JP4766905B2 - Paddle blade and stirring device provided with the paddle blade - Google Patents
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Description
本発明は、パドル翼及び該パドル翼を備える攪拌装置に関する。 The present invention relates to a paddle blade and a stirring device including the paddle blade.
従来、特に高粘度塗料等の被処理液を攪拌する装置として、図5に示すように、攪拌槽10の中心線上に回転駆動軸11を有し、攪拌槽10の内面に沿うアンカー形状をした低速回転用のアンカー翼13と、アンカー翼13の回転駆動軸11と平行に延びる回転駆動軸12を備え、周縁に突起状の剪断歯を備えた高速回転用のディスク型撹拌翼4と、を備える二軸攪拌装置が広く知られている。高速回転用のディスク型撹拌翼4は、高速ディゾルバー、高速ディスパーサー翼とも呼ばれる。
Conventionally, as a device for stirring a liquid to be treated such as a high-viscosity coating material, as shown in FIG. An
この種の二軸攪拌装置では、ディスク型撹拌翼4が高速回転して被処理液に対して剪断力と回転力とを与えるとともに、アンカー翼13が弱い層流を発生させつつ攪拌タンク壁面を掻き取る。そのため、例えば、容量が10tのタンクでは、ディスク型撹拌翼4が500〜800rpmの回転速度であるのに対し、アンカー翼13は、5〜10rpm程度の回転速度である。
In this type of biaxial stirring device, the disk-type stirring blade 4 rotates at a high speed to give shearing force and rotational force to the liquid to be treated, and the
しかしながら、従来の二軸攪拌装置は、上記のようにアンカー翼は層流を発生させるが、主として壁面の塗料を掻き取る働きをさせるものであって攪拌を主目的とするものでなく、また、攪拌装置の構造上、ディスク型撹拌翼は、アンカー翼の回転駆動軸と攪拌槽の内壁との間に配置されるため、特に非ニュートン性流体を攪拌する場合に、例えばディスク型撹拌翼4が配置されていない領域(図5に符号Zで示す領域)やアンカー翼の中心部付近においてアンカー翼の回転駆動軸と非処理液が供回りする旋回流が発生する領域等では被処理液の循環流が生じていないデッドスペースとなって、不均一な混合をもたらす。 However, in the conventional biaxial agitator, the anchor blades generate a laminar flow as described above, but mainly serve to scrape the paint on the wall surface and are not intended for agitation, Due to the structure of the stirring device, the disk-type stirring blade is disposed between the rotation drive shaft of the anchor blade and the inner wall of the stirring tank. Therefore, when stirring a non-Newtonian fluid, for example, the disk-type stirring blade 4 Circulation of the liquid to be treated in a region where no arrangement is made (a region indicated by a symbol Z in FIG. 5) or in a region where a swirling flow occurs around the center of the anchor blade and the rotation driving shaft of the anchor blade and the non-treatment liquid is generated. This is a dead space where no flow occurs, resulting in non-uniform mixing.
そこで本発明は、斯かるデッドスペースの発生を防止し、攪拌効率を向上させ得るパドル翼及び該パドル翼を備える攪拌装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a paddle blade that can prevent the occurrence of such a dead space and improve the stirring efficiency, and a stirring device including the paddle blade.
上記目的を達成するため、本発明は、攪拌槽内に配置されるパドル翼であって、長翼と、該長翼と非直角な所望の交差角度で交差する短翼と、を備えるパドル翼、及び該パドル翼を備える攪拌装置を提供する。前記交差角度は、短翼と前記長翼の回転方向を向く面とのなす角(θc2)が30°〜60°であることが好ましい。 In order to achieve the above object, the present invention is a paddle blade disposed in a stirring vessel, comprising a long blade and a short blade that intersects the long blade at a desired crossing angle that is not perpendicular to the long blade. And a stirrer comprising the paddle blade. As for the crossing angle, it is preferable that an angle (θ c2 ) formed by a short blade and a surface facing the rotation direction of the long blade is 30 ° to 60 °.
前記短翼は、その端部に、該短翼と長翼との交差角の鋭角側から鈍角側に立ち上がる傾斜面が形成された傾斜部を備えることが好ましい。 It is preferable that the short blade includes an inclined portion formed with an inclined surface rising from an acute angle side to an obtuse angle side of an intersection angle between the short blade and the long blade at an end portion thereof.
