JPS59228927A - 流体材料の混合方法および装置 - 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】 発明の概要 ミキサー（混合器）であって、端部流体入口と、間隔を
へだてた反対側の流体出口とを有し、それらの間に中央
排出部を備えたものは広く知られてお如、かつ粉体を液
体に、液体を液体に、あるいは液体に気体を混合するた
めの上部開放タンク又はコンテナに採用されてきた。し
かしながら、上部開放コンテナ内の混合装置はコンテナ
内に渦流が形成され、そのために混合すべき流体又は液
体物質内へ空気を噴射しているが、このことは多くの場
合においてきわめて望ましくないことである。

従来、このような問題を克服するためにいろいろな努力
がなされてきた。例えば、渦流の形成を避けようとする
ために、タンク内にバッフル（防護板）を設けることや
混合装置を中心位置からずらせる等の試みがなされてき
た。また、このような混合装置は熱低下の原因やエネル
ギー損失の原因となることがあった。

本発明の主目的は、液体材料が常時加圧下に維持される
ように、混合されるべき流体材料が混合室内へあるいは
混合室から加圧下で吸み出され、もって混合室内への渦
流の形成および混合液への空気の導入を解消するように
した混合装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、混合されるべき流体材料が
その中に中央排出部を有する回転ミキサーの各入口端に
隣接して混合室内へ導入され、もって材料はミキサーの
各端部に案内されかつその中央部から排出され、混合室
の出口はミキサーの中央排出部と並んでいてミキサーか
ら加圧下で排出される直後の混合材料を直接受けるよう
にした混合装置を提供するととである。

更に本発明の他の目的は、混合されるべき流体物質が中
央排出部を有する回転可能々ミキサーの各端部に隣接し
た位置から混合室内へ導入され、もって材料はミキサー
の各端部に案内されその後それの中央部から排出され、
混合室の出口はミキサーの中央排出部と並んでいてミキ
サーから加圧下で排出される直後の混合材料を直接受け
るようＶＣｆると共に、ミキサーの直径が混合室の直径
の約１／２でありかつミキサーの長さが混合室の長さの
約１／３であり、更にミキサーが混合室の両側部および
両端部から略等距離の位置に配置されている混合装置を
提供することである。

好適な実施例の説明 まず最初、図面の第１図に注目すると、本発明の混合装
置はその全体を番号５で示され、かつ番号６で示した運
搬用の滑材上に支持されているものとして示しである。

滑材は適切な形状のものとすることができ、かつ長手方
向にのびた水平のランナ７．８を含むものとして示して
あシ、これらのランナは例えばＩビーム等の適切な材料
で構成され、例えば横方向にのびたチューブ状部材又は
支柱９のような適切な部材でもって横方向に間隔をあけ
て互いに固定されている。本発明における支持面１０は
ランナ７．８間に横方向にかつ水平方向に延在し適切な
手段でそれらに固定されている。

本発明の一つジング１２は、例えば支持面１０に保持さ
れかつそこから上方へ突出した垂直延長プレース１３の
ような適切な手段で支持され、このプレース１３は第１
図に示すように−ウジング１２の長手方向にのびている
。同様に、符号１７で示すハウジング流入管は、第１図
に示すように支持面１０に保持されかつそこから上方に
のびた垂直延長プレース１４により支持されている。他
の構成要素１８．１９も同様に支持面１０上に支持する
ことができる。

第２図において、ハウジング１２はその最も好ましい形
態として円筒形の輪郭である。ハウジング１２の各端部
には、端部閉鎖部材２１．２２を取シ付けるための環状
の突起部１２ａ、１２ｂが設けてあシ、端部閉鎖部材は
符号２３で示すようなボルト・ナツト構成に１９突起部
１２ｍ、１２ｂに取シ付けることができる。

これによシハウジング１２の内部には閉鎖混合室２５が
形成され、本発明で述べるような流体材料を構成する液
体の混合物又は液体と粉体又は他の材料との混合物の混
合が行なわれる。また、端部閉鎖部材２２は符号２３′
でなす、中心に位置した結合バッキングおよび支持手段
を含み、これにシャフト２８が貫通して回転可能に支持
され、そのシャフトの一端には閉鎖混合室２５内に位置
するようにミキサー３０が装着されている。ミキサー３
０は間隔をあけた一対の円錐状部材３１゜３２を含み、
その各々は周方向に間隔をおいた羽根３４を備えた中央
ハブ３３を有し、これらの羽根はハブ３３とそれぞれの
円錐状部材３１又は３２との間を連結している。−・ブ
３３は各円錐状部材３１．３２をシャフト２８上に支持
し、かつナツト３５がシャフト２８の端部にねじ込まれ
てミキサー３０はシャフト２８に共に回転するように固
着されている。各円錐状部材３１．３２は、ミキサー３
０の各端部において端部流体入口を規定する各小端部３
１ｍ、３２１Ｌを備えた全開端部と、各入口端３１ａ、
３２ａから入った流体の出口端を提供する大端部３１ｂ
、３２ｂとを有する。円筒形部材３６は大きな排出ない
し出口端３１ｂ。

