JP5748992B2

JP5748992B2 - 均質混練機

Info

Publication number: JP5748992B2
Application number: JP2010270393A
Authority: JP
Inventors: チュンファンキム; ドッキチョ
Original assignee: HEUNGBO TECH Co Ltd
Current assignee: HEUNGBO TECH Co Ltd
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: JP2012115808A

Description

本発明は、原料物質である液状体、物性が異なる液状体または粉末を混合均質化する均質混練機に関する。

従来の均質混練機は、ほぼ半球形筒状の容器部、撹拌部、そして撹拌部を駆動する駆動部および本体フレーム部から構成される。容器部は主に円筒形で構成された容器であって、その処理目的に応じてジャケットにより加熱冷却させることができ、真空処理または加圧処理することができる。容器部の操作方法に応じて固定式、交換式、ティルティング（tilting）式に区分される。駆動部はモータおよび減速機などで構成され、下部に撹拌部が配置される。

撹拌部は固定子（stator rod, SR）とタービンシャフト（trurbine shaft、TS）で構成され、タービンシャフト（TS）に連結されて高速回転する羽根車（impeller）と固定子（SR）に固定される撹拌筒で構成される。このように構成された撹拌部は、駆動部により高速に回転して容器部の容器内にある液状体または粘性体と粉末体を混合して均質化する。

従来の均質混合機は、撹拌部および駆動部が容器部上部側で動作するように構成されているため、作動に必要な構成設備が複雑であり、過負荷がかかるなどの問題点があった。

韓国特許10-0887349

本発明の目的は、容器内に投入された物質の撹拌作業時に撹拌手段が回転および昇降動作するようにすると共に、昇降構造が単純な構造で構成され、均質化した処理物の排出方式も簡便に排出されるようにその構造が改善された均質混練機を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の均質混練機は、容器の下部に固定されるように配置され、前記容器の内部に連通される固定フレームと、前記固定フレームの内部に昇降手段を媒介として上下昇降可能に配置され、前記容器内の物質を撹拌する撹拌手段と、前記撹拌手段の下部に配置されて前記撹拌手段に回転駆動力を伝達するための駆動部と、前記撹拌手段により撹拌されて均質化した物質を外部に排出させる排出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、容器の下部で昇降可能な撹拌手段を用いて互いに異なる物性を有する複数の物質を均質化させることができるため、撹拌手段が単純になって原価を節減することができるだけでなく、故障要因を減少させることができ、別途の排出手段を備えずに撹拌手段の下降動作に連係して均質化した物質を簡便に外部に排出させることができるため、構成が単純になるだけでなく、動作が簡便になる。

本発明による均質混練機の構造を示す断面図である。本発明の昇降手段がオフ作動してインペラが上昇した状態を示す使用状態図である。本発明の昇降手段がオン作動してインペラが下降した状態を示す使用状態図である。本発明の側面図である。本発明のインペラを示す分解斜視図である。本発明インペラの結合状態図である。

本発明による均質混練機は、図１ないし図６を参照して説明すれば、その構成は内部に互いに特性の異なる物質が投入されるように内部空間を有する容器１０と、容器１０の下部に固定されるように配置され、容器１０の内部空間に連通する固定フレーム１００と、固定フレーム１００の内部に昇降手段を媒介として上下昇降可能に配置され、容器１０の底面中央を貫通して容器１０の内部空間内に上部が収容されるように配置されて容器１０内の物質を撹拌する撹拌手段２００と、撹拌手段２００の下部に配置されて撹拌手段２００に回転駆動力を伝達するための駆動部３００と、撹拌手段２００により撹拌されて均質化した物質を外部に排出させる排出手段４００とから構成される。

