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JPH0798138B2 - Method for measuring the flow state of Bingham fluid in a stirring tank - Google Patents
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JPH0798138B2 - Method for measuring the flow state of Bingham fluid in a stirring tank - Google Patents

Method for measuring the flow state of Bingham fluid in a stirring tank

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JPH0798138B2
JPH0798138B2 JP2068626A JP6862690A JPH0798138B2 JP H0798138 B2 JPH0798138 B2 JP H0798138B2 JP 2068626 A JP2068626 A JP 2068626A JP 6862690 A JP6862690 A JP 6862690A JP H0798138 B2 JPH0798138 B2 JP H0798138B2
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Japan
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tracer
stirring tank
flow
electrode
bingham fluid
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満雄 上和野
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、攪拌槽内に貯留されたビンガム流体の流動
状態を測定し、該流体をその特性に応じて効率良く攪拌
することができる攪拌槽内におけるビンガム流体の流動
状態測定方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial field of application" The present invention measures the flow state of a Bingham fluid stored in a stirring tank and efficiently stirs the fluid according to its characteristics. The present invention relates to a method for measuring the flow state of Bingham fluid in a tank.

「従来の技術とその課題」 粘土泥しょうやペイントなどの微粒子を含む高濃度スラ
リーは、剪断応力がある降伏値を超えたときにはじめて
流動が生じるいわゆるビンガム流体的流動挙動を示し、
これにより、攪拌翼にタービン翼やパドル翼などを用い
た攪拌槽内で攪拌した場合に、翼近傍では流動し、翼か
ら離れたところでは静止するという現象が生じる。
"Conventional technology and its problems" High-concentration slurry containing fine particles such as clay mud and paint shows so-called Bingham fluid flow behavior in which flow occurs only when shear stress exceeds a certain yield value.
As a result, when stirring is performed in a stirring tank using a turbine blade, a paddle blade, or the like as the stirring blade, a phenomenon occurs in which the fluid flows near the blade and stands still away from the blade.

また、このような高濃度スラリーは固体と液体との混合
物であるため、光が通らず、攪拌槽外から内部の流動を
観察することは、一般には不可能であり、それが同スラ
リーの流動状態を定量的に検討する上での支障となって
いる。
In addition, since such a high-concentration slurry is a mixture of solid and liquid, it is generally impossible to observe the internal flow from the outside of the stirring tank because light does not pass therethrough, which is the flow of the slurry. This is an obstacle to quantitatively examining the condition.

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであっ
て、電気伝導度法を利用した電極プローブを試作し、攪
拌槽内におけるビンガム流体の静止域と流動域の境界、
流動域における流動の方向を検知することができる攪拌
槽内におけるビンガム流体の流動状態測定方法の提供を
目的とする。
This invention has been made in view of the above circumstances, prototype electrode probe utilizing the electrical conductivity method, the boundary between the static region and the flow region of the Bingham fluid in the stirring tank,
An object of the present invention is to provide a method for measuring the flow state of a Bingham fluid in a stirring tank, which can detect the direction of flow in a flow region.

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明では、攪拌槽に貯留
されたビンガム流体内に、正極でありかつ電解質トレー
サ溶液が注入されるトレーサ注入針とこのトレーサ注入
針の周囲に配置された負電極とから構成される電極プロ
ーブを投入する工程と、前記電極プローブのトレーサ注
入針から電解質トレーサ溶液を注入しつつ、前記攪拌槽
内のビンガム流体を攪拌させる工程と、前記正極として
のトレーサ注入針と負電極との間の電位を基にして、前
記電解質トレーサ溶液の移動を検出し前記ビンガム流体
の流動状態を判定する工程とから,攪拌槽内に貯留され
たビンガム流体の流動状態を測定するようにしている。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, in the present invention, a tracer injection needle that is a positive electrode and an electrolyte tracer solution is injected into the Bingham fluid stored in a stirring tank, and this tracer injection. A step of charging an electrode probe composed of a negative electrode arranged around the needle, and a step of stirring the Bingham fluid in the stirring tank while injecting an electrolyte tracer solution from a tracer injection needle of the electrode probe; , A step of detecting the movement of the electrolyte tracer solution and determining the flow state of the Bingham fluid based on the potential between the tracer injection needle as the positive electrode and the negative electrode, and stored in the stirring tank. The flow state of the Bingham fluid is measured.

「作用」 この発明によれば、電極プローブを構成する正極として
のトレーサ注入針と負電極との間の電位を基にして、電
解質トレーサ溶液が移動しているか否かを検出すること
ができ、かつビンガム流体を静止しているか、流動して
いるかを判定することができる。
[Operation] According to the present invention, it is possible to detect whether or not the electrolyte tracer solution is moving, based on the potential between the tracer injection needle as the positive electrode forming the electrode probe and the negative electrode. And it can be determined whether the Bingham fluid is stationary or flowing.

「実施例」 本発明の一実施例を第1図(A)〜第9図(A)を参照
して説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (A) to 9 (A).

