JP2020081955A - Stirring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撹拌装置に関する。 The present invention relates to a stirring device.
従来、側壁の周辺に蛇管が設けられた角型の撹拌槽の内部において、蛇管の内部を流れる熱媒体により被撹拌物の温度を調整しながら撹拌翼により被撹拌物を撹拌する撹拌装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この撹拌装置では、撹拌翼から下向きに吐出された被撹拌物が撹拌槽の底部に沿って広がり、底部と蛇管の下の隙間を通った後、撹拌槽の側壁と蛇管との間を通って上昇する。 Conventionally, a stirring device is known which stirs an object to be stirred with a stirring blade while adjusting the temperature of the object to be stirred by a heat medium flowing inside the spiral tube inside a rectangular stirring tank in which a coil is provided around the side wall. (For example, see Patent Document 1). In this stirring device, the object to be stirred discharged downward from the stirring blade spreads along the bottom of the stirring tank, passes through the gap between the bottom and the flexible tube, and then passes between the side wall of the mixing vessel and the flexible tube. To rise.
しかしながら、上記の撹拌槽では、被撹拌物が壁面と蛇管との間を通って上昇する際に蛇管との接触が不足し、被撹拌物と蛇管との間の熱交換が十分行われないことがあった。 However, in the above stirring tank, when the object to be stirred goes up between the wall surface and the flexible tube, the contact with the flexible tube is insufficient, and heat exchange between the object to be stirred and the flexible tube is not sufficiently performed. was there.
本発明は、撹拌槽内の被撹拌物を効率よく加熱又は冷却できる撹拌装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a stirring device that can efficiently heat or cool an object to be stirred in a stirring tank.
上述した目的を達成する本発明の一態様に係る撹拌装置は、角型の撹拌槽と、前記撹拌槽内で鉛直方向に伸びる回転軸により回転可能に支持された撹拌翼と、前記撹拌槽の側壁と前記撹拌翼との間に設けられ、前記撹拌槽内の温度を調整する温度調整手段と、を備え、前記温度調整手段の少なくとも一部が前記側壁からの水平距離が90mm以下の範囲内に配置されている。 A stirring device according to one aspect of the present invention to achieve the above object, a rectangular stirring tank, a stirring blade rotatably supported by a rotating shaft extending in the vertical direction in the stirring tank, of the stirring tank A temperature adjusting means provided between the side wall and the stirring blade for adjusting the temperature in the stirring tank, and at least a part of the temperature adjusting means has a horizontal distance from the side wall of 90 mm or less. It is located in.
開示の撹拌装置によれば、撹拌槽内の被撹拌物を効率よく加熱又は冷却できる。 According to the disclosed stirring device, the object to be stirred in the stirring tank can be efficiently heated or cooled.
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, non-limiting exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In all the accompanying drawings, the same or corresponding members or parts will be denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant description will be omitted.
一実施形態の撹拌装置について説明する。図1は、一実施形態の撹拌装置の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1の撹拌装置の側面図である。図3は、図1の撹拌装置の平面図である。 A stirrer according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a stirring device according to an embodiment. FIG. 2 is a side view of the stirring device of FIG. FIG. 3 is a plan view of the stirring device of FIG.
