JPH09136025A - 高粘度液処理装置 - Google Patents

高粘度液処理装置

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JPH09136025A
JPH09136025A JP7318596A JP31859695A JPH09136025A JP H09136025 A JPH09136025 A JP H09136025A JP 7318596 A JP7318596 A JP 7318596A JP 31859695 A JP31859695 A JP 31859695A JP H09136025 A JPH09136025 A JP H09136025A
Authority
JP
Japan
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stirring
axial direction
arms
casing
viscosity liquid
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Pending
Application number
JP7318596A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruyuki Nishimi
晴行 西見
Ryuichi Yatomi
隆一 彌富
Tomoo Inoue
智夫 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP7318596A priority Critical patent/JPH09136025A/ja
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  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】せん断強度を低減することにより、従来より高
い回転数での運転を可能にし、これによって表面更新特
性を高めて、処理速度を向上させる。高せん断特性を必
要とせず、かつ、高い物質移動が要求される処理液に有
効に適用でき、消費動力も少なくする。 【構成】ケーシングの両端部に平行2軸を横架し、これ
らの軸に夫々放射状に、かつ多段状に撹拌腕を取り付
け、各撹拌腕の長さを、両側の撹拌腕の先端が描く円軌
跡が軸方向からみて部分的に重なるような長さに設定
し、軸方向に並んだ撹拌腕の先端どおしを連結腕で連結
し、軸方向に門型を連ねた形状の連続した撹拌翼を形成
すると共に、一方の撹拌翼の放射方向の数を他方の軸の
撹拌翼の2倍とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、横型平行2軸にそれぞ
れ撹拌棒を取り付けてケーシング内に収容し、該ケーシ
ング内の被処理液をこれら平行2軸の回転により撹拌す
る液体処理装置、特に、粘性が高く、かつ、撹拌に伴な
う高せん断発熱を避ける必要のある各種液体の反応操
作、混合、撹拌その他各種の処理を行う高粘度液処理装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の高粘度液の撹拌装置として、撹
拌翼の外周端が描く軌跡に合せた2つの接合した円弧形
底部をもつケーシングを横形に設置し、このケーシング
内に平行2軸を貫通するように横架し、これらの軸に多
段状の撹拌翼を互い違いに重なるように取り付け、前記
平行2軸を互いに逆方向に回転させて撹拌翼に追従した
液流を生じさせ、さらに両側の撹拌翼の重なり合う部分
で液体間にせん断作用を与えて撹拌を行う構造のものが
知られている。1段当りの撹拌翼の羽根の枚数として
は、両側の撹拌翼とも同数とした6枚または4枚の羽根
をもつもの(例えばPCT/EP87/00736号国
際出願)あるいは両側の撹拌翼の羽根枚数を変えて一方
を3枚の羽根、他方を6枚の羽根で構成したもの(例え
ば特開平3−151033号特許公報)等がある。いず
れも軸方向でみて撹拌翼が軸間で部分的に重なるように
し、かつ、その平行2軸を前記撹拌翼が軸間で上方から
下方へ、または下方から上方へ噛み込むように互いに逆
回転させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高粘度液の撹拌処理
は、熱収支、せん断強度およびケーシング内での対象液
からの物質移動作用が重要な要素となる場合が多い。ま
ず、熱吸収に関しては、一般に高粘性流体を対象として
反応、脱揮あるいは混合等各種の操作をケーシング内で
達成しようとする場合、対象高粘性液を前記ケーシング
内で良好に流動させるために大きなエネルギーの投入
(撹拌力)が必要とされ、せん断熱(撹拌熱)が発生す
る結果となる。したがって、ケーシング内の対象液を所
定の温度に保持するためには何らかの手段でせん断に伴
