CN101869863B - 介质搅拌式粉碎机 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题为提供一种介质搅拌式粉碎机，藉由质量良好的粉碎、分散作用而可得到高质量的制品。本发明的一种介质搅拌式粉碎机，其特征在于具备：粉碎容器，具有原料入口，且具有球形的粉碎室；搅拌构件，于所述粉碎室内，可旋转自如地设置于所述粉碎容器的内壁附近；粉碎介质，被置入于所述粉碎室内；以及离心分离式介质分离材，于所述粉碎室内，与所述搅拌构件对向而配置成可旋转自如的状态。
Description
技术领域
本发明为有关于介质搅拌式粉碎机。本发明的介质搅拌式粉碎机尤其适合使用于将油墨、涂料、颜料、陶瓷、金属、无机物、介电材、铁氧体(ferrite)、碳粉(toner)、玻璃、制纸用涂布色料(coatingcolor)等的原料与粉碎介质混合以粉碎或分散成微细粒子，惟并非限定于此。
背景技术
作为介质搅拌式粉碎机而言，已知有日本特开2005-199125号公报中提案的介质搅拌粉碎机。
上述日本特开2005-199125号公报中提案的介质搅拌粉碎机为具备：粉碎容器，在内部设有用以收容粉碎介质的粉碎室、旋转轴，可旋转自如地设置于该粉碎容器、和搅拌分离构件，设置于位在该旋转轴的上述粉碎室内的部分、且可与旋转轴一体旋转的介质搅拌粉碎机，其特征在于，设有分离排出路径及压力缓和孔，该分离排出路径为将上述粉碎室的内壁面与上述搅拌分离构件的外周面形成为彼此吻合的形状，并且从上述搅拌分离构件的外周面贯穿至搅拌分离构件的中心部，并从该部分贯穿上述旋转轴的中心部而与上述粉碎室外连通，而该压力缓和孔为将上述搅拌分离构件的上下面间朝上述旋转轴的轴线方向贯穿，以使上述粉碎室内的上部与下部之间彼此连通。
(专利文献1)日本特开2005-199125号公报
然而，在上述构造的介质搅拌粉碎机中，粉碎介质容易密集地聚集在离心力最大的最大径部，导致局部性地使得分散力、粉碎力因场所而参差不齐，其差异悬殊。因此，会有无法均匀地进行原料的分散、粉碎，难以得到高质量制品的问题。
发明内容
(发明所欲解决的问题)
因此，本发明之目的在于提供一种介质混合式粉碎机，藉由质量良好的粉碎、分散作用而可得到高质量的制品。
(解决问题的装置)
所述目的可藉由下述(1)～(13)构成本发明的介质搅拌式粉碎机而达成。
(1)一种介质搅拌式粉碎机，具备：粉碎容器，具有收容有粒珠状粉碎介质的立式圆筒型粉碎室；设置于该粉碎容器上部的原料浆液供给口；搅拌构件，于所述粉碎室的下部，具有与该粉碎室的轴心大致同轴的旋转轴；以及介质分离构件，于所述粉碎室内，设置在所述搅拌构件上方，其特征在于，将所述粉碎室下方部分分割于半径方向，并设置构成粉碎室下方部分内侧部与环状粉碎室下方部分外侧部的引导环，且将所述粉碎室下方部分外侧部作成为粉碎介质与原料浆液的混合物的上升通路，且上述混合物的流藉由上述搅拌构件产生的离心力一边朝圆周方向移动，一边于粉碎室的半径方向外侧朝粉碎容器的内壁移动，然后经引导环与粉碎容器之间的上升通路上升，再从中央部通过引导环的内部下降并返回搅拌构件，且由上述原料浆液供给口导入粉碎室内的原料浆液以伴随上述混合物的流方式进行流动。
(2)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环具有环状空间，且可藉由安装于所述粉碎容器的多个管路支持，为可使用该管路于所述环状空间进行通水排水的构造。
(3)如所述(2)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述管路(pipe)为自粉碎容器的上方延伸，并以下端支持所述引导环。
(4)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述介质分离构件为离心式轮(wheel)状分离构件或网筛(screen)。
(5)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述搅拌构件为叶轮，其由在上下保持间隔而配置的一对环状板和配置在该对环状板之间的多个叶片所构成。
(6)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述搅拌构件为以周速5～40m/s的速度旋转。
