JPH0137173B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0137173B2 JPH0137173B2 JP60039548A JP3954885A JPH0137173B2 JP H0137173 B2 JPH0137173 B2 JP H0137173B2 JP 60039548 A JP60039548 A JP 60039548A JP 3954885 A JP3954885 A JP 3954885A JP H0137173 B2 JPH0137173 B2 JP H0137173B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tank
- stirring
- blade
- liquid
- mixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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Classifications
-
- 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
- B01F27/13—Openwork frame or cage stirrers not provided for in other groups of this subclass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、混合、溶解、晶析、反応等を目的と
した撹拌処理用の撹拌機に関するものである。
した撹拌処理用の撹拌機に関するものである。
従来、撹拌機の撹拌翼として、Ａパドル（平羽
根）翼、傾斜羽根翼、直角タービン翼を一段又は
多段の形で使用することが多い。これらの撹拌翼
Ａを使用する撹拌機では、翼回転数を高くして翼
の外端から半径方向に吐出される液の流量を多く
することにより、第１４図に示す如く液が槽壁に
衝突して上方及び下方に回り再び翼の所へ戻る循
環流を発生させ、槽内の混合を行う。高粘度液に
はＢ螺旋翼、螺旋状リボン翼を多く使用してい
る。高粘度液や槽底部に沈降し易い固体を含む液
体にはＣ馬跨型翼、アンカー型翼を使用してい
る。また、液体に対する固体の溶解にはＤ糸巻翼
を使用することが多い。上記撹拌翼Ｂ，Ｃ，Ｄを
使用する撹拌機では、翼の外端と槽との隙間を小
さくして槽壁への付着防止、液体の移動、翼によ
る液体の剪断及び掻取りを行うことにより槽内の
混合その他の目的を達成する。この撹拌機は、比
較的低い翼回転数で使用されている。
根）翼、傾斜羽根翼、直角タービン翼を一段又は
多段の形で使用することが多い。これらの撹拌翼
Ａを使用する撹拌機では、翼回転数を高くして翼
の外端から半径方向に吐出される液の流量を多く
することにより、第１４図に示す如く液が槽壁に
衝突して上方及び下方に回り再び翼の所へ戻る循
環流を発生させ、槽内の混合を行う。高粘度液に
はＢ螺旋翼、螺旋状リボン翼を多く使用してい
る。高粘度液や槽底部に沈降し易い固体を含む液
体にはＣ馬跨型翼、アンカー型翼を使用してい
る。また、液体に対する固体の溶解にはＤ糸巻翼
を使用することが多い。上記撹拌翼Ｂ，Ｃ，Ｄを
使用する撹拌機では、翼の外端と槽との隙間を小
さくして槽壁への付着防止、液体の移動、翼によ
る液体の剪断及び掻取りを行うことにより槽内の
混合その他の目的を達成する。この撹拌機は、比
較的低い翼回転数で使用されている。
前記従来の撹拌翼Ａを第１４図に示す如く一段
の形で使用した場合、仮に循環流の発生を促進す
るために槽壁面に下部から上部に至る複数本の邪
