JP3184685B2 - 気体を液体またはスラリ中に分散する方法および装置 - Google Patents
気体を液体またはスラリ中に分散する方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体を液体中に分散
し、この分散に使用する気体をロータに設けられた分散
用ブレードを介してその液体中に供給するための方法と
装置に関するものである。
し、この分散に使用する気体をロータに設けられた分散
用ブレードを介してその液体中に供給するための方法と
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第4,078,026 号では、気体を液
体中に分散するための装置を紹介し、前記装置の１つの
好適な実施例によれば、被分散気体はロータの中空軸を
介して導入され、特定の気体ダクトを通して液状スラリ
へ注入される。米国特許第4,078,026 号のこの装置は、
処理中は液体またはスラリ中に沈めて、装置の少なくと
もステータとロータは完全に液体面またはスラリ面の下
に位置するようにする。
体中に分散するための装置を紹介し、前記装置の１つの
好適な実施例によれば、被分散気体はロータの中空軸を
介して導入され、特定の気体ダクトを通して液状スラリ
へ注入される。米国特許第4,078,026 号のこの装置は、
処理中は液体またはスラリ中に沈めて、装置の少なくと
もステータとロータは完全に液体面またはスラリ面の下
に位置するようにする。
【０００３】米国特許第4,425,232 号からは、ロータ・
ステータポンプ組立体が公知であり、そのロータ本体
は、ハブ、ブレードおよび上部プレートの各部材を有
し、一定の構造を形成している。気体流は、気体チャン
バに導入されるが、気体チャンバから横に排出され、ス
ラリ分散用に設けられた可動ブレードの表面に沿って気
体ポケットに流入する。
ステータポンプ組立体が公知であり、そのロータ本体
は、ハブ、ブレードおよび上部プレートの各部材を有
し、一定の構造を形成している。気体流は、気体チャン
バに導入されるが、気体チャンバから横に排出され、ス
ラリ分散用に設けられた可動ブレードの表面に沿って気
体ポケットに流入する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の米国特許による
両装置において、これらの装置の駆動力は気体の供給量
に依存しているため、気体の供給が遮断されると、駆動
力は本質的に増す。さらに、遮断後は、周囲のスラリに
含まれている粒子が分散工程にとって大切な気体注入口
を塞ぐことがある。したがって、装置を再始動すると、
気体の液体中への分散が実質的にさらに困難になるか、
またはほとんど全停止状態となる。
両装置において、これらの装置の駆動力は気体の供給量
に依存しているため、気体の供給が遮断されると、駆動
力は本質的に増す。さらに、遮断後は、周囲のスラリに
含まれている粒子が分散工程にとって大切な気体注入口
を塞ぐことがある。したがって、装置を再始動すると、
気体の液体中への分散が実質的にさらに困難になるか、
またはほとんど全停止状態となる。
【０００５】本発明は、従来技術の欠点のいくつかを解
消し、改善され、より確実に動作する、気体を液体中に
分散する装置を作ることを目的とする。
消し、改善され、より確実に動作する、気体を液体中に
分散する装置を作ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による気体を液体
またはスラリ中に分散する装置では、装置により取り込
まれる力を均衡させるために、ロータブレードの形成す
る外周の分散面上に気体排出口を設けて、分散処理の開
始時に、気体排出口に流入する恐れのある粒子をそこか
ら除去できるようにしている。本発明の主たる新規な特
徴は、添付の特許請求の範囲に明らかである。
またはスラリ中に分散する装置では、装置により取り込
まれる力を均衡させるために、ロータブレードの形成す
る外周の分散面上に気体排出口を設けて、分散処理の開
始時に、気体排出口に流入する恐れのある粒子をそこか
ら除去できるようにしている。本発明の主たる新規な特
徴は、添付の特許請求の範囲に明らかである。
