撹拌機の種類

撹拌機は、化学反応、熱伝達、液体と固体の混合など、さまざまな工業プロセスで重要な役割を果たします。 撹拌機にはさまざまな種類があり、それぞれが特定のプロセス要件を満たすように設計されています。 この記事では、最も一般的な撹拌機の種類とその用途について説明します。

撹拌機の種類

パドル撹拌機

パドル撹拌機は、平らなブレードまたはパドルが取り付けられた中央シャフトで構成され、回転して混合タンク内に放射状の流れパターンを作成します。パドルは通常、撹拌機シャフトに対して 90 度の角度で取り付けられ、直線または曲線のいずれかになります。

パドル撹拌機は、中粘度から高粘度の液体の混合に適しており、熱伝達とガス分散を促進するのに効果的です。20 ～ 150 rpm の比較的低速で動作し、最大 50,000 cP の粘度の液体を処理できます。パドル撹拌機の電力要件は、他のタイプの撹拌機に比べて一般的に低くなっています。

アンカーアジテーター

アンカー撹拌機は、アンカー形状に似た 2 枚以上の大きな平らなブレードが取り付けられた中央シャフトで構成されています。アンカー撹拌機のブレードは容器の壁と底に接近して動き、特に高粘度の流体や固体粒子を扱う用途で、効率的な混合と熱伝達を実現します。

アンカー撹拌機は低速で作動し、主に接線方向の流れパターンを生成するため、層流条件に適しています。化学、食品、製薬業界では、混合、均質化、液体中の固体の懸濁などのプロセスによく使用されます。ブレードが容器の壁に近いため、停滞領域の形成を防ぎ、均一な混合を促進します。

ヘリカルリボン撹拌機

ヘリカル リボン撹拌機は、高粘度の液体やペーストを混合するために設計された撹拌機の一種です。これらの撹拌機は、1 つ以上のヘリカル リボンまたはスパイラルが取り付けられた中央シャフトを備えており、撹拌機が回転すると、放射状と軸方向の流れパターンの組み合わせが作成されます。ヘリカル リボン撹拌機のユニークな設計により、化学、製薬、食品加工業界などの高粘度材料を扱う用途に最適です。

らせんリボン撹拌機の主な利点は、効率的な混合と熱伝達を促進する明確な流れパターンを生成できることです。撹拌機が回転すると、らせんリボンが材料を半径方向と軸方向の両方に動かし、容器全体での徹底した混合を保証します。この動きは、デッドゾーンの形成を防ぎ、容器壁への材料の蓄積を最小限に抑えるのにも役立ちます。

らせんリボン撹拌機は、流体の粘度が高く、乱流混合が実現しにくい層流条件で特に効果的です。リボンと容器壁の間の隙間が狭いため、せん断作用が生じ、粘性物質を分解して混合を促進します。さらに、らせんリボンの表面積が大きくなると熱伝達率が向上するため、これらの撹拌機は粘性物質の加熱や冷却を伴う用途に最適です。

ダブルヘリカルリボン撹拌機

二重らせんリボン撹拌機は、中央シャフトの周りに 2 つのらせんリボンが巻かれており、効率的な混合と熱伝達を保証する独自の流れパターンを生み出します。リボンのらせん設計により、放射状の流れと軸方向の流れが促進され、タンクの内容物全体を徹底的に混合できます。

スクリューインペラー付き撹拌機

スクリューインペラ付き撹拌機は、粘性液体や固形分の多い材料を混合するために設計された撹拌機の一種です。これらの撹拌機は、軸流パターンを作成し、流体を垂直方向に効果的に動かすらせん状のスクリュー型インペラを備えています。スクリューインペラの形状により、効率的な混合と熱伝達が可能になり、化学反応、分散操作、医薬品の製造など、さまざまな工業プロセスに最適です。

スクリューインペラ撹拌機の主な利点の 1 つは、高粘度の液体やスラリーを処理できることです。スクリュー設計により強力なポンプ作用が生まれ、濃厚で粘性の高い材料を簡単に動かすことができます。

プロペラ撹拌機

プロペラ撹拌機は、プロペラ ブレードが取り付けられたシャフトで構成されており、回転すると軸方向の流れパターンが生成されます。ブレードの角度は、通常 45° ～ 60° の範囲で変化し、ピッチ角度を調整することで、特定の用途に合わせて流れの特性を最適化できます。

