JP2010058027A - Agitation apparatus and agitation tank - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an agitation apparatus and an agitation tank which can form a satisfactory circulation flow to efficiently performs an agitation in the case of agitating a highly viscous fluid in the agitation tank. <P>SOLUTION: The agitation apparatus 1 agitates the highly viscous fluid in the agitation tank 2 by disposing a plurality of rotary blades around a vertically set rotary shaft 3, and includes plate-like tilted blades 5, 6 tilted in relation to the rotation direction of the rotary shaft 3 disposed at an upper part of the rotary shaft 3, and a plate-like paddle 4 parallel to the rotary shaft 3 disposed at a lower part of the rotary shaft 3. Outer circumferential edges of the tilted blades 5, 6 are on the circumference around the rotary shaft 3 when viewed from above the rotary shaft 3, and the outer circumference edges of upper halves of the tilted blades 5, 6 include vertical plates 7, 8 directed downward. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、撹拌装置及び撹拌槽に関する。   The present invention relates to a stirring device and a stirring tank.

粘性流体中に他の流体や粉体を混合したり、流体原料の発熱重合反応などにおいて反応物を温度制御したりする場合、撹拌装置は重要な役割を担う。一般に、異種流体の混合においては、撹拌により迅速に均一混合し、発熱流体の温度制御においても、撹拌による流体温度の均一化が行われる。低粘度流体の混合や温度制御は、比較的容易であり、通常の板状翼、タービン翼、プロペラ翼等を利用すればよい。しかし、粘度の高い流体を撹拌し、均一に混合することは容易ではない。この為、多くの撹拌装置が提案されている。ある程度の粘度域の流体であれば、例えば、複数段のパドル翼を備えた撹拌装置や、ヘリカルリボン翼などでも有効に機能する。   The stirring device plays an important role when mixing other fluids or powders in a viscous fluid or controlling the temperature of a reaction product in an exothermic polymerization reaction of a fluid raw material. In general, in mixing different types of fluids, uniform mixing is rapidly performed by stirring, and in the temperature control of the exothermic fluid, the fluid temperature is uniformed by stirring. Mixing of the low viscosity fluid and temperature control are relatively easy, and a normal plate blade, turbine blade, propeller blade, or the like may be used. However, it is not easy to stir a fluid with high viscosity and mix it uniformly. For this reason, many stirring apparatuses have been proposed. If the fluid has a certain viscosity range, for example, an agitator equipped with a plurality of stages of paddle blades, a helical ribbon blade, or the like functions effectively.

最近は、さらに高粘度の流体の撹拌に適した撹拌装置として、傾斜翼と板状パドル翼を組み合わせたものが提案されている。すなわち、撹拌槽底部に配置した板状パドル翼により、撹拌槽底部から周縁部を上昇し、撹拌槽の中心部を下降する循環流を形成し、さらに、板状パドル翼の上部に配置した傾斜翼で流体の循環を強調したり、部分的な撹拌を起こさせたりする2段撹拌翼を備えた撹拌装置が提案されている。   Recently, a combination of inclined blades and plate-shaped paddle blades has been proposed as a stirring device suitable for stirring fluids with higher viscosity. That is, the plate-shaped paddle blade arranged at the bottom of the stirring tank forms a circulating flow that rises from the bottom of the stirring tank and descends at the center of the stirring tank, and is further inclined at the top of the plate-shaped paddle blade. A stirrer equipped with a two-stage stirring blade that emphasizes the circulation of fluid with the blade or causes partial stirring has been proposed.

その典型的な例を図4に示す。図4に示す縦型撹拌槽に配置された撹拌装置11は、回転軸13の上部に2枚の傾斜翼15,16を備え、下部には回転軸13の軸方向に垂直な板状の板状パドル14を備えている。この撹拌装置13では、回転に伴って、上部の傾斜翼15,16が撹拌槽12上層の高粘度流体を下部へ押し下げ、押し下げられた高粘度流体は、下部の板状パドル14により円周方向へ放出される。円周方向へ放出された高粘度流体は、撹拌槽12の壁面に沿って上昇し、撹拌槽12の上層に達する。上層に達した流体は、再び2枚の傾斜翼15,16により撹拌槽12の下部へ引き込まれていく。そして、高粘度の流体は、下降するときは、撹拌槽の中心部の円柱状の領域を流下し、板状パドル14により撹拌槽12の円周方向へ放出され、撹拌槽周縁部の円筒状の領域を上昇する。このように、流体の流動断面の形状を変化させることにより剪断による混合を行い、高粘度流体であっても、均一な混合をすることができる。   A typical example is shown in FIG. The stirring device 11 arranged in the vertical stirring tank shown in FIG. 4 includes two inclined blades 15 and 16 at the upper part of the rotating shaft 13 and a plate-like plate perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 13 at the lower part. A paddle 14 is provided. In the stirring device 13, the upper inclined blades 15 and 16 push down the high-viscosity fluid in the upper layer of the stirring tank 12 downward as the rotation occurs, and the pushed-up high-viscosity fluid is circumferentially moved by the lower plate-shaped paddle 14. Is released. The high-viscosity fluid released in the circumferential direction rises along the wall surface of the stirring tank 12 and reaches the upper layer of the stirring tank 12. The fluid reaching the upper layer is again drawn into the lower part of the stirring tank 12 by the two inclined blades 15 and 16. When the fluid with high viscosity descends, the fluid flows down the columnar region at the center of the stirring tank, is discharged in the circumferential direction of the stirring tank 12 by the plate-like paddle 14, and is cylindrical at the periphery of the stirring tank. To rise the area. Thus, mixing by shearing is performed by changing the shape of the flow cross section of the fluid, and even high viscosity fluid can be uniformly mixed.

特許文献1には、流体中に添加した溶剤の塊や粉体の塊を砕いて流体中に分散させるため、剪断力を高めた撹拌装置が提案されている。この撹拌装置は、図5に示すように、図4に示した撹拌装置の変形例であり、回転軸24の下部に平板パドル21を配置し、上部に流体を上昇させる方向に傾斜させた壁寄り傾斜パドル26と、流体を下降させる方向に傾斜させた軸寄り傾斜パドル29とを組み合わせた傾斜翼の組を2組設けている。なお、図示していないが、この場合、撹拌槽には、邪魔板が設置されている。このようにして、軸寄り傾斜パドル29により下降流を形成し、壁寄り傾斜パドル26により上昇流を助勢して、高粘度流体や固形物を含む流体の循環を良好にできるとしている。   Patent Document 1 proposes an agitation device with an increased shearing force in order to break up a mass of solvent and a mass of powder added in the fluid and disperse them in the fluid. As shown in FIG. 5, this stirring device is a modification of the stirring device shown in FIG. 4, in which a flat paddle 21 is disposed at the lower part of the rotating shaft 24, and the wall is inclined in the direction of raising the fluid at the upper part. Two sets of inclined blades are provided by combining the inclined slant paddle 26 and the axially inclined paddle 29 inclined in the direction in which the fluid is lowered. Although not shown, a baffle plate is installed in the stirring tank in this case. In this way, a downward flow is formed by the axially inclined paddle 29, and the upward flow is assisted by the wall-side inclined paddle 26, so that the circulation of the fluid including the high-viscosity fluid and the solid matter can be improved.

特許文献2には、低粘度の流体から、高粘度の流体まで幅広い粘度域の流体を撹拌、混合できる撹拌装置が提案されている。この撹拌装置は、図6に示すように、図4に示した撹拌装置の改良型であり、回転軸32の下部には板状パドル39が設置されており、上部の傾斜翼は、回転軸32から上方に向かって傾斜して設置された上部傾斜翼37と、回転軸32から下方に向かって傾斜して設置された下部傾斜翼38とを備え、上部傾斜翼37の下部と下部傾斜翼38の上部とは、軸方向に互いに重複して配置されている。傾斜翼をこのように上下2組とし、上部傾斜翼37の一部と下部傾斜翼38の一部を軸方向に重複して配置することにより、回転軸の回転に伴って上部傾斜翼37の下側(前面側)に引き込んだ流体を、スムースに下部傾斜翼38の上側(背面側)に移動させ、撹拌槽下部の板状パドル39まで移送することができるとしている。すなわち、この撹拌装置は、下部傾斜翼38は回転に伴って上側(背面側)に負圧が形成されるが、上部傾斜翼37の下側(前面側)から送り出されてくる流体が下部傾斜翼38の上側(背面側)に流れ込む構造になっており、スムースに下降流を形成できるので、高粘度流体にも、低粘度流体にも適した撹拌装置であるとしている。   Patent Document 2 proposes a stirring device that can stir and mix fluids in a wide viscosity range from low-viscosity fluids to high-viscosity fluids. As shown in FIG. 6, this stirring device is an improved version of the stirring device shown in FIG. 4. A plate-like paddle 39 is installed at the lower part of the rotating shaft 32, and the upper inclined blades are arranged on the rotating shaft. The upper inclined blades 37 are provided to be inclined upward from the rotation shaft 32, and the lower inclined blades 38 are provided to be inclined downward from the rotary shaft 32. The upper part of 38 is overlapped with each other in the axial direction. In this way, the upper and lower inclined blades are divided into two pairs, and a part of the upper inclined blade 37 and a part of the lower inclined blade 38 are overlapped in the axial direction. The fluid drawn to the lower side (front side) can be smoothly moved to the upper side (rear side) of the lower inclined blade 38 and transferred to the plate-shaped paddle 39 below the stirring tank. That is, in this agitating device, the lower inclined blades 38 generate a negative pressure on the upper side (rear side) with rotation, but the fluid sent from the lower side (front side) of the upper inclined blades 37 is inclined downward. Since it is structured to flow into the upper side (back side) of the blade 38 and can smoothly form a downward flow, the stirring device is suitable for both high-viscosity fluids and low-viscosity fluids.

