JPS62294431A - 混合装置 - Google Patents

混合装置

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JPS62294431A
JPS62294431A JP62079548A JP7954887A JPS62294431A JP S62294431 A JPS62294431 A JP S62294431A JP 62079548 A JP62079548 A JP 62079548A JP 7954887 A JP7954887 A JP 7954887A JP S62294431 A JPS62294431 A JP S62294431A
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JP
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tip
blades
blade
fin
impeller
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ロナルド　ジェイ　ウィートマン
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General Signal Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/113—Propeller-shaped stirrers for producing an axial flow, e.g. shaped like a ship or aircraft propeller
    • B01F27/1132—Propeller-shaped stirrers for producing an axial flow, e.g. shaped like a ship or aircraft propeller with guiding tubes or tubular segments fixed to and surrounding the tips of the propeller blades, e.g. for supplementary mixing

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

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】 ３、発明の詳細な説明 本発明は液体又は液体懸濁媒体を混合又は循環さセるた
めの装置に関し、更に詳細には、高い水圧効率で高圧即
ち高い揚程を発生させるインペラを有する混合装置に関
する。
本発明は、粘性であり或は大きな粒子を含有し、若しく
は固まり易いスラリーを混合又は循環さセるための工業
的な混合用途に使用するのに特に適している。本発明に
よるインペラは、通常ブレードを侵食しその揚程能力及
び寿命を減するようなスラリーの粒子の通路として、ブ
レードと該ブレードを包囲する構造体との間に狭いクリ
アランスを設けなくても高い揚程を生じさせることがで
きる。
本発明によれば、混合インペラのブレードを揚程係数ｋ
ｖが３乃至１０となるように形成するごとによって、駆
動シャツ１−の入力動力に対する高い水圧効率すなわち
インペラを横断する流量と揚程との積の比率（４０％よ
り大きい）が得られることが発見された。ここで、 ｄ この式で、Ｈｄはインペラを横断する圧力揚程、Ｖはイ
ンペラの直径を横断する媒体の平均流速、そしてｇは重
力加速度である。ｋｖ表示の分母は、動的な速度揚程で
ある。したがって、上記揚程係数ｋｖは、圧力と速度の
両方を考慮している。
在来のインペラではにνが３を超えるとインペラを回転
さセるのに過度の動力を必要とするので、流量を効率的
に得ることはできなかった。高いｋｖ範囲ではインペラ
のブレードから媒体が分離するので、回転速度が高くて
も不十分である。
本発明によれば、ブレードの先端領域が主として揚程を
生じさせることの原因であるから、上記先端領域が合理
的な流量効率で分離することな（、高い揚程を生じさせ
ることができるように、インペラのブレードを形成する
ことによって高いにνを得ることができることが見い出
された。インペラには、複数のブレード好ましくは３つ
以上のブレードが設けられており、各ブレードの先端で
の幅はベースでの幅よりも大きい。先端及びベースにお
けるブレードの隅の間で測ったブレードの幅は、インペ
ラの直径（インペラに外接する円の直径）に対する幅の
比率Ｗ／Ｄで定義すると、先端では０．４乃至０．２５
の範囲にあり、一方ベースでのＷ／Ｄ比率は０．３乃至
