(57)【要約】      （修正有）【課題】撹拌特性が改良された汎用装置を提供する。【解決手段】低粘度から中粘度の媒体の混合に使用され、槽壁に対して非近接型である撹拌器具（１０）に関し、撹拌器具（１０）は、少なくとも１つの撹拌シャフト（１２）と、撹拌シャフト（１２）上に保持されている少なくとも１つの外側撹拌翼（１４）とを備えている。外側撹拌翼（１４）の少なくとも１つの部分（１８）はアーム状に構成されている。撹拌器具（１０）は、少なくとも１つのベーン式移送ユニット（２０）を外側撹拌翼（１４）と共同して構成している内側撹拌翼（１６）を備えている。ベーン式移送ユニット（２０）は、撹拌シャフト（１２）に対して平行な少なくとも１つの方向と、具体的には撹拌シャフト（１２）に対して直交する少なくとも１つの別の方向とに媒体を移送するように少なくとも構成されている。【選択図】図１
2019104008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌器具（１０）であって、具体的には、特に低粘度から中粘度の媒体の混合に使用されるとともに、特に槽壁に対して非近接型である撹拌器具（１０）であり、少なくとも１つの撹拌シャフト（１２）と、該撹拌シャフト（１２）上に保持されている少なくとも１つの外側撹拌翼（１４）と、を備えており、該外側撹拌翼（１４）の少なくとも１つの部分（１８）がアーム状に構成されている、攪拌器具（１０）において、
少なくとも１つのベーン式移送ユニット（２０）を前記外側撹拌翼（１４）と共同して構成している少なくとも１つの内側撹拌翼（１６）を備えており、前記ベーン式移送ユニット（２０）が、前記撹拌シャフト（１２）に対して平行な少なくとも１つの方向と、特に撹拌シャフト（１２）に対して直交する少なくとも１つの別の方向と、に媒体を移送するように、少なくとも構成されている、撹拌器具（１０）。
【請求項２】
前記外側撹拌翼（１４）が、前記部分（１８）に隣接している少なくとも１つの別の部分（２２）を有しており、該別の部分（２２）が前記部分（１８）よりも幅広となるように外側撹拌翼（１４）が構成されていることを特徴とする、請求項１の前提部分、具体的には請求項１に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項３】
前記内側撹拌翼（１６）が、前記外側撹拌翼（１４）の別の部分（２２）と共同して前記ベーン式移送ユニット（２０）を構成していることを特徴とする、請求項１または２に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項４】
前記内側撹拌翼（１６）の少なくとも大部分、特にその全体が内側撹拌翼平面（２４）内に位置しているとともに、具体的には板状に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項５】
前記外側撹拌翼（１４）の少なくとも大部分、特にその全体が外側撹拌翼平面（２６）内に位置していることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項６】
前記ベーン式移送ユニット（２０）が少なくとも１つの通路間隙（２８）を有していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項７】
前記通路間隙（２８）の少なくとも１つの範囲（３０）が設定可能であることを特徴とする、請求項６に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項８】
前記内側撹拌翼（１６）が少なくとも１つの内側撹拌翼法線（３２）を有しており、前記外側撹拌翼（１４）が少なくとも１つの外側撹拌翼法線（３４）を有しており、前記内側撹拌翼法線（３２）と外側撹拌翼法線（３４）とが形成している最小法線角度（３６）が０°より大きく９０°以下であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項９】
前記最小法線角度（３６）が設定可能であることを特徴とする、請求項８に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１０】
前記内側撹拌翼（１６）が、前記外側撹拌翼（１４）に対して様々な角度位置において撹拌シャフト（１２）に固定可能であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１１】
少なくとも１つのバー（５２，５４）を備えており、該バー（５２，５４）によって前記外側撹拌翼（１４）が撹拌シャフト（１２）に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１２】
少なくとも１つの下側撹拌翼（３８）を備えており、前記撹拌シャフト（１２）に沿う方向から見て、前記下側撹拌翼（３８）が外側撹拌翼（１４）および内側撹拌翼（１６）の少なくともいずれか一方の下方に位置していることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１３】
前記下側撹拌翼（３８）が、外側撹拌翼（１４）に対して様々な角度位置において撹拌シャフト（１２）に固定可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１４】
