JP4614913B2 - Stirring method using a vertical stirrer for high viscosity non-Newtonian fluids - Google Patents
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本発明は攪拌槽内で非処理液の液面を貫通して上方にのびる攪拌軸への液の巻き上がり現象をなくした高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置を用いた攪拌方法に関する。 The present invention relates to a stirring method using a vertical stirring apparatus for high viscosity non-Newtonian fluid that eliminates the phenomenon of liquid rolling up to a stirring shaft that penetrates the liquid surface of an untreated liquid in a stirring tank and extends upward.
被処理液を円筒形の槽内で攪拌、混合等の処理をする竪型攪拌装置としては、攪拌軸が槽内から上方へ突出して槽外に設置した回転駆動装置に連結される上部駆動式(例えば特許第2704488号公報)と、攪拌軸が槽下部から下方の槽外へ突出し、該槽の下方に設置した回転駆動装置に連結された下部駆動式のもの(例えば実公昭46−34623号公告公報)とがある。 As a vertical stirrer that stirs and mixes the liquid to be treated in a cylindrical tank, the stirring shaft protrudes upward from the tank and is connected to a rotary drive device installed outside the tank. (For example, Japanese Patent No. 2704488) and a lower drive type (for example, Japanese Utility Model Publication No. 46-34623) in which a stirring shaft protrudes from the lower part of the tank to the outside of the lower tank and is connected to a rotary driving device installed below the tank. Public notice).
図4は上部駆動式の竪型攪拌装置の例であり、攪拌軸2は円筒形攪拌槽1の縦中心線上で槽上部へ突出するように設けられ、また、その軸下部は攪拌槽1内で被処理液3の液面3aを貫通して下方へのび、槽1内で攪拌軸2の外周に攪拌翼5が固着されている。槽上部の蓋体6に架台7を介して回転駆動モータ8および減速機9が搭載され、槽上部へ突出した攪拌軸2と減速機9の出力軸が連結される。攪拌軸2は架台7に保持された軸受10に軸支され、槽内部と架台7内を封止する軸封装置11が架台7内の攪拌軸2の外周と槽頂部との間に設けられている。回転駆動モータ8の駆動により攪拌軸2を介して被処理液3の液中で攪拌翼5が回転され、槽内の被処理液3の攪拌がなされる。
FIG. 4 shows an example of a vertical drive type vertical stirring apparatus. The
図5は下部駆動式の竪型攪拌装置の概略図である。上部駆動式攪拌装置とは逆に、槽内に配置される攪拌軸2は攪拌槽1の縦中心線上で槽底から槽外下方へ突出しており、また、槽内の液中で攪拌軸2の上端部あるいは中途部に攪拌翼5が固着されている。槽1の下部には機枠12を介して減速機9および回転駆動モータ8が設けられ、攪拌軸2の下端は機枠12内へのびて該機枠12に装着された軸受10に支持されるとともに減速機9の出力軸に連結される。機枠12内で攪拌軸2と槽底との間に軸封装置11が設けられている。攪拌槽1の底部の中心から側方へ寄った位置に開閉弁をもつ排出口4が設けられている。この下部駆動式の場合は、攪拌軸2は前記槽内の被処理液3の液面3aを貫通せず、回転駆動モータ8の駆動により、攪拌軸2を介して攪拌翼5が回転して槽内の被処理液3の攪拌がなされる。
FIG. 5 is a schematic view of a vertical drive type vertical stirring apparatus. Contrary to the upper drive type stirring device, the
攪拌軸が攪拌槽の上方へ突出する上部駆動式の攪拌装置では、高粘度、非ニュートン性の被処理液を攪拌する場合、ワイゼンベルグ効果により、図4のように攪拌軸2の回転に伴なって該攪拌軸2が槽内の液面3aを貫通する部分で該軸2に液3がまとわり付いて上昇し(符号13で示す)、良好な攪拌、混合操作ができなくなることがある。また、充分な攪拌がなされないことから、攪拌軸2や攪拌翼5の周囲あるいは槽1の内壁に被処理液3が付着、固化して攪拌性能をさらに低下させる結果となる。