(7)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环的下端为位于所述搅拌构件的上端以上，且其上端为位于与所述介质分离构件的下端于下方保持特定间隔的位置。
(8)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环的外周壁与粉碎容器的内周壁之间的间隔为10～50mm。
(9)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环的高度为粉碎室高度的1/3～1/2。
(10)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，粉碎介质的总容积为粉碎室容积的30％～60％。
(11)如所述(1)的介质搅拌式粉碎机，其中，具备：第1驱动轴，从所述搅拌构件朝向与所述介质分离构件相反的方向延伸并延伸至所述粉碎容器外部；第2驱动轴，从所述介质分离构件朝向所述搅拌构件的相反侧延伸并延伸至所述粉碎容器外部；以及流转换构件，配置于所述粉碎容器的内周壁附近，且将藉由所述搅拌构件的旋转而朝向圆周方向外侧之所述原料与粉碎介质的流，转换至朝向半径方向内侧，其中，所述搅拌构件与介质分离构件为以彼此干扰变小的方式于轴向保持间隔而配置，且所述第2驱动轴为由中空轴形成，该中空轴的内部为与所述介质分离构件的内部空间连通，并形成有原料出口路径。
(12)如所述(11)的介质搅拌式粉碎机，其中，将所述搅拌构件与介质分离构件之间的间隔设为S，将所述搅拌构件的直径设为d时，S/d为0.3以上。
(13)如所述(11)的介质搅拌式粉碎机，其中，所述粉碎介质的总体积为所述粉碎容器容积的60％以下。
(发明的效果)
在本发明的介质搅拌式粉碎机中，如上所述般，由于藉由在粉碎室内设置引导环，可规则性地重复：一边使粉碎介质朝圆周方向移动，一边于粉碎室的半径方向外侧朝粉碎容器的内壁移动，然后经引导环与粉碎容器之间的上升通路上升，再从中央部通过引导环的内部下降并返回搅拌构件的运动，故即使粒珠相对于粉碎室的容积比例变少，粒珠间隔亦不会极度变广，可提升粉碎/分散效率。又，由于粉碎介质的偏析(segregation)不易产生，粉碎力、分散力得以均一，故可均一地分散，并可得到高质量的制品。
再者，粉碎部与粉碎介质分离部的功能分散变明确，粉碎介质分离功能得以提升。
又，由于除了粉碎室外筒冷却外，可进行在引导环的冷却，故可提升冷却能力。
附图说明
图1为表示本发明第1实施形态之介质搅拌式粉碎机之剖面图；
图2为图1之线A-A剖面；
图3为表示本发明第2实施形态之介质搅拌式粉碎机之剖面图；
图4为说明搅拌构件与流转换构件的配置状态之图；以及
图5(A)、(B)、(C)分别表示使用于图3及图1所示之介质搅拌式粉碎机之介质分离构件的叶片构件例之剖面图。
主要组件符号说明：
10 介质搅拌式粉碎机
12 粉碎容器
12a 端部
14 粉碎室
14a 粉碎室下方部分内侧部
14b 粉碎室下方部分外侧部
16 原料浆液供给口
18 框架
22 搅拌构件
22b、22c 环状板
22d 多个叶片
24 旋转驱动轴
25、36 轴封
30 粉碎介质
32 介质分离构件
32a 闭锁板
34 中空驱动轴
38 原料浆液出口
40 外罩(jacket)
40a 冷却水入口
40b 冷却水出口
42 冷却水入口
44 叶片构件
46 冷却水出口
50 引导环
50a 环状空间
52 内周环板
54 外周环板
56 下环板
58 上环板
60a、60b 管路
100 介质搅拌式粉碎机
102 流转换构件
104 棒状构件
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明实施型态的介质搅拌式粉碎机。
图1为表示本发明第1实施型态的介质搅拌式粉碎机10，该介质搅拌式粉碎机10具备有具有用以闭锁上部的端板12a之立式圆筒型粉碎容器12。在该粉碎容器12的内部具备有圆柱状粉碎室14，在该粉碎室14内具有用以导入浆液状原料的原料浆液供给口16。