前記外側撹拌翼（１４）と同様に構成されている少なくとも１つの別の外側撹拌翼（４０）を備えていることを特徴する、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１５】
少なくとも前記撹拌シャフト（１２）に対して直交する方向から見て、前記外側撹拌翼（１４）と別の外側撹拌翼（４０）とが、湾曲状の閉じられた外側輪郭（４２）を共同して形成していることを特徴とする、請求項１４に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１６】
少なくとも前記撹拌シャフト（１２）に対して直交する方向から見て、前記外側撹拌翼（１４）と別の外側撹拌翼（４０）とが、非楕円状の穴（４４）を有している楕円（８４）を共同して形成していることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の撹拌器具（１０）。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の撹拌器具（１０）を少なくとも１つ備えている撹拌機（４６）。
【請求項１８】
少なくとも１つの容器（８０）を備えており、かつ、該容器（８０）内に配置されている請求項１７に記載の撹拌機（４６）を少なくとも１つ備えている撹拌システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撹拌器具に関し、詳細には、請求項１に記載の、槽壁に対して非近接型の撹拌器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも局所的に放射流を発生させる格子状および／またはブレード状の撹拌翼を有する近接型（ｃｌｏｓｅ−ｃｌｅａｒａｎｃｅ）の撹拌器具が既に知られている。上部領域が開放された形状を有している場合、撹拌機の中心の方向への媒体の逆流によって軸流が生じる。また、特に高粘度の媒体に適している、らせん型およびアンカー型に類似した近接型の撹拌機も多数知られている。
【０００３】
特許文献１には、らせん状の撹拌翼と、底部近傍の撹拌翼とを備えた近接型の撹拌機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７３６１２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、改良された撹拌特性を有している汎用装置を提供することである。この目的は請求項１および２に記載の特徴により本発明によって達成されるが、本発明の好適な設計実施形態および改良例は従属請求項から導き出すことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、撹拌器具に関し、具体的には槽壁に対して非近接型（ｎｏｎ−ｃｌｏｓｅ−ｃｌｅａｒａｎｃｅ）である撹拌器具に関する。撹拌器具は、好適には重合処理において低粘度から中粘度の媒体の混合に使用される。撹拌器具は、少なくとも１つの撹拌シャフトと、撹拌シャフト上に保持されている少なくとも１つの外側撹拌翼とを備えている。外側撹拌翼の少なくとも１つの部分はアーム状に構成されている。
【０００７】
本発明の一態様において、撹拌器具は、少なくとも１つのベーン式移送ユニットを外側撹拌翼と共同して構成している少なくとも１つの内側撹拌翼を備えている。ベーン式移送ユニットは、撹拌シャフトに対して平行な少なくとも１つの方向と、具体的には撹拌シャフトに対して直交する（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）少なくとも１つの別の方向とに媒体を移送するように少なくとも構成されている。
【０００８】
単独または本発明の他の態様と組み合わせて実施可能である本発明の別の態様において、外側撹拌翼は、部分に隣接している少なくとも１つの別の部分を有しており、別の部分が部分よりも幅広となるように外側撹拌翼の少なくとも大部分が構成されている。
【０００９】
上記の構成によって、撹拌特性が向上するとともに、撹拌器具の少なくとも１つの動作状態において、媒体の混合が向上する。また、混合時間を短縮できる。さらに、粘度によって混合時間が異なることが抑制される。媒体中の固形分の懸濁や、媒体の乳化や分散等を好適に生じさせることができる。また、懸濁、乳化および／または分散を、所望する状態に制御できる。撹拌シャフトに対して平行な方向および直交する方向への媒体の流動を、良好に達成することができる。直交する方向に動く流れの割合を、好適に操作できる。また、軸方向および／または径方向の撹拌器具として動作可能な、汎用性の高い撹拌器具を提供できる。さらに、媒体と、加熱要素および／または冷却要素との間の熱交換性を向上させることができる。
【００１０】
「撹拌器具」は、具体的には、低粘度から中粘度の媒体用の、ミキサーおよび／または撹拌システム等の撹拌機の機能的構成要素、具体的には構造的および／または機能的な構成要素を指す。撹拌器具は、撹拌装置全体を含んでいてもよい。撹拌器具は、撹拌機の構成要素として構成されてもよいし、撹拌機として構成されてもよい。撹拌器具は、好適には、撹拌時および／または混合時に回転軸線を中心に回転するように構成されている。撹拌器具の撹拌シャフトに沿う方向から見て、撹拌器具は、一点を基準として対称であり、具体的には、撹拌シャフトの長手方向を基準として対称である。撹拌シャフトは組み付け状態において鉛直方向と平行に延び、好適には、撹拌装置が通常動作状態にあるときに重力の加わる方向に延びている。好適には、鉛直方向は硬い表面に対して垂直に延びる。
