JP6415567B2 - 貯水体中の廃水を循環させる撹拌体および装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部に記載された撹拌体および装置に関する。

撹拌体が繊維強化プラスチック製の部品から製造される装置は特許文献１（ドイツ特許出願公開第４２１８０２７号）から知られている。このような公知の撹拌体は、手作業で製造され、高価な型枠の準備を必要とする。

ドイツ特許出願公開第４２１８０２７号

本発明は、前記先行技術における難点を克服することを目的とする。特に、可能なかぎり簡単かつ経済的に製造しうる撹拌体および装置が示される。

上記目的は、請求項１〜１８に記載の構成により達成される。本発明の好適な実施形態は、従属請求項の構成に示される。

本発明の提案するところによれば、撹拌体は金属製の複数のセグメント（部分構造）から形成され、該セグメントは、撹拌シャフトから撹拌体の外周縁まで延びる接合領域（第一接合領域）に沿って連結される。撹拌体を構成するセグメントが金属から製造されるので、高額の出費を伴う型枠は必要としない。セグメントは、工作機械を用いて製造することができる。セグメントは、使用場所で連結することができるので、従来の撹拌体に比べると、輸送に要する容積は大幅に低減される。接続体から撹拌体の外周縁までの接合領域のプロファイル（断面形状）を本発明が提案する構成とすることにより、好適に、各セグメントを同一の構造で形成することができる。提案される装置は、簡単かつ経済的に製造することができる。

前記接合領域は、仮想的な円の中心から延びており、この円の外周は、撹拌体の外周に一致する。すなわち、接合領域は、中心点から撹拌体の外周縁に向かう方向に延びている。平面視で、撹拌体の接合領域はまっすぐであってもよく、湾曲していてもよい。接合領域は、角度をつけて屈曲して（折れ曲がって）いてもよく、かつ／または、周方向に複数の変位を有してもよい。

好適な実施形態において、前記接合領域は少なくとも部分的に径方向と平行であってもよく、かつ／または、部分的に径方向に対し傾斜していてもよい。特に、平面視で、接合領域は、複数の直状部（ストレート部）からなり、前記直状部が定角度で変向しながら、接続されたものであってもよい。ここで隣接する部分がなす角αは、１３０度〜１７０度であってもよい。この場合、略「湾曲」した、接合領域が提供される。また同時に、この種の接合領域は、湾曲した輸送リブの製造にも好適に用いることができる。

さらなる実施形態によれば、各セグメントは、径方向に延びる屈曲線（折り目）を有する。屈曲線に沿ったセグメントの屈曲によって、円錐状または双曲面体状の形状を撹拌体に付与することができる。

好適には、セグメントは厚み０．５〜１５ｍｍ、好ましくは０．８〜３ｍｍの高級鋼製の金属板から製造してもよい。高級鋼板は、堅牢でかつ耐久性があり、機械による成形、特に自動成形が可能である。

好適には、平面視で、セグメントは円の分割体に類似した形状を有する。ここで、略径方向に延びるセグメントの縁は、同じ向きに湾曲してもよい。好適には、各セグメントは、同一の構造を有する。これによって、セグメントにかかる製造コストを節約することができる。

さらなる実施形態においては、せん断リブがセグメントの外周縁部に、外周縁の一部をなして設置されている。この場合、撹拌体を用いて液体を気体にさらしたり、かつ／または、気体を液体に導入することができる。せん断リブは大きなガス泡をつぶし、小さなガス泡を多数発生させるので、気体と液体の界面を増大する。その結果、浄化の効率が向上する。

少なくとも、一つの輸送リブが、各セグメントの、撹拌シャフトに面する上側から延出していてもよい。輸送リブにより、撹拌効率が向上する。

好適な実施形態によれば、前記接合領域は、金属板の、セグメントの上側へむけて屈曲した部分から構成される。これによって、セグメントの剛性が向上するとともに、接続・機能表面が設けられる。二つのセグメントの、たとえば９０度で屈曲した金属板部分は、接続状態において、好適に輸送リブを形成することができる。

好適には、せん断リブおよび／または輸送リブも、高級鋼製の金属板から形成され、少なくとも一つのスポット継手によって、セグメントに接合される。スポット継手は、好適には、リベット継手、ネジリベット継手、ネジ継手、またはスポット溶接継手であってもよい。

さらなる実施形態において、各セグメントの径方向内側端は、角度をつけて屈曲し（折れ曲がり）、孔を有する接続体部を備える。全セグメントが連結されると、接続体部の孔が、好適に円周上に配列する。これら接続体部は、撹拌体の接続体を形成し、これによって、撹拌体を撹拌シャフトの従来型の位置合わせフランジにとりつけることができる。

