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JP6386958B2 - 撹拌装置 - Google Patents

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JP6386958B2 JP2015066517A JP2015066517A JP6386958B2 JP 6386958 B2 JP6386958 B2 JP 6386958B2 JP 2015066517 A JP2015066517 A JP 2015066517A JP 2015066517 A JP2015066517 A JP 2015066517A JP 6386958 B2 JP6386958 B2 JP 6386958B2
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Description

本発明は、例えばスラリーや粉粒体等の被処理物を撹拌させる撹拌装置に関する。
従来から、例えば下記特許文献1の撹拌装置が提案されている。特許文献1の撹拌装置は、逆円錐形の胴と、胴に収容された回転翼と、回転翼の径方向中心にあって回転翼を支持して回転させる軸体とを備えている。回転翼は、胴の上部から下部にかけて配置されている。上記特許文献1の撹拌装置では、回転翼は胴に投入された被処理物を混合させるべく回転翼が軸体回りに回転するよう構成されている。
特開2011−117711号公報
しかしながら、上記従来の撹拌装置において、周速の遅い撹拌翼下部では、被処理物によっては撹拌翼と被処理物が共回りしてしまい、被処理物の処理ができない場合がある。
そこで本発明は、被処理物を確実に撹拌し得る撹拌装置の提供を目的とする。
本発明の撹拌装置は、被処理物が投入される逆円錐形の胴と、胴の径方向中心部に上下方向に沿うよう配置された軸体と、胴に収容され胴の内周面に沿って軸体回りに回転する回転翼と、回転翼の回転による被処理物の撹拌を、回転翼との相対回転により補助する内側撹拌補助部材とを備え、内側撹拌補助部材は内側撹拌補助部を備え、内側撹拌補助部は、回転翼に対して胴の内側である軸体側に配置され、回転翼は、胴の下部寄りにあって螺旋状に連続するリボン翼を備え、リボン翼の螺旋形状途中部分に、胴の逆円錐傾斜方向に沿い、リボン翼とともに回転する外側撹拌補助部材を備え、リボン翼は、外側撹拌補助部材および横方向連結杆を介して軸体に支持され、前記内側撹拌補助部材は胴の下部に取付けられてその内側撹拌補助部がリボン翼に対して胴の内側に配置され、且つリボン翼の下方から上下方向に伸びたことを特徴としている。
上記構成において、内側撹拌補助部材の内側撹拌補助部が、回転翼に対して胴の内側である軸体側に配置されていることで、回転翼に対する内側でも被処理物が撹拌され、胴が逆円錐形であることにより下部に滞留し易い被処理物も含めて、回転翼および内側撹拌補助部の双方の部材で、被処理物全体が確実に撹拌される。また、上記構成において、リボン翼ではその内側を空間とすることができるため、リボン翼の中心において被処理物を下部へ移動させやすいのであるが、空間が占める割合が多いことから被処理物が充分に撹拌されにくい。しかしながら、内側撹拌部材の内側撹拌部をリボン翼の内側に存在させることで、リボン翼の内側に存在する被処理物が確実に撹拌される。さらに、上記構成によれば、外側撹拌補助部材の外側撹拌補助部がリボン翼とともに回転して被処理物が撹拌され、しかもリボン翼の回転と、リボン翼に対して相対回転する内側撹拌補助部によって、リボン翼の内側の被処理物が撹拌される。
本発明の撹拌装置では、内側撹拌補助部は、胴の下端部に非回転に支持固定されている構成を採用できる。
上記構成において、内側撹拌補助部は、回転翼の回転に対して停止しているものであってもよいし、回転翼とは異なる速度で同方向に回転するものであってもよいし、回転翼と反対方向に回転するものであってもよく、何れにしても内側撹拌補助部が回転翼と等しい速度で同方向に回転するものでなければ、回転翼および内側撹拌補助部の双方の相対回転で、被処理物が確実に撹拌される。