【００１１】
構造要素が「アーム状に構成されている」とは、その構造要素が長尺状であり、構造要素の長手方向に延びる範囲が湾曲または傾斜しており、構造要素の長手方向範囲は、長手方向に対して少なくとも実質的に直交する幅方向範囲の少なくとも２倍以上の大きさであることを意味している。
【００１２】
本明細書において、「非近接型の撹拌器具」とは、撹拌器具の最大径と、撹拌器具とともに用いられる容器の内径との比率が１．０５よりも大きい撹拌器具を意味する。
「低粘度から中粘度の媒体」とは、参照温度２０℃における動的粘度が参照値５０Ｐａ・ｓ未満である媒体を意味する。
【００１３】
「移送ユニット」は、少なくとも１つの動作状態において、少なくとも１つの方向に流体および／または固体等の媒体を移送、移動および／または混合する機械的ユニットを指す。移送ユニットは、少なくとも１つの動作状態において、容器内等で流れを発生させることができる。本明細書における「ベーン式移送ユニット」は、複数の閉じられた個別の領域からなる表面を有する移送ユニットを意味する。これらの閉じられた領域は、互いに角度をなして配置されて、部分的に容積を画定している。この表面は、少なくとも１つの開口および／または間隙を有している。
【００１４】
本明細書における「少なくとも大部分」という用語は、少なくとも５５％、好適には少なくとも６５％、少なくとも７５％、少なくとも８５％、特に好適には少なくとも９５％を意味する。外側撹拌翼の平均幅は、少なくとも撹拌シャフトに沿う方向から見て、好適には撹拌器具の最大径の２５％より大きく、特に好適には４０％より大きく、５０％より小さい。平均幅は、動作可能な組み立て完了状態の撹拌器具が少なくとも１つの機能を実行できる少なくとも１つの動作位置にあるときに、外側撹拌翼のうちで撹拌軸線に対して直交して延びる部分の最大平均寸法である。少なくとも１つの動作位置において、別の部分は、撹拌器具の下側領域に配置されている。好適には、別の部分の平均幅は、部分の平均幅の少なくとも２倍以上である。
【００１５】
また、内側撹拌翼は、外側撹拌翼の別の部分と共同してショベル式移送ユニットを構成していてもよい。内側撹拌翼および別の部分は、互いに傾斜して配置され、媒体にエネルギーを入力するための移送ユニットの係合面を共同して形成している。これによって、エネルギー入力が最適化され、媒体の混合が好適に行われる。さらに、ベーン式移送ユニットの構造の設計を単純化することが可能となっている。
【００１６】
内側撹拌翼の少なくとも大部分、具体的にはその全体が、内側撹拌翼平面内に位置しているとともに、板状に形成されていてもよい。内側撹拌翼平面は、撹拌シャフトの回転軸線と少なくとも実質的に平行になるように配置することができる。回転軸線は、内側撹拌翼平面内に位置している。上記の「少なくとも実質的に」は、所定の値からの偏差が例えば２５％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満である場合を意味する。好適には、内側撹拌翼の平均幅と、内側撹拌翼の平均高さとの間の差は、百分率で５０％未満である。内側撹拌翼は、好適には外側撹拌翼から独立して構成されている。内側撹拌翼および／または外側撹拌翼は、板状の加工対象物に対して切断または打ち抜き加工を行い、次いで、機械加工によって内側撹拌翼および／または外側撹拌翼を研磨して、例えば縁部に丸みをつけることによって形成される。その結果、製造工程におけるコストおよび／または時間が短縮される。好適には、撹拌器具は、内側撹拌翼に一体的に接続されている内側撹拌翼ハブを有している。「一体的に」は、少なくとも実質的に一体化されるように接続されることを意味し、例えば、溶接工程、接着剤による接合工程、射出成形工程および／または当業者に周知の任意の工程によって一体的に接続されることを意味する。また、一回の鋳造からの製造や、単一成分または多成分の射出成形による製造や、単一の素材を用いた製造等によって、一体成型物として形成されてもよい。外側撹拌翼ハブは、撹拌シャフトに対して実質的に一体的に固定してもよく、好適には、形状嵌合および／または圧入によって固定される。外側撹拌翼ハブおよび／または内側撹拌翼ハブの少なくとも大部分、具体的にはその全体は、鋼および／またはステンレス鋼や、アルミニウムおよび／またはチタン等の金属や合金等の任意の金属から形成できる。しかしながら、外側撹拌翼ハブおよび／または内側撹拌翼ハブを少なくとも部分的にプラスチック材料から形成してもよい。上記の構成によって、信頼性が高く、堅牢な構造を達成できる。
【００１７】
組み立てられた状態の内側撹拌翼平面の法線は、内側撹拌翼が好適には放射流成分をもたらすように撹拌器具の回転軸線に対して直交するように配置される。内側撹拌翼は、台形の内側撹拌翼外側輪郭を有し、少なくとも撹拌シャフトに対して直交する方向に見て、内側撹拌翼の下縁が上縁よりも広いことが好ましい。好適には、下縁と上縁とは互いに平行であり、撹拌シャフトに対して直交するように配置されている。内側撹拌翼外側輪郭は、少なくとも１つの直角な内側撹拌翼角度と、少なくとも１つの鋭角の内側撹拌翼角度とを有している。内側撹拌翼は、好適には一体に形成されている。「一体に」は、例えば一体成型物として形成されていることを意味する。一体成型物は、単一の素材、成分および／または鋳物から、特に好ましくは射出成形法、具体的には単一成分および／または多成分の射出成形法によって製造されることが好ましい。もしくは、内側撹拌翼を分割された状態に形成してもよい。つまり、内側撹拌翼を複数のセグメントから構成してもよく、複数のセグメントは、少なくとも１つの組み付け状態において複数のセグメントが内側撹拌翼を構成するように、セグメントハブによって撹拌シャフトに対して固定されていてもよい。その結果、費用対効果の大きい製造および／または簡単な整備が可能となる。さらに、組み付けを簡単かつ柔軟に達成できる。また、放射流成分を好適に発生させることが可能となる。
