダ8とリボン羽根体53により矢印19のように他端側に向けて搬送される。そして、被搬送物は搬送途中でリボン状プロペラ53,53間から軸心Ca周辺の中心空間55に移動してその位置にある被搬送物と接して撹拌、混合されるようになっている。
特開2001−348116号公報
特開平7−166795号公報
ところで、粒径に大小があって硬い粒体を含む被搬送物、または異物が混入している被搬送物(例えば、小石などを含む砂など)を汎用コンベアで搬送する際には、被搬送物中の硬質物がスクリュー羽根とシリンダ内周面の間に噛み込むことが多々ある。また、粘土のような固まりを含んでいる被搬送物および砕きにくい被搬送物はスクリュー羽根間で固まってスクリュー羽根に随伴し、同じ場所で回転しているだけで送れないことがある。また、被搬送物が浄水場の固まった汚泥などである場合は、投入口に面するスクリュー羽根上に乗ったまま転動するだけでシリンダ内へ送られないこともある。
かかる事情は、連続した螺旋状の螺旋羽根を有する特許文献1,2に記載のコンベアでも同様に発生する。すなわち、被搬送物中の硬質物が螺旋羽根とシリンダ内周面の間に噛み込まれると、その硬質物は螺旋羽根とシリンダの間に挟まれたままで、回転するスクリュー羽根が摺接する。そのため、多大な動力損失を招いたり、ひいてはプロペラまたはシリンダの破損やプロペラの回転停止につながるおそれがあり連続搬送を阻害する。
他方で、近年、連続スクリュー羽根付きのプロペラを利用した撹拌機も知られている。かかる撹拌機としては、軸心を横向きにした横1軸式または横複数軸式のものや、軸心を縦向きにした竪1軸式または竪複数軸式のものが挙げられる。そのうち、竪軸式の撹拌機を用いた撹拌装置としては、上面開口を有し被撹拌物を貯留する貯槽と、貯槽上を前後左右に横行する走行装置と、走行装置に搭載された竪軸式撹拌機とから成るものがあり、例えば有機物残渣(生ゴミや畜糞など)の発酵分解用として使用されている。しかしながら、このような撹拌装置であっても、粘土などを含む被撹拌物を処理する場合、連続スクリュー羽根では噛み込みが悪いために効率よく撹拌できず、走行装置に無理な力がかかって破損することがあり稼動率もよくなかった。
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、粒の細かい粉体や流体などの搬送、撹拌、混合を効率よく行ない、被取扱物中に含まれている硬質物や固まりなどによる弊害を解消し得るプロペラ、撹拌機、およびコンベアの提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るプロペラは、回転軸部の外周に、複数の羽根部をそれぞれ離間した配置で螺旋状に列設し、各羽根部の螺旋方向の前端部を、螺旋方向に先行する隣の羽根部の螺旋方向の後端部と回転軸部の軸心方向に関して交差させたことを特徴とするものである。
また、前記構成のプロペラにおいて、羽根部は、その後端部の外周面から回転軸部の軸心までの半径が前端部の外周面から回転軸部の軸心までの半径よりも小さく設定されているものである。
そして、本発明に係る撹拌機は、請求項1または請求項2に記載のプロペラと、該プロペラと連結されてプロペラを回転軸部の軸心回りに回転させる回転駆動源とを備えてなるものである。
更に、本発明に係るコンベアは、請求項1または請求項2に記載のプロペラと、該プロペラを回動自在に収容したシリンダと、プロペラと連結されてプロペラを回転軸部の軸心回りに回転させる回転駆動源とを備えてなるものである。
本発明に係るプロペラによれば、回転軸部の外周に、複数の羽根部がそれぞれ離間した配置で螺旋状に列設されているので、回転する羽根部により被取扱物が軸心方向に送られ、或る羽根部から後続する次の羽根部までの間で被取扱物が混ざり合い、次の羽根部の回転方向前面が被取扱物に食い込み、この羽根部の両側に被取扱物が分けられる。従って、被取扱物の搬送のみならず、被取扱物の破砕、撹拌、混合も併せて行なうことができる。加えて、各羽根部の螺旋方向の前端部が、螺旋方向に先行する隣の羽根部の螺旋方向の後端部と回転軸部の軸心方向に関して交差しているので、先行する羽根部の後端部を通過した被取扱物を後続の羽根部の前端部で掬って搬送することができる。これによって送り洩れが格段と少なくなり、被取扱物を効率よく多量に送ることができる。