【０００７】本発明によれば、ロータブレードは箱状に
形成され、ロータブレード内で生じる液圧によって本質
的にロータブレードの側壁間の距離が広がる。このよう
な液圧は、ロータへ気体供給を開始すると都合よく生
じ、停止中にロータブレードおよび気体注入配管の内部
を流れる液体部分ばかりでなく、それに含まれる可能性
のあるどんな有害な成分も、分散処理自体の開始前に都
合よく除去することができる。さらに本発明によれば、
ロータの内部構造は、ロータ軸の側から見た時、密閉空
間内でロータブレードの側壁の外縁により形成された分
散面上へ被分散気体が導入されるように、都合よく配列
されている。ここで、例えばロータ構体の中心部に気体
分配チャンバが形成され、被分散気体はそこからロータ
ブレードへ流入し、このロータブレードは、前記チャン
バに対して放射状に配列されている。この気体分配チャ
ンバはまた、ロータの内部に形成して、ロータブレード
の上または下にガイド部材を設けることもできる。その
内部空間は、被分散気体がそのガイド部材を通って下方
または上方のいずれかへロータブレードに向って流れる
ように設計されている。したがって、分散処理中に空気
が混入される液体は、分散面上でのみ分散気体と接触す
ることになる。この分散面には、ロータブレード１枚に
つき少なくとも１つの気体排出口が設けられている本発
明のロータブレードは１個または数個の箱状要素からな
り、この箱状要素は、互いの上部に実質的に垂直な位置
に配列されている。その外縁によって、ロータ軸から見
た場合、分散気体と空気混合すべき液体との間にロータ
ブレードの分散面が形成される。
形成され、ロータブレード内で生じる液圧によって本質
的にロータブレードの側壁間の距離が広がる。このよう
な液圧は、ロータへ気体供給を開始すると都合よく生
じ、停止中にロータブレードおよび気体注入配管の内部
を流れる液体部分ばかりでなく、それに含まれる可能性
のあるどんな有害な成分も、分散処理自体の開始前に都
合よく除去することができる。さらに本発明によれば、
ロータの内部構造は、ロータ軸の側から見た時、密閉空
間内でロータブレードの側壁の外縁により形成された分
散面上へ被分散気体が導入されるように、都合よく配列
されている。ここで、例えばロータ構体の中心部に気体
分配チャンバが形成され、被分散気体はそこからロータ
ブレードへ流入し、このロータブレードは、前記チャン
バに対して放射状に配列されている。この気体分配チャ
ンバはまた、ロータの内部に形成して、ロータブレード
の上または下にガイド部材を設けることもできる。その
内部空間は、被分散気体がそのガイド部材を通って下方
または上方のいずれかへロータブレードに向って流れる
ように設計されている。したがって、分散処理中に空気
が混入される液体は、分散面上でのみ分散気体と接触す
ることになる。この分散面には、ロータブレード１枚に
つき少なくとも１つの気体排出口が設けられている本発
明のロータブレードは１個または数個の箱状要素からな
り、この箱状要素は、互いの上部に実質的に垂直な位置
に配列されている。その外縁によって、ロータ軸から見
た場合、分散気体と空気混合すべき液体との間にロータ
ブレードの分散面が形成される。
【０００８】ロータブレードの形成に用いたれたこの箱
状要素はさらに、少なくとも２つの部品からなり、この
要素部品は断面が閉ループを形成している。したがっ
て、この要素部品は箱の壁を形成している。前記部品
は、少なくともその部品の１つが残りの部品より実質的
に薄いか、もしくはより弾性的であるか、または圧力抵
抗の弱い材料からなるように製造され、この場合、箱の
内部に生じる液圧によって箱の壁が互いに引き離されて
離間する。
状要素はさらに、少なくとも２つの部品からなり、この
要素部品は断面が閉ループを形成している。したがっ
て、この要素部品は箱の壁を形成している。前記部品
は、少なくともその部品の１つが残りの部品より実質的
に薄いか、もしくはより弾性的であるか、または圧力抵
抗の弱い材料からなるように製造され、この場合、箱の
内部に生じる液圧によって箱の壁が互いに引き離されて
離間する。
【０００９】本発明によるロータブレードの箱状要素の
部品は、互いに連結して、その断面は、都合よくその頂
点が上方または下方に向いた矩形またはくさび状のいず