本発明の一実施例として示したビンガム流体の流動状態
測定方法は、被攪拌物である高濃度スラリーと電解質ト
レーサ溶液との電気伝導度の差を電極プローブにより検
出する電気伝導度法を用いたものである。
The method for measuring the flow state of the Bingham fluid shown as an example of the present invention uses an electric conductivity method in which a difference in electric conductivity between a high-concentration slurry that is an object to be stirred and an electrolyte tracer solution is detected by an electrode probe. It is a thing.

(一)電極プローブの構成 まず、電極プローブの構成について第1図(A)を参照
して説明すると、この電極プローブは、正極でありかつ
強電解質トレーサ溶液が注入されるトレーサ注入用細針
M(トレーサ注入針)とこのトレーサ注入用細針Mの周
囲に配置された負電極1〜8とから構成されたものであ
って、前記負電極1〜8は、トレーサ注入用細針Mの周
囲でありかつ該トレーサ注入用細針Mから等間隔(本法
では8mmの距離)に、立体かつ球面を形作るようにそれ
ぞれ配置されている。
(1) Structure of Electrode Probe First, the structure of the electrode probe will be described with reference to FIG. 1 (A). This electrode probe is a positive electrode and a tracer injection fine needle M into which a strong electrolyte tracer solution is injected. (Tracer injection needle) and negative electrodes 1 to 8 arranged around the tracer injection fine needle M, wherein the negative electrodes 1 to 8 are around the tracer injection fine needle M. And are arranged at equal intervals (a distance of 8 mm in the present method) from the tracer injection fine needles M so as to form a solid and spherical surface.

なお、前記負電極1〜8は、合計8本設けたが、この数
は精密な測定を行う上で多い程好ましい。しかしなが
ら、負電極1〜8の数を増やし過ぎると、電極1〜8間
の干渉が起きたりあるいは電極1〜8の間隔が狭まり、
これら電極1〜8間で流体が静止してしまう現象が起こ
る。
The total number of the negative electrodes 1 to 8 is eight, but it is preferable that the number is large in order to perform precise measurement. However, if the number of the negative electrodes 1 to 8 is increased too much, interference between the electrodes 1 to 8 occurs or the interval between the electrodes 1 to 8 narrows,
A phenomenon occurs in which the fluid becomes stationary between the electrodes 1 to 8.

これによって、本実施例では、負電極の数と測定に適し
た負電極の間隔との関係を検討し、8本という数を決定
した。
Therefore, in this example, the relationship between the number of negative electrodes and the interval between the negative electrodes suitable for measurement was examined, and the number of eight electrodes was determined.

また、前記トレーサ注入用細針Mの具体的構造は、第1
図(B)に示されるように外側が絶縁被覆M1され、この
絶縁被覆M1から突出するように強電解質トレーサ溶液が
注入される注入管としての正極M2が配置されたものであ
り、また、前記負電極1〜8の具体的構造は第1図
(C)に示されるように外側が絶縁被覆1A〜8Aされ、こ
の絶縁被覆から突出するように電極部分1B〜8Bが配置さ
れたものである。
The specific structure of the tracer injection fine needle M is as follows.
As shown in FIG. (B), an insulating coating M 1 is provided on the outer side, and a positive electrode M 2 as an injection tube into which the strong electrolyte tracer solution is injected is arranged so as to project from the insulating coating M 1 . Further, the specific structure of the negative electrodes 1 to 8 is such that the outer side is provided with insulating coatings 1A to 8A as shown in FIG. 1C, and the electrode portions 1B to 8B are arranged so as to project from the insulating coatings. It is a thing.

(二)全体の構造 上記電極プローブを用いて測定を行った攪拌槽の概略に
ついて第2図(A)を参照して説明する。
(2) Overall Structure An outline of the stirring tank in which the above electrode probe is used for measurement will be described with reference to FIG. 2 (A).

第2図(A)に符号10で示すものは内径20cmの円筒平底
型邪魔板なし攪拌槽であって、この攪拌槽10内には、槽
内径の1/2の径を持つ6枚平羽根タービン翼11が配置さ
れている。
In FIG. 2 (A), reference numeral 10 is a cylindrical flat-bottom type stirrer tank without an obstruction plate having an inner diameter of 20 cm. In this stirring tank 10, six flat blades having a diameter of 1/2 of the inner diameter of the tank are provided. Turbine blades 11 are arranged.

この6枚平羽根タービン翼11は槽10の中心位置でありか
つ槽10の深さの1/2の位置に配置されるものであって、
その駆動はモータ12により行われる。
The six flat blade turbine blades 11 are arranged at the center position of the tank 10 and at a position half the depth of the tank 10,
The drive is performed by the motor 12.

また、前記攪拌槽10内の斜線で示す測定領域内には
(一)で説明した電極プローブが配置される。
In addition, the electrode probe described in (1) is arranged in the measurement area shown by the hatching in the stirring tank 10.

