JP4078601B2 - 流動可能な媒体特に高粘度媒体の攪拌装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、流動可能な媒体特に高精度媒体の攪拌装置に関する。
【０００２】
本発明による攪拌装置は、低粘度ないし高粘度の流体のために使用可能であり、かつ適している。特別な適用分野は非常に高い粘度の流体のためにある。更に本発明は流動可能な固体に適している。
【０００３】
最初にあげた種類の攪拌装置は、ドイツ連邦共和国特許第３９０１８９４号明細書が公知である。特に高粘度媒体用のこの攪拌装置は、媒体を収容する容器を持ち、この容器内に回転可能な軸が垂直に設けられている。この軸の下端において、ほぼ半径方向に保持腕が出ている。この保持腕の先端には攪拌素子がある。これらの攪拌素子は閉じた外被面を持つ管状に構成され、管の両端面はそれぞれに開いている。部分長さ範囲にわたって、この管素子は円錐状に形成され、一層大きい断面を持つ端面は回転方向に向いている。攪拌素子の中心軸線は、回転面に対して傾斜している。この公知の攪拌装置の基本原理は、軸の回転運動中に攪拌素子に流れが通ることである。攪拌素子の傾斜のため、容器内にある媒体が循環運動をせしめられる。
【０００４】
特に非常に高い粘度の媒体では、この公知の攪拌装置において、円錐状攪拌素子内に詰め物が形成されるので、流れがもはや攪拌素子を通って流れることができない。それにより攪拌結果が著しく損なわれる。
【０００５】
これから出発して本発明の基礎になっている課題は、攪拌素子に詰め物を形成することなく、非常に高粘度の媒体も攪拌できるように、最初にあげた種類の攪拌装置を発展させることである。
【０００６】
その技術解決策は、請求項１の特徴部分により特徴づけられている。
【０００７】
上位概念を形成する従来技術の攪拌装置に関して、本発明による攪拌装置は、その作用に関してもって広い選択幅を持っている。即ち本発明による攪拌装置によって、詰め物を形成する危険を生じることなく、非常に高粘度の媒体も攪拌可能である。従って本発明による攪拌装置の使用分野は、特に一層高い粘度の媒体の範囲にある。非常に高い固体割合を持つ懸濁液及び糊状媒体も、この攪拌装置により非常によく処理され、しかも生成物を傷つけないように処理される。それにより非常に少ないエネルギ使用及び非常に短い攪拌段階で幾何学的に厄介な容器内でも生成物を傷つけないように、非常に良好な攪拌結果が得られる。攪拌装置は、攪拌素子の小さい始動トルク及び小さい回転数で、層流においてもすぐれた混合結果を生じる。この混合結果は、大体において２つの流れ成分により、即ち一方では中央の入口噴流及び外側噴流と円錐状排除体の出口噴流との間の流れ差により、他方では開口を通りかつ円錐状排除体内の動圧により生じる半径方向流れによって得られる。従って攪拌素子の傾斜により、媒体主噴流は、中央範囲から上方及び容器壁に対して接線方向へ供給される。同時に円錐状攪拌素子における動圧によって、排除体軸線に対してほぼ直角に推移する半径方向噴流が生じる。従って本発明による攪拌装置は、技術的に従来の攪拌装置とは、主として著しく低い回転速度従って著しく低い所要動力という点で相違し、一層高い攪拌効率を与える。更に液圧により種々の方向に生じる渦巻きにより、攪拌物の回転が回避され、即ち吸収される動力は、液体渦の発生のみに用いられる。この場合流れを妨げる素子による消失は起こらない。
【０００８】
攪拌素子にある開口の回転対称により、半径方向流れが周りにわたって均一に行われ、従って広範に作用する。
【０００９】
攪拌素子の外被にあるスリットとして開口が形成されていると、大きい半径方向通過面積が与えられる。スリットは特に取巻いているようにすることができる。
【００１０】
攪拌素子従って開口の好ましい構成は、円錐形の外周面をコイル状らせん（又はらせん状コイル）により規定することである。それにより非常に開いた構造、即ちコイル構造が形成され、このコイル構造を通って詰め物が、コイル壁の間の隙間を通ってほぼ半径方向に逃げることができる。この利点のほかに、コイル形状の攪拌素子は、技術的に非常に簡単に製造される。
【００１１】
請求項２による展開の利点は、それにより軸線方向に通る媒体と半径方向に流出する媒体との最適な比割合が得られることである。
【００１２】
保持腕と攪拌素子を構成するコイルから成る単位は、この単位が単一の部分即ち単一の線から技術的に非常に簡単に製造され、保持素子の太さがコイル巻回の太さに等しい、という利点を持っている。
【００１３】
回転面に対して攪拌素子が傾斜する請求項３の展開は、最適に回転する攪拌流を生じる。このことは、請求項４及び５の展開にも同様に当てはまる。