上記構成において、リボン翼ではその内側を空間とすることができるため、リボン翼の中心において被処理物を下部へ移動させやすいのであるが、空間が占める割合が多いことから被処理物が充分に撹拌されにくい。しかしながら、内側撹拌部材の内側撹拌部をリボン翼の内側に存在させることで、リボン翼の内側に存在する被処理物が確実に撹拌される。
上記構成によれば、外側撹拌補助部材の外側撹拌補助部がリボン翼とともに回転して被処理物が撹拌され、しかもリボン翼の回転と、リボン翼に対して相対回転する内側撹拌補助部によって、リボン翼の内側の被処理物が撹拌される。
本発明の撹拌装置では、撹拌補助部材の内側撹拌補助部が、回転翼に対して胴の内側である軸体側に配置されていることで、回転翼に対する内側でも被処理物が撹拌され、胴が逆円錐形であることにより下部に滞留し易い被処理物も含めて、回転翼および内側撹拌補助部の双方の部材で、被処理物全体を確実に撹拌できる。
本発明の第一の実施形態に係る撹拌装置の全体構成を表した正面図である。 同、要部拡大図である。 同、図2のA−A線概略矢視図である。 同、図2のB−B線概略矢視図である。 同、図4のD−D線概略矢視図である。 同、ボール弁に撹拌補助部材を取付けた状態の正面図である。 本発明の第二の実施形態に係る撹拌装置の全体構成を表した正面図である。 さらに他の実施形態に係る撹拌装置の要部平面図である。
以下、本発明の実施形態に係る撹拌装置を、図面を参照しつつ説明する。まず。図1ないし図6を参照しつつ、本発明の第一の実施形態に係る撹拌装置1を説明する。図1および図2に示すように、撹拌装置1は、被処理物2が投入される胴3と、胴3の径方向中心部において上下方向に沿うよう配置された軸体(撹拌軸とも称する)4と、軸体4をその軸心4a回りに回転させる駆動部(図示せず)と、胴3に収容され胴3の内周面に沿って軸体4回りに回転する回転翼(撹拌翼)6と、回転翼6の回転による被処理物2の撹拌を補助する内側撹拌補助部材7とを備えている。
被処理物2としてはスラリー、粉状体等が挙げられる。胴3は、下端部が開口部9とされて逆円錐状に形成された胴本体8と、開口部9を塞ぐよう設置されたボール弁(この場合、タンクボール弁が用いられている)10とを備える。胴本体8にはその上部から下部に亘って囲繞する外套胴3Aが設けられている。外套胴3Aは胴本体8の側壁に対して所定の隙間(空間)を介して配置されている。外套胴3Aと胴本体8との間の径方向幅の隙間は略一定の量であり、外套胴3Aにより胴本体8表面の外側(径方向外方)に閉じられた空間11が形成されている。この空間11には、胴本体8に投入された被処理物2を加熱するための熱媒(例えばスチームや温水)が供給される。
外套胴3Aの上端部および下端部に、熱媒を供給し、あるいは排出する供給口部12および排出口部13が接続されている。この場合、上端部に供給口部12(スチーム入口)が配置され、下端部に排出口部13(スチーム出口)が配置されている。これら、外套胴3A、空間11、供給口部12、および排出口部13は、被処理物2の乾燥手段として構成される。
胴本体8の上面は、上方へ向けて緩やかに凸となる蓋体部14とされている。蓋体部14には、被処理物2を胴本体8に投入する投入口部15が設けられている。蓋体部14の径方向中心部には、軸体4が上面の上方から挿通する挿通孔16が形成されている。なお、図6に示すように、ボール弁10は、被処理物2の密閉状態、落下状態により切替えられるボール部17を備え、このボール部17を駆動操作する駆動操作部18を備えている。
図1、2,5に示すように、軸体4は、下方ほど段階的に小径となるタンデム形状のものであり、下端部には、被処理物2の温度を検出する温度計19が配置されている。軸体4の上端部は、挿通孔16を挿通しており、軸体4を挿通孔16に挿通させた状態で胴本体8内を密封する蓋体20が設けられ、蓋体20には、軸体4をその軸心4a回りに回転させる駆動部が取付けられている。
