JP4060383B2 - 反応槽／ミキサー - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自浄式反応槽／ミキサー、特に高い利用可能有効容量を有していて自分自身を運動学的に清浄化するディスク反応槽に関するものであり、これは、同方向に回転する平行なシャフトを少なくとも２本以上および取り巻くハウジングを含み、これらのシャフトの上には、軸方向に（以下、軸的にということもある）ずれていて必ずしも円形でないディスクが位置し、そしてこのディスクの周囲には、スクレーパーが分布して位置する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
このミキサーは、流体および凝集性のあるかさ高い材料を処理するプロセスエンジニアリングで用いられる。このミキサーは広範囲に渡って運動学的に自浄式でありそして高い利用可能有効容量を有する。
【０００３】
プロセスエンジニアリングにおいて、例えばプラスチック材料およびゴムなどを製造および加工する場合、高い粘性を示す流体を処理する必要がある。特に、混合、蒸発および反応の目的で装置が必要とされる。上記装置は良好な混合処置を可能にする必要があり、そしてまた蒸発の場合、自由表面の迅速な刷新を可能にする必要がある。
【０００４】
例えば重合反応の場合、上記ミキサーの壁に生成物が堆積すると、その方法の悪化がもたらされ得る。保持時間が実質的に長引くことが理由で、その堆積物内で起こる望まれない副反応が助長される。これによって生成物の汚染がもたらされる。このミキサーを運動学的に自浄式にすることで、その壁に生成物が堆積しないようにすることができる。
【０００５】
装置の費用を最小限にするには、材料の混合で利用できる容量を最大にすべきである。
【０００６】
上記問題の公知解決方法は多軸ディスク反応槽を用いることであろう。このような反応槽の基本的構造は例えばフランス特許出願公開第１ １９７ ７２０号などの中に記述されている。
【０００７】
ヨーロッパ特許出願公開第０ ４６０ ４６６ Ａ１号には、ディスク反応槽のスクレーパーをどのように設計すれば反対方向または同方向回転でスクレーパーの運動学的清浄化および完成した反応槽の広範な清浄化を達成することができるかが記述されている。
【０００８】
ドイツ特許出願公開第ＯＳ ４１ ２６ ４２５ Ａ１号には、完全に運動学的に自浄式である反転軸が備わっている反応槽が記述されている。
【０００９】
特開昭６３ ２３２ ８２８号には、同方向回転の反応槽が例として示されており、これは完全に自浄式であるが、６２％未満の利用可能有効容量に制限されている。
【００１０】
上述した３種ミキサー全部に共通する点は、ハウジング壁のかき取り中にハウジング壁とスクレーパー表面との間に生じる生成物−側面角（図８も参照）が６０°未満である点である。しかしながら、このようなミキサーは、固体を含んだ材料および極めて高い粘度を有する材料を混合するにとってあまり適切でないか或は完全に不適切である、と言うのは、その混合すべき材料または固体が迅速にそのハウジング壁とスクレーパーの間に密集して圧縮され、その結果として、ローターのブロッキングが起こるからである。
【００１１】
本発明の目的は、公知ミキサーの利点（最大度合の自己清浄化、そして材料を混合するための最大有効容量）を与えると同時に固体含有材料の混合を困難なく行うことができる反応槽／ミキサーを見付け出すことであった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に従い、同方向に回転する平行なシャフトを２本以上および取り巻くハウジングを含んでいて該シャフトの上に軸的にずれていて周囲が必ずしも円形でないディスクが位置しそしてそれらの周囲にスクレーパーが分布して位置する反応槽／ミキサーを用いることで上記目的を達成する。上記反応槽／ミキサーは、
該スクレーパーの表面全部が運動学的に清浄化されること、
特に該シャフトが同じ速度で回転する場合、該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフトに備わっているスクレーパーの外側に向いた表面が全部、これらが該ハウジングで清浄化される場合には、回転の中心と同心であるが、そうでない場合には軸の間に実質的に曲率半径としての距離があって、そして凸形であり、そしてこれらが、隣接するシャフトまたは上記シャフトのスクレーパーで清浄化されること、
特にローターが同じ速度で回転する場合、該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフトに備わっているスクレーパーの内側に向いた表面が全部、実質的に軸の間に曲率半径としての距離があり、そして凹形であり、そしてこれらが、隣接する別のシャフトのスクレーパーで清浄化されること、
該スクレーパーによる該ハウジングの清浄化中に、該ハウジングの壁と該スクレーパーの清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、９０°以上のみであること、
該スクレーパーの相互清浄化中に、互いに接触する該スクレーパーの清浄化される表面と清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、６０°以上、好適には９０°に等しいか或はそれ以上のみであること、
を特徴とする。
【００１３】
本文中の「清浄化（ｃｌｅａｎｉｎｇ）」は、各場合とも、該ローターの回転中に該反応槽の上記部分が軸の回転を妨害することなく互いに滑って通り過ぎることが可能なように製作公差を考慮しながら上記部分の最大可能接近を達成することができることであると理解する。
【００１４】
本文中の「ローター（ｒｏｔｏｒ）」は、シャフト（ｓｈａｆｔ）、ディスク（ｄｉｓｋｓ）およびスクレーパー（ｓｃｒａｐｅｒｓ）を含む緊密に結び付いた装置（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｕｎｉｔ）であると理解する。
