JP2009195896A - Stirrer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液状体の攪拌機に関し、特に、フローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や幅広い粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる攪拌機に関するものである。 The present invention relates to a liquid stirrer, and in particular, prevents separation of a flow pattern, performs good mixing in the entire stirring tank corresponding to a viscosity change during stirring and a wide viscosity range, and lowers the liquid depth. However, the present invention relates to a stirrer capable of stirring without changing the efficiency.
従来、液の混合や溶解等を目的とした攪拌処理用の攪拌機は、図1(b)に示すように、攪拌槽1の中心部に回転可能な攪拌軸2を配設し、該攪拌軸2に攪拌翼5を設けている。
攪拌翼5は、攪拌軸2から半径方向に突出する平板状のものからなり、攪拌軸2に上下に間隔を空けて複数段設けられている。
Conventionally, a stirrer for stirring treatment for the purpose of mixing and dissolving liquids is provided with a rotatable stirring
The stirring
ところで、従来のこの攪拌機では、攪拌槽1の内部を広く攪拌するために、平板状の攪拌翼5が複数段に設けられているが、下の攪拌翼5が攪拌槽1の側壁11で上昇流を形成する一方、上の攪拌翼5が攪拌槽1の側壁11で上昇流と下降流を形成するため、下の攪拌翼5の上昇流と上の攪拌翼5の下降流のぶつかりによって上下に分かれた流れの層が発生する。
By the way, in this conventional stirrer, in order to widely stir the inside of the stirring
すなわち、下の攪拌翼では攪拌槽の下段のみが攪拌され、上の攪拌翼では攪拌槽の上段のみが攪拌されることから、上下に分かれる流れの層によってフローパターンが分離し、攪拌槽全体では良好な混合が行われにくいという問題があった。 That is, only the lower stage of the stirring tank is stirred by the lower stirring blade, and only the upper stage of the stirring tank is stirred by the upper stirring blade, so that the flow pattern is separated by the upper and lower flow layers, and the entire stirring tank is There was a problem that good mixing was difficult to be performed.
本発明は、上記従来の攪拌機が有する問題点に鑑み、フローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や幅広い粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる攪拌機を提供することを目的とする。 In view of the problems of the conventional stirrer described above, the present invention prevents separation of the flow pattern, performs good mixing in the entire stirring tank corresponding to the viscosity change during stirring and a wide viscosity range, and the liquid depth. An object of the present invention is to provide a stirrer that can stir without changing the efficiency even when the temperature becomes low.
上記目的を達成するため、本発明の攪拌機は、攪拌槽の中心部に回転可能な攪拌軸を配設し、該攪拌軸に攪拌翼を設けた攪拌機において、攪拌軸の下部に、攪拌槽の底部を攪拌し、攪拌槽の側壁に沿う上昇流と攪拌槽の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させる平板状のボトム翼を配設するとともに、攪拌軸のボトム翼の上方に、循環流を剪断する棒状の腕翼を配設したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the stirrer of the present invention is provided with a rotatable stirring shaft at the center of the stirring tank, and a stirring blade provided with a stirring blade on the stirring shaft. A flat bottom blade is provided for stirring the bottom and generating a circulating flow consisting of an upward flow along the side wall of the stirring tank and a downward flow descending near the center of the stirring tank, and above the bottom blade of the stirring shaft. In addition, a rod-shaped arm wing for shearing the circulating flow is disposed.
この場合において、腕翼を、回転方向に角部を向けた角材により構成することができる。 In this case, the arm wing can be constituted by a square member having a corner portion directed in the rotation direction.
また、腕翼の回転径をボトム翼の回転径以下にすることができる。 Further, the rotation diameter of the arm wing can be made equal to or less than the rotation diameter of the bottom wing.
また、ボトム翼の先端部を回転後方向に斜めに折曲することができる。 Moreover, the front-end | tip part of a bottom wing | blade can be bent diagonally in the direction after rotation.
