JPS5836626A - 分散混合装置 - Google Patents

分散混合装置

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JPS5836626A
JPS5836626A JP56133354A JP13335481A JPS5836626A JP S5836626 A JPS5836626 A JP S5836626A JP 56133354 A JP56133354 A JP 56133354A JP 13335481 A JP13335481 A JP 13335481A JP S5836626 A JPS5836626 A JP S5836626A
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fluid
conduit
spiral element
injection
pipe
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Yoshiro Maeda
前田 喜朗
Tadashi Ogura
小倉 忠
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Noritake Co Ltd
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Noritake Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3141Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit with additional mixing means other than injector mixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4314Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • B01F25/43141Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles composed of consecutive sections of helical formed elements

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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】 本発明は、主流体を通過させるための導管の管壁に注入
流体の注入口を形成した分散混合装置に関し、特f:高
粘性主流体(二対しスチーム等のガス状流体を混合する
方法ζ二角いるための装置、或いは混合に際して体積、
粘度その他の流体の性質が変化するような場合に用いる
ための分散混合装置(二関する。
主流体に、これとは異なる種類の流体を注入して混合す
る方法としては、例えばラインミキサーの流入口側にT
字管、ノズル付1字管あるいはマルチ注入口を有する管
等の注入口部を備えた管を接続せしめ、主流体に、これ
とは異なる種類の流体を注入口より注入して得られる合
成流を後続のラインミキサーにより混合する方法が知ら
れている。
しかしながら、主流体と注入流体の物性が著しく異なる
場合、例えば液体や固体含有液体等の主流体にスチーム
を混合する場合、さらに混合した結果化学変化を起どす
場合、例えば混合すると粘性が非常に高くなる澱粉乳を
直接スチームを混合し加熱する場合、前記従来法によれ
ば均質な混合流体が効率よく得られないという問題を有
している0 例えば、スチームを液体の主流体と混合する装置として
は、一般にテーパー状(:下流に向って断面の拡大する
ベンチュリ一部を主流体の導管に形成し、該ベンチュリ
一部の管壁に極めて多数の注入ノズルを配設して高圧の
スチームを注入するものが用いられている。しかし、こ
の方法では、高粘性の主流体を攪拌することは圧損が過
大であるため困難であり、流量の変動(二対して混合使
用範囲が狭くて均一混合性が不十分であり、騒音振動発
生、ベンチュリ一部に多数の注入口を穿設する必要等の
問題がある。特に澱粉分散液にスチームを注入して糊を
製造する場合、粘性の著しい変化(;よる混合不良のた
めいわゆる継粉の生成とか注入口の閉塞が生じ易く、粘
度の急増により混合不足となりかつ圧損も大となるとい
う欠点があった。
本発明は、これらの従来法の欠点を解消せんとするもの
である。即ち、本発明冒頭に掲記の形式の分散混合装置
C:おいて、導管内に管軸を中心として捩られたスパイ
ラルエレメントを配設し、該スパイラルエレメントの外
周部管壁に注入口を配し、その下流部にスタティックミ
キサーを配したことを特徴とする。さらに本発明は、該
導管を断面半径が拡大するテーパー状に形成し、その内
部;ニテーパー状外周をなすスパイラルエレメントを配
設した分散混合装置を提供する。
以下本発明について好ましい実施態様に基づき詳述する
第1図において、本発明の一実施例たる分散混合装置1
0は注入部2と後続するスタティックミキサ一部1とか
ら基本的に構成され、画部分1゜2は導管11を本体と
し、注入部2の管壁には注入口3が複数開口しており、
注入部2の導管11内にはスパイラルエレメント4が嵌
