JPS588541A - 円周方向へ傾斜したほぼ三角形の半径方向羽根を有する撹拌装置 - 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】 本発明は，半径方向へ指向する軸方向面Ｋｆｉぽ位置す
る複数個の攪拌羽根を取シ付け、駆動装置を設けたスピ
ンドルを包含する攪拌装置κ関する●この種の攪拌装置
は、仏国臀許第１，＄１５，１４０号に記載されている
．一般にかかる型式の攪拌装置はタービン式攪拌装置と
されている。この場合。

混合ガス及び又は液体、すなわち混合液体、又は均質流
体又は均質状態κ保持し良流体を使用する一半径方向か
つ回転軸線に平行．ＩＣ配置され、スポーク、ジブ又は
それに！ｌｌする部材κよりてスピｙ″ドルと連結され
た多数（一般には４枚、場合によっては６枚）の羽根で
構成する標準型タービン式攪拌装置の混合作用は次の２
つの現象κよって生じる。すなわち 一羽根周辺に生じる強力な乱流 一全体として容器内κ生じる循環流 ポンプ作用とも称すゐこの循環流は、回転羽根相互間の
流体に及ぼす力の遠心作用の結果として生じるものであ
シ、これによって該流体は静圧κ対抗して外側へ揺動す
る。

混合に必要な乱流は、全ての羽根縁後方の渦によって生
じ、この渦は交互κ生じてそこ中成長し。

最後には羽根から離れ、循環流と共に流れる。従って流
線形にすることによって目的とすることと全く反対のこ
とがなされ、鋭角羽根はそれに対抗する流れを有し、多
かれ少なかれ該羽根のｗｉκ対して酷直で、高い抵抗を
有し、所望の強力な渦を生じさせる。

しかしながら、大部分のタービン式攪拌装置の場合、遠
心流は微弱であるから、望ましい状態で混合する区域は
羽根に直接隣接する区域に限定される。更に１羽機縁の
後方の渦にキャビテーシ曽ｙが生じて渦中にガスが充満
し、回転数が高すぎると、混合作用は著しく低下する．
同様に，ポンプ作用が小さいと羽根の抵抗が高い故κエ
ネルギー消費量が比較的大きい。更κ攪拌すべき媒体の
粘度が大きい場合、一般κポンプ作用が小さすぎるので
全ての液体を充分κ循ｌＩさせる゜ことが出来ない。

タービン式攪拌装置は各種形状の攪拌羽根を備え、大部
分の攪拌装置の混合作用は前述の如く制限されてｉるが
、その理由は、タービン羽根の縁κ生じる渦のパターン
が不規則に分離するからである●従って遠心作用は不規
則であり、発生する乱流は極めて無秩序なものとなる・
その結果、ポンプ作用は小さく、発生する―は急ｌｋＫ
相互衝央するので早急に消滅する。

仏国特許第１，３１５，１４０号の明細書に記載された
前記実施例の攪拌装置は、台形で、多かれ少なかれ三角
形の形状を有する攪拌羽根を有するが、これは他のター
ビン式攪拌装置と比較した場合既に利点がある。すなわ
ち円周方向へ角度を有して下降する各羽根の縁に沿って
規則的に円錐形に成長する流れ渦が発生し、この渦は、
外側円周部における遠心流と共にらせん渦として羽根を
離れる。

渦内への圧力配分が望ましいものである故に羽根上にキ
ャビテーシ冒ンが発生することは回避される。更に、ら
せん渦は極めて安定しているので。

比較的強力に循環する場合、らせん渦が媒体内へ深く浸
透するので望まし一状態で確実な混合が行われる。

このように比較的強力に循環するのは渦内への圧力配分
が好都合であるからであシ、従ってポンプ作用が改良さ
れる。比較的強力な循環と容器内における乱流のエネル
ギー配分が優れていゐ故に、混合すべき物体の単位容積
轟〉Ｏエネルギー消費量も比較的少なくなる・ 本発明の目的に、混合作用、ポンプ作用及びエネルギー
消費に関して前記屋式の攪拌装置を最大限に利用するこ
とである。

