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JPS60501198A - 流体の非侵入混合 - Google Patents

流体の非侵入混合

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JPS60501198A
JPS60501198A JP59501618A JP50161884A JPS60501198A JP S60501198 A JPS60501198 A JP S60501198A JP 59501618 A JP59501618 A JP 59501618A JP 50161884 A JP50161884 A JP 50161884A JP S60501198 A JPS60501198 A JP S60501198A
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conduit
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fluid
flow
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JP59501618A
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JPH0521017B2 (ja
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ポラド,ジエフリイ ジヨージフ
ベイカー,ロジヤー セシル
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ザ ブリテイツシユ ハイドロメカニクス リサ−チ アソシエイシヨン
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Publication of JPS60501198A publication Critical patent/JPS60501198A/ja
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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】 流体の非侵入混合 発明の分野 この発明は、流体媒体を収容する容器の壁に混合手段を侵入させないで流体を撹 拌するための、たとえば2つまたはそれ以上の流体の混合をなすための装置およ び方法に関するものである。
背 景 技 術 流体媒体を撹拌するための周知の装置は流体媒体のための容器、および容器内で 移動し、流体の流れを生しさせることができる手段がらなっている。この手段の 移動は装置の一部をなす駆動手段によって達成される。この装置において、その 手段はそれぞれ容器の内側および外側に配置される内側および外側部分間にのび る。
しかしながら、流体を収容する容器に河も移動部分を入れず、密封容器内で2つ またはそれ以上の流体を親密に混合させることが望ましく、かつ必要である場合 かある。次のように、密封容器の収容物を使用直前に混合さぜる必要がある場合 に、このような非侵入混合が要求される。たとえば、長期間にわたって密封容器 内に貯留される材料をその構成成分に分離するときかそうである。その他の場合 として、有毒性、爆発性またはその他の空気に接触したとき危険性のある材料の 混合かある。混合装置はその場合、羽根車の使用を伴う通常の混合装置のあらゆ るシール問題が回避されるよう操作する必要がある。
発明の開示 この発明の目的は、前述したような非侵入混合のための方法および装置を提供す ることにある。
この発明によれば、流体媒体のための2つの区画部分(6,7)、2つの区画部 分を接続する導管(8および9,27および28)、および一方の区画部分の圧 力を変化させる手段(lO)からなり、導管は2つの形式のもので、第1形式の 導管は一方の区画部分から他方の区画部分への流れに対し第2形式の導管よりも 低い抵抗をもたらし、第2形式の導管は他方の区画部分から一方の区画部分への 流れに対し第1形式の導管よりも低い抵抗をもたらすようにした流体媒体を撹拌 するためのたとえば2つまたはそれ以上の流体の混合をなすための装置か提供さ れる。