In the upper drive type stirring device in which the stirring shaft protrudes above the stirring tank, when the liquid having high viscosity and non-Newtonian property is stirred, due to the Weisenberg effect, the
このような現象は攪拌軸が槽中心から側方へずれて配置された、いわゆる偏心軸タイプの攪拌機でも同様であり、図6に示すように、攪拌軸2は槽1の中心からずれているものの、該軸2の軸線まわりに回転し、攪拌槽1の槽内液面3aから攪拌軸2が突出する部分(軸の液面貫通部)で液3の巻き上がり部13が生じる。この巻き上がり現象をなくすために、運転中に液の巻き上がり現象が視認された際に、攪拌軸2の回転数を低下させるか、液粘度を低下(非ニュートン性を低下)させて運転することが行われているが、これらの方法はいずれも生産性の低下をもたらし、また液粘度を低下させることによって製品が変質する場合もある。さらに、巻き上がり現象が現れたとき、槽内の混合状態を良くするために軸の回転数を上げると、対象液によってはさらに大きな巻き上がりが生じることもあり、実質上良好な攪拌操作ができなくなる。
Such a phenomenon is the same also in a so-called eccentric shaft type stirrer in which the stirring shaft is shifted from the center of the tank to the side, and the
攪拌軸を槽底から下方へ突出させて槽下側の回転駆動モータに連結した下部駆動式攪拌装置では槽内で攪拌軸が液面より下方に位置し、液面貫通部は存在しないので、上述のワイゼンベルグ効果による液の巻き上がり現象は生じない。しかし、下部駆動式は攪拌軸の槽底貫通部におけるシール機構が簡単でなく、駆動部が槽下部にあることから、攪拌槽の頂部位置が高くなり、攪拌終了後の液の取り出しにも槽底に液が残留しないように工夫を凝らす必要があり、上部駆動式に比べてコスト高となり、広い設置空間を要するなどの不都合がある。また、下部駆動式は対象液によっては採用出来ない場合もある。 In the lower drive type stirring device that protrudes downward from the bottom of the tank and is connected to the rotation drive motor on the lower side of the tank, the stirring shaft is positioned below the liquid level in the tank, and there is no liquid level penetrating part. The above-described phenomenon of liquid roll-up due to the Weisenberg effect does not occur. However, the lower drive type does not have a simple sealing mechanism at the bottom penetration part of the agitation shaft, and the drive part is located at the lower part of the tank. It is necessary to devise ingenuity so that the liquid does not remain on the bottom, which is disadvantageous in that the cost is higher than that of the upper drive type and a large installation space is required. In addition, the lower drive type may not be adopted depending on the target liquid.
本発明は上述した従来の不具合をなくし、液の巻き上がり現象が発生する条件下においても、攪拌軸への液の巻き上がりを低減でき、高粘度液でも攪拌、混合状態が良好となり、かつ均一混合時間も大巾に低減し得る高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置を用いた攪拌方法を提供することにある。 The present invention eliminates the above-mentioned conventional problems and can reduce the rolling-up of the liquid to the stirring shaft even under conditions where the liquid-rolling phenomenon occurs, and even in a high-viscosity liquid, the stirring and mixing state is good and uniform. An object of the present invention is to provide a stirring method using a vertical stirring apparatus for a high viscosity non-Newtonian fluid capable of greatly reducing the mixing time.