３２ｂ間に延在しかつ固定されていて、その周囲には部
材３１．３２間に開口３７があってミキサー３０からの
周囲排出ｙｌ？−）を規定する。部材３１．３２および
３６は相互にそしてシャフト２８に溶接されて一体的な
構造物を形成する。

ハウジング流入手段は、液体の混合物又は液体と固体と
の混合物又は液体と気体との混合物から成る吸み上げら
れかつ加圧された流体を閉鎖混合室２５に導入する。こ
のような−ウジング流入手段は、一対の導管３８．３９
を含み、開口３８ａ。

３９ｍを介して流体を混合室２５へ導入する。それらの
開口３８　ａ　ａ　３９　ａは前記一対の円錐状部材３
１．３２のそれぞれに隣接してはいるが、それらからあ
る程度の間隔がある。導管部材３８゜３９は主流入導管
４０に連結され、第１図に示すように、この主流入導管
４０のそれぞれの側から枝分れして略ｒＹＪ字形状の流
入手段を形成している。図示のように、枝管４１は主流
入導管４０に水平に連結されておシ、もって本発明の閉
鎖混合室２５内への導入が行なわれる際に、枝管４１と
主管４０からの材料を混合するために、主管４０を通る
液体流に追加の材料を噴射することができる。流入ノズ
ル４１は主管４０の上部に取シ付けてそれに対して垂直
方向にのびるようにするととも可能である。乾燥した固
体の導入はミキサー流入部に極く近接して、即ち１０フ
４−）　（３ｍ）以下で行なうのが望ましい。気体はノ
ズル４１内で又はノーウジング手段１２のいずれかの端
部において噴射することができる。

符号５０でなすハウジング流出手段はＩ−ウジング手段
１２上に取シ付けられかつ本発明の混合手段３０からの
排出を受は入れるように整合されている。特に、ハウジ
ング１２の流出開口５０は部材３６の排出開口３７に整
合しており、混合室から流出部へ直接搬送するこのよう
な開口から、並びに閉鎖混合室２５からの流出物ないし
排出物を直接受は入れるようになっていることに留意す
べきである。このようにして、本発明のミキサー３０は
流体材料を混合しかつ流体材料を崩壊させるのに加えて
、ポンプとして機能しかつ、本発明の閉鎖混合室２５の
内部での渦流の形成を完全に阻止しないならば、実質上
抑制するであろう流入導管４０内の圧力を幾分超過する
圧力を流出導管５０内に生成する。

本発明の好ましい実施例において、−ウジング１２は図
面の第１図に示すようにＭで示す適切な駆動手段により
水平に支持されており、その駆動手段は何らかの適切な
方法で面１０上に支持されている。その駆動シャフトは
例えば符号５５で示すような周知の適切な回転伝達手段
によシシャ７ト２８に結合されている。これにより、本
発明は、ミキサーの周速度を１，２００〜２，４００ｍ
／分（４，０００〜Ｂ、ｏｏｏフィート／分）の範囲内
にするべくミキサー３０の直径に応じて、そのシャフト
を１，７５０　ｒｐｍｚ　１０，０００　ｒｐｍの速度
で作動させることが可能と力る。

また、閉鎖混合チャンバ２５への流入口３８ａ。

３９ａｔｉノ〜ウジング１２の他側にある流出口５０ａ
に関して正反対の側にあするものとして示しである点に
ついても留意すべきである。しかしながら、流出０５０
ａは流入０３８ａ　、３９ａから９０’又はそれ以下と
することができる。また、ノ〜ウジング１２の流入口３
８　ａ　ｈ　３９　ｍは、各端部閉鎖部材２１．２２間
にあり、かつミキサー３０の端部入口開口３１　ａ　＊
　３２　ｍからそれぞれ隔たっている。図示の実施例の
ミキサー３０は混合室２５の両側面および両端部から等
しい距離の位置に配置されている。図示の実施例におい
て、流入口３８ａ。

３９ａは混合室２５の端部とミキサー３０の端部との間
のほぼ中間位置にあシ、流出口５０ａは混合室の長手方
向領域のほぼ中間位置にある。しかしながら、混合室２
５の長さは、物質２５の導入ないし流入位債がミキサー
３０の流入口３１ａ。