装されている。
スタティックミキサ一部1は、それ自体公知のものであ
り、例えば約180度捩りの捩り羽根12をその端部が
はゾ直交し、かつ互いに捩り方向が逆転するように交互
f二嵌装して形成される(例えば、特公昭44−829
0号公報、特公昭52−17264号公報等に記載のも
の)。
注入部2内部のスパイラルエンメント4は一枚の檄を管
軸を中心として捩ったものであり、少なくとも360度
以上の捩り角度を有し、通常は360〜720度である
。実用上の上限は約3600度であるがこれは捩り板の
製造上及び注入部の実用上の設計に従つものであって必
ずしもこの上限捩り角度には限定されない。
注入部2の導管11の管壁(=は、注入口3が少なくと
も2以上、通例2の整数倍数、スパイラルエレメント4
により区画される導管11内各管室に少なくとも1以上
分配されるよう、配される。
実際の注入部2の数とその分配は、目的に応じ選択され
、管壁の円周方向及び軸方向の間隔、又は適当なラセン
回転角度間隔をもって配される。
注入口3の導管11C:対する取付角度は、軸方向断面
においては第1図に例示する通り、主流体の流れの向き
(:軸C=対し所定角度傾斜することが好ましい。軸に
直交断面においての注入口3の導管11(二対する取付
角度は、管壁に直交(半径方向)する角度をもって足り
る(取付の容易性と効果上)が、スパイラルエレメント
4の捩りの方向C:管壁接線I:対し所定角度斜交して
注入することもできる。本発明においてはスパイラルエ
レメント4のラセン旋回流作用により注入口3からの注
入流体5は旋回しっ\分散混合されるので軸直交断面に
おける注入口3の注入角は、形成されるラセン旋回流の
向きに反しない角度である限り許容される。
注入口3の口径、数は混合すべき注入流体5の流量に応
じて定められ、一般に注入流体5の注入速度は主流体6
の流速よりも実質上火なことが好ましいが、混合の必要
に応じて適宜選択される。
注入口3に至る注入流体5の注入導管13は、注入口3
の配置に応じて形成されるが、構成の簡単さく製作上の
容易性)からは、−例として第1図図示の如く、直管状
としてこれから注入口3を分岐させ、注入導管13の端
はプラグ8を螺着するO 注入口3はその注入導管13との分岐点から注入口3と
反対の向きに延びる延長部3aを形成することが好まし
く、その先端はプラグ8により螺着し、注入口3の閉塞
時及びその予防のための注入口3の清掃を容易にする。
導管11は通例注入部2とスタティックミキサ一部1と
同じ口径のもので足り、スタティックミキサ一部として
出来上りのものを用Oる場合、その堆付機構に従いフラ
ンジ、螺合等により結合される。好ましくは、スタティ
ックミキサ一部1の後続の最初の捩り羽根?2aは、注
入部2のスパイラルエレメント4の捩りの向きと逆とし
さらに好ましくはスパイラルエレメント4の端部4aと
捩り羽根12aの端部とは交叉させる。
なお、複数個の注入口を設けておき、実際の使用時にそ
のうちのいくつかを使用しないでおくことも、もちろん
できる。また、複数個の注入口より相互に種類を異にす
る注入流体を注入することもできる。
以上の実施例では、注入部2は一様口径の導管11によ
り構成されているが、第2図に示す通り注入部2aを断
面半径が拡大するテーパー状導管9として形成し、その
内部にテーパー状外周をなすスパイラルニレメン)4b
を嵌合して注入部2’aを構成する。その他の条件は第
1の実施例と大略同様でよい。
この構成によれば、注入流体5の流入混合により急な性
状変化を生じ粘度が急上昇するような流体の混合(反応
を伴う場合等も含む)に有用である。即ち、粘度の上昇
により通例の主流体6の流入口の口径のま\では、過大
な圧損が生じポンプ圧を大きくとらなければならず、装
置の耐圧力も太き(しなければならない問題を軽減でき
る。
この具体例は、前述の澱粉乳(懸濁液)を主流体として
これにスチームを注入して糊料を製造するような場合で
ある。この場合スチーム(二よる加熱の結果、澱粉はア
ルファ化して高粘度の糊料になるが、従来の混合方法で
は、スチームの混合が十分均一≦;行なわれず、局部的
に綿粉が生ずることが多かったが、本発明の装置(=よ
れば均一な糊料が得られる。
なお、既述のスパイラルニレメン)4,4bはその基本
的役割として、流体を旋回混合させることであるが、特
に同一方向に捩られている点で、従来のスタティックミ
キサー(混合効率の点から捩り羽根は1枚毎C二捩りの
向きを反転させて組立てられる)とは異なっている。捩
り羽根を交互に捩りの向きを反転させた場合には、注入
流体5(スチーム等)の流速による強制旋回力とこれに
伴う注入分散効果が阻害される。
本発明のスパイラルエレメント4,4bは製作上の容易
性から、短いものは一体で構成されるが、長大な場合に
は適宜分割して製作して組立てられる。同一の捩りの向
きに、従来のスタティックミキサー用捩り羽根を連続し
て結合又は組立てて、スパイラルエレメント4とするこ
とは当然本発明に属する。本発明のスパイラルエレメン
ト4の捩りの急さは1回捩り180度の軸方向長さlと
直径dとの比軸で表わされるが、l/d = 0.7〜
1が好ましく、従来のスタティックミキサー用の捩り羽
根に一般的とされているl/、3 = 1〜3とはその
好ましい範囲が異なる。目的が急な旋回流を生ぜしめる
ことにあるからである。