本発ＩｊｌＩＫよる攪拌装置は、屋形に突出させた円板
（又はプレート）を軸線に対して垂直に設けられ、該円
板の片側又は両側に社、はぼ直角三角形の攪拌羽根を取
シ付け、鋏直角三角形羽根の長辺は半径方向へ指向し、
軸線に平行な短辺線、垂直。

で、該軸線から最も遠く離れた末端縁として存在し。

亀　該円板の片側における攪拌羽根の数が少なくとも８
枚で、 ｂ　＊端羽根の縁の高さが、１枚の羽根の末端から連続
する次の羽根の垂直距離のＯｏＳ乃至２倍であシ、 Ｏ直角三角形の斜辺Ｋａって測定した羽根の長さがそれ
の高さの少なくとも２倍に等しいことを特徴とする。

本発明の概念は、ポンプ作用が、羽根の形状及び、羽根
の末端縁の高さと紋末端縁の位置における羽根の相対距
離との関係とによって左右されるということに基づくも
のである。台形よりｉむしろ三角形の羽根を使用するこ
とによって円錐形渦及び遠心流が強化されることがわか
る。羽根の形状及び寸法が特殊な比になっているので、
２枚の羽根相互間の空間は円錐形の流れ渦で充填される
か又は閉鎖されるので、ポンプ作画は最適なものになる
。末端縁の高さと垂直な相互距離との比が０．８乃至１
．２ｓの値の時にポンプ作用社優れたものとなシ、これ
らの寸法が互いＫｆｉぼ勢しくなると更に優れたものＫ
なる。

ｊ！に、羽根の数が増加すればする穏羽根相互間の（角
度）距離は小さくなシ、最適条件下において羽根相互間
の空間を円錐形渦で充満させるために、羽根の末端縁の
高さを相応して減少させなければならなａことが判明し
ている。又、羽根相互間の′空間が一定の場合、縁の高
さを着しく高くしても無意味なことが判明している。こ
の場合、円錐形渦は羽根相互間に充分深く浸透しないの
で、互いに影醤し合って渦の力は減少し、ポンプ作用は
低下する。

縁の高さが相互空間よりはるかに少なくなる場合、羽根
の縁を越えて流れる液体の比較的少ない部分のみが円錐
形渦とな）、これによってポンプ作用も低下する。

しかしながら、羽根の数を増加させることによって、形
成されるらせん形渦の数も増加するので混合能率が改良
されることが判明して−る０羽根の数が８から１２又は
１８１でさえも増加することＫよって混合作用が更に改
良されることが判明している。

゛−電量後、羽根の数及び羽根の長さと高さが同一の場
合でさえも、次に示す２種類の方法にて羽根の形状を変
化させることによって、放流されるらせん形渦の強度と
遠心及びポンプ作用との比を変えゐことが出来ることが
４１９１１している。　。

−羽根の斜辺又は頂縁を直線にしな−で僅かに凸面影圧
することによって遠心作用は増加し、凹面形にすること
によって遠心作用は減少する。従ってこのことは循ｊｊ
Ｋ影響を与える。

−羽根を正確に半径方向くしないで、攪拌装置の回転方
向に対して僅か前方又は後方へ向けることによって流れ
渦の強度、すなわち混合度合に影響を与えることができ
る。

羽根を垂直方向に、すなわち円板に垂直に半径方向面か
ら僅か前方又は後方へ彎曲させることによって前述のこ
とと同様な結果が得られる。

本発明の概念を遠心羽根車に適用可能なことも重要であ
る。これは周知の装置であシ、流体を供給するために従
動中空スピンドルの末端に取シ付けられ、狭い円周スリ
ットとして終結し、この場合供給される流体は回転しな
から核スリットを通って羽根車を離れる。

