專利名稱：攪拌裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用于各種流體的攪拌、混合的攪拌裝置，具體地是涉及一種由兩個軸使具有攪拌葉片的攪拌體進行搖動及旋轉運動來攪拌各種流體的攪拌裝置。
作為使用于封閉水域、停滯水域等的水域、水池等中的儲藏水的攪拌及其爆氣處理、高分子化合物的攪拌、混合、溶解等的攪拌裝置，通常使用其攪拌葉片安裝在一個旋轉軸上的旋轉式攪拌機。這種旋轉式攪拌機，由于其攪拌葉片的旋轉對周圍的液體作用很大的剪切力，因而給旋轉葉片帶來很大的阻力，存在電力消費量大的問題。另外，還有旋轉式攪拌機對于流體只在旋轉葉片周圍產(chǎn)生渦流，不能在廣區(qū)域中確實地攪拌流體的問題。
另外，以一個旋轉軸旋轉的攪拌葉片攪拌高分子化合物等粘度高的物質時，產(chǎn)生周圍的液體附著在旋轉軸的魏森貝格效應(WeisnbergEffect)，無法充分攪拌混合高粘度物質。
為了解決以上說述問題，于“特開昭61-74962號”公報中，公開了使用稱為Oloid形狀的立體形狀的攪拌體的攪拌裝置。在此公報所公開的攪拌裝置中，在其立體形狀的攪拌體上設置著隔開適當?shù)拈g隔且相互垂直的兩個支承軸，各支承軸分別可搖地安裝在一對相互平行的旋轉軸上。通過傳遞來自一個動力源的旋轉而分別驅動各旋轉軸使其運轉，通過各旋轉軸分別旋轉，各支承軸將各自的搖動方向構成垂直狀態(tài)地一邊進行往復搖動一邊進行旋轉。
如上說述，由于由一對旋轉軸使構成為立體形狀的攪拌體一邊進行搖動一邊進行旋轉，因此可以用比較低的能耗進行流體的攪拌。但是，此立體形狀的攪拌機的攪拌領域仍然比較窄，并不能夠在廣范圍的水域中確實可靠地攪拌流體。
上述公報中，由于各旋轉軸由一個動力源旋轉，因而動力源需要十分大的轉矩。另外，還存在不容易使各旋轉軸的旋轉速度分別不同地進行旋轉及使各旋轉軸的同步地進行旋轉的問題。
為了解決以上問題，也考慮過給兩個旋轉軸分別設置動力源由各驅動源分別使各旋轉軸旋轉的方法。例如，在各旋轉軸上各設一個馬達，各馬達的運轉通過蝸輪傳遞到各旋轉軸。但是，此方案在上述地設置使各旋轉軸旋轉的馬達時，會使裝置大型化，另外，需要將各馬達的旋轉分別傳遞于各旋轉軸的零件等，而且維修不容易，還損害了其經(jīng)濟性。
本發(fā)明用于解決以上說述的各項問題，其目的是提供能以低能耗在廣范圍確實地攪拌流體的攪拌裝置。
本發(fā)明的其他目的是提供一種小型、保養(yǎng)容易、及經(jīng)濟性良好的攪拌裝置。
此發(fā)明的攪拌裝置，其特征在于，包括攪拌體和驅動部，該驅動部具有構成為具有適當長度的圓柱狀的軸體；在該軸體長方向兩側，在沿著該軸體斷面的相互垂直方向的狀態(tài)下分別被支承的一對平板狀的攪拌葉片；分別垂直地貫通各攪拌葉片的基本中央部及軸體的一對支承軸，上述驅動部具有相互平行配置的且分別向相反的方向旋轉的一對旋轉軸，各旋轉軸分別連接在上述攪拌體的各支承軸上，通過其旋轉使上述攪拌體的軸體一邊繞其軸心旋轉一邊以軸體長度方向中間為中心進行往復搖動。
另外，本發(fā)明的攪拌裝置，其一個攪拌體由設在驅動部上的一對旋轉軸支承，借助各旋轉軸的旋轉，該攪拌體一邊搖動一邊旋轉，其特征在于，上述驅動部具有一對定子和一對轉子，該一對定子分別具有沿周向隔開一定間隔并分別向內方突起地設置的定子鐵心，上述一對轉子在各定子內分別可旋轉被配置的轉子，在各轉子的外周緣部沿全周分別設置具有高磁通量的磁鐵，并且在各自的軸心部分別設置旋轉軸。