傾斜部は、平板の短翼を折るようにして形成しても良いし、滑らかな曲面によって形成してもよい。折り曲げ形成した場合の傾斜面(平坦面)は、その傾斜角度が5〜30°であることが好ましい。 The inclined portion may be formed by folding a flat short blade, or may be formed by a smooth curved surface. The inclined surface (flat surface) when bent is preferably 5 to 30 °.
前記長翼が描く円の直径(dcL)は攪拌槽の内径(D)に対して0.7D≦dcL≦0.95Dであることが好ましい。また、前記短翼の傾斜部を除く部分が描く円の直径(dcS1)は0.3D≦dcS1≦0.5Dであることが好ましい。傾斜部の長さ(dcS2)は、0.05D≦dcS2≦0.2Dであることが好ましい。 The diameter of the circle drawn by the long blades (d cL ) is preferably 0.7D ≦ d cL ≦ 0.95D with respect to the inner diameter (D) of the stirring vessel. Moreover, it is preferable that the diameter (d cS1 ) of a circle drawn by a portion excluding the inclined portion of the short blade is 0.3D ≦ d cS1 ≦ 0.5D . The length of the inclined portion (d cS2 ) is preferably 0.05D ≦ d cS2 ≦ 0.2D .
また、前記長翼及び短翼の高さ(b)は、0.02D≦b≦0.2Dとすることが好ましい。パドル翼と攪拌槽の底面との間隙(C)は、0.005D≦C≦0.02Dとすることが好ましい。 The height (b) of the long blades and short blades is preferably 0.02D ≦ b ≦ 0.2D. The gap (C) between the paddle blade and the bottom surface of the stirring tank is preferably 0.005D ≦ C ≦ 0.02D.
前記パドル翼は、周囲に突起状の剪断歯を備える高速回転用ディスク型撹拌翼と組み合わせても良い。 The paddle blade may be combined with a disk-type stirring blade for high-speed rotation having projecting shear teeth around it.
本発明に斯かる攪拌装置は、塗料の調合工程において使用すると有利である。 The stirrer according to the invention is advantageously used in the paint preparation process.
本発明に係るパドル翼及び攪拌装置によれば、パドル翼が長翼と短翼とを非直角な所望交差角度で交差することにより、攪拌槽内の被攪拌塗料にデッドスペースが発生するのを抑制し、均等な攪拌を実現することが可能となる。 According to the paddle blade and the stirrer according to the present invention, the paddle blade crosses the long blade and the short blade at a desired non-perpendicular angle so that a dead space is generated in the paint to be stirred in the stirring tank. It is possible to suppress and achieve uniform stirring.
本発明に係る攪拌装置について、以下に図1〜3を参照して説明する。図1は中央縦断面図、図2は水平断面図、図3は要部斜視図である。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。 The stirring device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a central longitudinal sectional view, FIG. 2 is a horizontal sectional view, and FIG. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the same component through the whole figure.