撹拌装置1は、撹拌槽10と、回転軸20と、撹拌翼30と、蛇管40と、を備え、撹拌槽10の内部にて少なくとも2種以上の撹拌対象の原料(以下「被撹拌物」という。)を撹拌する装置である。被撹拌物としては、例えばニッケルと硫黄とを含む粉状物質を硫黄の融点以上に加熱することにより生成される固液スラリーが挙げられる。
The stirring
撹拌槽10は、被撹拌物を収容する容器であり、角型の形状を有する。撹拌槽10が角型の形状を有することにより、複数個の撹拌槽10を隣接して配置する場合、円筒型の容器である場合と比較して単位面積当たりの容積効率を約20%高めることができる。撹拌槽10の上部は開口しており、撹拌槽10の上部から被撹拌物が投入される。撹拌槽10の底部10bは、撹拌槽10内の被撹拌物を排出する排出口(図示せず)へ下降する傾斜を有する傾斜面を形成することが好ましい。これにより、撹拌槽10内の被撹拌物をスムーズに排出できる。ただし、撹拌槽10の底部10bは傾斜面を形成することなく、例えば図4に示されるように、平坦面を形成していてもよい。なお、図4は、一実施形態の撹拌装置の変形例を説明するための図である。
The
回転軸20は、撹拌槽10内で鉛直方向に伸びて設けられている。回転軸20の上端には、回転軸20を回転駆動する駆動手段(図示せず)が設けられ、駆動手段の駆動力により回転軸20が回転する。駆動手段は、例えば減速機付モータであってよい。なお、駆動手段は、回転軸20の下端に設けられていてもよい。
The rotating
撹拌翼30は、回転軸20に取り付けられている。撹拌翼30は、回転軸20を回転中心として回転することで、回転軸20と平行な方向の流れ、例えば被撹拌物を下向きに吐出する流れを形成する。撹拌翼30の種類は、特に限定されないが、例えば被撹拌物の粘度、撹拌槽10の大きさ等に応じて選択される。撹拌翼30の種類としては、例えばプロペラ、ピッチドパドル形、傾斜タービン形等が挙げられる。撹拌翼30の数は、特に限定されないが、被撹拌物の粘度、撹拌槽10の大きさ等に応じて選択される。撹拌翼30の数は、1つであってもよく、2つ以上であってもよい。一実施形態では、回転軸20に3つの撹拌翼30a,30b,30cが上下方向に間隔を空けて取り付けられている。なお、図1から図3では、撹拌翼30a,30b,30cの具体的な形状の図示を省略し、いずれも円柱形状で示している。
The stirring
蛇管40は、撹拌槽10の側壁10sと撹拌翼30との間に設けられ、撹拌槽10内の温度を調整する温度調整手段である。蛇管40は、回転軸20と同じ軸方向の螺旋軸を有する螺旋状に形成され、内部に熱媒体を通流する配管である。ここで、螺旋とは、回転しながら回転面(図1〜3におけるXY平面)に垂直成分のある方向(図1〜3におけるZ方向)へ上昇する曲線を意味し、回転面における形状は特に限定されない。回転面における形状は、例えば円形、楕円形、矩形等であってもよく、また例えば図3に示されるように、直線と曲線とを組み合わせた形状であってもよい。熱媒体は、例えば蒸気等の熱媒、水等の冷媒であってよい。蛇管40の内部に熱媒を流すことにより、撹拌槽10の内部を加熱して被撹拌物を加熱できる。また、蛇管40の内部に冷媒を流すことにより、撹拌槽10の内部を冷却して被撹拌物を冷却できる。例えば、撹拌槽10の内部にてニッケルと硫黄とを含む粉状物質を投入して撹拌する場合、蛇管40の内部に熱媒を流すことで撹拌槽10の内部を硫黄の融点以上、ニッケルの融点未満の温度に加熱する。一実施形態では、撹拌槽10の4つの角部のそれぞれに側壁10sから所定の間隔を有して蛇管40a,40b,40c,40dが設けられている。ただし、蛇管40の配置及び数は図示の例に限定されるものではない。また、図示の例では、蛇管40は支持部材41により撹拌槽10に固定されているが、上方から吊るされていてもよい。
The
蛇管40の外側部401は、撹拌槽10の側壁10sに沿って配置されている。蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの間の水平距離Lは90mm以下である。これにより、撹拌翼30から下向きに吐出された被撹拌物が撹拌槽10の底部10bに沿って広がり、底部10bと蛇管40の下の隙間を通った後に側壁10sに沿って形成される流速の大きい上昇流の近傍に蛇管40が位置する。そのため、流速が大きい被撹拌物を蛇管40に接触させることができるので、伝熱速度が大きくなる。その結果、撹拌槽10内の被撹拌物を効率よく加熱又は冷却できる。なお、蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの間の水平距離Lとは、外側部401の外端と側壁10sとの間の水平距離を意味する。
The
また、蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの間の水平距離Lは50mm以上であることが好ましい。これにより、撹拌槽10に収容された被撹拌物を排出して蛇管40の表面をブラシ等により清掃する等のメンテナンス時の作業が容易に行える。また、蛇管40が撹拌槽10の上方から吊るされている場合、撹拌槽10内の被撹拌物の流れによって蛇管40が揺れて撹拌槽10の側壁10sに衝突して撹拌槽10の寿命が短くなる場合があるが、水平距離Lを50mm以上確保していれば衝突を抑制できる。
Further, the horizontal distance L between the
以上に説明したように、一実施形態の撹拌装置1によれば、蛇管40の一部である外側部401が撹拌槽10の側壁10sからの水平距離Lが90mm以下の範囲内に配置されている。これにより、撹拌翼30から下向きに吐出された被撹拌物が撹拌槽10の底部10bに沿って広がり、底部10bと蛇管40の下の隙間を通った後に側壁10sに沿って形成される流速の大きい上昇流の近傍に蛇管40が位置する。そのため、流速が大きい被撹拌物を蛇管40に接触させることができるので、伝熱速度が大きくなる。その結果、撹拌槽10内の被撹拌物を効率よく加熱又は冷却できる。
As described above, according to the
〔シミュレーション結果〕
以下、一実施形態の撹拌装置の効果を確認したシミュレーション結果について説明する。
〔simulation result〕
Hereinafter, a simulation result for confirming the effect of the stirring device according to the embodiment will be described.