また、羽根部の後端部の外周面から回転軸部の軸心までの半径が前端部の外周面から回転軸部の軸心までの半径よりも小さく設定されたプロペラを適用する場合は、羽根部の後端部の外方に前端部の外方よりも大きな空間が存在し、羽根部の前端部外周面でかかれた被取扱物は前端部以降の外周面と干渉しない。特に、シリンダを備えたコンベアに本プロペラを適用すると、被搬送物が羽根部の前端部外周面とシリンダ内周面との間に挟まったとしても、挟まった被搬送物は羽根部の回転により羽根部外周面とシリンダ内周面との間から直ちに離脱する。従って、挟まった被搬送物により羽根部やシリンダが破損したり、プロペラが回転停止する事態を未然に防ぐことができる。
そして、本発明の撹拌機は本発明のプロペラを備えているので、回転する羽根部による撹拌のための搬送作用に更に、羽根部による被撹拌物の振り分け作用と、羽根部の回転方向前面による被撹拌物の破砕作用とが加わるので、被撹拌物の撹拌、混合を効率よく行うことができる。
更に、本発明のコンベアはシリンダ内に本発明のプロペラを配備しているので、被搬送物の搬送はもとより、被搬送物の撹拌、混合を効率よく行うことができる。また、羽根部の前端部外周面とシリンダ内周面との間に挟まった被搬送物による、羽根部やシリンダの破損あるいはプロペラの回転停止などを回避することができる。
本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。ここに、図1は本発明の一実施形態に係るプロペラを備えたコンベアの部分側断面図、図2は前記コンベアの図1におけるA−A線矢視図、図3は前記コンベアの図1におけるB−B線矢視図である。
各図において、この実施形態に係るプロペラ1は、直棒状に形成された回転軸部2の外周に、多数の羽根部3,3,3,・・・がそれぞれ離間した配置で螺旋状に列設されたものである。各羽根部3は回転軸部2の軸心Cに対し傾斜して配置されている。すなわち、各羽根部3は、それぞれの傾斜面が図1中の一点鎖線で示した螺旋状に連続する螺旋軌跡線7に沿ってこの螺旋軌跡線7とできるだけ平行になるように設けられている。
各羽根部3においては、或る羽根部3(3b)の螺旋方向(矢印F方向:回転軸部2が回転したときに螺旋が進む方向)の前端部4が、螺旋方向に先行する隣の羽根部3(3a)の後端部5と回転軸部2の軸心C方向に関して交差した状態で形成されている。すなわち、羽根部3bの前端部4は羽根部3aの後端部5よりも回転軸部2の軸心C方向の前方に位置するように形成されている。羽根部3aの後端部5と羽根部3bの前端部4との交差幅を図中のTで示す。また、各羽根部3の後端部5の外周面6から回転軸部2の軸心Cまでの半径R2は、前端部4の外周面6から回転軸部2の軸心Cまでの半径R1(>R2)よりも小さくなるように設定されている。すなわち、この例では、羽根部3の外周面6とシリンダ8の内周面17との隙間は前端部4側から後端部5側に近づくにつれて徐々に広くなるように設定されている。この場合、前端部4における外周面6とシリンダ8の内周面17との隙間幅がS1であり、後端部5における外周面6とシリンダ8の内周面17との隙間幅がS2(>S1)となっている。
上記したプロペラ1はコンベアVに好適に使用される。このコンベアVは、一端にホッパ付きの投入口10を有し他端に排出口11を有する円筒状のシリンダ8と、このシリンダ8の筒内空間18内に投入口10から排出口11にかけて延在して収容された回動自在のプロペラ1と、プロペラ1と連結されてプロペラ1を回転軸部2の軸心C回りに回転させるモータ(回転駆動源)13とを備えている。シリンダ8の両側の筒開口は軸受付きフランジ9,9でそれぞれ封止されており、軸受付きフランジ9,9にプロペラ1の回転軸部2の両端が回動自在に軸支されている。一端側の軸受付きフランジ9から外部に突出した回転軸部2の端部には、スプロケット12が固設されている。前記軸受付きフランジ9の近傍に配備されたモータ(回転駆動源)13の駆動軸14にはスプロケット15が取り付けられ、このスプロケット15はチェーン16を介して前記のスプロケット12と連結されている。これにより、モータ13とプロペラ1の回転軸部2とが駆動連結される。
上記した構成のコンベアVにおいて、モータ13が起動してプロペラ1が回転(図中矢印H方向)すると、投入口10から投入された被搬送物20は、回転する羽根部3の傾斜面で掬われてシリンダ8の筒内空間18内を矢印19方向に送られ排出口11から放出される。この場合、各羽根部3,3は螺旋方向に連続していないので、各羽根部3の回転方向の前面4aが、被搬送物20を砕く作用と、被搬送物20を羽根部3の両側の傾斜面に振り分ける作用を呈する。すなわち、羽根部3の後端部5が通過した被搬送物20は後続の羽根部3の前面4aで破砕されたり撹拌混合される。従って、被搬送物20が浄水場の固まった汚泥などであっても、投入口10直下位置のプロペラ1上に乗ったまま転動を繰り返すだけでシリンダ8の筒内空間18へ送り込まれないといった不具合を生じない。