この発明は、また2つの形式の導管によって接続された2つの区画部分に収容さ れた流体媒体を撹拌するための方法を含み、第1形式の導管は一方の区画部分か ら他方への流れに対し第2形式の導管よりも低い抵抗をもたらし、第2形式の導 管は他方の区画部分から一方の区画部分への流れに対し第1形式の導管よりも低 い抵抗をもたらし、この方法は少なくとも一方の区画部分を振動させ、その流体 の圧力を変化させることを含む。
−例として、ナンド(tint)と基準色塗料(base−colour pa int)を混合するためのこの発明を具体化した装置がその操作の方法とともに 添付の図面を参照して後述されている。
図面の簡単な説明 第1図は装置に使用するためのクランプ オン ノ1イブレータ(clamp− on Vibrator)の一部を示すナンドと基準色塗料を混合するためのこ の発明に従った装置の図解的断面側面図、 第2図は第1図に示されている装置の一部をなす隔壁の平面図、第3図および第 4図は装置の操作のモートを示す第1図に示されている装置の一部の図解的断面 側面図、 第5図はこの発明に従った装置の好ましい実施例の図解的断面側面図、第6図お よび第7図は異なった操作のモートを示す第1図に示されている装置のふた上置 様のふたの図解的断面側面図、第8図は第7図の隔壁の孔を通る切線断面図、第 9図は他の形式の装置の図解的断面l1fi11面図である。
この発明を実施するための千−ト′ 第1図に示されているように、円筒状塗料かん(3,4および15)は真空ふた (1,2および5)を有し、その下側殻は隔壁(5)を構成し、ふた(l、2お よび5)のエツジ(2)かかん(3,4および15)のり1、(托)内に挿入さ れたきき、隔壁(5)はかん〈3,4および15)を第1および第2区画部分く におよび7)に分割する。
第2図に示されているように、隔壁〈5)に中央第1孔(8)および6つの等角 度間隔を置いて配置された第2孔(9)が形成され、第2孔(9)は第1孔(8 )を中心七するピッチ円(11)上に配置されている。これらの孔(8および9 )は一方向の流れに対し他方向よりも著しく低い抵抗をもたらすテーバ断面が提 供されるようへル状に開口している。また、中央第1孔(8)はその主な流れの 方向か下方向であり、図示されているように第2区画部分(7)内に向かうよう 方向設定され、第2孔(9)はす−\てそれらの主な流れの方向か上方向であり 、図示されているように第1区画部分(6)内に向かうよう方向設定されている 。
ふた(l、2および5)の上側殻はクランプ オン バイブレータ(10)によ って振動を受けるダイヤフラムを形成し、ダイヤフラム(1)は磁気的または機 械的クランピング手段によってダイヤプラム(1)に取り付けられている。第3 図および第4図に示すように、第1区画部分(6)内に生しる交互の低および高 圧は、それに応答する交互の第1区画部分(6)への流れおよび区画部分(6) からの流れを生じさせる。第1および第2孔(8および9)のヘル開口形状、方 向および位置はダイヤフラム(1〉の上方向および下方向ストロークのときそれ ぞれ第1区画部分(6)への流れが主に第2孔(9)を通り、第1区画部分(6 )からの流れが主に中央第1孔(8)を通ることを保証する。第3図に示されて いるように、ダイヤフラム(1)の各」二向きストロークのとき生しる低圧は主 に外側第2孔(9)のリングを通る流入流れを生しさせ、これはその形状および 方向によるものであり、さらにそれらが単一の中央第4孔(8)よりも数で上回 り、流体に対する小さい抵抗の流路をもたらすからである。第4図に示されてい るように、各下向きストロークのとき、中央第1孔(8)の形状および方向、お よびそのダイヤフラム(1)の変位量および流体圧が最大となる領域に対する接 近性によってそれかは七んとの流体流れを生しさぜることか保証される。
主に中央第1孔(8)を通る下向き流れおよび第2孔(9)の外側リングを通る 上向き流れによって容器(lないし4)内に容積循環ループか生じる。混合は第 1および第2区画部分(6および7)の両方の撹流によって促進される。
明らかに、ナンドおよび基準色塗料が第2区画部分(7)および少なくとも第1 区画部分(6)の一部をみたさない場合、第1図に示されている装置を転倒させ る必要があり、実際上、液体が第1および第1区画部分(6および7)全体を占 有しない場合にこれが必要である。