また、ボトム翼を回転方向に凸の円弧状に形成することができる。 Further, the bottom blade can be formed in an arc shape that is convex in the rotational direction.
また、ボトム翼と腕翼とを回転位相が異なるように設置することができる。 Further, the bottom wing and the arm wing can be installed so as to have different rotational phases.
また、複数段の腕翼を回転位相が異なるように設置することができる。 Further, it is possible to install a plurality of stages of arm wings so that the rotational phases are different.
本発明の攪拌機によれば、攪拌槽の中心部に回転可能な攪拌軸を配設し、該攪拌軸に攪拌翼を設けた攪拌機において、攪拌軸の下部に、攪拌槽の底部を攪拌し、攪拌槽の側壁に沿う上昇流と攪拌槽の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させる平板状のボトム翼を配設するとともに、攪拌軸のボトム翼の上方に、循環流を剪断する棒状の腕翼を配設することから、ボトム翼で発生させた循環流によって混合攪拌を行うとともに、この循環流に腕翼で順次剪断をかけて混合攪拌することができ、これにより、従来のようなフローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や幅広い粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、ボトム翼による循環流を剪断することにより、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる。 According to the stirrer of the present invention, a rotatable stirring shaft is disposed at the central portion of the stirring tank, and in the stirrer provided with a stirring blade on the stirring shaft, the bottom of the stirring tank is stirred at the bottom of the stirring shaft, A flat bottom blade that generates a circulating flow composed of an upward flow along the side wall of the stirring tank and a downward flow that descends near the center of the stirring tank is disposed, and the circulating flow is provided above the bottom blade of the stirring shaft. Since the rod-shaped arm wing to be sheared is arranged, mixing and stirring can be performed by the circulating flow generated by the bottom blade, and mixing and stirring can be performed by sequentially shearing the circulating flow by the arm wing. By preventing the separation of the flow pattern as in the past, mixing well in the entire stirring tank in response to viscosity changes during stirring and a wide viscosity range, and shearing the circulating flow with the bottom blade, the liquid depth The efficiency will not change even if It is possible to the stirring.
この場合、腕翼を、回転方向に角部を向けた角材で構成することにより、腕翼からの吐出を最小限に抑え、ボトム翼からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断することができ、さらに、液面での液跳ねを防止し、空気の巻き込みを防ぐことができる。 In this case, by configuring the arm wings with square members with the corners facing the rotation direction, the discharge from the arm wings can be minimized and the circulating flow can be sheared without hindering the upward flow from the bottom wings. In addition, it is possible to prevent liquid splashing at the liquid surface and prevent air entrainment.
また、腕翼の回転径をボトム翼の回転径以下にすることにより、ボトム翼からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断することができる。 Further, by setting the rotation diameter of the arm wing to be equal to or less than the rotation diameter of the bottom wing, the circulating flow can be sheared without hindering the upward flow from the bottom wing.
また、ボトム翼の先端部を回転後方向に斜めに折曲することにより、攪拌槽の側壁に向かう吐出流を増大し循環流を強めることができる。 Further, by bending the tip of the bottom blade obliquely in the direction after rotation, the discharge flow toward the side wall of the stirring tank can be increased and the circulation flow can be strengthened.
また、ボトム翼を回転方向に凸の円弧状に形成することにより、攪拌槽の側壁に向かう吐出流を増大し循環流を強めることができる。 Further, by forming the bottom blade in a circular arc shape convex in the rotation direction, the discharge flow toward the side wall of the stirring tank can be increased and the circulation flow can be strengthened.
また、ボトム翼と腕翼とを回転位相が異なるように設置することにより、液の共回りを防止することができる。 Further, by arranging the bottom wing and the arm wing so as to have different rotational phases, it is possible to prevent the liquid from rotating together.