魔板を間隔とおき配設しても、大きい撹拌所要動
力を必要としながら混合時間がかなり長く、動力
特性及び混合特性が悪い。低速回転撹拌時の混合
特性はさらに悪い。撹拌翼Ａを多段の形で使用し
ても、各段間での液体の交換が少なく、混合特性
を改善することができないという不都合があつ
た。前記従来の撹拌機Ｂ，Ｃでは、その構造から
低粘度液には有効でないという不都合があつた。
また、前記従来の撹拌翼Ｄでは、翼外端からの液
の吐出性が非常に弱く、液の循環・移動という現
象が発生しにくいため、短時間に完全混合状態に
できないという不都合があつた。
の形で使用した場合、仮に循環流の発生を促進す
るために槽壁面に下部から上部に至る複数本の邪
魔板を間隔とおき配設しても、大きい撹拌所要動
力を必要としながら混合時間がかなり長く、動力
特性及び混合特性が悪い。低速回転撹拌時の混合
特性はさらに悪い。撹拌翼Ａを多段の形で使用し
ても、各段間での液体の交換が少なく、混合特性
を改善することができないという不都合があつ
た。前記従来の撹拌機Ｂ，Ｃでは、その構造から
低粘度液には有効でないという不都合があつた。
また、前記従来の撹拌翼Ｄでは、翼外端からの液
の吐出性が非常に弱く、液の循環・移動という現
象が発生しにくいため、短時間に完全混合状態に
できないという不都合があつた。
本発明は前記従来の課題を解決するためになし
たもので、撹拌所要動力を低減すると共に、低速
回転撹拌時（低所要動力時）の混合性能を向上さ
せることを目的とする。
たもので、撹拌所要動力を低減すると共に、低速
回転撹拌時（低所要動力時）の混合性能を向上さ
せることを目的とする。
本発明の撹拌機は、撹拌槽内中心部に槽外から
回転可能な撹拌軸を配設し、該軸に、撹拌槽の底
壁面に下端部を摺接させて槽底部に配置されるボ
トムパドルを装着し、前記撹拌軸のボトムパドル
より上位部分に、アーム部分と該アーム部分と直
角方向に延びるストリツプから構成される格子翼
を装着すると共に、撹拌槽の側壁面に下部から上
部まで軸方向に沿う複数本の邪魔板を間隔をおき
配設したことを特徴とする。
回転可能な撹拌軸を配設し、該軸に、撹拌槽の底
壁面に下端部を摺接させて槽底部に配置されるボ
トムパドルを装着し、前記撹拌軸のボトムパドル
より上位部分に、アーム部分と該アーム部分と直
角方向に延びるストリツプから構成される格子翼
を装着すると共に、撹拌槽の側壁面に下部から上
部まで軸方向に沿う複数本の邪魔板を間隔をおき
配設したことを特徴とする。
以下、その詳細を第１図〜第１３図に示す実施
例により説明する。
例により説明する。
図中１は円筒形撹拌槽で、該槽１内中心部には
撹拌軸２が配設されている。撹拌軸２は、一端を
槽底部に軸受３を介して支持され、かつ、他端を
槽頂部上の駆動装置４にカツプリング５を介て接
続されている。
撹拌軸２が配設されている。撹拌軸２は、一端を
槽底部に軸受３を介して支持され、かつ、他端を
槽頂部上の駆動装置４にカツプリング５を介て接
続されている。
７は２枚パドルのボトムパドルで、撹拌軸２の
下端部に装着されており、その下端部は撹拌槽１
の底壁面に摺接している。このため、このボトム
パドル７は、従来公知のパドル翼と馬蹄型翼、ア
ンカー型翼の両特性（吐出、剪断掻取り）、つま
りパドル翼の液を半径方向に吐出する特性と、馬
蹄型翼、アンカー型翼の壁面付着物を掻取り、飛
散、浮遊させる特性とを併せ備えている。
下端部に装着されており、その下端部は撹拌槽１
の底壁面に摺接している。このため、このボトム
パドル７は、従来公知のパドル翼と馬蹄型翼、ア
ンカー型翼の両特性（吐出、剪断掻取り）、つま
りパドル翼の液を半径方向に吐出する特性と、馬
蹄型翼、アンカー型翼の壁面付着物を掻取り、飛