３２ｍを越した位置であるという意味においてのみ重要
である。

上述したように本発明の混合装置は特徴ある構成を有す
る。すなわち、流出口５０ａに対して流入口３８ｇ、３
９ｍが特殊な関係にあること、流出口５０ａが混合室２
５内のミキサー３０の流出口３７と直接並んだ関係にあ
ること、混合室の直径が混合ヘッドの直径および混合ヘ
ッドの物質処理能力のファンクションとしての関係があ
ること等によシ本発明は、従来提案されてきた通常の混
合装置よシも優れた結果を生ずることが見い出されてき
た。また、本発明の混合装置は、従来の大きな容積を備
えた上部開放コンテナで混合しようと試みていた場合と
比べ、物質に空気を導入しなくても閉鎖混合室２５内に
所望の渦流を生じさせることができ、かつ固体物質のせ
ん断効果を増強ないし補強する追加の液体又は固体、頭
初の液体および混合へ、ド間の衝突に関するランダムな
要因を著しく域中することができる。本発明の効果を達
成するには、ミキサー３ｏの直径は混合室２５の直径の
約１／２楊度であるべきであわ、ミキサー３０の長さは
混合室の長手方向の範囲の約１／３穆変であるべきであ
る。

固体物質の高いせん断又は分断作用はミキサー３０から
１〜２インチ（２，５〜５　ｍｓ　）の距離で最も有効
である。ミキサー３ｏが高ぜん新領域を越えた通常のタ
ンク内に装置されている場合は液Ｖ固体流がラミネート
状になるであろう。本発明の着眼によれば、高ぜん断効
果がミキサー３ｏおよび混合室２５の周囲の加圧された
液体／固体の渦流と結合されるのである。高ぜん断力お
よび渦流の方向は互いに直角であり、従ってせん断力は
増加される。ミキサーへッＰの直径に対する混合室の直
径の比は、渦流領域においてヘッドと混合室間の物質の
流量、即ち、毎秒６〜８フイート（１，８〜２．４ｍ）
を考慮しなければならないが、前述の一般的な、ｓｅラ
メータが満足されていれば、所望の結果を達成すること
ができる。

また、本発明の混合装置によれば広範な物質の重量範囲
にわたって均一な物質を得ることが出来ることが見い出
された。例えば、現在の物質の割合かがロンあたシ９〜
２２ポンド（１ゆ〜２．６穆／ｌ）の範囲であるドリル
用流体添加剤の混合の分野において、本発明は、高価な
添加剤の最小の損失でもって均一性の高い物質を得るこ
とができる。もし、上述のものよシもガロン当りの重量
が高いものが所望される場合においても、最終的な物質
を吸み上げることができるものである限り所望の混合結
果を得ることが可能である。更にまた、本発明の装置は
、従来型の垂直タンクの浴作用の場合と比較して、物質
へのエネルギ入力の点で高い動車を発揮する。このよう
に、エネルギおよびその結果としての熱は有効に物質に
導入される。熱の上昇にょυ好ましくない作用を受ける
物質においては、吸み上げの速度を変えることができ、
あるいは混合室のまゎ如に冷却室を配貨することもでき
る。

