JPS6242729A

JPS6242729A - 高温環境下の流体攪拌装置

Info

Publication number: JPS6242729A
Application number: JP60181646A
Authority: JP
Inventors: Yataro Nagai; 永井　彌太郎; Sanjiro Nagai; 永井　三二郎; Mitsuyoshi Matsushita; 松下　光好
Original assignee: Tanken Seiko KK
Current assignee: Tanken Seiko KK
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1987-02-24
Also published as: JPH0226532B2

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】〈産業上の利用分野〉この発明は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〉加圧又は減圧下、或いは高温下において、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ｎる。

こち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ｎる。

この撹拌を行う装置は、通常密閉容器外に電動機等の動
力源を装備し、回転シャ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されている。

〈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、回転するシャフトが
容器を貫通するため、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った。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ｎるが、こち
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。

特に密封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った。

またダブルメカニカルシールを用いた場合。

そのＰ３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、窩圧蒸
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わていない分野
が多かった。

したがって、高温、高圧等の条件下で１ｍ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。

く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才わないが、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。

、　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ｎ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１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伝達装置に連結さｎており、
タービン室外には撹拌翼等の撹拌体が該伝達装置に連結
されている。

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、場合によっ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ｎ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。

く作　　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、タービン翼回転させｎ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。

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。

〈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）となっており、上半分が
後述する撹拌翼（５）の回転空間となっている。

タービン室（１１内には、タービン）ｉ　（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（７）が設けられて
いる。この噴出ノズル（ト）はタービン室（１）の側周
に設けられており、本体ｒＡ）　９貫通する導通孔（３
１）　ｙｉ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）　’Ｐ介して流体源（■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ｎている。これらノズル（ト）。

導通孔（３１）　、導入管（３２）　、制御バルブ（３
３）、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ｎ、ここに排出管（３６）が接続
さｎ、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
排出するようになっている・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）Ｍ貫通
部は、こｎらの管がシャ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（６１（
６１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（４ｏ）（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（４のとしては糧々のものが採用可能であるが、
この実施例ではブッシング式のラビリンスシールを用い
ている。こｎには密閉容器内が高温の場合には。

カーボン、セラミック等の固体潤滑性を有するものを採
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っている。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Ｋなっている。本体（Ａ）の上端面には回
転空間（５０）内に被撹拌流体を流入させるための流入
口（５１）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Ｋより密閉容器内の被撹拌流
体を撹拌するようになっている。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
適宜決定すれば良い。

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（４のから積極
的に容器ＣＸ”）円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）円には
、夫々その圧力ｐ１．　Ｐ２．　ｐ３を測定するための
圧力測定装置（７０Ｘ　７１Ｘ　７２）が設けられてお
り、圧力値Ｐ１　％　Ｐ！　％　Ｐ３が圧力制御装置（
７）に入力し、ここで制御バルブ（３３）　（３７）　
’ｅコントロールしｈ　Ｐ１＝ｐｇ十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し１゜またＰ２とＰ３はほぼ同圧にコントロールしタービン室
（１）Ｋ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である。

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ット軸受を用いず、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
ノｐ６１）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、サファイア、セラミックス等耐
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舊減可能で
あり５例えば第５図に示すように軸（４）にも受皿（６
０）　４設け、夫々の受皿（６０）に複数のボール（６
１）　９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。

なお下側の受皿（６０）はバネ（６２）に支持され、上
下方向可動となっており１回転軸（４）等の熱膨張を吸
収し得る構造となっている。

以上のような構造の軸受けによれば、ボール（６１）の
すべり量が従来のピボッ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。そのため高熱雰囲
気又は液中においてもｐｖ値を高くとれ、回転軸（４ン
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ｎ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ｎ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。（１１・・・タービン室、（２ン・・・タービン翼、（
３）・・・流体供給装置、（４）・・・回転軸、（５）
・・・撹拌翼、（６）・・・軸受け、け）・・・圧力制
御装！。

Claims

【特許請求の範囲】

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、前記タービン翼の回転をタービ
ン室外に伝達する回転伝達装置と、タービン室外におい
て該回転伝達装置に連結された撹拌体とを有することを
特徴とする流体撹拌装置。