また、複数段の腕翼を回転位相が異なるように設置することにより、剪断力の付与位置を上下で分散するとともに、液の共回りを防止することができる。 Further, by installing a plurality of stages of arm wings so that the rotational phases are different, the position to which the shearing force is applied can be dispersed vertically, and the co-rotation of liquid can be prevented.
以下、本発明の攪拌機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the stirrer of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図3に、本発明の攪拌機の一実施例を示す。
この攪拌機は、攪拌槽1の中心部に回転可能な攪拌軸2を配設し、該攪拌軸2に攪拌翼を設けている。
そして、この攪拌機は、攪拌軸2の下部に、攪拌槽1の底部を攪拌し、攪拌槽1の側壁11に沿う上昇流と攪拌槽1の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させる平板状のボトム翼3を配設するとともに、攪拌軸2のボトム翼3の上方に、循環流を剪断する棒状の腕翼4を配設している。
1 to 3 show an embodiment of the stirrer of the present invention.
In this stirrer, a
And this stirrer stirs the bottom part of the
攪拌槽1は有底円筒状をなし、図示省略するモータにより回転する攪拌軸2を中心部に配設している。
また、攪拌槽1は、保温又は冷却ジャケット(図示省略)を周囲に設けたり、側壁11や底壁を透明にしたりすることができ、かつ数十から数百リットルの様々な容量に形成することができる。
The stirring
Further, the stirring
攪拌軸2の下部には、攪拌槽1の底壁12に近接するように、平板状のボトム翼3が溶接やボス接続により固定されている。
このボトム翼3は、その回転により攪拌槽1の側壁11に向かう吐出流を生じ、この吐出流が転じた上昇流と、上昇流が液面で内向きに転じ、攪拌槽1の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させる。
ボトム翼3は、攪拌槽1の内径の約1/2の大きな回転径を有し、この大きなボトム翼3で強い吐出流を発生させ、水程度の低粘度の液体から1万cp以上の高粘度の液体までの幅広い粘度の液体に対応することができる。
A
The
The
この場合、ボトム翼3は、図5(a)に示すように、その先端部を回転後方向に斜めに折曲することにより、攪拌槽1の側壁11に向かう吐出流を増大し循環流を強めることができる。
ここで、ボトム翼3の先端部を回転後方向に斜めに折曲するとは、半径方向に延出したボトム翼3が先端部において回転方向の反対側に向けて折曲する状態をいう。
また、図5(b)に示すように、ボトム翼3を回転方向に凸の円弧状に形成することにより、同じく吐出流を増大して循環流を強めることができる。
In this case, as shown in FIG. 5A, the
Here, bending the tip of the
Moreover, as shown in FIG.5 (b), by forming the bottom wing |
一方、攪拌軸2のボトム翼3の上方には、循環流を剪断する棒状の腕翼4が、図1(a)及び図3に示すようにボス41を介して、あるいは、図2に示すように直接溶接することにより固定されている。
なお、図3に示すように、ボス41を介して接続する場合には、ビス42によって固定することにより、腕翼4の固定位置を、液面の位置等に応じて調節することができる。
腕翼4は、左右対称で1組となり、本実施例では、上下に2組の腕翼4a、4bが設けられている。
腕翼4は、攪拌軸2に対して0度〜90度の角度を有し、本実施例ではこの腕翼4を、図2(a)に示すように、90度の水平張り出し部から斜め上方に延設するようにしている。
なお、特に限定されるものではないが、本実施例では、腕翼4として複数の腕翼4a、4bを上下に設けるようにしており、攪拌軸2に対する上段の腕翼4aの角度θ1は約30度、下段の腕翼4bの角度θ2は約60度に設定するようにしている。
腕翼4は、循環流の上昇流を阻害しないために、回転径をボトム翼3の回転径以下に設定しているが、腕翼4を上記のように斜めに設置することにより、この限られた範囲内に長尺の腕翼4を収めて高い剪断力が得られるようにしている。
また、腕翼4は、図3に示すように、水平張り出し部を設けないようにしたり、攪拌軸2に対する角度を90度とすることにより水平張り出し部のみで構成する(図示省略)こともできる。
On the other hand, above the
In addition, as shown in FIG. 3, when connecting via the boss |
The
The