本発明に係る高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置を用いた攪拌方法は、攪拌槽の上方から該槽内に攪拌軸を挿入し、槽外の駆動源によって前記攪拌軸を介して攪拌翼を回転駆動して前記槽内の被処理液を攪拌する高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置を用いた攪拌方法において、前記高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置は、前記攪拌軸と前記攪拌翼とが該攪拌軸の軸芯から側方へ位置がずれている側軸部で連結されて構成され、前記攪拌翼は、側軸部の下端に固着される上部横材と、該上部横材に上端を連結される複数本の縦材と、該各縦材の下端に固着され、前記上部横材よりも巾広なパドルとを備え、ワイゼンベルグ効果を防止すべく、前記駆動源に連結される前記攪拌軸の下端が槽内の液面より上方位置で且つ前記攪拌翼の上端が槽内の液面より下方位置となるように、液面が設定されていることを特徴とする。 The stirring method using the vertical stirrer for high-viscosity non-Newtonian fluid according to the present invention includes a stirring shaft inserted into the tank from above the stirring tank, and stirred via the stirring shaft by a driving source outside the tank. In a stirring method using a high-viscosity non-Newtonian fluid vertical stirrer that rotates a blade to stir the liquid to be treated in the tank, the high-viscosity non-Newtonian fluid vertical stirrer A shaft and the stirring blade are connected by a side shaft portion displaced laterally from the axis of the stirring shaft, and the stirring blade includes an upper cross member fixed to a lower end of the side shaft portion; , a vertical member of the plurality of coupled upper end to the upper cross member is secured to the lower end of the respective longitudinal member, than said upper horizontal member and a width wide Do paddle, to prevent the Weissenberg effect, the the lower end of the stirring shaft connected to a drive source and at a position above the liquid level in the tank the攪As the upper end of the blades to a lower position than the liquid level in the tank, characterized in that the liquid level is set.
本発明によれば、非ニュートン性流体や高粘度液の攪拌時に問題となる攪拌軸への液の巻き上がり現象が解消され、回転数を任意に上げることができ、高粘度液に対しても充分強い攪拌操作が可能で、良好な攪拌、均一混合時間の短縮など攪拌性能を向上させ得る。また、液面部分に自転する液面貫通軸がないので、攪拌軸に槽内液体の付着、固着が生じない。さらに、本発明は非ニュートン流体のワイゼンベルグ作用防止だけでなく、高濃度スラリー系での軸部へのスラリーの付着、固着などの問題も解決できる等、多くの効果を奏するものである。 According to the present invention, the phenomenon of liquid roll-up on the stirring shaft, which is a problem when stirring non-Newtonian fluids and high-viscosity liquids, is eliminated, and the number of rotations can be arbitrarily increased. A sufficiently strong stirring operation is possible, and stirring performance such as good stirring and shortening of uniform mixing time can be improved. Further, since there is no liquid level penetrating shaft that rotates in the liquid level portion, the liquid in the tank does not adhere to and adhere to the stirring shaft. Further, the present invention has many effects such as not only preventing the Weisenberg action of a non-Newtonian fluid but also solving problems such as adhesion and sticking of slurry to the shaft portion in a high concentration slurry system.
