JPH0226532B2 - - Google Patents

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JPH0226532B2
JPH0226532B2 JP60181646A JP18164685A JPH0226532B2 JP H0226532 B2 JPH0226532 B2 JP H0226532B2 JP 60181646 A JP60181646 A JP 60181646A JP 18164685 A JP18164685 A JP 18164685A JP H0226532 B2 JPH0226532 B2 JP H0226532B2
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JP
Japan
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turbine
fluid
container
stirring
rotating shaft
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JP60181646A
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JPS6242729A (ja
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Yataro Nagai
Sanjiro Nagai
Mitsuyoshi Matsushita
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Tanken Seiko KK
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Tanken Seiko KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/25Mixers with both stirrer and drive unit submerged in the material being mixed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/8111Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow with the inflow from one side only, e.g. stirrers placed on the bottom of the receptacle, or used as a bottom discharge pump the stirrers co-operating with stationary guiding elements, e.g. surrounding stators or intermeshing stators
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    • B01F35/32045Hydraulically driven

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は高温環境下の密閉容器内の気体や液
体等の流体を撹拌する装置に関する。
<従来の技術> 高温環境下の加圧又は減圧下で、流体の撹拌を
必要とする場合が屡々ある。その例として、たと
えば複合材製造に利用される反応槽や、オートク
レーブ、ゴム加硫材熱処理槽、電気炉、熱処理
炉、培養槽等が挙げられる。
これらの槽や炉等の密閉容器において、温度や
湿度の分布を急速に均一化するためや、反応流体
の反応促進のために撹拌が行われる。このような
撹拌を行なう場合、高温環境下にモータ等の動力
源を設置することは困難であるため、通常密閉容
器外に電動機等の動力源を装備し、回転シヤフト
を容器に貫通させて容器内で撹拌翼等を装着して
撹拌するように構成している。
<発明が解決しようとする問題点> しかし上記した従来の撹拌装置は、回転するシ
ヤフトが密閉容器自体を貫通するため、該貫通部
の回転軸シールを行わなければならない問題があ
つた。このシールは、通常メカニカルシールやラ
ビリンスシール或いはオイルシールやグランドパ
ツキン等の軸封装置により行われるが、これら軸
封装置は周知のように必ずしも完全に漏洩を防止
し得るものではなく、特に密閉容器内が高温高圧
の場合や撹拌翼の回転が速い場合にはシール性を
十分に維持できず、装置の信頼性が大幅に低下す
る問題があつた。
またダブルメカニカルシールを用いた場合、そ
の内部の潤滑冷却用オイルが洩れ込み容器内の高
温、高圧の流体と接触して自然発火した事故等も
発生している。
そのため、従来は撹拌を必要とする場合でも十
分な撹拌が行われず、また軽量気泡コンクリート
の高温、高圧蒸気養生缶のように撹拌を行うのが
有利であるにもかかわらず、実際には容器内の撹
拌操作が行われていない分野が多かつた。
したがつて、高温、更には高圧等の条件下で、
漏洩や火災事故等が生じず、確実に撹拌を行い得
る装置が開発されたならば、その産業上の利用性
には極めて大きいものがあるといえる。
<問題点を解決するための手段> 本発明は上記した観点に基づいてなされたもの
で、被撹拌流体密閉容器に回転軸を貫通させる必
要がなく、高温、高圧密閉容器でも確実に撹拌を
行い得る撹拌装置を提供することを目的とするも
のである。
本発明の撹拌装置は、まず気体や液体等の被撹
拌流体密閉容器内に設置されるタービン室を有す
る。ここでタービン室は完全に密閉された空間で
なくとも良く、現在の技術で許容される程度の漏