また、シリンダ8の内周面17と羽根部3の外周面6との間に被搬送物20中の硬質物が噛み込んでも、これらの間に長時間挟まれたままになるといったことがなく、回転する羽根部3の外周面6が、噛み込んだ被搬送物20に摺接し後端部5が硬質物を通過すると、その硬質物はシリンダ8の内周面17と羽根部3の外周面6との間から開放されて自由になる。
そして、先行する羽根部3aから離れた被搬送物20は後続の羽根部3bの前端部4で掬われて搬送されるので、他方の傾斜面側へ移動する量が少ない。これにより、本実施形態のコンベアVは、螺旋状に連続する連続スクリュー羽根のプロペラを用いた汎用コンベアに近い送り量を確保することができる。因みに、汎用プロペラの連続スクリュー羽根の一部を切り欠いて間欠的に分断したものでは、一方の傾斜面側で送られていた被搬送物が前記の分断空間から他方の傾斜面側に移動して送り洩れを生じるために送り量がかなり低下する。
また、被搬送物20中の硬質物が羽根部3の前端部4でシリンダ8の内周面17との間に挟まったとしても、シリンダ8の内周面17と羽根部3の外周面6との隙間が羽根部3の前端部4から後端部5に近づくほど広くなるので、挟まった硬質物は羽根部3の回転により羽根部3の外周面6とシリンダ8の内周面17の間から直ちに離脱する。従って、挟まった硬質物により羽根部3やシリンダ8が破損したり、プロペラ1が回転停止する事態を未然に防ぐことができる。
尚、本発明のプロペラは、前記した形状の羽根部3のみならず、前端部4よりも回転方向に前出した前端部4A(図3中の一点鎖線)を有する羽根部を備えたプロペラも包含する。かかる前端部4Aを有する場合は、前端部4Aの外周先端に被搬送物20を挟まりにくく、あるいは羽根部3の傾斜面に被搬送物20を容易に導いて、安定な搬送状態をもたらすという効果がある。
また、後端部の外周面から軸心Cまでの半径を前端部4と同じ半径R1にした後端部5Aを採用した羽根部を備えるプロペラも本発明に含まれる。かかる後端部5Aを有するプロペラであっても、各羽根部3の前端部4の外周先端および回転方向の前面4aで被搬送物20を砕いたり被搬送物20を羽根部3の両側に振り分けて撹拌混合効率を高めるという効果はそのまま保有する。
また、上記のプロペラ1は図4に示すような撹拌機Gにも好適に使用される。この撹拌機Gでは、軸心を縦方向に向けた2つのプロペラ1,1が並置して使用される。撹拌機Gは、2つのプロペラ1,1と、プロペラ1,1と連結されてプロペラ1,1を回転軸部2の軸心C回りに回転させるモータ(回転駆動源)22とを備えている。これらのプロペラ1,1は、それぞれの回転軸部2の上部が軸受フレーム21の上下2ヶ所の軸穴39,39に回動自在にスラスト支持されている。モータ22は軸受フレーム21の上面に設置され、モータ22の駆動軸23は軸受フレーム21の上下2ヶ所の軸穴40,40に回動自在に軸支される。軸受フレーム21内にある一方のプロペラ1の回転軸部2にはギヤ27が固着されており、このギヤ27は駆動軸23に固着されたギヤ21と噛合する。他方のプロペラ1の回転軸部2にはギヤ25が固着されており、このギヤ25は駆動軸23に固着されたギヤ24と噛合するようになっている。軸受フレーム21の下面の四隅部には、左右方向に転動する車輪28,28,28,28が前後方向の軸にそれぞれ回動自在に支持されている。
上記した撹拌機Gは、図5および図6に示した撹拌装置Wに好適に用いられる。この撹拌装置Wは、上面が開口して被撹拌物37を貯留する貯槽29と、貯槽29上を前後方向(矢印31方向)に走行する走行体38と、走行体38上を左右方向(矢印35方向)に走行する前記の撹拌機Gとから構成されている。貯槽29の左右上縁には、レール30,30がそれぞれ前後方向に沿って敷設されている。走行体38は、レール30,30の上方に配置される左右の台車部32,32と、台車部32,32間に架け渡されて台車部32,32を連結する2枚の架台板部33,33と、架台板部33,33の上面にそれぞれ左右方向に沿って敷設されたレール34,34とから構成されている。各台車部32の下面の前部と後部には、前後方向に転動する車輪36,36が左右方向の軸にそれぞれ回動自在に支持されている。走行体38は台車部32,32に配備されたモータ(図示省略)により車輪36,36,36,36が駆動されてレール30,30上を前後に走行する。また、撹拌機Gは軸受フレーム21に配備されたモータ(図示省略)により車輪28,28,28,28が駆動されてレール34,34上を左右に走行するようになっている。