０．２の範囲にある。各先端には、ブレードの両面の上
下に延びるフィンが設けられている。フィンはブレード
の先端にフィンの中間点に関して対称に配置され、特に
フィンの上縁と下縁はブレードの厚さくその先端におけ
るブレードの横断面）を２等分する中央線の、ブレード
の前縁と後縁との中間点から、等しい距離であるのが好
ましい。
インペラと同軸で環状溝即ち環状路を有する吸出し管が
設けられている。フィンはこの環状溝の中へ延び、そこ
に納まっている。ブレードはカンバー及びねしれを有す
るのが好ましい。フィンを含むブレードの先端形状のた
めに、軸流方向と反対の方向における媒体の循環は抑制
され、またブレード先端は係数ｋｖが３乃至１０の範囲
で圧力及び動的速度揚程を得ることができるようにする
。
吸出し管はまた、環状溝内の流れを制御し、これによっ
てブレード、フィンおよび環状溝は、ブレードやフィン
を侵食する粒子の流れによって影響されない。こうして
、本インペラ装置は、インペラの長い寿命に亘って高い
揚程を生じさせることができる。
ベースにおけるよりも先端における方が幅広いブレード
を有する様々な形状のフィンが提案されている（１９６
２年３月６日に特許された米国特許第３，０２３，７０
９号、１９５２年１月８日に特許された米国特許第２．
５８１．８７３号及び１９３２年１０月１１日に特許さ
れた米国特許第１．８８２．１６４号を参照）。流れ方
向とその安定性のためにフィンを利用する様々な形状の
インペラも記載されている（１９８４年８月２８日に特
許された米国特許第４，４６８．１３０号、１９３５年
９月１０日に特許された米国特許第２，０４１，０３２
号及び１９７９年４月３日に特許された米国特許第４，
１４７，４３７号を参照）。環状溝を有する吸出し管を
使用する様々な混合装置が過去使用されまた記載されて
いる（１９６９年１１月１１日に特許された米国特許第
３，４７７．３８２号、１９８４年７月１０日に特許さ
れた米国特許第４，４５９，０３０号及び１９８６年２
月１８日に特許された米国特許第４，５７１，０９０号
を参照）。上記従来技術は、軸流および高い水圧効率で
３乃至１０の範囲の揚程係数ｋＶを効率的に得るための
手段はおろか、高揚程操作を実現する問題点を認識して
いなかった。
従って、本発明の主な目的は、高い水圧効率で高い揚程
を得ることができるインペラを有する改良された混合装
置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、約３乃至１０の範囲の揚程
係数にνを得る高い揚程インペラ装置を提供することで
ある。
本発明のもう一つの目的は、約３乃至１０の範囲の揚程
係数にνで高い揚程を得ることのできる吸出し管を利用
する改良された混合装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、例えばインペラ装置によっ
て混合又は循環されるスラリーの研磨粒子による侵食作
用によって、その寿命があまり影響されない、改良され
た高い揚程インペラ装置を提供することである。
本発明及びその実施例のその他の目的、特徴及び利点は
、添付図面を参照してなされる以下の記載によってより
明らかとなるであろう。
特に第１図を参照すると駆動モータ付きギアボックス（
図示せず）に連結されたシャフトによって回転されるイ
ンペラ装置１０が示されている。
シャフト１２は、ハブ１４に連結されている。４つのブ
レード１６，１８．２０及び２２のベース２４が、ハブ
１４に取り付けられている。ブレードは、９０°へたた
っている。
３つ以上のブレードを使用してもよい。３つのブレード
を使用する場合には、ブレードは１２０６へだててハブ
に取り付けられる。４つ以上のブレードを使用する場合
には、ブレードは等角度間隔をへだててハブ１４に取り
付けられる。
フィン２６が、ブレード１６，１８．２０及び２２の先
端２８に連結されている。インペラは、シャツ１−１２
及びハブ１４の軸径である垂直軸径３０を中心として回
転する。インペラの直径は、ブレードの先端間の距離で
ある。先端２８は、インペラの直径を有する円の扇形と
合致するように、湾曲させである。フィン２６も、イン
ペラの直径を有する円の扇形と合致するように湾曲させ
である。
ブレード１６，１８．２０及び２２は、すべて等しい。
各ブレードは形状がほぼ台形であって、そのベース２４
におけるよりも先端２８における方が幅広くなっている
。フィンはほぼ矩形で、ブレードについて対称に配置さ
れ、ブレードは対角経方向に延びている。フィンはブレ
ードの圧力面からも吸引面からも延びている。フィンの
端部は、ブレードの前縁３２及び後縁３４を越えて延び
ている。前縁３２は、輪部面を有している。
第１図乃至第３図に示す状態ではインペラ１０は、下向