れかにしてある。
部品は、互いに連結して、その断面は、都合よくその頂
点が上方または下方に向いた矩形またはくさび状のいず
れかにしてある。
【００１０】
【作用】本発明の分散装置は、スイッチを切ると、ロー
タの回転が停止して、分散気体の供給が停止する。ここ
で、周囲の液体は箱状要素へ、ロータブレードの分散面
上に位置する分散気体排出口を通って自由に流入する。
通常の処理条件では、周囲にある液体は、分散に不利な
成分を含有してこの気体排出口を塞ぐことがある。した
がって、ロータブレードの分散面上に位置する気体排出
口を通ってロータブレードのなかへ、分散気体排出口を
塞ぐことのある粒子が流入することもあり得る。本発明
によるロータブレードでは、排出口は幅が約１〜５mmで
あり、この場合、この幅の排出口によって、大きな有害
成分または物質のロータブレードへの流入が防止され
る。本発明のロータブレードを少なくとも２つの互いに
連結した部品で構成し、これら部品の少なくとも１つが
残りの部品より液圧に対する抵抗が劣るようにすること
によって、気体の排出に不利な成分を分散処理の開始時
に都合よくロータブレードの内部から除去するようにし
ている。この有害成分は、本発明によるロータの内部か
ら都合よく除去される。なぜなら、排出液の圧力に対し
て異なる抵抗力を有するこれらの部品は、互いに離隔さ
れ、分散気体の排出口が液体の排出中は２〜５倍に広が
るからである。ここでこれら不利な成分は、分散気体自
体の排出前にロータブレードの内部から都合よく除去さ
れる。液体が気体排出口から流出してしまうと、前記排
出口の離れていた壁は元の位置に戻る。
タの回転が停止して、分散気体の供給が停止する。ここ
で、周囲の液体は箱状要素へ、ロータブレードの分散面
上に位置する分散気体排出口を通って自由に流入する。
通常の処理条件では、周囲にある液体は、分散に不利な
成分を含有してこの気体排出口を塞ぐことがある。した
がって、ロータブレードの分散面上に位置する気体排出
口を通ってロータブレードのなかへ、分散気体排出口を
塞ぐことのある粒子が流入することもあり得る。本発明
によるロータブレードでは、排出口は幅が約１〜５mmで
あり、この場合、この幅の排出口によって、大きな有害
成分または物質のロータブレードへの流入が防止され
る。本発明のロータブレードを少なくとも２つの互いに
連結した部品で構成し、これら部品の少なくとも１つが
残りの部品より液圧に対する抵抗が劣るようにすること
によって、気体の排出に不利な成分を分散処理の開始時
に都合よくロータブレードの内部から除去するようにし
ている。この有害成分は、本発明によるロータの内部か
ら都合よく除去される。なぜなら、排出液の圧力に対し
て異なる抵抗力を有するこれらの部品は、互いに離隔さ
れ、分散気体の排出口が液体の排出中は２〜５倍に広が
るからである。ここでこれら不利な成分は、分散気体自
体の排出前にロータブレードの内部から都合よく除去さ
れる。液体が気体排出口から流出してしまうと、前記排
出口の離れていた壁は元の位置に戻る。
【００１１】このように本発明によれば、少なくとも部
分的に液体中またはスラリに沈めた回転可能なロータ
と、それに接続したブレードとを使用して、気体を液体
またはスラリに分散する方法および装置において、被分
散気体は、気体導管を介してロータの内部へ、そしてさ
らに、ロータブレードに形成され幅の調節可能な少なく
とも１つの排出口を介して周囲の液体またはスラリへ導
入される。
分的に液体中またはスラリに沈めた回転可能なロータ
と、それに接続したブレードとを使用して、気体を液体
またはスラリに分散する方法および装置において、被分
散気体は、気体導管を介してロータの内部へ、そしてさ
らに、ロータブレードに形成され幅の調節可能な少なく
とも１つの排出口を介して周囲の液体またはスラリへ導
入される。
【００１２】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明をより詳細に
説明する。
説明する。
【００１３】図１によれば、分散処理中は、ロータ軸２
を作動アセンブリ13によって回動すると、分散気体（こ
の場合は空気）が導気管１を介して、ロータ軸２の周囲
に形成されている中間スペース３へ導入される。この中