洩はかまわないが、被撹拌流体のタービン室内へ
の流入或いはタービン回転用流体の密閉容器への
流出は極力少なくすることが望ましい。そのため
にこのタービン室には後記する回転軸との間に軸
封装置を設けてある。
このタービン室内にはタービン翼が装備され、
このタービン翼を回転駆動するための流体を容器
外からタービン室内に導入する流体供給装置が設
けられている。タービン翼回転に供した流体は、
適当な排出装置を設けて密閉容器外に排出しても
良いし、問題がなければ密閉容器内に漏出させて
も良い。タービン翼は、この回転をタービン室外
に伝達する回転軸に連結されており、タービン室
外には撹拌翼等の撹拌体が該回転軸に連結されて
いる。この回転軸とタービン室の間には前記した
ように軸封装置が設置されている。また回転軸は
2以上の球体の回転接触により支持されており、
これにより無給油が可能になつている。
タービン翼を回転駆動させるための流体として
は、空気、N2、Ar等の不活性ガス、或いはスチ
ーム等気体や液体が使用可能である。
このタービン翼回転駆動用流体は、全く別途に
供給しても良いが、場合によつては密閉容器を加
圧、加熱するガスやスチームを用いても良い。即
ち、これらのガスやスチームは通常高圧発生源タ
ンクから減圧弁を通して規定値におとされている
が、この減圧弁を経由することなく高圧発生源タ
ンクより直接タービン室内に導入してタービン翼
回転駆動に供することも可能である。回転駆動に
供した後の排出分は、密閉容器内に漏洩させ加
圧、加熱に利用しても良いし、また系外に取出し
別途の加圧、加熱に用いても良い。この構成によ
り駆動コストの低減が図れる。
<作用> 以上の構成において、容器外から流体をタービ
ン室内に供給し、タービン翼を回転させれば、こ
の回転は回転伝達装置により撹拌体に伝達され、
撹拌体を回転せしめる。これにより密閉容器内の
被撹拌流体の撹拌が行われる。流体供給装置は、
密閉容器外に設けられており、高温雰囲気に接触
することがないからその動力装置であるモータ等
の損傷等を生じることがない。
また容器に回転軸等を貫通させる必要がないか
ら、軸封等の配慮をする必要がなく、容器内が高
温や高圧或いは撹拌体の回転速度が速い場合でも
漏洩の危険がなく、確実な撹拌を行うことができ
る。
更に容器内の流体がタービン室に漏洩すること
等がなく、例え漏洩したとしても、若干量である
上容器外に直接漏出することがない。
また2以上の球体の回転接触による軸受けによ
り高速回転に耐えることができる上、無給油とす
ることが可能であるから高温下での潤滑油に起因
する火災等を防止できる。
<実施例> 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
第1図において被撹拌流体の密閉容器X内に本
発明に係る撹拌装置の本体Aが配置されている。
この本体Aは円筒形状をなし、その下半分がター
ビン室1となつており、上半分が後述する撹拌翼
5の回転空間となつている。
タービン室1内には、タービン翼2が水平方向
回転可能に装着されている。またこのタービン室
1には該タービン翼2を回転させるための流体を
供給するための小口径の噴出ノズル30が設けら
れている。この噴出ノズル30はタービン室1の
側周に設けられており、本体Aを貫通する導通孔
31を介して導入管32と接続されている。導入
管32は容器Xの壁を貫通して容器外に導出し、
制御バルブ33と圧縮機、送風機或いはポンプ等
34を介して流体源(図示せず)と接続されてい
る。制御バルブ33は後述する圧力制御装置7に
コントロールされている。これらノズル30、導
通孔31、導入管32、制御バルブ33、ポンプ
等34及び流体源とで流体供給装置3を構成して
いる。
またこの実施例では、タービン室1からタービ
ン翼2の回転に供した流体を容器X外に排出する
ように構成している。即ちタービン室1の底面に
は排出孔35が形成され、ここに排出管36が接
続され、この管36は容器X壁を貫通して容器外
に導出し、制御バルブ37を介してここから流体
を排出するようになつている。該制御バルブ37
もまた後述する制御装置7によりコントロールさ
れている。
導入管32及び排出管36の容器X壁貫通部
は、これらの管がシヤフトのように回転するもの
ではないため、シールは容易であり、かつ漏洩等
も生ずることがない。
タービン翼2は回転軸4により回転可能に支持
されている。この回転軸4はタービン室1の上下
において貫通し、本体Aの上下端で軸受6,6に
支持されている。タービン室1の上下の回転軸貫
通部には軸受兼軸封装置40,40が形成されタ
ービン室1のシール性を高めている。軸受兼軸封
装置40としては種々のものが採用可能である
が、この実施例ではプツシング式のラビリンスシ
ールを用いている。これには密閉容器内が高温で
あるため、カーボン、セラミツク等の固体潤滑性
とを有するものを採用するのが望ましい。
回転軸4の上端には撹拌翼5が装着され、ター
ビン翼2の回転を撹拌翼5に伝えている。即ち回
転軸4が直接タービン翼2の回転を伝達する回転
伝達装置となつている。撹拌翼5は、本体Aの上
半分の回転空間50において水平方向に回転する
ようになつている。本体Aの上端面には回転空間
50内に被撹拌流体を導入させるための流入口5
1が形成され、上半分の側周には流出口52が形
成されており、撹拌翼5の回転により矢印方向の
流れが生じ、この流れにより密閉容器内の被撹拌
流体を撹拌するようになつている。流入口51と
流出口52の位置や大きさ、或いは数量等は必要
とする撹拌流量や本体Aの容器X内の位置等に応
じて適宜決定すればよい。
なお、タービン翼2、軸受兼軸封装置40等の
材質は種々のものが使用可能であるが、この実施
例ではカーボン材を用いている。カーボン材を用