【００１８】
本発明の好適な一実施形態において、外側撹拌翼の少なくとも大部分、具体的にはその全体が外側撹拌翼平面内に位置している。外側撹拌翼は、好ましくは一体に形成される。または、外側撹拌翼を分割された状態に形成してもよく、これによって組み付けがさらに容易になる。外側撹拌翼平面は、撹拌シャフトに対して傾斜して配置されており、その結果、外側撹拌翼平面と、撹拌シャフトに対して直交する直線との間に最小ピッチ角度が形成される。好適には、ピッチ角度は、少なくとも１つの鋭角の内側撹拌翼角度と少なくとも実質的に等しい。ピッチ角度は、０°より大きく９０°より小さい。ピッチ角度は好適には５０°〜７０°である。より好適には、ピッチ角度は６０°である。具体的には、外側撹拌翼平面と内側撹拌翼平面とは直角を形成している。外側撹拌翼および内側撹拌翼は、少なくとも１つの動作状態において撹拌軸線を中心に一回転するときに、撹拌シャフトに沿う方向から見て最大の円をそれぞれ描き、これらの円は同心であるとともに、互いに大きさの異なる半径を有している。撹拌器具は、好適には少なくとも１つの外側撹拌翼ハブを有している。外側撹拌翼ハブは、撹拌シャフトに対して実質的に一体的に固定してもよく、好適には、形状嵌合および／または圧入によって固定される。その結果、費用対効果の大きく、かつ方法技術面に関して柔軟性の高い製造の実施や、外側撹拌翼の整備の簡素化が可能となる。
【００１９】
撹拌器具、具体的には内側撹拌翼および／または外側撹拌翼の少なくとも大部分、具体的にはその全体は、鋼および／またはステンレス鋼や、アルミニウムおよび／またはチタン等の金属や合金等の任意の金属から形成できる。しかしながら、撹拌器具を少なくとも部分的にプラスチック材料から形成してもよい。また、撹拌器具の個々の構成要素を互いに異なる材料から形成してもよい。
【００２０】
ベーン式移送ユニットは、少なくとも１つの通路間隙を有していてもよい。通路間隙は、外側撹拌翼と内側撹拌翼との間に位置し、好適には、通路間隙は互いに対向する２つの平行な境界を有するように、外側撹拌翼と内側撹拌翼とによって少なくとも部分的に境界を定められている。通路間隙は、混合される媒体の一部が径方向に移送されることを阻止し、乱流成分を生成するように構成されている。その結果、混合特性が向上するとともに、撹拌器具の起動トルクを小さくすることができる。
【００２１】
通路間隙の少なくとも１つの範囲が設定可能であってもよい。「範囲」とは、通路間隙に沿っている外側撹拌翼と内側撹拌翼との間の最小間隔を意味する。撹拌シャフト上の内側撹拌翼の位置および外側撹拌翼の位置は、相互に可変的に設定可能であり、これによって通路間隙の範囲を変更できる。例えば、撹拌シャフトに沿って外側撹拌翼に対して内側撹拌翼を移動させることや、撹拌軸線を中心に外側撹拌翼に対して内側撹拌翼を回転させること等によって、通路間隙の範囲を設定できる。外側撹拌翼平面と内側撹拌翼平面とが直角に交差するように外側撹拌翼および内側撹拌翼が配置された状態における通路間隙の最小範囲、具体的には微小範囲は、撹拌シャフトに沿って外側撹拌翼に対して内側撹拌翼を移動させることによってもたらすことができる。撹拌シャフトに沿って外側撹拌翼に対して内側撹拌翼を移動させることによって、通路間隙の最小範囲は、最小、具体的には微小な範囲と最大範囲との間で調整可能である。最大範囲は、外側撹拌翼および内側撹拌翼の各構造によって画定される。このため、ショベル式移送ユニットの形状は、密度、粘度、分散相および／または分散媒体の物理的状態等の、媒体の異なる品質および特性に応じて変更できる。その結果、撹拌特性、混合特性および／または分散特性が向上する。さらに、撹拌シャフトに直交する流れに対する撹拌シャフトに平行な流れの比率が設定できるという利点も実現されている。
【００２２】
内側撹拌翼が少なくとも１つの内側撹拌翼法線を有し、外側撹拌翼が少なくとも１つの外側撹拌翼法線を有していてもよい。内側撹拌翼法線と外側撹拌翼法線とが形成する最小法線角度（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｎｏｒｍａｌ  ａｎｇｌｅ）は、０°より大きく９０°以下であってもよい。内側撹拌翼法線は、内側撹拌翼平面の少なくとも１つの法線ベクトルに対応し、外側撹拌翼法線は、外側撹拌翼平面の少なくとも１つの別の法線ベクトルに対応する。外側撹拌翼平面と、撹拌軸線に対して直交する直線とによって形成されるピッチ角度は、「法線角度＝（９０°−ピッチ角度）」という相関関係によって法線角度と相関している。その結果、流動技術面において好適な移送ユニットの設計が可能となっている。
【００２３】
移送ユニットの形状の可変性を高めるために、最小法線角度を設定可能としてもよい。撹拌シャフトを中心に内側撹拌翼および／または外側撹拌翼を回転させることによって、法線角度を設定できる。内側撹拌翼および外側撹拌翼は、内側撹拌翼ハブおよび／または外側撹拌翼ハブを介して撹拌シャフト上に配置されている。
