JP2019081167A - Disk and dispenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メディア型の分散機に用いられるディスク及びそれを備える分散機に関する。 The present invention relates to a disc used in a media type disperser and a disperser including the same.
分散機は、分散対象物を分散するための装置であり、攪拌機や混練機、ミルなどとも称され、分散対象物を分散や攪拌、混練する装置である。また、分散機には様々なタイプがある。例えば、数個のローラーで分散対象物を押圧するローラー型の分散機、圧縮気体により粒子同士を衝突させて分散する分散機、外周にピンや突片を具備する複数の円盤を回転させて分散する回転型の分散機、多数のメディアを入れてこれらの衝突やせん断力により分散するメディア型の分散機などである。 The dispersing machine is an apparatus for dispersing the object to be dispersed, and is also referred to as a stirrer, a kneader, or a mill, and is an apparatus for dispersing, stirring, and kneading the object to be dispersed. There are various types of dispersing machines. For example, a roller-type disperser that presses a dispersion target with several rollers, a disperser that disperses particles by causing them to collide with compressed gas, and a plurality of disks provided with pins and protrusions around the periphery to disperse A rotating type dispersing machine, and a media type dispersing machine that contains a large number of media and disperses them by the collision and shear force.
また、複数のディスクを用いた回転型の分散機に、多数のメディアを充填した分散機も存在する。このような分散機(攪拌機)のディスク及びそれを備える攪拌機に関して、例えば、本願の出願人の特許が公開されている(例えば、特許文献1)。 In addition, in a rotary type dispersing machine using a plurality of disks, there are also dispersing machines filled with a large number of media. For example, a patent of the applicant of the present application has been published regarding the disc of such a disperser (agitator) and the stirrer provided with the disc (for example, Patent Document 1).
特許文献1の攪拌ディスク2は、ディスク外周部21にディスク外周円C1より内側部分からディスク回転方向αにおいて下流側へ延びてディスク外周円C1に開口する切り欠き溝22を有するとともに、切り欠き溝22より半径方向内側部分に複数のメディア通過用貫通孔23を有する(特許文献1の第3図参照)。そして、このディスクを攪拌機に用いることにより、高粘性の被処理流体を均一に分散させ、メディアの十分な運動量を確保して所望の処理を行おうとするものである。 The stirring disk 2 of Patent Document 1 has a notch groove 22 extending to the downstream side in the disk rotation direction α from the inner portion from the disk outer circumference C1 in the disk outer peripheral portion 21 and opening to the disk outer circumference circle C1. A plurality of media passage through holes 23 are provided in a portion radially inward of 22 (see FIG. 3 of Patent Document 1). Then, by using this disk for a stirrer, it is intended to uniformly disperse the highly viscous treated fluid, to secure a sufficient momentum of the medium, and to perform a desired treatment.
しかし、上記した特許文献1よりも分散性能を向上したいとの要望がある。そこで、本願の発明者らは、従来よりも分散性能を向上したディスク及び分散機について鋭意研究し、本発明に至った。 However, there is a demand to improve the dispersion performance more than the above-mentioned Patent Document 1. Therefore, the inventors of the present application intensively studied about a disk and a dispersing machine with improved dispersing performance as compared with the prior art, and reached the present invention.
発明者らが試験及び研究したところ、特許文献1のディスクでは、切り欠き溝22が分散に大きく寄与していないことがわかった。具体的には、切り欠き溝22の根元の湾曲部分Aがあまり寄与しておらず、かつ、切り欠き溝22を構成するディスク外周部21の鋭角部分が、隣り合うディスク外周部21の斜辺部分Bの一部Cを覆っていて、分散に寄与する斜辺部分Bの妨げになっていることがわかった(図11、12参照)。 When the inventors tested and studied, it was found that in the disk of Patent Document 1, the notched grooves 22 do not greatly contribute to the dispersion. Specifically, the curved portion A at the root of the notch groove 22 does not contribute so much, and the acute angle portion of the disk outer peripheral portion 21 constituting the notch groove 22 is the oblique side portion of the adjacent disk outer peripheral portion 21 It was found that a portion C of B was covered, which was an obstruction to the oblique side B contributing to dispersion (see FIGS. 11 and 12).
本発明は、上記の課題に鑑みなされたもので、従来よりも分散性能を向上した分散機に用いるディスク及び分散機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a disk and a disperser which are used in a disperser in which the dispersion performance is improved as compared with the prior art.