【００１５】
例えばこの反応槽／ミキサー内部における反応過程に影響を与え得るように、本発明に従うミキサーのハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）およびローターに基本的に公知の冷却もしくは加熱装置を取り付けてもよい。このハウジングに脱気排出ライン口または混合すべき材料の供給口および排出口に加えて測定装置の連結口を設けてもよい。
【００１６】
本明細書に記述する本発明に従う内蔵ミキサー部分（ローター）を、公知の混合、混練りまたはスクリュー要素および他の運搬要素と、望ましい組み合わせいずれかで組み合わせてもよい。
【００１７】
このスクレーパー配置の適切な選択はささいな事項でない。むしろ、好適な解決法は速度比、軸間距離に対する直径の比率、またはスクレーパーの数に依存することになるであろう。
【００１８】
本発明に従う好適な２軸ミキサーの説明を以下に示すが、半径方向断面において全てのスクレーパーは合同であり、そしてそれらのローターは同じ方向に同じ速度で回転する。
【００１９】
上記記述を基にして、さらなるシャフトを加えることで３軸および多軸ミキサーに拡張することができる。
【００２０】
２軸ミキサーには、基本的に可能である好適な幾何学的配置が２つ存在する：１． 幾何学的に位置移動させることにより１つのローターに備わっているスクレーパーを別のローターに備わっているスクレーパーの上に合同写像（ｍａｐｐｅｄ）可能である；
２． 幾何学的に位置移動させると共にピッチ角（ａｎｇｕｌａｒ ｐｉｔｃｈ）の半分に渡って回転させることにより１つのローターに備わっているスクレーパーを別のローターに備わっているスクレーパーの上に合同写像可能である。
【００２１】
軸間距離に対するハウジング半径の特定比率が与えられたとすると、スクレーパー数の関数として、本発明に従う適切な解決法が可能になる。最大有効容量を有する反応槽／ミキサーが本発明の好適な主題事項であることから、以下の表ではハウジング半径と軸間距離の間の比率を０．７以上にすることを伴う解決法のみを取り扱う。ボールド（ｂｏｌｄ）型で目立つ、軸間距離に対するハウジング半径比の値の範囲では、シャフトによるスクレーパーの１表面の清浄化を除き（例えば図３における３１から３４）、スクレーパーの相互清浄化中に生じる生成物−側面角αは鈍角のみである（９０°以上）。括弧内に入れる値の範囲では、ディスクの末端表面の清浄化を完全に行うのは不可能であろう。
【００２２】
上記値の範囲に比較して、括弧内に入っていない値の範囲が好適である。
【００２３】
本文中における生成物−側面角αは、清浄化すべき表面とスクレーパー表面との間のスクレーパーエッジの所でスクレーパーが動く方向に開いているミキサー表面間の角度を意味する（図８参照）。
【００２４】
本発明に従う反応槽／ミキサーの更に好適な態様を副次的請求の範囲に示す。表１および２に、回転軸間距離に対するハウジング内径の比率の好適な範囲を示す。
【００２５】
表１
位置移動により、１つのシャフトに備わっているスクレーパーを別のシャフトに備わっているスクレーパーの上に合同写像可能である。
【００２６】
表２
位置移動させた後ピッチ角の半分に渡って回転させることにより、１つのシャフトに備わっているスクレーパーを別のシャフトに備わっているスクレーパーの上に合同写像可能である。
【００２７】
【００２８】
【実施例】
図１は、公知の多軸ディスク反応槽の基本的構造を示す（例えば特許明細フランス特許出願公開第１ １９７ ７２０号参照）。
【００２９】
運動学を理解するには、本発明に従うミキサーのスクレーパー要素を貫く半径方向断面が重要である。従って、図３−５および７各々に、図１の断面Ａ−Ｂに匹敵する断面を示す。
【００３０】
実施例１
図２に、本発明に従うディスク反応槽に取り付けるシャフト（２、２’）、ディスク（３、３’）およびスクレーパー（４、４’）の透視図を示す。上記反応槽が有する軸（回転軸）間距離に対するハウジング内径の比率は０．７５である。このスクレーパー（４、４’）の配置は８回の回転対称配置である。上記表に従い、別のシャフト２’に備わっているスクレーパー４’を幾何学的に位置移動させると共にピッチ角の半分に渡って回転させる（ここでは２２．５°）結果として１つのシャフト２に備わっているスクレーパー４が生じる時にのみ、ディスク３、３’の末端表面の広範囲な清浄化が可能になる。
【００３１】
図３に、図２に示すシャフト（２、２’）およびスクレーパー（４、４’）が備わっている本発明に従うディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに相当する半径方向の断面を示す。シャフト２、２’は、それぞれ、スクレーパー４および４’のエッジ３１、３１’の方向に回転する。
【００３２】
該スクレーパーの相互清浄化およびこのスクレーパーによるハウジングの清浄化中に生じる生成物−側面角は下記の通りである：
エッジ３１によるハウジング１の清浄化： 143°
エッジ３１によるシャフト２’の清浄化： 137°−149°
エッジ３１によるスクレーパー表面３２’−３３’の清浄化： 144°−149°
エッジ３１によるスクレーパー表面３３’−３４’の清浄化： 96°−102°
エッジ３２によるスクレーパー表面３１’−３２’の清浄化： 68°− 82°
エッジ３５によるスクレーパー表面３１’−３４’の清浄化： 0°− 12°
エッジ３１’によるハウジング１の清浄化： 143°
エッジ３１’によるシャフト２の清浄化： 137°−149°
エッジ３１’によるスクレーパー表面３２−３３の清浄化： 144°−149°
エッジ３１’によるスクレーパー表面３３−３４の清浄化： 96°−102°
エッジ３２’によるスクレーパー表面３１−３２の清浄化： 68°− 82°
エッジ３５’によるスクレーパー表面３１−３４の清浄化： 0°− 12°