間スペース３は、ロータ軸２の周囲がシーリング４によ
って密封されている。中間スペース３からは、さらに空
気が入口５を介して中空ロータ軸２へ導入される。ロー
タ軸２の内部からは、ロータ６内に形成されたチャンバ
７へ空気が放出される。チャンバ７からは、ロータブレ
ード８へ放射状に空気が排出される。このブレードは、
箱状要素で作られている。ロータブレード８の箱状要素
（図２および図３）は、この箱の実質的に垂直な側壁９
がロータ軸２から外方へ向かうにつれ徐々に収束するよ
うに形成されている。ロータブレード８のこの箱状要素
はさらに、２つの部品10および11からなり、断面が閉ル
ープを形成している。部品10は部品11より幾分薄い材料
で作られて、ロータブレードから排出される液圧が部品
10に作用し、部品10および11がさらに離隔されて、前記
部品10と同11との間に位置する分散気体の排出口12が広
がるようになっている。
を作動アセンブリ13によって回動すると、分散気体（こ
の場合は空気）が導気管１を介して、ロータ軸２の周囲
に形成されている中間スペース３へ導入される。この中
間スペース３は、ロータ軸２の周囲がシーリング４によ
って密封されている。中間スペース３からは、さらに空
気が入口５を介して中空ロータ軸２へ導入される。ロー
タ軸２の内部からは、ロータ６内に形成されたチャンバ
７へ空気が放出される。チャンバ７からは、ロータブレ
ード８へ放射状に空気が排出される。このブレードは、
箱状要素で作られている。ロータブレード８の箱状要素
（図２および図３）は、この箱の実質的に垂直な側壁９
がロータ軸２から外方へ向かうにつれ徐々に収束するよ
うに形成されている。ロータブレード８のこの箱状要素
はさらに、２つの部品10および11からなり、断面が閉ル
ープを形成している。部品10は部品11より幾分薄い材料
で作られて、ロータブレードから排出される液圧が部品
10に作用し、部品10および11がさらに離隔されて、前記
部品10と同11との間に位置する分散気体の排出口12が広
がるようになっている。
【００１４】本発明の方法を適用する際、固体粒子を含
む分散可能な液体またはスラリにロータを部分的に沈ま
せて、分散気体として働く空気を液体表面の上から導気
管１を介して中間スペース３を通してロータ軸２へ注入
する。この液没に関連して、また他の場合にも、空気供
給を遮断すると、分散に供する液体またはスラリに含ま
れる固体粒子は、排出口12を介してロータブレード８へ
自由に流入できる。このような場合、装置の停止もあり
得る。空気供給を開始すると、ロータ内部に存在する分
散可能な液体またはスラリに圧力衝撃を与える。本発明
によれば、この圧力衝撃は、ロータブレード８の箱状要
素の部品11には有利に作用する。部品11は、図４によれ
ば、ロータブレードの部品10より薄い材料で作られてい
る。この圧力衝撃のため、ロータブレードの部品11は有
利に屈曲して排出口の幅が増し、ロータブレード８の内
部へ流入する恐れのある固体粒子は、周囲の液体または
スラリへ都合よく戻される。
む分散可能な液体またはスラリにロータを部分的に沈ま
せて、分散気体として働く空気を液体表面の上から導気
管１を介して中間スペース３を通してロータ軸２へ注入
する。この液没に関連して、また他の場合にも、空気供
給を遮断すると、分散に供する液体またはスラリに含ま
れる固体粒子は、排出口12を介してロータブレード８へ
自由に流入できる。このような場合、装置の停止もあり
得る。空気供給を開始すると、ロータ内部に存在する分
散可能な液体またはスラリに圧力衝撃を与える。本発明
によれば、この圧力衝撃は、ロータブレード８の箱状要
素の部品11には有利に作用する。部品11は、図４によれ
ば、ロータブレードの部品10より薄い材料で作られてい
る。この圧力衝撃のため、ロータブレードの部品11は有
利に屈曲して排出口の幅が増し、ロータブレード８の内
部へ流入する恐れのある固体粒子は、周囲の液体または
スラリへ都合よく戻される。
【００１５】図４において、分散処理中に作動アセンブ
リ20がロータ軸21を回動させ、分散気体として働く空気
が導気管22を介して、ロータ軸21の周囲に位置する中間
スペース23へ導入される。この中間スペース23は、軸21