特許文献3には、特許文献2に記載の撹拌装置のさらなる改良型の撹拌装置が提案されている。この撹拌装置は、図6に示す撹拌装置と概略の構造は同じであるが、定量的な特定がなされている。この撹拌装置は、板状パドル39(板状翼)を回転軸32に固定するボスの長さを板状パドル39の高さの0.75倍以下とし、撹拌槽31の底面と板状パドル39の下部との間隙を前記ボスの長さの0.9倍以下とすることを提案している。このようにすることにより、撹拌槽31底部の回転軸32直下での流体の澱みを防止することができ、粉体のような固体を含む高粘度流体の撹拌にも適しているとしている。
特開2002−273188号公報 特開平09−75699号公報 特開2000−210549号公報
Patent Document 3 proposes a further improved stirring device of the stirring device described in Patent Document 2. Although this stirring device has the same general structure as the stirring device shown in FIG. 6, it is quantitatively specified. In this stirring device, the length of the boss for fixing the plate-like paddle 39 (plate-like blade) to the rotating shaft 32 is set to 0.75 times or less the height of the plate-like paddle 39, and the bottom surface of the stirring tank 31 and the plate-like paddle. It has been proposed that the gap between the lower portion of 39 and the boss be 0.9 times or less. By doing in this way, the stagnation of the fluid just under the rotating shaft 32 of the bottom part of the stirring tank 31 can be prevented, and it is said that it is suitable also for the stirring of the high viscosity fluid containing solids, such as a powder.
JP 2002-273188 A JP 09-75699 A JP 2000-210549 A

2段撹拌翼を備えた撹拌装置は、撹拌槽内で高粘度流体の大きな循環流を形成して、流体を中央部に集めたり、外周部に分散させたりすることにより、流体同士を剪断しながら混合して撹拌しているものと考えられる。この点で、図4に示した撹拌装置を始めとして、特許文献1〜3に開示されている撹拌装置は、傾斜翼による下降流の形成と板状パドルによる流体の撹拌槽外周方向への分散と上昇流の形成との組合せにより、上下の大きな循環流を形成することができ、剪断による撹拌の必要な高粘度流体の撹拌に適していると考えられる。   A stirrer equipped with a two-stage stirring blade shears fluids by forming a large circulating flow of high-viscosity fluid in a stirring tank and collecting the fluid in the center or dispersing it in the outer periphery. It is thought that the mixture was stirred while mixing. In this respect, the stirrer disclosed in Patent Documents 1 to 3, including the stirrer shown in FIG. 4, forms a downward flow by the inclined blades and disperses the fluid by the plate-shaped paddle in the outer peripheral direction of the stirrer tank. In combination with the formation of the upward flow, a large circulating flow can be formed up and down, which is considered suitable for stirring a high-viscosity fluid that requires stirring by shearing.

本発明者の検討によると、高粘度流体、特に粘度が1000cP(1Pas)を超えるような流体の撹拌においては、流体を撹拌槽中心部に集めて下降させ、次に、撹拌槽の周縁部に拡げるようにして上昇させることを繰り返すことによることが好ましい。これは、水分を含む粘土やうどん粉の塊を延ばしたり畳んだりを繰り返して、均一混合する方法と類似している。図4に示したような、傾斜翼と板状パドルを組合せた撹拌装置は、撹拌槽内に大きな対流を生成し、上記の高粘度流体の混合に適する面もあるが、一方で部分的な激しい撹拌や混合により、上昇流と下降流の循環を妨げるだけでなく、流体内への泡の巻き込みや渦の発生を生じたり、流体の循環を妨害し余分な動力を必要としたりして好ましくない点もある。   According to the inventor's study, in the stirring of a high-viscosity fluid, particularly a fluid having a viscosity exceeding 1000 cP (1 Pas), the fluid is collected in the central portion of the stirring tank and lowered, and then the peripheral portion of the stirring tank is placed. It is preferable to repeat the raising as it expands. This is similar to a method of uniformly mixing by repeatedly extending and folding a lump of moisture-containing clay and udon powder. As shown in FIG. 4, the stirring device combining the inclined blades and the plate-shaped paddles generates large convection in the stirring tank and has a surface suitable for mixing the above-mentioned high-viscosity fluid. Vigorous agitation and mixing not only hinder up-flow and down-flow circulation, but also cause entrainment of bubbles in the fluid and generation of vortices, obstructing fluid circulation and requiring extra power. There is no point.

図4に示した撹拌装置を始めとして、特許文献1〜3に開示されている撹拌装置による撹拌においては、上昇流と下降流の境界付近で流体が部分的な撹拌状態になり、互いに干渉を起こし、良好な循環流形成の妨げになっている。低粘度流体の撹拌であれば、流動方向の異なる流体同士の接触による干渉は、混合を促進する要素となるが、高粘度流体の撹拌においては、逆に混合効率を低下させる要素となる。特に、粘度が1000cP(1Pas)を超えるような高粘度流体の場合、撹拌槽の中で効率よく流体の分散状態(槽周縁部の上昇流)と集合状態(槽中心部の下降流)とを繰り返すことが必要であり、上昇流と下降流の干渉の少ない良好な循環流を形成することが求められる。   In the stirring by the stirring device disclosed in Patent Documents 1 to 3, including the stirring device shown in FIG. 4, the fluid is partially stirred near the boundary between the upward flow and the downward flow and interferes with each other. This hinders the formation of a good circulating flow. In the case of agitation of a low-viscosity fluid, interference due to contact between fluids having different flow directions is an element that promotes mixing, but in the agitation of a high-viscosity fluid, it is an element that decreases the mixing efficiency. In particular, in the case of a high-viscosity fluid having a viscosity exceeding 1000 cP (1 Pas), the dispersed state of the fluid (upward flow at the periphery of the tank) and the assembled state (downflow at the center of the tank) are efficiently performed in the stirring tank. It is necessary to repeat, and it is required to form a good circulation flow with little interference between the upward flow and the downward flow.

本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、撹拌槽中の高粘度流体の撹拌において、良好な循環流を形成して効率的に撹拌を行うことのできる撹拌装置及びこれを備えた撹拌槽を提供することである。   In view of the above problems, the object of the present invention is to provide a stirrer that can efficiently stir by forming a good circulation flow in stirring a high-viscosity fluid in a stirrer and a stirrer equipped with the stirrer. Is to provide.

本発明は、撹拌槽中で、垂直に設置した回転軸の周りに複数の回転翼を配置して高粘度流体を撹拌する撹拌装置であって、前記回転軸の上部に、回転軸の回転方向に対し傾斜した板状の傾斜翼を配置し、前記回転軸の下部に、回転軸に平行な板状のパドルを配置し、前記傾斜翼の外周端は、前記回転軸上方から見たときに、回転軸を中心とする円周上にあり、前記傾斜翼の上半部の外周端には、下方若しくは上方、又は上・下方の両方に向かう垂直板を備えていることを特徴とする撹拌装置である。   The present invention is a stirring device for stirring a high-viscosity fluid by arranging a plurality of rotary blades around a vertically installed rotating shaft in a stirring tank, wherein the rotating direction of the rotating shaft is above the rotating shaft. A plate-like inclined blade inclined with respect to the rotary shaft, and a plate-like paddle parallel to the rotary shaft is arranged below the rotary shaft, and the outer peripheral end of the inclined blade is viewed from above the rotary shaft. The stirring is characterized in that it is on a circumference centering on the rotation axis, and has a vertical plate at the outer peripheral end of the upper half of the inclined wing directed downward or upward, or both upward and downward Device.

本撹拌装置による撹拌においては、垂直板が、傾斜翼により形成された下降流の径方向への流出を防ぎ、流体を効率よくパドル方向に移送するだけでなく、パドルにより形成された撹拌槽周縁部の上昇流に対し下降流が流出し干渉することも防いでいる。これにより、流体の効率的な循環が行われる。高粘度流体、特に粘度1000〜10000cP(1〜10Pas)程度の高粘度流体の撹拌においては、撹拌槽内における循環が重要であり、本撹拌装置は、このような高粘度流体を好適に撹拌することができる。さらに、垂直板は、上昇流との接触面において、摩擦力により流体を垂直板の回転方向に回転させる作用がある。この為、高粘度の流体は、上昇しながら垂直板との接触面で回転方向に回転力を付与され、一方で撹拌槽の壁面では、回転を押さえる方向の摩擦力を受ける。この作用により、高粘度の液体は、回転方向に層状に剪断され且つ引き延ばされながら上昇するので、強い撹拌効果が加わることになる。   In the stirring by this stirring device, the vertical plate prevents the downward flow formed by the inclined blades from flowing out in the radial direction, and not only efficiently transfers the fluid in the paddle direction but also the periphery of the stirring tank formed by the paddle. This prevents the downward flow from flowing out and interfering with the upward flow of the section. Thereby, efficient circulation of fluid is performed. In agitation of a high viscosity fluid, particularly a high viscosity fluid having a viscosity of about 1000 to 10000 cP (1 to 10 Pas), circulation in the agitation tank is important, and this agitation device suitably agitates such a high viscosity fluid. be able to. Further, the vertical plate has an action of rotating the fluid in the rotation direction of the vertical plate by a frictional force on the contact surface with the upward flow. Therefore, the high-viscosity fluid is given a rotational force in the rotational direction at the contact surface with the vertical plate while rising, and receives a frictional force in the direction of suppressing the rotation on the wall surface of the stirring tank. Due to this action, the highly viscous liquid rises while being sheared and stretched in a layered manner in the rotational direction, so that a strong stirring effect is added.

好ましい本発明は、前記垂直板は、前記傾斜翼の端部から下方、上方、又は上下方向に形成されていることを特徴とする前記撹拌装置である。   In a preferred aspect of the present invention, the vertical plate is formed in a downward, upward, or vertical direction from an end of the inclined blade.

本撹拌装置における垂直板は、傾斜翼の端部から下方、上方、又は上下方向のいずれに形成されていても上記のような効果を発揮できる。下方にあれば、傾斜翼の下側の流体を撹拌槽の壁面方向ではなく、撹拌槽の下方に導く作用が強く、上方にあれば、傾斜翼の上側の流体を撹拌槽の壁面方向ではなく、撹拌槽の下方に導く作用が強く、上下両方にあれば、傾斜翼の上下両方の流体を撹拌槽の壁面方向ではなく、撹拌槽の下方に導く作用が強く働く。   Even if the vertical plate in the present stirring device is formed downward, upward, or in the vertical direction from the end of the inclined blade, the above effects can be exhibited. If it is below, it has a strong effect of guiding the fluid below the inclined wing not to the wall direction of the stirring tank, but below the stirring tank, and if it is above, the fluid above the inclined blade is not directed to the wall surface of the stirring tank. The action of guiding the lower part of the stirring tank is strong, and if it is on both the upper and lower sides, the action of guiding the fluids on both the upper and lower sides of the inclined blades not to the wall surface of the stirring tank but to the lower part of the stirring tank works.

好ましい本発明は、前記傾斜翼の上部に、回転軸の回転方向に対し傾斜した板状の追加の傾斜翼を配置し、前記追加の傾斜翼の外周端は、前記回転軸上方から見たときに、回転軸を中心とする円周上にあり、前記追加の傾斜翼の上半部の外周端には、垂直板を備えていることを特徴とする前記撹拌装置である。   In a preferred aspect of the present invention, an additional inclined blade having a plate shape inclined with respect to the rotation direction of the rotating shaft is disposed on the upper portion of the inclined blade, and the outer peripheral end of the additional inclined blade is viewed from above the rotating shaft. Further, the stirring device is provided on a circumference centering on the rotation axis, and a vertical plate is provided at an outer peripheral end of an upper half portion of the additional inclined blade.

本撹拌装置による撹拌においては、比較的縦長の撹拌槽であっても、追加の傾斜翼を設置することにより、下降流の流速を十分維持することができる。   In the stirring by the present stirring device, the flow velocity of the downward flow can be sufficiently maintained by installing an additional inclined blade even in a relatively vertically long stirring tank.

好ましい本発明は、前記垂直板の下端は、前記傾斜翼の回転軸との結合部を通る水平面以上の高さにあることを特徴とする前記撹拌装置である。   In a preferred aspect of the present invention, the lower end of the vertical plate is at a height equal to or higher than a horizontal plane passing through a connecting portion with the rotating shaft of the inclined blade.