【００２４】
内側撹拌翼は、外側撹拌翼に対して様々な角度位置において撹拌シャフトに固定可能としてもよい。内側撹拌翼は、破壊することなく取り外し可能な結合方法によって、内側撹拌翼ハブを介して撹拌シャフトに固定されていてもよい。結合方法の例としては、ねじ結合、ピン結合、ボルト結合、シャフト・ハブ結合および当業者に周知の他の形状嵌合および／または圧入結合が挙げられる。このようにして、法線角度を自由に調整できる。
【００２５】
撹拌器具は、少なくとも１つのバーを備えていてもよく、このバーによって外側撹拌翼が撹拌シャフトに接続されていてもよい。好適には、外側撹拌翼はバーによって外側撹拌翼ハブに接続されており、外側撹拌翼ハブおよび外側撹拌翼が撹拌シャフトに固定可能となっている。好適には、バーの主に延びる方向は、撹拌シャフトに直交する直線に沿って延びている。しかしながら、バーの主に延びる方向は傾斜していてもよい。物体の「主に延びる方向」とは、その物体を包囲する最小直方体形状の最も長い端部と平行に延びる方向を意味する。バーの断面は好適には円形であるが、他の形状を有していてもよい。好適には、撹拌器具は、異なる位置に配置された２本のバーを備えており、２本のバーは、撹拌シャフトに面した外側撹拌翼の上側と、撹拌シャフトに面した外側撹拌翼の下側とにおいて、外側撹拌翼ハブを介して外側撹拌翼を撹拌シャフトに接続している。外側撹拌翼ハブとバーとは、一体的に互いに接続されており、外側撹拌翼とバーとは、一体的に互いに接続されている。外側撹拌翼は、２本以外の本数のバーによって撹拌シャフトに接続されていてもよい。バーの少なくとも大部分、具体的にはその全体は、鋼および／またはステンレス鋼や、アルミニウムおよび／またはチタン等の金属や合金等の任意の金属から形成できる。しかしながら、バーを少なくとも部分的にプラスチック材料から形成してもよい。上記の構成によって、外側撹拌翼を安定した状態で撹拌シャフトに接続することが可能となる。
【００２６】
撹拌器具が少なくとも１つの下側撹拌翼を有し、下側撹拌翼が、撹拌シャフトに沿う方向から見て、外側撹拌翼および内側撹拌翼の少なくともいずれか一方の下方に位置している場合、混合をより完全かつ効果的に行うことが可能となる。撹拌器具は、下側撹拌翼ハブを有していてもよく、好適には、溶接等の実質的に一体的な接続手段によって下側撹拌翼ハブが下側撹拌翼に接続されている。具体的には、下側撹拌翼は板状に形成されており、少なくともその大部分が下側撹拌翼平面内に位置している。撹拌軸線は、下側撹拌翼平面内に位置していることが好ましい。下側撹拌翼の法線ベクトルと平行である下側撹拌翼法線と、内側撹拌翼法線とは２つの平行な平面上に位置している。撹拌軸線に対して直交する方向に見て、下側撹拌翼は、少なくとも部分的に凸状の輪郭を有している。下側撹拌翼および／または下側撹拌翼ハブの少なくとも大部分、具体的にはその全体は、鋼および／またはステンレス鋼や、アルミニウムおよび／またはチタン等の金属や合金等の他の任意の金属から形成できる。好適には、外側撹拌翼、内側撹拌翼および下側撹拌翼は互いから離間している。しかしながら、外側撹拌翼、内側撹拌翼および／または下側撹拌翼を一体に形成してもよい。
【００２７】
本発明の好適な一実施形態において、下側撹拌翼は、外側撹拌翼および内側撹拌翼に対して様々な角度位置において撹拌シャフトに固定可能としてもよい。
具体的には、下側撹拌翼法線および外側撹拌翼法線は、０°より大きくかつ９０°以下である第１の最小角度位置を有している。ピッチ角度は「第１の角度位置＝（９０°−ピッチ角度）」という相関関係によって第１の角度位置と相関している。下側撹拌翼は、下側撹拌翼法線と内側撹拌翼法線とによって形成される第２の最小角度位置を有しており、第２の最小角度位置は０°〜１８０°である。上記の構成によって、流動技術面において好適な媒体の混合が可能となっている。
【００２８】
本発明の好適な一実施形態において、撹拌器具は、外側撹拌翼と同様に構成されている少なくとも１つの別の外側撹拌翼を備えている。好適には、撹拌器具は、撹拌シャフトを基準に鏡映対称をなして互いに対向している２つの外側撹拌翼を有しており、外側撹拌翼は、各バーによって外側撹拌翼ハブに接続されている。具体的には、撹拌軸線に対して直交する各撹拌平面において、一方の外側撹拌翼の各点は、撹拌軸線を中心に１８０°回転された場合、他方の外側撹拌翼の対応する点に重なる。外側撹拌翼の数を「Ｎ」とすると、各撹拌平面における個々の外側撹拌翼同士の角度距離は「３６０°／Ｎ」である。好適には、撹拌器具は、１つの別の内側撹拌翼および／または１つの別の下側撹拌翼も有している。好適には、撹拌器具は、内側撹拌翼ハブに実質的に一体的に接続されている２つの内側撹拌翼と、下側撹拌翼ハブに実質的に一体的に接続されている２つの下側撹拌翼とを備えている。外側撹拌翼、内側撹拌翼および／または下側撹拌翼の数は変更可能であり、２つより多くてもよい。上記の構成によって、効率的で、要求事項を満たす撹拌器具の実施形態が構成可能となる。
【００２９】
少なくとも撹拌シャフトに対して直交する方向に見て、具体的にはバーと平行な方向から見て、外側撹拌翼と別の外側撹拌翼とが、湾曲状の閉じられた外側輪郭、具体的には楕円を形成していてもよい。上記の方向から見て、外側撹拌翼と別の外側撹拌翼は、外側輪郭の下側領域および上側領域において少なくとも部分的に重なり合っている。これらの下側領域および上側領域において、各外側撹拌翼はバーに接続されている。外側輪郭は、撹拌シャフトを基準として鏡映対称であることが好ましい。外側輪郭が、楕円の形状とは異なる、閉じていない幾何学的形状を有していてもよい。上記の構成によって、流動技術面において好適な撹拌特性が実現可能となる。