この電極プローブには、注入管である正極M2に接続され
る管路13と、この管路13を通じて強電解質トレーサ溶液
を供給する微量定量ポンプ14と、前記各負電極1〜8の
電位を測定する測定回路15(後述する)と、がそれぞれ
設けられている。
This electrode probe is provided with a conduit 13 connected to the positive electrode M 2 which is an injection tube, a micro metering pump 14 for supplying a strong electrolyte tracer solution through this conduit 13, and the potentials of the negative electrodes 1 to 8 respectively. A measuring circuit 15 (to be described later) for measuring is provided respectively.

また、前記電極プローブの注入管としての正極M2には15
Vの電圧(一定)が印加されている。
Further, the positive electrode M 2 as the injection tube of the electrode probe has 15
V voltage (constant) is applied.

なお、前記電極プローブを用いて、図中斜線で示す攪拌
槽10内の測定領域において、攪拌槽10の半径方向、液深
方向について5mmの間隔毎に測定を行うようにしている
(後述する)。また、前記攪拌槽10に使用される攪拌翼
としては、第2図(A)の概略図、第2図(B)の斜視
図に示されるタービン翼11のほか、第2図(C)の斜視
図に示されるパドル翼16が使用される。
In addition, using the electrode probe, in the measurement region in the stirring tank 10 shown by hatching in the figure, the radial direction of the stirring tank 10 and the liquid depth direction are measured at intervals of 5 mm (described later). . As the stirring blades used in the stirring tank 10, in addition to the turbine blade 11 shown in the schematic view of FIG. 2 (A) and the perspective view of FIG. 2 (B), the stirring blade of FIG. The paddle wings 16 shown in perspective view are used.

(三)測定原理 〔三−〕判定基準Kについて、 前記トレーサ注入用細針Mから、高濃度スラリーと同じ
レオロジー特性を持つように調整した強電解質トレーサ
溶液を、微量定量ポンプ14により一定速度で注入した
後、比較的短時間後の一定時間後に各負電極1〜8の電
位を瞬間的かつ同時にホールドして測定した。
(3) Measurement Principle [3-] Regarding the determination standard K, a strong electrolyte tracer solution adjusted to have the same rheological characteristics as the high-concentration slurry from the tracer injecting fine needle M is used at a constant rate by the micro-quantitative pump 14. After the injection, the potentials of the negative electrodes 1 to 8 were instantaneously and simultaneously held and measured after a fixed time after a relatively short time.

そして、このとき測定した値つまり電極の電位Eiを用い
て、高濃度スラリーが静止しているか、流動しているか
の判定の基準となる値Kを次式より算出した。
Then, using the value measured at this time, that is, the potential Ei of the electrode, a value K, which is a reference for determining whether the high-concentration slurry is stationary or flowing, was calculated by the following equation.

K=(Ei−Emin)/(Eo−Emin) ここで、「Ei」は負電極1〜8の各電位である(但しi
は1〜8)。なお、電極プローブの正極M2には一定の電
圧が印加されているので、各負電極1〜8の電位を検出
することにより、結果として正極M2と各負電極1〜8と
の電位が検出されることになる。
K = (Ei−E min ) / (E o −E min ), where “Ei” is each potential of the negative electrodes 1 to 8 (where i is
Is 1 to 8). Since a constant voltage is applied to the positive electrode M 2 of the electrode probe, the potentials of the positive electrodes M 2 and the negative electrodes 1 to 8 are consequently detected by detecting the potentials of the negative electrodes 1 to 8. Will be detected.

また、「Emin」は、負電極1〜8(但しiはにより示さ
れる電位の内の最小値の電位、「O」は強電解質トレー
サ溶液自体の電位を表すものである。
Further, "Emin" represents the negative electrode 1 to 8 (where i is the minimum potential among the potentials indicated by, and "O" represents the potential of the strong electrolyte tracer solution itself.

〔三−〕静止域と流動域の境界位置の判別 この様にして得られた判定基準Kからどのようにして、
高濃度スラリーが静止、流動しているかを判定するかを
第3図(A)、第3図(B)更に第4図を参照して説明
する。
[3-] Discrimination of Boundary Position between Stationary Region and Flowing Region From the criterion K obtained in this way,
Whether to determine whether the high-concentration slurry is stationary or flowing will be described with reference to FIGS. 3 (A), 3 (B) and FIG.

なお、これらの図に示す1〜8の数字は8本の電極に便
宜的に付した番号、また、斜線で示した部分は強電解質
トレーサ溶液を表す。
The numbers 1 to 8 shown in these figures are numbers conveniently attached to the eight electrodes, and the shaded portions represent the strong electrolyte tracer solution.

第3図(A)は静止域における強電解質トレーサ溶液の
流動の様子の例を示したものであり、この場合には、ト
レーサ注入用細針Mから供給された強電解質トレーサ溶
液は、トレーサ注入用細針Mを中心として高濃度スラリ
ー内をほぼ均等に拡散して行く。また、第3図(B)は
流動域における強電解質トレーサ溶液の流動の様子の例
を示したものであり、この場合には、トレーサ注入用細
針Mから供給された強電解質トレーサ溶液は、高濃度ス
ラリーの流れに追従して移動して行く。
FIG. 3 (A) shows an example of the flow of the strong electrolyte tracer solution in the static region. In this case, the strong electrolyte tracer solution supplied from the tracer injection fine needle M is injected by the tracer. The high-concentration slurry is diffused almost evenly around the fine needle M. Further, FIG. 3 (B) shows an example of the flow state of the strong electrolyte tracer solution in the flow region. In this case, the strong electrolyte tracer solution supplied from the tracer injection fine needle M is It moves following the flow of high-concentration slurry.