垂直板を回転軸との結合部を通る水平面よりも下側まで長くすると、傾斜翼の下半面(回転軸と結合された傾斜翼の回転方向後側部分の翼面)上で、外周部から回転軸中心方向への流体の引き込みを阻害する結果、傾斜翼の上半面(回転軸と結合された傾斜翼の回転方向前側部分の翼面)から下半面への流れを増大させる働きを阻害するので好ましくない。これを防ぐため、垂直板の下端は、傾斜翼の回転軸との結合部を通る水平面以上の高さまでとすることが好ましい。なお、追加の傾斜翼に設置する垂直板も、追加の傾斜翼に対して前記と同様の配置とすることが好ましい。   When the vertical plate is made longer than the horizontal plane passing through the joint with the rotating shaft, the lower half of the inclined blade (the blade surface of the rear portion in the rotational direction of the inclined blade combined with the rotating shaft) from the outer periphery As a result of obstructing the drawing of fluid toward the center of the rotation axis, it inhibits the function of increasing the flow from the upper half surface of the inclined blade (the blade surface of the front portion in the rotation direction of the inclined blade combined with the rotation shaft) to the lower half surface. Therefore, it is not preferable. In order to prevent this, it is preferable that the lower end of the vertical plate has a height equal to or higher than a horizontal plane passing through the coupling portion with the rotating shaft of the inclined blade. In addition, it is preferable that the vertical plate installed on the additional inclined blades is arranged in the same manner as described above with respect to the additional inclined blades.

好ましい本発明は、前記傾斜翼及び追加の傾斜翼は、水平面に対し20〜70度の傾斜角を有し、前記パドルは、先端部が回転方向に対し30〜45度の後退角で屈曲又は湾曲していることを特徴とする前記撹拌装置である。   Preferably, the inclined wing and the additional inclined wing have an inclination angle of 20 to 70 degrees with respect to a horizontal plane, and the paddle is bent or bent at a receding angle of 30 to 45 degrees with respect to the rotation direction. The stirring device is curved.

傾斜翼の傾斜角20〜70度は、撹拌テストによって求められた好適な下降流の形成のできる範囲であり、下降流形成に効果的な傾斜角である。また、パドルの先端部の後退角も回転方向に対し30〜45度とすることが、効率的に上昇流を形成する上で好ましい。   The inclination angle of the inclined blades of 20 to 70 degrees is a range in which a suitable downward flow can be formed as determined by the stirring test, and is an effective inclination angle for the downward flow formation. Further, the receding angle of the tip of the paddle is preferably 30 to 45 degrees with respect to the rotation direction in order to efficiently form an upward flow.

本発明は、前記撹拌装置のいずれかひとつを備えた円筒形の撹拌槽であって、前記回転軸上方から見たときに、前記円筒形の内側の直径が前記傾斜翼の外周端の形成する円弧の直径の1.3〜1.8倍であり、前記円筒形の直径は、前記パドルの回転軸中心から外周端までの長さの1.1〜1.5倍であることを特徴とする撹拌槽である。   The present invention is a cylindrical stirring tank provided with any one of the stirring devices, and when viewed from above the rotation shaft, the inner diameter of the cylindrical shape forms the outer peripheral end of the inclined blade. The diameter of the circular arc is 1.3 to 1.8 times, and the diameter of the cylindrical shape is 1.1 to 1.5 times the length from the rotation axis center to the outer peripheral end of the paddle. This is a stirring tank.

本発明の撹拌槽は、撹拌槽の内径が、内部に設置した撹拌装置の傾斜翼の外周端の形成する円弧の直径の1.3〜1.8倍である。このことは、下降流の占める断面積と上昇流の占める断面積をほぼ等しくして、下降流と上昇流の流速をほぼ同じにする効果をもたらしている。この比率は、撹拌槽内の傾斜翼や邪魔板等の占める断面積を無視すれば、1.4倍(21/2倍)倍とすればよい。しかし、撹拌槽内には傾斜翼や邪魔板等が設置されているので、個々の撹拌槽に対し1.3〜1.8倍の間で好適な値を選べばよい。同様に、前記円筒形の半径は、前記パドルの回転軸中心から外周端までの長さの1.1〜1.5倍とすることで、効率よく下降流が外周部へ拡散し、上昇流となっていく。 In the stirring tank of the present invention, the inner diameter of the stirring tank is 1.3 to 1.8 times the diameter of the arc formed by the outer peripheral end of the inclined blades of the stirring device installed inside. This brings about the effect that the cross-sectional area occupied by the downflow and the cross-sectional area occupied by the upflow are substantially equal, and the flow rates of the downflow and the upflow are substantially the same. This ratio may be 1.4 times ( times) when the cross-sectional area occupied by the inclined blades and baffles in the stirring tank is ignored. However, since inclined blades, baffles and the like are installed in the stirring tank, a suitable value may be selected between 1.3 and 1.8 times for each stirring tank. Similarly, by setting the radius of the cylindrical shape to 1.1 to 1.5 times the length from the center of rotation of the paddle to the outer peripheral end, the downward flow efficiently diffuses to the outer peripheral portion, and the upward flow It will become.

本発明は、内壁には邪魔板を備え、前記邪魔板の下端は前記垂直板の下端と略同じ高さであり、上端は前記傾斜翼の上端より、50〜150mm上の高さ、又は前記円筒形の直径の0.1〜0.2倍の距離だけ上の高さのいずれか高い方までであることを特徴とする撹拌槽である。   In the present invention, an inner wall is provided with a baffle plate, the lower end of the baffle plate is substantially the same height as the lower end of the vertical plate, and the upper end is a height 50 to 150 mm higher than the upper end of the inclined wing, The stirring tank is characterized by being up to the higher one of the upper heights by a distance of 0.1 to 0.2 times the diameter of the cylindrical shape.

本発明の撹拌槽においては、垂直板とほぼ同じ水平位置に邪魔板が設置されている。この邪魔板は、上述の上昇流体に対する垂直板側と撹拌槽内壁側との剪断効果を向上させるものである。さらに、撹拌槽内壁付近で滞留しがちな境界層流を内壁から引きはがし、撹拌槽中心方向に引き込む効果があり、境界層流内の未混合を生じさせない働きがある。また、垂直板とほぼ同じ水平位置に邪魔板を設置するのは、剪断効果を期待できない位置、例えば、垂直板よりも下に邪魔板があれば、回転方向の剪断効果はほとんど期待できない一方、上昇流の抵抗になるので、かえって流体の螺旋的上昇、すなわち循環を妨害することになり好ましくない。上端は前記傾斜翼の上端より、50〜150mm上の高さ、又は前記円筒形の直径の0.1〜0.2倍の距離だけ上の高さのいずれか高い方までとしているのは、撹拌槽の液面が外周部分で盛り上がるため、その盛り上がり高さに相当する分高くすることが好ましいからである。言い換えれば、邪魔板の上端は撹拌される液体の撹拌槽外周部における液面よりも高くすることである。   In the agitation tank of the present invention, the baffle plate is installed at substantially the same horizontal position as the vertical plate. This baffle plate improves the shear effect between the vertical plate side and the stirring tank inner wall side with respect to the above-mentioned rising fluid. Furthermore, the boundary layer flow that tends to stay in the vicinity of the inner wall of the agitation tank is peeled off from the inner wall and drawn toward the center of the agitation tank, and it does not cause unmixing in the boundary layer flow. In addition, installing the baffle plate at the same horizontal position as the vertical plate is a position where the shear effect cannot be expected, for example, if there is a baffle plate below the vertical plate, the shear effect in the rotational direction can hardly be expected, The resistance to the upward flow is not preferable because it hinders the spiral rise of the fluid, that is, the circulation. The upper end is higher than the upper end of the inclined wing by 50 to 150 mm, or higher by a distance of 0.1 to 0.2 times the cylindrical diameter. This is because the liquid level of the agitation tank rises at the outer peripheral portion, and it is preferable that the liquid level be increased by an amount corresponding to the raised height. In other words, the upper end of the baffle plate is made higher than the liquid level at the outer peripheral portion of the stirred tank of the stirred liquid.

本発明によれば、撹拌槽中の高粘度流体の撹拌において、良好な循環流を形成して効率的に撹拌を行うことのできる撹拌装置及びこれを備えた撹拌槽を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the stirring of the highly viscous fluid in a stirring tank, the stirring apparatus which can form a favorable circulation flow and can stir efficiently, and a stirring tank provided with the same can be provided.

本発明の実施の形態を、具体的図面を参照にして説明する。なお、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で変形、変更することができる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to specific drawings. The present invention is not limited to this embodiment, and can be modified and changed without departing from the object of the present invention.

図1は、典型的な本発明の撹拌装置の例を示す概略図である。(a)は正面図、(b)は平面図である。なお、図1における撹拌装置1は、撹拌槽2に中に設置されているところが記載されている。撹拌槽2は、円筒形容器である縦型撹拌槽であり、上部から本発明の撹拌装置1が挿入されており、本発明の撹拌槽であるともいえる。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of a typical stirring apparatus of the present invention. (A) is a front view, (b) is a plan view. In addition, the place where the stirring apparatus 1 in FIG. 1 is installed in the stirring tank 2 is described. The stirring tank 2 is a vertical stirring tank which is a cylindrical container, and the stirring apparatus 1 of the present invention is inserted from above, and can be said to be a stirring tank of the present invention.

まず、本発明の撹拌装置1について説明する。本発明の撹拌装置1は、回転軸3の下部には板状のパドルである板状パドル4が固定されている。板状パドル4は、回転軸3に平行な板であり、回転軸の径方向に延出して配置されている。そして、板状パドル4の先端部付近は、回転軸3に平行なまま回転軸3の回転方向に対し30〜45度の後退角で後退するように屈曲又は湾曲していることが好ましい。このようにすることで、撹拌中の流体が板状パドル4の裏側(回転時の板状パドル4の後側)に巻き込まれることを押さえることができる。なお、板状パドル4は、複数枚であっても良い。そのときは、板状パドル4は等間隔に配置することが好ましい。   First, the stirring device 1 of the present invention will be described. In the stirring device 1 of the present invention, a plate-like paddle 4 that is a plate-like paddle is fixed to the lower part of the rotating shaft 3. The plate-like paddle 4 is a plate parallel to the rotating shaft 3 and is arranged extending in the radial direction of the rotating shaft. The vicinity of the tip of the plate-shaped paddle 4 is preferably bent or curved so as to move backward with a receding angle of 30 to 45 degrees with respect to the rotation direction of the rotary shaft 3 while being parallel to the rotary shaft 3. By doing in this way, it can suppress that the fluid under stirring is caught in the back side of plate-like paddle 4 (back side of plate-like paddle 4 at the time of rotation). The plate-shaped paddle 4 may be a plurality. In that case, the plate-like paddles 4 are preferably arranged at equal intervals.

