JP2019181458A

JP2019181458A - 攪拌装置

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Publication number: JP2019181458A
Application number: JP2019041532A
Authority: JP
Inventors: シュテファン・ルーベルク; Ruberg Stefan
Original assignee: Clever Cut GmbH
Current assignee: Clever Cut GmbH
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: JP7347940B2; DE102018107958A1

Abstract

【課題】混合作業中に混合物のためのより良い温度調節を可能にする標準的攪拌装置の提供。【解決手段】壁部２を伴う混合容器及び、混合物の混合のために前記混合容器内に挿入された混合器具を有する攪拌装置であって、前記混合器具が、シャフト４、前記シャフト４を把持する螺旋状帯５、６並びにウェブを有し、駆動設備によって、前記シャフト４の長手方向中心軸周りを旋回可能であって、前記螺旋状帯５、６が三角の横断面基本形を有し、並びに前記混合容器の前記壁部２の方向に傾いた上面１１、１４、混合容器の壁部２へ傾いた下面並びに、前記上面１１、１４を前記下面に結合する背面１３、１６を有し、前記螺旋状帯５、６の前記上面１１、１４と前記背面１３、１６の間に数値として９０°以上の夾角が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、壁部を伴う混合容器及び、混合物の混合のために前記混合容器内に挿入された混合器具を有する攪拌装置に関し、前記混合器具がシャフト並びに前記シャフトを把持する螺旋状帯並びにウェブを有し、前記シャフトの長手方向中心軸周りを、前記混合器具が駆動設備によって旋回可能であり、前記ウェブが前記シャフトと前記螺旋状帯を結合し、前記螺旋状帯が三角の横断面基本形を有し、及び前記混合容器の壁部方向に傾いた上面、前記混合容器壁部へ傾いた下面、並びに上面を下面に結合する背面を有する。

今日、標準的攪拌装置は例えば２つ以上の材料から形成されている混合物を念入りに、及び同時に注意深く掻き混ぜるために用いられている。これに加えて混合器具は、混合容器中の駆動設備によって旋回される。螺旋状帯は旋回に続いて、混合容器の壁部に対して直接的に隣接して扱われる。この際、特に混合容器の壁部に対する螺旋状帯の間隔、及び螺旋状帯の上面と下面の傾斜を経て、掻き混ぜられるべき材料の力学的負荷が構造的に影響され得、これらは混合作業中において、この力学的負荷に圧縮などによって晒されている。

材料を掻き混ぜると同時に、一方において混合容器の壁部は、及び他方において螺旋状帯を伴う混合器具は、混合作業中に混合物の温度に的確に影響するのに役立つ。例えば混合物は、壁部内に設けられた流体チャネルが、又は混合器具の螺旋状帯が調温された流体によって導通されることによって、混合作業中において的確に冷却又は加熱され得る。

但し今日、螺旋状帯の背面は、螺旋状帯の背面と混合物間の相互作用が、それほど顕著でないので熱交換に貢献しない、又は僅かな程度においてのみ貢献する。理由は、螺旋状帯上面と螺旋状帯背面の間に、数値として約６０°〜７０°の範囲における角が形成されていることである。混合容器壁部に対して上面が普通に傾斜している場合、背面についてアンダーカットが形成されていて、その結果、螺旋状帯背面は混合物に接触しない、又は僅かのみ接触する。

本発明の課題は、混合作業中に混合物のためのより良い温度調節を可能にする標準的攪拌装置を記載することである。

本発明は、請求項１の上位概念との関連において、この課題解決のために、螺旋状帯の上面と背面の間に数値として９０°以上の夾角が形成されていることに特徴づけられている。

本発明の特別な長所は、上面及び背面の間に形成される角度の拡大によって、背面の傾斜が拡大され、且つ螺旋状帯の背面におけるアンダーカットが回避されるということにある。それゆえに混合作業中における混合物と背面の接触は、背面も今や関与しているので、熱交換が一層頻繁に、又は一層効果的に行われ得るという帰結を伴って、向上されている。この効果は、上面と下面の間で形成されている角度が変更されない又は、副次的にのみ変更され及び、特に低減される限りにおいて、背面が夾角の拡大によってより長くなることによって、より一層強化される。この背面の延長は、熱交換に関与する平面の拡大へと繋がり、混合物が、一層効果的に熱せられ、又は冷却され得るという結果を伴っている。一層大きな夾角は、同時に混合物の掻き混ぜに関する背面の協働を促し、その結果、本発明が混合作業も一層向上させ、又は混合時間の削減に寄与する。