プロペラ撹拌機は、低粘度から中粘度の流体の混合に適しており、混和性のある液体を効果的に混合したり、液体媒体内のガスや固体粒子を分散させたりすることができます。直径 3 メートルまでのタンクでよく使用され、400 ～ 1,750 rpm の速度で動作できます。

ラジアルプロペラ撹拌機

ラジアルプロペラ撹拌機は、撹拌機シャフトに対して垂直な放射状の流れパターンを生成し、乱流運動を生み出して効果的な混合を促進します。

ラジアルプロペラ撹拌機の設計は、通常、中央ハブに取り付けられた平らなブレードで構成され、ブレードの角度は 30° ～ 45° の範囲です。撹拌機の直径は通常、タンク直径の 30 ～ 50% で、撹拌機の速度は 20 ～ 150 rpm です。

ラジアルプロペラ撹拌機は、低粘度から中粘度の流体に適しており、懸濁状態の固体粒子を処理できます。気液分散操作に効果的で、熱交換器と組み合わせて使用すると熱伝達率が向上します。

タービン撹拌機

タービン撹拌機は、流体に高いせん断速度と乱流運動を生み出す能力があることで知られており、幅広い粘度に適しています。

タービン撹拌機は通常、複数の平らなブレードまたはインペラが直角に取り付けられた中央シャフトで構成されます。インペラは、必要なフロー パターンに応じて、放射状または軸方向にすることができます。

ラッシュトン タービンなどのラジアル フロー インペラーは、撹拌シャフトに対して垂直なフロー パターンを作成し、良好な混合とガス分散を促進します。

軸流インペラは、ピッチブレードタービンと同様に、シャフトに平行な流れを生成するため、ブレンドや固体懸濁に最適です。

直翼タービンインペラ: ストレートブレードタービンインペラは、中央ハブに取り付けられた平らなブレードを特徴としています。放射状の流れを提供し、ガス分散と固体懸濁に効果的です。ストレートブレードタービンインペラは、化学および石油化学業界でよく使用されます。

ピッチブレードタービンインペラ: ピッチブレードタービンインペラは、軸方向の流れと半径方向の流れを組み合わせた角度付きブレードを備えています。ブレンド、固体懸濁液、熱伝達など、幅広い用途に適しています。ピッチブレードタービンインペラは、化学、食品、製薬業界でよく使用されます。

ラッシュトンタービンインペラー: ラッシュトン タービン インペラーは、中央のディスクに取り付けられた 6 つの平らなブレードで構成されています。高せん断力を提供し、ガスと液体の分散と乳化に効果的です。ラッシュトン タービン インペラーは、化学およびバイオテクノロジー業界でよく使用されます。

スミスタービンインペラー: スミス タービン インペラは、軸方向と半径方向の流れを組み合わせた湾曲したブレードを備えています。混合効率を維持しながら電力消費を削減するように設計されています。スミス タービン インペラは、化学および廃水処理業界でよく使用されます。

湾曲ブレードタービンインペラ: 湾曲ブレード タービン インペラは、湾曲したプロファイルのブレードを特徴とし、軸方向の流れと半径方向の流れの組み合わせを提供します。ブレンド、固体懸濁液、熱伝達など、幅広い用途に適しています。湾曲ブレード タービン インペラは、化学、食品、製薬業界でよく使用されます。

後退曲線インペラ付き撹拌機

後退曲線インペラを備えた撹拌機は、効率的な混合プロセスと効果的な電力使用のために設計された撹拌機の一種です。これらのインペラは、回転方向から離れた角度の湾曲したブレードを備えており、軸方向と放射状の両方の流れ成分を組み合わせた独自の流れパターンを作り出します。ブレードの特定の角度は用途によって異なり、標準角度は 45° ～ 90° です。

リトリート カーブ インペラは、中粘度から高粘度の流体に適しており、ブレンド、分散、ガスの取り込みなど、さまざまな混合タスクに対応できます。湾曲したブレード設計により、タンクの底から材料を引き出して容器全体に分散させるフロー パターンが作成され、より均一な混合が促進されます。