撹拌槽2の半径と回転軸3の中心から板状パドル4の外周端までの距離の比は1.1〜1.5とすることが好ましい。板状パドル4の外周端は撹拌槽2の側壁に近いほど大きくなり、下降流を撹拌槽2の周縁部に移送する能力は大きくなるが、撹拌槽2の周縁部では、移送された流体が上昇流となって上昇するための通路が必要である。この通路を確保するために、撹拌槽2の半径と回転軸3の中心から板状パドル4の外周端までの距離の比を1.1〜1.5とすることが好ましい。   The ratio of the radius of the stirring tank 2 and the distance from the center of the rotating shaft 3 to the outer peripheral end of the plate-shaped paddle 4 is preferably 1.1 to 1.5. The outer peripheral edge of the plate-shaped paddle 4 becomes larger as it is closer to the side wall of the agitation tank 2, and the ability to transfer the downward flow to the peripheral part of the agitation tank 2 increases. A passage for ascending and ascending is necessary. In order to secure this passage, it is preferable that the ratio of the radius of the stirring tank 2 and the distance from the center of the rotating shaft 3 to the outer peripheral end of the plate-shaped paddle 4 is 1.1 to 1.5.

板状パドル4の上部には、同じ形状の傾斜翼5と傾斜翼6が配置されている。傾斜翼5と傾斜翼6は、それぞれ内側中央部が回転軸3に固定されており、傾斜翼5と傾斜翼6とが回転軸3を中心にして回転軸対象になるように回転軸3の両側に配置されている。なお、傾斜翼は、2枚以上であることが好ましく、回転軸3を中心にして互いに等間隔で回転軸3の周りに配置され、回転軸3を回転したときに回転軸3には均等に遠心力が掛かるようにすることが好ましい。傾斜翼5と傾斜翼6は、接続治具9により回転軸3の同じ高さ位置に固定されている。それぞれの傾斜翼5と傾斜翼6は、回転軸の回転方向に対して傾斜している。言い換えれば、傾斜翼5及び傾斜翼6は、回転軸3との接続点より回転方向の前にある部分が高くなっている(低くなっていてもよいが、この場合は、回転軸を逆に回転させるときを正常回転とする。)。傾斜翼5及び傾斜翼6の傾斜角度は、回転方向(水平面)に対しておよそ45度であり、通常は20〜70度の中で設定することが好ましい。このようにすることで、傾斜翼5及び傾斜翼6が流体を下方へ下降させる効果が最もよく発揮される。   An inclined wing 5 and an inclined wing 6 having the same shape are disposed on the upper part of the plate-shaped paddle 4. The inclined wing 5 and the inclined wing 6 are respectively fixed to the rotary shaft 3 at the center of the inner side, and the inclined wing 5 and the inclined wing 6 have the rotary shaft 3 as the center of the rotary shaft 3. Located on both sides. In addition, it is preferable that the number of the inclined blades is two or more. The inclined blades are arranged around the rotation shaft 3 at equal intervals around the rotation shaft 3, and the rotation shaft 3 is evenly distributed when the rotation shaft 3 is rotated. It is preferable to apply a centrifugal force. The inclined wing 5 and the inclined wing 6 are fixed at the same height position of the rotary shaft 3 by a connecting jig 9. Each of the inclined blades 5 and the inclined blades 6 are inclined with respect to the rotation direction of the rotation shaft. In other words, the inclined wing 5 and the inclined wing 6 are higher in the portion in front of the rotation direction than the connection point with the rotating shaft 3 (may be lower, but in this case, the rotating shaft is reversed. The normal rotation is when rotating.) The inclination angle of the inclined blade 5 and the inclined blade 6 is approximately 45 degrees with respect to the rotation direction (horizontal plane), and is usually preferably set within a range of 20 to 70 degrees. By doing in this way, the effect which the inclined wing | blade 5 and the inclined wing | blade 6 descend | fall a fluid below is exhibited most.

撹拌槽が内径に比して高さが高い場合は、上下方向に多段の傾斜翼を取り付けてもよい。多段の傾斜翼を取り付けた場合、最下段の傾斜翼より上の傾斜翼を追加の傾斜翼と呼ぶことにする。追加の傾斜翼にも垂直板が設置され、垂直板の下端は、それぞれの追加の傾斜翼の回転軸との結合部を通る水平面以上の高さとすることが好ましい。垂直板の取り付けられた追加の傾斜翼は、上半面(回転軸との結合部より回転方向前部)のみとし、通常の傾斜翼(最下部に配置する傾斜翼)の上部に追加してもよい。さらに、高さ比の高い撹拌槽の場合は、通常の傾斜翼と全く同じものを追加してもよい。   When the stirring tank is higher than the inner diameter, multi-stage inclined blades may be attached in the vertical direction. When a multistage inclined wing is attached, the inclined wing above the lowest inclined wing is referred to as an additional inclined wing. It is preferable that a vertical plate is also installed on the additional inclined blades, and the lower end of the vertical plate has a height equal to or higher than a horizontal plane that passes through the coupling portion with the rotation axis of each additional inclined blade. The additional inclined blade with the vertical plate attached is only the upper half surface (front of the rotation direction from the joint with the rotating shaft), and it can be added to the upper part of the normal inclined blade (the inclined blade arranged at the bottom). Good. Furthermore, in the case of a stirring tank having a high height ratio, the same one as a normal inclined blade may be added.

本発明の撹拌槽2は、撹拌槽2の内径が、内部に設置した撹拌装置の傾斜翼5,6の外周端の形成する円弧の直径の1.3〜1.8倍である。この撹拌槽2の直径は、理論的には1.4倍(21/2倍)倍とすればよいが、回転軸3、傾斜翼5,6、垂直板7,8の断面積、および撹拌槽内壁付近で滞留しがちな境界層の占める断面積を考慮して1.3〜1.8倍とした。なお、この実施形態では、撹拌槽の内径を1.54倍とした。これにより、下降流の占める領域の断面積と上昇流の占める領域の断面積をほぼ等しくなり、下降流と上昇流の流速を同じにすることができる。 In the stirring tank 2 of the present invention, the inner diameter of the stirring tank 2 is 1.3 to 1.8 times the diameter of the arc formed by the outer peripheral ends of the inclined blades 5 and 6 of the stirring device installed inside. The diameter of the agitation tank 2 may theoretically be 1.4 times ( times), but the cross-sectional area of the rotating shaft 3, the inclined blades 5 and 6, the vertical plates 7 and 8, and In consideration of the cross-sectional area occupied by the boundary layer that tends to stay near the inner wall of the stirring tank, it was set to 1.3 to 1.8 times. In this embodiment, the inner diameter of the stirring tank is 1.54 times. Thereby, the cross-sectional area of the region occupied by the downflow and the cross-sectional area of the region occupied by the upflow are substantially equal, and the flow rates of the downflow and the upflow can be made the same.

板状パドル4の回転時に外周端の形成する円に対して、撹拌槽2の内径は1.1〜1.5倍とすることが好ましい。この実施形態では、撹拌槽2の内径は1.4倍である。このようにして、回転軸3の回転の駆動力に対し効果的に上昇流を形成している。   The inner diameter of the stirring tank 2 is preferably 1.1 to 1.5 times the circle formed by the outer peripheral edge when the plate-shaped paddle 4 is rotated. In this embodiment, the inner diameter of the stirring tank 2 is 1.4 times. In this way, an upward flow is effectively formed with respect to the driving force for rotation of the rotary shaft 3.

傾斜翼5及び傾斜翼6は、図1(b)に示した平面図から分かるように、その外周端は、回転軸3を中心にした円周上にある。すなわち、平面図で見れば、傾斜翼5及び傾斜翼6の外形は、回転軸3が回転しているときは、円形になっている。傾斜翼5及び傾斜翼6を部品として見るときは、図2(a)に示すように、楕円形の平板の長径側を切断するように2等分して、鋭角部の面取りをした形状とすればよい。   As can be seen from the plan view shown in FIG. 1B, the inclined blades 5 and the inclined blades 6 are on the circumference centering on the rotation shaft 3. That is, when viewed from a plan view, the outer shapes of the inclined blades 5 and the inclined blades 6 are circular when the rotary shaft 3 is rotating. When the inclined wing 5 and the inclined wing 6 are viewed as parts, as shown in FIG. 2 (a), the shape is obtained by chamfering an acute angle portion by dividing into two equal parts so as to cut the major axis side of the elliptical flat plate. do it.

本発明の撹拌装置1においては、傾斜翼5,6は、それぞれ外周端に垂直板7,8を備えている。垂直板7,8は、傾斜翼5,6の上半部側の外周端から垂直に垂れている板である。この垂直板7,8は、傾斜翼5,6の外周端に配置されているので、平面図1(b)においては、傾斜翼5,6の外周端と同じ円の一部となっている。また、正面図1(a)においては、三角形になっている。垂直板7,8は、下端が傾斜翼5,6の中央部を通る水平面と同じ高さ、又はそれより上にあることが好ましい。図2(a)に示す傾斜翼5の平面図で説明すれば、図の右半部分が傾斜翼上部として、傾斜翼の外周端と中心から角度τだけ右側に傾斜した線との交点まで垂直板を配置すればよい。角度τは、0〜60度、好ましくは0〜45度の範囲とすることが望ましい。なお、垂直板7,8の形状は、円筒の一部であるが、傾斜翼5,6から取り外して平坦にすれば、垂直板の形状が図2(b
)のように下側のみであれば、ほぼ三角形である。
In the stirring device 1 of the present invention, the inclined blades 5 and 6 are provided with vertical plates 7 and 8 at outer peripheral ends, respectively. The vertical plates 7 and 8 are plates that hang vertically from the outer peripheral end on the upper half side of the inclined blades 5 and 6. Since the vertical plates 7 and 8 are disposed at the outer peripheral ends of the inclined blades 5 and 6, they are part of the same circle as the outer peripheral ends of the inclined blades 5 and 6 in the plan view 1b. . Moreover, in front view 1 (a), it is a triangle. The vertical plates 7, 8 are preferably at the same height as the horizontal plane passing through the center of the inclined blades 5, 6 or above the vertical plates 7, 8. 2A, the right half of the figure is the upper part of the inclined wing, and the vertical end to the intersection of the outer peripheral edge of the inclined wing and the line inclined rightward from the center by an angle τ. What is necessary is just to arrange | position a board. The angle τ is 0 to 60 degrees, preferably 0 to 45 degrees. The shape of the vertical plates 7 and 8 is a part of a cylinder, but if the vertical plates 7 and 8 are removed from the inclined blades 5 and 6 and flattened, the shape of the vertical plates is as shown in FIG.
If it is only the lower side as in (), it is almost a triangle.