回転翼6は、パドル翼21とリボン翼22とを備えている。図1および図4に示すように、このうち、リボン翼22は胴本体8内の下位に配置され、リボン翼22の上側にパドル翼21が配置されている。なお、本実施形態では、リボン翼22が1枚設けられている。
パドル翼21は、間欠的に螺旋上に配置されるものであり、軸体4に沿う方向の所定間隔(下方へ移動するに従い上下方向距離が短く設定されている)ごとに、且つ軸体4を中心とした放射状位置に配置されている。各パドル翼21の最外径部は、胴本体8の内周面の極めて近傍に配置されるよう、軸体4に横方向連結杆(「アーム」とも称する)23を介して取付けられている。横方向連結杆23は略水平方向に配置され、軸体4とともに回転することで被処理物2の撹拌機能を兼用する。横方向連結杆23の基端は軸体4に取付けられ、横方向連結杆23の先端はパドル翼21の周方向中心に取付けられている。各パドル翼21は、軸体4の回転方向に応じて被処理物2を、胴本体8の内部で上方へ移動させる方向(図1の矢印参照)に傾斜して配置されている。
リボン翼22は、スクリュー形状に形成されており、最下位のパドル翼21のさらに下方に配置されている。リボン翼22はパドル翼21とは異なり、連続した螺旋状に形成されている。リボン翼22はその下方ほど小径になるよう形成されて、胴本体8の最下位置にまで至る。なお、温度計19は、リボン翼22の内側(径方向内方)に配置されている。
リボン翼22の最外径部は、胴本体8の内周面の極めて近傍に配置されている。リボン翼22は軸体4に取付けられているのではなく、下位のパドル翼21を支持する横方向連結杆23と、リボン翼22の螺旋方向途中部分とを連結する傾斜した(胴本体8の傾斜に沿う)傾斜連結杆24および垂直連結杆24A(何れも「サポート」とも称される)により、横方向連結杆23によって支持されている。傾斜連結杆24は、外側撹拌補助部材に相当する。なお、本実施形態では、傾斜した傾斜連結杆と、垂直な垂直連結杆とを設けているが、これらは全てを傾斜連結杆としてもよいし、あるいは全てを垂直連結杆としてもよい。
図2および図3に示すように、内側撹拌補助部材7は複数個設けられている。何れの内側撹拌補助部材7も胴3の中心線3a(軸体4の軸線でもある)回りには回転しないよう設定されている。すなわち、内側撹拌補助部材7は、中心線3a回りには回転しないことで、回転翼6に対して相対回転するものである。本実施形態では、内側撹拌補助部材7は、径方向に沿うよう一対で設けられている。一方の内側撹拌補助部材7は第一内側撹拌補助部材7Aであり、第一内側撹拌補助部材7Aは杆状に形成されている。第一内側撹拌補助部材7Aは、第一撹拌補助部71と基端部(下端部)71Aとを備えている。
基端部71Aは、ボール弁10のボール25の上部を露出させる開口部26周囲の、タンク底フランジ27に、例えば溶接により固定されている。タンク底フランジ27は、外側ほど上傾斜した円錐面27aに形成されている。第一撹拌補助部71は基端部71Aに一体的に形成され、胴3の中心線3aに沿うよう配置されている。基端部71Aは、その上部ほど内側へ傾斜するよう形成され、第一撹拌補助部71は、基端部71Aの上端に一体的に形成されている。
他方の内側撹拌補助部材7は第二内側撹拌補助部材7Bであり、第二内側撹拌補助部材7Bは、第二撹拌補助部72と基端部(下端部)72Aとを備えている。基端部72Aは、ボール弁10のタンク底フランジ27に、例えば溶接により固定されている。第二撹拌補助部72は基端部72Aに一体的に形成され、図3に示すように、片側面(被処理物2の撹拌の流れ方向上流側)を傾斜した傾斜面72aとした板状に形成されている。第二撹拌補助部72は、胴3の中心線3aに沿うよう配置されている。基端部72Aは、その上部ほど内側へ傾斜するよう形成され、第一撹拌補助部71は、基端部72Aの上端に一体的に形成されている。
第一内側撹拌補助部材7Aおよび第二内側撹拌補助部材7Bは、互いに径方向に離間して配置されている。第一内側撹拌補助部材7Aの第一撹拌補助部71、および第二内側撹拌補助部材7Bの第二撹拌補助部72は互いに平行となるよう配置され、長手方向途中部分(上下方向途中部分)において、環状の連結環部材28によって強固に一体化されている。