攪拌装置1は、攪拌槽2内にパドル翼3とディスク型撹拌翼4とを備えている。パドル翼3の回転駆動軸5は攪拌槽2のほぼ中心線上に延び、ディスク型撹拌翼4の回転駆動軸6は、攪拌槽2の中心線と平行に延びている。回転駆動軸5,6は、図外の駆動装置に連結される。
The stirring
パドル翼3は、長翼3aと、回転駆動軸5の軸線上で長翼3aと非直角な所望の交差角度θC2で交差する短翼3bと、を備えている。図2に於いてパドル翼3は、時計回り方向に回転する。
攪拌槽2は円筒皿底又は丸底をしており、長翼3a及び短翼3bは、攪拌槽2の曲面によって形成されている底面に沿った形状とされている。攪拌槽2は、槽本体2aと密閉可能な蓋体2bとからなる密閉容器として構成されている。
The stirring
長翼3a及び短翼3bの交差角度θc2は、長翼3aの回転方向Xを向く面と短翼3bとのなす角(θc2)が30°〜60°であることが好ましい。交差角度θc2が30°より小さいと、その鋭角に交差するパドル翼3の中心部において、攪拌流のデッドスペースが生じ易くなるからである。一方、交差角度θc2が60°を越えて直角に近づくにつれて、パドル翼3の中心部に生じるデッドスペースが拡大するからである。
The crossing angle θ c2 between the
短翼3bは、その端部に、非直角に交差する短翼3bと長翼3aとの交差角の鋭角側から鈍角側に立ち上がる傾斜面が形成された傾斜部3b1を備えることが好ましい。傾斜部3b1は、パドル翼3が回転している時に、被処理液をパドル翼3の鈍角中心部に案内する作用を為す。
The
傾斜部3b1は、図2に示すように、平板の短翼を折ったような形状にして形成することができる。傾斜部3b1は平坦な傾斜面に限らず、滑らかな曲面からなる傾斜面を形成するように湾曲形成してもよい(図4参照)。
As shown in FIG. 2, the
傾斜部3b1が平坦な傾斜面を有する場合、その傾斜角度θC3は5〜30°であることが好ましい。この傾斜角度θC3が5°より小さいと、中心方向への流れができず、パドル翼3の中心部に攪拌流のデッドスペースが生じ易くなるからである。一方、傾斜角度θC3が30°を越えると、パドル翼3付近の旋回流を阻害し、下向きの循環流が弱くなるため、攪拌性能が悪くなるからである。
When the
傾斜部3b1が図4に示す如く湾曲した傾斜面を有する場合も、平坦な傾斜面の場合と同様の理由から、自由端と湾曲基点とを結ぶ仮想線分が、短翼3bの傾斜部以外の部分に対して、5〜30°の角度(θC4)を有していることが好ましい。
When the inclined portion 3b1 has a curved inclined surface as shown in FIG. 4, for the same reason as in the case of the flat inclined surface, the imaginary line segment connecting the free end and the curved base point is other than the inclined portion of the
長翼3aが描く円の直径(dcL)は攪拌槽の内径(D)に対して0.7D≦dcL≦0.95Dであることが好ましい。直径dcLが0.7Dより小さいと、長翼3aが半径方向外側に被処理液を送り出すことによる吐出流が弱まり、攪拌槽2内を均一に攪拌するために底から周壁に沿って上昇して中心部を下降する循環流のような攪拌流を形成せず、特に構造粘性の高い流体への適用が困難となる。一方、直径dcLが0.95Dを越えると、攪拌槽2の内周壁とのクリアランスが狭くなり、前記吐出流による上昇流に対する抵抗となる。
The diameter (d cL ) of the circle drawn by the
短翼3bは、傾斜部が除く部分が描く円の直径(dCS1)が、0.3D≦dCS1≦0.5Dであることが好ましい。傾斜部を除く直径(dcS1)が0.3Dより小さいと、半径方向への吐出流が弱くなり、攪拌槽2上部に攪拌流のデッドスペースが生じ易くなるからである。一方、(dcS1)が0.5Dを越えると、パドル翼3の中心部付近、特に長翼と短翼とが鋭角に交差する中心部付近に、デッドスペースが生じ易くなるからである。
The
傾斜部3b1の長さ(dcS2)は、0.05D≦dcS2≦0.2Dであることが好ましい。この長さ(dcS2)が0.05Dより小さいと、中心方向への流れができず、パドル翼3の中心部に攪拌流のデッドスペースが生じ易くなるからであり、0.2Dを越えると、パドル翼3付近の旋回流を阻害し、循環流が弱くなるため、攪拌性能が悪くなるからである。
The length (d cS2 ) of the
また、長翼3a及び短翼3bの高さ(b)は、0.02D≦b≦0.2Dとすることが好ましい。この高さ(b)が0.02Dより小さいと、前記吐出流が弱くなり、攪拌槽2内を均一に攪拌混合できないからである。一方、高さ(b)が0.2Dを越えると、長翼3aと短翼3bとの間に攪拌流のデッドスペースが生じ易くなるからである。
The height (b) of the
パドル翼3と攪拌槽2の底面との間隙(C)は、0.005D≦C≦0.02Dとすることが好ましい。間隔(C)が0.005Dより小さいと製作精度が要求されるため製造コストの上昇を招くからである。一方、間隔(C)が0.02Dを越えると、被処理液に剪断力を作用せず、均一な攪拌混合が困難となる。