垂直板7,8は、図2(b)〜2(e)に示すように、傾斜翼5,6の外周側の端部から下側、上側、上下両側のいずれに形成されていてもよい。また、図には示していないが、傾斜翼5,6の外周側の端部から上側のみに垂直板を形成してもよい。傾斜翼5,6はその下側では、流体を押しつけて下降流を生じさせ、上側では、流体を引き付けて下降流を生じさせる作用がある。このとき、流体に同時に回転によるラジアル方向への遠心力が働くので、この遠心力による流体のラジアル方向への拡散を押さえることが、垂直板7,8の重要な役目である。さらに、回転する垂直板7,8の外周面が旋回しながら上昇する流体に剪断力を与えるのも垂直板7,8の重要な役目である。また、垂直板7,8の平坦にしたときの形状は、図2(b)〜2(e)に示すように、台形や平行四辺形など、どのような形状でもでもよい。また、角部を面取りして流体の流動抵抗を軽減してもよい。   As shown in FIGS. 2 (b) to 2 (e), the vertical plates 7 and 8 may be formed on any of the lower side, the upper side, and the upper and lower sides from the outer peripheral end of the inclined blades 5 and 6. . Although not shown in the drawing, a vertical plate may be formed only on the upper side from the outer peripheral end of the inclined blades 5 and 6. The inclined blades 5 and 6 have a function of pressing down the fluid to generate a downward flow on the lower side and attracting the fluid to generate a downward flow on the upper side. At this time, since the centrifugal force in the radial direction due to the rotation simultaneously acts on the fluid, it is an important role of the vertical plates 7 and 8 to suppress the diffusion of the fluid in the radial direction due to the centrifugal force. Further, an important role of the vertical plates 7 and 8 is to apply a shearing force to the fluid that rises while the outer peripheral surfaces of the rotating vertical plates 7 and 8 turn. Further, the shape of the vertical plates 7 and 8 when flattened may be any shape such as a trapezoid or a parallelogram, as shown in FIGS. 2 (b) to 2 (e). Further, the corners may be chamfered to reduce the fluid flow resistance.

垂直板7,8の下端部は、傾斜翼5,6の中央部と同じ高さ位置より幾分上にしてある。垂直板7,8は、短すぎれば、下降流の傾斜翼5,6の外側へのはみ出しを十分に抑制できず、中央部より下側に長すぎると、傾斜翼5,6の下半面(回転軸と結合された傾斜翼の回転方向後側半分の翼面)上で外周部から回転軸中心方向への流体の吸い込みを阻害する結果、傾斜翼の上半面から下半面への流れを増大させる働きを阻害するので、傾斜翼5,6の中央部と同じ高さ位置までの長さとすることが好ましい。
撹拌槽が比較的縦長の場合は、傾斜翼を二組以上備えた撹拌装置とすることもできる。図2(e)は、二組の傾斜翼を備えた撹拌装置である。図2(e)においては、下側の傾斜翼は、図2(c)に示したもの同じ垂直板を備えた傾斜翼であり、上側の傾斜翼は、図2(d)に示したもの同じ垂直板を備えた傾斜翼である。なお、図2(e)は、二組の傾斜翼5,6と、傾斜翼5',6'が回転軸3から同じ方向に出ているが、傾斜翼5,6と、傾斜翼5',6'を回転方向にずらして配置してもよい。例えば、傾斜翼5,6と、傾斜翼5',6'を回転方向90度、又は30度ずらすことで下降流を効率よく形成することがある。
The lower ends of the vertical plates 7 and 8 are slightly above the same height as the central portions of the inclined blades 5 and 6. If the vertical plates 7 and 8 are too short, the downward flow of the inclined blades 5 and 6 cannot be sufficiently prevented from protruding to the outside. If the vertical plates 7 and 8 are too long below the center, the lower half surfaces of the inclined blades 5 and 6 ( As a result of obstructing the suction of fluid from the outer periphery to the center of the rotation axis on the blade surface of the rear half of the rotation direction of the inclined blade coupled with the rotation shaft, the flow from the upper half surface of the inclined blade to the lower half surface is increased. Therefore, it is preferable to set the length to the same height as the central part of the inclined blades 5 and 6.
When the stirring tank is relatively vertically long, a stirring device including two or more sets of inclined blades may be used. FIG.2 (e) is a stirring apparatus provided with two sets of inclined blades. In FIG. 2 (e), the lower inclined wing is an inclined wing having the same vertical plate as shown in FIG. 2 (c), and the upper inclined wing is that shown in FIG. 2 (d). An inclined wing with the same vertical plate. In FIG. 2 (e), two sets of inclined blades 5 and 6 and inclined blades 5 'and 6' protrude from the rotary shaft 3 in the same direction, but the inclined blades 5 and 6 and the inclined blade 5 ' , 6 'may be shifted in the rotational direction. For example, the downward flow may be efficiently formed by shifting the inclined blades 5 and 6 and the inclined blades 5 ′ and 6 ′ by 90 degrees or 30 degrees in the rotation direction.

垂直板の効果について説明する。まず第一に、垂直板は、撹拌中に傾斜翼により形成される下降流を効率よく下方へ導く効果を有している。図3を参照して説明する。図3(b)は、従来の撹拌装置(図4に示した撹拌装置)による撹拌の状態を模式的に示したものである。図3(b)において、回転軸13が軸の回転方向を示す矢印A方向に沿って回転すると、傾斜翼15、16も同じ矢印A方向に回転する。そして、流体は、傾斜翼15、16によって下方へ押し込まれていく。そのとき、実際には、傾斜翼15、16表面との摩擦により、流体も少し軸の回転方向を示す矢印A方向に回転しながら下降していく。しかし、図3(b)においては、回転している傾斜翼15、16を基準にして、流体の相対的な動きを示している。このため、傾斜翼15により押さえ込まれて下降していく流体は、下降流が傾斜翼15の外側方向で、図3(b)の遠心下降流でB方向へ流れながら下降していく様に図示されている。   The effect of the vertical plate will be described. First of all, the vertical plate has the effect of efficiently guiding the downward flow formed by the inclined blades while stirring. This will be described with reference to FIG. FIG. 3B schematically shows the state of stirring by the conventional stirring device (stirring device shown in FIG. 4). In FIG. 3B, when the rotary shaft 13 rotates along the arrow A direction indicating the rotation direction of the shaft, the inclined blades 15 and 16 also rotate in the same arrow A direction. Then, the fluid is pushed downward by the inclined blades 15 and 16. At that time, in actuality, due to friction with the surfaces of the inclined blades 15 and 16, the fluid also descends while rotating slightly in the direction of arrow A indicating the rotational direction of the shaft. However, FIG. 3B shows the relative movement of the fluid with reference to the rotating inclined blades 15 and 16. For this reason, the fluid that is pressed down by the inclined blade 15 and descends is illustrated such that the downward flow is flowing outward in the direction of the B in the centrifugal downward flow of FIG. Has been.

ここで、問題となるのは、傾斜翼15の外側に流れ出ていく下降流である。この外側に流れていく下降流は、撹拌槽12の周壁に沿って回転軸の回転方向と同じ方向に回転しながら上昇している上昇流Cとぶつかる。そして、上昇流Cの上昇力を弱める方向に作用する。勿論、下降流自身も下降の力が弱まる。このようにして下降流と上昇流が傾斜翼15の外周部付近で干渉し合い、互いの流動を妨げ合い、結果として撹拌槽12の良好な流体の循環を妨げることになる。   Here, the problem is the downward flow that flows out of the inclined blade 15. This downward flow flowing outwardly collides with the upward flow C rising while rotating in the same direction as the rotation direction of the rotary shaft along the peripheral wall of the stirring tank 12. And it acts on the direction which weakens the ascending force of the upward flow C. Of course, the descending force itself also weakens the descending force. In this way, the downward flow and the upward flow interfere with each other in the vicinity of the outer peripheral portion of the inclined blade 15 and interfere with each other's flow. As a result, good fluid circulation in the agitation tank 12 is prevented.

これに対して、図3(a)は、本発明の撹拌装置における流体の流動状態を示す模式図である。図3(a)の見方は、図3(b)と同じであり、図3(a)が図3(b)と相違するのは、傾斜翼5の外周部の一部に垂直板7が設置されていることである。この垂直板7の効果により、傾斜翼5の外周側に向かってきた下降流Bは、垂直板7にぶつかって方向転換し、傾斜翼5の周方向に向かいながら下降していく。このため、下降流が螺旋状の上昇流Cと接触する領域が少なくなり、下降流Bと上昇流Cは互いに干渉することなく流動する。結果として撹拌槽2中の流体は、良好な循環を続けることができる。また、下降流Bと上昇流Cの干渉がない分、撹拌翼を回転させる動力も少なくて済む。   On the other hand, Fig.3 (a) is a schematic diagram which shows the flow state of the fluid in the stirring apparatus of this invention. 3 (a) is the same as FIG. 3 (b), and FIG. 3 (a) is different from FIG. 3 (b) in that the vertical plate 7 is formed on a part of the outer peripheral portion of the inclined blade 5. It is installed. Due to the effect of the vertical plate 7, the downward flow B that has come to the outer peripheral side of the inclined blade 5 hits the vertical plate 7, changes its direction, and descends while facing the circumferential direction of the inclined blade 5. For this reason, the region where the downward flow contacts the spiral upward flow C is reduced, and the downward flow B and the upward flow C flow without interfering with each other. As a result, the fluid in the stirring tank 2 can continue to circulate well. Further, since there is no interference between the downward flow B and the upward flow C, the power for rotating the stirring blades can be reduced.

垂直板7,8の役目の一つは、傾斜翼面上の上半分で強く発生するラジアル方向の流れを、垂れ板が強制的に内側に戻し、且つ翼面上で強い下降流に換えることで、下半面上の下降流れを促進し、回転軸中心に向かう強い旋回下降流を発生させる。このことで撹拌槽全体に渡る大きな対流を発生させることができる。したがって、回転軸下部の中心付近で滞留部は発生しにくい。螺旋状の上昇対流との干渉が小さく、上昇対流を妨げない。高粘度流体(プロペラレイノルズ数Rn<数百)の撹拌による混合は、乱流(渦流)に因るのではなく、まだらの多重層のまま引き延ばし、折り曲げて重ねることを繰り返しことで最終的な混合状態を得るのがもっとも効率的である。   One of the roles of the vertical plates 7 and 8 is to change the flow in the radial direction that is strongly generated in the upper half on the inclined blade surface to the inside where the drooping plate forcibly returns to the inside and to the strong downward flow on the blade surface. Thus, the downward flow on the lower half surface is promoted, and a strong swirling downward flow toward the center of the rotation axis is generated. This makes it possible to generate a large convection over the entire stirring tank. Accordingly, the staying portion is unlikely to occur near the center of the lower portion of the rotating shaft. Interference with spiral up convection is small and does not prevent up convection. Mixing with high-viscosity fluid (propeller Reynolds number Rn <several hundreds) by stirring is not caused by turbulent flow (vortex flow), but is finally mixed by stretching, folding and stacking with mottled multiple layers. It is most efficient to get the state.

さらに、垂直板7は上昇流Cに摩擦力により上昇流C方向の回転力を付ける。一方上昇流Cは撹拌槽2の壁面の摩擦力により上昇流C方向の回転を止める方向の力を受けている。上昇流Cは、この相反する両者の応力により剪断力を受け、剪断されながら上昇する。この剪断作用により、高粘度の流体の撹拌が促進される。   Further, the vertical plate 7 applies a rotational force in the upward flow C direction to the upward flow C by a frictional force. On the other hand, the upward flow C receives a force in a direction to stop the rotation in the upward flow C direction by the frictional force of the wall surface of the stirring tank 2. The upward flow C receives a shearing force due to the opposing stresses and rises while being sheared. This shearing action promotes stirring of the highly viscous fluid.