より詳しく説明すれば、固定フレーム１００は、容器１０の底部中央に下側に連通するように連結され、筒状、特には円筒形構造で構成される。

固定フレーム１００には、容器１０内にて均質化した物質を外部に排出させるための排出管４１０が連結される。排出管４１０は、固定フレーム１００のベース部（容器１０との接続部）から延びて、排出側端部が下を向くように傾斜して配置される。排出管４１０は、管内部に配置された排出バルブ（図示せず）により開閉される。撹拌手段２００は、固定フレーム１００の内部に昇降可能に配置される移動フレーム２１０と、移動フレーム２１０内で回転可能に配置され、複数のブレードから構成されたインペラ２２０と、インペラ２２０に結合し、駆動部３００に連結されて回転力を提供する撹拌軸２３０と、撹拌軸２３０の端部と駆動部３００の端部との間に配置され、駆動部３００の回転力を撹拌軸２３０に伝達させるためのカップリング部２５０とから構成される。

移動フレーム２１０は、容器１０の下部に固定された固定フレーム１００の内部に配置され、昇降手段６００を媒介として昇降可能な構造を有する。すなわち、移動フレーム２１０は、少なくともその本体部が、撹拌軸２３０が貫通する筒状であり、外筒としての固定フレーム１００に嵌挿される。好ましい例において、移動フレーム２１０及び固定フレーム１００は、いずれも円筒状である。昇降手段６００は、固定フレーム１００のベース部に、水平に延長するように結合される固定プレート６１０と、固定プレート６１０の左右両側の部位に固定される、伸縮可能なシリンダーのロッド部材６２０と、移動フレーム２１０に一体に連結された連結プレート２４０に固定されるように結合し、ロッド部材６２０に連結されて伸縮力を提供するためのシリンダー筒６３０とから構成される。

また、図４に示すように、昇降手段６００はガイド棒部材６５０をさらに備える。このガイド棒部材６５０は、ロッド部材６２０および移動フレーム２１０の昇降動作をガイドすべく、上端部が固定プレート６１０に貫通するようにして接続しており、下端部が連結プレート２４０のガイド孔に嵌挿されて、昇降する連結プレート２４０に対するガイド作用を行う。

図２〜３に示すように、駆動部３００は、(1)移動フレーム２１０の下部に配置され、外部の電源が印加されることによって回転駆動される駆動モーター３１０と、(2)駆動モーター３１０の回転力により回転動作し、カップリング部２５０を媒介として撹拌軸２３０に連動するように連結されるモータ軸３２０とから構成される。カップリング部２５０は、撹拌軸２３０とモータ軸３２０を連結させるためのものであって、撹拌軸２３０の端部とモータ軸３２０の端部に互いに対応するように突出して形成された複数のギアーの歯が噛合わされる構造からなっている。

また、駆動部３００は、移動フレーム２１０に連動して昇降するようにすべく、移動フレーム２１０に固定された連結プレート２４０に固定される。すなわち、連結プレート２４０は、移動フレーム２１０の下部に、直接、または、接続具を介して接続するとともに、ボルトなどの締結部材を媒介として駆動モーター３１０と一体に固定される結合構造を有する。図２〜４に示される例において、移動フレーム２１０の本体部から下方へと、カップリング部２５０を囲む円筒状の部分が延びており、この円筒状延在部の外周面は、本体部の外周面から連続しており、下端が結プレート２４０の中央貫通孔の内周面に溶接などにより一体に接続されている。また、移動フレーム２１０の本体部の下端部及び中央部に、各一対のボールベアリングが配置されている。撹拌軸２３０と移動フレーム２１０との間には複数のベアリングが配置される。図示の例で、排出手段４００は、(1)固定フレーム１００のベース部（上部）の内部と連通するように配置され、外部に連結されるとともに、移動フレーム２１０が下降動作を行うまでは、流入口が移動フレーム２１０のベース部（上部）の外周面と向き合う排出管４１０と、(2)昇降手段６００により移動フレーム２１０が下降動作を行った際に、固定フレーム１００の内面と移動フレーム２１０の上端との間に形成されて、容器１０内にて均質化された物質がインペラ２２０の箇所を通過後に排出管４１０側に排出されるようにする空間部４２０とを有する。空間部４２０は、排出管４１０の流入口が配置される高さ領域において、移動フレーム２１０の上部外径が固定フレーム１００の中空内径よりも小さいことにより形成される。すなわち、移動フレーム２１０が下死点位置に位置する場合（図３に示す状態）にインペラ２２０の下部の周面を囲む、リング状の空間として形成される。