散、浮遊させる特性とを併せ備えている。
６は格子翼で、撹拌軸２のボトムパドル７より
上位部分に装着されている。この格子翼６は、ア
ーム部分８とストリツプ９とから構成され、アー
ム部分８は槽径方向に延びる板棒状の２枚パドル
であり、ストリツプ９はアーム部分８と直角方向
に延びる板棒状のものである。このため、格子翼
６は、回転時、各構成部材端で液を剪断し細分化
すると共に、各構成部材の後側で発生する微小の
渦により前記細分化された液を混合する特性を備
えている。
上位部分に装着されている。この格子翼６は、ア
ーム部分８とストリツプ９とから構成され、アー
ム部分８は槽径方向に延びる板棒状の２枚パドル
であり、ストリツプ９はアーム部分８と直角方向
に延びる板棒状のものである。このため、格子翼
６は、回転時、各構成部材端で液を剪断し細分化
すると共に、各構成部材の後側で発生する微小の
渦により前記細分化された液を混合する特性を備
えている。
前記ストリツプ９は、アーム部分８の全部に跨
がり（第１図、第８図）、或いはそれぞれに互い
に独立して（第４図、第６図）組み合わされてい
る。
がり（第１図、第８図）、或いはそれぞれに互い
に独立して（第４図、第６図）組み合わされてい
る。
１０は平板型の邪魔板で、撹拌槽１の側壁面に
間隔をおき複数本配設されている。この邪魔板１
０は、撹拌槽１の側壁面下部から上部まで撹拌軸
２方向に連続しており、ボトムパドル７から吐出
された液を円運動させずに撹拌槽１上部まで上昇
させる特性を備えている。
間隔をおき複数本配設されている。この邪魔板１
０は、撹拌槽１の側壁面下部から上部まで撹拌軸
２方向に連続しており、ボトムパドル７から吐出
された液を円運動させずに撹拌槽１上部まで上昇
させる特性を備えている。
尚、撹拌軸２を槽外から駆動するための駆動装
置４を槽頂部側に設けた例につき説明したが、該
装置４を槽底部側に設けてよい。
置４を槽頂部側に設けた例につき説明したが、該
装置４を槽底部側に設けてよい。
この撹拌機では、撹拌操作の中で注目操作（混
合、溶解、各種反応等）により、また所要容量に
よりその構成部材比が設定されるが、その主な作
用は次に述べる通りである。
合、溶解、各種反応等）により、また所要容量に
よりその構成部材比が設定されるが、その主な作
用は次に述べる通りである。
格子翼６とボトムパドル７を回転させると、撹
拌槽１内に満たされた液は、ボトムパドル７によ
り槽底壁面への付着を防止されつつ半径方向に吐
出されて槽側壁面に衝突すると共に、邪魔板１０
により円運動を抑制されて槽上部へと上昇させら
れ、槽上部の側壁側から中心側へ移動して撹拌軸
２及び格子翼６の最上段アーム部分８の近傍から
下方へ移動し、ボトムパドル７の所へ戻る。
拌槽１内に満たされた液は、ボトムパドル７によ
り槽底壁面への付着を防止されつつ半径方向に吐
出されて槽側壁面に衝突すると共に、邪魔板１０
により円運動を抑制されて槽上部へと上昇させら
れ、槽上部の側壁側から中心側へ移動して撹拌軸
２及び格子翼６の最上段アーム部分８の近傍から
下方へ移動し、ボトムパドル７の所へ戻る。
かかる大きな循環流の中で、ボトムパドル７よ
り上位に配置された格子翼６のアーム部分８とス
トリツプ９により下降中の液が剪断細分化され、
この細分化された液は、アーム部分８とストリツ
プ９の後側に発生する微細渦に巻込まれて混合さ
れる。
り上位に配置された格子翼６のアーム部分８とス
トリツプ９により下降中の液が剪断細分化され、
この細分化された液は、アーム部分８とストリツ
プ９の後側に発生する微細渦に巻込まれて混合さ
れる。
上記の作用を図解したのが第９図、第１０図で
ある。
ある。
第９図に示される如く、ボトムパドル７は、従
