JP4187579B2 - 撹拌翼 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、重合反応や晶析反応を行なう撹拌装置において、撹拌中に撹拌槽内の液深やレイノルズ数が変化する液体の撹拌に最適な撹拌装置の撹拌翼に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の撹拌装置に用いられている撹拌翼の例を図5乃至図7に示す。
【0003】
即ち、これら撹拌装置は、堅型円筒形の撹拌槽dの中心部に撹拌翼を垂設し、回転軸eを介して撹拌翼を回動させて、撹拌槽d内の液体等の撹拌を行なう。
【0004】
従来の撹拌翼として、図5乃至図7に示すようなaのアンカー型翼、bのヘリカルリボン型翼、及びcの広幅翼等がある(例えば、非特許文献1参照。)。
【0005】
【非特許文献1】
佐竹化学機械工業株式会社編「撹拌技術」、佐竹化学機械工業株式会社発行、1992年12月18日、P13
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の撹拌翼を重合反応や晶析反応を行なう撹拌装置として用いたとき、
1.撹拌効果が良くない(槽内の混合、分散及び伝熱作用が悪く動力損失が多い)
2.製品品質が均一でない
3.撹拌液の翼面への付着が多い
4.コストのより安いものが欲しい
等の問題点があった。
【0007】
本発明はこれらの問題点を解消し、動力損失が少なく、製品品質が均一であり、しかも翼面への付着も少なくなる様な撹拌翼を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく、円筒状の撹拌槽の内部に撹拌翼を回動自在に垂設してなる撹拌装置の撹拌翼において、前記撹拌翼は、撹拌槽の底面部に少許の隙間を有して垂直に配置されたボットム羽根部と、該ボットム羽根部の端部に立設された立ち上り羽根部と、該立ち上り羽根部の上に連設された吸い込み羽根部とからなり、前記ボットム羽根部は横長の板状に形成されており、又、前記立ち上り羽根部は縦長の板状で下部から上部にかけて羽根幅を同一、又は一様に減少する形状に形成されており、更に又、前記吸い込み羽根部は縦長の板状で、内側を当該撹拌翼の軸中心から所定の間隔を存して直線状に形成すると共に外側を三角形状の山形に外方に突出させ、該山形の上方部において直線的に羽根幅が変化する先細の形状に形成したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の撹拌翼を備えた撹拌装置の第1の実施の形態を図1により説明する。
【0010】
図1は第1の実施の形態の撹拌装置1の縦断面図を示し、2は撹拌翼、3は該撹拌翼2を固定した回転軸、又、4は撹拌槽で、堅型円筒状を有する。
【0011】
撹拌翼2は、撹拌槽4の上方にある駆動装置(図示せず)から撹拌槽4の中心部に向かって、前記回転軸3を介して垂設される。
【0012】
前記撹拌翼2は、撹拌槽4の円弧状の底面部4aと少許の隙間を有して垂直に配置された左右一対のボットム羽根部2a、2aと、各ボットム羽根部2a、2aの各一端部に立設された一対の立ち上り羽根部2b、2bと、各立ち上り羽根部2b、2bの上に連設された一対の吸い込み羽根部2c、2cとからなる。
【0013】
尚、2dは回転軸3と吸い込み羽根部2cとを結ぶステータである。
【0014】
前記ボットム羽根部2aは横長の板状で、回転軸3の中心から放射状に配置されており、その高さは撹拌槽4の内径の25%以下に形成されている。
【0015】
又、前記ボットム羽根部2aの底辺部は、前記撹拌槽4の底面部4aの円弧に合わせて円弧状に形成されており、又該ボットム羽根部2aの上辺部は、水平な直線状に形成されている。
【0016】
次に前記吸い込み羽根部2c、2cは、撹拌翼2の上方に縦長の板状に形成され、前記ボットム羽根部2aと同様の放射状に配置されている。
【0017】
該吸い込み羽根部2cは、その内側の側縁部2caと回転軸3との間を所定の間隔2eだけ離して、該回転軸3に平行な直線状に形成すると共に、該吸い込み羽根部2cの外側を外方に三角形状の山形に突出させて、吸い込み部2cbを形成している。
【0018】
次に前記立ち上り羽根部2bは、前記ボットム羽根部2aの一端部と前記吸い込み羽根部2cとを接続する縦長の板状体で、下部から上部にかけて同一の羽根幅に形成されている。
【0019】
又、前記ボットム羽根部2aの一端部よりも前記吸い込み羽根部2cの方を撹拌翼2の軸中心寄りに配置して、該立ち上り羽根部2bが、下部から上部にかけて、軸中心へ向かって傾斜する配置としている。
【0020】
次に本実施の形態の撹拌翼の作用及びその効果について説明する。
【0021】
撹拌槽4内に材料を入れ、該撹拌槽4内で撹拌翼2を一方向回転又は往復反転させて、材料の撹拌を行なう。
【0022】
このとき、撹拌翼2の上部の吸い込み羽根部2cは、周囲から流入した液体を吸い込んで下方のボットム羽根部2aの方に送るように作用する。
【0023】
該吸い込み羽根部2cは、突出した吸い込み部2cb、及び内側の側縁部2caと回転軸3との間に所定の間隔2eを設けたことにより、前記下向流が生じ易いようになった。
【0024】
又、この間隔2eや、前記吸い込み羽根部2cの羽根幅及び吸い込み部2cbの山の高さの最適値は、撹拌する液体の種類や粘度によって異なってくる。
【0025】
こうして吸い込み羽根部で生じた前記下向流は、ボットム羽根部2aによって撹拌翼2の外方へ吐出され、撹拌槽4の内壁に沿って上昇する上昇流となる。
【0026】
このように撹拌槽4内に下向流と上昇流とからなる対流が形成されて、製品品質が均一となるような混合が行なわれる。
【0027】
