JP2016182555A

JP2016182555A - 撹拌翼

Info

Publication number: JP2016182555A
Application number: JP2015064089A
Authority: JP
Inventors: 圭三村田; Keizo Murata
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-10-20

Abstract

【課題】撹拌羽根に異物が絡み難く且つ動力が少なくて済む撹拌翼を提供することを課題とする。【解決手段】撹拌羽根３ｃの任意の回転半径での回転軌跡Ｃと撹拌羽根３ｃの回転方向前側の端縁３ｆとの交点位置Ｘにおける回転軌跡Ｃの接線を、撹拌羽根３ｃの回転方向前側の端縁３ｆよりも回転方向前側において、交点位置Ｘよりも径方向外側の撹拌羽根３ｃの端縁３ｆと鈍角θ１を成す角度で交差するようにし、交点位置Ｘで衝突した異物を、上記鈍角θ１によって回転方向前側の端縁３ｆの先端（外方）へ向かいやすくさせ、その結果、撹拌羽根３ｃから外方へ振り飛ばしやすくする。【選択図】図１０

Description

本発明は、撹拌翼に関する。

従来、排水処理設備で排水処理を行う反応槽にあっては、槽内に撹拌流を形成すべく撹拌装置が多々採用されている。この撹拌装置としては、駆動装置の回転駆動力を、上下方向に延びる回転軸に伝達し、回転軸の下端に固定した撹拌翼（インペラとも呼ぶ）を軸心周りに回転させることで、槽内に撹拌流を形成する所謂縦軸型の撹拌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の撹拌翼は、２枚のプロペラ型の撹拌羽根を備えているものであり、これらの撹拌羽根は、平面視において回転軸心を挟んで両側に配置されて一対を成し、点対称の構成になっている。

特開２０１２−１２５６９１号公報

ここで、上記撹拌翼にあっては、排水中のし渣等の異物が撹拌羽根に絡みやすく、改善が求められている。

また、このように撹拌羽根に異物が絡まると、槽内で所定の流速を得るのに高い動力が必要になるという問題がある。また、この所要動力に関しては、できるだけ少なくすることが望まれている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、撹拌羽根に異物が絡み難く、且つ、動力が少なくて済む撹拌翼を提供することを目的とする。

本発明による撹拌翼は、撹拌羽根を備えた撹拌翼であって、撹拌羽根の任意の回転半径での回転軌跡と撹拌羽根の回転方向前側の端縁との交点位置における回転軌跡の接線は、撹拌羽根の回転方向前側の端縁よりも回転方向前側において、交点位置よりも径方向外側の撹拌羽根の端縁と鈍角を成す角度で交差することを特徴としている。

このような撹拌翼によれば、回転中の撹拌羽根の回転方向前側の端縁に異物が衝突すると、撹拌羽根の回転軌跡と撹拌羽根の回転方向前側の端縁との交点位置において回転軌跡の接線方向に衝突力が働き、回転方向前側の端縁と回転軌跡の接線との成す衝突角で交点位置より外側位置の端縁と成す衝突角θ１が鈍角となって、衝突した異物は、回転方向前側の端縁の先端（外方）へ向かいやすくなり、その結果、撹拌羽根から外方へ振り飛ばされやすくなる。従って、撹拌羽根に異物が絡み難くなると共に、このように異物が絡み難くなることから従来のように動力を上げての運転の必要がなくなり、動力が少なくて済むようになる。

ここで、撹拌羽根の周方向断面における重心を結んだ重心線は、回転中心よりも回転方向前側に位置していると、当該重心線が回転中心よりも回転方向前側に位置していない撹拌羽根に比して、撹拌羽根を小さくでき、動力が一層少なくて済むようになる。