上述した本発明の開示および記述はその例示であ如かつ
実施例であわ、サイズ、形状、あるいは材質の点でいろ
いろと変更することができ、また図示の構成の詳細部分
においても本発明の範囲を逸脱することなく変更しうる
ものである・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例を示す斜視図、並びに第
２図は第１図の装置を示す断面図である。 ５・・・混合装置、１０・・・支持面、１２・・・ハウ
ジング、１７・・・流入部、２１．２２・・・閉鎖部材
、２８・・・シャ７）、３０・・・ミキサー、３１．３
２・・・円錐状部材、３３・・・ハブ、３６・・・円筒
部、３７・・・開口、３８．３９・・・流入導管、５ｏ
・・・流出管。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　（ａ）ハウジング手段の内部に閉鎖混合室を形
   成するように両端閉鎖部材を有する長手方向延長形の一
   つジング手段と、 （ｂ）一端の閉鎖部材を貫通してのびるシャフトに支承
   された回転ミキサーとを含んで成シ、該回転ミキサーは
   、 一対の間隔をおいたフラスト円錐状の部材を有し、各部
   材は中央−・ブを備え、ハブとその部材との間にはベー
   ンが連結されもって前記部材は前記シャフトに支承され
   、 前記各部材は流体入口端を規定する小端部と、該入口端
   から流入した流体のだめの出口端を規定する全開の大端
   部とを有し、 前記大端部間に延在しかつ結合され、ミキサーからの排
   出／−）を規定するために間隔をおいた複数の開口をそ
   れの周囲に備えている円筒状部材を有し、更に、 （ｅ）前記ハウジング手段内の前記閉鎖混合室へ流体の
   材料を連通させるためのハウジング入口手段が設けられ
   、該入口手段は前記一対のフラスト円錐状部材のそれぞ
   れの流体入口端近傍において前記混合室内へ流体材料を
   供給する一対の導管を含み、 （ｄ）前記ミキサ一手段および前記閉鎖混合室からの流
   出物を受は入れるハウジング出口手段を含んで成る混合
   装置。 ２、前記入口手段は、前記一対の導管に接続して略Ｙ字
   形を形成する第一の入口流体材料導入部を含んでいる特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、前記−・ウジング手段は水平に支持されておシ、前
   記シャフトは前記端部閉鎖部材を貫通して水平にのびて
   おり、かつ前記閉鎖部材は前記閉鎖混合室をシールしか
   つ前記シャフトを回転可能に支承するシール支持部材を
   備え、更に前記水平にのびるシャフトを駆動する手段を
   備えている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、前記ハウジング手段の出口手段は前Ｗｅミキサーの
   流出口と整列している特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ５、前記ハウジング手段は円筒形であシ、前記閉鎖混合
   室の入口手段は前記−ウジング手段の出”口手段に関し
   て対称位置に配置されている特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ６、前記ミキサーは前記長手方向延長形−・ウジング手
   段のほぼ中間位置に配置されておシ、前記−ウジング入
   口手段は前記−・ウジング手段の各閉鎖端部と前記ミキ
   サーの各流体入口端との間に位置している特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ７、　前記ミキサーは前記長手方向延長形−・ウジング
   手段のほぼ中間位置に配置されており、前記−・ウジン
   グ入口手段は前記ハウジング手段の各閉鎖端部と前記ミ
   キサーの各流体入口端との間に位置しておシ、更に前記
   ハウジング出口手段は前記ミキサーの流出口と整列して
   いる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８、ミキサーの最大外径は閉鎖混合室の内径の約１／２
   であシ、かつミキサーの長さは閉鎖混合室の長手方向の
   範囲の約１／３である特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ９、ミキサーの最大外径は閉鎖混合室の内径の約１７２
   であシ、ミキサーの長さは閉鎖混合室の長手方向の範囲
   の約１／３であシ、更にミキサーは閉鎖混合室の両側面
   および両端面から等距離の位置にある特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 Ｎｏ、　　（ａ）ハウジング手段の内部に閉鎖混合室を
   形成するように両端閉鎖部材番有する長手方向延長形の
   −・ウジング手段と、 （ｂ）一端の閉鎖部材を貞通してのびるシャフトに支承
   された回転ミキサーとを含んで成シ、該回転ミキサーは
   、 一対の間隔をおいたフラスト円錐状の部材を有し、各部
   材は中央ハブを備え、ハブとその部材との間にはベーン
   が連結されもって前記部材は前記シャフトに支承され、 前記各部材は流体入口端を規定する小端部と、該入口端
   から流入した流体のための出口端を規定する全開の大端
   部とを有し、 前記大端部間に延在しかつ結合され、ミキサーからの排
   出ポートを規定するために間隔をおいた複数の開口をそ
   れの周囲に備えそいる円筒状部材を有し、更に、 （ｃ）前記ハウジング手段内の前記閉鎖混合室へ流体の
   材料を連通させるだめのハウジング入口手段が設けられ
   、該入口手段は前記一対の７ラスト円錐状部材のそれぞ
   れの流体入口端近傍において前記混合室内へ流体材料を
   供給する一対の導管を含み、 （ｄ）更に、前記ハウジング手段の出口手段と、（ｅ）
   該出口手段と整列した前記ハウジング混合室内のポンプ
   手段とを含んで成シ、もって前記ミキサーからの流出物
   は前記混合室から前記出口手段へそのミキサーから直接
   排出されることを特徴とする混合装置。 １１、空気の混入を防止する流体材料の混合方法であっ
   て、 （ａ）混合室を形成する閉鎖ハウジングの内部の回転シ
   ャフトに、両端に流体材料入口部を有しかつ該入口部間
   にミキサーからの中央流出部を有するミキサーを取υ付
   け、該ミキサーを回転せしめると共に、゛ （ｂ）前記ミキサーの各端部入口部に近接して前記閉鎖
   ハウジング混合室内へ流体材料を導入し、（、）ミキサ
   ーの流出部を閉鎖ハウジング内に設けた出口部に整列せ
   しめ、かつ、 （ｄ）閉鎖ハウジングから排出するべくミキサーからの
   流出物を出口部へ吸み上げることを特徴とする混合方法
   。