【００３０】
少なくとも撹拌シャフトに対して直交する方向に見て、外側撹拌翼と別の外側撹拌翼とが、非楕円状の穴を有している楕円を共同して形成していてもよい。好適には、穴は、少なくとも部分的に楕円状の内側輪郭を有しており、この内側輪郭は、外側撹拌翼および別の外側撹拌翼のアーム状部分によって画定されている。外側輪郭によって囲まれた表面の下側領域は、約３分の１の範囲において閉じられている。その結果、混合特性が向上する。
【００３１】
さらに、少なくとも１つの撹拌器具を有する撹拌機が提案されている。撹拌器具の直径は、少なくとも０．２メートル、好適には少なくとも０．５メートル、特に好適には少なくとも１メートルである。
【００３２】
また、少なくとも１つの容器を備えており、容器内に配置されている撹拌機を少なくとも１つ備えている撹拌システムも提案されている。撹拌システムは、例えば重合反応器における重合工程等の工業用途に用いられる。容器の容積は、少なくとも１０リットル、好適には少なくとも１００リットル、特に好適には少なくとも５００リットルである。
【００３３】
本発明による撹拌器具は、前述した用途および実施形態に限定されるものではない。特に、本明細書に記載されている機能形態を満たすための本発明による撹拌器具は、本明細書に記載されている数量とは異なる数量の個別要素、構成要素およびユニットを有していてもよい。
【００３４】
他の利点については、以下の図面の説明からも理解できる。図面には、本発明の例示的な実施形態が示されている。図面、明細書および特許請求の範囲には、多数の特徴の組み合わせが含まれている。当業者であれば、個々の特徴を検討して組み合わせることによって、別の有効な組み合わせを構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】撹拌器具を備えた撹拌機を部分的に示す側面斜視図。
【図２】撹拌器具の外側撹拌翼および別の外側撹拌翼が、撹拌器具のバーによって撹拌器具の外側撹拌翼ハブに接続されている状態を示す側面斜視図。
【図３】撹拌器具においてバーがハブに接続されている方向に対して交差する方向から見た、外側撹拌翼および別の外側撹拌翼の側面図。
【図４】バーがハブに接続されている方向から見た、外側撹拌翼および別の外側撹拌翼の側面図。
【図５】撹拌器具の内側撹拌翼および別の内側撹拌翼が、撹拌器具の内側撹拌翼ハブに固定されている状態を示す側面斜視図。
【図６】撹拌器具の下側撹拌翼および別の下側撹拌翼が、撹拌器具の下側撹拌翼ハブに固定されている状態を示す側面斜視図。
【図７】容器内に配置されている撹拌機を備えた撹拌システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に説明される例示的な実施形態では、様々な機能ユニットおよび／または構成要素が重複している。説明を簡潔にするために、同様に設計されている構成要素および／または機能ユニットには図面において同じ参照符号を付し、後述する図面の説明においては一度のみ記載する。
【００３７】
図１は、少なくとも１つの撹拌器具１０を有している撹拌機４６を部分的に示す側面斜視図である。撹拌器具１０は、具体的には槽壁に対して非近接型の撹拌器具１０として具体化されている。撹拌器具１０は、低粘度から中粘度の媒体等を混合するように構成されている。撹拌器具１０は撹拌シャフト１２を有している。少なくとも１つの動作状態において、撹拌シャフト１２は、撹拌器具１０の撹拌軸線６０を中心に回転する。撹拌シャフト１２は、トルクを伝達して、撹拌シャフト１２上に配置されている構成要素の回転動作を発生させる。撹拌シャフト１２上には、撹拌器具１０の外側撹拌翼１４と別の外側撹拌翼４０とが配置されている。別の外側撹拌翼４０は、外側撹拌翼１４と同様に構成されている。
【００３８】
撹拌シャフト１２上には、撹拌器具１０の内側撹拌翼１６および別の内側撹拌翼４８も配置されている。別の内側撹拌翼４８は、内側撹拌翼１６と同様に構成されている。
また、撹拌シャフト１２上には、撹拌器具の下側撹拌翼３８および別の下側撹拌翼５０も配置されている。別の下側撹拌翼５０は、下側撹拌翼３８と同様に構成されている。
【００３９】
外側撹拌翼１４、内側撹拌翼１６および下側撹拌翼３８について以下に記載するが、これらについての記載は、別の外側撹拌翼４０、別の内側撹拌翼４８および別の下側撹拌翼５０にも当てはまる。
【００４０】
外側撹拌翼１４は、アーム状に構成された部分１８を有する。外側撹拌翼１４は別の部分２２も有している。別の部分２２は部分１８に隣接している。外側撹拌翼１４は、部分１８よりも別の部分２２の方が幅広となるように形成されている。
【００４１】
撹拌器具１０は、第１の外側撹拌翼ハブ５６を有している。撹拌器具１０は、別の外側撹拌翼ハブ５８も有している。撹拌器具１０は、第１バー５２および第２バー５４を有している。外側撹拌翼１４の部分１８は、撹拌器具１０の第１バー５２によって、第１の外側撹拌翼ハブ５６に接続されている（図２）。外側撹拌翼１４の別の部分２２は、第２バー５４によって、別の外側撹拌翼ハブ５８に接続されている。第１の外側撹拌翼ハブ５６および別の外側撹拌翼ハブ５８は、ねじ結合によってそれぞれ撹拌シャフト１２に固定されている。第１の外側撹拌翼ハブ５６および第２の外側撹拌翼ハブ５８は、例えばクランプ結合等の他の方法によって接続してもよい。撹拌シャフト１２に沿う方向から見て、第１バー５２および第２バー５４は、撹拌シャフト１２から反対方向に延びており、第１バー５２および第２バー５４は１８０°の角度を形成している。第１バー５２および第２バー５４は、それぞれ撹拌シャフト１２に対して直交するように配置されている。