このような本発明によれば、撹拌羽根に異物が絡み難く、且つ、動力が少なくて済む撹拌翼を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る撹拌翼を備えた撹拌装置を斜め上方から見た斜視図である。図１中の撹拌翼の正面図である。撹拌翼の背面図である。撹拌翼の平面図である。撹拌翼の底面図である。撹拌翼の右側面図である。撹拌翼の左側面図である。撹拌翼を斜め上方から見た斜視図である。図２のＡ−Ａ矢視図である。本発明の第１実施形態に係る撹拌翼の作用を説明するための平面模式図である。本発明の第２実施形態に係る撹拌翼の作用を説明するための平面模式図である。問題点が生じやすい撹拌翼の作用を説明するための平面模式図である。

以下、本発明による撹拌翼の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撹拌翼を備えた撹拌装置を斜め上方から見た斜視図であり、本実施形態の撹拌装置は、例えば、下水処理設備等において排水処理を行うための反応槽等に用いられるものである。

図１に示すように、撹拌装置１００は、所謂縦軸型の撹拌装置であり、槽の上方に固定配置され回転駆動力を発生する駆動装置１と、駆動装置１に接続されて上下方向に延在し回転駆動される回転軸（縦軸とも呼ぶ）２と、回転軸２の下端部に連結された撹拌翼３と、を備える。この撹拌装置１００は、撹拌翼３が槽内の排水中に所定に浸漬するように設置され、駆動装置１の回転駆動力が回転軸２を介して撹拌翼３に伝達され当該撹拌翼３が回転することにより、槽内に好適な撹拌流を形成する。

次に、本実施形態の特徴を成す撹拌翼３について詳説する。図２は撹拌翼の正面図、図３は背面図、図４は平面図、図５は底面図、図６は右側面図、図７は左側面図、図８は撹拌翼を斜め上方から見た斜視図、図９は図２のＡ−Ａ矢視図である。

図８に示すように、撹拌翼３は、回転軸２に連結されるボス（ハブとも呼ぶ）３ａと、ボス３ａに連結されたリブ３ｂと、ボス３ａ及びリブ３ｂに連結された撹拌羽根３ｃと、ボス３ａ、リブ３ｂ及び撹拌羽根３ｃに連結された補強板３ｄと、を備える。

図２〜図８に示すように、ボス３ａは、円筒形状に構成されて回転軸２と同軸に配置され、その内周面に、上下方向に貫通するキー溝３ｅを備える（図４、図５、図８及び図９参照）。そして、ボス３ａのキー溝３ｅと、このキー溝３ｅに対応し回転軸２の下端部に設けられたキー溝との間に、キーが打ち込まれ、回転軸２にボス３ａが固定される。従って、回転軸２の回転はボス３ａに伝達され、ボス３ａと共に撹拌羽根３ｃが、図４に矢印Ｙで示す時計回りに回転する。

リブ３ｂは、上下方向に延びると共に、ボス３ａの軸心を中心とした径方向に延びる平板状の部材であり、平面視においてボス３ａを間に挟んだ両側に配置されて一対を成す。このリブ３ｂは、基端側となる面がボス３ａの外周面に固定され、側面視において、上面の外方への突出長が長く且つ下面の外方への突出長が短い台形状を呈する。

撹拌羽根３ｃは、平板を円弧状に曲げた部材であり、平面視においてボス３ａ及びリブ３ｂ，３ｂを間に挟んだ両側に配置されて一対を成す。この撹拌羽根３ｃは、基端側となる面がボス３ａの外周面及びリブ３ｂ，３ｂの片側の面に跨がって固定され外方に張り出すように延びている。

撹拌羽根３ｃは、具体的には、図１０に簡略化して示すように、平面視において、ボス３ａの軸心Ｏを通り撹拌羽根３ｃの後述の点対称の中心線Ｍと直交する中心線Ｎより回転方向（回転方向は前述した矢印Ｙ）前側の部分が長方形状を呈し、上記中心線Ｎより回転方向後側の部分が前側の長方形状部分に連なる台形状を呈している。

長方形状部分の回転方向前側の端縁３ｆは、その付け根Ｅ１から上記中心線Ｎに平行に真っ直ぐに延びている。換言すれば、撹拌羽根３ｃの回転方向前側の端縁３ｆは、撹拌羽根３ｃの点対称の中心線Ｍに直交し撹拌羽根３ｃの回転方向前側の付け根Ｅ１を通る基準線Ｒ１と一致する構成となっている。