該シャフトによるスクレーパー表面３１−３４の清浄化中に生じる生成物−側面角は鋭角である。表面３１−３２の清浄化中に生じる角度は６０°以上である。清浄化中に生じる他の生成物−側面角は全部９０°に等しいか或はそれ以上である。
【００３３】
図４に、図３に示すディスク反応槽の１つのローターに備わっているスクレーパー４１−４２−４３−４４が別のローターに関係して半径方向断面で相対的に動くことを説明するワンショット表示を示す。上記図は、明らかに、その清浄化すべき表面をスクレーパーエッジが滑るように通り過ぎることを示している。
【００３４】
ローターに備わっているスクレーパー全部が示す相対的な動きがディスクの末端表面全体に渡って再現されることでディスク２（または２’）の末端表面が広範囲に清浄化されることは、図５から明らかである。
【００３５】
実施例２
図６は、本発明に従うさらなる態様のディスク反応槽に備わっているシャフト（６２、６２’）、ディスク（６３、６３’）およびスクレーパー（６４、６４’）の透視図である。上記反応槽が有する軸（回転軸）間距離に対するハウジング内径の比率は０．８２４である。各ローターは１２回の回転対称である。上記表に従い、別のシャフト６２’に備わっているスクレーパー６４’を幾何学的に位置移動させることにより１つのシャフト６２に備わっているスクレーパー６４が生じる時、ディスク６３の末端表面の広範囲な清浄化が可能になる。
【００３６】
図７に、図６に示すシャフト（６２、６２’）およびスクレーパー（６４、６４’）が備わっているディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに匹敵する半径方向の断面を示す。
【００３７】
該スクレーパーの相互清浄化およびこのスクレーパーによる該ハウジングの浄化中に生じる生成物−側面角は下記の通りである：
エッジ７１によるハウジング１の清浄化： 136°
エッジ７１によるシャフト６２’の清浄化： 133°−138°
エッジ７１によるスクレーパー表面７２’−７３’の清浄化： 130°−138°
エッジ７２によるスクレーパー表面７１’−７２’の清浄化： 90°−100°
エッジ７５によるスクレーパー表面７１’−７３’の清浄化： 0°− 5°
エッジ７１’によるハウジング１の清浄化： 136°
エッジ７１’によるシャフト６２の清浄化： 133°−138°
エッジ７１’によるスクレーパー表面７２−７３の清浄化： 130°−138°
エッジ７２’によるスクレーパー表面７１−７２の清浄化： 90°−100°
エッジ７５’によるスクレーパー表面７１−７３の清浄化： 0°− 5°
該シャフトによるスクレーパー表面７１−７３の清浄化中に生じる生成物−側面角は鋭角である。清浄化中に生じる他の生成物−側面角は全部９０°に等しいか或はそれ以上である。
【００３８】
本発明の特徴および態様は以下のとおりである。
【００３９】
１． 同方向に回転する平行なシャフト（２、２’）を２本以上および取り巻くハウジング（１）を含んでいて該シャフトの上に軸的にずれていて周囲が必ずしも円形でないディスク（３、３’）が位置しそしてそれらの周囲にスクレーパー（４、４’）が分布して位置する反応槽／ミキサーであって、
該スクレーパー（４、４’）の表面全部が運動学的に清浄化されること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２）に備わっているスクレーパー（４）の外側に向いた表面が全部凸形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）または上記シャフトのスクレーパー（４’）でか或は該ハウジング（１）で清浄化されること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２）に備わっているスクレーパー（４）の内側に向いた表面が全部凹形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）で清浄化されること、
該スクレーパー（４、４’）による該ハウジング（１）の清浄化中に、該ハウジングの壁と該スクレーパー（４、４’）の清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、９０°以上のみであること、
該スクレーパー（４、４’）の相互清浄化中に、互いに接触する該スクレーパー（４、４’）の清浄化される表面と清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、６０°以上、好適には９０°に等しいか或はそれ以上のみであること、を特徴とする反応槽／ミキサー。
【００４０】
２． いずれか１つのシャフト（２、２’）に備わっているスクレーパーが回転対称様式で配列しており、そしてこのシャフトがよりゆっくりとか或は同じ速度で回転する場合、該スクレーパーがｎ回の回転対称様式で配列し、ここで、ｎが３より大きい数であることを特徴とする第１項記載の反応槽／ミキサー。
【００４１】
３． よりゆっくりとか或は同じ速度で回転する該シャフトに備わっているスクレーパーがｎ回の回転対称様式で配列しており、ここで、ｎが５より大きい数であることを特徴とする第２項記載の反応槽／ミキサー。
【００４２】
４． 第１から２項記載の反応槽／ミキサーであって、
該シャフト（２、２’）が同じ速度で回転すること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２）に備わっているスクレーパー（４）の外側に向いた表面が全部、これらが該ハウジング（１）で清浄化される場合、回転の中心と同心の凸形であるが、そうでない場合、曲率半径としての軸の間に距離があって凸形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）または上記シャフトのスクレーパーで清浄化されること、
