CN101721940A - 行星搅拌机 - Google Patents

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    • B01F27/2322—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders characterised by the orientation or disposition of the rotor axis with two or more rotation axes with parallel axes

Abstract

本发明提供一种在油墨、涂料、陶瓷、药品、食品、电子材料以及其它各种产品的制造工序中被处理材料不会残留附着在搅拌罐内表面上而能够缩短处理时间、良好地进行搅拌·混炼的行星搅拌机。设置有在搅拌罐(2)内的公转和自转的旋转方向为反方向而进行行星运动的多个框形搅拌叶片(3)。该搅拌叶片的平面单侧截面呈大致六边形形成，平面单侧截面的宽度d以相对于搅拌叶片的直径D的比例为0.145～0.3、优选是0.15～0.25的宽度形成。此外，搅拌叶片的平面单侧截面的端部的宽度b为搅拌叶片的平面单侧截面的厚度W的4～15％、优选是6～12％，搅拌叶片的厚度W以相对于搅拌叶片的直径D的比例为0.2±0.05的厚度形成。

Description

行星搅拌机
技术领域
本发明涉及对油墨、涂料、陶瓷、药品、食品、电子材料以及其它各种工业材料的从低粘度到高粘度(～3000Pa·s)的材料或半固体状的材料进行分散、搅拌、混炼、捏和等的捏和型分散·混炼机，特别是使搅拌叶片在搅拌槽(搅拌罐)内进行公转和自转而进行处理的行星搅拌机。
背景技术
过去，作为捏和型分散·混炼机，一种具有在搅拌罐内进行公转和自转(行星运动)的3个搅拌叶片，该公转和自转的旋转方向为反方向以对被处理材料施加强有力的剪切力，可进行分散、搅拌、混炼、捏和等的行星搅拌机得到广泛使用(例如可参照专利文献1)。但是，过去的行星搅拌机是以剪切为主进行处理的，因而有时会发生无法处理到应该满足的状态的情况。例如，遇到较大颗粒与较小颗粒混合在一起的混合粉等，容易发生凝集，动力方面也会出现问题。再有，众所周知，会出现充分的混炼(硬炼)不足、处理时间长、未分散层残留和附着在搅拌罐的内壁和底部上的问题。
专利文献：日本特开2006-192385号公报(段落0011，图2)。
发明内容
本发明的任务是提供这样一种行星搅拌机，即，在进行上述分散、搅拌、混炼等时，通过进行高粘度或半固体状的混炼(硬炼)，能够实现在搅拌罐的内壁和底面上没有附着残留物的质地均匀的混炼，即便是粉末·颗粒的凝聚团也能打散，还能够缩短混炼、捏和时间。
为实现上述任务，对现有的具有在搅拌罐内公转和自转的旋转方向为反方向的框形搅拌叶片的行星搅拌机进行了研究，结果发现，按照现有的搅拌叶片，被处理材料在切线方向上的移动量小，混炼效果不够充分。以往作为行星搅拌机的框形搅拌叶片使用的叶片已知有：两端被呈直线状的纵边部连接起来而上边部与下边部的角度为0度的平直框形搅拌叶片、以及、纵边部呈在圆周方向上扭曲的形状从而使得上边部与下边部为在圆周方向上错开45度或90度的状态的框形扭转搅拌叶片。该纵边部的截面形状多为具有从基准边的两侧向外并行着延伸的侧边、从该侧边的前端倾斜着延伸的斜边、以及、将该斜边的前端连接起来的端边的大致六边形。此外可知，由于从该纵边部的基准边到端边的宽度(平面单侧截面的宽度)d以相对于框形搅拌叶片的直径D的比例为0.09～0.144的较窄的宽度形成，所以被处理材料的移动量小。另一方面，若宽度d相对于上述直径D的比例达到0.25以上特别是0.3以上，则材料在切线方向上的移动量将增大，会发生共转现象，难以切实发挥搅拌混炼作用，出现处理时间增加的倾向。
为此，根据本发明，提供一种行星搅拌机，具有多个直径为D的框形搅拌叶片，所述框形搅拌叶片将与驱动轴相连的上边部和下边部的两端用纵边部连接起来，该框形搅拌叶片在搅拌槽也就是搅拌罐内公转和自转的旋转方向为反方向而进行行星运动，从而对被处理材料进行搅拌、混炼，其特征是，所述框形搅拌叶片的纵边部的截面形状为大致六边形，该大致六边形具有从基准边的两侧向外并行着延伸的侧边、从该侧边的前端倾斜着延伸的斜边、以及将该斜边的前端连接起来的端边，从该纵边部的基准边到端边的宽度也就是平面单侧截面的宽度d，以相对于搅拌叶片的所述直径D的比例为0.145～0.3的宽度形成，优选以0.15～0.25的宽度形成，由此完成上述任务。
