JPH0788349A - 撹拌翼の構造 - Google Patents

撹拌翼の構造

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JPH0788349A
JPH0788349A JP23280293A JP23280293A JPH0788349A JP H0788349 A JPH0788349 A JP H0788349A JP 23280293 A JP23280293 A JP 23280293A JP 23280293 A JP23280293 A JP 23280293A JP H0788349 A JPH0788349 A JP H0788349A
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JP
Japan
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container
stirring blade
stirring
blade
gap
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JP23280293A
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English (en)
Inventor
Takatoshi Kinoshita
高年 木下
Hidekazu Nakamoto
英和 中元
Hisashi Yoshikawa
尚志 吉川
Seiji Motohiro
誠二 本廣
Katsuhisa Yamanaka
克久 山中
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】数百Pa・s以上の高粘度の高分子ポリマーを
高粘度溶液状態で重合反応させることができる立形撹拌
機を得ることを目的とする。 【構成】立形の容器本体1の上部より撹拌軸2が挿入さ
れ、撹拌翼分配支持棒3の両端よりらせん状の撹拌翼4
を本体1内面と一定の隙間を保ちながら本体1下方まで
設けられている。その隙間を10mm以下にするため、
撹拌翼4の上面に4〜30mmの薄板5が溶接6等で取
付られた撹拌翼の構造である。撹拌翼4及び薄板5にお
いて、板厚t方向に回転方向表面から裏面に向けて本体
1との隙間が広くなっていくように30〜80度の角度
で翼の外周端面を切欠き面取りして後退させた撹拌翼の
構造である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、縮重合系ポリエステル
を高粘度溶液状態で重合反応させ、回分式で生産するの
に適した立形撹拌装置に関するものである。
【0002】さらに、本発明は、高粘度溶液中から低粘
度液成分を加熱蒸発させ、撹拌機系外に排出するのに適
した撹拌翼の構造に関するものである。
【0003】
【従来の技術】従来の撹拌翼の構造を図5、図6示す。
立形の容器1の上部より撹拌軸2を挿入し、撹拌翼分配
支持棒3の両端よりらせん状の撹拌翼4を、容器1の内
面1aと一定の隙間kを形成しながら設けてある。撹拌
翼4には翼以外に撹拌トルクの強度を持たせる縦方向の
軸がないため、撹拌翼自身に強度を持たせなければなら
ないのが本翼の特徴である。図6(a)は図5のC方向
から、翼4を眺めた図である。翼は図に示されている様
に傾斜しているため、回転することによって本体内の高
粘度液は矢印aの流れで示すように翼4上面に沿って持
ち上げられ、翼4上部より本体中心部より降下するため
に、上下流が誘発され混合される。ところが液粘度が数
百Pa・s以上にもなると、容器1の内面1aと翼4の
隙間kが20〜30mm以上の場合、矢印aの流れより
も矢印bの流れが多くなり上下流が誘発されにくくな
る。液粘度が高くなるにつれ、容器1の内面1a側に近
い部分の液が流動しにくくなるためである。極端な現象
になると隙間の間に厚い液膜が形成されてしまう。この
現象より撹拌混合性能が悪くなる。
【0004】容器1は板を曲げて溶接して製作されるた
め、真円度の精度に限界がある。
【0005】(但し真円度は規格で決められている。)
また、撹拌翼4も厚板を曲げ加工、溶接して製作される
ため、翼の外径寸法の精度にも限界があり隙間kが大き
くなってしまう。
【0006】翼の外周の仕上げは、容器1の真円度の仕
上がり状態に合わせ加工されるのが一般である。現製作
方法では、翼4の大きさによっても変わるが、槽径が2
m以上にもなると隙間kが20mm以上にもなる。
【0007】容器1の内面1a及び翼4の外周を機械加
工すれば隙間kを小さくすることは可能であるが製作コ
ストが非常に高くつく。
【0008】図7は隙間の相違による混合特性への影響
を水飴を用いて70〜5,000Pa・sの範囲で実験
した結果を示す。横軸に液粘度を、縦軸に完全混合状態
に到達するまでの総撹拌回数を示す。つまり回転数N
(rpm)と時間θ(min)を掛けた値である。N・
θの値が小さい程、混合性能がより優れていることを示
す。
【0009】本結果によれば隙間を10mm以下にすれ