上記台形状部分の回転方向後側の端縁３ｇは、リブ３ｂの片側の面から、回転方向前側の端縁３ｆと平行を成すように真っ直ぐに外方に延び、途中から回転方向前側に向かうように傾斜し上記長方形状部分の回転方向後側の角部に繋がるように構成されている。

また、撹拌羽根３ｃは、図６の右側面図に示すように、回転方向前側の端縁３ｆが高さ方向に高い位置にあり、回転方向後側の端縁３ｇが高さ方向に低い位置にあり、両端縁を結ぶように撹拌羽根の上面及び下面が上方に膨らみ湾曲する曲面を有している。

そして、図１０においては省略したが、一対を成すもう一方の同一形状の撹拌羽根３ｃは、図４に示すように、平面視において上記一方の撹拌羽根３ｃと点対称となるように配置されている。すなわち、平面視において、ボス３ａの軸心Ｏ、リブ３ｂ，３ｂの中心を通る線が点対称の中心線Ｍ（図１０参照）となり、もう一方の撹拌羽根３ｃは、上記一方の撹拌羽根３ｃを、点対称の中心Ｏ（ボス３ａの軸心と同じ）を中心として１８０°回転したものとなっている。

図２〜図８に示すように、補強板３ｄは、断面円弧状に湾曲し所定の肉厚を有する板状の部材であり、撹拌羽根３ｃの基端側の上面に重なるように配置されて固定され、基端側となる面がボス３ａの外周面及びリブ３ｂの片側の面に跨がって固定されている。この一対の補強板３ｄ，３ｄも点対称となる。

そして、ここでは、ボス３ａ、リブ３ｂ、撹拌羽根３ｃ及び補強板３ｄは、それぞれ別部品として製造され、互いを例えば溶接することにより一体化されている。このように、本実施形態の撹拌翼３は一体成形品ではないため、成形型を準備する必要がなく、例えば翼径等の形状変更が容易となっている。

次に、このように構成された撹拌翼３の作用について説明する。図１０は、本発明の第１実施形態に係る撹拌翼の作用を説明するための平面模式図である。なお、図１０及び以降の図１１、図１２においては、図が煩雑になるのを避けるために、撹拌羽根は、平面視において、右側の撹拌羽根しか描かれていないが、実際には、左側の撹拌羽根が点対称に配置されている。

図１０に示すように、撹拌羽根３ｃの任意の回転半径での回転軌跡を符号Ｃとし、この回転軌跡Ｃと撹拌羽根３ｃの回転方向前側の端縁３ｆとの交点位置Ｘで、槽内の排水中のし渣等の異物が衝突すると、異物に対しては、回転方向前側の端縁３ｆとの交点位置Ｘにおいて回転軌跡Ｃの接線方向に衝突力が働き、異物は矢印Ｐ１方向（接線方向）に押し付けられる。

このとき、回転方向前側の端縁３ｆと接線との成す衝突角で交点位置Ｘより外側位置の端縁と成す衝突角θ１は鈍角となる（θ２は鋭角）。従って、衝突した異物は、矢印Ａ１で示すように、回転方向前側の端縁３ｆの先端（外方）へ向かいやすくなる。

なお、撹拌羽根３ｃの回転方向前側の端縁３ｆを、さらに前側に位置する（図１０において図示下方に平行に延ばす）ようにすればするほど、衝突角θ１の鈍角の度合いが大きくなるため、異物を一層外方へ振り飛ばしやすくなる。

このように、第１実施形態によれば、衝突した異物が、撹拌羽根３ｃから外方へ振り飛ばされやすくなっている。

図１１は、本発明の第２実施形態に係る撹拌翼の作用を説明するための平面模式図である。

ここで用いられる撹拌羽根１３ｃは、回転方向前側の端縁１３ｆが、一対の撹拌羽根１３ｃ，１３ｃの点対称の中心線Ｍに直交し撹拌羽根１３ｃの回転方向前側の付け根Ｅ１１を通る基準線Ｒ１１よりも回転方向後側に位置しているものである。そして、撹拌羽根１３ｃは、ここでは、平面視において三角形状を呈している。