第一撹拌補助部71および第二撹拌補助部72は、回転翼、この場合ではリボン翼22の内側に、リボン翼22に非接触となるよう配置されている。第一撹拌補助部71の上端位置と、第二撹拌補助部72の上端位置とは異なるように設定されている。すなわち、第一撹拌補助部71の上端位置は、第二撹拌補助部72の上端位置に比べて高く設定されている。第一撹拌補助部71の上端位置および第二撹拌補助部72の上端位置はともに、最下位置にあるパドル翼21の高さには至らない。第一撹拌補助部71の径方向位置と、第二撹拌補助部72の径方向位置とは異なるように設定されている。すなわち、第二撹拌補助部72の径方向位置は、第一撹拌補助部71の径方向位置に比べて、軸体4(温度計19)の近くに配置されている。また、第一撹拌補助部71および第二撹拌補助部72は、傾斜連結杆24に対して内側に配置され、第一撹拌補助部71の上端位置、および第二撹拌補助部72の上端位置は、傾斜連結杆24の上下方向途中に相当する位置に至っている。すなわち傾斜連結杆24の全体が外側撹拌部として用いられる。
上記構成の撹拌装置1において、投入口部15から被処理物2(例えば、この場合スラリー)を胴本体8内へ投入し、駆動部を駆動すると、胴本体8は非回転の状態で軸体4が回転して(図1の矢印方向)、軸体4に横方向連結杆23を介して連結されているパドル翼21、横方向連結杆23に傾斜連結杆24を介して連結されているリボン翼22が、軸体4とともに軸心4a回りに回転する。そうすると、パドル翼21およびリボン翼22の回転により、被処理物2が胴本体8の内部で上昇するようにして撹拌される。
一方で供給口部12から熱媒を空間11内へ供給し、排出口部13から排出するようにすると、胴本体8内の被処理物2が加熱されて被処理物が有する湿分(例えば水や有機溶媒など)が蒸気として胴本体8に設けられた排出口(図示せず)から排出され、被処理物2が乾燥される。なお、図示しない、装置上部のノズルから吸気を行い、装置内を減圧する構成が通常採用されており、装置内を真空に近い状態として被処理物2の乾燥を行う。
ところで、胴本体8の開口部9にはボール弁10が配置されている。また、回転翼6のうちのリボン翼22が、胴本体8内の下位に配置されており、リボン翼22の内側は空間となっているから、その分だけリボン翼22の内径側では、乾燥した被処理物2をボール弁10側に落下させ易い環境にある。
しかしながら、本実施形態では、第一内側撹拌補助部材7Aの第一撹拌補助部71、第二内側撹拌補助部材7Bの第二撹拌補助部72がリボン翼22の内側に配置されていて、第一撹拌補助部71および第二撹拌補助部72は上下方向に沿っており、リボン翼22の、軸心4a回りの回転に対して制止している。
ところで、前述したように、リボン翼22の内側は空間となっていても、リボン翼22の内径側において、被処理物2がリボン翼22と供回りすることも起こりうる。しかしながら、このような共回りが発生したとしても、上述したように内側撹拌補助部材を設けることによって、リボン翼22の内径側でも、被処理物2は充分に撹拌される。特に、回転数が遅い場合では供回りの発生のおそれが大きくなるが、このような場合でも、被処理物2を充分に撹拌することができる。
しかも、第一撹拌補助部71および第二撹拌補助部72は軸心4a(軸体4)から異なった径方向距離にあり、第一撹拌補助部71の上端位置と、第二撹拌補助部72の上端位置とは異なるように設定され、さらに、第一撹拌補助部71および第二撹拌補助部72は径方向断面の形状を異ならせている。
本実施形態のように、第一撹拌補助部71および第二撹拌補助部72を、軸体4を中心とした非対象位置に配置し、双方の高さ、断面形状を異ならせることにより、撹拌性が極めて向上する。このため、リボン翼22の内径側にある被処理物2を充分に撹拌することができる。特に、第二撹拌補助部72の径方向断面形状は、片側面を傾斜した傾斜面72aとした板状に形成されていることで、被処理物2を撹拌の流れ方向上流側に広げるから、いっそう撹拌性に優れる。