半径方向断面いずれかにおいて、ローター（５）に備わっているスクレーパー（４）の内側に向いた表面が全部、曲率半径としての軸（回転軸）の間に距離があって凹形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）で清浄化されること、
を特徴とする反応槽／ミキサー。
【００４３】
５． 該ミキサーを貫く半径方向断面において、該スクレーパー（４、４’）が全部、合同の断面を有する、即ち１つを別の上に合同写像可能な断面を有し、そして半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２、２’）に備わっているスクレーパー（４、４’）の数がそれらの配列の回転対称数に等しいことを特徴とする第４項記載の反応槽／ミキサー。
【００４４】
６． 半径方向断面において幾何学的に位置移動させることによりシャフト（２）のスクレーパー（４）を隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）の上に写像可能であることを特徴とする第５項記載の反応槽／ミキサー。
【００４５】
７． 半径方向断面において幾何学的に位置移動させた後ピッチ角の半分
【００４６】
【数２】
【００４７】
［ここで、ｎは、回転対称数を表す］
に渡って回転させることによりシャフト（２）のスクレーパー（４）を隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４'）の上に写像可能であることを特徴とする第５項記載の反応槽／ミキサー。
【００４８】
８． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２'）のスクレーパー（４または４'）数の関数として以下：
の如く選択することを特徴とする第６項記載の反応槽／ミキサー。
【００４９】
９． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
の如く選択することを特徴とする第６項記載の反応槽／ミキサー。
【００５０】
１０． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
の如く選択することを特徴とする第６項記載の反応槽／ミキサー。
【００５１】
１１． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
の如く選択することを特徴とする第７項記載の反応槽／ミキサー。
【００５２】
１２． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
の如く選択することを特徴とする第７項記載の反応槽／ミキサー。
【００５３】
１３． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
の如く選択することを特徴とする第７項記載の反応槽／ミキサー。
【図面の簡単な説明】
【図１】側面図（図１ａ）、上面図（図１ｂ）および断面図（図１ｃ）で断面として示す公知２軸ディスク反応槽の基本的構造。
【図２】本発明に従う１つの態様のディスク反応槽に備わっている２つのローターの透視図（ハウジングの表示は除外）。
【図３】図２に示すローターが備わっているディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに相当する半径方向断面。
【図４】図３に示すディスク反応槽の１つのローターに備わっているスクレーパー４１−４２−４３−４４が別のローターに関係して相対的に動くことを説明するワンショット表示。
【図５】図３に示すディスク反応槽の１つのローターに備わっているスクレーパー全部が別のローターに関係して相対的に動くことを説明するワンショット表示。
【図６】本発明に従うさらなる態様のディスク反応槽に備わっている２つのローターの透視図（ハウジングの表示は除外）。
【図７】図６に示すローターが備わっている本発明に従うディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに相当する半径方向断面。
【図８】用語「生成物−側面角α」を説明する図。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ シヤフト
３ デイスク
４ スクレーパー
５ ローター
【産業上の利用分野】
本発明は、自浄式反応槽／ミキサー、特に高い利用可能有効容量を有していて自分自身を運動学的に清浄化するディスク反応槽に関するものであり、これは、同方向に回転する平行なシャフトを少なくとも２本以上および取り巻くハウジングを含み、これらのシャフトの上には、軸方向に（以下、軸的にということもある）ずれていて必ずしも円形でないディスクが位置し、そしてこのディスクの周囲には、スクレーパーが分布して位置する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
このミキサーは、流体および凝集性のあるかさ高い材料を処理するプロセスエンジニアリングで用いられる。このミキサーは広範囲に渡って運動学的に自浄式でありそして高い利用可能有効容量を有する。
【０００３】
プロセスエンジニアリングにおいて、例えばプラスチック材料およびゴムなどを製造および加工する場合、高い粘性を示す流体を処理する必要がある。特に、混合、蒸発および反応の目的で装置が必要とされる。上記装置は良好な混合処置を可能にする必要があり、そしてまた蒸発の場合、自由表面の迅速な刷新を可能にする必要がある。
【０００４】
例えば重合反応の場合、上記ミキサーの壁に生成物が堆積すると、その方法の悪化がもたらされ得る。保持時間が実質的に長引くことが理由で、その堆積物内で起こる望まれない副反応が助長される。これによって生成物の汚染がもたらされる。このミキサーを運動学的に自浄式にすることで、その壁に生成物が堆積しないようにすることができる。
【０００５】