き送水である。ハブ１４の上端部３６及び下端部３日は
、円錐形である。第４図に示すように上向き送水操作を
望む場合には、インペラ装置をシャフトに逆向きに取り
付けばよい。インペラ装置は、混合又は循環させるべき
媒体（スラリー）を収容するタンク３９のような容器内
に配置される。インペラはタンク３９内の吸出し管４０
（第４図）の中に位置決めされるのが好ましい。
吸出し管４０は、その下端部４４が広がっており、環状
路又は溝４６を構成する切欠き部を有する。
先端部２８までのインペラの直径は、吸出し管４０の直
径とほぼ等しい。フィン２６は環状溝４０の開口部（口
部）に配置されている。フィンは環状溝の中へ延びてそ
こに配設されてもよい。
すると吸出し管を環状のリムで接合される部分にして組
立て、従って、インペラを環状溝４６にはめ込むことが
できる。フィンはその上縁と下縁との間で測った幅を有
し、この幅は、クリアランス４８及び５０を除いて環状
溝の軸方向長さとほぼ等しい。上記クリアランスが小さ
いとしてもフィンはタンク３９内の媒体の環状溝への循
環を制限し、これによって、フィン２６でのスラリー中
の研摩粒子による著しい侵食を排除する。
典型的なブレード１８が、第３図及び第４図に示されて
いる。ブレード１８はその前縁３２及び後縁３４で溶接
部５０及び５２によって互いに溶接された２つのプレー
トすなわちスキンで作られている。変形例として、プレ
スで適当に湾曲（スキンプレートのように）させた単一
のプレートでブレード１８を構成してもよい。
ブレードはカンバー厚さおよびねじりを有している。ブ
レードのベース２４ばハブ１４の直径より大きい直径を
有する円の扇形であるのがよい。
ブレードはハブにぴったり合うように、傾けられている
。ブレードはハブに溶接しても良いし、或は、適当なブ
ラケットでハブに取り付けてもよい。
ブレードの厚さは、」二部吸引面５２と下部圧力面５４
との間で測った距離である。ブレードの中央線５６は、
ブレードの厚さく横断面）を２等分する。ブレードの弦
５８は、上記中央線と前縁３２及び後縁３４との交差点
の間を延びている。
第３図において中央線５６と弦５８との間の最大距離Ｈ
がカンバーである。カンバーは、弦の長さに対する最大
距離Ｈの比率として百分率で表わされる。ブレードの好
ましい実施例によれば、カンバー８％±４％であり、先
端部からベースまでのブレードの長さに亘って略一様で
ある。ノ＼ブとの連結部におけるブレードの強度を増大
させるために、ハブの位置におけるカンバーは一枚から
変化するのが良い。弦５８とインペラ軸線に垂直な平面
との間の角度を弦角度という。ブレードには、先端部に
おける弦角度がベースに向って増大するから、「ねじれ
ｊが、設けられている。先端の弦角度（ＴＣＡ）は約２
２°であるのが好ましいが１０６乃至３０６の範囲で適
当に変えても良い。
ベースすなわちハブにおける弦角度（）＼ブ弦角度ＨＣ
Ａ）は４３°であるのが好ましいが、ねじれが先端部と
ベースすなわちハブとの間で１２°乃至２５″変化する
ような範囲で変化してもよい。
上面５２と下面５４との間で中央線５６に垂直な最大距
離がブレードの厚さである。この厚さはブレードの長さ
に亘って本質的に一定であり、弦の長さに対する厚さの
距離の比率で表わせば１０％であるのが好ましい。厚さ
は、６％から１４％まで変化してもよい。機械強度を向
上させるためにハブの位置で厚さを増大させてもよい。
第２図に示すように、図示のブレードでは軸線３０まで
ブレードを２等分する半径方向綿６０に垂直な方向に測
ってはインペラの直径に対する幅の比率Ｗ／Ｄ先端で０
．３であり、ベースで０．２５である。先端部のＷ／Ｄ
とベースのＷ／Ｄとの差は０．０５であるのが好ましい
。先端部のＷ／Ｄ比率は０．３０＋０．１０、−０．０
５である。ベースのＷ／Ｄ比率は、０．２５±０．０５
である。
中央線５６の中間点６２（前縁３２と後縁３４との中点
）は第３図に示すようにフィン２６に対して対称に配置
されている。中間点６２とフィンの上縁及び下縁との間
の距離はほぼ等しい。また第３図に示すように、フィン
はブレードの先端で、ブレードの対角線方向に配置され
ている。第４図に示すように、矩形のフィンは環状溝内
に納まっており、特に吸出し管４０の中に用いられると
きにはその揚程係数を高める。
上述のインペラ装置はその先端形状のおかげで水圧効率
を高くし、第５図に示すように、揚程係数ｋｖを約３乃
至１０にする。第５図は揚程および流量の標準単位で計
算されている。ｋｖが３から１０まで変化するような揚
程及び流量の範囲Ｇこ亘って、その水圧効率が４０％を
越えることが効率曲線かられかる。
以上の説明から、高い揚程操作及び高い流量効率が可能