此外，若所述搅拌叶片的纵边部的平面单侧截面形状并非如上所述的六边形而是如图6所示的四边形，则纵边部的主要功能是使材料移动，无法指望发挥将材料送入纵边部与搅拌罐表面之间的作用。另外，要想更好地将材料卷入，就需要增大搅拌叶片与搅拌罐内表面之间的壁间间隙，但这样构成将导致剪切(剪断)作用不够充分，其结果将降低混炼效果。
此外，作为具有截面呈六边形的搅拌叶片的所述行星搅拌机，若最接近于搅拌槽(搅拌罐)内表面的所述框形搅拌叶片的端边的宽度b为所述基准边的厚度(搅拌叶片的厚度)W的4％以下，则在端边最接近于搅拌槽(搅拌罐)内表面时，将处于接近于线接触的状态，材料在流动方向上的压缩·膨胀作用几乎看不到，要达到质地均匀的混炼就需要更多的时间，因而是不优选的。而若宽度b为16％以上，则虽然与搅拌罐内表面之间相接近的面积大，剪切(剪断)应力也大，但发热和负荷动力的能量也大，混炼效果不佳。
为此，根据本发明，所提供的所述行星搅拌机中，与搅拌槽(搅拌罐)内表面最接近的所述框形搅拌叶片的端边的宽度b，根据机械容量设定为基准边的厚度(搅拌叶片的厚度)W的4～15％，优选是6～12％的厚度，由此实现上述任务。按照这种构成，材料能够被很好地卷入端部与搅拌罐内表面之间，可谋求缩短混炼时间，因压缩具有消除气泡的效果，因而材料的密度提高。
此外，所述斜边的前方角度(材料卷入角度)和后方角度(负压角度)以及该斜边之间的夹角(端角)也要考虑，若该端角小于80°，则使被处理材料移动成为主要功能，与搅拌罐壁面之间所产生的剪切(剪断)作用将减小。而若在100°以上，则被处理材料向搅拌罐壁面之间的卷入会减少，因而混炼·稀释时间将延长，因而是不希望的。
为此，根据本发明，所提供的所述行星搅拌机中，形成搅拌叶片的纵边部(平面单侧截面)的端部的斜边与搅拌罐内表面之间的前方角度(材料卷入角度)以及后方角度(负压角度)为40～50°，同时，该斜边之间的夹角(端角)为80～100°，优选是85～90°，由此实现上述任务。当端角以这样的角度形成时，能够将被处理材料高效率地揉入端边与搅拌罐内表面之间，在材料流动方向上反复有效地发生压缩·膨胀，可在短时间内完成处理。
过去，在材料为高粘度材料或膨胀性材料时，会发现进行搅拌、混炼处理时搅拌叶片彼此之间发生接触或搅拌叶片与搅拌槽(搅拌罐)的内壁之间发生接触，与此相对应地，是使材料为含有有机溶剂等的危险品被处理材料，搅拌叶片也形成为强度提高的结构。例如这样的结构已经公知，即，为了提高刚性而将上边部与下边部侧的纵边部做成锥形或者改变截面形状以防止发生接触。过去，在上述场合，所述基准边的厚度(搅拌叶片的厚度)W以相对于搅拌叶片的直径D的比例为0.12±0.03(0.117～0.123)的厚度形成，但仍然可以发现搅拌叶片彼此之间的接触和搅拌叶片与搅拌槽(搅拌罐)内壁之间的接触。
对应于这种场合，根据本发明，提供的所述行星搅拌机中，搅拌叶片的厚度(基准边的厚度)W相对于搅拌叶片的直径D为0.2±0.05的厚度，由此实现上述任务。
由于本发明如上构成，框形搅拌叶片的单侧截面的宽度，即从纵边部的基准边到端边的宽度d以相对于搅拌叶片的直径D的比例为0.145～0.3的宽度、优选是0.15～0.25的宽度形成，因此，能够在不发生共转现象的情况下使被处理材料在切线方向上的移动量增加，而且能够将材料压入搅拌叶片与搅拌罐之间进行压缩，并且在搅拌罐中央部借助在搅拌叶片之间产生的压缩作用，有效地进行搅拌黏度高的荞麦粉那样的揉揣搅拌，与过去相比，处理时间可缩短至约1/2以下。
此外，由于本发明的所述行星搅拌机如上构成，与搅拌槽(搅拌罐)的内表面最接近的所述框形搅拌叶片的端边的宽度b，根据机械容量设定为基准边的厚度W的4～15％、优选是6～12％，因此，材料能够被很好地卷入搅拌叶片与搅拌罐内表面之间，可谋求混炼时间的缩短，通过压缩可得到消除气泡的效果，因而提高了材料密度。