いた場合、タービン翼を軽量とすることができ、
また軸受兼軸封装置を無給油軸受とすることがで
きる。カーボン材以外でも有機材料、無機材料、
金属材料又はその複合材料等軽量で無給油潤滑性
を有するものであれば同様の効果を得ることがで
きる。
また、被撹拌流体が液体の場合、タービンを回
す流体を気体とし、排出管等を設けずに軸封装置
40から積極的に容器X内の被撹拌流体内に漏出
させ、撹拌翼5による撹拌に加えて気体の気泡に
よる撹拌を行わせるように構成しても良い。
導入管32と排出管36及び容器X内には、
夫々その圧力P1,P2,P3を測定するための圧力
測定装置70,71,72が設けられており、圧
力値P1,P2,P3が圧力制御装置7に入力し、こ
こで制御バルブ33,37をコントロールし、
P1=P2+ΔPとなるように制御している。このΔP
は概略数気圧程度であるが、必要なタービン翼回
転数に応じて決めれば良い。
またP2とP3はほぼ同圧にコントロールしター
ビン室1に軸受兼軸封装置40を通して被撹拌流
体が流入したり、また逆に回転駆動用流体が密閉
容器X内に流出したりしないようにしてある。
次に軸受6について、第2図に示す拡大図に基
づいて説明する。
ここでは、従来の一般的なピボツト軸受を用い
ず、無給油でかつ高熱、高回転に耐えるべく特殊
な構成の軸受としている。即ち受皿60に第3
図、第4図に示すように複数のボール61を置
き、該ボール61の上に更に単数のボール61′
を置き、このボール61′を回転軸4の先端部に
形成したスリ鉢状の溝41に嵌合させて軸4を支
持している。ボール61の材質としては潤滑油を
必要としないカーボン、SiC、超硬合金、サフア
イア、セラミツクス等耐触性、耐摩耗性の高いも
のを被撹拌流体の性状及び温度に応じて用いるの
が望ましい。
ボール61の数や重ねる段数は適当に増減可能
であり、例えば第5図に示すように軸4にも受皿
60を設け、夫々の受皿60に複数のボール61
を置き、その中間に1個のボール61′を介装さ
せ3段に構成すること等も可能である。
なお下側に受皿60はバネ62に支持され、上
下方向可動となつており、回転軸4等の熱膨張を
吸収し得る構造となつている。
以上のような構造の軸受けによれば、ボール6
1のすべり量が従来のピボツト軸受より減じるた
め無給油が可能となり、かつ摩耗が少なくなる。
そのため高温雰囲気又は液中においてもPV値を
高くとれ、回転軸4の高速回転に耐え得るものと
することができる。
以上の構成において、流体供給装置3から空気
等の流体を送れば、タービン2が回転し、これに
伴い撹拌翼5が回転する。これにより被撹拌流体
に流れが生じ、撹拌が行われる。またこの構成で
は回転軸等を容器Xに貫通させる必要がないか
ら、密閉容器からの機外漏洩等が生じることがな
い。
<発明の効果> 以上説明したように、本発明の撹拌装置によれ
ば、密閉容器外に漏洩等を生ずることなく環境条
件を問わず確実な撹拌を行うことができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の撹拌装置の一実施例を示す正
断面図、第2図は軸受部の拡大断面図、第3図と
第4図はボールの配置図、第5図は他の軸受けの
例を示す拡大断面図である。 1……タービン室、2……タービン翼、3……
流体供給装置、4……回転軸、5……撹拌翼、6
……軸受け、7……圧力制御装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被撹拌流体密閉容器内に装備されたタービン
    室と、 該タービン室内に設けられたタービン翼と、 該容器外に設けられ、該容器外からタービン室
    内に該タービン翼を回転させるための流体を供給
    する流体供給装置と、 前記タービン室内から密閉容器内に突出し、前
    記タービン翼の回転をタービン室外に伝達する回
    転軸と、 該回転軸とタービン室の間をシールする軸封装
    置と、 タービン室外において該回転軸に連結された撹
    拌体と、 前記回転軸を2以上の球体の回転接触により支
    持する軸受けと を有することを特徴とする流体撹拌装置。
JP60181646A 1985-08-08 1985-08-21 高温環境下の流体攪拌装置 Granted JPS6242729A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60181646A JPS6242729A (ja) 1985-08-21 1985-08-21 高温環境下の流体攪拌装置
PCT/JP1986/000425 WO1987001052A1 (fr) 1985-08-21 1986-08-19 Agitateur de fluide
DE8686904942T DE3685323D1 (de) 1985-08-21 1986-08-19 Ruehrvorrichtung fuer fluessigkeiten.
EP86904942A EP0232428B1 (en) 1985-08-21 1986-08-19 Fluid stirrer
US07/423,648 US4982373A (en) 1985-08-21 1989-10-17 Fluid agitator
US07/589,459 US5066134A (en) 1985-08-08 1990-08-09 Fluid agitator

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JPS6242729A JPS6242729A (ja) 1987-02-24
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