〔三−〕各領域での各電極のKの値の変化 第4図に示すように横軸に各電極番号(i=1〜8)、
縦軸にKをとり、静止状態と流動状態との各状態におけ
るKの値の変化を調べると、細線で示すように静止状態
(第3図(A)に示す状態)ではKの値が相対的に微小
でかつ、ばらつきも殆ど無いのに対して、太線で示すよ
うに流動状態(第3図(B)に示す状態)では相対的に
Kの値が大きくなっていることが判る。
[3−] Change in K value of each electrode in each region As shown in FIG. 4, the horizontal axis represents each electrode number (i = 1 to 8),
Taking K on the vertical axis and examining the change in the value of K in each of the stationary state and the flowing state, the value of K is relative in the stationary state (the state shown in FIG. 3A) as shown by the thin line. It is understood that the value of K is relatively large in the flow state (the state shown in FIG. 3B) as shown by the thick line, while it is minute and has little variation.

そして、この場合には太線で示すように流動方向にある
負電極(この場合iが1と5の負電極:第4図、第3図
(B)参照)の電位が他の電極の電位よりも高くなり、
よって判定基準Kの値も大きくなる。
In this case, the potential of the negative electrode (in this case, the negative electrode in which i is 1 and 5: see FIGS. 4 and 3B) in the flow direction as shown by the thick line is higher than the potentials of the other electrodes. Becomes higher,
Therefore, the value of the criterion K also becomes large.

ここで求めたKの内一つでも、ある設定した判定基準値
Kcを超えているものがあれば、高濃度スラリーとともに
強電解質トレーサ溶液は流動しているものと判定し、逆
にすべてのKがKc以下であれば、前記高濃度スラリーと
ともに強電解質トレーサ溶液は静止しているものと判定
した。
Even if one of the K obtained here is a certain set criterion value
If there is more than K c , it is determined that the strong electrolyte tracer solution is flowing together with the high-concentration slurry, and conversely, if all K are K c or less, the strong electrolyte tracer solution with the high-concentration slurry is determined. The solution was determined to be stationary.

〔三−〕静止、流動の判定基準値Kcの決定 ここで、本法において高濃度スラリーが静止している
か、流動しているかの判定基準値Kcを求めるために、一
定速度で流動している高濃度スラリー中に電極プローブ
を差し込み、スラリー速度を変化させて電位差の測定を
行ないその測定結果を第5図にまとめた。
[Three -] stationary, wherein the determination of the criterion value K c of the flow, either in the present process a high concentration slurry is stationary, in order to determine whether the criterion value K c is flowing, to flow at a constant rate The electrode probe was inserted into the high-concentration slurry, and the potential difference was measured by changing the slurry speed. The measurement results are summarized in FIG.

第5図は横軸にスラリーの速度V、縦軸が測定された電
極iの電位(ここでは3番の電極の電位)と、各負電極
1〜8の電位の内の最小値との電位差(Ei−Emin)をそ
れぞれ示すものである。
FIG. 5 shows the potential difference between the velocity V of the slurry on the horizontal axis and the potential of the measured electrode i (the potential of the third electrode here) on the vertical axis and the minimum value of the potentials of the negative electrodes 1 to 8. (Ei-Emin), respectively.

そして、この第5図から判るように、スラリーの流速が
約0.15mm/s以上において電位差が顕著に表れていること
が確認された。
Then, as can be seen from FIG. 5, it was confirmed that the potential difference remarkably appeared when the flow velocity of the slurry was about 0.15 mm / s or more.

なお、このとき、各電極の電位から計算されるKは0.09
となる。また、ここでは3番電極のみについて示した
が、他の電極においてもスラリーの速度が0.15mm/s以上
において電位差が顕著になり、そのときのKは0.09とな
ることが確認されている。
At this time, K calculated from the potential of each electrode is 0.09.
Becomes Although only the third electrode is shown here, it has been confirmed that the potential difference becomes remarkable when the velocity of the slurry is 0.15 mm / s or more in other electrodes, and K at that time becomes 0.09.

従って、本法では同数値0.09を静止、流動の判定基準値
Kcと設定することにした。
Therefore, in this method, the same numerical value of 0.09 is used as the reference value for stationary and flow.
I decided to set it as K c .

なお、上述した手法により、攪拌槽10内の多数の測定位
置において、静止、流動の判定を行ったデータを基にし
て、攪拌槽10内における高濃度スラリーの静止、流動の
境界面を決定することができる。
By the above-mentioned method, at a large number of measurement positions in the stirring tank 10, the stationary state of the high-concentration slurry in the stirring tank 10 is determined based on the data of the determination of the stationary state and the flowing state. be able to.

