JPH06510699A - 液体を混合または固体を液体に混合する方法 - 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】 液体を混合または固体を液体に混合する方法本発明は、垂直なシャフト（軸）に 取り付けた１またはそれ以上の撹拌機を有して成る混合槽において液体を混合す るか、あるいは液体に固体を配合する方法に関する。得られる混合物は、非ニユ ートン流動特性、即ち、剪断速度の増加につれて粘度が減少する特性を有し、よ り特に実質的にビンガム物体の性質を示す。

このような流動特性を有するペーストの例は、いわゆる洗浄剤スラリーであり、 これは、高圧ノズルにおいて固体および液体を混合した後、噴霧乾燥機で処理さ れていわゆるタワーパウダー（ｔｏｗｅｒ　ｐｏｗｄｅｒ）を形成する。このよ うな混合物の粘度は非常に高く、例えば３０．ＯＯＯ＋＊Ｐａ、ｓまでである。

しかしながら、この混合物の非ニユートン流動特性のために、この粘度値は、非 常に概略的な値として解釈されるに過ぎない。この混合物は、その動いていない 状態では流体であるように見えないが、剪断速度を増やすと、混合物の粘度が減 少する。

そのような物質を混合する場合、特に、固形分を液体に配合する場合に、以下の ような問題点が生じる。剪断力が降伏点を越えて加えられる、撹拌機の周囲の比 較的狭い領域において成分が混合されるに過ぎない。他の領域では、降伏点に到 達せず、成分は動かないままである。混合槽（タンク）に固体を加える場合、固 体は撹拌機の翼（ブレード）およびタンクの壁でケークとなり易い。数時間後、 もう１つの問題点は、固体が、溶解しない塊を部分的に形成し、これが、不均質 混合物に至らしめるということである。更に、撹拌要素は、必要な高い混合速度 では、特に連続操作において、はね易く、従って、撹拌槽の蓋を汚し易い。

この問題点は、垂直シャフトに取り付けられた垂直スクリュー＋ガイドチューブ および床面（ｆｌｏｏｒ　１ｅｖｅｌ）の撹拌要素を有して成る撹拌機を使用す ることにより解決することができる。このいわゆるクララチャ−（ｃｒｕｔｃｈ ｅｒ）撹拌機は良好な撹拌結果をもたらす。しかしながら、その維持費（メンテ ナンスコスト）は高い。撹拌機シャフトの底のベアリングは、僅か数千時間の運 転の後に交換する必要がある。長時間経過後であるが、スクリュープレートおよ び床面の撹拌要素またはフロア・ストリッパー（ｆｌｏｏｒ　５ｔｒｉｐｐｅｒ ）の破断による損傷も起こる。アクセスが困難であるのでこの損傷を補修するに は数日間要する。

ＭＩＧおよび角度付ブレード（ａｎｇｌｅｄ　−ｂｌａｄｅ）撹拌機は、検査お よびメンテナンスコストが少なくてすむ。しかしながら、ＭＩＧ撹拌機は、連続 操作ではひどくはねがあり、その結果、相当壁に付着する。低速の角度付ブレー ド撹拌機ははねないが、その混合効果は満足すべきものではなく、撹拌機のブレ ードにケーク（ｃａｋｅ、凝集物）が付くようになる。

従って、本発明が解決しようとする課題は、最初に述べた種類の方法であって、 一方では、得られる混合物の流動特性に関連する上述の問題点を解決し、ケーク が形成されず、他方では、クララチャー撹拌機のような高いメンテナンスコスト を必要としないものを提供することである。

本発明によれば、この問題点の解決策は、床面の撹拌機により渦流（Ｔｒｏｍｂ ｅ。

ｗａｔｅｒｓｐｏｕｔ）を伴う軸流（ａｘｉａｌ　ｆｌｏｗ）を形成するのに十 分な撹拌エネルギーを混合する物質に加え、ガイドリングにより囲まれ、床面撹 拌機により形成される下向き流れの領域内にのみ延びる、下向きに送るブレード （撹拌翼）を有して成るもう１つの撹拌要素により下向きの軸流を強くすること を特徴とする。床面撹拌要素と関連する高い撹拌強度の効果は、混合効果が撹拌 要素の直近において、特にビンガム液体の場合はその領域において得られるとい うことだけでな（、混合すべき物質全体が運動するということである。混合すべ き物質を下向きに送る撹拌ブレード（ｄｏｗｎｗａｒｄｌｙ　ｔｒａｎｓｐｏｒ ｔｉｎｇ　５ｔｉｒｒｅｒ　ｂｌａｄｅ）を有する他の撹拌要素は、軸方向の混 合効果を強め、タンク内容物の物質の不均一な分布を避ける。

従って、撹拌機シャフトのベアリングは、遥かに小さい応力にさらされるに過ぎ ない。更に、他方の撹拌要素の周囲ガイドリングは、連続運転の場合の液体の噴 霧（吹き付け）を防止する。