チントの添加は2つの方法の一方で達成することができる。第1に、小売または 使用の前、それを基準色塗料に直接添加してもよく、第2に、たとえば塗料工こ とができる。この発明に従った装置によってのみ可能であるこの第2の選択は、 第1の選択に対し幾つかの利点をもつ。したがって、小売業者かナンドのメータ リングに要求される機械装置のための床スペースを提供する必要はなく、ナンド を処理し、充填メータリング機械を保管する必要かない。塗料製造業者は多数の 小売業者のザーヒスか要求されるため、各小売業者のチント処理機械の設置およ び維持の回避によって多大の経費が節減される。さらに、塗料製造業者は添加さ れるチントの量に対し完全制御を保持し、1つのかんから他のかんへの色の変化 を制限することかてきる。最終使用者の観点からずれは、塗料の付加かんをハツ チ番号によって区別されているふたにマツチさせたい。ナンドか個々の小売業者 によって添加される場合、これはさらに困難である。第2の選択は小売業者か異 なった塗料製造業者からのナンドおよび基準色塗料を混合することを防止Jろ。
需要の変動かツノバーされるよう十分な各色のがんをストックすることよりもむ しろ、小売業者に七って全体の需要の変動かツノバーされるよう十分なW準色塗 料のがんをストックし、すへての不測の事態に見合うよう十分な異なったナンド をストックすることだけが必要となる。
メータリングされた量のナンドか分離されたかんのふた(l、2および5)に備 えられている場合、チントと基準色塗料を混合するまで第1および第2孔を遮蔽 するための解放可能シール手段を設けることか必要である。
この発明の好ましい実施例が第5図に示されている。この場合、170mmの直 径の59がんにふた(1,2および5)が設けられ、ふた(1,2および5)は 3mmの深さおよび0.0689 の容量の第1区画部分(6)を包囲する。隔 壁(5)は14mmの厚さてあり、16mmの小さい直径および80mmの大き い直径の中央第1孔(8)が形成され、120+nmの直径のピッチ円のまわり に角度間隔を置いて配置された6つの第2孔(9)が形成され、第2孔(9)は 16mmの小さい直径および50mmの大きい直径を有する。
図示されているように、中央第1孔(8)の円錐角度は各第2孔(9)の角度よ りも太きくずへきてあり、一般的に中央第1孔(8)の大きい直径をできるだけ 大きくし、隔壁(5)の強度および安定性が両立するようにすべきであり、入口 断面は外側第2孔(9)の出口断面によって制限されるたけである。さらに、第 2孔は逆方向の流体流れが容易に得られるよう中央第1孔(8)からできるだけ 離して配置すべきてあり、図示されている実施例では第2孔(9)の入口断面は 第2壁部分(3および4)に達している。
バイブレータ(10)が35〜55Hzの範囲の振動数で2mmのピークとピー クの変位が得られるようダイヤフラム(1)を操作するとき、この特定の構成は かん(1)ないしく4)の収容物を1分以内て親密に混合させる。
プラスチック箔(12)が隔壁(5)を横切ってのび、第1および第2孔(8お よび9)を遮蔽し、これによって第1区画部分(6)内のナンドをシールしてい る。バイブレータ(lO)を使用すると、第1区画部分(6)内のチントかプラ スチック箔(12)を破裂させ、第1区画部分(6)を通る流体の循環を可能に する。
他の操作の方法ては、第1図に示されているパイブレーク(10)はダイヤプラ ムが第2モードで撓む共振振動数でタイヤフラムを操作し、第6図および第7図 に示されているようにダイヤプラム(1)の中央部分(13)か内方および外方 に撓み、外側環状部分(14)が同時に外方および内方へ撓む。
ダイヤフラム(2)の中央部分(13)が第6図に示されている位置から第7図 に示されている位置まで内方に移動するとき、中央ダイヤフラム部分(13)の 下方で第1区画部分(6)のその部分に圧力上昇が生じ、外側環状ダイヤプラム 部分(14)の下方で第1区画部分(6)のその部分に圧力減少が生しる。流体 はしたがって中央第1孔(8)を通って第1区画部分(6)から第2区画部分( 7)に流れ、外側第2孔(9)を通って第2区画部分(7)から第1区画部分( 6)に流れ、これによってこれらの区画部分(6および7)で流体が混合される 。