固定フレーム１００には、中空の上部に、内側に突出したステップ部１１０が形成されている。このステップ部１１０は、移動フレーム２１０が上死点位置に位置する場合（図２に示す状態）、容器１０内の物質が外部に排出することを遮断する役割を果たす。つまり、ステップ部１１０が形成された固定フレーム１００の中空内径は移動フレーム２１０の外径に対応するように形成されているため、移動フレーム２１０の上昇時に容器１０内の物質が下部に排出されることを防止すると共に、移動フレーム２１０の下降時に容器１０内の物質を空間部４２０内に容易に流入させるための機能を有する。

図１に示すように、均質混練機には、好ましくは、容器１０の内部に収容され、その天井から垂直方向下側へ延びるように配置されて容器１０の内部に充填された物質を撹拌する上部撹拌機５００がさらに備えられる。

上部撹拌機５００は、容器１０の内部天井から、図示の例では円筒状の容器１０の中心軸に沿って容器１０の内部へと延びる回転軸５２０と、回転軸５２０の外周面から外側へと延びて互いに異なる高さを有するように配置される複数の撹拌羽根５３０とから構成される。回転軸５２０は、上部モータ５１０に連動して回転する連結構造を有し、中間に減速機が配置されても良い。上部モータ５１０は、駆動モーター３１０に連携して動作する。

より好ましくは、容器１０の内壁から内側へ突出し、上下に互いに離隔するように配置される複数の固定羽根５５０をさらに備える。各固定羽根５５０は、容器１０内に投入された物質の撹拌効率を向上させるように、上下の撹拌羽根５３０の間に来るように配置される。本発明のインペラ２２０は、多様な形態のものを採用することができるが、撹拌効率を向上させるために二重構造のインペラ２２０を採用しても良い。図示の好ましい実施形態において、インペラ２２０の構造は、下方からの撹拌軸２３０の上端部に結合して連動回転する回転インペラ２２０Ａと、回転インペラ２２０Ａに嵌合され、撹拌ハウジング２６０の端部に固定具を媒介として固定される固定インペラ２２０Ｂとから構成される。

図５〜６には、図１〜４とは上下を逆にして、インペラ２２０の構造について具体例を示す。図５に示す具体例において、回転インペラ２２０Ａは、(1)中空を有する円筒形本体２２２と、(2)円筒形本体２２２の外側周縁から上方（図５〜６では上端及び上方、以下同様）へと互いに同一寸法だけ延び外側面が円筒形本体２２２の外周面と共通の円筒面に沿って延びるように形成され、それぞれ互いに離隔した厚いシェル状（円弧に沿った曲面状）の複数の外側羽根部材２２３と、(3)外側羽根部材２２３の内側に離隔するように形成され、三角柱形状を有する内側羽根部材２２４とから構成される。図６並びに図２〜３に示すように、具体例において、固定インペラ２２０Ｂは、円筒形本体２２２の中央の孔にネジが挿通されて、撹拌軸２３０の上端部にネジ止めされる。また、図２〜３に示す例において、移動フレーム２１０の上端には、円筒状本体部の内部を閉塞するリング状に板が配置されている。

また、図５に示す具体例において、固定インペラ２２０Ｂは、(1)中空を有する円筒体２２５と、(2)円筒体２２５の外側周縁からへとそれぞれ突出して等間隔に形成され、回転インペラ２２０Ａとの結合時に外側羽根部材２２３を囲む複数の外側ピン部材２２６と、(3)外側ピン部材２２６から内側に離隔するように、外側ピン部材２２６より短い寸法で下方（図５〜６の上方）へとそれぞれ突出して等間隔に形成され、回転インペラ２２０Ａとの結合時に外側羽根部材２２３と内側羽根部材２２４との間のリング状の空間に配置される内側ピン部材２２８とを備える。図示の例で、外側ピン部材２２６及び内側ピン部材２２８は、いずれも、中心軸の方向に延びる四角柱状であり、外側羽根部材２２３と同様に、外面及び内面がともに、中心軸に共軸の仮想的な円筒面に沿うように曲面をなしている。固定インペラ２２０Ｂは、図６及び図２〜３に示すように、円筒体２２５を貫く長尺のネジにより、移動フレーム２１０の上端部にネジ止めされている。円筒体２２５の上面（図６の下面）は、下方へとすぼまるテーパー状であり、液状体または粉末が上方の開口からスムーズに流入するようになっている。