本発明の１つの特定の態様では、混合される物質基準の撹拌エネルギーは、少な くとも約４ｋＷ／ｍ３の量となる。

周辺領域の相互混合および軸方向循環は、混合すべき物質を上向きに送るブレー ド（ｕｐｗａｒｄｌｙ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ　ｂｌａｄｅ）を床面撹拌要 素がその周辺部に有して成ることにより改善される。

本発明のもう１つの有利な態様では、床面撹拌要素のアームは、シャープな（鋭 い）エツジ（角部分）を有する矩形チューブから本質的に成る。従って、発生す る高い局所的な剪断力は混合すべき物質中に存在する凝集物や塊を粉々にする。

これにより、より均一に物質が分配され、従って、撹拌機シャフトのベアリング に応力が少ししか加わらない。

本発明のもう１つの好ましい態様では、他の撹拌要素は、角度付ブレード撹拌機 の形態、より特にトラペゾイダル（台形状）撹拌機（ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ　 ５ｔｉｒｒｅｒ）の形態である。床面撹拌要素は、２つのアームを有して成るの が好ましく、他の撹拌要素は４つのアームを有して成る。

特に良好な混合結果を達成するために、実質的に垂直な邪魔板（ｂａｆｆｌｅ） を混合槽に設けるのが有利であることが判った。邪魔板は、壁の近（で混合され る物質の流れ方向に応じて、垂直に対して１５″までの角度で傾いて配置される のが好ましい。従って、邪魔板の流れの陰のデッドスペースは防止される。

添付図面を参照して、他の装置と比較することにより本発明の態様の一例を詳細 に説明する。

第１図は、いわゆるクララチャー撹拌機の長手方向断面図である。

第２図は、本発明の撹拌機の長手方向断面図である。

第３〜６図は、本発明に含まれない撹拌機（比較例）の長手方向断面図である。

第１図に長手方向断面図で示すクララチャー撹拌機は、混合槽１およびその中に 配置されている垂直撹拌機シャフト２がら本質的に成る。モーター３により駆動 される撹拌機シャフト２（回転速度約１００／分）は、撹拌要素としてフロア− ストリッパー４および垂直スクリュー（ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｓｃｒｅｗ）　５を 有し、フロア−ストリッパー４の上方にガイドチューブ６が配置されている。

固体および液体は、入ロアおよび８を経由してそれぞれ混合槽１に加えられ、混 合工程の間、矢印９の方向に移動する。撹拌機は良好な混合結果を与えるが、撹 拌機のシャフトの底のベアリング１０ならびに垂直スクリュー５およびフロア− ストリッパー４は、激しい応力にさらされ、その結果、メンテナンスコストが増 大する。

本発明の撹拌機の御粘様を第２図に示す。この図面および他の図面において、同 じ要素は同じ引用番号により示す。２本アームのフロア−ストリッパー４に加え て、撹拌機シャフト２は、ガイドリング１２を有する４本アームの角度付きブレ ード撹拌機１１を有する。撹拌機シャフト２の回転速度が高い場合（１００／分 のオーダー）、フロア−ストリッパー４は混合すべき物質１３を外向きに混合槽 の壁に向かって、それから上方に駆動し、その結果、混合すべき物質１３の表面 １４は円錐状部（ｗａｔｅｒｓｐｏｕｔ）を形成する。角度付ブレード撹拌機の 半径の程度は、混合槽の壁に沿う上方に導かれる流れを阻害することなく、混合 すべき物質１３の下向きに移動する流れに対して傾斜された）台形状撹拌機ブレ ード１５が混合すべき物質の移動を強めるように選択する。更に、邪魔板１６が 混合槽１の壁に取り付けられている。邪魔板は、壁近傍において混合される物質 の流れ方向に基づいて垂直に対して傾斜した角度で配置され、その結果、邪魔板 の流れの陰において、混合すべき物質が集まり得るデッドスペースが形成されな いようになっている。２つの上方に送るブレード２１がフロア−ストリッパー４ に取り付けられている。この手段は、周辺領域における相互混合および軸方向循 環を向上させる。

この装置を回転速度ｎ（９０，１０３，１１５ｒ、ｐ、ｍ、）で試験したところ 、満足すべき結果が得られた。

第３図および第４図に示すような他の撹拌機の構造を使用した混合操作の結果を 、本発明の方法と比較して以下に説明する。第３図は、フロア−ストリッパー４ および邪魔板１６付きの５段のＭＩＧ撹拌機（マルチステージ・インパルス・カ ウンターカレント会スターラ（Ｍｅｈｒｓｔｕｆｅｎ　−Ｉｍｐｕｌｓ−Ｇｅｇ ｅｎｓｔｒｏｍ　−ｒｕｅｈｒｅｒ。

＋ａｕｌｔｉｓｔａｇｅ　ｉｍｐｕｌｓｅ　ｃｏｕｎｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔ　５ ｔｉｒｒｅｒ）　）の長手方向断面図である。撹拌機シャフト２は、５つの４本 アーム台形状撹拌機を有する。撹拌機アームのそれぞれは、異なる角度で配置さ れ、ニュートン液体の混合の場合に軸方向の流量が向上するようになっている２ つのブレードから成る。しかしながら、ビンガム液体を固体と混合する場合、短 時間の経過後に物質の堆積部１８が外側撹拌機ブレード１９および邪魔板１６上 に形成される。従って、撹拌機ブレードは、その流れ生成形態を失ってしまう。