しかしなから、ダイヤプラム(2)の中央部分(13)か外方に移動し、第6図 に示されている位置に復帰すると、中央ダイヤ、プラム部分(13)の下方でN S1区画部分(6)のその部分に圧力減少が生し、外側環状ダイヤフラノ−1部 分(14)の下方で第1区画部分(6)のその部分に圧力増加が生じ、これは第 1区画部分(6)内の流体の移動を生じさせ、第1および第2区画部分(6およ び7)間の重要な流体の流れを伴うことなく第1区画部分(6)全体の圧力を均 一にする。
流体の流れの周辺成分を中心から外れた孔の構成によって導き、それを通る流体 を切線方向にかたよらせることができる。第7図に示されているように孔(9) の径方向断面は孔軸に対し対称的であり、第8図に示されているように切線断面 は流通流体を中央孔(8)のまわりのリング内の次の孔(9)に向がって切線方 向にかたよらせる。各形式の孔(8および9)が中心から外れているとき、各社 は循環の同様の意味で流体に移動の切線成分を生しさせることができる。
隔壁またはダイヤフラムはかんのふたの一部を形成するものである必要はない。
たとえば、隔壁をがんの底面に接近させて取り付けてもよく、がんの底面はダイ ヤフラムとして作用することができる。隔壁はその外周のまわりてかんに連結す る必要はない。第9図に示されているように、隔壁はかんの端壁(25)からの 軸(24)上に取り付けられたプレートであってもよい。端壁(25)はその外 面にパイブレーク(26)を支持し、隔壁(5)の−吉例の圧力を変化させる。
プレートは環状孔(かん壁とプレートの外周間)および2つの形式の内側孔を有 する隔壁であるとみなすことができる。この実施例では、これら2つの孔(27 および28)はそれぞれ羽根車プレート(5)の第1側面(29)から第2側面 (30)および羽根車プレート(5)の第2側面(30)から第1側面(29) に収れんする。各第1孔(27)はしたがってプレート(5)の前記一方の側面 (29)からプレート(5)の前記他方の側面(30)への流れに対しプレート (5)の前記他方の側面(30)からプレート(5)の前記一方の側面(29) への流れよりも低い抵抗をもたらし、各第2孔(28)はプレート(5)の前記 他方の側面(30)からプレート(5)の前記一方の側面(29)への流れに対 しプレート(5)の前記一方の側面(29)からプレート(5)の前記他方の側 面(30)への流れよりも低い抵抗をもたらす。第1および第2孔の大きさは同 一てあり、¥41孔(27)はプレート(5)の前記一方の側面(29)からプ レート(5)の前記他方の側面(30)への流れに対し第2孔(28)よりも低 い抵抗をもたらし、第2孔(28)はプレート(5)の前記他方の側面(30) からプレート(5)の前記一方の側面(29)への流れに対し第1孔(27)よ りも低い抵抗をもたらす。この構成によれば、プレート(5)の振動がプレート (5)の両側に差圧を生しさせ、これは塗料(7)の液体媒体成分の大きい撹拌 を生じさせる。ある形式(例えば孔(27)のような形式または孔(28)のよ うな形式)の1つよりも多い孔があるとき、重要であるのは1つの形式の孔の組 み合わせ抵抗であり、個々の抵抗ではない。
かん壁とプレート(5)の外周間の環状孔を考量に入れると、流通流体に対する 抵抗が異なる3つの形式の孔がそこに生じ、孔(27および28)の一方につい てはこれを省略することができる。図示されているように、環状孔は一方向の流 体の流れに対し他方向と同様の抵抗を有する。これは一方向の流れに対する孔( 28)の抵抗よりも小さく、他方向の流れに対する孔(28)の抵抗よりも大き くなるよう構成される。プレート(5)のリムを皿状にすることによって2つの 方向の流れに対し異なった抵抗をもつよう環状孔を構成することができる。
軸(24)は剛性のあるものであり、ハイブレーク(26)による端壁(25) の振動はかんの流体収容物を通ってプレート(5)に伝達され、プレート(5) は振動する。プレート(5)の一方のストロークのとき、孔(28)よりも多い 流体が孔(27)を通過し、プレート(5)の面を横切る差圧が生じ、プレート (5)の面を横切る流体収容物の移動か生しる。反対のストロークのとき、孔( 27)より1、多い流体か孔(28)を通過し、プレート(5)の面を横切る逆 方向の流体の流れか生しる。また、プレート(5)の端のまわりの動作も生じ、 すへてのこれらの動作かかんの流体収容物の混合を生じさせる。
容器が混合される流体によって完全に満たされているとき、装置の方向は重大で はない。流体が容器を部分的に満たしているだけのとき、圧力が隔壁の一方の側 面上で変化するところの容積を隔壁の下方に生しさせ、圧力変化か流体に伝達さ れ、その上方の蒸気またはガスに伝達されないようにすべきである。