【００４２】
撹拌器具１０は、外側撹拌翼平面２６を有している。外側撹拌翼１４は、その全体が外側撹拌翼平面２６内に位置している（図２）。アーム状に構成されている部分１８は、外側撹拌翼平面２６内において、均一な最小部分太さ１０４を有している。部分太さ１０４は、好適には撹拌器具１０の直径１０２の５％以上かつ５０％未満であり、より好適には、直径１０２の１５％である。撹拌シャフト１２と、バー５２が主に延びる方向とに対して直交する方向に見て、外側撹拌翼１４と別の外側撹拌翼４０とは、Ｘ字形の輪郭を形成している。具体的には、物体の「主に延びる方向」とは、その物体を包囲する最小直方体形状の最も長い縁部と平行に延びる方向を意味する。
【００４３】
内側撹拌翼１６は、少なくとも１つの内側撹拌翼法線３２（図１）を有している。外側撹拌翼１４は、少なくとも１つの外側撹拌翼法線３４を有している。内側撹拌翼法線３２と外側撹拌翼法線３４とが形成する最小法線角度３６は９０°である。法線角度３６は、０°よりも大きく９０°以下であってもよい。
【００４４】
法線角度３６は設定可能である。法線角度３６は、例えば、撹拌軸線６０を中心に内側撹拌翼１６を回転させることによって調整できる。法線角度３６は、撹拌軸線６０に直交する平面に対する外側撹拌翼１４の傾斜に応じて決まる。
【００４５】
外側撹拌翼１４は、外側撹拌翼長さ１０８を有している（図３）。外側撹拌翼１４は、撹拌シャフト１２に直交する平面に対してピッチ角度６２を有している。ピッチ角度６２は好適には６０°である。法線角度３６は「法線角度３６＝（９０°−ピッチ角度６２）」という相関関係から求めることができる。撹拌器具１０は直径１０２を有している（図３）。直径１０２とピッチ角度６２とは「ｃｏｓ（ピッチ角度６２）＝直径１０２／外側撹拌翼長さ１０８」という相関関係を有している。
【００４６】
図５に、内側撹拌翼１６を示す。撹拌器具１０は内側撹拌翼平面２４を有している。内側撹拌翼１６は、その全体が内側撹拌翼平面２４内に位置している。内側撹拌翼１６は板状に形成されている。撹拌器具１０は内側撹拌翼ハブ６６を有している。内側撹拌翼１６および別の内側撹拌翼４８は、内側撹拌翼ハブ６６上に位置している。内側撹拌翼１６および別の内側撹拌翼４８は、溶接結合によって内側撹拌翼ハブ６６上に固定されている。内側撹拌翼ハブ６６は、ねじ結合によって撹拌シャフト１２に固定されている。内側撹拌翼ハブ６６は、クランプ結合等の他の方法によって接続してもよい。内側撹拌翼１６と別の内側撹拌翼４８との間の角度距離は１８０°である。内側撹拌翼が複数存在する場合、各内側撹拌翼は等間隔の角度距離に配置される。角度距離は「３６０°／内側撹拌翼の数」という相関関係から求めることができる。
【００４７】
内側撹拌翼法線３２に沿う方向から見て、内側撹拌翼１６は台形状輪郭６８を有している。台形状輪郭６８は、互いに直交するように位置する辺９６、９８を有している。一方の辺９６は撹拌シャフト１２と平行に延び、他方の辺９８は撹拌シャフト１２に対して直交する方向延びている。台形状輪郭６８は、外側撹拌翼平面２６と平行に延びる別の辺７０も有している。
【００４８】
内側撹拌翼１６は、外側撹拌翼１４の別の部分２２と共同して、撹拌器具１０のベーン式移送ユニット２０を構成している。移送ユニット２０は、撹拌シャフト１２に平行な方向と、撹拌シャフト１２に直交する別の方向とに媒体を移送するように構成されている。このため、撹拌シャフト１２に対して直交する方向等に移動する媒体の放射流と、撹拌シャフト１２に対して平行な方向等に移動する媒体の軸流とが形成される。
【００４９】
ベーン式移送ユニット２０は、通路間隙２８（図１）を有している。通路間隙２８は、内側撹拌翼１６の台形状輪郭６８の別の辺７０と、外側撹拌翼平面２６とによって画定される。
【００５０】
通路間隙２８の範囲３０は設定可能である。例えば、内側撹拌翼１６は、撹拌シャフト１２に沿って移動可能である。さらに、内側撹拌翼１６は、撹拌シャフト１２を中心に回転可能としてもよい。内側撹拌翼１６は、外側撹拌翼１４に対して様々な角度位置において撹拌シャフト１２に固定することができる。
【００５１】
通路間隙２８は、完全に閉じられていてもよいし、最大限に開いていてもよい。通路間隙２８は、バー５２が主に延びる方向に対して内側撹拌翼１６が直交する方向に配置されているときに最大となる。
【００５２】
撹拌シャフト１２に沿う方向から見て、外側撹拌翼１４および／または内側撹拌翼１６の下方には下側撹拌翼３８が配置されている（図１）。
撹拌器具１０は下側撹拌翼平面６４を有している。下側撹拌翼３８は、その全体が下側撹拌翼平面６４内に位置している（図６）。下側撹拌翼３８は板状に形成されている。下側撹拌翼３８の下側撹拌翼法線７４と平行な方向から見て、下側撹拌翼３８は、撹拌シャフト１２と平行な最大寸法１０６を有している。この寸法１０６は、直径１０２の５％以上５０％未満であり、好適には、直径１０２の１５％である。撹拌器具１０は下側撹拌翼ハブ７２を有している。下側撹拌翼３８および別の下側撹拌翼５０は、下側撹拌翼ハブ７２上に位置している。下側撹拌翼３８および別の下側撹拌翼５０は、溶接結合によって下側撹拌翼ハブ７２上に配置されている。下側撹拌翼ハブ７２は、ねじ結合よって撹拌シャフト１２に固定されている。下側撹拌翼ハブ７２は、クランプ結合等の他の方法によって接続してもよい。下側撹拌翼３８と別の下側撹拌翼５０との間の角度距離は、１８０°である。下側撹拌翼が複数存在する場合、各下側撹拌翼は等間隔の角度距離に配置される。角度距離は「３６０°／下側撹拌翼の数」という相関関係から求めることができる。