つまり、本発明の中心的思想は、変更される傾斜に従って、背面が熱交換に、従来に比べて一層著しく関与するように、螺旋状帯の三角の横断面形状を変更することである。本発明は、それゆえに今日の背面の領域における、いずれにせよ垂直壁部の領域における通常のアンダーカットが回避され、又は上面と背面の間に形成された角度が顕著に拡大される時、熱交換が向上され得ることを確認する。

本発明の有利な実施形態に従って、一方における混合容器の壁部と他方における螺旋状帯の背面との間に、鋭角が形成されていて、この鋭角は、＞０°と≦４５°の範囲に、及び好ましくは数値として≧１０°と≦４５°間に存在する。特に混合容器が垂直延在する壁部において鋭角を設けることによって、有利にも背面領域での混合物が旋回に従って増やされる。続いて背面に沿って、混合物がスライドし且つ特に効果的に熱交換が行われ得る。

螺旋状帯の上面と背面の間に形成されている夾角に関する、及び一方における混合容器壁部と他方における螺旋状帯背面との間に形成されている鋭角の数値に関する記載は、常に螺旋状帯の横断面基本形に関係する。この基本形は、３つの結合点が真っ直ぐに結合される時に生じる三角形によって画定されている。螺旋状帯の上面、下面及び背面が、真っ直ぐに形成されている限りにおいて、螺旋状帯の横断面基本形は、螺旋状帯の実際の横断面形状に相応する。但し、螺旋状帯の上面、下面及び／又は背面は本発明の枠内において湾曲して、又は自由形状の面（Ｆｒｅｉｆｏｒｍｆｌａｅｃｈｅ）として形成されていることも可能である。この場合、実際の横断面形状は、横断面基本形から偏倚し且つ、本発明定義のために使われる角度は螺旋状帯横断面の基本形に関連している。

本発明の意味において、混合容器壁部と背面との間の鋭角は、角度が壁部内側から出発して時計回りに又は、右回りに特定されることによって画定されている。

本発明の発展形に従って、螺旋状帯内部に、空洞が形成されている。この空洞内に、第一流体のための、及び特に第一液体のための供給管としての導管が設けられていることがあり得る。有利にも、温度調節された流体は、熱交換が混合物でさらに向上されるという結果を伴いつつ、導管を経て螺旋状帯に供給されることが可能である。例えば、混合作業に従って発生する処理熱は、第一流体によって特に効果的に搬出され得る。第一流体は特にウェブを経て、及び中空シャフトとして形成された混合器具シャフトを経て、導管に及び、引き続いて空洞に導かれる。自由な、つまり導管によって占められていない空洞横断面、ウェブ及び中空シャフトを経て、流体の逆流が生起する。逆流する流体は、それゆえに導管周囲を流れ、且つ内側で螺旋状帯の上面、下面及び背面に沿って導かれている。

本発明の発展形態に従って、混合容器の壁部は、二重カバーの種類に従って形成されている。二重カバーは、内壁及び外壁及び内壁と外壁の間に形成された空隙を有する。第二流体及び特に第二液体は、空隙内で導かれていることが可能である。熱交換は、有利にも二重カバー壁部の設置によって一層向上され得る。

二重カバーの空隙内で、第二流体のために１つ以上の転向板が設けられ得て、この転向板は、内壁及び／又は外壁から、空隙内下方に突出し、且つ第二流体の流れ方向及び／又は流速に影響する。例えば、螺旋状の転向板が設けられ得、この転向板は内側壁部から下方に突出する。特に、内壁から下方に突出する転向板によって、第二流体は、内壁に沿って導かれた後に、且つ加熱された後に、内壁から逸らされることが実現され得る。