Although not particularly limited, in this embodiment, a plurality of
The
Further, as shown in FIG. 3, the
また、腕翼4は、回転方向に角部を向けた角材で構成されている。
角材は、図2〜図3に示すように、中実や中空の三角柱や四角柱からなり、腕翼4の回転面を境に対称となるように、回転方向に鋭角の角部を向けて設置される。
このように、腕翼4の角部を回転方向に向けることにより、腕翼4からの吐出を最小限に抑え、ボトム翼3からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断するとともに、液面での液跳ねを防止し、空気の巻き込みを防ぐことができる。
なお、図では省略しているが、腕翼4は、角材以外に丸棒によっても構成することができ、また、腕翼4は先端側が下になる斜め下方に傾斜させることも可能である。
この丸棒の腕翼4によっても、腕翼4からの吐出を抑え、ボトム翼3からの上昇流を阻害を減じて循環流を剪断するとともに、液面での液跳ねを抑制し、空気の巻き込みを抑えることができる。
また、腕翼4は、図4(a)〜(c)に示すように、上下の腕翼4とボトム翼3、上下の腕翼4同士、あるいは左右の腕翼4同士を、連結部材43で連結することもできる。
この連結部材43は、棒体、平板、さらには、腕翼4と同様に回転方向に角部を向けた角材等で構成することができる。
Moreover, the
As shown in FIGS. 2 to 3, the square member is formed of a solid or hollow triangular prism or quadrangular prism, and an acute corner is directed in the rotational direction so as to be symmetric with respect to the rotational surface of the
In this way, by turning the corners of the
Although not shown in the drawing, the
This
Further, as shown in FIGS. 4A to 4C, the
The connecting
この場合、図6に示すように、ボトム翼3と腕翼4とを回転位相が異なるように設置することにより、液の共回りを防止することができる。
また、図7に示すように、複数段の腕翼4a、4bを回転位相が異なるように設置することにより、剪断力の付与位置を上下で分散するとともに、液の共回りを防止することができる。
In this case, as shown in FIG. 6, the
In addition, as shown in FIG. 7, by installing a plurality of stages of
次に、本実施例の攪拌機の作用を説明する。
攪拌槽1に液を入れて攪拌軸2を回転させると、ボトム翼3からの吐出流が上昇流へと変わり液面まで到達するとともに、回転による引き込みが発生し下降流となる。
そして、上昇流と下降流とからなる循環流は、2組の腕翼4a、4bによって剪断される。
その際、腕翼4は回転方向に対して角を向けているため、腕翼4からの吐出が抑えられ、ボトム翼3からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断することができる。
Next, the operation of the stirrer of this embodiment will be described.
When the liquid is put into the stirring
And the circulating flow which consists of an upflow and a downflow is sheared by 2 sets of
At that time, since the
ジャケット付250L攪拌槽及びジャケット付100L攪拌槽を用いて、水、シリコーン油による熱伝達係数測定を行った。
また、30L透明攪拌槽及び300L透明攪拌槽を用いて、水、CMC粘性液による動力、混合時間測定を行った。
その結果、いずれも良好な試験結果を得ることができた。
図8は、本実施例の攪拌機と従来の攪拌機を比較した、混合時間と単位容積あたりの動力との関係を示すグラフであり、本実施例の攪拌機は従来の攪拌機より混合効率がよいことがわかる。
Using a jacketed 250 L stirring tank and a jacketed 100 L stirring tank, the heat transfer coefficient was measured with water and silicone oil.
Moreover, the power and mixing time measurement with water and a CMC viscous liquid were performed using a 30 L transparent stirring tank and a 300 L transparent stirring tank.