以下根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實施例。


圖1是表示本發(fā)明的攪拌裝置的一實施例的簡略構造圖。
圖2是此攪拌裝置所使用的攪拌體的側視圖。
圖3是此攪拌裝置所使用的攪拌體的正視圖。
圖4是圖1所示的攪拌裝置的驅動部所使用的定子支持板的平面圖。
圖5是表示圖1所示的攪拌裝置的驅動部的控制的一例的時間圖表。
圖6是表示圖1所示的攪拌裝置的驅動部的控制的另一例的時間圖表。
圖7是表示本發(fā)明的攪拌裝置的另一實施例的簡略構造圖。
圖1是表示本發(fā)明的攪拌裝置的一實施例的簡略構成圖。此裝置由攪拌體10及驅動此攪拌體10的動力部20構成。
圖2及圖3為攪拌體12的側視圖及正視圖。攪拌體10具有適當長的圓柱狀的軸體11和與安裝在該軸體11上的一對攪拌葉片12。各攪拌葉片12由不銹鋼板等的平板材料形成為相同的梯形狀。
各攪拌葉片12具有直線狀延伸的長邊部12a，從長邊部12a的兩端連接設置短邊部12b，該短邊12b相對長邊部12a成鈍角地傾斜著。在各短邊部12b分別連接設置著相對短邊12b成鈍角地傾斜的斜邊部12c。因此，各斜邊部12c隨著從長邊部12a離開而相互接近地成為相對長邊部12a傾斜的狀態(tài)。各斜邊部12c分別形成為若干向外側鼓出的圓弧狀。各斜邊部12c的前端部彼此由向外側鼓出的圓弧狀前端邊部12d相連接。
在軸體11上，在夾著其長度方向的中央部的各側部，從各端面到軸體11的中央部附近分別形成著沿分別相互垂直的直徑方向的各槽部，在各槽部內支承著攪拌葉片12。各攪拌葉片12以各自的長邊部12a的夾著軸體11的長度方向的中央部且相互垂直的方式分別插入各槽中、并在將各長邊部12a的垂直二等分線沿軸體11的軸心的狀態(tài)下被支承著。攪拌葉片12的前端邊部12c分別從軸體11的端面突出適當?shù)拈L度。
在軸體11上，在各攪拌葉片12的大致中央部分別設有以與攪拌葉片12垂直的狀態(tài)貫通軸體11的中空的軸承部13。
在各軸承部13內分別插入支承軸16。各支承軸16在其各自的端部從軸承部13突出的態(tài)度下一體地安裝在各軸承部13上。各支承軸16的端部以架設在分別由一對支桿部15a構成為V字狀的連接構件15的各支桿部15a前端部間的狀態(tài)支持著。
如上所述的攪拌體10由驅動部20驅動，軸體11一邊以長度方向的中央部為中心搖動一邊繞其軸心旋轉。如圖1所示，驅動部20具有隔著適當間隔相互平行地被配置的一對支承板21及22以及在兩支承板21及22之間與支承板21及22等間隔并與支承板21及22平行地配置的定子支承板23。各支承板21與22其相對的各角部彼此由連接軸24相連接，另外，定子支承板23的各角部分別支承在連接軸24的中央部。
在定子支承板23上分別形成著一對貫通孔23a，在各貫通孔23a的外周緣部內分別形成著臺階。在各臺階23a上分別安裝構成馬達的定子25。在各定子25內設有沿周向隔開等間隔并向內方突出的12個定子鐵心25a，在各定子鐵心25a上分別繞有線圈25b。
在各定子25的中央部分別設置了轉子26。各轉子26具有以與定子25同心狀態(tài)配置的旋轉軸26a。各旋轉軸26a的各端部分別由設置在支承板21及22上的軸承27可旋轉地支承。在各轉子26的旋轉軸26a的軸向中央部分別以與轉軸26a同心的狀態(tài)設置了外徑比旋轉軸26a的外徑大的圓板部26b。各圓板部26b分別配置定子25的各定子鐵心25a內，在各圓板部26b的外周緣部分別沿全周設置了高磁通量磁鐵26c。