在上述粉碎容器12之粉碎室14的内部下部中央，可旋转自如地配置有搅拌构件22。搅拌构件22为叶轮，其由例如固定于轮毂22a的周围，且于上下保持间隔而配置的一对环状板22b、22c和配置于该对环状板22b、22c之间的多个叶片22d所构成。
于上述搅拌构件22固定有作为搅拌构件驱动轴的旋转驱动轴24，该旋转驱动轴24的上端为安装于该搅拌构件22的轮毂2a，并从该处将粉碎容器12及框架18朝轴向下方贯穿而延伸。该旋转驱动轴24的下方端部为经由未图标之周知的驱动机构连接至驱动源，并朝图中箭头所示的方向旋转驱动。该旋转驱动轴24的旋转轴(旋转轴线)为以通过粉碎室14的中心轴为佳。此外，于上述旋转驱动轴24设置有轴封25(机械轴封(mechanicalseal)等)。
在介质搅拌式粉碎机中，如众所周知般，于粉碎容器12的内部收纳有粒珠状的粉碎介质30(此外，在图中为以极度放大来显示)。该粉碎介质30可使用其直径为0.02～2mm者。该粉碎介质的总容积为粉碎室容积的30％～60％。由于在一般的介质搅拌式粉碎机中，粉碎介质的总容积为粉碎室容积的75％～90％，故本发明的介质搅拌式粉碎机的拘束力较小，可进行较软性的粉碎/分散。
在上述粉碎容器12之粉碎室14的内部上方，于粉碎室14的中心部附近，设有离心分离式介质分离构件32，该离心分离式介质分离构件32为与上述搅拌构件22于轴向保持间隔而对向配置，用以使分散至原料浆液内的介质30从该原料分离。在该介质分离构件32的下部具备有轮毂32a及闭锁板32b，该轮毂32a于下部的内部具有空间的筒状本体，该闭锁板32b为用以闭锁该本体的下部。于上述轮毂32a的本体设有多个开孔，可仅将原料浆液从该处导入至上述本体内的空间。该介质分离构件32为以与上述搅拌构件22配置成同轴为佳，但轴互相偏离亦可。上述搅拌构件22为以与介质分离构件32的干扰极小之方式，与介质分离构件32充分地分离为佳。于该介质分离构件32固定有中空的旋转驱动轴34。该驱动轴34为贯穿端板12a而朝上方延伸，其端部为经由未图标之周知的驱动机构连接至驱动源，并朝图中箭头所示之方向旋转驱动。此外，于上述旋转驱动轴34设有轴封36(机械轴封(mechanicalseal)等)。又，该驱动轴34的中空部为与介质分离构件32的内部空间连通，并形成有原料浆液出口38。作为上述介质分离构件而言，亦可使用习知之网筛(screen)。
于粉碎容器12的外周，设有用以供冷媒体或热媒体(一般为冷媒体，为冷却水)通过的外罩(iacket)40，其可调节粉碎室14内的温度。在该外罩40，于其下方部分设有用以导入冷却水的冷却水入口42，于其上方部分设有用以排出冷却水的冷却水出口46。
粉碎容器12可藉由卸除上述端板12a，而打开粉碎容器12，可容易进行维修。
在本发明的介质搅拌式粉碎机中，上述搅拌构件22可以周速5～40m/s之范围的旋转速度驱动，介质分离构件32可以10～20m/s之范围的旋转速度驱动。
于上述粉碎室14内的下部，配置有引导环50。该引导环50为由内周环板52、于其外周方向保持间隔的外周环板54、构成下边的环状下环板56及构成上边的上环板58所构成，且内部为液密状态。
该引导环50为于半径方向将上述粉碎室14的下方部分分割，并构成粉碎室下方部分内侧部14a与环状粉碎室下方部分外侧部14b。上述粉碎室下方部分外侧部14b为具有粉碎介质与原料浆液之混合物的上升通路之功能。
由于上述引导环50为上述构造，故具有环状空间50a，且可藉由安装于上述粉碎容器的多个管路(pipe)60a、60b(参照图2)支持，为可使用该管路60a、60b于上述环状空间进行冷却水的通水排水之构造。因此，在本发明中，亦可将原料浆液自粉碎容器12的内部冷却。
上述管路60a、60b为以如图示般自粉碎容器12的上方延伸，且以下端支持上述引导环50为佳。
上述引导环50为如图所示般，其下端为上述搅拌构件22的上端以上，且其上端为以位于与上述介质分离构件32的下端于下方保持特定间隔之处为佳。
上述引导环50的外周壁与粉碎容器12的内周壁之间的间隔为以10～50mm为佳。若上述间隔未满上述下限，会过度约束粒珠的动作，若超过上限，自由度则会增加过多。
上述引导环50的高度为以粉碎室14高度的1/3～1/2为佳。若上述高度未满上述下限，粒珠之流动的控制会不充分，若超过上限，则会损及粒珠之流动的顺畅度。