As a result, good test results could be obtained in all cases.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the mixing time and the power per unit volume, comparing the stirrer of this example with the conventional stirrer, and the stirrer of this example has better mixing efficiency than the conventional stirrer. Recognize.
また、周知の攪拌翼として、パドル翼やタービン翼、アンカー翼、リボン翼等があるが、どの攪拌翼も幅広い粘度範囲においての攪拌や、液深変化に対応する攪拌は困難である。
これに対し、本実施例の攪拌機では、ボトム翼3からの上昇流と腕翼4による循環流の剪断によって、幅広い粘度範囲、液深変化に対応した攪拌が可能になる。
Known stirring blades include paddle blades, turbine blades, anchor blades, ribbon blades, and the like. However, it is difficult to stir all of the stirring blades in a wide viscosity range or in response to changes in liquid depth.
On the other hand, in the stirrer of the present embodiment, stirring corresponding to a wide viscosity range and liquid depth change is possible by shearing the upward flow from the
かくして、本実施例の攪拌機は、攪拌槽1の中心部に回転可能な攪拌軸2を配設し、該攪拌軸2に攪拌翼を設けた攪拌機において、攪拌軸2の下部に、攪拌槽1の底部を攪拌し、攪拌槽1の側壁11に沿う上昇流と攪拌槽1の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させる平板状のボトム翼3を配設するとともに、攪拌軸2のボトム翼3の上方に、循環流を剪断する棒状の腕翼4を配設することから、ボトム翼3で発生させた循環流によって混合攪拌を行うとともに、この循環流に腕翼4で順次剪断をかけて混合攪拌することができ、これにより、従来のようなフローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や幅広い粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、ボトム翼3による循環流を剪断することにより、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる。
Thus, the stirrer of the present embodiment is provided with a
この場合、腕翼4を、回転方向に角部を向けた角材で構成することにより、腕翼4からの吐出を最小限に抑え、ボトム翼3からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断することができ、さらに、液面での液跳ねを防止し、空気の巻き込みを防ぐことができる。
In this case, by configuring the
また、腕翼4の回転径をボトム翼3の回転径以下にすることにより、ボトム翼3からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断することができる。
Further, by setting the rotation diameter of the
また、ボトム翼3の先端部を回転後方向に斜めに折曲することにより、攪拌槽1の側壁11に向かう吐出流を増大し循環流を強めることができる。
Further, by bending the tip of the
また、ボトム翼3を回転方向に凸の円弧状に形成することにより、攪拌槽1の側壁11に向かう吐出流を増大し循環流を強めることができる。
Further, by forming the
また、ボトム翼3と腕翼4とを回転位相が異なるように設置することにより、液の共回りを防止することができる。
Further, by arranging the
また、複数段の腕翼4a、4bを回転位相が異なるように設置することにより、剪断力の付与位置を上下で分散するとともに、液の共回りを防止することができる。
Further, by installing the plurality of stages of the
以上、本発明の攪拌機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。 As mentioned above, although the stirrer of this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the structure described in the said Example, The structure is changed suitably in the range which does not deviate from the meaning. Can do.
本発明の攪拌機は、フローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や幅広い粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をするという特性を有していることから、例えば、食品における中高粘度品の攪拌や多品種少量生産の攪拌に適した攪拌機として広く好適に用いることができる。 The stirrer of the present invention prevents separation of the flow pattern, performs good mixing in the entire stirring tank corresponding to the viscosity change during stirring and a wide viscosity range, and the efficiency does not change even when the liquid depth decreases. Since it has the characteristic of stirring, it can be widely used as a stirrer suitable for, for example, stirring medium-high viscosity products in foods and stirring for multi-product small-volume production.
1 攪拌槽
11 側壁
12 底壁
2 攪拌軸
3 ボトム翼
4 腕翼
43 連結部材
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