好ましくは、各セグメントは、複数の小セグメント（サブセグメント）から構成され、これらは、撹拌シャフトに対し略同心状に延在する接合帯（第二の接合領域）に沿って連結される。この種の小セグメントは、レーザ切断と、曲げ加工により、比較的簡単に製造することができる。

セグメントおよび／または小セグメントは、好適には、リベット、ネジリベット、ネジなどの締結手段を用いて、あるいはスポット溶接継手によって連結することができる。この種の継手は永久継手である。本発明の撹拌体は、すぐれた剛性と、耐久性を有する。

本発明のさらなる構成によれば、槽中に収納された廃水を循環（回転流動）させる装置であって、駆動系から延びる撹拌シャフトに、本発明にかかる撹拌体が設置された装置が提供される。撹拌体は、撹拌シャフトの終端に設けられたフランジに、接続体を介して、好適に設置される。

第一の撹拌体を示す斜視図である。 図１の撹拌体の側面図である。 図１の撹拌体の平面図である。 一つのセグメントの第１の斜視図である。 図４に示すセグメントの第２の斜視図である。 図４のセグメントの拡大図である。

以下、本発明を例示する実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図中、共通して符号２で示される撹拌体は、モータ（図示せず）から延びる鉛直の撹拌シャフト１の自由端に設置されている。撹拌体２は、双曲面体状の形状を有する。撹拌体２の直径は、少なくとも１２０ｃｍ、好ましくは少なくとも１４０から１５０ｃｍである。外周縁ＵＲに対する中心位置に設置されている接続体Ａｓは、撹拌シャフト１に設置される。撹拌体２の形状は、径方向の屈曲エッジ（折り目）Ｂに沿って、屈曲部を形成することにより付与される。複数の輸送リブ３が、撹拌シャフト１に面する上側Ｏに設置されている。輸送リブ３は、それぞれ、約１４５〜１５５度の角αで変向する、複数の角付変向部Ａ１、Ａ２、Ａ３を有する。実質的に径方向に延出するせん断リブ４が第一の撹拌体２の下側Ｕ（上側Ｏの反対側）で、撹拌体２の径の外周縁部に設置されている。

撹拌体２は、同一の構造を有する複数のセグメントＳ、Ｓ’を連結したものである。セグメントＳ、Ｓ’は、接合領域Ｆ１に沿って相互に接続されている。一個のセグメントＳを図４〜６に示す。セグメントＳは、径方向における内側の端で折れ曲がる接続体部５を備え、これに孔６が設けられている。セグメントＳは、平面視で円形の一部をなすように形成されており、径方向、または径方向に対して傾斜した方向に延びる縁部に、上側Ｏに対し約９０度の角度をなして突出するウェブ（羽根板）７を有し、該ウェブ７は、曲げ加工または折り加工によって形成されている。ウェブ７は、セグメントＳを他の隣接するセグメント（ここでは図示せず）に接続するための、接続面の役割をはたす。接続は、例えばリベット締め、またはスポット溶接によって行うことができる。二つの相互に接続されたセグメントＳのウェブ７、７’は輸送リブ３を構成する。

位置決めフランジ８は撹拌シャフト１の自由端にとりつけられており、円周上に配列する複数の孔（第二の孔部）９を有する。孔９のそれぞれは、セグメントＳの接続体部５の孔６に対応している。これによって、各セグメントＳを、ネジ止めにより位置決めフランジ８に接続することができる。図４から明らかなように、接続体部５は、孔６が孔９に重なって配列するように、位置決めフランジ８の下側をささえる。他方の、位置決めフランジ8の上側には、接続用リブ10が設けられており、これは接続部材１１を介して、接続体部５のウェブ７と接続される。符号１２は、穿孔された環状板を示し、これは位置決めフランジ８に対応する形に形成されている。位置決めフランジ８に締結される接続体部５は、位置決めフランジ８と環状板１２の間におさえ付けられる形でボルトにより締結することができる。

図６は、セグメントＳの拡大図である。セグメントＳは、複数の小セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４から形成される。各小セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の径方向の縁部は、それぞれウェブ７、７’の部分を備える。各小セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４はまた、撹拌シャフト１に対し、略同心状の配列となる接合帯Ｆ２を備え、これは接続タブ１３と、隣接する小セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４において、該接続タブに対応する孔配列部１４とで構成される。各小セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、いずれもＵ字状の断面を有する形に形成されている。隣接する小セグメントのウェブ７、７’を接続し、さらに第二接合領域Ｆ２に沿って接続した結果、径方向の縁が角度αで変向する、円の分割体に対応するセグメントが形成される。セグメントＳは、すぐれた安定性およびねじり剛性を有する。