撹拌槽2に設けた邪魔板10は、撹拌槽内壁付近で滞留しがちな境界層流を内壁から引きはがし、撹拌槽中心方向に引き込む効果があり、境界層流内の未混合を生じさせない働きがある。撹拌槽2の壁面に設ける邪魔板10は、垂直板7,8の下端部とほぼ同じ高さから垂直板7,8の上端部より50〜150mm程度上まで設けることが好ましい。撹拌槽2が大きい場合には、上端部より50〜150mmに替えて、上端部より撹拌槽2の円筒形の直径の0.1〜0.2倍とすることが好ましい。なお、この邪魔板は、どのような形状でもよいが、平面図1(b)に表される断面形状が撹拌槽2の壁面から突出した凸状であることが好ましく、例えば、三角形、台形、半円形などとすればよい。このような形状とすれば、流体の一部に乱流を起こすような抵抗はなく、撹拌槽内壁付近の境界層を回転軸中心方向に引き込み、境界層流内で未混合部分が発生しないような働きをする。   The baffle plate 10 provided in the stirring tank 2 has the effect of peeling the boundary layer flow that tends to stay near the inner wall of the stirring tank from the inner wall and drawing it toward the center of the stirring tank, and does not cause unmixing in the boundary layer flow. There is. The baffle plate 10 provided on the wall surface of the stirring tank 2 is preferably provided from approximately the same height as the lower end portions of the vertical plates 7 and 8 to about 50 to 150 mm above the upper end portions of the vertical plates 7 and 8. When the stirring tank 2 is large, it is preferable that the diameter of the cylindrical shape of the stirring tank 2 is 0.1 to 0.2 times from the upper end part instead of 50 to 150 mm from the upper end part. The baffle plate may have any shape, but the cross-sectional shape shown in the plan view 1 (b) is preferably a convex shape protruding from the wall surface of the stirring tank 2, for example, a triangle, a trapezoid, A semi-circular shape may be used. With such a shape, there is no resistance that causes turbulent flow in a part of the fluid, and the boundary layer near the inner wall of the stirring tank is drawn toward the center of the rotation axis so that no unmixed portion is generated in the boundary layer flow. Work nicely.

(実施例1)
図7に示したような撹拌槽(内径約200mm、高さ250mm、実効容量8L)に、25℃のときの粘度5400cP(5.4Pa・sec)のポリオール(ポリウレタン樹脂原料)を7L仕込み、流体温度25℃として、図1に示すような撹拌装置を用いて回転速度200rpmで撹拌した。なお、この撹拌装置は、上段傾斜翼の外径120mm、傾斜角度45°、下段パドル翼の外径120mmの撹拌翼(撹拌翼の先端は約30°後退するように屈折している)を備えている。このときの撹拌レイノルズ数Rnは9.8であった。ポリオールを均一に撹拌しながら、青色染料水溶液を500ml滴下し、そのまま撹拌を続けて染料を混合した。撹拌するに従って、白色のポリオールは、青い染料と縞模様を形成しながら、次第に均一な薄紫色に変化していった。
Example 1
7 L of a polyol (polyurethane resin raw material) having a viscosity of 5400 cP (5.4 Pa · sec) at 25 ° C. is charged in a stirring tank (inner diameter: about 200 mm, height: 250 mm, effective capacity: 8 L) as shown in FIG. Stirring was carried out at a rotation speed of 200 rpm using a stirrer as shown in FIG. The stirring device includes a stirring blade having an outer diameter of 120 mm, an inclination angle of 45 °, and an outer diameter of 120 mm of the lower paddle blade (the tip of the stirring blade is refracted so as to recede by about 30 °). ing. At this time, the stirring Reynolds number Rn was 9.8. While stirring the polyol uniformly, 500 ml of a blue dye aqueous solution was dropped, and stirring was continued as it was to mix the dye. The white polyol gradually changed to a uniform light purple color while forming a stripe pattern with the blue dye as it was stirred.

この変化を、図7に示す写真を参照にしながら説明する。図7(a)は、染料投入前のポリオールを撹拌している状態であり、ポリオールは白濁色をしている。図7(b)は、撹拌を続けながら青色染料水溶液を投入開始した直後の写真であり、染料の青い帯が見える。図7(c)は、染料投入終了時点であり、表面全体に青色染料が拡がっている。染料投入時間はおよそ5秒であった。図7(d)は、染料投入後10秒間撹拌した状態であり、染料が中心付近から巻き込まれて行き、外周部には、白いポリオールが浮き上がってきている。図7(e)は、染料投入後20秒経過、図7(f)は、染料投入後30秒経過、図7(g)は、染料投入後60経過、図7(h)は、染料投入後90秒経過した写真を示す。それぞれ白色と青色の縞がグラデーションに近くなっており、図7(h)では、ほとんど均一な薄紫に近くなっている。図7(i)は、染料投入後180秒(3分)経過したところで、撹拌機の撹拌を停止した状態の写真である。ポリオール溶液は、完全に均一な薄紫にとなっている。なお、図7(e)〜7(h)の液面上に見られる部分的な白色部は光の反射によるもので、未混合の流体ではない。   This change will be described with reference to the photograph shown in FIG. FIG. 7A shows a state where the polyol before the dye is added is stirred, and the polyol has a cloudy color. FIG. 7B is a photograph immediately after the blue dye aqueous solution is started to be added while continuing the stirring, and a blue band of the dye can be seen. FIG. 7C shows the end of dye addition, and the blue dye spreads over the entire surface. The dye charging time was approximately 5 seconds. FIG. 7D shows a state where the dye is stirred for 10 seconds after the addition of the dye. The dye is drawn in from the vicinity of the center, and a white polyol is floating on the outer periphery. FIG. 7 (e) shows 20 seconds after the addition of the dye, FIG. 7 (f) shows 30 seconds after the addition of the dye, FIG. 7 (g) shows 60 minutes after the addition of the dye, and FIG. 7 (h) shows the addition of the dye. The photograph 90 seconds after is shown. Each of the white and blue stripes is close to gradation, and in FIG. 7 (h), it is close to almost uniform light purple. FIG. 7 (i) is a photograph showing a state in which the stirring of the stirrer is stopped when 180 seconds (3 minutes) have passed since the dye was added. The polyol solution has a completely uniform light purple color. In addition, the partial white part seen on the liquid level of FIG.7 (e) -7 (h) is based on reflection of light, and is not an unmixed fluid.

5400cPという高粘度流体に対して、比較的低い撹拌レイノルズ数(同一撹拌翼径、流体粘度の撹拌においては低回転を意味する)でも短時間で充分な撹拌が可能であるので、単位容積当たりの撹拌動力(本実施例1、2、3、4の撹拌に必要な動力はすべて70W以下であった。)が低くても有効な撹拌が可能である。従来の撹拌翼(例えば、図6に示すような撹拌翼)では、撹拌レイノルズ数が40〜50の撹拌領域では、一般のリボン翼よりも撹拌効率が悪いといわれている。   For high viscosity fluids of 5400 cP, even with a relatively low stirring Reynolds number (meaning low rotation for stirring with the same stirring blade diameter and fluid viscosity), sufficient stirring is possible in a short time, so that per unit volume Effective stirring is possible even if the stirring power (the power required for stirring in Examples 1, 2, 3, and 4 is 70 W or less) is low. A conventional stirring blade (for example, a stirring blade as shown in FIG. 6) is said to have a stirring efficiency worse than that of a general ribbon blade in a stirring region having a stirring Reynolds number of 40 to 50.

(実施例2)
実施例1と同じ撹拌装置を備えた撹拌槽に、20℃のときの粘度7500cP(20℃で7.5Pa・Sec、17℃で10Pa・Sec)のポリオール溶液(ポリオールに添加剤を加えたポリウレタン樹脂原料)をドライアイスで均一に冷却して17℃として7L仕込んだ。このポリオール溶液を回転速度200rpmで撹拌した。このときの撹拌レイノルズ数Rnは5.3であった。ポリオール溶液が均一に撹拌されだした時点で、撹拌を続けながら青色染料水溶液を500mL滴下した。ポリオール溶液は、青い縞になりながら次第に薄紫色に変化していった。なお、撹拌終了時のポリオール溶液の温度は20℃であった。
(Example 2)
Polyurethane solution with a viscosity of 7500 cP at 20 ° C. (7.5 Pa · Sec at 20 ° C., 10 Pa · Sec at 17 ° C.) at 20 ° C. in a stirring tank equipped with the same stirring apparatus as in Example 1 (polyurethane with additives added to polyol) The resin raw material was uniformly cooled with dry ice and charged at 17 ° C. and charged with 7 L. This polyol solution was stirred at a rotation speed of 200 rpm. The stirring Reynolds number Rn at this time was 5.3. When the polyol solution started to be uniformly stirred, 500 mL of a blue dye aqueous solution was dropped while continuing stirring. The polyol solution gradually turned pale purple with blue stripes. The temperature of the polyol solution at the end of stirring was 20 ° C.

実施例1と同様に、青色染料水溶液投入、撹拌混合状態を肉眼観察した。青色染料水溶液投入後10秒くらいは、実施例1と同様に青い縞模様が見えるが、その後、縞模様がグラデーションを帯びてきて、次第に均一な薄紫に変わっていった。ポリオール溶液が均一な薄紫色になるまでの時間は、約2.5分であった。実施例1よりも低い撹拌レイノルズ数Rnであっても、むしろ好適な混合が実現できた。   In the same manner as in Example 1, the blue dye aqueous solution was charged and stirred and mixed with the naked eye. About 10 seconds after adding the blue dye aqueous solution, a blue striped pattern was seen as in Example 1, but thereafter the striped pattern became gradation and gradually changed to a uniform light purple. The time until the polyol solution became uniform light purple was about 2.5 minutes. Even if the stirring Reynolds number Rn was lower than that in Example 1, a suitable mixing could be realized.

(実施例3)
実施例1と同一の撹拌装置を備えた撹拌槽に、25℃のときの粘度2500cP(2.5Pa・sec)のポリオール(ポリウレタン樹脂原料)を7L仕込み、粘度100cP以下の添加剤を0.5L投入して、140rpmで撹拌した。このときの流体温度は25℃で撹拌レイノルズ数Rnは14.8であった。15分間混合した後、撹拌槽からポリオールを0.5L取り出し、イソシアネートと規定量混合してポリウレタン樹脂を反応生成させ、当該ポリオールが低粘度、且つ少量の添加剤と完全に混合されているかを、生成された樹脂の内部発泡状態で目視判断したが、きわめて均一な品質のポリウレタン樹脂が得られた。
(Example 3)
7 L of a polyol (polyurethane resin raw material) having a viscosity of 2500 cP (2.5 Pa · sec) at 25 ° C. was added to the stirring tank equipped with the same stirring device as in Example 1, and 0.5 L of an additive having a viscosity of 100 cP or less was added. The mixture was added and stirred at 140 rpm. The fluid temperature at this time was 25 ° C., and the stirring Reynolds number Rn was 14.8. After mixing for 15 minutes, 0.5 L of the polyol is taken out from the stirring tank, and a specified amount is mixed with isocyanate to produce a polyurethane resin, and whether the polyol is completely mixed with a low viscosity and a small amount of additives. A visual judgment was made based on the internal foaming state of the produced resin, and a polyurethane resin of extremely uniform quality was obtained.