に対してシーリング24によって密封されている。この中
間スペース23からは、空気が入口25を介してロータ軸21
の内部へ導入される。ロータ軸21内からは、空気が先
ず、ロータブレード26の下に取り付けられたガイド部材
27の内部へ、そしてさらに上方へ向かい、箱状ロータブ
レード26の分散面に設けられた排出口28を通して周囲の
液体へ排出される。
リ20がロータ軸21を回動させ、分散気体として働く空気
が導気管22を介して、ロータ軸21の周囲に位置する中間
スペース23へ導入される。この中間スペース23は、軸21
に対してシーリング24によって密封されている。この中
間スペース23からは、空気が入口25を介してロータ軸21
の内部へ導入される。ロータ軸21内からは、空気が先
ず、ロータブレード26の下に取り付けられたガイド部材
27の内部へ、そしてさらに上方へ向かい、箱状ロータブ
レード26の分散面に設けられた排出口28を通して周囲の
液体へ排出される。
【００１６】図５の実施例は、次の点で図４の実施例と
一致している。すなわち、分散処理中に作動アセンブリ
30がロータ軸31を回動させ、分散気体として働く空気
が、ロータ軸31の周囲に設けられた中間スペース33へ導
気管32を介して導入される。この中間スペース33は、そ
の軸に対してシーリング34によって密封されている。中
間スペース33からは、空気が入口35を通してロータ軸31
の内部へ導入される。図４の実施例と異なる点は、軸31
の内部から空気が先ず、ロータブレード36の上部に設け
られたガイド部材37の内部へ、そしてさらに下方に向か
い、箱状ロータブレード36の分散面に設けられた排出口
38を介して周囲の液体へ排出されることである。
一致している。すなわち、分散処理中に作動アセンブリ
30がロータ軸31を回動させ、分散気体として働く空気
が、ロータ軸31の周囲に設けられた中間スペース33へ導
気管32を介して導入される。この中間スペース33は、そ
の軸に対してシーリング34によって密封されている。中
間スペース33からは、空気が入口35を通してロータ軸31
の内部へ導入される。図４の実施例と異なる点は、軸31
の内部から空気が先ず、ロータブレード36の上部に設け
られたガイド部材37の内部へ、そしてさらに下方に向か
い、箱状ロータブレード36の分散面に設けられた排出口
38を介して周囲の液体へ排出されることである。
【００１７】図６および図７は、ロータブレードの気体
排出口の形状を示し、図６の開口12はその先端が上方を
向いたくさび形に、図７のものはその先端が下方を向い
たくさび形になっている。
排出口の形状を示し、図６の開口12はその先端が上方を
向いたくさび形に、図７のものはその先端が下方を向い
たくさび形になっている。
【００１８】上述の実施例に加えて、本発明は当然なが
ら、添付の特許請求の範囲内で広義に適用することがで
きる。
ら、添付の特許請求の範囲内で広義に適用することがで
きる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の方法と装置を適用すると、装置
に必要な駆動力は、分散気体の装置への供給が、例えば
当該処理工程の特定条件によって停止されても、本質的
に増大しない。したがって、装置の回動部材および作動
部材は過負荷にはならない。ゆえに、本発明の分散装置
によれば、有利なことに、被分散気体と周囲の液体との
間の酸素の移動効率が改善されるばかりでなく、有利な
駆動力レベルでの液体の撹拌が改善される。
に必要な駆動力は、分散気体の装置への供給が、例えば
当該処理工程の特定条件によって停止されても、本質的
に増大しない。したがって、装置の回動部材および作動
部材は過負荷にはならない。ゆえに、本発明の分散装置
によれば、有利なことに、被分散気体と周囲の液体との
間の酸素の移動効率が改善されるばかりでなく、有利な
駆動力レベルでの液体の撹拌が改善される。
【図１】本発明の好ましい実施例の側面図である。
【図２】図１の実施例の断面A-A を示す図である。
【図３】図２の実施例の断面B-B を示す図である。
【図４】本発明の他の好ましい実施例の側面図である。
【図５】本発明の好ましい第３の実施例の側面図であ
る。
る。