水中翼付き撹拌機

水中翼インペラを備えた撹拌機は、船舶用プロペラに似た独自のブレード設計を特徴としており、最小限の電力消費で優れた流体混合ソリューションを提供します。ブレードの水中翼形状により、従来の平らなブレードに比べてより効率的な電力使用が可能になり、生産コストを削減します。

ハイドロフォイル インペラは軸流パターンを生成するため、低粘度から中粘度の流体の混合に適しています。軸流により混合タンク内に垂直方向の動きが生じ、容器全体で効果的な混合が保証されます。このフロー パターンは、ガス分散や固体懸濁を必要とする用途で特に役立ちます。

分散ブレードインペラ付き撹拌機

分散ブレードインペラを備えた撹拌機は、特にガス分散および非混和性混合物における効率的な混合および分散操作のために設計されています。これらのインペラは、効果的な混合を促進し、電力消費を削減する独自のブレード設計を特徴としています。ブレードは通常、湾曲または角度が付けられており、特定の用途に合わせてピッチ角度と直径が異なります。

分散ブレードインペラは、発酵、水素化、酸化などのガス-液体反応を伴うプロセスで化学および製薬業界で広く使用されています。均一な混合物を作成し、ガス相と液体相の間の物質移動速度を向上させるのに優れています。ブレード設計により、放射状と軸方向のフローパターンの組み合わせが生成され、混合タンク全体にわたってガス泡の分散が促進されます。

コイルインペラ付き撹拌機

コイルインペラは、撹拌シャフトに巻き付けられた螺旋状のリボンまたはスパイラル形状のブレードで構成されています。この設計により、放射状と軸方向の流れパターンが組み合わされ、混合性能が向上します。インペラが回転すると、流体に乱流が発生し、均一な混合が確保され、デッドゾーンの形成が防止されます。

コイルインペラは、中粘度から高粘度の流体の処理に適しています。せん断力を最小限に抑えながら穏やかな混合動作を提供するためです。このため、ポリマー溶液、ペースト、ゲルなど、せん断に敏感な材料を扱う用途に最適です。コイル設計により、効果的な熱伝達も促進されるため、これらの撹拌機は熱交換器や反応器での使用に適しています。

撹拌機の選び方

1. 粘度: 低粘度から中粘度の流体の場合、プロペラ撹拌機またはタービン撹拌機が適している場合があります。より粘性の高い液体の場合、効果的な混合を確保し、デッドゾーンを防ぐために、アンカー撹拌機またはヘリカルリボン撹拌機がよく使用されます。
2. フローパターン: 混合タンク内の望ましいフロー パターンも、重要な考慮事項の 1 つです。プロペラ撹拌機などの軸流インペラは、撹拌機シャフトに平行なフロー パターンを生成するため、ブレンドや固体懸濁液に最適です。ラッシュトン タービン インペラなどの放射状フロー インペラは、撹拌機シャフトに垂直なフロー パターンを生成するため、ガス分散や熱伝達の用途に適しています。
3. タンク形状: 撹拌機の直径はタンクの直径に比例する必要があり、通常はタンクの直径の 1/3 から 1/2 の範囲です。バッフルの配置とタンク全体の設計も撹拌機の選択に影響し、効率的な混合を確保し、デッドゾーンを最小限に抑えます。
4. 電力要件: 電力要件は、流体の特性、撹拌機の速度、および必要な混合強度によって異なります。運用コストを最小限に抑えるために、エネルギー効率を最適化しながら必要な電力入力を提供できる撹拌機を選択することが重要です。
5. プロセス要件: 熱伝達、ガス分散、化学反応の必要性などの特定のプロセス要件によって、必要な撹拌機の種類が決まります。たとえば、高い熱伝達率が必要な用途では、アンカー撹拌機やヘリカル リボン撹拌機などの高表面積インペラを備えた撹拌機が適している場合があります。ガス-液体分散の場合、ラッシュトン タービン インペラまたはその他のラジアル フロー インペラがよく使用されます。
6. 材料の適合性: 撹拌機の構成材料は、混合する液体または化学物質に適合している必要があります。腐食性の環境や、製薬業界などの敏感な材料を扱う場合、長期的な耐久性と製品の純度を確保するために、ステンレス鋼またはその他の耐腐食性合金で作られた撹拌機が必要になる場合があります。