ポリオールが添加剤と完全に混合されていない場合には、発泡ポリウレタン樹脂の内部に不均一な泡が生じたり、未反応の部分が生じたりするが、この混合ポリオールはきわめて均質であり、ポリオールと添加剤との混合は完全であることが分かった。良質なポリウレタン樹脂を作成するには、均質な混合ポリオールの生成がきわめて重要であり、通常の撹拌翼(多段プロペラ翼が多い)と撹拌槽の組み合わせでは、120分以上をかけて混合していたのに較べ、およそ1/8の時間(15分)に短縮された。これはポリウレタン製造ラインの設計やコスト、設備コストにきわめて有効と考えられる。   When the polyol is not completely mixed with the additive, non-uniform foams or unreacted parts are formed inside the polyurethane foam resin, but this mixed polyol is very homogeneous, and the polyol and Mixing with the additive was found to be complete. In order to create a good quality polyurethane resin, it is extremely important to produce a homogeneous mixed polyol. With a combination of a normal stirring blade (many multistage propeller blades) and a stirring tank, mixing takes over 120 minutes. Compared to the above, it was shortened to about 1/8 time (15 minutes). This is considered to be extremely effective for the design, cost and equipment cost of the polyurethane production line.

(実施例4)
実施例1と同一の撹拌装置を備えた撹拌槽に、25℃のときの粘度7000cP(7Pa・sec)の水飴を7L仕込み、粘度5cP以下のヨードを2cc投入して毎分180回転で混合した。撹拌開始時の流体温度は25℃で終了時の流体温度も25℃と変化がなかった。撹拌レイノルズ数Rnは6.6であった。本実施例は、撹拌翼周りの流れを目視可能にし、本発明の効果を確認するために行った。
Example 4
7 L of water tank with a viscosity of 7000 cP (7 Pa · sec) at 25 ° C. was charged into a stirring tank equipped with the same stirring device as in Example 1, and 2 cc of iodine having a viscosity of 5 cP or less was charged and mixed at 180 rpm. . The fluid temperature at the start of stirring was 25 ° C., and the fluid temperature at the end of stirring was 25 ° C., and there was no change. The stirring Reynolds number Rn was 6.6. This example was performed in order to make the flow around the stirring blade visible and to confirm the effect of the present invention.

回転翼を一時的に停止し、撹拌槽内のヨードの混合状態の変化を表す写真を図8に示す。図8(a)は、撹拌開始4秒後であり、撹拌翼の回転軸に沿って流体が引き込まれる状態を表す。図8(b)は、撹拌開始6秒後であり、傾斜翼の下半面に沿って流体が回転軸方向且つ下側に引き込まれる状態である。図8(c)は、撹拌開始10秒後であり、傾斜翼の下半面から下部のパドル翼に流体が流れる状態である。図8(d)は、図8(c)の状態を、角度を変えて撮ったものである。傾斜翼の下半面に沿って流体が回転軸方向、且つ下側に引き込まれる状態をよく表している。傾斜翼の下半分では撹拌翼から遠心方向への流れは見られない。図8(e)は、撹拌開始15秒後であり、撹拌槽最下部に達した流れが旋回しながら撹拌槽の表層まで上昇している様が見られる。同時に高粘度層を引き延ばし重ねる働きが見える。ヨードが幾重にも重なった細い層になっている。また、撹拌槽の最下部中心まで充分に混合されていることがわかる。図8(f)は、図8(e)の状態を上から撮影した。旋回するヨードの層が表層から撹拌軸の中心から引き込まれていることがわかる。撹拌槽最下部に達した流れが旋回しながら撹拌槽の表層まで上昇している様が見られる。なお、この水飴は45秒で混合が完了した。   FIG. 8 shows a photograph showing a change in the mixed state of iodine in the stirring tank with the rotor blades temporarily stopped. FIG. 8A shows a state in which the fluid is drawn along the rotation axis of the stirring blade 4 seconds after the start of stirring. FIG. 8B shows a state 6 seconds after the start of stirring, in which the fluid is drawn in the direction of the rotation axis and downward along the lower half surface of the inclined blade. FIG. 8C shows a state in which the fluid flows from the lower half surface of the inclined blade to the lower paddle blade 10 seconds after the start of stirring. FIG. 8D shows the state of FIG. 8C taken at different angles. The state in which the fluid is drawn along the lower half surface of the inclined blade in the direction of the rotation axis and downward is well represented. In the lower half of the inclined blade, there is no flow in the centrifugal direction from the stirring blade. FIG. 8 (e) is 15 seconds after the start of stirring, and it can be seen that the flow reaching the bottom of the stirring tank rises to the surface layer of the stirring tank while swirling. At the same time, it can be seen that the high viscosity layer is stretched and stacked. It is a thin layer with multiple layers of iodine. Moreover, it turns out that it is fully mixed to the lowermost center of a stirring tank. FIG. 8F shows the state of FIG. 8E taken from above. It can be seen that the swirling iodine layer is drawn from the center of the stirring shaft from the surface layer. It can be seen that the flow reaching the bottom of the stirring tank rises to the surface layer of the stirring tank while swirling. The elutriation was completed in 45 seconds.

(実施例5)
実際の製造ラインに使用されるものと同一寸法の、上段傾斜翼の外径0.35m、傾斜角度45°、下段パドル翼の外径0.35mmの撹拌翼(撹拌翼の先端は約30°後退するように屈折している)を備えた、図1に示すような撹拌翼を製作し、内径0.6m、高さ1.1mの撹拌槽に設置して撹拌性能を確認した。撹拌槽に27℃のポリオール(温度27℃で約2000cP)200Lを投入し、粘度100cP以下の添加剤を14L(ポリオール総量に対して7質量%)投入して毎分83回転で撹拌した。このときの撹拌レイノルズ数Rnは94以下であった。撹拌動力は約1.2KWであった。15分間混合した後、撹拌槽からポリオールを0.5L取り出し、イソシアネートと規定量混合してポリウレタン樹脂を反応生成し、当該ポリオールが添加剤と完全に混合されているかを、生成された樹脂の内部発泡状態で目視判断したところ、良好であった。本混合ポリオールではきわめて均一な品質が得られた。
(Example 5)
A stirring blade having an outer diameter of 0.35 m of the upper inclined blade, an inclination angle of 45 ° and an outer diameter of 0.35 mm of the lower paddle blade of the same dimensions as those used in an actual production line (the tip of the stirring blade is about 30 °). A stirrer blade as shown in FIG. 1 was prepared and installed in a stirrer with an inner diameter of 0.6 m and a height of 1.1 m, and the stirring performance was confirmed. 200 L of a 27 ° C. polyol (approximately 2000 cP at a temperature of 27 ° C.) was charged into a stirring tank, and 14 L of an additive having a viscosity of 100 cP or less was charged (7% by mass with respect to the total amount of polyol), followed by stirring at 83 rpm. At this time, the stirring Reynolds number Rn was 94 or less. The stirring power was about 1.2 KW. After mixing for 15 minutes, 0.5 L of the polyol is taken out from the stirring tank, and a polyurethane resin is produced by mixing with a specified amount of isocyanate to determine whether the polyol is completely mixed with the additive. It was good when visually judged in the foamed state. A very uniform quality was obtained with this mixed polyol.

なお、図6に示すような撹拌装置やプロペラ型もしくはパドル型のような、従来の撹拌装置を備えた撹拌槽では、同一の容量でポリオールが添加剤と完全に混合されルまでに120分を要することがわかっている。この実施例の撹拌装置を備えた撹拌槽は、混合時間を大幅に短縮できるのみならず、撹拌槽自体を小型化できる利点もある。また、従来の撹拌翼では大量の気泡を巻き込み、この泡のために製品品質が低下していたが、本発明品では撹拌翼の特殊な形状と、低撹拌回転数で混合できることから、泡の巻き込みが無く脱泡のための静置時間を必要としない。従来は脱泡するのに長時間を有したが、本発明の撹拌装置によれば、脱泡時間が不用であり、ポリオール混合溶液製造に関わる時間が大幅に短縮され、製品コストの低減が可能になる。   In addition, in a stirring tank equipped with a conventional stirring device such as a stirring device or a propeller type or a paddle type as shown in FIG. I know it takes. The stirring tank provided with the stirring device of this embodiment has an advantage that not only the mixing time can be greatly shortened but also the stirring tank itself can be miniaturized. In addition, with the conventional stirring blade, a large amount of air bubbles was entrained, and the quality of the product was reduced due to the foam.However, the product of the present invention can be mixed with the special shape of the stirring blade and the low stirring speed. There is no entanglement and no standing time for defoaming is required. Conventionally, it took a long time to defoam, but according to the stirring device of the present invention, the defoaming time is unnecessary, the time involved in producing the polyol mixed solution is greatly shortened, and the product cost can be reduced. become.

(実施例6)
実際の製造ラインに使用されるさらに大型の、外径0.51m、傾斜角度45°、下段パドル翼の外径0.51mmの撹拌翼(撹拌翼の先端は約30°後退するように屈折している)を備えた、図1に示すような撹拌翼を製作し、内径0.8m、高さ1.1mの撹拌槽に設置して撹拌性能を確認した。撹拌槽に27℃のポリオール(温度27℃で2000cP)500Lを投入し、粘度100cP以下の添加剤を35L(ポリオール総量に対して7%)投入して毎分33.8回転で混合した。このときの撹拌レイノルズ数Rnは81.4であった。撹拌動力は約0.9KWであった。15分間混合した後、撹拌槽からポリオールを0.5L取り出し、イソシアネートと規定量混合してポリウレタン樹脂を反応生成し、当該ポリオールが添加剤と完全に混合されているかを、生成された樹脂の内部発泡状態で目視判断した結果、本混合ポリオールでもきわめて均一な品質が得られた。
(Example 6)
Larger stirrer blades used in actual production lines with an outer diameter of 0.51 m, an inclination angle of 45 °, and a lower paddle blade with an outer diameter of 0.51 mm (the tip of the stirrer blade is refracted so as to recede by about 30 °. A stirring blade as shown in FIG. 1 was prepared and installed in a stirring tank having an inner diameter of 0.8 m and a height of 1.1 m, and stirring performance was confirmed. 500 L of a 27 ° C. polyol (2000 cP at a temperature of 27 ° C.) was added to a stirring tank, and 35 L (7% based on the total amount of polyol) of an additive having a viscosity of 100 cP or less was added and mixed at 33.8 revolutions per minute. The stirring Reynolds number Rn at this time was 81.4. The stirring power was about 0.9 KW. After mixing for 15 minutes, 0.5 L of the polyol is taken out from the stirring tank, and a polyurethane resin is produced by mixing with a specified amount of isocyanate to determine whether the polyol is completely mixed with the additive. As a result of visual judgment in the foamed state, extremely uniform quality was obtained even with this mixed polyol.