一方、各電極の電位の内いくつかがKc以上の値を示す場
合には、前記高濃度スラリーの流動の方向をも判定する
ことができる。このことは第8図(A)〜第8図
(C)、第9図(A)〜第9図(C)を参照して後述す
る。
On the other hand, when some of the potentials of the electrodes show values of K c or more, the flow direction of the high-concentration slurry can also be determined. This will be described later with reference to FIGS. 8 (A) to 8 (C) and FIGS. 9 (A) to 9 (C).

(四)周辺装置及び実験に際しての諸条件 〔四−〕測定回路のブロックダイアグラム 次に、第2図(A)の攪拌槽の概略図に示す測定回路15
のブロックダイアグラムについて第6図を参照して説明
する。
(4) Peripheral devices and various conditions for experiments [4] Block diagram of measuring circuit Next, the measuring circuit 15 shown in the schematic diagram of the stirring tank in FIG.
The block diagram of will be described with reference to FIG.

8本の負電極1〜8からの信号をホールド回路20により
瞬間的にかつ同時に取り込み、これらの信号を制御回路
21を用いてフォトアイソレーションリレー22により順次
選択し、更にA/D変換回路23によりA/D変換を行って、負
電極1〜8の電位を表示部24に表示させるものである。
Hold circuit 20 takes in signals from eight negative electrodes 1 to 8 instantaneously and simultaneously, and controls these signals.
21 is used to sequentially select by the photo isolation relay 22, and A / D conversion is performed by the A / D conversion circuit 23 to display the potentials of the negative electrodes 1 to 8 on the display unit 24.

なお、第6図の測定回路において、符号25で示すものは
フォトアイソレーションリレー22からの出力電圧を調整
するバイパス回路、符号26で示すものは、常にグランド
を基準にした電位の表示を行わせる零調整回路である。
In the measuring circuit of FIG. 6, the reference numeral 25 indicates a bypass circuit for adjusting the output voltage from the photo isolation relay 22, and the reference numeral 26 always indicates the potential based on the ground. It is a zero adjustment circuit.

〔四−〕対象としたビンガム疑似流体(及びトレーサ
溶液) 被測定物である高濃度スラリーとしてのビンガム疑似流
体について説明する。
[4-] Target Bingham pseudo-fluid (and tracer solution) The Bingham pseudo-fluid as a high-concentration slurry that is an object to be measured will be described.

このビンガム疑似流体は、炭酸カルシウム(密度ρ=14
60kg/m3、平均粒径3.12μmで非常にシャープな粒径分
布を持つ粒体)と水とを50wt%の割合で混合して懸濁水
とした非沈降性スラリーである。
This Bingham pseudo-fluid is calcium carbonate (density ρ = 14
It is a non-sedimenting slurry that is mixed with water (60 kg / m 3 , an average particle size of 3.12 μm and having a very sharp particle size distribution) and water at a ratio of 50 wt% to form a suspension water.

この流体の流動曲線を、「岩本製作所製Uレオメータ」
により求め、その結果を第7図に示す。
The flow curve of this fluid is "U-Rheometer manufactured by Iwamoto Seisakusho"
The results are shown in FIG.

第7図では横軸に剪断速度〔0〜1500l/s〕、縦軸に
剪断応力τ〔Pa〕を採り、これらの関係を調べてみる
と、この流体はきわめて大きな降伏値を持つビンガム流
体的流動曲線となっていることが確認された。この流体
のレオロジー方程式は τ=τo+ηo・ で示され、この式より前記流体の降伏応力(τo)と塑
性粘度(ηo)とは以下のように示される。つまり、降
伏応力;τo=1.01×102Pa、塑性粘度:ηo=4.59×10
-2Pa・sとなることが確認されている。
In Fig. 7, the horizontal axis is the shear rate [0 to 1500 l / s] and the vertical axis is the shear stress τ [Pa]. The relationship between them is examined. It was confirmed that it had a flow curve. The rheological equation of this fluid is expressed by τ = τ o + η o ·, and from this equation, the yield stress (τ o ) and plastic viscosity (η o ) of the fluid are expressed as follows. That is, yield stress; τ o = 1.01 × 10 2 Pa, plastic viscosity: η o = 4.59 × 10
It has been confirmed to be -2 Pa · s.

〔四−〕計測上の設定条件 以上(二)で示した実験装置と、〔四−〕で調製示し
たビンガム流体とを用いて、高濃度スラリーを攪拌した
際に該高濃度スラリーが流動しているか、静止している
かの判定を行なった。但しスラリー流速は0.15mm/s以上
に設定。
[Four-] setting conditions for measurement Using the experimental apparatus shown in (2) above and the Bingham fluid prepared in [Four-], when the high-concentration slurry was stirred, the high-concentration slurry flowed. It was determined whether or not the robot was standing still. However, the slurry flow rate is set to 0.15 mm / s or higher.

そして、このような測定に際して次のような設定を行な
った。
The following settings were made for such measurement.