撹拌軸２３０の回転により、回転インペラ２２０Ａが回転すると、三角柱形状の内側羽根部材２２４の外側面が図５に示すように傾斜していることにより、内部の液状体または粉末は、回転インペラ２２０Ａの内部から半径方向外側へと送り出されるとともに、固定インペラ２２０Ｂの上方の開口を通じて流入する。外側へと送り出される際に、外側羽根部材２２３の回転により外側羽根部材２２３と、外側ピン部材２２６及び内側ピン部材２２８との間でせん断作用を受けるとともに、これら外側ピン部材２２６及び内側ピン部材２２８の隙間を通り抜けることでせん断作用を受ける。

次に、前述のような構成を有する本発明の動作を説明する。

本発明による均質混練機は、容器１０の内部空間に互いに特性の異なる原料物質および混合物質を投入した後、撹拌手段２００を用いて容器１０内に充填された物質を撹拌して均質化させる。この時、撹拌手段２００であるインペラおよび移動フレーム２１０は上部が容器１０の底面から上昇した位置に位置する。インペラ２２０は、駆動部３００から伝達される回転力を撹拌軸２３０を通じて受けて連動回転し、インペラ２２０のブレード（特には、三角柱形状の内側羽根部材２２４）が容器１０内の物質を撹拌する。

駆動部３００の動力伝達過程は、駆動モーター３１０の回転力が、モータ軸３２０及びカップリング部２５０を通じて撹拌軸２３０に伝達され、撹拌軸２３０の端部に結合したインペラ（実際には回転インペラ２２０Ａ）が連動して回転する伝達過程を有する。容器１０内に投入された物質の撹拌作業が完了した後には、撹拌された物質を容器１０外部に排出させる排出作業が行われる。この排出作業は、次のように行われる。昇降手段６００が移動フレーム２１０とインペラ２２０を下降動作させ、固定フレーム１００の中空内部と移動フレーム２１０の外径との間に空間部４２０を形成させる。空間部４２０が形成されることによって容器１０内にあった撹拌された物質が重力により空間部４２０を通じて排出管４１０に排出される。

昇降手段６００の動作過程は、固定プレート６１０にロッド部材６２０の上端部が固定された状態でシリンダー筒６３０の内部に空気や油圧の圧力が伝達されることによってシリンダーが伸張してシリンダー筒６３０が下降する場合、移動フレーム２１０に連結された連結プレート２４０が下部に下降動作し、継続して移動フレーム２１０およびインペラ２２０が下降動作する。

すると、図３に示すように、前述の空間部４２０が、外側ピン部材２２６及び内側ピン部材２２８の隙間を通じて、インペラ２２０の内部と連通され、これにより、形容器１０内の物質が空間部４２０および排出管４１０を通じて外部に排出される。この時、排出バルブは排出管４１０を開放させるようにオン作動する。これとは反対に、固定プレート６１０にロッド部材６２０の上端部が固定された状態でシリンダーが縮んでシリンダー筒６３０が上昇する場合には、移動フレーム２１０が固定フレーム１００内で上昇して撹拌された物質の排出を遮断する。

その後、容器１０内に他の物質を投入および撹拌する反復作業を行なうことができる。

一方、前述の二重構造のインペラ２２０を採用する場合には、撹拌軸２３０に結合された回転インペラ２２０Ａが撹拌ハウジング２６０に固定された固定インペラ２２０Ｂに嵌合された状態で回転動作する。この時、回転インペラ２２０Ａの外側羽根部材２２３と内側羽根部材２２４との間の空間に固定インペラ２２０Ｂの内側ピン部材２２８が配置されているため、容器１０内に投入された物質の撹拌性能を向上させることができる。