なう撹拌熱の除去が必要となる。通常、ケーシングは外
部から冷却するようにしているが、このケーシングの外
側部に取り付けられた冷却ジャケットによる内部の液温
制御、徐熱操作に着目すると、対象とする液が高粘度液
である場合、以下の点で技術的な困難が伴なう。 (a)高粘度液の場合、冷却面となるケーシング壁面で
の液側の境膜伝熱係数は非常に小さな値となり、冷却ジ
ャケットによる伝熱性能は極端に悪化する。 (b)ケーシングの大形化に伴ない単位液量当りの伝熱
面積が減少する。伝熱係数そのものには変化がなくて
も、総合的に徐熱性能が低下することになる。 (c)また、発熱を伴う反応操作の場合、撹拌熱に加え
て反応熱の除去も必要となり、上記の如く困難な状況に
もかかわらず益々徐熱負荷は大となる。
【0004】次に、せん断強度(撹拌強度)について
は、前述の如く発熱の原因となるものの、以下のような
対象液の目的操作によっては必要不可欠である。 (a)各種の添加剤、コンパウンド等の均一分散を目的
とする混合操作、(b)極端に粘性の異なる2種以上の
液体の均一混合操作、(c)非相溶性の液体どおしの均
一混合、(d)反応特性上、強いせん断度を必要とされ
る系の操作、(e)液から固体への相変化を伴なう場
合、(f)以上のようなものの組み合せの操作。 一般に、液物質の移動のみでなく上記の如き無機、有機
材料樹脂のアロイ化、ブレンド、コンパウンディングと
称される操作が関与する操作領域には高せん断特性が有
効に機能する。
【0005】液物質移動操作は、特に次の2代表例のよ
うな処理には必要不可欠である。 (a)重縮合反応操作 例えば原料AとBから目的の製品Cを得る場合、反応副
成物Dが生成されるとする。反応速度を速めるためには
高粘度化する操作液中から効率よく物質Dを離脱させる
必要があるが、このためにも撹拌に伴なう物質移動速度
を高めなければならない。 (b)脱揮処理 未反応物や溶剤等を高粘性液中から除去、分離するため
にも物質移動は必要である。
【0006】一般に高粘度液の場合、物質移動速度は極
めて遅く、除去対象物を積極的に気液界面に晒す必要が
ある。この点、前述した平行2軸の横形撹拌装置は一般
の垂直撹拌翼を持つ槽型に比べ液量当りの気液界面面積
が大きくとれるので有利であり、さらに撹拌操作により
液体を流動させて気液界面の液を入れ替える(表面更
新)ことにより、飛躍的に物質移動量は増大する。
【0007】上述した特開平3−151033号公報に
開示された従来の高粘度液処理装置は、物質移動を目的
とした操作に優れ、また撹拌翼の各羽根の面積も広く、
2軸の軸間での羽根の重なり領域も大きいので、高せん
断特性を必要とする処理には極めて有効である。
【0008】しかし、高せん断特性を必要としない系、
用途に対しては、ただ単に余分な動力消費を伴なうせん
断発熱を招くのみである。高粘度液に対する伝熱性は前
述のとおりであり、撹拌熱の増大に追従できる徐熱性能
は得られない。したがって、現実的には、上記従来の高
粘度液処理装置は、運転操作範囲が熱収支とバランスす
る範囲に制約されることになる。つまり、内部液温度の
安定維持が困難であるため、徐熱能力を上まわる撹拌熱
が発生するような撹拌回転数以上では運転できない。
【0009】物質移動速度は撹拌回転数に比例するの
で、撹拌熱収支の問題がなければ撹拌回転数を上げ、表
面更新速度を増大することにより、物質移動速度を上昇
せしめ、所望の操作を効率よく達成したいが、従来の高
粘度液処理装置では高せん断特性という付加機能が付随
するため運転条件が制約され、本来の性能が発揮できな
いという問題があった。
【0010】本発明は、せん断強度を低減することによ
り、従来より高い回転数での運転を可能にすることによ
って表面更新特性を高めて、処理速度を向上させ得る高
粘度液処理装置を提供することにある。
【0011】本発明はまた、高せん断特性を必要とせ
ず、かつ、高い物質移動が要求される処理液に有効に適
用でき、単位消費動力も少ない高粘度液処理装置を提供
することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による高粘度液処
理装置は、ケーシングの両端部に該ケーシングを貫通す
る平行2軸を横架し、これらの軸に夫々放射状に、か
つ、軸方向に多段状に撹拌腕を取り付け、各軸の撹拌腕
の長さを、両側の撹拌腕の先端が描く円軌跡が軸方向か
らみて部分的に重なるような長さに設定し、軸方向に並
んだ撹拌腕の先端どおしを連結腕で連結し、軸方向に門
型を連ねた形状の連続した撹拌翼を形成すると共に、一
方の軸の撹拌翼の放射方向の数を他方の軸の撹拌翼の2
倍としたものである。
【0013】
【実施例】次に、本発明を実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の1実施例に係る高粘度液処
理装置の軸端側からみた側面図、図2は図1に示す実施