又、前記ボットム羽根部2aの翼高を撹拌槽の内径の25%以下として従来よりも低い翼高としたこと、前記立ち上り羽根部2bを下部から上部にかけて軸中心へ向かって傾斜させた形状として上部の周速度を低下させたこと、前記吸い込み羽根部2cも、従来の広幅翼に比較して幅の狭い羽根としたこと等により、撹拌翼2が受ける撹拌抵抗が従来の撹拌翼よりも格段に減少した。これが撹拌翼の駆動動力の減少につながった。
【0028】
又、撹拌槽2を構成する各羽根部の幅を小さくして、従来よりも小さな羽根面積としたので、撹拌液の撹拌翼2への付着も大幅に減少させることができた。
【0029】
尚、本実施の形態では、撹拌翼2はボットム羽根部2a、立ち上り羽根部2b及び吸い込み羽根部2cの各一対よりなるとしたが、これらは二対以上あってもよい。
【0030】
本発明の第2の実施の形態を図2及び図3により説明する。
【0031】
図2は本実施の形態の撹拌装置11の縦断面図を示し、図3は図2におけるA矢視図である。
【0032】
本実施の形態において、撹拌翼12は、ボットム羽根部12aと立ち上り羽根部12bとを、該撹拌翼12の回転方向(矢印B)とは逆の方向へ折り曲げて、後退翼部12fを形成した点、及び、前記立ち上り羽根部12bを下部から上部にかけて羽根幅が一様に減少するように形成した点が、前記第1の実施の形態における撹拌翼2とは異なる。
【0033】
このように後退翼部12fを設けることによって、撹拌時に液体に与える剪断力を緩和する効果が得られる。
【0034】
本発明の第3の実施の形態を図4により説明する。
【0035】
図4は本実施の形態の撹拌装置21の縦断面図を示し、撹拌翼22は、円筒状体5の周囲に形成されている。
【0036】
即ち、大径の円筒状体5の下端部に、該円筒状体5の直径よりも横長な一枚のボットム羽根部22aを垂設し、該ボットム羽根部22aの両端部に立設する立ち上り羽根部22b、22b及びこれら立ち上り羽根部22b、22bに連設される吸い込み羽根部22c、22cをそれぞれ前記円筒状体5の側面部から突設させた。
【0037】
尚、これらボットム羽根部22a、立ち上り羽根部22b及び吸い込み羽根部22cは、連続した一枚の板状体になっている。
【0038】
又、前記円筒状体5の下端部は開口部を有しており、該円筒状体5の上端部は蓋体5aを有して密閉され、該蓋体5aを介して上方部から垂設された回転軸3に接続している。
【0039】
このように、中心部に上方部を密閉した円筒状体を配置したので、撹拌時に撹拌翼の中心部に生ずるワイゼンベルグ効果(撹拌液が軸中心部に盛り上がる現象)を防止することができる効果を得た。
【0040】
【発明の効果】
このように本発明によれば、製品品質が均一となる撹拌が行なえると共に撹拌液の撹拌翼への付着も少なくなり、駆動動力も減少して省エネルギーであるような撹拌翼を提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の撹拌装置の縦断面図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態の撹拌装置の縦断面図である。
【図3】 前記第2の実施の形態の撹拌装置の図2におけるA矢視図である。
【図4】 本発明の第3の実施の形態の撹拌装置の縦断面図である。
【図5】 従来の撹拌装置に用いられる撹拌翼でアンカー型翼の縦断面図である。
【図6】 従来の撹拌装置に用いられる撹拌翼でヘリカルリボン型翼の縦断面図である。
【図7】 従来の撹拌装置に用いられる撹拌翼で広幅翼の縦断面図である。
【符号の説明】
1、11、21 撹拌装置
2、12、22 撹拌翼
2a、12a、22a ボットム羽根部
2b、12b、22b 立ち上り羽根部
2c、12c、22c 吸い込み羽根部
4 撹拌槽
5 円筒状体
12f 後退翼部
Claims (5)
- 円筒状の撹拌槽の内部に撹拌翼を回動自在に垂設してなる撹拌装置の撹拌翼において、前記撹拌翼は、撹拌槽の底面部に少許の隙間を有して垂直に配置されたボットム羽根部と、該ボットム羽根部の端部に立設された立ち上り羽根部と、該立ち上り羽根部の上に連設された吸い込み羽根部とからなり、前記ボットム羽根部は横長の板状に形成されており、又、前記立ち上り羽根部は縦長の板状で下部から上部にかけて羽根幅を同一、又は一様に減少する形状に形成されており、更に又、前記吸い込み羽根部は縦長の板状で、内側を当該撹拌翼の軸中心から所定の間隔を存して直線状に形成すると共に外側を三角形状の山形に外方に突出させ、該山形の上方部において直線的に羽根幅が変化する先細の形状に形成したことを特徴とする撹拌翼。
- 前記ボットム羽根部はその高さが前記撹拌槽の内径の25%以下に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の撹拌翼。
- 前記ボットム羽根部と前記立ち上り羽根部と前記吸い込み羽根部は少なくとも1対形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撹拌翼。
- 前記ボットム羽根部と前記立ち上り羽根部の外側部分を共に当該撹拌翼の回転方向とは逆の方向へ折り曲げて、後退翼部を有する撹拌翼に形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1に記載の撹拌翼。
- 円筒状体の下端部に前記ボットム羽根部を形成すると共に該円筒状体の側面部に前記立ち上り羽根部と前記吸い込み羽根部とを形成して、中心部に円筒状の空洞部を有する撹拌翼としたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1に記載の撹拌翼。
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