撹拌羽根１３ｃが、点対称の中心Ｏを中心として回転方向Ｙに回転すると、撹拌羽根１３ｃの図示斜め上方に向かう回転方向前側の端縁１３ｆが、徐々に図示において水平に近くなっていく。そして、撹拌羽根１３ｃの回転方向前側の端縁１３ｆが、前述した基準線Ｒ１と重なるような格好となり、図１０と同じ回転半径の交点位置Ｘで、撹拌羽根１３ｃの回転方向前側の端縁１３ｆに異物が衝突すると、異物は同様な矢印Ｐ１方向に押し付けられる。

従って、回転方向前側の端縁１３ｆと接線との成す衝突角で交点位置Ｘより外側位置の端縁と成す衝突角θ１は鈍角となり、衝突した異物は、矢印Ａ１で示すように、回転方向前側の端縁１３ｆの先端へ向かいやすくなる。

このように、第２実施形態によれば、衝突した異物が、第１実施形態と同様に、撹拌羽根１３ｃから外方へ振り飛ばされやすくなっている。

図１２は、問題点が生じやすい撹拌翼の作用を説明するための平面模式図である。

ここで用いられる撹拌羽根２３ｃは、回転方向前側の端縁２３ｆが、一対の撹拌羽根２３ｃ，２３ｃの点対称の中心線Ｍに直交し撹拌羽根２３ｃの回転方向前側の付け根Ｅ２１を通る基準線Ｒ２１よりも回転方向前側に位置しているものである。

異物が、図１０と同じ回転半径の交点位置Ｘで、撹拌羽根２３ｃの回転方向前側の端縁２３ｆに衝突すると、異物は矢印Ｐ１方向に押し付けられ、回転方向前側の端縁２３ｆと接線との成す衝突角で交点位置Ｘより内側位置の端縁と成す衝突角θ２、交点位置Ｘより外側位置の端縁と成す衝突角θ１は直角に近くなる。従って、衝突した異物は、回転方向前側の端縁２３ｆの基端（内方のボス３ａ）へ向かいやすくなり、絡みやすくなる。

そして、このように異物が外方へ振り飛ばされ難い撹拌羽根２３ｃでは、平面視において、回転方向前側の端縁２３ｆが基準線Ｒ２１よりも回転方向前側に位置しているのに対し、異物が外方へ振り飛ばされやすい第1実施形態の撹拌羽根３ｃでは、平面視において、回転方向前側の端縁３ｆが基準線Ｒ１と一致しており、また、同様に異物が外方へ振り飛ばされやすい第２実施形態の撹拌羽根１３ｃでは、平面視において、回転方向前側の端縁１３ｆが基準線Ｒ１１より回転方向後側に位置している。すなわち、第１及び第２実施形態の撹拌羽根３ｃ，１３ｃでは、回転方向前側の端縁３ｆ，１３ｆが基準線Ｒ１，Ｒ１１よりも回転方向前側に位置しないため、衝突した異物が、撹拌羽根３ｃ，１３ｃから外方へ振り飛ばされやすくなっており、撹拌羽根３ｃ，１３ｃに異物が絡み難くなると共に、このように異物が絡み難くなることから従来のように動力を上げての運転の必要がなくなり、動力が少なくて済むようになっている。