此外，在所述行星搅拌机中，搅拌槽(搅拌罐)为圆形，因此，若从细节上使搅拌叶片的斜边的前方角度和后方角度为45°，使端角为80～100°、优选是85～90°，则在旋转体(旋转箱)的旋转与搅拌叶片的旋转比大约为1∶3时的轨迹，揉揣搅拌能够达到像搅拌黏度高的荞麦粉那样良好的结果。根据本发明，通过如上设计框形搅拌叶片的截面形状，能够对固/液类被处理材料进行高粘度或半固体状的混炼(硬炼)，利用搅拌叶片的前方角度(材料卷入角度)以及后方角度(负压)的压缩·膨胀作用，能够以少量的液状成分将粉末·颗粒的表面包覆，使稀释变得容易，因而混炼·稀释的效果好，缩短了处理时间。
此外，根据本发明，如上所述使所述基准边的厚度(搅拌叶片的厚度)W相对于搅拌叶片的直径D为0.2±0.05(0.15～0.25)的厚度，因此，强度得到提高，搅拌叶片彼此之间不会发生接触，避免了伴随接触而产生的污染，得到了良好的混炼·捏和结果。
附图说明
图1示出本发明的一个实施例，是局部剖视主视图。
图2是对搅拌叶片与搅拌罐的关系进行展示的说明图。
图3是搅拌叶片的俯视图。
图4是搅拌叶片的主视图以及纵边部的剖视图。
图5是对端部与搅拌罐内表面的关系进行展示的说明图。
图6是对搅拌叶片的平面单侧截面的形状为四边形时的端部与搅拌罐内表面的关系进行展示的假想参考图。
具体实施方式
本发明可用于油墨、涂料、陶瓷、药品、食品、电子材料以及其它各种产品的制造工序中，虽然作为框形搅拌叶片，还可适用上边部与下边部无角度错开的、将两侧连接起来的纵边部呈直线状的平直框形搅拌叶片，但图示的实施例中所展示的是纵边部在圆周方向上扭转了的框形扭转搅拌叶片。
如图1所示，行星搅拌机的本体1具有插入搅拌槽(搅拌罐)2内的3根搅拌叶片(搅拌桨叶)，各搅拌叶片如公知的那样通过马达4和行星齿轮机构在搅拌罐内以公转和自转的旋转方向为反方向的方式进行行星运动。
所述搅拌叶片3呈直径为D的框形扭转形状形成，与驱动轴5相连的上边部6和位于下方的下边部7的两侧被在圆周方向上扭转的纵边部8连接起来，纵边部8在圆周方向上扭转，使得所述上边部6和下边部7的位置错开45度或90度。此外，该搅拌叶片的平面单侧截面的形状、即所述纵边部8的截面形状形成为大致六边形，该大致六边形具有从基准边9的两侧向外并行着延伸的侧边10、从该侧边10的前端倾斜着延伸的斜边11、以及、将该斜边11的前端连接起来的端边12。从该纵边部的基准边9到端边12的宽度(平面单侧截面的宽度)d以相对于搅拌叶片的所述直径D的比例为0.145～0.3的宽度、优选是0.15～0.25的宽度形成。
此外，所述端边12的宽度b以所述基准边9的厚度(搅拌叶片的厚度)W的4～15％、优选是6～12％的宽度形成。如图5所示，所述斜边11的夹角(端角)θ为80～100°、优选是85～90°；如图5所示，前方角度(材料卷入角度)θ1及后方角度(负压角度)θ2为40～50°。另外，所述基准边9的厚度(搅拌叶片的厚度)W以相对于搅拌叶片3的直径D的比例为0.2±0.05的厚度形成。
制造出截面形状对应于上述数值范围的搅拌叶片(实施例1，2)并与截面形状不在该范围的搅拌叶片(比较例1～3)进行比较，得到了下面的结果。
表1
  实施例1   实施例2   比较例1   比较例2   比较例3
  D(mm)   φ140   φ218   φ179   φ272   φ218
  d(mm)   29   36   16.75   27.5   70
  d/D(mm)   0.207   0.165   0.094   0.101   0.321
  W(mm)   32   40   22   35   40
  b(mm)   3   4   2   2   4
  前方角度   45°   45°   48°   48°   45°
  后方角度   45°   45°   48°   48°   45°
  θ   90°   90°   84°   84°   90°
  处理时间   90分钟   90分钟   120分钟   120分钟   120分钟
结果   均匀混炼良好   均匀混炼良好   在搅拌罐下端部发现少许未混炼部分   在搅拌罐下端部发现少许未混炼部分   均匀混炼不良
如上所示，根据本发明的实施例，在搅拌罐内表面上没有附着残留物，可均匀地进行搅拌·混炼，在比以往更短的时间内得到了良好的结果。