于作动中，一边将含有原料之被粉碎粒子的原料浆液从原料浆液供给口16导入至粉碎室14，一边将搅拌构件22进行旋转驱动。被导入至粉碎室14内的浆液伴随已形成于粉碎室14内的浆液和介质30的旋转流而朝搅拌构件22的方向下降移动，并藉由搅拌构件22进行搅拌混合。此时，浆液与介质30会朝半径方向外侧移动至粉碎容器12的内壁，然后，经搅拌混合的上述浆液与介质30接着成为上升移动于粉碎室14的内壁与引导环50之间的上升通路的流f，当上升完成时，接着成为先前下降的流。在粉碎室14的中心附近或稍微上方，藉由介质分离构件32可对浆液及介质赋予旋转运动。藉由该旋转运动，质量较大的介质会被迫朝半径方向向外推压，而自浆液分离。于此情况下，于被粉碎粒子中，因粉碎不充分而粒子尺寸较大者亦与介质同样地作动。另一方面，含有充分被粉碎而质量变小的粒子的浆液则会进入介质分离构件32的内部空间，并经由旋转轴34内部的原料浆液出口38被排出介质搅拌式粉碎机的外部。依此构成，在上述整流后的流中，原料粒子为藉由与自由运动之粉碎介质的接触而进行优质的破碎、分散，其结果，可得到高质量的制品。又，根据本发明的介质搅拌式粉碎机，藉由上述作用，可达成粒度分布宽度较窄的粉碎。又，以少量的粉碎介质即可完成。
图3为表示本发明第2实施形态的介质搅拌式粉碎机100，除了之后说明的流转换构件102外，由于构造大致相同，故关于相同零件/相同部位为附注相同符号并省略其说明。此外，图3中，虽省略引导环50的记载，但本实施形态的介质搅拌式粉碎机100亦具备有该引导环50。
上述流转换构件102(于图3中仅显示一个)为配置于上述粉碎容器12的粉碎室14内之内周壁附近的上方。该流转换构件102形成为整流板的形状，具有将藉由上述搅拌构件的旋转而朝圆周方向外侧的原料浆液与粉碎介质30的流，转换至朝向半径方向内侧的作用。藉由该流转换构件102的作用，可防止当搅拌构件22的旋转速度变大时，因离心力致使粉碎介质30黏附于粉碎容器12的内周壁。该流转换构件102为以在粉碎室14内至少配置一个为佳，一般为一个到两个。上述流转换构件102的下端为位于搅拌构件22的大致上端以上，且其上端为以延伸至端板12a附近为佳。流转换构件102的水平剖面形状为如图4所示般(在该图中亦省略引导环50的图示)以形成为愈靠近粉碎容器12的内周壁，厚度愈薄的锥状为佳。
于上述流转换构件102的基部，安装有上端朝粉碎容器12外部突出的棒状构件104，且以事先从粉碎容器12外部调整该流转换构件102的角度或高度位置为佳。
又，上述介质分离构件32具有在轮毂部32a及闭锁板32b间于圆周方向(与旋转驱动轴34同轴)呈等间隔配置的多个叶片构件44(参照图5(A))。上述叶片构件44亦可如上述图5(A)所示般完全地配置成放射状，亦可如图5(B)所示般配置成倾斜状。或者，上述叶片构件亦可如图5(C)所示般为剖面朝向内侧逐渐变细的四角形状。
将上述搅拌构件22与介质分离构件32之间的间隔设为S，将上述搅拌构件的直径设为d时，S/d为以0.3以上，尤其是0.3～0.6为佳。当上述S/d值未满0.3时，为搅拌构件与介质分离构件干扰的程度不佳的状态。
上述粉碎介质30的总体积为以上述粉碎容器12(粉碎室14)之容积的60％以下，尤其是30～50％为佳。若粉碎介质30的总体积超过上述粉碎容器12(粉碎室14)之容积的60％时，会损及该粉碎介质30的自由度，而使粉碎介质30的控制变困难。又，粉碎介质的投入高度为以位在介质分离构件32的高度以下为佳。若粉碎介质的置入水平高度超过介质分离构件32的高度时，因介质分离构件32所致之粉碎介质的分离能力会降低。
在本发明实施形态的介质搅拌式粉碎机中，上述搅拌构件22可以5～40m/s之范围的旋转速度驱动，介质分离构件32可以10～20m/s之范围的旋转速度驱动，
于作动中，一边将含有被粉碎粒子之浆液的原料从原料浆液供给口16导入，一边将搅拌构件22进行旋转驱动。被导入至粉碎室14内的浆液伴随已形成于粉碎室14内之浆液和介质30的旋转流f而朝搅拌构件22的方向移动并搅拌。将一边经搅拌构件22与引导环50之间的通路而上升，一边朝半径方向外侧旋转的流，藉由流转换构件102的作用转换成朝半向径方向内侧，而形成上述浆液与介质30的旋转流f。由于为该粉碎介质的旋转流f，故在粉碎室14内浆液内的被粉碎粒子会被粉碎或分散。在粉碎室14的上部，藉由介质分离构件32可对浆液及介质赋予旋转运动。藉由该旋转运动，比重较大的介质会被迫朝半径方向向外推压，而自浆液分离。此时，于被粉碎粒子中，因粉碎不充分而粒子尺寸较大者亦与介质同样地作动。另一方面，含有充分被粉碎而质量变小的粒子之浆液则会进入介质分离构件32的内部空间，并经由旋转轴34内部的原料出口路径38被排出介质搅拌式粉碎机的外部。依此构成，可达成粒度分布宽度较窄的粉碎。