分別由定子25及轉子26構成的各馬達所具有的轉矩與由分別安裝在轉子26中的高磁通量磁石26c的磁密度及各高磁通量磁石26c的寬度(半徑方向的長度)及厚度決定的磁場強度成正比。與分別繞在各定子25的定子鐵心25a上的線圈25b內流過的電流量成正比的斥力成為轉矩。因此，通過增加安裝在各轉子26上的高磁通量磁鐵26c的寬度、或者增加設在定子25上的線圈25b的密度，可以提高各轉子26的對各定子25的斥力，可以分別提高各轉子26的轉矩。
各轉子26的旋轉軸26a的一端部分別從一支承板21突出，在從支承板21突出的旋轉軸26a的端部分別安裝著與各旋轉軸26a一體地旋轉的萬向連軸節(jié)28。
各萬向聯(lián)軸節(jié)28與上述的攪拌體10的各連接構件15的一對支桿部15a的結合部相連接，因此，攪拌體10的軸體11以相對旋轉軸26a傾斜45度的狀態(tài)并以可搖動旋轉的狀態(tài)安裝在驅動部20上。
各連接構件15在各自的搖動中心軸15b相互垂直地使各自的相位錯開90度的狀態(tài)下安裝在萬向聯(lián)軸節(jié)28上。
各轉子26的另一端，即與萬向聯(lián)軸節(jié)28相連接的端部相反的一端上分別裝有電磁式啟動裝置29。各啟動裝置29分別具有螺線管29a，在各螺線管29a的柱塞29b的前端部上安裝著圓柱狀的轉動件29c，該轉動件29c通過與旋轉軸26a結合而使旋轉軸26a在45～90度范圍中旋轉。
回轉件29c設置于插棒式鐵芯29b上，通過插棒式鐵芯29b沿著軸方向滑動而使回轉部29c一邊向同向滑動一邊沿規(guī)定方向轉動。另外，回轉件29c支承在設在螺線管29a與支持板22之間的支持件29d內，在回轉部29c的外周面上設有螺旋狀的槽溝，在其槽溝內可旋轉地配置許多的滾珠29e。因此，回轉件29c由許多的滾珠29e可相對支持件29d回轉及滑動地被支承。
在回轉件29c與支承板22之間設置了壓縮彈簧29f，在對螺線管29a通電而使柱塞29b向與支承板22接近的方向滑動時，回轉件29c則反抗壓縮彈簧29f的彈壓力與旋轉軸26a結合。在這個狀態(tài)下，由于回轉部29c沿規(guī)定方向旋轉，使旋轉軸26a以規(guī)定方向旋轉45至90度。與此相反，在停止對螺線管29a通電時，由于壓縮彈簧29f的反彈力，回轉件29c向螺線管29a側滑動，解除回轉件29c與旋轉軸26a的結合。
各啟動裝置29在分別旋轉驅動部20的各旋轉軸26a時，分別對螺線管29a通電，設在柱塞29b先端的回轉件29c與旋轉軸26a結合，使各旋轉軸26a分別以45至90度的角度內轉動。由此，各旋轉軸26a分別得到約100kg·f·m的起動轉矩，順利地開始旋轉。當旋轉軸26a開始旋轉時，其后，旋轉軸26由起動時的轉矩的三分之一至五分之一的轉矩驅動旋轉。
分別設置于各轉子26上的各旋轉軸26a在最初的啟動時及其發(fā)生故障后再次啟動時，需要很大的轉矩。在這時，通過對各啟動裝置29的螺線管29a短時間通電，各螺線管29a的插棒式鐵芯29b分別瞬間被作動，旋轉軸26a由高轉矩轉動。
一般的馬達在啟動時使用齒輪傳動馬達使轉子旋轉而得到很高的轉矩，在這種情況下，需要消費很多電力。與此相反，使用具有螺線管29a的啟動裝置的話，只需給予螺線管29a通以短時間的電流，即可使旋轉軸26a旋轉，可以大幅度減少能耗。