装置の費用を最小限にするには、材料の混合で利用できる容量を最大にすべきである。
【０００６】
上記問題の公知解決方法は多軸ディスク反応槽を用いることであろう。このような反応槽の基本的構造は例えばフランス特許出願公開第１ １９７ ７２０号などの中に記述されている。
【０００７】
ヨーロッパ特許出願公開第０ ４６０ ４６６ Ａ１号には、ディスク反応槽のスクレーパーをどのように設計すれば反対方向または同方向回転でスクレーパーの運動学的清浄化および完成した反応槽の広範な清浄化を達成することができるかが記述されている。
【０００８】
ドイツ特許出願公開第ＯＳ ４１ ２６ ４２５ Ａ１号には、完全に運動学的に自浄式である反転軸が備わっている反応槽が記述されている。
【０００９】
特開昭６３ ２３２ ８２８号には、同方向回転の反応槽が例として示されており、これは完全に自浄式であるが、６２％未満の利用可能有効容量に制限されている。
【００１０】
上述した３種ミキサー全部に共通する点は、ハウジング壁のかき取り中にハウジング壁とスクレーパー表面との間に生じる生成物−側面角（図８も参照）が６０°未満である点である。しかしながら、このようなミキサーは、固体を含んだ材料および極めて高い粘度を有する材料を混合するにとってあまり適切でないか或は完全に不適切である、と言うのは、その混合すべき材料または固体が迅速にそのハウジング壁とスクレーパーの間に密集して圧縮され、その結果として、ローターのブロッキングが起こるからである。
【００１１】
本発明の目的は、公知ミキサーの利点（最大度合の自己清浄化、そして材料を混合するための最大有効容量）を与えると同時に固体含有材料の混合を困難なく行うことができる反応槽／ミキサーを見付け出すことであった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に従い、同方向に回転する平行なシャフトを２本以上および取り巻くハウジングを含んでいて該シャフトの上に軸的にずれていて周囲が必ずしも円形でないディスクが位置しそしてそれらの周囲にスクレーパーが分布して位置する反応槽／ミキサーを用いることで上記目的を達成する。上記反応槽／ミキサーは、
該スクレーパーの表面全部が運動学的に清浄化されること、
特に該シャフトが同じ速度で回転する場合、該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフトに備わっているスクレーパーの外側に向いた表面が全部、これらが該ハウジングで清浄化される場合には、回転の中心と同心であるが、そうでない場合には軸の間に実質的に曲率半径としての距離があって、そして凸形であり、そしてこれらが、隣接するシャフトまたは上記シャフトのスクレーパーで清浄化されること、
特にローターが同じ速度で回転する場合、該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフトに備わっているスクレーパーの内側に向いた表面が全部、実質的に軸の間に曲率半径としての距離があり、そして凹形であり、そしてこれらが、隣接する別のシャフトのスクレーパーで清浄化されること、
該スクレーパーによる該ハウジングの清浄化中に、該ハウジングの壁と該スクレーパーの清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、９０°以上のみであること、
該スクレーパーの相互清浄化中に、互いに接触する該スクレーパーの清浄化される表面と清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、６０°以上、好適には９０°に等しいか或はそれ以上のみであること、
を特徴とする。
【００１３】
本文中の「清浄化（ｃｌｅａｎｉｎｇ）」は、各場合とも、該ローターの回転中に該反応槽の上記部分が軸の回転を妨害することなく互いに滑って通り過ぎることが可能なように製作公差を考慮しながら上記部分の最大可能接近を達成することができることであると理解する。
【００１４】
本文中の「ローター（ｒｏｔｏｒ）」は、シャフト（ｓｈａｆｔ）、ディスク（ｄｉｓｋｓ）およびスクレーパー（ｓｃｒａｐｅｒｓ）を含む緊密に結び付いた装置（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｕｎｉｔ）であると理解する。
【００１５】
例えばこの反応槽／ミキサー内部における反応過程に影響を与え得るように、本発明に従うミキサーのハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）およびローターに基本的に公知の冷却もしくは加熱装置を取り付けてもよい。このハウジングに脱気排出ライン口または混合すべき材料の供給口および排出口に加えて測定装置の連結口を設けてもよい。
【００１６】
本明細書に記述する本発明に従う内蔵ミキサー部分（ローター）を、公知の混合、混練りまたはスクリュー要素および他の運搬要素と、望ましい組み合わせいずれかで組み合わせてもよい。
【００１７】
このスクレーパー配置の適切な選択はささいな事項でない。むしろ、好適な解決法は速度比、軸間距離に対する直径の比率、またはスクレーパーの数に依存することになるであろう。
【００１８】
本発明に従う好適な２軸ミキサーの説明を以下に示すが、半径方向断面において全てのスクレーパーは合同であり、そしてそれらのローターは同じ方向に同じ速度で回転する。
【００１９】
上記記述を基にして、さらなるシャフトを加えることで３軸および多軸ミキサーに拡張することができる。
【００２０】
２軸ミキサーには、基本的に可能である好適な幾何学的配置が２つ存在する：１． 幾何学的に位置移動させることにより１つのローターに備わっているスクレーパーを別のローターに備わっているスクレーパーの上に合同写像（ｍａｐｐｅｄ）可能である；
２． 幾何学的に位置移動させると共にピッチ角（ａｎｇｕｌａｒ ｐｉｔｃｈ）の半分に渡って回転させることにより１つのローターに備わっているスクレーパーを別のローターに備わっているスクレーパーの上に合同写像可能である。