この撹拌装置Wの撹拌機Gは、モータ22が駆動すると2つのプロペラ1,1が例えば平面視反時計回り(矢印41方向)に回転し、貯槽29に貯留された被撹拌物37を例えば上向き(矢印42方向)に送る。送る途中で、上下離間した羽根部3,3,3,・・・の前面4a,4a,4a,・・・がそれぞれ被撹拌物37を掻き砕きながら各羽根部3の両側に分けていく。従って、被撹拌物37が粘性の大きなものや粘土などの固まりを多く含むものであっても、羽根部3の噛み込みがよいため、効率よく確実に撹拌、混合を行なうことができる。それに伴って、走行体38や撹拌機Gの軸受フレーム21に無理な力がかからないから、故障につながることも少ない。また、撹拌機Gおよび走行体38の走行により貯槽29内を前後左右に隅々まで移動するので、大量の被撹拌物37であっても迅速に撹拌混合することができる。この例ではプロペラ1,1を同じ向きに回転させるように構成したが、プロペラ1の回転方向は任意であり、被撹拌物37の種類や目標撹拌度合いに応じて適宜選定すればよい。
尚、前記では2つのプロペラ1,1を使用した撹拌機Gを例示したが、本発明はそれに限定されず、図7に示すように、3つのプロペラ1,1,1を並設した撹拌機Gaであっても構わない。このように3つのプロペラ1,1,1を併用すると、2つ併用の場合よりも破砕能力および撹拌混合能力が高くなる。この場合も、被撹拌物37の種類や目標撹拌度合いに応じて、各プロペラ1の回転方向を適宜選定すればよい。無論、上記のプロペラを1つあるいは4つ以上使用した撹拌機も本発明に含まれる。
また、上記では軸心Cを中心とし周方向に180度のピッチで回転軸部2に羽根部3を設けた例を示したが、図8に示したプロペラ1aのように、回転軸部2の外周に、軸心Cを中心とし周方向に120度のピッチで羽根部3c,3c,3c,・・・を螺旋状に列設したものでも構わない。あるいは、図示は省略するが、一周につき4つ以上の羽根部を回転軸部に螺旋状に列設したものでもよい。
そして、上記ではプロペラの軸心を縦向きにした撹拌機を例示したが、プロペラの軸心を横向きや斜めにした撹拌機も本発明に含まれる。また、羽根部の傾斜面は平面に限らず、上向きまたは下向きの湾曲をつけてもよい。更には、羽根部における外周面や前端部の前面を超硬合金で構成すると、耐久性を格段に向上させることができる。
本発明の一実施形態に係るプロペラを備えたコンベアの部分側断面図である。 前記コンベアの図1におけるA−A線矢視図である。 前記コンベアの図1におけるB−B線矢視図である。 本発明の別の実施形態に係る撹拌機の一部断面を含む正面図である。 前記撹拌機を配備した撹拌装置の平面図である。 前記撹拌装置の図5におけるC−C線矢視図である。 本発明の他の実施形態に係る撹拌機の概略底面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るプロペラの正断面図である。 従来のコンベアを示す図であり、(a)は前記コンベアの側断面図、(b)は(a)におけるD−D線矢視断面図である。
符号の説明
1,1a プロペラ
2 回転軸部
3,3a,3b,3c 羽根部
4,4A 前端部
4a 前面
5,5A 後端部
6 外周面
7 螺旋軌跡
8 シリンダ
13 モータ(回転駆動源)
20 被搬送物
21 軸受フレーム
22 モータ(回転駆動源)
37 被撹拌物
C 軸心
V コンベア
G,Ga 撹拌機
H 矢印
F 矢印
T 交差幅
R1,R2 半径

Claims (4)

  1. 回転軸部の外周に、複数の羽根部をそれぞれ離間した配置で螺旋状に列設し、各羽根部の螺旋方向の前端部を、螺旋方向に先行する隣の羽根部の後端部と回転軸部の軸心方向に関して交差させたことを特徴とするプロペラ。
  2. 羽根部は、その後端部の外周面から回転軸部の軸心までの半径が前端部の外周面から回転軸部の軸心までの半径よりも小さく設定されている請求項1に記載のプロペラ。
  3. 請求項1または請求項2に記載のプロペラと、該プロペラと連結されてプロペラを回転軸部の軸心回りに回転させる回転駆動源とを備えてなる撹拌機。
  4. 請求項1または請求項2に記載のプロペラと、該プロペラを回動自在に収容したシリンダと、プロペラと連結されてプロペラを回転軸部の軸心回りに回転させる回転駆動源とを備えてなるコンベア。
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