以上より導かれる本発明によれば、撹拌羽根３ｃ，１３ｃの任意の回転半径での回転軌跡Ｃと撹拌羽根３ｃ，１３ｃの回転方向前側の端縁３ｆ，１３ｆとの交点位置Ｘにおける回転軌跡Ｃの接線は、撹拌羽根３ｃ，１３ｃの回転方向前側の端縁３ｆ，１３ｆよりも回転方向前側において、交点位置Ｘよりも径方向外側の撹拌羽根３ｃ，１３ｃの端縁３ｆ，１３ｆと鈍角を成す角度で交差していれば、回転中の撹拌羽根３ｃ，１３ｃの回転方向前側の端縁３ｆ，１３ｆに交点位置Ｘで異物が衝突すると、この交点位置Ｘにおいて回転軌跡Ｃの接線方向に衝突力が働き、回転方向前側の端縁３ｆ，１３ｆと接線との成す衝突角で交点位置Ｘより外側位置の端縁３ｆ，１３ｆと成す衝突角θ１が鈍角となるため、衝突した異物は、回転方向前側の端縁３ｆ，１３ｆの先端（外方）へ向かいやすくなり、その結果、撹拌羽根３ｃ，１３ｃから外方へ振り飛ばされやすくなる。従って、撹拌羽根３ｃ，１３ｃに異物が絡み難くなると共に、このように異物が絡み難くなることから従来のように動力を上げての運転の必要がなくなり、動力が少なくて済むようになる。

また、第１実施形態によれば、図１０に示すように、基準線Ｒ１と点対称の中心線Ｍとの交点Ｓ１と、点対称の中心Ｏとを結んだ線の長さＬ１が、点対称の中心線Ｍに直交し撹拌羽根３ｃの回転方向後側の付け根Ｅ２を通る第２基準線Ｒ２と点対称の中心線Ｍとの交点Ｓ２と、点対称の中心Ｏとを結んだ線の長さＬ２より長くなる構成であり、第２実施形態によれば、図１１に示すように、基準線Ｒ１１と点対称の中心線Ｍとの交点Ｓ１１と、点対称の中心Ｏとを結んだ線の長さＬ１１が、点対称の中心線Ｍに直交し撹拌羽根１３ｃの回転方向後側の付け根Ｅ１２を通る第２基準線Ｒ１２と点対称の中心線Ｍとの交点Ｓ１２と、点対称の中心Ｏとを結んだ線の長さＬ１２より長くなる構成となっている。従って、長さＬ２を長さＬ１と同じ長さとする撹拌羽根や、長さＬ１２を長さＬ１１と同じ長さとする撹拌羽根に比して、撹拌羽根を小さくでき、動力が少なくて済むようになっている。

以上より導かれる本発明によれば、撹拌羽根３ｃの周方向断面における重心を結んだ重心線が、回転中心Ｏよりも回転方向前側に位置する構成となっているため、当該重心線が回転中心Ｏよりも回転方向前側に位置していない撹拌羽根に比して、撹拌羽根を小さくでき、動力が一層少なくて済むようになっている。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、撹拌羽根の回転方向前側の端縁が直線状となっているが、曲線状等であっても良い。

また、上記実施形態においては、ボス３ａ、リブ３ｂ、撹拌羽根３ｃ及び補強板３ｄは、それぞれ別部品とされ、溶接等により一体化されているが、鍛造や鋳造等による一体成形品としても良い。これによれば、型により容易に形成することができる。

また、上記実施形態においては、２枚の撹拌羽根を有する撹拌翼に対する適用を述べているが、３枚以上の撹拌羽根を有する撹拌翼に対しても適用できる。

３…撹拌翼、３ｃ，１３ｃ…撹拌羽根、３ｆ，１３ｆ…回転方向前側の端縁、Ｃ…回転軌跡、Ｘ…交点位置、θ１…衝突角。

Claims

撹拌羽根を備えた撹拌翼であって、
前記撹拌羽根の任意の回転半径での回転軌跡と前記撹拌羽根の回転方向前側の端縁との交点位置における前記回転軌跡の接線は、前記撹拌羽根の回転方向前側の端縁よりも回転方向前側において、前記交点位置よりも径方向外側の前記撹拌羽根の端縁と鈍角を成す角度で交差することを特徴とする撹拌翼。
前記撹拌羽根の周方向断面における重心を結んだ重心線は、回転中心よりも回転方向前側に位置することを特徴とする請求項１記載の撹拌翼。