撹拌体２は、セグメントＳから形成され、該セグメントＳは厚さが例えば１．０〜２．０ｍｍの高級鋼板から形成される。ウェブ７、７’は、屈曲部を形成することにより作製されることが好ましい。好ましくは、これらはウェブ７、７’（ここでは図示せず）の延在方向に沿って配列した、複数のリベット継手によって接続することができる。せん断リブ４は、スポット溶接継手または別のリベット継手によってセグメントＳに接合することができる。リベット継手に代え、ネジリベット継手またはネジ継手を用いてもよい。

撹拌体は、回転対称性を有する。本実施形態では、対称性は８回回転軸で定義される。回転軸は、構造上同一なセグメントの個数に対応する。撹拌体２は、ｎ回回転軸（n-fold axis of rotation）を有する対称性（つまり３６０°／ｎごとの対称性）を備えてもよく、ここでｎは、好ましくは６〜１２の整数である。

本実施形態においては、双曲面体形状を有する撹拌体２が示されているが、撹拌体２は、他の形状をとってもよい。例えば、撹拌体は円錐状であってもよく、先端の切り落とされた円錐状（円錐台状）の形を備えてもよい。輸送リブ３は、直線状に径方向に延在するものであってもよい。これらの輸送リブ３は、円錐状や先落ち円錐状の撹拌体２の実施形態においても、上記実施形態で例示したものと同様に形成されていてもよい。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
槽内に収納された廃水を循環させるための撹拌体（２）で、円錐状または双曲面体状の形状を有し、撹拌シャフト（１）に接続するための中心部の接続体（Ａｓ）を備える撹拌体（２）において、
該撹拌体（２）が、複数のセグメント（Ｓ、Ｓ’）から形成され、複数のセグメント（Ｓ、Ｓ’）が金属製であって、撹拌シャフト（１）から、撹拌体（２）の外周縁（ＵＲ）まで延びる接合領域（Ｆ１）に沿って連結されることを特徴とする、撹拌体。
〔態様２〕
態様１に記載の撹拌体において、前記接合領域（Ｆ１）は、少なくとも部分的に、径方向に対し平行かつ／または傾斜して延在している撹拌体。
〔態様３〕
態様１または２に記載の撹拌体において、前記接合領域が、平面視で、複数の直状部（Ａ１、Ａ２、Ａ３）からなり、各直状部は、角度をつけて変向しながら接続されている、撹拌体。
〔態様４〕
態様３に記載の撹拌体において、隣接する直状部（Ａ１、Ａ２、Ａ３）がなす角度（α）が１３０〜１６５度である撹拌体。
〔態様５〕
態様１〜４のいずれか一態様に記載の撹拌体において、各セグメント（Ｓ、Ｓ’）が径方向にのびる屈曲線（Ｂ）を有する、撹拌体。
〔態様６〕
態様１〜５のいずれか一態様に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）が、厚さ０．５〜１５ｍｍ（好ましくは０．８〜３ｍｍ）の、高級鋼製の金属板から製造されたものである、撹拌体。
〔態様７〕
態様１〜６のいずれか一態様に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）は、平面視で円の分割体に相当する形状を有する、撹拌体。
〔態様８〕
態様１〜７のいずれか一態様に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）が、いずれも同一の構造を有する、撹拌体。
〔態様９〕
態様１〜８のいずれか一態様に記載の撹拌体において、せん断リブ（４）が、セグメント（Ｓ、Ｓ’）の周縁部領域に、外周縁（ＵＲ）の一部をなす形で設置されている、撹拌体。
〔態様１０〕
態様１〜９のいずれか一態様に記載の撹拌体において、各セグメント（Ｓ，Ｓ’）の、撹拌シャフト（１）に面する上側（Ｏ）から、少なくとも一つの輸送リブ（３）が延出している、撹拌体。
〔態様１１〕
態様１〜１０のいずれか一態様に記載の撹拌体において、前記接合領域が、セグメント（Ｓ、Ｓ’）の上側（Ｏ）へ屈曲した金属板部分（７、７’）から形成される、撹拌体。
〔態様１２〕
態様１〜１１のいずれか一態様に記載の撹拌体において、隣接する二つのセグメント（Ｓ、Ｓ’）の屈曲された金属板部（７、７’）が、接続された状態で、輸送リブ（３）を構成する、撹拌体。
〔態様１３〕
態様９〜１２のいずれか一態様に記載の撹拌体において、前記せん断リブ（４）および／または輸送リブ（３）が、高級鋼製の金属板からなり、各セグメント（Ｓ）に対し、少なくとも一つのスポット継手を介して接続されている、撹拌体。
〔態様１４〕
態様１〜１３のいずれか一態様に記載の撹拌体において、各セグメント（Ｓ、Ｓ’）の径方向内側端が、角度をつけて曲がり、孔（６）を設けられた接続体部（５）を備える、撹拌体。
〔態様１５〕
態様１４に記載の撹拌体において、全セグメント（Ｓ、Ｓ’）の前記接続体部（５）の孔（６）が、仮想円上にのる、撹拌体。
〔態様１６〕
態様１〜１５のいずれか一態様に記載の撹拌体において、前記セグメントがそれぞれ複数の小セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）から構成され、該小セグメントは、撹拌シャフト（１）に対し略同心状に延在する接合帯に沿って連結されている、撹拌体。
〔態様１７〕
態様１〜１６のいずれか一態様に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）および／または小セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）が、リベット継手またはスポット溶接継手によって連結されている、撹拌体。
〔態様１８〕
槽内に収納された廃水を循環させるための装置であって、態様１〜１７のいずれか一項に記載の撹拌体（２）が、駆動系から延出する撹拌シャフト（１）に設置されている、装置。