(1)強電解質トレーサ溶液には、上記〔四−〕で調
製したビンガム流体中に塩化ナトリウムを溶解したもの
を用いた。このとき、強電解質トレーサ溶液のNaCl濃度
は0.15mol/lとした。
(1) As the strong electrolyte tracer solution, a solution prepared by dissolving sodium chloride in the Bingham fluid prepared in [4] above was used. At this time, the NaCl concentration of the strong electrolyte tracer solution was 0.15 mol / l.

(2)トレーサ注入用細針Mから3.6×10-2ml/sの速度
で、前記強電解質トレーサ溶液を供給した。そして、こ
のとき、強電解質トレーサ溶液注入後、ホールド回路20
により電位ホールドまでの時間は10sと設定した。
(2) The strong electrolyte tracer solution was supplied from the tracer injection fine needle M at a rate of 3.6 × 10 -2 ml / s. At this time, after the injection of the strong electrolyte tracer solution, the hold circuit 20
Therefore, the time to hold the potential was set to 10 s.

なお、前記強電解質トレーサ溶液は、種々のNaCl濃度に
ついて、各負電極1〜8の電位を測定して、これら電位
とNaCl濃度との関係について検定曲線を作成し、更に、
この検定曲線から最適なNaCl濃度(0.15mol/l)を検出
したものである。
The strong electrolyte tracer solution measures the potentials of the negative electrodes 1 to 8 for various NaCl concentrations and creates a calibration curve for the relationship between these potentials and the NaCl concentration.
The optimum NaCl concentration (0.15 mol / l) was detected from this calibration curve.

また、電極プローブによる測定においては、分解能を向
上させるため、同一測定位置点において電極プローブを
水平面内において微妙に回転させたり、挿入方向を数段
階に変化させて数回測定を行うようにした。
Further, in the measurement by the electrode probe, in order to improve the resolution, the electrode probe is slightly rotated in the horizontal plane at the same measurement position point, or the insertion direction is changed in several steps, and the measurement is performed several times.

〔四−〕タービン翼(第2図(A)、第2図(B)に
示す実験装置)を用いた測定結果の一例 上記(二)で述べた本測定装置による測定例として、翼
11の回転速度nを3.33、5.00、6.67s-1と3段階に変化
させ、装置図中に斜線で示した部分(第2図(A)参
照)について、半径方向R(槽中心から槽壁まで)、液
深方向Z(槽中心位置から液表面まで)について5mm間
隔ごとに測定位置を変化させて電位を測定し、この測定
結果から高濃度スラリーが流動しているか、静止してい
るかを判定した。
[4-] Example of measurement results using turbine blade (experimental device shown in FIGS. 2A and 2B) As an example of measurement by the measurement device described in (2) above, a blade is used.
The rotation speed n of 11 was changed to 3.33, 5.00, and 6.67 s -1 in three steps, and the radial direction R (from the center of the tank to the tank wall) about the shaded portion (see FIG. 2 (A)) in the device diagram. ), The electric potential is measured by changing the measurement position at intervals of 5 mm in the liquid depth direction Z (from the center position of the tank to the liquid surface), and from this measurement result, it can be determined whether the high-concentration slurry is flowing or stationary. It was judged.

前記判定結果を第8図(A)〜第8図(B)に示す。な
お、これらの図において、黒丸で示した部分が流動域、
その他の部分は静止域である。
The determination results are shown in FIGS. 8 (A) and 8 (B). In these figures, the black circles indicate the flow region,
The other part is the still area.

これらの結果より、本実験のnの範囲内では、攪拌槽10
内に静止域と流動域が存在することがわかり、かつnが
増加するに従って黒丸で示す流動域は増大していくこと
が確認された。
From these results, within the range of n in this experiment, the stirring tank 10
It was found that there were a static region and a flow region inside, and it was confirmed that the flow region indicated by a black circle increased as n increased.

そして、この場合、前記流動域は翼11の回転速度が高ま
ることに応じて、半径方向Rよりも液深方向Zへ拡大し
ていく傾向が強く、特に、その傾向は翼11先端の半径位
置で著しいことも確認された。
In this case, the flow region has a strong tendency to expand in the liquid depth direction Z rather than the radial direction R as the rotational speed of the blade 11 increases. It was also confirmed that it was remarkable.

一方、流動域内におけるスラリーの流動の方向は、翼11
を支持する軸近傍および攪拌槽10の壁側境界近傍におい
てそれぞれ下方流および上昇流が多少測定されるもの
の、ほとんどがθ方向すなわち翼11の回転方向が支配的
であり、流動域内における流体は翼11とともにともまわ
り的流動を起こしていることも確認された。
On the other hand, the flow direction of the slurry in the flow region is
Although the downward flow and the upward flow are measured in the vicinity of the shaft supporting the shaft and in the vicinity of the wall side boundary of the stirring tank 10, respectively, most of them are in the θ direction, that is, the rotation direction of the blade 11, and the fluid in the flow region is the blade. Along with 11, it was also confirmed that a circular flow was occurring.