【００１４】
本発明による攪拌装置の実施例が図面に基いて以下に説明される。
【００１５】
攪拌装置は円筒状の容器１を持っている。上から容器２へ軸が入り込んでいる。軸２はその上端に継手３を持ち、この継手が図示しない駆動電動機への軸２の接続を可能にする。図示した実施例では、軸２は垂直に設けられている。しかし軸２が斜めに延びるようにすることも考えられる。
【００１６】
軸２の下端において、４つの線状保持腕４が半径方向に突出している。各保持腕４の先端には、それぞれ１つの攪拌素子５が設けられている。攪拌素子５は、らせん状コイル６により形成されている。このらせん状コイル６は、円錐台の周面を形成している。コイル６の巻回は、その間に開口７を規定している。円錐は両方の端面でそれぞれ開いている。図３からわかるように、コイル６の中心軸線Ｍは、攪拌素子５の回転面に対して傾斜角αだけ傾斜している。保持腕４は、対応する攪拌素子５のコイル６とそれぞれ一体に構成されている。更に軸２と攪拌素子５との間隔はそれぞれ等しく、即ち４つの保持腕−攪拌素子組合わせはそれぞれ同一に構成されている。
【００１７】
攪拌装置の動作態様は次の通りである。軸２の回転により、保持腕４を介して攪拌素子５が回転運動せしめられる。その際大きい方の断面を持つ端面は回転方向に向いている。
【００１８】
攪拌素子５の回転運動中に、図３及び４からわかるように、種々の流れ成分が生じる。中心の流れＶ１は層流で、攪拌素子５のコイル６の円錐へ進入する。別の流れ成分Ｖ３がコイル６の端面から外方へ偏向される。外側範囲にある流れ成分Ｖ５は、コイル６の周りに外側で導かれる。
【００１９】
混合効果は、大体において、前記の流れ成分により形成される２つの流れ構成要素によって得られる。まず流れ成分Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５と出口噴流にある流れ成分Ｖ２との間に、流れ差が生じる。コイル６内に存在する動圧により、コイル巻回の間にある開口７を通って媒体が外方へ導出されるので、第２の流れ構成要素は半径方向流れＶ４である。
【００２０】
図１からわかるように、攪拌素子６の傾斜のため、閉じた連続的な循環流れＺが生じ、容器壁の近くで上方へ上昇し、容器１の中間範囲で軸２に対して同軸的に再び下方に向かい、そこで保持腕４の間の隙間を横断する。その際強さは傾斜角のαの大きさに関係する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 流れ図と共に攪拌装置の図を示す。
【図２】 図１の攪拌装置の平面図を示す。
【図３】 層流による小さい始動トルクで攪拌すべき媒体中にある攪拌素子の縦断面を示す。
【図４】 図３の攪拌素子の正面図を示す。
符号のリスト
１ 容器
２ 軸
３ 継手
４ 保持腕
５ 攪拌素子
６ コイル
７ 開口
α 傾斜角
Ｍ 中心軸線
Ｖ１〜Ｖ５ 流れ
Ｚ 循環流れ

Claims (5)

1. 流動可能な媒体特に高粘度媒体の攪拌装置であって、媒体を収容する容器（１）、及び回転可能な軸（２）にあって実質的に半径方向へ突出する保持腕（４）に設けられる少なくとも２つの攪拌素子（５）を持ち、攪拌素子（５）が、両方の端面で開く円錐管状に形成され、回転方向に向く端面が一層大きい断面を持ち、円錐管状攪拌素子の中心軸線（Ｍ）が回転面に対して傾斜角（α）をなしているものにおいて、円錐管状攪拌素子（５）がらせん状コイル（６）として構成され、保持腕（４）が、それにそれぞれ対応するコイル（６）と共に、単一の線から一体に形成されていることを特徴とする、攪拌装置。
2. コイル（６）の線の太さがコイル（６）の巻回の間隔のほぼ半分に等しいことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 円錐管状攪拌素子（５）の中心軸線（Ｍ）の傾斜角（α）が１０°ないし２０°であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 円錐管状攪拌素子（５）の入口断面と出口断面との比が１．５と３．０との間にあることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の装置。
5. 円錐管状攪拌素子（５）が容器（１）の下の３分の１の所に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の装置。

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