次に、本発明を好適な実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の1実施形態に係る高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置の概略図である。円筒形の攪拌槽1の上部に架台7を介して回転駆動モータ8および減速機9が搭載され、減速機9の出力軸に連結された攪拌軸が架台7内の軸受10に支持され、また軸封装置11を経て攪拌槽1内へ延在するところは図4に示した従来例と同じである。本発明では攪拌槽1の上部から該槽内へのびる攪拌軸は被処理液3に浸されず、該液3の液面3aよりも上方位置に軸下端が位置し、したがって、この攪拌軸をここでは上部攪拌軸16と称する。攪拌槽1内の下部近くに攪拌翼5が配置され、攪拌翼5を支持して上方へのびる下部攪拌軸17は、槽内の被処理液3の液面3aの下方部位において後述する側軸部(全体として符号19で示す)によって上部攪拌軸16の下端に連結されている。つまり、下部攪拌軸17の軸上端は液面3aよりも下方に位置し、被処理液3内の攪拌翼5と槽外の回転駆動モータ8とを連結する軸体部材の液面貫通部は前記側軸部19のみとなっている。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a vertical stirring apparatus for high viscosity non-Newtonian fluid according to one embodiment of the present invention. A
上部および下部の攪拌軸16,17は同一軸線上に配置されるが、側軸部19はこれらの上下部攪拌軸16,17の中心軸線よりも側方へずれている。図1R>1の実施形態では、側軸部19は一対の上下にのびる側軸20,25およびこれらの側軸20,25の軸端を上下部攪拌軸16,17に連結する上下一対の横軸21とで構成される。そして側軸20,25の軸線はそれぞれ上下部の攪拌軸16,17の軸線(槽の縦中心線)に対して側方へ半径Rだけずれている。
The upper and lower
攪拌動作中、被処理液3の液面3aはある程度槽内で上下動するが、側軸20,25の長さは、この予想される液面変動をカバーする長さに設定される。回転駆動モータ8の駆動により上部攪拌軸16が回転すると、一対の側軸20,25は上部攪拌軸16の軸線のまわりに、かつ該攪拌軸16の軸芯から半径Rの円上を回動し、液中の攪拌翼5および下部攪拌軸17は上部攪拌軸16の軸線を中心に回転し、攪拌翼5によって被処理液3の攪拌、混合がなされる。被処理液3の液面3a近傍では軸芯回りに自転回転する軸部材がないので、高粘度液であっても側軸20,25に沿った液3の巻き上がり現象が起らず、良好な攪拌、混合状態が得られ、また液面付近で側軸20,25への液3の付着、固着などの問題も解消される。
During the stirring operation, the
本発明に係る側軸部19は上述の実施形態のように一対の側軸20,25を攪拌槽1の直径方向位置に対向配置した形態に限定されるものでなく、1本の側軸で構成するか、3本あるいは4本以上、場合によっては8本程度までの側軸を攪拌軸16の軸線まわりに配置してこれらの上端どおし、下端どおしをそれぞれ適当な横軸を介して上部攪拌軸16および下部攪拌軸17に連結するようにしてもよい。図2は上下部の攪拌軸16,17を液面近傍で1本の側軸20によって連結した場合の本発明の他の実施形態を示す概略図である。この場合は、側軸部19は上下部の攪拌軸16,17の軸芯から側方へずれた1本の側軸20と、該側軸20の上端を上部攪拌軸16に連結する上部横軸22と、側軸20の下端を下部攪拌軸17に連結する下部横軸23とから構成されている。側軸20は液面変動をカバーする長さを有して該液面3aを貫通する。
The
上述の実施形態はいずれも下部攪拌軸17の下端に1段のパドル状の攪拌翼5が取り付けられた例であるが、本発明では攪拌翼はパドルに限定されるものではない。また攪拌翼と側軸部を下部攪拌軸で連結することなく、側軸部の下部に直接攪拌翼を固着してもよい。図3は側軸部の下に直接攪拌翼を取り付けた本発明の他の実施形態を示す側部断面図である。なお、この実施形態では攪拌翼としてマックスブレンド(住友重機械工業株式会社の登録商標)と称される大型結合翼を用いている。架台7内に突出する上部攪拌軸16を軸支する軸受10、軸封装置11、架台7の上部に搭載された減速機9および回転駆動モータ8の構成は図1,図2の場合と同様である。被処理液3の液面3aより上方に位置する上部攪拌軸16の軸下端に上部横軸26を介して一対の側軸20,25が連結されている。図1の実施形態でも説明したように2本の側軸20,25はそれぞれ上部攪拌軸16の軸端から側方へ同じ距離だけずれて配置され、これらの側軸20,25の下端には後述する大型結合翼の上端、即ち格子翼30の上部横材27が固着されている。格子翼30は複数本の縦材29と、これらの縦材29の上端を連結する上部横材27とで構成される。
In any of the above-described embodiments, the one-stage paddle-shaped
さらに格子翼30の下端(各縦材29の下端)には巾広のパドル31が固着されている。この格子翼30にパドル31が固着された翼をここでは大型結合翼と称する。格子翼30の部分には必要に応じて縦材29の中途部を連結するような横材が設けられる場合もある。前記大型結合翼の縦中心線は上部攪拌軸16の軸線と一致し、また該結合翼の上端は被処理液3の液面3aより下方に位置し、側軸20,25の長さは液面変動をカバーする長さに設定される。回転駆動モータ8の駆動で上部攪拌軸16および側軸20,25を介して前記大型結合翼が被処理液内で攪拌回転される。側軸20,25は上部攪拌軸16の軸線のまわりに回動するため、高粘度液であっても側軸20,25に沿った液3の巻き上がり現象が起らず、良好な攪拌、混合状態が得られ、また液面付近で側軸20,25への液3の付着、固着などの問題も解消される。
Further, a