来のパドル翼（第１１図）と異なり撹拌槽１の底
部に摺接配置されることにより、パドル翼と馬蹄
型翼、アンカー型翼としての両作用を併有する。
第１０図に示される如く、邪魔板１０は、ボトム
パドル７により槽側壁側に吐出された液が円運動
しないで上昇流となるようその発生を促進する作
用を有する。また、格子翼６のアーム部分８及び
ストリツプ９は、ボトムパドル７及び邪魔板１０
の働きで槽内を循環する液をその下降過程で細分
化、混合する作用を有する。
来のパドル翼（第１１図）と異なり撹拌槽１の底
部に摺接配置されることにより、パドル翼と馬蹄
型翼、アンカー型翼としての両作用を併有する。
第１０図に示される如く、邪魔板１０は、ボトム
パドル７により槽側壁側に吐出された液が円運動
しないで上昇流となるようその発生を促進する作
用を有する。また、格子翼６のアーム部分８及び
ストリツプ９は、ボトムパドル７及び邪魔板１０
の働きで槽内を循環する液をその下降過程で細分
化、混合する作用を有する。
一般に、撹拌槽での翼の特性と性能を表わす係
数として、混合開始数、翼外端から吐出された液
が撹拌槽内を何回循環すれば混合を完成させられ
るかという循環回数があるが、比較テスト結果
は、パドル翼（邪魔板なし）が４〜７回、螺旋状
リボン翼が２回であるのに対して、本発明のもの
（邪魔板付き）はその構成部材比により少し幅が
あるも１〜1.3回であつた。
数として、混合開始数、翼外端から吐出された液
が撹拌槽内を何回循環すれば混合を完成させられ
るかという循環回数があるが、比較テスト結果
は、パドル翼（邪魔板なし）が４〜７回、螺旋状
リボン翼が２回であるのに対して、本発明のもの
（邪魔板付き）はその構成部材比により少し幅が
あるも１〜1.3回であつた。
撹拌槽での翼の混合特性を表すものとして第１
１図に示すn.θM〜Re曲線がある。同図中ｎ・θMは
完全混合時間θM（sec）と翼の回転数ｎ（１／sec）
を乗じた翼に特有な値で、混合時間といわれ、翼
（槽条件も含む。）による液の混合性能を表す指標
である。Reは翼（槽条件を含む。）による液の乱
れ状態を示す指標で、レイノイズ数といわれ、
ｎ・d2・ρ／μで表される。ここで、ｎ：翼回転
数（１／sec）、ｄ：翼径（ｍ）、ρ：液密度
（Kg／m3）、μ：液粘度（Kg／ｍ・sec）． また、撹拌槽での翼の動力性能を表すものとし
て第１２図に示すNp〜Re曲線がある。同図中Np
は翼（槽条件も含む。）による液の動力性能を表
す指標で、動力数といわれ、Ｐ・gc／ρ・n3・d5
で表される。ここでＰ：動力（Kgｍ／sec、gc：
単位換算係数、ρ：液密度（Kg／m3）、ｎ：翼回
転数（１／sec）、ｄ：翼径（ｍ）． 前記ｎ・θM〜Re曲線とNp〜Re曲線は、Ｄ（槽
径）＝１ｍ、ｄ＝0.5ｍ、ρ＝1000Kg／m3のときに
得られたものである。これらの曲線を使用して、
μ＝0.5Kg／ｍ・sec（＝500c.p.）、ｎ＝1r.p.sとし
たRe＝500の状態で比較すると、混合時間ｎ・θM
は、本発明（Ｈ／Ｄ＝1.0のとき）ではＡ点の値
ａ＝16、従来ではＣ点の値ｃ＝80であるから、本
発明は従来に比して1/5の混合時間で済み、ｎ＝
１でも高い混合能力があることが分かる。また、
動力数Npは、本発明（Ｈ／Ｄ＝1.0のとき）では
Ｅ点の値ｅ＝５、従来ではＧ点の値ｇ＝８である
から、そのRe＝500の状態を作り出すのに必要な
動力値をＰ＝Np・（ρ・n3・d5）／gcで求める
と、本発明では15.94、従来では25.51となり、本
発明は従来に比して１／1.6の撹拌所要動力で済
むことが分かる。
１図に示すn.θM〜Re曲線がある。同図中ｎ・θMは
完全混合時間θM（sec）と翼の回転数ｎ（１／sec）