本発明の発展形態に従って、混合器具は２つ以上の螺旋状帯を有する。その際、混合器具の個々の又は全ての螺旋状帯が本発明に係る幾何形態を有し得る。

本発明の発展形態に従って、混合容器の壁部は円柱状の壁部区間を、及び混合容器の底部方向おいて円錐状に先細りする壁部区間を有する。本発明の有利な実施形態に従って、一方における混合容器壁部と他方における螺旋状帯背面の間に形成されている鋭角は、この際いずれにしても円柱状の壁部区間の領域において、及び好ましくは円錐状の壁部区間の領域においても形成されている。これによって、特に効果的な熱搬出は、混合物が常に最適に調温されていて、又は例えば底部近傍の領域といった局部においても、混合物の許容されない加熱が回避され得るという結果を伴いつつ、有利にも混合容器の全体領域で保障されている。

この他の従属請求項及び続く明細書から、本発明のさらなる長所、特徴及び詳細が看取される。そこに言及される特徴は随時個別にそれ自体が、又は任意の組み合わせにおいても、発明に本質的であり得る。図面は例えば、本発明の明瞭化にのみ役立ち、且つ限定的性格を有さない。

図１は混合容器と混合容器中に実装された混合器具を有する本発明に係る攪拌装置の俯瞰図であって、この混合器具は複数の螺旋状帯を有する。図２は本発明に係る図１に記載の攪拌装置を通る交線Ａ‐Ａを示している。図３は図２中に図示された攪拌装置の詳細Ｘを示している。図４は図２に記載の攪拌装置の詳細Ｙを示している。図５は混合器具の螺旋状帯横断面の幾何学的特定を原理図で示している。図６は本発明に係る攪拌装置の混合容器の壁部の詳細図である。

本発明に係る攪拌装置における俯瞰図及び攪拌装置の断面図が、図１に及び図２に示されている。本発明に係る攪拌装置は、壁部２を伴う混合容器１を、及びシャフト４を伴う混合器具３を、シャフト４を把持する第一螺旋状帯５を、シャフト４を把持する第二螺旋状帯６を、シャフト４を把持する第三螺旋状帯３４を、及びシャフト４並びに旋状帯５を結合する不図示のウェブを、主要構成部分として有する。この際、混合器具３は、シャフト４の長手中心軸７周囲を攪拌装置の不図示の駆動設備によって旋回され、この駆動設備は好ましくは電気モータを有する。螺旋状帯５は、混合器具３の旋回に従って、壁部壁部２の内側に沿って回転的に導かれ且つ、混合容器１内に設けられた混合物が掻き混ぜられる。

本発明実施例に従って混合容器１の壁部２は、円柱状の壁部区間８を、及び混合容器１の底部９の方向おいて円錐状に先細りする壁部区間１０を設ける。円柱状の壁部区間８に、第一螺旋状帯５が配設されている。第一螺旋状帯５は一定の直径を有し且つ、いずれにしても近似的に一定な壁部２に対する間隔において導かれる。円錐状の壁部区間１０に、第二螺旋状帯６及び第三螺旋状帯３４が配設されている。第二螺旋状帯６と第三螺旋状帯３４は、その半径が底部９方向において低減し且つ、壁部２の円錐状の壁部区間１０に対して基本的に一定の端部スペースが形成されているように構成されている。

第一螺旋状帯５及び第二螺旋状帯６は、三角形状の横断面を有する。螺旋状帯５、６に、壁部２方向において傾いた上面１１、１４、壁部２に向かって傾いた下面１２、１５、及び背面１３、１６が、其々に設けられている。背面１３、１６は、其々が壁部２から逸れていて且つ、上面１１、１４を下面１２、１５に結合する。上面１１、１４、下面１２、１５及び背面１３、１６は、其々が真っ直ぐに形成されている。

第一螺旋状帯５及び第二螺旋状帯６のための横断面拡大図が、図３及び図４において示されている。この際、螺旋状帯５、６の上面１１、１４及び背面１３、１６の間に、９０°以上の夾角２０が形成されていることは、本発明にとって本質的である。それゆえに、面１１、１４及び背面１３、１６の間において、其々に直角又は鈍角が形成されている。従って、一方において上面１１、１４と下面１２、１５の間で及び、他方において下面１２、１５と背面１３、１６の間で、其々に鋭角が形成されている。第一螺旋状帯５にとっても、及び第二螺旋状帯６にとっても、下面１２、１５と背面１３、１６の間の鋭角を、上面１１、１４と下面１２、１５の間に形成された鋭角が、数値的に上回っている。