図1,図2の実施形態では攪拌翼として平パドルを例示したが、本発明は翼形態には限定されず、傾斜パドル、大型広巾翼、格子翼、パドルと格子翼を組み合せた図3のような結合翼、タービン翼、後退翼、アンカー翼、スクリュー翼など種々の攪拌翼が採用可能である。またこれらの翼の翼枚数や段数に制限はない。そのほか側軸部の軸断面形状も正円形状に限定されず、楕円軸、3〜4角の角軸であってもよい。 1 and 2 exemplify a flat paddle as an agitating blade. However, the present invention is not limited to the blade shape, and an inclined paddle, a large wide blade, a lattice blade, a combination of a paddle and a lattice blade in FIG. Various agitating blades such as a combined blade, a turbine blade, a swept blade, an anchor blade, and a screw blade can be employed. There are no restrictions on the number of blades or the number of stages of these blades. In addition, the axial cross-sectional shape of the side shaft portion is not limited to a perfect circle shape, and may be an elliptical axis or a 3-4 angular axis.
1…攪拌槽、2…攪拌軸、3…被処理液、3a…液面、5…攪拌翼、8…回転駆動モータ、13…液の巻き上がり部、16…上部攪拌軸、17…下部攪拌軸、19…側軸部、20…側軸、25…側軸、30…格子翼、31…パドル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stirrer tank, 2 ... Stirring shaft, 3 ... Liquid to be treated, 3a ... Liquid level, 5 ... Stirring blade, 8 ... Rotation drive motor, 13 ... Roll-up part of liquid, 16 ... Upper stirring shaft, 17 ... Lower stirring Axis, 19 ... side axis, 20 ... side axis, 25 ... side axis, 30 ... lattice blade, 31 ... paddle
Claims (2)
前記高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置は、前記攪拌軸と前記攪拌翼とが該攪拌軸の軸芯から側方へ位置がずれている側軸部で連結されて構成され、
前記攪拌翼は、前記側軸部の下端に固着される上部横材と、該上部横材に上端を連結される複数本の縦材と、該各縦材の下端に固着され、前記上部横材よりも巾広なパドルとを備え、
ワイゼンベルグ効果を防止すべく、前記駆動源に連結される前記攪拌軸の下端が槽内の液面より上方位置で且つ前記攪拌翼の上端が槽内の液面より下方位置となるように、液面が設定されていることを特徴とする高粘度・非ニュートン流体用竪型攪拌装置を用いた攪拌方法。 A high-viscosity non-Newtonian fluid in which a stirring shaft is inserted into the tank from above the stirring tank, and the liquid to be treated in the tank is stirred by rotating the stirring blade through the stirring shaft by a driving source outside the tank. In a stirring method using a vertical stirrer,
The high-viscosity non-Newtonian vertical stirring apparatus is configured such that the stirring shaft and the stirring blade are connected by a side shaft portion whose position is shifted laterally from the axis of the stirring shaft.
The stirring blade is fixed to the upper cross member fixed to the lower end of the side shaft portion, a plurality of vertical members connected at the upper end to the upper cross member, and the lower ends of the vertical members. With paddles wider than the material,
In order to prevent Weissenberg effect, as the upper end of and the stirring blade at a position above the liquid surface of the lower end in the tank of the stirring shaft connected to the drive source becomes lower position than the liquid level in the tank, the liquid stirring method using a high viscosity and non-Newtonian fluid vertical stirring device, characterized in Rukoto surface has been set.
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