この発明の主な目的は密封容器の非侵入混合のための装置を提供することてはあ るが、それは大気に開放された容器に適用することもできるのは明らかである。
この発明はバッチ混合だけではなく、連続混合に適用することもでき、この場合 、図示されている容器は流体の混合物のための出口および混合される流体のため の入口を有するよう変形される。
図面を参照して説明した種々の実施例は、この発明の範囲内で変形することがで きる。1つの隔壁(5)だけが図示されているが、1つよりも多く設けてもよい 。
2つまたはそれ以上の隔壁を順次配置すると、°”前方“および゛後方°′方向 の排出効率の高い比率を得ることができる。同様に、1つよりも多い振動ダイヤ フラムを設けてもよく、たとえば各端に1つのダイヤプラムを設けてもよい。
容器を傾斜させ、重力が容器の軸方向以外の方向に作用するようにすることによ って混合を改良することができる。これは流れを非対称のものにし、容器を垂直 方向に対し傾斜した軸のまわりにゆっくり回転させ、特に容器壁の領域で混合を 助長することができる。1つの壁を容器の残部に対し撓ませることに代えて、容 器全体を振動させることによって隔壁の一方の側面上で圧力を変化させてもよい 。隔壁および容器のすべての壁か剛性のものであるとき、容器全体を振動させる と、流体の慣性によって圧力変化が生じる。しかしながら、隔壁〈5)の有効こ わさおよび質量および振動数を選定し、隔壁(5)が空間内で固定状態に保たれ 、容器の残部がそれに対し振動するようにすることによって混合を改良してもよ い。
容器の壁に接近した孔、特に第8図に示されている孔によって容器壁に接近した 混合を改良することができる。
隔壁がこわさを有するものであるとき、それを皿形状にすると、その形状が固有 強度をもつため、有利である。内方に撓んだダイヤフラムの形状に対応するよう 皿の形状を選定してもよい。
第4図、第6図および第7図はダイヤフラムの振動の種々のモートを示し、その 他の都合のよいモードを使用してもよい。孔を振動のアンチノート(ant 1 nodes)と整合させると、有利である。ダイヤフラムは円形状のものである 必要はなく、容器のあらゆる望ましい形状に適合する形状にするこ七かできる。
この発明の方法は、バイブレータ(10または26)ではなく、手で容器または その1つの区画部分を振動させることによって実施することができる。図示され ている実施例では、容器を手で振動させると、流体の慣性が容器の一方側に流体 圧力変動を生じさせ、したがって孔を通る差圧流通および流体の撹拌を生じさせ る。
前述した実施例は隔壁によ−ぞ2つの区画部分に分割され、隔壁に区画部分間を 連通ずる孔が形成されている単一の容器に関するものであるが、区画部分を分離 させて形成(たとえば、早−の容器ではなく)することができ、すてに孔として 述へた流体に対する同一の関係抵抗をもつ2つの導管によって区画部分間か連通 され、手動振動によって圧力変化を生じさせるとき、一方の区画部分を振動さゼ るだけでよいようにすることができる。
国際調査報告 INTERNATIONAL APPLICATION No、 PCT/GB  84100102 (SA 6963)第1頁の続き 優先権主張 0198坪11月25日ぐ)イギリス(GB)[株]833159 4@発明者 ベイカー、ロジャー セシル イギリス国、6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 流体媒体のための2つの区画部分(6および7)、2つの区画部分を接続す る導管(8および9,27および28)および一方の区画部分の圧力を変化させ る手段(10,26)からなり、 導管は2つの形式のもので、第1形式の導管は一方の区画部分から他方への流れ に対し第2形式の導管よりも低い抵抗をもたらし、第2形式の導管は他方の区画 部分から一方の区画部分への流れに対し第1形式の導−管よりも低い抵抗をもた らすようにしたことを特徴とする流体媒体を撹拌するための装置。 2 第1形式の導管はそれぞれ一方の区画部分がら他方への流れに対し他方の区 画部分から前記一方の区画部分への抵抗よりも低い抵抗をもたらし、第2形式の 導管は前記他方の区画部分から前記一方の区画部分への浦れに対し一方の区画部 分から前記他方への区画部分への抵抗よりも低い抵抗をもたらす請求の範囲第1 項に記載の装置。 