な改良された混合装置が提供される。当業者であれば、
上記装置に変形及び修正を施して本発明の範囲を逸脱す
ることなくこれを実施することができる。このように、
上記記載の例示的になされたものであり、何ら限定され
るもので番よない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の１実施例によるインペラ装置の斜視
図であり、 第２図は、第１図のインペラ装置のブレードの平面図で
あり、 第３図は、フィンの一部を破断してブレードの先端の端
部を示した端面図であり、 第４図は、タンクの中に配置され、媒体を上方に循環さ
せるようになった吸出し管の中に第１図乃至第３図に示
すインペラを示す断面図であって、タンクの上部とイン
ペラ及び吸出し管の支持手段を、図示を簡単にするため
に省略して示す図であり、 第５図は、３乃至１０のｋｖ範囲に亘る、第１図乃至第
４図のインペラ装置の揚程対流量および水圧効率対流量
の曲線を示すグラフである。 １０・・・・・・インペラ、 １８・・・・・・ブレード、 ２６・・・・・・フィン、 ２８・・・・・・先端部、 ３２・・・・・・前縁、 ３４・・・・・・後縁、 ４０・・・・・・吸出し管、 ４６・・・・・・環状溝、 ５６・・・・・・中央線、 ５８・・・・・・弦。 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、　２ 手続補正書（方式） ６２，７．−９ １、事件の表示　　　昭和６２年特許願第７９５４８号
２、発明の名称　　　　　　混　　合　装　　置３、補
正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　　ゼネラル　シグナル　コーポレーション４、
代理人

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）軸線を中心に回転でき、上記軸線と垂直な直径に
    亘って延びる複数のブレードを有するインペラと、該イ
    ンペラを回転させるための装置とを有し、 上記ブレードの各々は、少なくとも４０％の水圧効率で
    約３乃至１０の揚程係数ｋ＿ｖを得るための手段を有し
    、ここで ｋｖ＝Ｈｄ／（Ｖ＾２／２ｇ） 但し、Ｈｄ：インペラを横断する圧力揚程 Ｖ：インペラの直径を横断する媒体の 平均流速 ｇ：重力加速度 であることを特徴とする装置。
  2. （２）上記複数のブレードの各々は、２つの対向面と、
    媒体の流れ方向の前縁と、後縁と、外端における先端と
    、内端におけるベースとを有し、上記揚程係数を得る手
    段は、上記ブレードの各々のほぼ台形形状からなり、上
    記ブレードの各々は、上記インペラの直径に対するその
    前縁と後縁との間で測った幅の比率が先端において０．
    ３０＋０．１０から−０．０５であり、ベースにおいて
    ０．２５±０．０５であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項に記載の装置。
  3. （３）上記揚程係数を得る手段は、上記ブレードの各々
    の先端に配置され、該先端を中心に上記２つの対向面の
    上下に延びたフィンからなる特許請求の範囲第２項に記
    載の装置。
  4. （４）上記ブレードの各々の先端は、上記軸線を中心と
    する円の扇形に沿って円弧状であり、上記フィンは同じ
    く円弧状のプレートであり、そして上記フィンの配置さ
    れる先端と合致していることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の装置。
  5. （５）上記フィンは矩形であり、上記先端は上記フィン
    の対角線上に延び、上記フィンは上記先端を中心に対称
    に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第４
    項に記載の装置。
  6. （６）上記フィンは、上記先端の前縁及び後縁を越えて
    それぞれ前方及び後方に延びていることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項に記載の装置。
  7. （７）上記ブレードの各々は、カンバー、ねじれ及び上
    記２つの面の間の厚さを有し、上記ブレードの各々は、
    該ブレードの厚さを２等分する中央線を有し、上記中央
    線と上記前縁及び上記後縁との２つの交差点間の中間点
    は、上記ブレードの２つの対向面の上下の上記フィンの
    上縁及び下縁からほぼ等距離であることを特徴とする特
    許請求の範囲第４項に記載の装置。
  8. （８）上記インペラと同軸で且つ該インペラを包囲する