１ 撹拌シャフト
２ 撹拌体
３、３ 輸送リブ
４ せん断リブ
５ 接続体部
６ 孔
７、７’ ウェブ
８ 取り付けフランジ
９ 孔
１０ 接続リブ
１１ 接続部材
１２ 環状板
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 角付偏向部
Ａｓ 接続体
Ｂ 径方向の曲げ線
α 角
Ｏ 上側
Ｓ、Ｓ’ セグメント
Ｕ 下側
ＵＲ 外周縁
Ｆ１ 接合領域（第一接合領域）
Ｆ２ 接合帯（第二接合領域）
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４ 小セグメント

Claims (17)

1. 槽内に収納された廃水を循環させるための撹拌体（２）で、円錐状または双曲面体状の形状を有し、撹拌シャフト（１）に接続するための中心部の接続体を備える撹拌体（２）において、
   該撹拌体（２）が、複数のセグメント（Ｓ、Ｓ’）から形成され、複数のセグメント（Ｓ、Ｓ’）が金属製であって、撹拌シャフト（１）から、撹拌体（２）の外周縁まで延びる接合領域（Ｆ１）に沿って連結され、
   各セグメント（Ｓ，Ｓ’）の上側（Ｏ）、すなわち撹拌シャフトを望む側から、少なくとも一つの輸送リブ（３）が延出していることを特徴とする、撹拌体。
2. 請求項１に記載の撹拌体において、前記接合領域（Ｆ１）は、少なくとも部分的に、平面視で径方向に対し平行かつ／または傾斜して延在している撹拌体。
3. 請求項１または２に記載の撹拌体において、前記接合領域が、平面視で直線状の、複数の直状部からなり、各直状部は、角度をつけて変向しながら接続されている、撹拌体。
4. 請求項３に記載の撹拌体において、隣接する前記直状部がなす角度（α）が１３０〜１６５度である撹拌体。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の撹拌体において、各セグメント（Ｓ、Ｓ’）が径方向にのびる屈曲線（Ｂ）を有する、撹拌体。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）が、厚さ０．５〜１５ｍｍの、高級鋼製の金属板から製造されたものである、撹拌体。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）は、平面視で円の分割体に相当する形状を有する、撹拌体。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）が、いずれも同一の構造を有する、撹拌体。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の撹拌体において、せん断リブ（４）が、セグメント（Ｓ、Ｓ’）の周縁部領域に、撹拌体の外周縁の一部をなす形で設置されている、撹拌体。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の撹拌体において、前記接合領域が、セグメント（Ｓ、Ｓ’）の上側（Ｏ）へ屈曲した金属板部分（７、７’）から形成される、撹拌体。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の撹拌体において、隣接する二つのセグメント（Ｓ、Ｓ’）の屈曲された金属板部（７、７’）が、接続された状態で、輸送リブ（３）を構成する、撹拌体。
12. 請求項９〜１１のいずれか一項に記載の撹拌体において、前記せん断リブ（４）および／または輸送リブ（３）が、高級鋼製の金属板からなり、各セグメント（Ｓ）に対し、少なくとも一つのスポット継手を介して接続されている、撹拌体。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の撹拌体において、各セグメント（Ｓ、Ｓ’）の径方向内側端が、角度をつけて曲がり、孔（６）を設けられた接続体部（５）を備える、撹拌体。
14. 請求項１３に記載の撹拌体において、全セグメント（Ｓ、Ｓ’）の前記接続体部（５）の孔（６）が、円周上に配列している、撹拌体。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の撹拌体において、前記セグメントがそれぞれ複数の小セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）から構成され、該小セグメントは、撹拌シャフト（１）に対し略同心状に延在する接合帯に沿って連結されている、撹拌体。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の撹拌体において、前記セグメント（Ｓ、Ｓ’）および／または小セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）が、リベット継手またはスポット溶接継手によって連結されている、撹拌体。
17. 槽内に収納された廃水を循環させるための装置であって、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の撹拌体（２）が、駆動系から延出する撹拌シャフト（１）に設置されている、装置。

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