【００５３】
下側撹拌翼法線７４に沿う方向から見て、下側撹拌翼３８の輪郭７６は凸状縁部７８を有している。撹拌機４６は容器８０内に配置可能である。凸状縁部７８は、容器８０の底部８２に対応するように構成されている。
【００５４】
下側撹拌翼３８は、外側撹拌翼１４に対して様々な角度位置において撹拌シャフト１２に固定することができる。下側撹拌翼３８は、内側撹拌翼１６に対して様々な角度位置においてに固定することができる。角度位置は、撹拌シャフト１２を中心として下側撹拌翼ハブ７２を回転させることによって調整可能である。
【００５５】
移送ユニット２０と、別の部分および別の内側撹拌翼によって形成される別の各移送ユニットとは、少なくとも１つの動作状態にある撹拌器具１０が撹拌軸線６０を中心に回転するときに、常に同一の回転方向に回転する。
【００５６】
図４に、撹拌シャフト１２に対して直交する方向から見た外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０を示す。外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０は、湾曲状の閉じられた外側輪郭４２を共同して形成している。湾曲状外側輪郭４２は楕円８４である。撹拌シャフト１２に対して直交する方向から見て、外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０は、楕円８４の上下の頂点領域８６、８８において互いに重なり合っている。バー５２、５４が外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０に接続している位置は、撹拌シャフト１２に対して垂直に見て、外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０が互いに重なり合っている領域内にある。楕円８４によって囲まれた面９０の下側３分の１は閉じられている。
【００５７】
撹拌シャフト１２に対して直交する方向に見て、外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０は、非楕円状の穴４４を有する楕円８４を共同して形成している。穴４４の上側および側方の領域は、外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０のアーム状部分１８、９２によってそれぞれ画定されている。穴４４の下側の領域は、外側撹拌翼１４および別の外側撹拌翼４０の別の部分２２、９４によって画定されている。
【００５８】
図７は、容器８０内に配置されている撹拌機４６を備えた撹拌システム１００を示す。容器８０は、撹拌機４６によって加工される媒体を受容するように構成されている。容器８０は容器径１１０を有している。具体的には、容器径１１０は、撹拌器具１０の直径１０２の少なくとも１．０５倍である。撹拌機４６は少なくとも１つのモータ１１２を有しており、モータ１１２は撹拌シャフト１２に接続されている。モータ１１２は、少なくとも１つの動作状態において撹拌機４６にトルクを伝達するように構成されている。少なくとも１つの動作状態において、撹拌機４６は、撹拌シャフト１２に対して直交する第１流れと、撹拌シャフト１２に対して少なくとも実質的に平行な第２流れとを形成する。第１流れは、実質的に内側撹拌翼１６によって形成される。第２流れは、実質的に外側撹拌翼１４によって形成される。流れ全体に対する第１流れの割合は、通路間隙２８の範囲３０に応じて決まる。
【符号の説明】
【００５９】
１０…撹拌器具、１２…撹拌シャフト、１４…外側撹拌翼、１６…内側撹拌翼、１８…部分、２０…移送ユニット、２２…部分、２４…内側撹拌翼平面、２６…外側撹拌翼平面、２８…通路間隙、３０…範囲、３２…内側撹拌翼法線、３４…外側撹拌翼法線、３６…法線角度、３８…下側撹拌翼、４０…外側撹拌翼、４２…外側輪郭、４４…穴、４６…撹拌機、４８…内側撹拌翼、５０…下側撹拌翼、５２…バー、５４…バー、５６…外側撹拌翼ハブ、５８…外側撹拌翼ハブ、６０…撹拌軸線、６２…ピッチ角度、６４…下側撹拌翼平面、６６…内側撹拌翼ハブ、６８…輪郭、７０…辺、７２…下側撹拌翼ハブ、７４…下側撹拌翼法線、７６…輪郭、７８…凸状縁部、８０…容器、８２…底部、８４…楕円、８６…頂点領域、８８…頂点領域、９０…面、９２…部分、９４…部分、９６…辺、９８…辺、１００…撹拌システム、１０２…直径、１０４…部分太さ、１０６…寸法、１０８…外側撹拌翼長さ、１１０…容器径、１１２…モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019104008.tif 000008
【図７】
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【外国語明細書】
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