JPH02211235A - 一軸混合機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一軸混合機に係り、特に、直立円筒状の混合容
器に設けた垂直撹拌手段によって乾いた材料および湿潤
材料を均質化および分散化するための一軸混合機に関す
る。

〔従来の技術〕

従来から、スクリュー状の垂直撹拌手段からなる一軸混
合機は、多くの場合、液体を均質化および分散化するた
めに用いられている。また米国特許第２，８５１，２５
７号明細書、ドイツ国特許３６４００５２Ｃ１号明細書
に記載された一軸混合機は固体材料用であり、流動性を
有する固体材料を均質化および分散化することのみに用
いられている。そして、前記の垂直−軸混合機は、すで
に従来から使用されている様に、その底部付近に設けた
混合羽根は高速回転されることにより、急速に、高度に
混合された混合物をもたらすことができる。上記のもの
は、内部混合機として呼ばれ、とくに、加熱混合機とし
て用いられており、例えば、プラスチックベレットの溶
融用として応用される。そして、上記の混合機は高速回
転数においてのみ運転される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の一軸混合機は、粘着性を有し
、または湿潤状態となっている材料を混合しても充分な
混合効果を得ることができない。

この理由としては、上記材料の内部摩擦力が高いので、
垂直撹拌手段と被混合材料との間で相対運動が少くなり
、混合容器の中央部においては被混合材料の充分な回転
運動が行われないためである。

また、前記の内部混合機は高速回転数以外の回転数では
、材料の混合を行うことができず、さらに、３ｒｒＩ以
上の大型装置にすることができないと言う間扇があった
。

本発明はこのような従来の問題を解決するものであり、
前進運動を行う撹拌羽根と固定工具との組合せによって
被混合材料に適用し、低速回転数のもとで混合容器内の
全内容物について混合作用を活発化させて乾いた材料お
よび湿潤材料を均質化および分散化するための優れた一
軸混合機を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、一つの垂直軸に回
転対称をなす混合容器は軸貫通部と、材料供給口と、空
気抜き口と、検査口および材料排出口からなる完全密閉
可能な開口を備え、乾いた材料および湿潤材料を均質化
および分散化するための一軸混合機であって、直立円筒
状の混合容器の中心部に設けた垂直撹拌手段の長手方向
にアーム材を固定して少くとも一組以上のスクリュー状
のリボンを混合容器の内壁に沿って備え、かつ、前記垂
直撹拌手段の長手方向に前記リボンの複数の切欠部を設
け、前記の切欠部に混合容器の内壁より突出した固定工
具を挿通し、前記固定工具の一端には位置調整自在およ
び交換自在なパドル材を設けるとともに、他端を混合容
器に装着するようにしたものである。

〔作　　用〕

本発明は上記のような構成により次のような作用を有す
る。すなわち、混合容器内に装入された少くとも２種類
以上の被混合材料は垂直撹拌手段の回転に伴って、スク
リュー状のリボンにより、ことに、混合容器の下方では
せん断力により被混合材料相互のすべり、衝突など局部
的混合が行われるせん断混合域が形成されるとともに、
リボンのスクリュー作用により被混合材料は混合容器の
下方から上方に移動され、ことに、混合容器の上方では
混合容器の内壁に沿って持ち上げられた被混合材料はリ
ボンの表面に作用する移動力によって、充分に分散され
、混合容器の内壁から中心部方向に移動して、さらに下
方に流下する循環流となり、被混合材料全体が移動混合
する流動域が形成される。

また、乾式材料と液体との混合を行う場合には、前記の
流動域にて液体を噴霧化して供給を行ない、被混合材料
の表面に液体が均一に被覆されて、また、移動力の作用
のもとで被混合材料が凝集現象を伴いやすい性状であっ
ても、上記の被混合材料は垂直撹拌手段と固定工具との
間で、解砕や切断による細分化が行われ、凝集現象の発
生を回避して、前述のごとき粘着性を有し、または湿潤
状態となっている材料でも充分に混合することができる
。さらに、固定工具は高速回転のもとで衝撃、切断を行
う工具と交換することにより、被混合材料に対し、激し
い衝撃力、切断力を与えて凝集現象の発生を回避するよ
うにしている。

かくして、前進運動を行うスクリュー状のリボンと固定
工具との組合せにより、低速回転数のもとで混合容器内
の全内容物について混合作用を活発化させて、乾いた材
料および湿潤材料を均質化および分散化させることがで
きる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例の構成を図面について詳述する
。第１図および第２図において、１は混合容器をしめし
、一つの垂直軸２ａの軸心に対して回転対称をなす直立
円筒状からなり、２は実質上垂直軸２ａの軸心上に配設
した垂直撹拌手段をしめす。