壁部２の円柱状の壁部区間８に配設されている第一螺旋状帯５に関し、一方における壁部２と他方における螺旋状帯５の背面１３の間に鋭角１７が実装されている。鋭角１７は、この際、角度特定のために壁部２から出発して時計回りにおいて画定されている。鋭角１７の位置と大きさを明瞭にするために、壁部２に平行な補助線１８が、破線で図３に示されている。

同じ手順で画定された鋭角１９は、本発明実施形態のために、壁部２の円錐状壁部区間１０と第二螺旋状帯６の背面１６間において類似する手順で実現されている。この場合、第二螺旋状帯６のための鋭角１９は、一覧性の理由から、壁部２に平行な補助線１８に関して点対称で図示されている。

第一螺旋状帯５も第二螺旋状帯６も、内部に（ｉｎｎｅｎｌｉｅｇｅｎｄ）空洞３０、３１を設ける。第一螺旋状帯５の、又は第二螺旋状帯６の面１１、１２、１３、１４、１５、１６は、例えば相互の溶着によって、又は他の仕様で相応しく結合された薄板又は成形物によって形成されている。導管３２、３３は、其々に空洞３０、３１内で、第一流体のために及び、特に第一液体のために供給管として設置されている。流体は、これに加えて中空シャフトとして形成されているシャフト４を経て且つ、不図示のウェブを経て導管３２、３３に供給される。流体は、端部側で導管３２、３３から流れ出て且つ、続いて空洞３０、３１の自由な横断面、ウェブ及びシャフト４を経て逆流する。この際、流体は螺旋状帯５、６の上面１１、１４、下面１２、１５並びに背面１３、１６に沿って内側から導かれ、及び混合作業中に混合容器内に設けられた混合物を冷却する又は熱する。

第三螺旋状帯３４は、本発明実施例において、シャフト４の自由な端部に設けられていて、この端部は混合容器１の底部９に向けられている。第三螺旋状帯３４の構造は、第一螺旋状帯５の構造に及び、第二螺旋状帯６の構造に幾何学的に相応する。但し第三螺旋状帯３４のための流体誘導が、且つ従って導管が放棄される。第三螺旋状帯３４は、中実又は中空で形成されていることが可能である。

図１〜図４中において、螺旋状帯５、６の有する上面１１、１４及び下面１２、１５及び背面１３、１６は、常に真っ直ぐに形成されている。但し、第一螺旋状帯５の、又は第二螺旋状帯６の面１１、１２、１３、１４、１５、１６は、必ず真っ直ぐである必要はない。螺旋状帯５、６の各面１１、１２、１３、１４、１５、１６は、少なくとも、例えば凹面状に、又は凸面状に曲がっていることが可能である、又は自由表面の形状（Ｆｒｅｉｆｌａｅｃｈｅｎｆｏｒｍ）として画定され得る。夾角２０及び鋭角１７、１９は、それゆえに旋状帯５、６の横断面基本形によって数値として特定される。

幾何学的関係は、図５において詳細に示されている。横断面基本形は、角の頂点又は交点が図示された螺旋状帯の側面表面２３、２４、２５によって形成されていて、真っ直ぐに結合されることで生起する。図５において、一方において破線で図示された補助線２１、２２及び他方における下面２５によって、真っ直ぐな結合線が示されている。この際、第一補助線２１は外側へ曲がった上面２３に及び、第二補助線２２は内側へ曲がった背面２４に配設されている。下面２５は真っ直ぐである。それゆえに横断面基本形は、上面２３の領域、且つ背面２４の領域において螺旋状帯の実際の横断面形状から偏倚する一方で、下面２５の領域において、実際の横断面形状と一致する。夾角２０は従って、この例において第一補助線２１と第二補助線２２の間で特定されていて、これに対して、鋭角１７は壁部２に平行な補助線１８と第二補助線２２の間で特定されている。

本発明に従って、混合容器１の壁部２は二重カバーの種類に従って形成されているように設けられ得る。それゆえに壁部２は、内壁２６及び、内壁２６に対して離間して設けられている外壁２７を有している。内壁２６と外壁２７の間に空隙２８が形成されていて、この空隙は第二流体の、及び特に第二液体の受容に役立つ。