実施例5と同様に、従来の撹拌槽では同一の容量で良好な混合を得るのに120分以上を要するが、このような大型の撹拌槽でも同様に混合時間を大幅に短縮でき、且つ気泡の巻き込みもないことが分かった。   As in Example 5, it takes 120 minutes or more to obtain good mixing with the same volume in the conventional stirring tank. However, even in such a large stirring tank, the mixing time can be drastically shortened and air bubbles can be obtained. It turns out that there is no entrainment.

実施例1〜6の結果から分かるように、高粘度流体に対する撹拌効率は、本発明の撹拌装置を備えた撹拌槽を用いた場合、従来の撹拌槽に較べ明らかに向上した。また、高粘度流体に対して、少量の低粘度流体を混合する場合にも良好な撹拌作用を示している。一般に、撹拌翼寸法、流体密度や粘度が異なっていても、同一の撹拌レイノルズ数では同様の撹拌効果が得られと考えられている。実験により、本発明の撹拌装置は撹拌レイノルズ数が100以下程度の領域で使用するのがもっとも撹拌効率がよいことがわかっている。   As can be seen from the results of Examples 1 to 6, the stirring efficiency for the high-viscosity fluid was clearly improved as compared with the conventional stirring tank when the stirring tank provided with the stirring device of the present invention was used. Also, a good stirring action is shown when a small amount of low viscosity fluid is mixed with high viscosity fluid. In general, it is considered that the same stirring effect can be obtained with the same stirring Reynolds number even if the stirring blade size, fluid density and viscosity are different. Experiments have shown that the stirrer of the present invention is most effective when used in a region where the stirrer Reynolds number is about 100 or less.

一般に、高粘度流体の層流流れでは、流体密度と静粘性係数が同じ場合、本発明の様な形状の撹拌翼では、撹拌動力は撹拌レイノルズ数の自乗に比例するから、本発明の撹拌装置は、撹拌槽が大型になっても撹拌に要する動力がほとんど変わらないことがわかる。実施例5,6の動力を比較すると、200L槽と500L槽の撹拌レイノルズ数はそれぞれ94と81.4であるから、撹拌レイノルズ数の自乗の比から、500L槽の撹拌動力は200L槽の0.75倍になるはずである。実際の計測では0.9KW/1.2KW=0.75であり、計算による予想動力値と一致していることがわかる。この実施例では大型の撹拌槽の方が低い動力になっている。   In general, in a laminar flow of a high-viscosity fluid, when the fluid density and the static viscosity coefficient are the same, with a stirring blade having a shape like the present invention, the stirring power is proportional to the square of the stirring Reynolds number. It can be seen that the power required for stirring hardly changes even when the stirring tank becomes large. When the powers of Examples 5 and 6 are compared, the stirring Reynolds numbers of the 200 L tank and the 500 L tank are 94 and 81.4, respectively. From the ratio of the squares of the stirring Reynolds numbers, the stirring power of the 500 L tank is 0% of the 200 L tank. .75 times. In actual measurement, it is 0.9KW / 1.2KW = 0.75, and it can be seen that this is consistent with the predicted power value calculated. In this embodiment, the large agitation tank has lower power.

本発明は、例えば、1000cP(1Pas)以上の高粘度流体同士の混合、高粘度流体に低粘度流体を混合する場合、撹拌中に高粘度化する流体を撹拌する場合、高粘度流体の熱交換による均一な冷却や加熱などに適用することができる。   In the present invention, for example, when mixing high-viscosity fluids of 1000 cP (1 Pas) or higher, mixing low-viscosity fluids with high-viscosity fluids, stirring high-viscosity fluids during stirring, heat exchange of high-viscosity fluids It can be applied to uniform cooling and heating.

本発明の撹拌装置の概略図; (a)は正面図、(b)は平面図Schematic of the stirring device of the present invention; (a) is a front view, (b) is a plan view. 本発明の撹拌装置における(a)傾斜翼の平面図、(b)垂直板が下側に垂れた傾斜翼の例、(c)垂直板が上下両側に付いた傾斜翼の例、(d)略三角形の垂直板が上下両側に付いた傾斜翼の別の例、(e)二組の傾斜翼を備えた例(A) a plan view of an inclined blade in the stirring device of the present invention, (b) an example of an inclined blade with a vertical plate hanging downward, (c) an example of an inclined blade with vertical plates attached to both upper and lower sides, (d) Another example of inclined wings with a substantially triangular vertical plate on both upper and lower sides, (e) Example with two sets of inclined wings 下降流と上昇流の干渉の説明図; (a)は本発明の撹拌装置、(b)は従来の撹拌装置Explanatory drawing of interference of downflow and upflow; (a) is the stirring apparatus of this invention, (b) is the conventional stirring apparatus 従来の撹拌装置例(1)の概略図(正面図)Schematic diagram (front view) of conventional stirring device example (1) 従来の撹拌装置例(2)の概略図(正面図)Schematic (front view) of a conventional stirring device example (2) 従来の撹拌装置例(3)の概略図(正面図)Schematic (front view) of a conventional stirring device example (3) ポリオールに染料を添加して撹拌したときの混合状態を表す写真Photo showing the mixed state when a dye is added to the polyol and stirred 水飴にヨードを添加して撹拌したときの混合状態を表す写真A photograph showing the mixed state when iodine is added to the water tank and stirred.

符号の説明Explanation of symbols

1 :撹拌装置
2 :撹拌槽
3 :回転軸
4 :板状パドル
5 :傾斜翼
6 :傾斜翼
7 :垂直板
8 :垂直板
9 :接続治具
10 :邪魔板
11 :撹拌装置
12 :撹拌槽
13 :回転軸
14 :板状パドル
15 :傾斜翼
16 :傾斜翼
20 :撹拌装置
21 :平板パドル
24 :回転軸
26 :壁寄り傾斜パドル
29 :軸寄り傾斜パドル
30 :撹拌装置
31 :撹拌槽
32 :回転軸
36 :邪魔板
37 :上部傾斜翼
38 :下部傾斜翼
39 :板状パドル傾斜翼
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Stirring apparatus 2: Stirring tank 3: Rotating shaft 4: Plate-shaped paddle 5: Inclined blade 6: Inclined blade 7: Vertical plate 8: Vertical plate 9: Connecting jig 10: Baffle plate 11: Stirring device 12: Stirring tank 13: Rotating shaft 14: Plate-like paddle 15: Inclined blade 16: Inclined blade 20: Stirring device 21: Flat plate paddle 24: Rotating shaft 26: Inclined paddle 29 near the wall 29: Inclined paddle 30: Stirring device 31: Stirrer tank 32 : Rotary shaft 36: Baffle plate 37: Upper inclined blade 38: Lower inclined blade 39: Plate-shaped paddle inclined blade

Claims (7)

撹拌槽中で、垂直に設置した回転軸の周りに複数の回転翼を配置して高粘度流体を撹拌する撹拌装置であって、
前記回転軸の上部に、回転軸の回転方向に対し傾斜した板状の傾斜翼を配置し、
前記回転軸の下部に、回転軸に平行な板状のパドルを配置し、
前記傾斜翼の外周端は、前記回転軸上方から見たときに、回転軸を中心とする円周上にあり、
前記傾斜翼の上半部の外周端には、垂直板を備えていることを特徴とする撹拌装置。
In a stirring tank, a stirring device that stirs a high-viscosity fluid by arranging a plurality of rotary blades around a rotating shaft installed vertically,
A plate-like inclined wing inclined with respect to the rotation direction of the rotating shaft is disposed on the rotating shaft,
A plate-shaped paddle parallel to the rotation axis is disposed below the rotation axis,
The outer peripheral end of the inclined blade is on a circumference centered on the rotation axis when viewed from above the rotation axis;
A stirring device comprising a vertical plate at the outer peripheral end of the upper half of the inclined blade.
前記垂直板は、前記傾斜翼の端部から下方、上方、又は上下方向に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の撹拌装置。   The stirring device according to claim 1, wherein the vertical plate is formed in a downward, upward, or vertical direction from an end of the inclined blade. 前記傾斜翼の上部に、回転軸の回転方向に対し傾斜した板状の追加の傾斜翼を配置し、
前記追加の傾斜翼の外周端は、前記回転軸上方から見たときに、回転軸を中心とする円周上にあり、
前記追加の傾斜翼の上半部の外周端には、垂直板を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の撹拌装置。
A plate-shaped additional inclined wing inclined with respect to the rotation direction of the rotary shaft is arranged on the upper portion of the inclined wing,
The outer peripheral end of the additional inclined wing is on a circumference centered on the rotation axis when viewed from above the rotation axis;
The stirring device according to claim 1, wherein a vertical plate is provided at an outer peripheral end of an upper half portion of the additional inclined blade.
前記垂直板の下端は、前記傾斜翼の回転軸との結合部を通る水平面以上の高さにあることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の撹拌装置。   The stirring device according to any one of claims 1 to 3, wherein a lower end of the vertical plate is at a height equal to or higher than a horizontal plane passing through a coupling portion with a rotation shaft of the inclined blade. 前記傾斜翼及び追加の傾斜翼は、水平面に対し20〜70度の傾斜角を有し、
前記パドルは、先端部が回転方向に対し30〜45度の後退角で屈曲又は湾曲していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の撹拌装置。
The inclined wing and the additional inclined wing have an inclination angle of 20 to 70 degrees with respect to a horizontal plane;
The stirrer according to any one of claims 1 to 4, wherein the paddle is bent or curved at a receding angle of 30 to 45 degrees with respect to the rotation direction.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の撹拌装置を備えた円筒形の撹拌槽であって、
前記回転軸上方から見たときに、前記円筒形の内直径が前記傾斜翼の外周端の形成する円弧の直径の1.3〜1.8倍であり、
前記円筒形の直径は、前記パドルの回転軸中心から外周端までの長さの1.1〜1.5倍であることを特徴とする撹拌槽。
A cylindrical stirring tank provided with the stirring device according to any one of claims 1 to 5,
When viewed from above the rotation axis, the inner diameter of the cylindrical shape is 1.3 to 1.8 times the diameter of an arc formed by the outer peripheral end of the inclined blade,
The cylindrical tank has a diameter of 1.1 to 1.5 times the length from the rotation axis center to the outer peripheral end of the paddle.
内壁には邪魔板を備え、前記邪魔板の下端は前記垂直板の下端と略同じ高さであり、上端は前記傾斜翼の上端より、50〜150mm上の高さ、又は前記円筒形の直径の0.1〜0.2倍の距離だけ上の高さのいずれか高い方であることを特徴とする請求項6に記載の撹拌槽。   An inner wall is provided with a baffle plate, and the lower end of the baffle plate is substantially the same height as the lower end of the vertical plate, and the upper end is 50 to 150 mm higher than the upper end of the inclined wing, or the diameter of the cylindrical shape The stirring tank according to claim 6, which is the higher one of the above heights by a distance of 0.1 to 0.2 times.
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