垂直撹拌手段２は垂直軸２ａと、スクリュー状のリボン
２ｂと、アーム材２０などからなり、リボン２ｂは垂直
軸２ａの長手方向に、混合容器１の内壁に沿って備えら
れ、垂直軸２ａの長子方向に配設したアーム材２ｃによ
って垂直軸２ａとリボン２ｂとを固定している。リボン
２ｂは少くとも一組以上の区画された部材をもってスク
リュー状に形成されており、２ｄは垂直撹拌手段２の長
子方向に設けたリボン２ｂの複数の切欠部をしめす。

２ｅは補助面部材をしめし、セグメント状にリボン２ｂ
の表面と一致するように取付けられ、しかも、垂直撹拌
手段２のリボン２ｂの上方になるにしたがい、寸法が大
きくなっている部材を取付けることにより、リボン２ｂ
の表面積を拡大させることとなり、被混合材料を混合す
るさいに、リボン２ｂ、および補助面部材２ｅの表面に
作用する移動力を増大して上記の材料の移動を促進させ
るので、混合効果を増大することができる。

２ｆ’、２ｇはそれぞれ掻取り具をしめし、垂直撹拌手
段２の下端にて垂直軸２に取付けられ、混合容器１の底
板の上部に被混合材料を堆積させることなく、リボン２
ｂのスクリュー作用によって順次、上方に持上げて移動
させている。また、掻取り具２ｇはその端面が回転方向
に対してナイフェツジ状に形成されているので、例えば
、被混合材料が粘着性を有し、または湿潤状態となって
いる流動性が少い材料であっても、底板の上部にて充分
な掻取りを行って上方に持上げさせることができる。

さらに、混合容器１における混合操作が終了して混合物
を混合容器１の底板にある排出口から排出させる場合、
底板の上部にある混合物は掻取り具２ｆ、２ｇによって
押出されて排出口から排出される。

３は固定工具をしめし、パドル材３ａと、取付材３ｂと
、調整剤３０などからなり、固定工具３の一端にはパド
ル材３ａが設けられ、他端は混合容器１の側壁に直接的
にもしくは調整材３Ｃ１；よって混合容器１の外側に取
付けられる。混合容器１の内壁より突出した固定工具３
の取付材３ｂは前記のリボン２ｂの切欠部２ｄに挿通さ
れており、パドル材３ａがリボン２ｂの内側に位置する
ごと配設されていても垂直撹拌手段２を支障なく回転す
ることができる。

調整剤３ｃを混合容器１の外部から操作することによっ
てパドル材３ａの位置、すなわち、傾斜角度を自在に変
更することができ、混合容器１内において垂直撹拌手段
２の回転に伴い固定工具３との間で行われる被混合材料
の混合にさいしての解砕や切断による細分化を調整する
ことができる。

殊に、前記したように、被混合材料が粘着性を有したり
、または圧密状態を呈し、さらに不均質な混合のもとで
凝集状態を呈する場合に、解砕や切断による細分化を行
なわせ、均質化および分散化の混合効果を促進すること
ができる。また、固定工具３はリボン２ｂの切欠部２ｄ
のそれぞれの高さ位置にて混合容器１の周方向にはＶ等
間隔をもって配設して、例えば、約１２０’の間隔をも
って取付け、被混合材料の混合にさいして発生するトル
クを均等に配分させることにより、混合操作に伴う駆動
動力の増大を低減することができる。

さらに、固定工具３の他の実施例として、パドル材３ａ
を高速回転するカッター工具と交換し、図示を省略した
駆動装置によって駆動させており、被混合材料に強い衝
撃力やせん断力を与えている。

したがって、この実施例では前記したような被混合材料
を混合するさいに、さらに、強烈な解砕や切断による細
分化を行なわせるので、均質化および分散化の混合効果
をより一層促進することができる。このために、カッタ
ー工具を用いた固定工具３は、主として被混合材料が圧
密状態を呈しやすい混合容器１の下方付近に配設される
。なお、カッター工具の交換を自在とし、回転数を変更
させるなど混合容器１の外部より操作することにより、
被混合材料の性状および混合特性に適合させることがで
きる。

このように、固定工具３の取付けは、被混合材料の物性
および混合プロセスの態様にしたがって、次の場合のご
とく定まる。

（Ａ）流動抵抗が少い場合の固定工具の設置＝（１）被
混合材料が流動性を有し、混合が容易である場合、 （２）軽度にして、低いせん断のもとでの混合が必要で
ある場合、 （３）被混合材料の混合操作が達成されたのち、軽度の
運動を保持する場合。