The gap (C) between the
攪拌装置1は、パドル翼3に、独立駆動するディスク型撹拌翼4を組み合わせても良い。ディスク型撹拌翼4は、周囲に凹凸の剪断歯4aが形成されたものを使用できる。ディスク型撹拌翼4が回転すると、この剪断歯4aが被処理液に対して剪断力を付与するとともに、被処理液に与える回転力を増加させる。
The stirring
ディスク型撹拌翼4の回転速度は被処理液の処理量によって変わるが、例えば、10トン用攪拌槽では300〜800rpmである。パドル翼3の回転速度は、ディスク型撹拌翼4の回転速度の(1/30)〜(1/10)程度に設定することができる。
The rotational speed of the disk-type stirring blade 4 varies depending on the processing amount of the liquid to be processed, and is, for example, 300 to 800 rpm in a stirring tank for 10 tons. The rotational speed of the
ディスク型撹拌翼4の直径(dh)は、0.1D≦dh≦0.4Dとすることが好ましい。直径(dh)が0.1Dより小さいと剪断力が小さすぎて均質な混合が得られないからである。一方、直径(dh)が0.4Dを越えると、ディスク型撹拌翼4が攪拌槽2の内周壁及び回転駆動軸5に接触する畏れがあるからである。
The diameter (d h ) of the disk-type stirring blade 4 is preferably 0.1D ≦ d h ≦ 0.4D. This is because if the diameter (d h ) is smaller than 0.1D, the shearing force is too small to obtain homogeneous mixing. On the other hand, if the diameter (d h ) exceeds 0.4D, the disk-type stirring blade 4 may come into contact with the inner peripheral wall of the stirring
ディスク型撹拌翼4は種々公知形状のものを採用できるが、図示の例では、剪断歯4aは、ディスク型撹拌翼4の周縁において回転駆動軸の軸線方向両側に突出する複数の突部によって形成されている。この場合、突部によって形成されている剪断歯4aを含むディスク型撹拌翼4の高さ寸法(bh)は、ディスク型撹拌翼4の直径(dh)に対して、0.05dh≦bh≦0.2dhとすることが好ましい。この高さ寸法(bh)が0.05dhより小さいと剪断力が得にくく、寸法(bh)が0.2dhを越えると所要動力が過大となるからである。
The disk-type stirring blade 4 can be of various known shapes, but in the example shown in the figure, the shearing
また、ディスク型撹拌翼4の攪拌槽2底からの高さ位置(hh)は、攪拌槽の内径(D)に対して、0.15D≦hh≦0.45Dとすることが好ましい。この高さ位置(hh)が0.15Dより小さいと、パドル翼3に接触する畏れがあるからである。一方、高さ位置(hh)が0.45Dを越えると、少量で撹拌する場合にディスク型撹拌翼4が液中に浸漬されず槽内の塗料に分散力が働かないため、均一な混合ができないからである。
The height position (h h ) of the disc-type stirring blade 4 from the bottom of the stirring
上記構成を備える攪拌装置によれば、非直角に交差させた長翼3aと短翼3bからなるパドル翼3によって形成される大きな軸流が攪拌槽2の内部全体に循環流を生じさせるので、構造粘性の高い非ニュートン流体であっても、デッドスペースを生じることなく均一に攪拌することができる。高速回転用ディスク型撹拌翼4との組み合わせにより、循環流と高い剪断力が付加され、相互不溶の2液を攪拌し一方の液相を液滴として分散させる液液攪拌(液液微粒化)も可能となる。
According to the stirring device having the above-described configuration, the large axial flow formed by the
本発明において、パドル翼3を長翼3aと短翼3bとが非直角に交差する構成としたことにより、次のような作用効果もある。同じ長さの翼を直角に交差させたパドル翼を用いて高粘度の被処理液を攪拌しようとすると、回転軸の中心付近にある被処理液は攪拌されることなくパドル翼と供に回転する、いわゆる供回り現象を生じ、攪拌されないデッドスペースが回転軸中心付近に生じ得る。しかしながら、本発明に係るパドル翼3によれば、パドル翼3の回転駆動により、鈍角に交わる鈍角領域では被処理液が翼に沿って流れやすく、短翼3bと長翼3aとが鋭角に交差する鋭角領域では広い鈍角領域から狭い鋭角領域へ被処理液が流れ込むことにより強い渦流が発生するため、パドル翼の中心付近即ち回転軸付近に被処理液の流れにデッドスペースが生じにくいと考えられる。