本実施形態では、被処理物2の胴本体8内の存在位置に関わらず、被処理物2全体を確実に撹拌することができることから、被処理物2を設定した乾燥度(含水率)に達成できて、ボール弁10を開くことにより、被処理物2を円滑に胴本体8からその外部へ排出することができる。また、第一撹拌補助部71および第二撹拌補助部72は連結環部材28により一体化されているが、この連結環部材28も軸心4a回りには回転しないから、撹拌補助部としての機能を有する。
本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。上記実施形態では、第一撹拌補助部及び第二撹拌補助部の断面形状として、第一撹拌補助部を円形状、第二撹拌補助部を板状としているが逆であってもよく、それぞれの撹拌補助部の断面形状を同じ形状としてもよい。
図7は第二の実施形態を示しており、第二の実施形態では第一の実施形態と比べて、撹拌補助部材の構成および配置位置が異なる。第二の実施形態では、複数個の内側撹拌補助部材73,74の撹拌補助部が、胴本体8の内周面に、径方向に沿うよう配置されている。内側撹拌補助部材73,74は胴本体8の内周面の下位に、胴本体8の周方向に離間して(例えば、180°)配置され、互いに上下方向に位置ずれして配置されている。これら内側撹拌補助部材73,74の基端部は胴本体8の内周面に固定されている。
これら内側撹拌補助部材73,74は棒状であってもよいし、被処理物2を撹拌の流れ方向上流側に広げるように、片側面を傾斜させた傾斜面とした板状に形成されていてもよい。複数個の内側撹拌補助部材73,74のうち、少なくとも一つは、最下位置にあるパドル翼21に対して、さらに下位に配置されている。また、各内側撹拌補助部材73,74において、パドル翼21よりも内側に位置している先端側が撹拌補助部として特定される。この構成によって、胴本体8内の下部にある被処理物2を撹拌することができる。
なお、内側撹拌補助部材は、最下位置にあるパドル翼21に対して、さらに下位に配置することに併せて、上位(例えば、上下方向中間部)に配置したパドル翼21の下位に配置してもよく、このようにすることで、さらに被処理物2の撹拌性を向上させることができる。
また、図8に示すように、内側撹拌補助部材75,76,77は、周方向に離間させて三個設けてもよい。そして、これら三個の内側撹拌補助部材75,76,77の上端位置を異なるように設定することが好ましい。また、軸4に対する径方向外方への突出量を異ならせることが好ましい。このように構成することによって、被処理物2の撹拌方向に乱れが生じ易く、撹拌性が向上する。図8の実施形態では、連結環部材28を平面視して歪な円形としている。このように構成することによって被処理物2の撹拌方向に乱れが生じ易く、撹拌性が向上する。さらに、内側撹拌補助部材75,76,77を三脚構成としてタンク底フランジ27の円錐面27aに固定し連結環部材28により連結することで、内側撹拌補助部材75,76,77が強固に保持される。
なお、内側撹拌補助部材75,76は軸4から等距離にあるが、撹拌を促進させるために内側撹拌補助部材75,76,77の全てを軸4から異なる距離に配置させるようにしてもよい。
さらに、図示しないが、本発明は、軸体4に軸受シールを介して回転軸を外嵌させて回転軸を軸心4a回りに回転自在とする構成とし、この回転軸にパドル翼21、リボン翼22を取付けた構成の撹拌装置1にも適用できる。
上記各実施形態では、撹拌補助部材(撹拌補助部)は、回転翼6の回転に対して停止している構成を記載した。しかしながら、撹拌補助部材(撹拌補助部)は、回転翼の回転に対して異なる速度で同方向に回転するよう構成してもよいし、回転翼と反対方向に回転するものであってもよく、何れにしても撹拌補助部材が回転翼と等しい速度で同方向に回転するものでなければ、回転翼および撹拌補助部材の双方の相対回転で、被処理物を確実に撹拌することができる。
このような構成としては、例えば中心軸を外筒と内筒から構成した二重管とし、内筒の先端を外筒の先端部から突出させるとともに、外筒側にパドル翼等を設置し、内筒側の先端に内側撹拌補助部材を設置し、外筒と内筒を異なる速度で回転させることによっても達成しうる。