本発明の上部撹拌機５００は、容器１０の内部で回転動作することによって、撹拌羽根５３０が容器１０内壁に配置された固定羽根５５０と交差するように回転動作する。

また、上部撹拌機５００は、容器１０の下部に配置されて昇降動作するインペラおよび撹拌軸２３０の動作に連係して共に動作することができ、これによって容器１０内部に充填された物質の撹拌性能を向上させることができる。つまり、容器１０の上部と下部で撹拌作業が共に行なわれるため、短時間に物質の均質撹拌が可能となるだけでなく、均一に撹拌されて撹拌性能を大幅向上させることができる。

１０容器１００固定フレーム２００撹拌手段
３００駆動部４００排出手段５００上部撹拌機
５１０上部モータ５２０回転軸５３０撹拌羽根
５５０固定羽根

Claims

容器の下部に固定されるように配置され、前記容器の内部に連通される固定フレームと、
前記固定フレームの内部に昇降手段を媒介として上下昇降可能に配置され、前記容器内の物質を撹拌する撹拌手段と、
前記撹拌手段の下部に配置されて前記撹拌手段に回転駆動力を伝達するための駆動部と、
前記撹拌手段により撹拌されて均質化した物質を外部に排出させる排出手段と、
を備え、
前記撹拌手段は、
前記固定フレームの内部に昇降可能に配置される移動フレームと、前記移動フレーム内で回転可能に配置され、複数のブレードから構成されたインペラと、
前記インペラに結合し、前記駆動部に連結されて回転力を提供する撹拌軸と、
前記撹拌軸の端部と前記駆動部の端部との間に配置され、前記駆動部の回転力を前記撹拌軸に伝達させるためのカップリング部とを備え、
前記排出手段は、
前記固定フレームの内部から外部へと通じる排出管と、
前記移動フレームの内周面と前記固定フレームの外周面との間に形成され、前記移動フレーム下降動作時に、前記インペラの内部の物質が前記排出管側に排出されるようにする空間部とを有することを特徴とする均質混練機。
前記昇降手段は、前記固定フレームに接続して水平に延びる固定プレートと、
前記固定プレートの両側部位に固定されるシリンダーロッドと、前記移動フレームに一体に連結された連結プレートに固定されるように結合し、前記シリンダーロッドに連結されて伸縮力を提供するシリンダー筒と、
前記シリンダーロッドおよび移動フレームの昇降動作をガイドするように上端部が前記固定プレートに貫通し、下端部が連結プレートに貫通するガイド棒部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の均質混練機。
前記駆動部は、前記カップリング部を介して前記撹拌軸に連動するように連結されるモータ軸と、前記モータ軸に連結され、前記移動フレームに一体に固定される駆動モーターとを備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の均質混練機。
前記インペラは、回転インペラと固定インペラとからなり、
回転インペラは、
前記撹拌軸の端部に結合するように中空を有する円筒形本体と、
前記円筒形本体の外周縁に形成され、それぞれ互いに離隔した複数の外側羽根部材と、
前記外側羽根部材の内側に離隔するように形成され、三角柱形状を有する内側羽根部材とを備え、
固定インペラは、
前記回転インペラに結合するように中空を有する円筒体と、
前記円筒体の外側周縁から突出して形成され、前記回転インペラとの結合時に前記外側羽根部材を囲む複数の外側ピン部材と、
前記外側ピン部材から内側に離隔するように形成され、前記回転インペラとの結合時に外側羽根部材と内側羽根部材との間の空間に配置される内側ピン部材とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の均質混練機。
前記容器の内部に収容され、前記容器の天井から下側へ延びるように配置されて前記容器内部に充填された物質を撹拌するための上部撹拌機をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の均質混練機。
前記容器の内壁から突出して形成され、上下に離隔するように配置される複数の固定羽根をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の均質混練機。