【００２１】
軸間距離に対するハウジング半径の特定比率が与えられたとすると、スクレーパー数の関数として、本発明に従う適切な解決法が可能になる。最大有効容量を有する反応槽／ミキサーが本発明の好適な主題事項であることから、以下の表ではハウジング半径と軸間距離の間の比率を０．７以上にすることを伴う解決法のみを取り扱う。ボールド（ｂｏｌｄ）型で目立つ、軸間距離に対するハウジング半径比の値の範囲では、シャフトによるスクレーパーの１表面の清浄化を除き（例えば図３における３１から３４）、スクレーパーの相互清浄化中に生じる生成物−側面角αは鈍角のみである（９０°以上）。括弧内に入れる値の範囲では、ディスクの末端表面の清浄化を完全に行うのは不可能であろう。
【００２２】
上記値の範囲に比較して、括弧内に入っていない値の範囲が好適である。
【００２３】
本文中における生成物−側面角αは、清浄化すべき表面とスクレーパー表面との間のスクレーパーエッジの所でスクレーパーが動く方向に開いているミキサー表面間の角度を意味する（図８参照）。
【００２４】
本発明に従う反応槽／ミキサーの更に好適な態様を副次的請求の範囲に示す。表１および２に、回転軸間距離に対するハウジング内径の比率の好適な範囲を示す。
【００２５】
表１
位置移動により、１つのシャフトに備わっているスクレーパーを別のシャフトに備わっているスクレーパーの上に合同写像可能である。
【００２６】
位置移動させた後ピッチ角の半分に渡って回転させることにより、１つのシャフトに備わっているスクレーパーを別のシャフトに備わっているスクレーパーの上に合同写像可能である。
【００２７】
【実施例】
図１は、公知の多軸ディスク反応槽の基本的構造を示す（例えば特許明細フランス特許出願公開第１ １９７ ７２０号参照）。
【００２９】
運動学を理解するには、本発明に従うミキサーのスクレーパー要素を貫く半径方向断面が重要である。従って、図３−５および７各々に、図１の断面Ａ−Ｂに匹敵する断面を示す。
【００３０】
実施例１
図２に、本発明に従うディスク反応槽に取り付けるシャフト（２、２’）、ディスク（３、３’）およびスクレーパー（４、４’）の透視図を示す。上記反応槽が有する軸（回転軸）間距離に対するハウジング内径の比率は０．７５である。このスクレーパー（４、４’）の配置は８回の回転対称配置である。上記表に従い、別のシャフト２’に備わっているスクレーパー４’を幾何学的に位置移動させると共にピッチ角の半分に渡って回転させる（ここでは２２．５°）結果として１つのシャフト２に備わっているスクレーパー４が生じる時にのみ、ディスク３、３’の末端表面の広範囲な清浄化が可能になる。
【００３１】
図３に、図２に示すシャフト（２、２’）およびスクレーパー（４、４’）が備わっている本発明に従うディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに相当する半径方向の断面を示す。シャフト２、２’は、それぞれ、スクレーパー４および４’のエッジ３１、３１’の方向に回転する。
【００３２】
該スクレーパーの相互清浄化およびこのスクレーパーによるハウジングの清浄化中に生じる生成物−側面角は下記の通りである：
エッジ３１によるハウジング１の清浄化： 143°
エッジ３１によるシャフト２’の清浄化： 137°−149°
エッジ３１によるスクレーパー表面３２’−３３’の清浄化： 144°−149°
エッジ３１によるスクレーパー表面３３’−３４’の清浄化： 96°−102°
エッジ３２によるスクレーパー表面３１’−３２’の清浄化： 68°− 82°
エッジ３５によるスクレーパー表面３１’−３４’の清浄化： 0°− 12°
エッジ３１’によるハウジング１の清浄化： 143°
エッジ３１’によるシャフト２の清浄化： 137°−149°
エッジ３１’によるスクレーパー表面３２−３３の清浄化： 144°−149°
エッジ３１’によるスクレーパー表面３３−３４の清浄化： 96°−102°
エッジ３２’によるスクレーパー表面３１−３２の清浄化： 68°− 82°
エッジ３５’によるスクレーパー表面３１−３４の清浄化： 0°− 12°
該シャフトによるスクレーパー表面３１−３４の清浄化中に生じる生成物−側面角は鋭角である。表面３１−３２の清浄化中に生じる角度は６０°以上である。清浄化中に生じる他の生成物−側面角は全部９０°に等しいか或はそれ以上である。
【００３３】
図４に、図３に示すディスク反応槽の１つのローターに備わっているスクレーパー４１−４２−４３−４４が別のローターに関係して半径方向断面で相対的に動くことを説明するワンショット表示を示す。上記図は、明らかに、その清浄化すべき表面をスクレーパーエッジが滑るように通り過ぎることを示している。
【００３４】
ローターに備わっているスクレーパー全部が示す相対的な動きがディスクの末端表面全体に渡って再現されることでディスク２（または２’）の末端表面が広範囲に清浄化されることは、図５から明らかである。
【００３５】
実施例２
図６は、本発明に従うさらなる態様のディスク反応槽に備わっているシャフト（６２、６２’）、ディスク（６３、６３’）およびスクレーパー（６４、６４’）の透視図である。上記反応槽が有する軸（回転軸）間距離に対するハウジング内径の比率は０．８２４である。各ローターは１２回の回転対称である。上記表に従い、別のシャフト６２’に備わっているスクレーパー６４’を幾何学的に位置移動させることにより１つのシャフト６２に備わっているスクレーパー６４が生じる時、ディスク６３の末端表面の広範囲な清浄化が可能になる。
【００３６】
図７に、図６に示すシャフト（６２、６２’）およびスクレーパー（６４、６４’）が備わっているディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに匹敵する半径方向の断面を示す。
【００３７】