(条件1)
条件1の撹拌装置は、撹拌槽10の内部に鉛直方向に伸びる回転軸20により回転可能に支持された3つの撹拌翼30a,30b,30cを有し、撹拌槽10の側壁10sの四隅にそれぞれ呼び径が50Aの鋼管で形成された蛇管40を備える。撹拌槽10は、4m角で高さが3.3mの角型の形状を有する。蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの水平距離Lは、120mmである。
(Condition 1)
The stirring device of the
(条件2)
条件2の撹拌装置は、蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの水平距離Lが90mmである。なお、その他の構成については、条件1の撹拌装置と同様である。
(Condition 2)
In the stirring device under the condition 2, the horizontal distance L between the
(条件3)
条件3の撹拌装置は、蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの水平距離Lが70mmである。なお、その他の構成については、条件1の撹拌装置と同様である。
(Condition 3)
In the stirring device under the condition 3, the horizontal distance L between the
(条件4)
条件4の撹拌装置は、蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの水平距離Lが50mmである。なお、その他の構成については、条件1の撹拌装置と同様である。
(Condition 4)
In the stirring device under the condition 4, the horizontal distance L between the
(評価)
ANSYS社の汎用熱流体解析ソフトウェア(CFX)を用いた気液二相流(自由界面)解析により、条件1〜4の撹拌装置を用いた場合の蛇管40に接する融液の量を評価した。
(Evaluation)
By a gas-liquid two-phase flow (free interface) analysis using general-purpose thermo-fluid analysis software (CFX) from ANSYS, the amount of the melt in contact with the
評価の際、気相として空気、液相として溶融硫黄の物性値(工場の操業条件)を適用し、乱流モデルとしてSST(Shear Stress Transport)モデルを用いた。また、蛇管40に接する融液の量を評価するため、蛇管40から5mm離れた面上で融液の速度を積分し、その積分値を蛇管40に接する融液の量とみなして評価した。
At the time of evaluation, air was used as the gas phase, the physical properties of molten sulfur (the operating conditions of the factory) were applied as the liquid phase, and the SST (Shear Stress Transport) model was used as the turbulence model. Further, in order to evaluate the amount of the melt in contact with the
CFXを用いた評価の結果、蛇管40に接する融液の量は、条件1では32.6m3/秒、条件2では36.2m3/秒、条件3では38.73m3/秒、条件4では42.1m3/秒であった。これらの結果から、蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの水平距離を90mm、70mm、50mmとすることにより、蛇管40に接する融液の量が増加し、撹拌槽10内の融液を効率よく加熱又は冷却できると考えられる。また、蛇管40の外側部401と撹拌槽10の側壁10sとの水平距離を短くするほど、蛇管40に接する融液の量が増加し、撹拌槽10内の融液をより効率よく加熱又は冷却できると考えられる。
Results of evaluation using CFX, the amount of the melt in contact with the
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The above-described embodiments may be omitted, replaced, or modified in various forms without departing from the scope and spirit of the appended claims.
上記の実施形態では、温度調整手段の一例として内部に熱媒体を通流する配管を螺旋状に形成した蛇管40を説明したが、これに限定されない。温度調整手段は、例えばシーズヒータ等であってもよい。
In the above-described embodiment, the
1 撹拌装置
10 撹拌槽
10s 側壁
20 回転軸
30 撹拌翼
40 蛇管
1 Stirring
Claims (6)
前記撹拌槽内で鉛直方向に伸びる回転軸により回転可能に支持された撹拌翼と、
前記撹拌槽の側壁と前記撹拌翼との間に設けられ、前記撹拌槽内の温度を調整する温度調整手段と、
を備え、
前記温度調整手段の少なくとも一部が前記側壁からの水平距離が90mm以下の範囲内に配置されている、
撹拌装置。 A square stirring tank,
A stirring blade rotatably supported by a rotating shaft extending in the vertical direction in the stirring tank,
A temperature adjusting unit that is provided between the side wall of the stirring tank and the stirring blade and that adjusts the temperature in the stirring tank,
Equipped with
At least a part of the temperature adjusting means is arranged within a range in which a horizontal distance from the side wall is 90 mm or less,
Stirrer.
請求項1に記載の撹拌装置。 The temperature adjusting means is a pipe through which a heat medium flows.
The stirring device according to claim 1.
請求項2に記載の撹拌装置。 The pipe is formed in a spiral shape having a spiral axis in the same axial direction as the rotating shaft,
The stirring device according to claim 2.
請求項3に記載の撹拌装置。 The pipe has an outer portion arranged along the side wall and having a horizontal distance from the side wall of 90 mm or less.
The stirring device according to claim 3.
請求項4に記載の撹拌装置。 The outer portion is arranged within a range in which a horizontal distance from the side wall is 50 mm or more,
The stirring device according to claim 4.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の撹拌装置。 The stirring blade forms a flow for discharging the object to be stirred housed in the stirring tank downward,
The stirring device according to any one of claims 1 to 5.
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Cited By (1)
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WO2022265055A1 (en) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 信越化学工業株式会社 | Reaction apparatus and method for producing vinyl-based polymer |
Citations (2)
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JPS62244429A (en) * | 1986-04-16 | 1987-10-24 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Stirrer |
JP2017127817A (en) * | 2016-01-20 | 2017-07-27 | 住友金属鉱山株式会社 | Agitating device and method for producing nickel powder |
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