（Ｂ）流動抵抗が大きい場合の固定工具の設置：（１）
被混合材料が湿潤状態にして粘着性があり、混合容器の
全内容物の完全な回転運動が確認される場合、 （２）強烈にして、ぜん断力が加えられ、分散状態にさ
れる混合が必要である場合、 （３）被混合材料に高エネルギー導入が必要である場合
、 （４）混合時間の短縮が必要である場合。

混合容器１は図示を省略した被混合材料を供給するため
の供給口と、垂直撹拌手段が貫通している軸封部と、混
合物を排出するための排出口と、内部の空気を排気する
ための排気口と、内部を点検するための点検口などの開
口部を設けており、必要な開口部は開閉手段によって開
閉自在とされており、また、駆動手段に接続させて開閉
手段を自動的に開閉自在とすることができる。

第７図において、スクリュー状のリボン２ｂが回転され
ると、傾斜角６を有しているリボン２ｂの表面上の被混
合材料は遠心力成分５ａと傾斜面の引下げ力成分５ｂと
の合力５である移動力の作用を受けることとなって、上
記の移動力はリボン２ｂの表面と被混合材料との付着力
に打勝つことにより、粘着性を有する被混合材料を混合
する場合でも、リボン２ｂの表面上に付着を生じること
なく、充分な移動力のもとでせん断作用を行い、圧密状
態から順次、空隙状態に移行させながらスクリュー作用
のもとで上方に移動する。このようにして、混合操作が
終了して混合容器を空塔とする場合、混合物は掻取り具
２ｆ、２ｇによって押出されて混合物を残留させること
なく排出口から排出される。

第３図〜第５図は、混合容器１内部における被混合材料
の強制運動状態をしめすものである。

第３図において、混合容器１には垂直撹拌手段２が設け
られ図示を省略した固定工具３と組合せられている。４
は混合容器１の頂部に設けたノズルをしめし、液体を噴
霧するために用いられる。

混合容器１内部には所要の体積充填率が得られるように
被混合材料が供給され、垂直撹拌手段２は比較的、低回
転数にて回転される。被混合材料は第７図にて説明した
ごとく、リボン２ｂによって移動が与えられ、せん断作
用を行いながら圧密状態から解砕や衝撃により細分化し
て凝集状態から分散されるようになり混合作用が順次、
進展されて行く。とくに、固定工具３によって混合作用
が行われている被混合材料との衝突により上記の解砕や
衝撃による細分化が促進される。上記の被混合材料の運
動状態はせん断域１０としてしめされる。

引続いて、せん断域ｌＯにて混合作用が行われた被混合
材料はスクリュー状のリボンにより、順次、上方に前進
運動が行われ、また、細分化されている被混合材料の運
動が活発化するにいたり、材料相互による空隙も増大し
て分散される。上記の被混合材料の運動状態は流動域１
１としてしめされる。

乾式材料と液体との混合を行う場合には、前記のノズル
４にて液体を噴霧化して、前記の流動域１１に供給する
ことにより被混合材料の表面には液体が確実に被覆され
て良好な分散が行われる。被混合材料が流動域１１の頂
部付近に到達すると、被混合材料の安息角と重力との平
衡により混合容器１の中心部に向って下方に流下し、再
び流動域１１およびせん断域１０にいたり、流動域ｌＯ
まで移動して、混合容器１内にて全体にわたり活溌な運
動が行われて、乾いた固体および湿潤固体を均質化およ
び分散化される。

第４図において、被混合材料はリボン２ｂによって移動
力が与えられ、混合容器１の内壁付近では円周方向の移
動とともに部分的に中心部に向う移動を行いながら流動
域１１に達し、順次、混合容器１の中心部に向って下方
に流下することが増大し、混合容器１の断面全体にわた
り、確実な運動が行われることをしめしている。第５図
において、混合容器１内部における被混合材料の運動は
前記の下方への流下にさいし、混合容器の垂直方向の各
部において局部的な上昇および流下移動が行われて、混
合容器１の断面のみならず、垂直方向にも全体にわたり
、確実な運動が行われることをしめし、乾いた固体およ
び湿潤固体の均質化および分散化が行われる。

第６図は他の実施例の要部をしめすものであり、この実
施例では、垂直撹拌手段２は、垂直撹拌手段２の長手方
向にアーム材２ｃ、２ｃをそれぞれ固定して、一対のス
クリュー状のリボン２ｂ。