〔四−〕パドル翼(第2図(C)に示すもの)を用い
た測定結果の一例 次に、第2図(C)に示すような6枚パドル翼16を用
い、タービン翼11を用いた第2図(A)の実験装置と同
一のもの、同一条件下で測定を行った。このときの実験
結果の一例を第9図に示す。
[4−] Example of measurement result using paddle blade (shown in FIG. 2 (C)) Next, a turbine blade 11 is used by using a six-paddle blade 16 as shown in FIG. 2 (C). The measurement was performed under the same conditions and under the same conditions as the experimental apparatus shown in FIG. 2 (A). An example of the experimental result at this time is shown in FIG.

第9図(A)〜第9図(C)を参照して判るようにパド
ル翼16を用いた場合には、タービン翼11を用いた場合の
結果と比較して、翼回転速度nが6.67s-1では槽壁にま
で流動域が及んでいること、同一nにおいてパドル翼16
の方が攪拌軸近傍の流動域が液深方向に広いことなど、
翼形状に違いにより流動域の形状が異なることが確認さ
れた。
As can be seen from FIGS. 9 (A) to 9 (C), when the paddle blade 16 is used, the blade rotation speed n is 6.67 as compared with the result when the turbine blade 11 is used. At s -1 , the flow region extends to the tank wall, and at the same n paddle blades 16
Is that the flow area near the stirring axis is wider in the liquid depth direction.
It was confirmed that the shape of the flow region differs depending on the blade shape.

〔四−〕静止、流動域の可視化実験 以上、本測定装置を用いて攪拌槽10内における高濃度ス
ラリーの静止、流動域の測定を行った結果例を示した
が、それでは実際の攪拌槽10内では、静止域と流動域が
どのような状態になっているのかを観察するために、可
視化実験を行なった。この可視化実験は高濃度スラリー
を攪拌槽10内で攪拌させつつ同スラリー中に墨汁を混ぜ
たトレーサを、翼11近傍に注入した後、翼11の回転を停
止させるようにする。
[4−] Static and Flow Region Visualization Experiments Above, examples of the results of static and flow region measurement of the high-concentration slurry in the stirring tank 10 using the present measuring device are shown. Inside, a visualization experiment was conducted to observe the state of the static region and the flow region. In this visualization experiment, the high-concentration slurry is stirred in the stirring tank 10, and a tracer in which India ink is mixed is injected into the vicinity of the blade 11, and then the rotation of the blade 11 is stopped.

その後、翼を静かに上方に抜き、先端をエッジ処理した
薄い透明板を差し込み、更に差し込んだ透明板の位置で
縦方向に2つに分割して、側方から写真撮影を行った。
After that, the blade was gently pulled out upward, a thin transparent plate having an edge-treated edge was inserted, and the inserted transparent plate was vertically divided into two parts, and a photograph was taken from the side.

この写真撮影により得た写真を参照すると、墨汁により
着色された流動域と、着色されない白い静止域とが存在
することが確認され、かつ前記流動域は、第8図(A)
〜第8図(C)、第9図(A)〜第9図(C)に示す実
験結果と同様の範囲に存在することが確認された。
Referring to the photograph obtained by this photography, it was confirmed that there was a flow region colored with India ink and a non-colored white stationary region, and the flow region was as shown in FIG. 8 (A).
-It was confirmed that it exists in the same range as the experimental results shown in Fig. 8 (C) and Fig. 9 (A) -Fig. 9 (C).

以上詳細に説明したように、本実施例に示す攪拌槽内に
おけるビンガム流体の流動状態測定方法によれば、攪拌
槽10に貯留されたビンガム流体としての高濃度スラリー
内に、正極でありかつ電解質トレーサ溶液が注入される
トレーサ注入用細針Mとこのトレーサ注入用細針Mの周
囲に配置された負電極1〜8とから構成される電極プロ
ーブを投入する工程と、前記電極プローブのトレーサ注
入用細針Mから電解質トレーサ溶液を注入しつつ、前記
攪拌槽10内の高濃度スラリーを攪拌させる工程と、前記
電極プローブのトレーサ注入用細針Mと負電極1〜8と
の各電位を基にして、前記高濃度スラリーの流動状態を
判定する工程とから、前記トレーサ注入用細針Mより注
入された強電解質トレーサ溶液が移動しているか否かを
検出し、かつ高濃度スラリーが静止しているか、流動し
ているかを判定することができる。
As described in detail above, according to the method for measuring the flow state of the Bingham fluid in the stirring tank shown in the present embodiment, in the high-concentration slurry as the Bingham fluid stored in the stirring tank 10, the positive electrode and the electrolyte A step of introducing an electrode probe composed of a tracer injection fine needle M into which a tracer solution is injected and negative electrodes 1 to 8 arranged around the tracer injection fine needle M, and tracer injection of the electrode probe The process of stirring the high-concentration slurry in the stirring tank 10 while injecting the electrolyte tracer solution from the fine needle M for use, and the potentials of the tracer injection fine needle M of the electrode probe and the negative electrodes 1 to 8 From the step of determining the flow state of the high-concentration slurry, it is detected whether the strong electrolyte tracer solution injected from the tracer injection fine needle M is moving, and It can be determined whether the slurry is stationary or flowing.