上記各実施形態では、水分を含んだスラリーを被処理物2として説明した。このため、胴本体8と外套胴3Aとの間の空間11に、熱媒を供給してスラリーを乾燥させた。しかしながら、撹拌装置1は液体の混合撹拌、粉粒体の混合撹拌等にも用いることができる。そしてこのような場合では、胴本体8と外套胴3Aとの間の空間11に、必ずしも熱媒を供給する必要はない。
また、必要に応じて冷媒(被処理物2よりも温度の低い熱媒)を供給するようにしてもよい。また、横方向連結杆23の先端をパドル翼21の周方向中心に取付けているが、これに限定されず、横方向連結杆23に対してパドル翼21を、その進行方向に対し前方向、または後ろ方向に位置ずれさせて取付けるようにしてもよい。
なお、上記各実施形態では、被処理物2の排出は、胴本体8の最下位置から排出したが、胴本体8の上下方向途中部分から排出する構成とすることもできる。具体的には胴本体8の下端部側面に排出口を設け、側面部から被処理物2を排出するように構成する。この場合、胴本体8の最下位置は容器自体が完全に密閉された形状とするか、フランジ等で閉塞された状態となるよう構成する。
また、図1に示される実施形態においては、軸体4の先端部分に温度計19を備えているが、仮にリボン翼22の内部空間にある被処理物2が、リボン翼22の動きに合わせて供回りしてしまうと、被処理物2が充分に撹拌されないこととなる。このような場合では、被処理物2の種類や温度によっては軸体4先端に設けた温度計19で被処理物2の温度を正確に測定できないおそれがある。しかしながら、本発明においては、内側撹拌補助部材7を設けることによって撹拌翼(図1においてはリボン翼22)の内部空間も充分に撹拌されるため、被処理物2の温度をより正確に測定することができる。
また、図1に示される実施形態では、内側撹拌補助部材7は装置の下部から上方に向けて設置され、その下端部はタンク底フランジ27に溶接されている。このため、タンク底フランジ27を取り外すことで、内側撹拌補助部材7を容易に撹拌装置1から着脱することが可能である。
また、第一撹拌補助部材7Aおよび第二撹拌補助部材7Bは、上下方向の長さが異なっているがこれに限定されず、同じ長さとしてもよい。また、内側撹拌補助部材7の内部を空洞として温度計を設置してもよく、内部に撹拌装置内部に乾燥空気等を供給できるようにしてもよい。さらに、容器上部は上方へ向けて緩やかに凸となる蓋体部で構成されているが、これに限定されず、平板状でもよい。
1…撹拌装置、2…被処理物、3…胴、3a…中心線、4…軸体、4a…軸心、6…回転翼、7…内側撹拌補助部材、7A…第一撹拌補助部材、7B…第二撹拌補助部材、8…胴本体、21…パドル翼、22…リボン翼、23…横方向連結杆、24…傾斜連結杆、28…連結環部材、71…第一撹拌補助部、71A…基端部、72…第二撹拌補助部、72a…傾斜面、72A…基端部

Claims (2)

  1. 被処理物が投入される逆円錐形の胴と、胴の径方向中心部に上下方向に沿うよう配置された軸体と、胴に収容され胴の内周面に沿って軸体回りに回転する回転翼と、回転翼の回転による被処理物の撹拌を、回転翼との相対回転により補助する内側撹拌補助部材とを備え、
    内側撹拌補助部材は内側撹拌補助部を備え、内側撹拌補助部は、回転翼に対して胴の内側である軸体側に配置され、
    回転翼は、胴の下部寄りにあって螺旋状に連続するリボン翼を備え、
    リボン翼の螺旋形状途中部分に、胴の逆円錐傾斜方向に沿い、リボン翼とともに回転する外側撹拌補助部材を備え、
    リボン翼は、外側撹拌補助部材および横方向連結杆を介して軸体に支持され、
    前記内側撹拌補助部材は胴の下部に取付けられてその内側撹拌補助部がリボン翼に対して胴の内側に配置され、且つリボン翼の下方から上下方向に伸びたことを特徴とする撹拌装置。
  2. 内側撹拌補助部は、胴の下端部に非回転に支持固定されている請求項1記載の撹拌装置。
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