そのような液体を混合するために第４図に示すような台形状撹拌機ブレードを有 する４段・床面角度付き撹拌機を使用する場合（回転速度約３０／分）であって も、撹拌機ブレードとストリッパー２０との間で、また、混合槽１の壁の下方の 内側縁に沿った領域で物質が堆積（１８）する。

洗浄剤スラリーを調製するために一般的に使用される固形分および液体を用いて 上述と同様にして以下の試験を実施した。

試験は、実際の製造サイクルの間に実施した。運転の典型的なシーケンスを保持 した。

１、約２０００ｋｇのスラリーの残量となるまでタンクの内容物を排出する。

排出工程の最終段階にて撹拌機を停止する。

２、約２分間放置する。

３、撹拌機を稼動する。

４、はぼ同時に液体および固体によりタンクを充填する。液体は、２段階で加え る。

１、排出　７０２１３０９９２１９等 １〜４の工程には約４〜５分の時間が必要であった。バッチの量は２８００ｋｇ 〜３０００ｋｇであり、４８００ｋｇ〜５０００ｋｇのタンク充填量に相当した 。

試験において１５００ｋｇ〜３０００ｋｇのスラリー残量を変えた。これは、混 合の質およびフローパターンに大きな影響を与えなかった。

第５図に示す撹拌機は、ガイドリング１２および床面要素としての台形状撹拌機 １７を有する２つの４枚ブレード角度付きブレード撹拌機１１を有して成る。

第５図において、他の図面の場合と同様に、同じ要素には同じ引用番号を使用し ている。

試験の間、約１００／分の回転速度にて、著しい軸方向の移動を伴う強い水の渦 流が形成された。渦流内の有効な混合にも拘わらず、周辺領域の撹拌は不十分で あった。物質の堆積は、下方の壁はど、特に固形分入口の下方で増加して形成さ れた。試験は、約８時間で終了してタンクを清掃する必要があった。堆積物は、 水により溶解させることができず、相当な労力をもって機械的に除去する必要が あった。

もう１つの試験では、台形状撹拌機をフロア−ストリッパー４により買換して、 タンク１の下方部分の混合効果を向上させた（第６図）。フロア−ストリッパー ４は長円形チューブ状物から形成した。

この装置を用いた場合、約１００／分の回転速度にて、タンクの下方部分内に堆 積部は形成されなかった。上方の周辺領域における相互混合効果は、クラッンヤ ーにより形成される乱れに到達することなく、改善された。塊状の堆積物は、固 形分入口の近傍、即ち、タンクの高さの半分の部分で形成された。

引用番号のリスト １　混合槽 ２　撹拌機シャフト ５　垂直スクリュー １１　角度付プレート撹拌機 １２　ガイドリング １３　混合すべき物質 １４　表面 １５　撹拌機ブレード １６　邪魔板 １７　台形状撹拌機 １８　ケーク付着部 １９　外側撹拌機ブレード ２０　ストリッパー ２１　ブレード 国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．非ニュートン流動特性、即ち、剪断速度の増加に伴って粘度が減少する特性 を有する、より特に、ビンガム物体の性質を実質的に示す混合物を得る、垂直シ ャフトに取り付けた１またはそれ以上の撹拌機を有して成る混合槽において、液 体を混合するか、あるいは液体に固体を配合する方法であって、床面の撹拌機に より混合すべき物質に、渦を伴なう軸流を形成するのに十分な撹拌エネルギーを 加え、また、ガイドリングにより囲まれ、床面の撹拌機により形成される下方向 に導かれる流れの領域内にのみ半径方向に延びる、下向きに送る撹拌機ブレード を有して成るもう１つの撹拌要素により下方向に導かれる軸流が強められること を特徴とする方法。
2. ２．混合される物質基準で、撹拌エネルギーは少なくとも約４ｋＷ／ｍ３である 請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．床面撹拌要素は、その周辺部にて上向きに送るブレードを有する請求の範囲 第１項または第２項に記載の方法。
4. ４．床面の要素のアームは、シャープなエッジを有する矩形のチューブから本質 的に成る請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の方法。
5. ５．他の撹拌要素は、角度付ブレード撹拌機の形態、より特に４本アームの台形 状撹拌機の形態である請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の方法。
6. ６．床面撹拌要素は、２本のアームを有して成り、他の撹拌要素は４本のアーム を有して成る請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。
7. ７．混合槽には実質的に垂直な邪魔板が取り付けられている請求の範囲第１〜６ 項のいずれかに記載の方法。
8. ８．邪魔板は、混合槽の壁の近傍において混合される物質の流れ方向に応じて、 垂直に対して１５°までの角度で斜めに配置されている請求の範囲第７項記載の 方法。