該スクレーパーの相互清浄化およびこのスクレーパーによる該ハウジングの浄化中に生じる生成物−側面角は下記の通りである：
エッジ７１によるハウジング１の清浄化： 136°
エッジ７１によるシャフト６２’の清浄化： 133°−138°
エッジ７１によるスクレーパー表面７２’−７３’の清浄化： 130°−138°
エッジ７２によるスクレーパー表面７１’−７２’の清浄化： 90°−100°
エッジ７５によるスクレーパー表面７１’−７３’の清浄化： 0°− 5°
エッジ７１’によるハウジング１の清浄化： 136°
エッジ７１’によるシャフト６２の清浄化： 133°−138°
エッジ７１’によるスクレーパー表面７２−７３の清浄化： 130°−138°
エッジ７２’によるスクレーパー表面７１−７２の清浄化： 90°−100°
エッジ７５’によるスクレーパー表面７１−７３の清浄化： 0°− 5°
該シャフトによるスクレーパー表面７１−７３の清浄化中に生じる生成物−側面角は鋭角である。清浄化中に生じる他の生成物−側面角は全部９０°に等しいか或はそれ以上である。
【００３８】
本発明の特徴および態様は以下のとおりである。
【００３９】
１． 同方向に回転する平行なシャフト（２、２’）を２本以上および取り巻くハウジング（１）を含んでいて該シャフトの上に軸的にずれていて周囲が必ずしも円形でないディスク（３、３’）が位置しそしてそれらの周囲にスクレーパー（４、４’）が分布して位置する反応槽／ミキサーであって、
該スクレーパー（４、４’）の表面全部が運動学的に清浄化されること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２）に備わっているスクレーパー（４）の外側に向いた表面が全部凸形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）または上記シャフトのスクレーパー（４’）でか或は該ハウジング（１）で清浄化されること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２）に備わっているスクレーパー（４）の内側に向いた表面が全部凹形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）で清浄化されること、
該スクレーパー（４、４’）による該ハウジング（１）の清浄化中に、該ハウジングの壁と該スクレーパー（４、４’）の清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、９０°以上のみであること、
該スクレーパー（４、４’）の相互清浄化中に、互いに接触する該スクレーパー（４、４’）の清浄化される表面と清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、６０°以上、好適には９０°に等しいか或はそれ以上のみであること、を特徴とする反応槽／ミキサー。
【００４０】
２． いずれか１つのシャフト（２、２’）に備わっているスクレーパーが回転対称様式で配列しており、そしてこのシャフトがよりゆっくりとか或は同じ速度で回転する場合、該スクレーパーがｎ回の回転対称様式で配列し、ここで、ｎが３より大きい数であることを特徴とする第１項記載の反応槽／ミキサー。
【００４１】
３． よりゆっくりとか或は同じ速度で回転する該シャフトに備わっているスクレーパーがｎ回の回転対称様式で配列しており、ここで、ｎが５より大きい数であることを特徴とする第２項記載の反応槽／ミキサー。
【００４２】
４． 第１から２項記載の反応槽／ミキサーであって、
該シャフト（２、２’）が同じ速度で回転すること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２）に備わっているスクレーパー（４）の外側に向いた表面が全部、これらが該ハウジング（１）で清浄化される場合、回転の中心と同心の凸形であるが、そうでない場合、曲率半径としての軸の間に距離があって凸形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）または上記シャフトのスクレーパーで清浄化されること、
半径方向断面いずれかにおいて、ローター（５）に備わっているスクレーパー（４）の内側に向いた表面が全部、曲率半径としての軸（回転軸）の間に距離があって凹形であり、そしてこれらが、隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）で清浄化されること、
を特徴とする反応槽／ミキサー。
【００４３】
５． 該ミキサーを貫く半径方向断面において、該スクレーパー（４、４’）が全部、合同の断面を有する、即ち１つを別の上に合同写像可能な断面を有し、そして半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２、２’）に備わっているスクレーパー（４、４’）の数がそれらの配列の回転対称数に等しいことを特徴とする第４項記載の反応槽／ミキサー。
【００４４】
６． 半径方向断面において幾何学的に位置移動させることによりシャフト（２）のスクレーパー（４）を隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）の上に写像可能であることを特徴とする第５項記載の反応槽／ミキサー。
【００４５】
７． 半径方向断面において幾何学的に位置移動させた後ピッチ角の半分
【００４６】
【数２】
［ここで、ｎは、回転対称数を表す］
に渡って回転させることによりシャフト（２）のスクレーパー（４）を隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４'）の上に写像可能であることを特徴とする第５項記載の反応槽／ミキサー。
【００４８】
８． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２'）のスクレーパー（４または４'）数の関数として以下：