【図６】本発明によるロータブレードの気体排出口の有
利な形状を示す図である。
利な形状を示す図である。
【図７】本発明によるロータブレードの気体排出口の他
の有利な形状を示す図である。
の有利な形状を示す図である。
1,22,32 導気管 2,21,31 ロータ軸 3,23,33 中間スペース 4,24,34 シーリング 5,25,35 入口 6 ロータ 7 チャンバ 8,26,36 ロータブレード 9 側壁 10,11 壁部品 12,28,38 排出口 13,20,30 作動アセンブリ 27,37 ガイド部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01F 3/04
Claims (9)
- 【請求項１】 気体を液体またはスラリ中に分散する方
法であって、該方法は、ロータと、該ロータに接続した
ブレードとを含む装置を使用し、 該ロータは、少なくとも部分的に液体またはスラリ中に
沈められ、 ロータブレードが少なくとも１つの箱状要素からなり、
該箱状要素の部品は被分散気体の排出開口の壁を形成
し、該排出開口は幅が調節可能であり、 前記ロータブレードの箱状要素の部品のうち、少なくと
も１つは、残りの部品より実質的に薄いか、またはより
弾性的な材料からなり、 気体の供給を開始すると、例えば運転停止中に前記箱状
要素に入っていた液体／スラリは圧力を受け、前記圧力
を受けた液体／スラリは前記１つの部品を離隔し、該液
体／スラリが排出されている間、前記排出開口を広げ、 液体が気体排出口から流出してしまうと、該排出口の離
隔していた部品を元の位置に戻す ことを特徴とする気体
を液体またはスラリ中に分散する方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記ロ
ータの内部に設けられたチャンバから、前記ロータブレ
ードに設けられた排出開口へ気体を放射状に供給するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、前記ロ
ータの内部に接続されたガイド部材から、被分散気体を
上方に向けて前記排出開口へ供給することを特徴とする
方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の方法において、前記ロ
ータの内部に接続されたガイド部材から、被分散気体を
下方に向けて前記排出開口へ供給することを特徴とする
方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の方
法において、前記液体／スラリが排出されている間、前
記排出開口の幅を分散気体の圧力によって調節すること
を特徴とする方法。 - 【請求項６】 気体を液体またはスラリ中に分散する装
置であって、該装置は、ロータと、該ロータに接続した
ブレードとを含み、 ロータブレードは少なくとも１つの箱状要素からなり、
該箱状要素の部品は被分散気体の排出開口の壁を形成
し、該排出開口は幅が調節可能であり、 前記ロータブレードの箱状要素の部品のうち、少なくと
も１つは、残りの部品より実質的に薄いか、またはより
弾性的な材料からなり、 気体の供給を開始すると、例えば運転停止中に前記箱状
要素に入っていた液体／スラリは圧力を受け、前記圧力
を受けた液体／スラリは前記１つの部品を離隔し、該液
体／スラリが排出されている間、前記排出開口は広が
り、 液体が気体排出口から流出してしまうと、前記離隔して
いた部品は元の位置に戻ることを特徴とする気体を液体
またはスラリ中に分散する装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の装置において、前記ロ
ータブレードの排出開口は、実質的に矩形の形状である
ことを特徴とする装置。 - 【請求項８】 請求項６または７に記載の装置におい
て、前記ロータブレードの排出開口は、実質的にその先
端が下方に向いたくさび状であることを特徴とする装
置。 - 【請求項９】 請求項６ないし８に記載の装置におい
て、前記ロータブレードの排出開口は、実質的にその先
端が上方に向いたくさび状であることを特徴とする装
置。
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