    吸出し管をさらに備えていることを特徴とする特許請求
    の範囲第４項に記載の装置。
  9. （９）上記吸出管は、上記インペラの直径より大きい直
    径を有する環状溝を有し、上記フィンは上記環状溝に隣
    接して配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第８項に記載の装置。
  10. （１０）上記フィンは、上記環状溝の中へ半径方向に延
    びていることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載
    の装置。
  11. （１１）上記フィンの軸方向長さは、上記環状溝とのク
    リアランスを除いて該環状溝の軸方向長さに等しいこと
    を特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の装置。
  12. （１２）上記先端における上記ブレードの直径は上記吸
    出管の直径にほぼ等しく、上記フィンは上記先端の厚さ
    に等しい距離だけ上記環状溝の中へ延びていることを特
    徴とする特許請求の範囲第９項に記載の装置。
  13. （１３）上記フィンは矩形で、その軸方向長さが上記環
    状溝の上側壁及び下側壁と上記フィンの上縁及び下縁と
    の間のクリアランス距離を除いて上記環状溝の軸方向長
    さと等しく、上記先端における上記プレートの直径は上
    記吸出し管の直径とほぼ等しいことを特徴とする特許請
    求の範囲第９項に記載の装置。
  14. （１４）上記ブレードの各々はその２つの対向面の間の
    厚さと、上記２つの対向面間のブレードの厚さを２等分
    する中央線と、上記中央線と上記前縁及び上記後縁との
    交差点を結んだ弦とを有し、上記揚程を得る手段は、８
    ％±４％のカンバーを有するブレードを備えていること
    を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。
  15. （１５）上記カンバーはブレードの先端からベースまで
    その長さに亘ってほぼ一定であることを特徴とする特許
    請求の範囲第１４項に記載の装置。
  16. （１６）上記揚程を得る手段は、ピッチ角度が先端にお
    いて１０°乃至３０°の範囲にあるようなねじれを有す
    るブレードを備え、ピッチ角度は先端からベースにかけ
    てほぼ１２°乃至２５°だけ増大していることを特徴と
    する特許請求の範囲第１４項に記載の装置。
  17. （１７）上記ブレードの厚さは最大弦長のほぼ１０％±
    ４％であることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に
    記載の装置。
  18. （１８）上記ブレードの各々の前縁は、輪郭面を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の装置
    。
  19. （１９）上記複数のブレードは、少なくとも３つである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装置。
JP62079548A 1986-03-31 1987-03-31 混合装置 Granted JPS62294431A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US846372 1986-03-31
US06/846,372 US4802771A (en) 1986-03-31 1986-03-31 Mixing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62294431A true JPS62294431A (ja) 1987-12-21
JPH0412172B2 JPH0412172B2 (ja) 1992-03-03

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62079548A Granted JPS62294431A (ja) 1986-03-31 1987-03-31 混合装置

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US (1) US4802771A (ja)
JP (1) JPS62294431A (ja)
KR (1) KR870008608A (ja)
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