を乗じた翼に特有な値で、混合時間といわれ、翼
（槽条件も含む。）による液の混合性能を表す指標
である。Reは翼（槽条件を含む。）による液の乱
れ状態を示す指標で、レイノイズ数といわれ、
ｎ・d2・ρ／μで表される。ここで、ｎ：翼回転
数（１／sec）、ｄ：翼径（ｍ）、ρ：液密度
（Kg／m3）、μ：液粘度（Kg／ｍ・sec）． また、撹拌槽での翼の動力性能を表すものとし
て第１２図に示すNp〜Re曲線がある。同図中Np
は翼（槽条件も含む。）による液の動力性能を表
す指標で、動力数といわれ、Ｐ・gc／ρ・n3・d5
で表される。ここでＰ：動力（Kgｍ／sec、gc：
単位換算係数、ρ：液密度（Kg／m3）、ｎ：翼回
転数（１／sec）、ｄ：翼径（ｍ）． 前記ｎ・θM〜Re曲線とNp〜Re曲線は、Ｄ（槽
径）＝１ｍ、ｄ＝0.5ｍ、ρ＝1000Kg／m3のときに
得られたものである。これらの曲線を使用して、
μ＝0.5Kg／ｍ・sec（＝500c.p.）、ｎ＝1r.p.sとし
たRe＝500の状態で比較すると、混合時間ｎ・θM
は、本発明（Ｈ／Ｄ＝1.0のとき）ではＡ点の値
ａ＝16、従来ではＣ点の値ｃ＝80であるから、本
発明は従来に比して1/5の混合時間で済み、ｎ＝
１でも高い混合能力があることが分かる。また、
動力数Npは、本発明（Ｈ／Ｄ＝1.0のとき）では
Ｅ点の値ｅ＝５、従来ではＧ点の値ｇ＝８である
から、そのRe＝500の状態を作り出すのに必要な
動力値をＰ＝Np・（ρ・n3・d5）／gcで求める
と、本発明では15.94、従来では25.51となり、本
発明は従来に比して１／1.6の撹拌所要動力で済
むことが分かる。
また、混合前の液を同様のμ＝１／1000Kg／
ｍ・sec（1c.p.）、混合液の液をμ＝0.5Kg／ｍ・
sec（500c.p.）とすると、混合時間ｎ・θMは、粘
度が高くなるに従つて従来ではC0点からＣ点へ
と変化し、その値の変化量ｃ−c0は大きくなつて
混合性能が悪くなるのに対して、本発明（Ｈ／Ｄ
＝1.3のとき）ではB0点からＢ点へと変化し、そ
の値の変化量ｂ−b0はほとんど零となるから、撹
拌開始時（低粘度液）から混合終了時（高粘度
液）まで安定した混合特性があつて、反応槽とし
て効率良く製品の歩留まりも良いことが分かる。
ｍ・sec（1c.p.）、混合液の液をμ＝0.5Kg／ｍ・
sec（500c.p.）とすると、混合時間ｎ・θMは、粘
度が高くなるに従つて従来ではC0点からＣ点へ
と変化し、その値の変化量ｃ−c0は大きくなつて
混合性能が悪くなるのに対して、本発明（Ｈ／Ｄ
＝1.3のとき）ではB0点からＢ点へと変化し、そ
の値の変化量ｂ−b0はほとんど零となるから、撹
拌開始時（低粘度液）から混合終了時（高粘度
液）まで安定した混合特性があつて、反応槽とし
て効率良く製品の歩留まりも良いことが分かる。
さらには、第１３図に同じ完全混合時間θM
（sec）に対応する所要動力について従来と本発明
の例との比較を示す。これによれば、2000c.p.の
混合液、1c.p.の混合液とも本発明の方が従来に
比べ大幅に小さいことが分かる。逆に言えば、本
発明は小さな動力で従来と同等の性能を得ること
ができる。
（sec）に対応する所要動力について従来と本発明
の例との比較を示す。これによれば、2000c.p.の
混合液、1c.p.の混合液とも本発明の方が従来に
比べ大幅に小さいことが分かる。逆に言えば、本
発明は小さな動力で従来と同等の性能を得ること
ができる。
本発明は以上の構成よりなり、次の効果を奏す
るものである。
るものである。
(1) 翼回転数が低い値でも良い混合能力があるか
らレイノルズ数Reに対して広範囲に亘り混合
特性が良い。
らレイノルズ数Reに対して広範囲に亘り混合