Claims (13)
1.一种介质搅拌式粉碎机，具备：粉碎容器，具有收容有粒珠状粉碎介质的立式圆筒型粉碎室；设置于该粉碎容器上部的原料浆液供给口；搅拌构件，于所述粉碎室的下部，具有与该粉碎室的轴心大致同轴的旋转轴；以及介质分离构件，在所述粉碎室内，设置于所述搅拌构件上方，其特征在于：将所述粉碎室下方部分分割于半径方向，并设置构成粉碎室下方部分内侧部与环状粉碎室下方部分外侧部的引导环，将所述粉碎室下方部分外侧部作成为粉碎介质与原料浆液之混合物的上升通路，且上述混合物的流藉由上述搅拌构件产生的离心力一边朝圆周方向移动，一边于粉碎室的半径方向外侧朝粉碎容器的内壁移动，然后经引导环与粉碎容器之间的上升通路上升，再从中央部通过引导环的内部下降并返回搅拌构件，且由上述原料浆液供给口导入粉碎室内的原料浆液以伴随上述混合物的流方式进行流动。
2.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环具有环状空间，且可藉由安装于所述粉碎容器的多个管路支持，为可使用该管路于所述环状空间进行通水排水的构造。
3.如权利要求2所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述管路为自粉碎容器的上方延伸，并以下端支持所述引导环。
4.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述介质分离构件为离心式轮状分离构件或网筛。
5.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述搅拌构件为叶轮，其由在上下保持间隔而配置的一对环状板和配置于该对环状板之间的多个叶片所构成。
6.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述搅拌构件为以周速5～40m/s的速度旋转。
7.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环的下端为位于所述搅拌构件的上端以上，且其上端为位于与所述介质分离构件的下端于下方保持特定间隔的位置。
8.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环的外周壁与粉碎容器的内周壁之间的间隔为10～50mm。
9.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述引导环的高度为粉碎室高度的1/3～1/2。
10.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其中，粉碎介质的总容积为粉碎室容积的30％～60％。
11.如权利要求1所述的介质搅拌式粉碎机，其特征在于：该介质搅拌式粉碎机具备：第1驱动轴，从所述搅拌构件朝向与所述介质分离构件相反的方向延伸并延伸至所述粉碎容器外部；第2驱动轴，从所述介质分离构件朝向所述搅拌构件的相反侧延伸并延伸至所述粉碎容器外部；以及流转换构件，配置于所述粉碎容器的内周壁附近，且将藉由所述搅拌构件的旋转而朝向圆周方向外侧之所述原料与粉碎介质的流，转换至朝向半径方向内侧，其中
所述搅拌构件与介质分离构件为以彼此干扰变小的方式于轴向保持间隔而配置，并且所述第2驱动轴为由中空轴形成，该中空轴的内部为与所述介质分离构件的内部空间连通，并形成有原料出口路径。
12.如权利要求11所述的介质搅拌式粉碎机，其中，将所述搅拌构件与介质分离构件之间的间隔设为S、将所述搅拌构件的直径设为d时，S/d为0.3以上。
13.如权利要求11所述的介质搅拌式粉碎机，其中，所述粉碎介质的总体积为所述粉碎容器容积的60％以下。
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