２ｂを相互に対称となるように混合容器１の内壁に沿っ
て配設している。前記の垂直撹拌手段２のリボン２ｂ、
２ｂには長手方向にて３段の位置にリボン２ｂ、２ｂの
切欠部２ｄ、２ｄを設けており、切欠部２ｄ、２ｄには
混合容器１の内壁より突出した固定工具３を挿通し、前
記の固定工具３を混合容器１の周方向にはＶ等間隔をも
って配設している。したがって、この実施例では垂直撹
拌手段２が回転されて、一方のリボン２ｂが被混合材料
を上方に推進させると同時に対称になっている他方のリ
ボン２ｂが混合が進行している材料を下方に推進させる
ので混合容器１内における被混合材料の高さ方向および
断面方向の循環流の強制運動を確実にするとともに、垂
直撹拌手段２に発生する軸受負荷を両方向から相殺する
こととなるので、軸系統の設計を容易にすることができ
る。

〔発明の効果〕 本発明は上記実施例より明らかなように、垂直撹拌手段
とリボンの切欠部に突出した固定工具を用いて湿潤状態
にあり粘着性を存する被混合材料を強制運動させるとと
もに解砕や切断による細分化を行い、低速回転数のもと
で混合容器内の全内容物の混合作用を活溌化させて乾い
た材料および温潤材料を均質化および分散化することが
できる多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る一軸混合機の要部断面
図、第２図は同平面図、第３図は混合容器内部における
被混合材料の強制流動状態をしめず説明図、第４図は同
平面図、第５図は第３図示の断面をしめず説明図、第６
図は２組のリボンを相互に対称に配設した垂直撹拌手段
を有する一軸混合機の要部断面図、第７図はリボンの表
面に作用する移動力の説明図である。 １・・・混合容器　　　　　　２・・・垂直撹拌手段２
ａ・・・垂直軸　　　　　　２ｂ・・・リボン２ｃ・・
・アーム材　　　　　２ｄ・・・切欠部３・・・固定工
具 第１図 Ｚｉ １混合容器 ２垂直攪拌手段 ２ａ垂直軸 ２ｂリボン ２ｃアーム材 ２ｄ切欠部 ３固定工具 第３図 第４図 第２図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）一つの垂直軸に回転対称をなす混合容器は軸貫通
   部と、材料供給口と、空気抜き口と、検査口および材料
   排出口からなる完全密閉可能な開口を備え、乾いた材料
   および湿潤材料を均質化および分散化するための一軸混
   合機であって、直立円筒状の混合容器の中心部に設けた
   垂直撹拌手段の長手方向にアーム材を固定して少くとも
   一組以上のスクリュー状のリボンを混合容器の内壁に沿
   って備え、かつ、前記垂直撹拌手段の長手方向に前記リ
   ボンの複数の切欠部を設け、前記切欠部に混合容器の内
   壁より突出した固定工具を挿通し、前記固定工具の一端
   には位置調整自在および交換自在なパドル材を設けると
   ともに、他端を混合容器に装着したことを特徴とする一
   軸混合機。
2. （２）前記混合容器の頂部に液体を噴霧するノズルを設
   け、噴霧液体を混合容器の上方に形成する混合物の流動
   域に添加させるとともに、混合容器の下方に形成するせ
   ん断域にて凝集混合物を解砕、分散させることを特徴と
   する請求項１記載の一軸混合機。
3. （３）前記垂直撹拌手段の長手方向にアーム材を固定し
   て一対のスクリュー状のリボンを相互に対称ならしめて
   混合容器の内壁に沿って配設し、前記垂直撹拌手段の長
   手方向に多段の位置に前記リボンの切欠部を設け、前記
   切欠部に混合容器の内壁より突出した固定工具を挿通し
   、前記固定工具を混合容器の周方向にほぼ等間隔をもっ
   て配設したことを特徴とする請求項１および２記載の一
   軸混合機。
4. （４）前記リボンの表面には上方に向って逐次面積を拡
   大する補助面部材を備えていることを特徴とする請求項
   １乃至３記載の一軸混合機。
5. （５）前記リボンの表面には傾斜面力と遠心力との合力
   である移動力を作用せしめ、混合容器内を空塔とするさ
   い、混合物を残留させることなく排出させることを特徴
   とする請求項１乃至４記載の一軸混合機。
6. （６）前記垂直撹拌手段と前記変更可能な固定工具とを
   備え、混合物の解砕と細分化を行うことを特徴とする請
   求項１乃至５記載の一軸混合機。
7. （７）前記固定工具は混合容器の外部から操作可能な操
   作部を設け、高速回転のもとで衝撃、切断を行う工具と
   交換自在であることを特徴とする請求項１乃至６記載の
   一軸混合機。