そして、このように得られた判定結果を基に、攪拌翼の
種類、回転速度を最適なものに設定することができ、粘
土泥しょうやペイントなどの微粒子を含む高濃度スラリ
ーをその特性に応じて効率良く攪拌することができると
いう効果が得られる。
Then, based on the judgment results obtained in this way, the type of stirring blade and the rotation speed can be set to the optimum one, and a high-concentration slurry containing fine particles such as clay mud and paint can be adjusted according to its characteristics. The effect of being able to stir efficiently is obtained.

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、ビンガム流体が
静止しているか、流動しているかを判定し、この判定結
果を基に、攪拌翼の種類、回転速度を最適なものに設定
することができる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, it is determined whether the Bingham fluid is stationary or flowing, and based on the determination result, the type of stirring blade and the rotation speed are optimized. Can be set to.

これによって粘土泥しょうやペイントなどの微粒子を含
む高濃度スラリーをその特性に応じて効率良く攪拌する
ことができる。
As a result, a high-concentration slurry containing fine particles such as clay mud and paint can be efficiently stirred according to its characteristics.

また、電極プローブによる測定位置を種々変化させるこ
とにより、前記ビンガム流体の流動域の分布を知り、該
流体の流動方向をも知ることができる効果が得られ
る。。
Further, by varying the measurement position by the electrode probe, it is possible to obtain the effect that the distribution of the Bingham fluid flow region can be known and the flow direction of the fluid can also be known. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(A)〜第9図(C)は本発明の一実施例を示す
図であって、第1図(A)は電極プローブの先端詳細
図、第1図(B)はトレーサ注入用細針を示す図、第1
図(C)は負電極を示す図、第2図(A)は実験装置の
概略図、第2図(B)及び第2図(C)はタービン翼、
パドル翼をそれぞれ示す図、第3図(A)及び第3図
(B)は電極の配置と静止状態、流動状態の例を示す
図、第4図は静止域と流動域におけるKの値の変化を示
す図、第5図は電極は感知し得る最小のスラリー速度を
示す図、第6図は測定回路のブロックダイヤグラム、第
7図は高濃度スラリーの流動曲線を示す図、第8図
(A)〜第8図(C)はタービン翼を用い回転速度を変
化させた場合の流動域の変化を示す図、第9図(A)〜
第9図(C)はパドル翼を用い回転速度を変化させた場
合の流動域の変化を示す図である。 M……トレーサ注入用細針(トレーサ注入針)、1〜8
……負電極、10……攪拌槽。
1 (A) to 9 (C) are views showing an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 (A) is a detailed view of the tip of an electrode probe, and FIG. 1 (B) is tracer injection. Showing a fine needle for the first
FIG. 2C is a diagram showing a negative electrode, FIG. 2A is a schematic diagram of an experimental device, FIGS. 2B and 2C are turbine blades,
FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B) are diagrams showing the paddle blades, respectively, and FIG. 3 (A) and FIG. FIG. 5 is a diagram showing a change, FIG. 5 is a diagram showing a minimum slurry velocity at which an electrode can sense, FIG. 6 is a block diagram of a measuring circuit, FIG. 7 is a diagram showing a flow curve of a high-concentration slurry, FIG. 8 ( 8A to 8C are diagrams showing changes in the flow region when the rotational speed is changed using turbine blades, and FIG. 9A to FIG.
FIG. 9 (C) is a diagram showing changes in the flow region when the rotation speed is changed by using a paddle blade. M: Tracer injection fine needle (tracer injection needle), 1-8
…… Negative electrode, 10 …… Stirring tank.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】攪拌槽に貯留されたビンガム流体内に、正
極でありかつ電解質トレーサ溶液が注入されるトレーサ
注入針とこのトレーサ注入針の周囲に配置された負電極
とから構成される電極プローブを投入する工程と、 前記電極プローブのトレーサ注入針から電解質トレーサ
溶液を注入しつつ、前記攪拌槽内のビンガム流体を攪拌
させる工程と、 前記正極としてのトレーサ注入針と負電極との間の電位
を基にして、前記電解質トレーサ溶液の移動を検出し前
記ビンガム流体の流動状態を判定する工程とからなる攪
拌槽内におけるビンガム流体の流動状態の測定方法。
1. An electrode probe comprising a tracer injection needle, which is a positive electrode and into which an electrolyte tracer solution is injected, into a Bingham fluid stored in a stirring tank, and a negative electrode arranged around the tracer injection needle. And a step of stirring the Bingham fluid in the stirring tank while injecting the electrolyte tracer solution from the tracer injection needle of the electrode probe, and the potential between the tracer injection needle as the positive electrode and the negative electrode. The method of measuring the flow state of the Bingham fluid in the stirring tank, which comprises the step of detecting the movement of the electrolyte tracer solution and determining the flow state of the Bingham fluid based on the above.
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