特性が良い。
(2) 循環回数が非常に小さいから、完全混合状態
になるまでの時間（混合時間）が短い。
になるまでの時間（混合時間）が短い。
(3) 低速回転撹拌時の混合特性が高いから、マイ
ルドな撹拌ができる。
ルドな撹拌ができる。
(4) 撹拌所要動力が小さくて済み、それでいて従
来と同等の性能が得られる。
来と同等の性能が得られる。
(5) 低粘度液から高粘度液まで安定した混合特性
を有するから、反応槽として有効である。
を有するから、反応槽として有効である。
(6) 格子翼の構造上液面変化に対して混合特性が
安定している。
安定している。
第１図、第２図、第３図は本発明の第１実施例
を示す正断面図、−線断面図、−断面
図、第４図、第５図は本発明の第２実施例を示す
正断面図、−線断面図、第６図、第７図は本
発明の第３実施例を示す正断面図、−線断面
図、第８図は本発明の第４実施例を部分破断で示
す斜視図、第９図、第１０図は本発明の作用説明
図、第１１図はｎ・θM〜Re線図、第１２図はNp
〜Re線図、第１３図はθM〜Pv線図、第１４図は
従来のパドル翼を使用した撹拌機の概要図であ
る。 １……撹拌槽、２……撹拌軸、３……軸受、４
……駆動装置、５……カツプリング、６……格子
翼、７……ボトムパドル、８……アーム部分、９
……ストリツプ、１０……邪魔板。
を示す正断面図、−線断面図、−断面
図、第４図、第５図は本発明の第２実施例を示す
正断面図、−線断面図、第６図、第７図は本
発明の第３実施例を示す正断面図、−線断面
図、第８図は本発明の第４実施例を部分破断で示
す斜視図、第９図、第１０図は本発明の作用説明
図、第１１図はｎ・θM〜Re線図、第１２図はNp
〜Re線図、第１３図はθM〜Pv線図、第１４図は
従来のパドル翼を使用した撹拌機の概要図であ
る。 １……撹拌槽、２……撹拌軸、３……軸受、４
……駆動装置、５……カツプリング、６……格子
翼、７……ボトムパドル、８……アーム部分、９
……ストリツプ、１０……邪魔板。
Claims (1)
- １ 撹拌槽内中心部に槽外から回転可能な撹拌軸
を配設し、該軸に、撹拌槽の底壁面に下端部を摺
接させて槽底部に配置されるボトムパドルを装着
し、前記撹拌軸のボトムパドルより上位部分に、
アーム部分と該アーム部分と直角方向に延びるス
トリツプから構成される格子翼を装着すると共
に、撹拌槽の側壁面に下部から上部まで軸方向に
沿う複数本の邪魔板を間隔をおき配設したことを
特徴とする撹拌機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039548A JPS61200842A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 撹拌機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039548A JPS61200842A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 撹拌機 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5347775A Division JP2704488B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 攪拌方法 |
| JP8093669A Division JP2816963B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 攪拌機 |
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