ば上記粘度範囲においてN・θの値はバラツキはあるも
のの線イおよびロで囲まれた範囲に収まっていることが
わかる。しかし隙間を30mmのときには、N・θの値
は大きくなり、粘度の上昇と共に、N・θの値が増えて
いくのがわかる。
【0010】この混合性能が良好なときは縮重合系のポ
リエステルを重合反応により高分子化させる時、反応が
進み徐々に液粘度も増していくが、混合性能が悪い時
は、特に液粘度が数百Pa・s付近で反応が進まず、液
粘度を上げることが出来なくなる。つまり図6(a)に
示す矢印aの流れが少なくなるため上下流が起きず、上
下の液の入れ替えが出来ない。その結果、反応によって
発生する副生物を液表面を介して、蒸気として系外に追
い出すことができなくなるため、高分子化反応を抑制し
てしまうからである。
【0011】また容器1内壁内に流動しにくい液膜が厚
くなると、容器1の外套からの熱媒体を使って容器1内
の液を加熱・冷却しようとしても熱伝達が悪くなり、本
体1内の液温度を制御することが難しくなる。
【0012】図5に示すような撹拌翼4自身に撹拌トル
ク強度をもたせている場合は、撹拌翼4の板厚tが数十
〜数百mmと厚くなってしまう。この板厚でもって、本
体1の接線方向に平行に翼4外端側面が形成されている
と、矢印bの流れにより翼4外周端面と本体1内面との
間で(間隔)で大きなせん断場が生じ、(1)式で示さ
れる撹拌動力Pb(KW)が消費される。
【0013】
【数1】
【0014】この動力は本来の撹拌(上下流を誘発させ
る撹拌)に寄与しないもので、この動力を減少させるこ
とが望ましい。全体の撹拌動力Pは、P≒Pa+Pbで
表わされる。ここで、Paはaの流れによって消費され
る動力である。Pbの値が大きいと、隙間間に存在する
高粘度液がせん断力により局部加熱されるため、液温度
の制御も難しくなる。その結果、液の高温化により反応
抑制や品質の劣化の原因にもなる。なお、この種の撹拌
装置は、例えば特開平3−188926号公報に示され
ている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来の撹拌
装置は容器内面と撹拌翼外周端との隙間が必然的に存在
するため、数百Pa・s以上の高粘度の高分子ポリマーに
対しては、安定な重合反応が得られない欠点がある。
【0016】本発明の目的は、数百Pa・s以上の高粘度
の高分子ポリマーが重合反応によって安定して得られる
撹拌装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、70Pa・s〜5,000Pa・sの範囲の高粘
度の高分子ポリマーを混合処理するに際し、撹拌性能を
表わすN・θの値を150以下となるように容器内面と
撹拌翼外周端との隙間が選ばれる。図7の実験結果か
ら、N・θの値を150以下にするためには、容器内面
と翼の隙間kを10mm以下にする必要がある。特に翼自
身に撹拌トルクの強度をもたせている場合には、翼自身
が大きな部材寸法となる。容器内径の仕上り寸法に合わ
せ、隙間を10mm以下にするために、翼の外周を削った
り、肉盛溶接したりして合わせ加工することは板厚が厚
くなる程施工上難しくなる。そこで、翼の上に4〜30
mmの薄い板を張り合わせ、この板の外周で合わせ加工す
ることによって隙間を10mm以下にすることができる。
また、上記(1)式のPbの値をできるだけ小さくする
ため、翼の板厚t方向に回転方向表面から裏面に向って
容器1との隙間が広くなっていくように30度〜80度
の角度で翼4端面を切欠き面取りして後退させる。 ま
た、他の解決手段として、撹拌翼外周端面の板厚をあら
かじめ薄くした構造にしておき、容器1との合わせ時
に、その端面を加工する方法も採用可能である。上記手
段により図6(a)に示す矢印bの流れが少なくなり、
矢印aの流れが増加して上下流が誘発され、混合性能が
良くなる。
【0018】
【実施例】以下本発明を図1〜図4により説明する。
【0019】図1は本発明の一実施例を示す側面図で、
立形の容器1の上部より撹拌軸2が挿入され、撹拌翼分
配支持棒3の両端よりらせん状の撹拌翼4を容器1内面
と一定の隙間kを保ちながら容器1下方まで設けられて
いる。液は、撹拌翼分配支持棒3以下で張り込まれる。
撹拌翼分配支持棒3から下には、撹拌翼4以外に撹拌ト
ルク強度を受けもつ部材がない。図1におけるA部分
を、図2、図3(a),(b)に拡大して示すように、
撹拌翼4の上面に薄板5が溶接6で取り付けられてい
る。薄板5はネジで取付けることも可能である。薄板5
は、撹拌翼4の外側にはみ出た部分に受ける流体抵抗に
耐え得る強度さえあれば良いので、4〜30mmの厚さで
十分である。撹拌翼4においては、板厚t方向に回転方
向表面から裏面に向けて、容器1との隙間が広くなって
いくように30度〜80度の角度で翼4外周端面を切欠
き面取りして後退させている。また、薄板5の端面にお
いても、撹拌翼4同様に上記切欠き面取りするとさらに
良い効果が得られる。
【0020】本発明の他の実施例を図4(a),(b)