3 区画部分〈6お、よび7)は隔壁(5)に、よって互いに分割され、導管は 隔壁(5)に孔(8および9,27および28)古して形成されている請求の範 囲第1項または請求の範囲第2項に記載の装置。 4 圧力変化手段はバイブレータ(10および26)が取り付けられている前記 一方の区画部分(6)の壁の一部を形成するダイヤフラム(lおよび25)から なる請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1つに記載の装置。 5 ダイヤフラムが内方に撓んだとき、隔壁(5)はダイヤフラム(1)の形状 に対応する請求の範囲第3項および請求の範囲第4項に記載の装置。 6 ダイヤフラムが静止しているとき、隔壁(5)はダイヤフラム(1および2 5)と平行にのびる請求の範囲第3項および請求の範囲第4項に記載の装置。 7 隔壁(5)は前記ダイヤフラム(lおよび25)から独立して前記一方の区 画部分(6)の壁に取り付けられ、前記パイブレークは前記ダイヤフラム(lお よび25)を振動させるよう構成されている請求の範囲第3項および請求の範囲 第4項またはこれら2つの請求の範囲に従属するあらゆる請求の範囲に記載の装 置。 8 前記隔壁(5)は前記ダイヤフラム(lおよび25)からの剛性支持手段( 24)によって取り付けられ、隔壁およびダイヤフラムの動作は実質上同一であ る請求の範囲第3項および請求の範囲第4項またはこれら2つの請求の範囲に従 属するあらゆる範囲に記載の装置。 9 単一の第1孔および前記第1孔を中心とするピッチ円(11)のまわりに間 隔を置いて配置された複数の第2孔を備えた請求の範囲第3項またはそれに従属 するあらゆる請求の範囲に記載の装置。 10 前記孔にテーバ断面が形成され、これによって逆方向の流体の流れに対す る異なった抵抗が生しるようにした請求の範囲第3項またはそれに従属するあら ゆる請求の範囲に記載の装置。 11 前記孔はそれを通る流体が前記隔壁と平行の流れ成分をもつようかたよる 形状である(第8図)請求の範囲第3項またはそれに従属するあらゆる請求の範 囲に記載の装置。 12 複数の前記孔か隔壁のまわりのリング内に設けられ、各社はそれを通る流 体を次の隣接孔に向かってかたよらせる形状である請求の範囲第11項に記載の 装置。 13 混合か要求されるまで各区画部分の流体が分離した状態に保たれるよう前 記導管を遮蔽するための開放可能シール手段(12)を備えた先行請求の範囲、 のいずれか1つに記載の装置。 14 シール手段は隔壁(5)を横切ってのび、一方の区画部分の圧力変化によ って破裂することができる箔(12)からなる請求の範囲第13項記載の装置。 152つの形式の導管によって接続された2つの区画部分に収容されている流体 媒体を撹拌し、第1形式の導管は一方の区画部分から他方への流れに対し第2形 式の導管よりも低い抵抗をもたらし、第2形式の導管は他方の区画部分から一方 の区画部分への流れに対し第1形式の導管よりも低い抵抗をもたらし、少なくと も一方の図面部分を振動さ也その流体の圧力を変化させることを特徴とする方法 。
JP59501618A 1983-03-28 1984-03-27 流体の非侵入混合 Granted JPS60501198A (ja)

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GB838308443A GB8308443D0 (en) 1983-03-28 1983-03-28 Non-instrusive mixing of fluids
GB8308443 1983-03-28
GB8331594 1983-11-25

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JPS60501198A true JPS60501198A (ja) 1985-08-01
JPH0521017B2 JPH0521017B2 (ja) 1993-03-23

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ZA842283B (en) 1984-11-28

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