【００４９】
９． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
【００５０】
１０． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
【００５１】
１１． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
【００５２】
１２． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
【００５３】
１３． 回転軸間距離に対するハウジング内径の比率を、半径方向断面において、シャフト（２または２’）のスクレーパー（４または４’）数の関数として以下：
【図面の簡単な説明】
【図１】側面図（図１ａ）、上面図（図１ｂ）および断面図（図１ｃ）で断面として示す公知２軸ディスク反応槽の基本的構造。
【図２】本発明に従う１つの態様のディスク反応槽に備わっている２つのローターの透視図（ハウジングの表示は除外）。
【図３】図２に示すローターが備わっているディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに相当する半径方向断面。
【図４】図３に示すディスク反応槽の１つのローターに備わっているスクレーパー４１−４２−４３−４４が別のローターに関係して相対的に動くことを説明するワンショット表示。
【図５】図３に示すディスク反応槽の１つのローターに備わっているスクレーパー全部が別のローターに関係して相対的に動くことを説明するワンショット表示。
【図６】本発明に従うさらなる態様のディスク反応槽に備わっている２つのローターの透視図（ハウジングの表示は除外）。
【図７】図６に示すローターが備わっている本発明に従うディスク反応槽を貫く、図１の断面Ａ−Ｂに相当する半径方向断面。
【図８】用語「生成物−側面角α」を説明する図。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ シヤフト
３ デイスク
４ スクレーパー
５ ローター
Claims (6)
- 同方向に回転する平行なシャフトを２本以上および取り巻くハウジングを含んでいて該シャフトの上に軸方向にずれていて周囲が必ずしも円形でないディスクが位置しそしてそれらの周囲にスクレーパーが分布して位置する反応槽／ミキサーであって、
該スクレーパーの表面全部が運動学的に清浄化されること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフトに備わっているスクレーパーの外側に向いた表面が全部凸形であり、そしてこれらが、隣接するシャフトまたは上記シャフトのスクレーパーでか或は該ハウジングで清浄化されること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフトに備わっているスクレーパーの内側に向いた表面が全部凹形であり、そしてこれらが、隣接するシャフトのスクレーパーで清浄化されること、
該スクレーパーによる該ハウジングの清浄化中に、該ハウジングの壁と該スクレーパーの清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、９０°以上のみであること、
該スクレーパーの相互清浄化中に、互いに接触する該スクレーパーの清浄化される表面と清浄化する表面との間に生じる生成物−側面角が、６０°以上、好適には９０°に等しいか或はそれ以上のみであること、
を特徴とする反応槽／ミキサー。 - いずれか１つのシャフト（２、２’）に備わっているスクレーパーが回転対称様式で配列しており、そしてこのシャフトがよりゆっくりとか或は同じ速度で回転する場合、該スクレーパーがｎ回の回転対称様式で配列し、ここで、ｎが３より大きい数であることを特徴とする請求項１記載の反応槽／ミキサー。
- 請求項１または２記載の反応槽／ミキサーであって、
該シャフト（２、２’）が同じ速度で回転すること、
該ミキサーを貫く半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２）に備わっているスクレーパー（４）の外側に向いた表面の全てが、これらが該ハウジング（１）で清浄化される場合には、回転の中心と同心であるか或いはそうでなければ軸の間の距離に実質的に等しい曲率半径を有し、そして凸形であり、そして隣接するシャフト（２’）または上記シャフトのスクレーパーで清浄化されること、
半径方向断面いずれかにおいて、ローター（５）に備わっているスクレーパー（４）の内側に向いた表面の全てが、回転軸の間の距離に実質的に等しい曲率半径を有し、そして凹形であり、そして隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）で清浄化されること、
を特徴とする反応槽／ミキサー。 - 該ミキサーを貫く半径方向断面において、該スクレーパー（４、４’）が全部、合同の断面を有する、即ち１つを別の上に合同写像可能な断面を有し、そして半径方向断面いずれかにおいて、シャフト（２、２’）に備わっているスクレーパー（４、４’）の数がそれらの配列の回転対称数に等しいことを特徴とする請求項３記載の反応槽／ミキサー。
- 半径方向断面において幾何学的に位置移動させることによりシャフト（２）のスクレーパー（４）を隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）の上に写像可能であることを特徴とする請求項４記載の反応槽／ミキサー。
- 半径方向断面において幾何学的に位置移動させた後ピッチ角の半分
に渡って回転させることによりシャフト（２）のスクレーパー（４）を隣接するシャフト（２’）のスクレーパー（４’）の上に写像可能であることを特徴とする請求項４記載の反応槽／ミキサー。
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