本発明では注入口の数は、スパイラルエレメントによる
強力な旋回混合効果のため、従来法と比して本質的に減
少できる(特(ユベンテユリータイプのものに比して数
十分の1となる)ので、製作が極めて容易であり、注入
口(ノズル)の点検、清掃も容易(二できる。
以上詳述の通り、本発明によれば、高粘度流体の混合が
均一に行なわれ、特に混合により粘度の急上昇する流体
間の分散混合が容易となり、装置としての構成が簡素化
され、混合操作の圧損、減少により、製作、操作、メイ
ンテナンスコスト共軽減されるものである。
また、本発明の分散攪拌装置によれば、従来の単に導管
に注入口分岐を備えた注入部と公知スタティックミキサ
ーとを接続したものに比し同一の混合度を得るための装
置の長さを短縮できる。本発明では、注入部においても
すでにかなり十分な混合が行なわれつるからである。
以下、操作実施例により本発明の詳細な説明する。
実施例1 流体のスチームによる加熱 第1図に示す装置を用いて、常温の澱粉糊のスチームに
よる加熱を下記条件にて行なった。注入部Cニスパイr
゛ル状エレメントを有さない装置で同様に行なった場合
と比較し、スチームが注入部で均一分散されるためスチ
ームの凝縮に伴う騒音振動の発生が一段と減少するとと
もに、より均一な温度の流体が得られた。
加熱条件:澱粉糊冷液11201A1r (30℃、比
重1.2゜粘度300cp)を主流体として、蒸気(圧
力10kVcdG)を81kVhr注入した。生成流体
は温度70±3℃、粘度80〜]00cp、装置通過圧
損は0,5.軸以上であった。
実施例2 スターチクツカー 第2図に図示の形式の装置(テーパー人ロロ径22fl
、テーパー出ロロ径52.7ff、スパイラルエレメン
ト捩り角度450度、テーパ一部(注入部)長さ23(
1m、スタティックミキサーは口径2インチ(5011
F)、180度捩り羽根を交互に反転捩り方向にて端部
を直交させて4枚配しξ比重とした)により、澱粉24
的を含有する澱粉乳のスチームによる加熱混合により糊
料化した。
澱粉乳は圧力2.5 kVIc、にてポンプにて流[1
1000偽、で圧送し、飽和スチームを注入口(ノズル
口径1/8インチ(30φ)×5個)から圧力3 ’f
dG。
流量124 kVhrで注入して、澱粉糊料(90℃)
を得た。糊料は均一なものであり、綿粉は含まれず、ス
チーム加熱による圧損の上昇はわずかであった(ポンプ
出口圧でプラス1.5 kg/;−4以内)。また騒音
振動の発生はわずかであった。
比較例 第4図(−示す公知のベンチュリー形式の装置(入口口
径1112インチ(3811m1)、ベンチュリーしぼ
り部口径20’1lll、出ロロ径IWインチ(38請
)、ノズル2ffφ×300個)を用いて実施例2と同
機の澱粉乳を5001/hrでポンプ圧送し、実施例2
と同様(ニスチームを注入混合して糊料化した。
大きな騒音70〜90 (dB)発生と共に、ポンプ圧
は急上昇して5に’l/dGに達し、送給量は50 ’
Atに低下した。生成した糊料(;は、かなりの量の綿
粉が含まれ、その均一化は不可能であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の軸方向断面図、第2図は他
の一実施例、第3図は、第1図1−1断面、及び第4図
は、従来のスチームクツカーの一例を夫々示す。 1・・・スティックミキサ一部 2.2a・・・注入部     3・・・注入口4.4
k・・・スパイラルエレメント 5・・・注本流体     6・・・主流体7・・・混
合流体     8・・・プラグ11・・・導管 特許出願人 株式会社ノリタケカンパニーリミテド代理
人弁理士 加 藤 朝 道

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)主流体を通過させるための導管の管壁f二注入流
    体の注入口を形成した分散混合装置において、該導管内
    に管軸を中心として捩られたスパイラルエレメントを配
    設し、該スパイラルエレメントの外周部管壁に注入口を
    配し、その下流部(−スタティックミキサーを配したこ
    とを特徴とする分散混り角度を有する特許請求の範囲第
    1項記載の装置。 (3)前記注入口は、該スパイラルエレメントにより区
    画形成される導管内各管室に少なくとも1以上配される
    特許請求の範囲第1項又は第2項記載の装置。 (4)主流体を通過させるための導管の管壁(=注入流
    体の注入口を形成した分散混合装置において、該導管を
    主流体入口から断面半径が拡大するテーパー状に形成し
    て該テーパー状導管内に管軸を中心として捩られテーパ
    ー状外周をなすスパイラルエレメントを配設し、該スパ
    イラルエレメントの外周部管壁に注入口を配し、その下
    流部にスタティックミキサーを配したことを特徴とする
    分散混合装置。 (5)前記スパイラルエレメントは360°以上の捩り
    角度−を有する特許請求の範囲第4項記載の装置。 (6)前記注入口は、該スパイラルエレメントにより区
    画形成される導管内各管室に少な(とも1以上配される
    特許請求の範囲第4項又は第5項記載の装置。
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