例の高粘度液処理装置を、ケーシングを除去した状態で
示した斜視図である。装置の外殻を構成するケーシング
1は後述の撹拌腕の外周縁が描く軌跡に合せた2つの円
弧状の底部1aを有し、また上部は前記撹拌腕との間に
或る間隔を置いて平板または略半円形の蓋体が取り付け
られて密閉されるようになっている。ケーシング1は横
置或いは若干傾斜させた状態に機台上に設置され、その
長手方向両端部には、低速軸2と高速軸3から成る平行
2軸が横架され、これらの軸2,3は軸端がケーシング
1の端部から突出し、かつ、矢印P,Qで示すように互
いに反対方向に回転するようにケーシング外部の駆動源
(図示省略)に連結されている。各軸にはそれぞれ軸方
向に間隔を置いて撹拌腕5a,7aが該軸の横断面で見
て放射状にのびるように装着されている。
【0014】低速軸2には、図2に示されるように、6
本の撹拌腕5aが周方向に等間隔に固着されている。こ
の6本の撹拌腕5aはいずれも軸方向に一定のピッチで
整列して配置され、また軸方向に整列した撹拌腕どおし
がその先端位置で該軸2と平行な連結腕5bによって連
結されている。即ち、撹拌腕5aと連結腕5bとによっ
て軸方向に門型を連ねた形状の連続した撹拌翼4を形成
している。また、高速軸3には、同様に図2に示される
ように、3本の撹拌腕7aが周方向に等間隔に固着され
ている。この3本の撹拌腕7aはいずれも前記低速軸側
の撹拌腕5aのピッチより大きい一定のピッチで軸方向
に整列して配置され、また軸方向に整列した撹拌腕7a
どおしがその先端位置で該軸3と平行な連結腕7bによ
って互いに連結されている。したがって、前記低速軸2
と同様に撹拌腕7aと連結腕7bとによって軸方向に門
型を連ねた形状の連続した撹拌翼6を形成している。な
お、前記撹拌腕5a,7aは角棒の形状に形成されてい
る。また、図示の実施例では低高速軸2,3は同じ外径
を有し、また両軸2,3の撹拌腕5a,7aは長さが互
いに等しく、これらの撹拌腕5a,7aの長さは、両側
の撹拌腕5a,7aの先端が描く円軌跡が軸方向からみ
て部分的に重なるような長さに設定されている。
【0015】図3は本発明の他の実施例を示すものであ
る。本実施例も基本的には図1,図2の実施例と同様で
あるから、主として相違点について説明する。図3にお
いて、低速軸2aには図2の例と同様に6本の撹拌腕9
aが周方向に等間隔に固着されると共に、軸方向に隣接
する撹拌腕9aは周方向に15°以下の角度で位相をず
らせて取り付けている。そして、軸方向に隣り合う撹拌
腕の先端どおしを連結腕9bによって互いに連結してい
る。したがって、撹拌腕9aと連結腕9bとによって、
軸方向に門型を連ねた形状の連続した撹拌翼8を形成す
ると共に、該撹拌翼は軸方向にスパイラル状に形成され
ている。
【0016】また、高速軸3aにも図2の例と同様に3
本の撹拌翼11aが周方向に等間隔に固着されると共
に、軸方向に隣接する撹拌腕11aは周方向に前記低速
軸2a側の撹拌腕9aのねじれ角(前記の15°以下)
の半分、即ち7°以下の角度でで位相をずらせて取り付
けている。そして、軸方向に隣り合う撹拌腕の先端どお
しを連結腕11bによって互いに連結している。したが
って、前記低速軸2aと同様に撹拌腕11aと連結腕1
1bとによって軸方向に門型を連ねた形状の連続した撹
拌翼10を形成すると共に、該撹拌翼は軸方向にスパイ
ラル状になるように形成されている。
【0017】したがって、図3の実施例においては、低
速軸2aと高速軸3aとが互いに逆方向に回転した時、
被撹拌物は撹拌翼8,10のリードによって軸方向の送
り作用が働き、撹拌と同時にケーシング1(図1)内で
移送される。この時、ケーシング1の取り付けを移送方
向に向って下向きに傾斜させておけば移送効果がより向
上する。
【0018】なお、前記撹拌翼8,10のリード角およ
びケーシング1の取り付け傾斜角は被処理物の性状、処
理目的等に応じて最適の角度に選定される。
【0019】また、上述の実施例では撹拌腕5a,7a
の各段の放射方向にのびる本数を低速軸側で6本、高速
軸側で3本としたが、本発明はこの形態に限定されるも
のではなく、例えば低速軸側が4本、高速軸側が2本の
撹拌腕としてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
行2軸にそれぞれ固着された撹拌部材の軸間での重なり
領域をなくすることにより、高粘度液に対するせん断強
度が低減され、一定の撹拌消費動力に達する撹拌回転数
を従来よりも大幅に高くでき、また高回転数でも撹拌熱
の過大な上昇がなく、安定した槽内液温度の維持が図ら
れる。回転数を高くできることから、撹拌混合性能に加
えて気液界面の液表面更新頻度を増加させ、物質移動速
度の増大、処理能率の向上を達成できる。またこれによ
り、高粘度液の撹拌・混合処理だけでなく、例えば以下
に列記する製品の製造プロセス中におけるあらゆる種類