この羽根車には前述の如き攪拌羽根を設けてもよく、こ
の場合羽根の半径方向の長さは遠心羽根車の半径方向の
寸法にほぼ等しい。

このような遠心羽根車を用いることによって。

極めて良好な混合、空気混合又は液体混合を効果的な方
法で得ることができる。攪拌羽根相互間にて外側へ揺動
してらせん形渦が充満している流体によって、狭い円周
方向の羽根車スリットを介して出る薄膜状液体又は空気
は放出されて極めて小さな粒子となシ、すみやかに均一
に分散する。

粘性の高い液体を混合したシ気体を混合する場合、容器
中にて前述のこと管実施することが望ましいことが判明
しておシ、この場合、該容器には、本発明による数個の
攪拌装置を１本の駆動スピンドルに互いに重なり合うよ
うＫｊｌＪ付け、多数の又は複式攪拌装置を形成するよ
うに１個又は２個の攪拌装置のは埋直径に等しめ空間を
設ける。これによって、容器は垂直方向くおいて複数個
の区画に事実上分割され、各区画は、特定の強度の循環
流を有する。

・通常行われていることであるが、容器の内側に多数の
垂直そらせ板を設けなければならな−・これは、容器の
全内容量が固形本体として攪拌装置と共に回転しはじめ
、当然のことながら、ポンプ作用、従って混合作用も完
全に停止したシすることがないようにするためであシ、
該そらせ板を円周に渡って規則的に配分する。

本発明に従って複式攪拌装置を使用する場合、醜合容器
のある部分においては他の部分よシも強カガ混合及び循
環流が得られたシ又は、゛区画相互間により強力な物質
交換が行われることが極めて重要であることが判明した
。

前述のことは、円板のいずれかの側の羽根を異なる数に
するととくよって行われ１例えば片側の高い羽根の数を
８枚、他方の側の低い羽根を１２又は１８枚にするか又
は片１１に羽根を全く設けないようにする。混合作用に
おける差異の効果は、両側の羽根を異なる長さにするこ
とによって更に強化可能であシ、従って遠心作用、同様
にポンプ作用も異なるようになる。同一の半径方向面の
円板のいずれかの側に羽根を設けないで、例えば他方の
側の羽根相互間の中央に片方の側の羽根を配置すること
によって物質交換が改良されることがわかる０円板の両
側から生じるらせん形渦は互い違いになシ、これによっ
て、ａ合容器の隣接する循環区画内の流体交換は著しく
強化される。

最後に、特に粘性の高い液体の場合、スピンドルに接触
する三角形羽根の先端が截頭形を有する場合、直角の台
形の羽根を形成すれば効果的であることが判明している
。

この場合、円、９に接触する２つの直角相互間の台形の
側部が、攪拌装置の外側円周部の高さに対して長くなけ
ればならない。すなわち遠心作用を充分に保持するため
に少なくとも１．５倍長くなければならない。このよう
に截頭形にすゐことによって、スピンドル付近の羽根相
互間における粘性媒体の供給及び流入は容易になるので
ポンプ作用は改良される。

本発明の他の特徴及び利点を添附ｏｔｌＡ頁を参照して
以下に詳述する。

第１図及び第２図に示す駆動シャフト１に社、ビン又は
締付はボルト３によりて円板２を取）付ける。鋏円板の
いずれかの１ｌｌＩにおいて、８枚の三角形羽根４を半
径方向く向けて取シ付ける。この攪拌装置は糎ぼ円筒形
の容器５に配置され、該容器の円周部には、６個の垂直
な制動そらせ板６を設ける。

番号２′で概略を示すように、円板の代りに、　Ｊｌ形
に突出さ妃念プレートに羽根を取シ付けてもよい。

羽根はｔｌぼ直角の三角形であシ、外側円周部における
羽根の高さｈは、１枚の羽根の末塙縁から次の羽根ま〒
の垂直距離にほぼ等しい。羽根の斜辺又は頂＠Ｌは高さ
ｈの少なくとも２倍に等しい。