In the present invention, the
さらに、短翼3bを備え、短翼3bによる半径方向への吐出流により、攪拌槽2の底にある少量の被処理液をも攪拌することが可能となる。従って、他品種少量生産に対応し易い構造となる。また、調合工程では、高粘度の顔料ペーストを最初に投入し、徐々に溶媒を追加するが、短翼3bを備えることにより、調合工程の初期段階における高粘度状態でも効率よい攪拌が可能となる。さらに、比重が大きく沈殿速度の速い顔料が含まれた塗料等を攪拌する場合であっても、短翼3bの吐出流によって該顔料が攪拌槽底部に堆積するのを防止し得る。これらの作用効果は、短翼3bが攪拌槽2の丸底又は皿底に沿う形状、即ち、攪拌槽2の底形状として被処理液が底に溜まりやすい形状である場合に特に顕著となる。
Furthermore, a
また、パドル翼3とディスク型撹拌翼との組み合わせは、パドル翼3が循環翼として作用し、ディスク型撹拌翼4は剪断翼と循環翼との作用を為し、それぞれが独立に駆動する。したがって、パドル翼3による循環作用を利用すれば、ディスク型撹拌翼4による循環作用を弱めることが可能であり、それに伴って剪断作用も弱まる。すなわち、ディスク型撹拌翼4の剪断力を調節することが可能となる。
Further, in the combination of the
また、攪拌装置の洗浄においても、パドル翼3の短翼3b及び長翼3aによる吐出作用により、少量の洗浄液であっても攪拌装置内部の洗浄が可能となる。ディスク型撹拌翼4が配置されている場合も、短翼3bが洗浄液を半径方向に吐出してディスク型撹拌翼4の下方を洗浄し、長翼3aの吐出作用により洗浄液を上方に巻き上げて、攪拌槽2の内壁、回転駆動軸5、6、及び、ディスク型撹拌翼4の上面を洗浄することができる。攪拌槽2が密閉可能な容器としておけば、密閉状態で内部を洗浄でき、洗浄液の溶剤が外部へ放散することもない。
Also, in the cleaning of the stirring device, the inside of the stirring device can be cleaned even with a small amount of cleaning liquid by the discharge action of the
さらに、本発明に係るパドル翼3は、攪拌中に被処理液に巻き込まれる気泡を被処理液から放出させる作用を有している。パドル翼3を低速回転(例えば、5〜30rpm)させると、被処理液内の気泡がパドル翼(特に短翼)の回転方向と反対側の面(特に、短翼3bの鋭角領域の面)を気泡が回転駆動軸5に向かって移動する現象が起こり、回転駆動軸5の中心部で気泡が成長し、成長した気泡が回転駆動軸5に沿って上昇し、被処理液外へ放出される。斯かる現象は、本発明に係るパドル翼3の特殊構造によって、パドル翼3の特に短翼の回転方向反対面に大きな負圧が生じるとともに、パドル翼3に沿って中心方向へ向く層流が生じることに起因するものと考えられる。このようにガスホールドアップ(ボイド率)を低下させることにより、均一な塗膜を得ることが可能となる。
Furthermore, the
1 攪拌装置
2 攪拌槽
3 パドル翼
4 ディスク型撹拌翼
5 回転駆動軸
6 回転駆動軸
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記パドル翼の回転駆動軸が前記攪拌槽の略中心線上を延び、該パドル翼の回転駆動軸と平行に延びる回転駆動軸に固定されその周縁に突起状剪断歯を有するディスク型撹拌翼を更に備えることを特徴とする攪拌装置。 A stirring vessel, a rotation drive shaft, and a paddle blade disposed at the bottom of the stirring vessel and fixed to the rotation drive shaft, the paddle blade being a long blade and non-perpendicular to the long blade Short blades intersecting at a desired intersection angle,
A disk-type stirring blade having a rotational drive shaft of the paddle blade extending substantially on the center line of the stirring vessel, fixed to the rotational drive shaft extending in parallel with the rotational drive shaft of the paddle blade, and having protruding shear teeth on the periphery thereof A stirrer characterized by comprising .
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