の重合反応工程、脱モノマー工程、脱溶剤あるいは脱触
媒工程、各種分離工程、冷却工程その他乾燥工程等各種
の処理操作において処理速度の向上を達成できる。
【0021】上述の本発明の適用例に係る製品は以下の
通りである。 a.熱可塑性樹脂 高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリ−4−メチルペンテン−1、アイオノマー、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ABS樹脂、A
S樹脂、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリビニルア
ルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、セルロ
イド、セルロースアセテートプラスチックス、 b.熱硬化性樹脂 エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹
脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シ
リコーン樹脂、 c.エンジニアリングプラスチックス ポリアミド樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、
変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンス
ルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエ
ーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイ
ミド、フッ素樹脂、 d.ポリマーアロイ PA/PPE、PA/エラストマー、PA/PO、PA
/ABS、POM/エラストマー、PC/ABS、PC
/PBT、PC/PET、PC/PMMA、PBT/A
BS、PBT/PET、PBT/PPE、PPE/HI
PS、 e.炭素繊維 f.合成ゴム SBR、NBR、BR、IR、CR、EPM、EPD
M、 g.熱可塑性エラストマー スチレン系、1,2−PB系、オレフィン系、ウレタン
系、エステル系、アミド系、塩素化PE系、PVC系、
ポリフルオロカーボン系、および、その他のTPE、 h.無機材料 i.液晶性プラスチックス j.生分解性プラスチックス 乳酸系、脂肪族系他すべてを含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例による高粘度液処理装置の軸
端側からみた側面図である。
【図2】図1に示す実施例のケーシングを除去した状態
の部分的な斜視図である。
【図3】本発明に係る高粘度液処理装置の他の実施例を
示す部分的な斜視図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 低速軸 3 高速軸 4,6 撹拌翼 5a,7a 撹拌腕 5b,7b 連結腕 8,10 撹拌翼 9a,11a 撹拌腕 9b,11b 連結腕

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシングの両端部に該ケーシングを貫通
    する平行2軸を横架し、これらの軸に夫々放射状に、か
    つ、軸方向に多段状に撹拌腕を取り付け、各軸の撹拌腕
    の長さを、両側の撹拌腕の先端が描く円軌跡が軸方向か
    ら見て部分的に重なるような長さに設定し、軸方向に並
    んだ撹拌腕の先端どおしを連結腕で連結し、軸方向に門
    型を連ねた形状の連続した撹拌翼を形成すると共に、一
    方の軸の撹拌翼の放射方向の数を他方の軸の撹拌翼の2
    倍としたことを特徴とする高粘度液処理装置。
  2. 【請求項2】前記軸方向に並んだ撹拌腕の先端どおしを
    連結した連結腕は前記平行2軸と平行であることを特徴
    とする請求項第1項に記載した高粘度液処理装置。
  3. 【請求項3】前記軸方向に並んだ撹拌腕を周方向にずら
    して取り付け、前記連結腕によりスパイラル状に連結さ
    れていることを特徴とする請求項第1項に記載した高粘
    度液処理装置。
JP7318596A 1995-11-13 1995-11-13 高粘度液処理装置 Pending JPH09136025A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109513409A (zh) * 2018-11-14 2019-03-26 蔡素真 一种提高化学实验效率的方法
CN109513410A (zh) * 2018-11-14 2019-03-26 蔡素真 一种用于化学反应实验的反应釜
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