に示す。撹拌翼4外側の断面形状を図のように、外周端
面の肉厚を薄くあらかじめ加工しておき、隙間調整のた
めに先端部に斜線で示す加工代4aを設けておく。加工
代4aの外径が容器1の内径と同程度かやや大きめにな
るよう設定しておき、容器1と撹拌翼4とを組立るとき
に、容器1の実際の内径に合わせて、隙間が10mm以
下となるように加工代4aの先端側を削ることにより、
狭い隙間を実現できる。この方法では薄板5を設ける必
要性もなくなる。
【0021】
【発明の効果】図7に示す実験結果からもわかるよう
に、本発明によりN・θを150以下の混合性能を得る
ことができる。また容器1の内面1aと撹拌翼4の外周
端との隙間を従来より狭くすることより本体周囲の外套
の熱媒体との熱伝達も良くなることから、本体内の液温
度の制御性も向上する。
【0022】その結果として、数百Pa・s以上の高粘度
液の高分子ポリマーを重合反応により安定して得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による撹拌装置の一実施例を示す側面図
である。
【図2】図1における撹拌翼の要部断面図である。
【図3】図3(a)は図1における撹拌翼のA部詳細
図、図3(b)は図3(a)のB−B矢視図である。
【図4】図4(a),(b)は撹拌翼の他の例を示す断
面図である。
【図5】従来の撹拌装置の一例を示す側面図である。
【図6】図6(a)は図5におけるC矢視図、図6
(b)は図6(a)のD矢視図である。
【図7】立形撹拌機の混合性能を定量的に示したN・θ
と液粘度の関係を示した特性図である。
【符号の説明】
1:容器,2:撹拌軸 3:撹拌翼分配支持棒,4:らせん状撹拌翼 5:薄板,6:溶接 7:撹拌中心軸,8:翼支持棒 9:平板状撹拌翼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本廣 誠二 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 山中 克久 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】らせん板状または平板状で形成された立形
    かくはん機の撹拌翼において、容器本体と撹拌翼との隙
    間を狭くするため、撹拌翼の上に4〜30mmの薄板を
    回転方向側に重ね合わせたことを特徴とする撹拌翼の構
    造。
  2. 【請求項2】請求項1記載の撹拌翼の構造において、上
    記撹拌翼の板厚方向に回転方向表面から裏面に向けて、
    容器本体との隙間が広くなるように翼の外周端面を後退
    させたことを特徴とする撹拌翼の構造。
  3. 【請求項3】容器とこの容器内で垂直に配列された撹拌
    翼とを有する撹拌機において、 上記撹拌翼の板厚方向に回転方向表面から裏面に向け
    て、容器本体との隙間が広くなるように翼の外周端面を
    後退させたことを特徴とする撹拌翼の構造。
  4. 【請求項4】容器と、 上記容器内で垂直に配列された撹拌翼と、 上記撹拌翼から上記容器の内壁に向かって突出した突出
    部とからなることを特徴とする撹拌装置。
  5. 【請求項5】容器と、 上記容器内で垂直に配列された撹拌翼と、 上記撹拌翼から上記容器の内壁に向かって突出した突出
    部とからなり、上記容器内壁と上記突出部との間隔が1
    0mm以下であることを特徴とする撹拌装置。
  6. 【請求項6】容器とこの容器内で垂直に配列された撹拌
    翼とからなる撹拌装置により70Pa・s〜5,000Pa・sの
    範囲の高粘度の高分子ポリマーを混合処理するに際し、 N・θ(Nは上記撹拌翼の回転数(rpm);θは時間
    (min))の値が150以下となるように上記撹拌装
    置を動作させることを特徴とする撹拌装置の運転方法。
  7. 【請求項7】容器と、この容器内で垂直に配列される撹
    拌翼とを組合せるに際し、 上記撹拌翼から上記容器の内壁に向かって突出した突出
    部を設け、 上記容器の内壁の形状に合わせて上記突出部の先端側を
    削ることを特徴とする撹拌装置の組立方法。
JP23280293A 1993-09-20 1993-09-20 撹拌翼の構造 Pending JPH0788349A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022502547A (ja) * 2018-09-26 2022-01-11 プラスティック・エナジー・リミテッドPlastic Energy Limited 化学反応炉アセンブリ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022502547A (ja) * 2018-09-26 2022-01-11 プラスティック・エナジー・リミテッドPlastic Energy Limited 化学反応炉アセンブリ
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