第１図に番号１１及び１２で概略を示すように。

この頂縁を直線圧しないで凸形又は凹形のいずれかにす
ることができる。

同様に第１図に番号１３で概略を示すように、羽根を扁
平面にする代）に垂直方向へ、及び羽根車の回転方向と
反対の方向及び同一方向に彎曲させてもよい。

更に第２図に番号９及び１ｏで概略を示すように１羽根
を正確に半径方向へ向ける代ＤＫ、幾分接線方向へ向け
るか又は攪拌装置の回転方向と反対の方向及び同一の方
向にそれぞれ彎曲させてもよい・ 第１図及び第２図に番号７で概略を示すように羽根は、
スピンドル付近の頂部を截頭形にしてもよい。しかしな
がらこの場合、羽根の半径方向の長さＬＦｉ、羽根の高
さｈの少なくとも１．５倍でなければならない。

最後に第１図及び第２図に番号８で破線にて概略を示す
ように、円板の片側の羽根を互い違いに、すなわち他方
（Ｄ［の羽ａＫ対七て異なる半径方向面に配置してもよ
い。

第３図には、攪拌装置と遠心羽根車１４との組立て方法
を示し、この場合該羽根車は羽根１５を備え、中空シャ
フト１６の末端に取シ付けられる。

該羽根車の一方又は両方の外面には攪拌羽根１Ｔを設け
る。容器内の流体は、該遠心攪拌装置によって、ガス又
は液体と混合可能であ〕、この場合このガス又は液体は
、中空スピンドルを介して供給・され、細い円周スリッ
ト１８を介して薄膜状に羽根車から離れる。該薄膜は、
攪拌羽根相互間を外側へ揺動する流体によってくずされ
て細かい粒子となシ、らせん形渦によって流体と強力に
混合する。

第２図及び第３図には攪拌羽根相互間の流れの概略を示
す。スピンドル付近の個所において各羽根の風下頂縁に
沿って流れ渦が発生し、該渦は円周方向に沿って強度及
び大きさが徐々に増加する。

この渦を経過した流体は、羽根表面の風下下方部に誘導
され、この後で遠心作用によって外側へ揺動する。渦に
まき込まれる流体は、同様に、この遠心作用によって移
動するが、更に大部分は、円錐形渦内の圧力進路に沿っ
て、高速度で羽根車の円周部へ搬送される。

ポンプ作用は渦内にて最も強力なので、連続する２枚の
羽根の相互空間の大部分を渦で充填した場合にこの攪拌
装置の効果が最も優れたものになる。このことは、本発
明による２枚の攪拌羽根の寸法の最適な比率を説明する
ものでちる。

ｊｇＪ図ＫＦｉ、複数個の攪拌装置１９．２０及び２１
を容器２３内の１本の駆動シャフト２２に取り付けて複
式攪拌装置を構成する方法を概略で示す、同様に、該攪
拌装置は、円板のいずれか０１１部に異なる寸法のＪｌ
なる数の羽根を有することができる。これによって、２
個の連続する攪拌装置相互間において、容器の各区１１
２４．２５及び２６における循環及び混合は異なる。

攪拌装置１９は「半分」のみの攪拌装置、すなわち円板
の片側にのみ羽根を有するので、区画２４内での混合は
ない。区画２−内では混合が幾分行われ、区画２６内で
は最も強力な循環が行われるので混合速度は最も速い。