在以上所述的攪拌裝置中，在驅動部20中，構成馬達的各轉子26分別以相反的方向運轉。這時，其中一個轉子26以高于規(guī)定的基準旋轉速度旋轉，其時，另一轉子26以低于其基準旋轉速度旋轉。比如，各轉子26每旋轉π/2(相位)，則轉子26的高速運轉與低速運轉進行互相交替。
圖5是表示該情況下的各轉子26的旋轉的時間圖。x軸表示各轉子26的相位，y軸表示各轉子26的旋轉速度。y軸上的SO為各轉子26的基準旋轉速度，各轉子26的旋轉速度分別由點劃線及雙點劃線表示。在各轉子26上分別安裝著表示旋轉位置的位置傳感器。(圖中未表示)圖6是各轉子26以高速SH及低速SL交替運轉時的時間圖表。高速度SH與低速度SL的平均值為基準旋轉速度SO。各轉子26分別每旋轉π/2(相位)，交替反復進行相對基準旋轉速度SO分別具有相等的旋轉速度差的一定的高速旋轉SH和低速旋轉SL。即當一個轉子26進行高速旋轉SH時，另一轉子26則進行低速旋轉SL。而且，各轉子26在每旋轉了π/2(90度)后，各轉子26的旋轉速度相互分別切換為高速和低速。
如上所述，通過控制各轉子26的旋轉軸26a的旋轉，可以使攪拌體10之軸體11的旋轉角速度可以均勻化?；蛘咭部梢钥刂聘鬓D子26之旋轉軸26a的轉矩的和為一定，來達到攪拌體10之軸體11的旋轉角速度的均一化之目的。
通過使各轉子26交替地反復進行高速和低速運轉，通過萬向聯(lián)軸節(jié)28分別與旋轉軸26a連接的攪拌體10之軸體11繞其軸心旋轉90度(＝π/2)，同時軸體11的傾斜方向也變化90度。因此，在一個攪拌葉片12一邊由上向下?lián)u動，一邊在軸體11的周圍旋轉π/2相位期間，另一方的攪拌葉片12則一邊由下向上搖動一邊在軸體11的周圍旋轉π/2相位。而且，通過攪拌體10依次反復進行這樣的動作，致使各攪拌葉片12進行間歇的旋轉運動。
攪拌體10設置在需要進行攪拌或混合的流體內。比如，為了使水槽中的水進行流動，在水中設置攪拌體10，在將驅動部20的各轉子26分別以規(guī)定的周期高速及低速交替地運轉，軸體11每旋轉了π/2周期，攪拌體10之各攪拌葉片12則反復進行反復搖動動作。因此，反復進行反復搖動動作及其高速及低速交替運轉的攪拌葉片12在其旋轉時推動水，形成水流。
在以上的情況下，作為流體的水給予攪拌葉片12的阻力十分小，攪拌葉片12旋轉所消耗的電力與其說不會比使用立體形狀的攪拌體時得到同樣的攪拌效果所需的電力高，還不如說其電耗降低。
因此，我們認為，比如當流體是水的情況下，通過使分別為平板型的攪拌葉片12一邊搖動一邊間歇地進行旋轉運動，使水依次地流入由各攪拌葉片12所推出而產(chǎn)生的空間內，流入的水形成小渦流的集團，而且，頻繁地置換小渦流，流入的水和停止的水的分界處的摩擦阻力顯著減小。一般很容易繞在攪拌葉片上的線頭即使接近攪拌葉片12的旋轉區(qū)域也不容易被吸入。其結果，被認為是用于使攪拌葉片12旋轉的能耗降低的原因。
如上所述，在一邊使攪拌葉片12搖動一邊間歇地進行旋轉運動而推出水時，由推出的水形成一個主水流帶。此主水流帶相對其軸心的偏擺角度(流域幅)小，成為流速的分布寬度窄高流速。其結果，可分別使由各攪拌葉片12所產(chǎn)生的主水流帶到達遠方。