Claims (7)

1.一种行星搅拌机，具有多个直径为D的框形搅拌叶片，所述框形搅拌叶片将与驱动轴相连的上边部和下边部的两端用纵边部连接起来，该框形搅拌叶片在搅拌槽也就是搅拌罐内公转和自转的旋转方向为反方向而进行行星运动，从而对被处理材料进行搅拌、混炼，其特征是，
所述框形搅拌叶片的纵边部的截面形状为大致六边形，该大致六边形具有从基准边的两侧向外并行着延伸的侧边、从该侧边的前端倾斜着延伸的斜边、以及将该斜边的前端连接起来的端边，从该纵边部的基准边到端边的宽度也就是平面单侧截面的宽度d，以相对于搅拌叶片的所述直径D的比例为0.145～0.3的宽度形成。
2.一种行星搅拌机，具有多个直径为D的框形搅拌叶片，所述框形搅拌叶片将与驱动轴相连的上边部和下边部的两端用纵边部连接起来，该框形搅拌叶片在搅拌槽也就是搅拌罐内公转和自转的旋转方向为反方向而进行行星运动，从而对被处理材料进行搅拌、混炼，其特征是，
所述框形搅拌叶片的纵边部的截面形状为大致六边形，该大致六边形具有从基准边的两侧向外并行着延伸的侧边、从该侧边的前端倾斜着延伸的斜边、以及将该斜边的前端连接起来的端边，从上述纵边部的基准边到端边的宽度也就是平面单侧截面的宽度d，以相对于搅拌叶片的所述直径D的比例为0.15～0.25的宽度形成。
3.如权利要求1或2所述的行星搅拌机，其特征是，最接近于搅拌槽也就是搅拌罐的内表面的所述端边的宽度b为所述基准边的厚度也就是搅拌叶片的厚度W的4～15％。
4.如权利要求1或2所述的行星搅拌机，其特征是，最接近于搅拌槽也就是搅拌罐的内表面的所述端边的宽度b为所述基准边的厚度也就是搅拌叶片的厚度W的6～12％。
5.如权利要求1至4之任一权利要求所述的行星搅拌机，其特征是，所述斜边与搅拌槽也就是搅拌罐的内表面之间的前方角度也就是材料卷入角度以及后方角度也就是负压角度为40～50°，该斜边之间的夹角也就是端角为80～100°。
6.如权利要求1至4之任一权利要求所述的行星搅拌机，其特征是，所述斜边与搅拌槽也就是搅拌罐的内表面之间的前方角度也就是材料卷入角度以及后方角度也就是负压角度为40～50°，该斜边之间的夹角也就是端角为85～90°。
7.如权利要求1至6之任一权利要求所述的行星搅拌机，其特征是，所述基准边的的厚度也就是搅拌叶片的厚度W相对于搅拌叶片的直径D的比例为0.2±0.05。
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