当然のむとなか−ら、関連する混合過程の必要条件に応
じて、容器内の区画の混合作用の順序に関して各種組合
わせが可能である。

同じく当然のことであるが、遠心攪拌装置をして１個以
上の攪拌装置を設けることが可能であり、これによって
混合すべき流体の供給は、中空駆動スピンドルを介して
実施される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、容器内に位置する本発明による攪拌装置の第
２図の矢印１−４における概略断面図である。 第２図扛、攪拌装置を備え九容Ｗｈの第１図の矢印π−
！ＸＫシける部分断面図である・第３！！Ｉは１本発明
による攪拌板を備える遠心羽根車の断面図である− 第４図鉱、容器内の複式攪拌装置を示す概略図てあ、る
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）半径方向へ向かう軸方向面にほぼ′位置する複数
   個の攪拌羽根（４）を取シ付けた駆動装置を設けたスピ
   ンドル（１）を包含する攪拌装置にして、星形に突出さ
   せた円板（２）を軸線に対して垂直に設け、該円板の片
   側又は両側には、はぼ直角の三角形の攪拌羽根（４）を
   敗り付け、該直角三角形羽根の長辺が半径方向へ指向し
   、軸線に平行な短辺が、垂直で該軸線から最も遠く離れ
   た末端縁として存在し、 ＩＬ　　該円板の片１１における攪拌羽根の数が少なく
   とも８枚で、 ｂ　末端羽根の緑の高さが、１枚の羽根の末端から連続
   する次の羽根の垂直距離の０．５乃至２倍であシ、 Ｏ直角三角形の斜辺に沿って測定した羽根の長さがそれ
   の高さの少なくとも２倍に等しいことを特徴とする攪拌
   装置。 （２）核円板の片側に位置する攪拌羽根の数が、少なく
   とも１２枚であみことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の攪拌装置。 （３）　　該円板の片＠に位置する攪拌羽根の奴が、少
   なくとも１８枚であることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の攪拌装置。 （４）該羽根の末端縁の高さ＞）が、＃垂直距離（ロ）
   ）の（５）骸羽根の末端縁の高ささ）が、該垂直距離（
   １）Ｋはぼ等しいことを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の攪拌装置。 （６）該円板のいずれかの側の羽根が同一平面に位置し
   ないことを特徴とする特許 ＃！１項乃至第Ｓ＊のいずれかに記載の攪拌装置●＜７
   ）　　該円板のいずれかの偶の羽根の数が異なることを
   特徴とする前記特許請求の範囲ｊＩ１項乃至ｊＩｓ項の
   いずれかに記載の攪拌懺置●（８）該円板のいずれかの
   側の羽根の長さが異なることを特徴とする特許 至第７項のいずれかに記載゛の攪拌装置。 （９）＃羽根のＷ（１，１０）が、正確な半径方向面に
   対して半径方向κおいて、回転方向κ対して前方又は後
   方に彎曲するか又は僅かκ傾斜することｔ−特徴とする
   前記特許請求の範囲第・１項乃至第８項のいずれかに記
   載の攪拌装置。 αＱ　該羽根の面（１３）が、該円板に対して垂直な垂
   直方向において，回転方向に対して前方又は後方へ僅か
   κ傾斜することを４１１徴とする前記特許請求のｍｖｆ
   ｆ記載の攪拌装置。 ａυ　三角形の斜辺κほ埋沿って延長する各羽根の頂縁
   （１２）が、凸状又は凹状に催かκ彎曲することを特徴
   とする前記特許請求の範ｌ！Ｉｍ’ｔＪ：Ａ乃至ｇｔｏ
   項のいずれ．かκ記載の攪拌装置。 αの　該スピンドルと接触２する各羽根の頂部が截頭形
   である故に、その形状線２個の直角部を有する台形であ
   シ、該台形の垂線が、該攪拌装置の円周部κおける側部
   の少なくと４１．５倍であることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項乃至＃Ｉ１１積のいずれかに記載の攪
   拌装置。 α■　１個及び同一のスピンドルκ、直径の１乃至２倍
   の間隔で複数個の羽根付円板を取シ付けることを特徴と
   する前記特許請求の範ｉ！！第１項乃至謔１２項のいず
   れかく記載の攪拌装置。 ０４　　ＩＬ体を供給するために従動中空スピンドルの
   末端に取り付けられて、狭い円周スリットとして終結す
   る遠心羽根車κして、回転中、供給される流体が該スリ
   ットを介して該羽根車を離れ、該羽根車（１４）には、
   前記特許請求ｏｓｔｓ第１項乃至第１２項のいずれかκ
   記載の攪拌羽根（１Ｔ）を設け、該羽根の半径方向の長
   さが、該遠心羽根車の半径方向における寸法κほは勢し
   いことを特徴・とする前記遠心羽後車。