二重カバー壁部２の内壁２６から外壁２７の方向において、少なくとも１つの転向板２９が下方に突出し、この転向板は例えば螺旋状に、又は渦巻状に空隙２８内で導かれていて、及び第二流体を方向転換する、及び特に内壁２６から延出するのに役立っている。転向板２９は本発明実施例において、内壁２６と外壁２７の間に形成された空隙２８の凡そ中央まで延在する。

上面１１、１４は、例えば混合容器１の壁部２方向において、下面１２、１５を越えて突出し得る。上面１１、１４は続いて螺旋状帯５、６の、例えば環状に形成された鍔部を画定する。鍔部の領域において、例えば波形又は歯型といった輪郭付けが形成されていることが可能である。

同一の構成部材及び構成部材の機能は、同一の参照符号によって印されている。

Claims

壁部（２）を伴う混合容器及び、混合物の混合のために前記混合容器（１）内に挿入された混合器具（３）を有する攪拌装置であって、前記混合器具（３）が、シャフト（４）並びに前記シャフト（４）を把持する螺旋状帯（５、６、３４）並びにウェブを有し、及び駆動設備によってシャフト（４）の長手方向中心軸（７）周りを旋回可能であって、ウェブが前記シャフト（４）と前記螺旋状帯（５、６、３４）を結合し、及び前記螺旋状帯（５、６、３４）が三角の横断面基本形を有し及び、前記混合容器（１）の前記壁部（２）の方向に傾いた上面（１１、１４）、前記混合容器（１）の前記壁部（２）へ傾いた下面（１２、１５）、並びに前記上面（１１、１４）を前記下面（１２、１５）に結合する背面（１３、１６）を有し、前記螺旋状帯（５、６、３４）の前記上面（１１、１４）と前記背面（１３、１６）の間に数値として９０°以上の夾角（２０）が形成されていることを特徴とする攪拌装置。
一方における前記混合容器（１）の前記壁部（２）と他方における前記螺旋状帯（５、６、３４）の前記背面（１３、１６）の間に鋭角（１７、１９）が形成されていて、数値として＞０°と≦４５°の範囲に、及び好ましくは≧１０°と≦４５°の間に前記鋭角（１７、１９）があることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
前記螺旋状帯（５、６、３４）の前記上面（１１、１４）及び／又は前記下面（１２、１５）及び／又は前記背面（１３、１６）が、当該横断面基本形に関して凹面状に曲がっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌装置。
前記螺旋状帯（５、６、３４）の前記上面（１１、１４）及び／又は前記下面（１２、１５）及び／又は前記背面（１３、１６）が、前記横断面基本形に関して凹面状に曲がっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の攪拌装置。
前記螺旋状帯（５、６、３４）の前記上面（１１、１４）及び／又は前記下面（１２、１５）及び／又は前記背面（１３、１６）が、前記横断面基本形に関して真っ直ぐに形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の攪拌装置。
前記螺旋状帯（５、６）の内部において空洞（３０、３１）が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の攪拌装置。
前記空洞（３０、３１）内に、第一流体のために、及び好ましくは第一液体のために導管（３２、３３）が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の攪拌装置。
前記混合容器（１）の前記壁部（２）が、二重カバーの種類に従って、内壁（２６）及び外壁（２７）を伴って形成されていて、前記内壁（２６）が前記外壁（２７）から離間していて且つ、この間隙に空隙（２８）が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の攪拌装置。
前記空隙（２８）が第二流体の受容のために、及び好ましくは第二液体の受容のために形成されていることを特徴とする請求項８に記載の攪拌装置。
前記内壁（２６）から、及び／又は前記外壁（２７）から、前記空隙（２８）内に設けられている第二流体のための少なくとも１つの転向板が、前記空隙（２８）内下方へ突出することを特徴とする請求項９に記載の攪拌装置。
前記混合器具（３）が、２つ以上の螺旋状帯（５、６、３４）を設けることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の攪拌装置。
前記混合容器（１）の前記壁部（２）が、円柱状の壁部区間（８）並びに円錐状に先細りする壁部区間（１０）を有し及び、前記混合容器（１）の前記壁部（２）と前記螺旋状帯（５、６、３４）の前記背面（１３、１６）の間の鋭角（１７、１９）が、いずれにしても円柱状の壁部区間（８）の領域に、並びに好ましくは円錐状壁部区間（１０）の領域にも形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の攪拌装置。