與此相反，螺旋槳等立體形狀的攪拌葉片中，其體積越大，產(chǎn)生的主水流帶相對其軸心的偏擺角度(流域幅)越大，同時，旋轉速度越快，在葉片周圍形成自吸引作用所產(chǎn)生的激烈的流動。結果，在立體形狀的攪拌葉片上施加很大的阻力，由立體攪拌葉片給予水很大的推進力。但是，在此情況下，推出的水流的流域寬度很寬，不能使形成的主水流帶到達遠方。
如上所述，各轉子26通過分別反復進行同樣的高速旋轉及低速旋轉，攪拌體10的各攪拌葉片12分別以同樣的力量推動水，形成主水流。但，通過只利用其中的一片攪拌葉片12推動水，使另一片攪拌葉片12產(chǎn)生水推出極小，可以形成的主水帶的流域寬度更加窄，也可以使主水帶到達遠方。在此情況下，如圖6所示，只需要把一個轉子26的高速旋轉SH和低速旋轉SL與基準運轉速度的差分別設定得大，而將另一個轉子的高速旋轉SH和低速旋轉SL與基準旋轉速度SO的差分別設定得小即可。
在使用在各轉子26的外周緣部分別設置了高磁通量磁鐵26c的驅動部20的情況下，不僅可以使用具有平板狀攪拌葉片12的攪拌體10，還可以使用如圖7所示的立體形狀的攪拌體30。此立體形狀的攪拌體30的詳細情況記載于“特開平11-276874號”公報中，是使圖1所示的攪拌體10的平板狀的各攪拌葉片12隨著成為另一方的攪拌葉片12的遠方側而漸漸膨脹，成為相互一體化的形狀，即形成此立體形狀的攪拌體30。
本發(fā)明的攪拌裝置由設置在驅動部的一對旋轉軸的旋轉，使攪拌體的軸體一邊進行旋轉一邊進行往復搖動，通過設在攪拌體上的一對攪拌葉片推動流體到達遠方。因此，可以以低的電能耗高效率地攪拌液體。
另外，本發(fā)明的攪拌裝置的驅動部帶動旋轉軸旋轉，此驅動部由其外周緣部設有高磁通量磁鐵轉子及定子構成，因此，其構造的簡單，從而使機械的維護十分簡便，經(jīng)濟性顯著提高。
權利要求
1.攪拌裝置，其特征在于，包括攪拌體和驅動部，該驅動部具有構成為具有適當長度圓柱狀的軸體；在該軸體長方向兩側，在沿著該軸體斷面的相互垂直方向的狀態(tài)下分別被支承的一對平板狀的攪拌葉片；分別垂直地貫通各攪拌葉片的基本中央部及軸體的一對支承軸，上述驅動部具有相互平行配置的且分別向相反的方向旋轉的一對旋轉軸，各旋轉軸分別連接在上述攪拌體的各支承軸上，通過其旋轉使上述攪拌體的軸體一邊繞其軸心旋轉一邊以軸體長度方向中間為中心進行往復搖動。
2.攪拌裝置，其一個攪拌體由設在驅動部上的一對旋轉軸支承，借助各旋轉軸的旋轉，攪拌體一邊搖動一邊旋轉，其特征在于，上述驅動部具有一對定子和一對轉子，該一對定子分別具有沿周向隔開一定間隔并分別向內方突起地設置的定子鐵心，上述一對轉子在各定子內分別可旋轉地被配置，在各轉子的外周緣部沿全周分別設置具有高磁通量磁鐵，并且在各自的軸心部分別設置旋轉軸。
全文摘要
攪拌裝置,由具有一對旋轉軸26a的驅動部20攪拌攪拌體10。攪拌體10具有具有適當長度的圓柱狀的軸體11和在夾著該軸體11的長度方向的中央部的長度方向兩側以沿該軸體的斷面的相互垂直的方向的狀態(tài)分別被支承的一對平板狀攪拌葉片12。在各攪拌葉片12的大致中央分別貫通著支承軸16,各支承軸16也分別垂直地貫通著軸體11。通過分別使驅動部的各旋轉軸26a旋轉,上述攪拌體10的軸體11一邊繞其軸心旋轉,一邊以長度方向中央部為中心進行往復搖動。
文檔編號B01F11/00GK1340376SQ01117180
公開日2002年3月20日 申請日期2001年4月27日 優(yōu)先權日2000年8月28日
發(fā)明者石橋忠也, 江村和朗 申請人:S·T·M工程株式會社