本発明に係る一の態様のディスクは、メディア型の分散機に用いるディスクであって、ディスク外周部に径外方向にむけて延在する複数の突片を備え、前記突片の形状が略台形状であり、前記突片の数がディスク外径〔mm〕の1/15以上1/5未満の範囲であることを特徴とする。 A disk according to one aspect of the present invention is a disk for use in a media type dispersing machine, comprising a plurality of protrusions extending radially outward at the outer peripheral portion of the disk, wherein the shape of the protrusions is approximately It has a trapezoidal shape, and the number of the projecting pieces is in the range of 1/15 or more and less than 1/5 of the disk outer diameter [mm].
この構成によれば、突片の形状が略台形状であるため、段落0007に示す従来のディスクのように、一の突片が他の突片を覆いかくすことがなく(符号C参照)、分散に寄与する部分を効果的に露出し、分散性能が大きく向上する。また、この形状によって、突片の数も従来より増加させることができ、分散性能が向上する。 According to this configuration, since the shape of the projecting pieces is substantially trapezoidal, one projecting piece does not cover other projecting pieces as in the conventional disc shown in paragraph 0007 (see symbol C), The part contributing to dispersion is effectively exposed, and the dispersion performance is greatly improved. Also, with this shape, the number of protrusions can be increased as compared with the conventional one, and the dispersion performance is improved.
また、このディスクは、前記突片の形状について、ディスク回転方向における下流方向かつ径外方向へ斜めに延びる第1辺と、前記第1辺から前記下流方向かつ円周方向へ延びる第2辺と、前記第2辺からディスクの中心方向に向けて延びる第3辺と、を備える。 Further, with respect to the shape of the projecting piece, the disc has a first side extending obliquely in the downstream direction and the radially outer direction in the disc rotation direction, and a second side extending in the downstream direction and the circumferential direction from the first side. And a third side extending from the second side toward the center of the disc.
この構成によれば、第1辺がディスク回転方向における下流方向かつ径外方向へ斜めに延び、第2辺が前記下流方向かつ円周方向へ延びる構成であるため、ディスクを回転させた時に、分散に寄与する第1辺及び第2辺が作用し、分散対象物を効果的に分散する。また、第3辺が第2辺からディスクの中心方向に向けて延びる構成であるため、第3辺が隣り合う第1辺を覆い隠すことがなく効果的である。 According to this configuration, since the first side obliquely extends in the downstream direction and the radially outer direction in the disc rotation direction and the second side extends in the downstream direction and the circumferential direction, when the disc is rotated, The first side and the second side which contribute to the dispersion act to disperse the object to be dispersed effectively. In addition, since the third side extends from the second side toward the center of the disc, the third side is effective without covering the adjacent first side.
また、このディスクは、前記第1辺と前記第2辺とが滑らかに連続する。また、前記第1辺と前記第2辺とが湾曲している。この構成によれば、鋭角に繋がる場合よりも、第1辺と第2辺を分散に効かせることができる。 Further, in the disc, the first side and the second side are smoothly continued. Further, the first side and the second side are curved. According to this configuration, it is possible to make the first side and the second side more effective in dispersion than in the case of being connected at an acute angle.
また、このディスクは、前記第1辺と前記第2辺とが湾曲している。この構成によれば、第1辺と第2辺が直線の場合よりも、第1辺と第2辺の距離が長く分散に効かせることができる。 Further, in the disc, the first side and the second side are curved. According to this configuration, the distance between the first side and the second side can be longer in dispersion than in the case where the first side and the second side are straight lines.
また、このディスクは、隣り合う第1の突片の第3辺と、第2の突片の第1辺とが滑らかに連続する。この構成によれば、鋭角に繋がる場合よりも、第1の突片の第3辺と第2の突片の第1辺を分散に効かせることができる。 Further, in this disk, the third side of the adjacent first protrusion and the first side of the second protrusion smoothly continue. According to this configuration, the third side of the first projecting piece and the first side of the second projecting piece can be dispersed more effectively than in the case of being connected at an acute angle.
また、このディスクは、メディアが通過する複数の貫通孔を更に備え、前記貫通孔が、前記ディスクの幅方向に貫通する貫通孔である。この構成によれば、貫通孔の存在によって分散対象物の通過断面積が増えることで、特に高粘度や高濃度の分散対象物の場合に、分散が促進される。 Further, the disc further includes a plurality of through holes through which the medium passes, and the through holes are through holes penetrating in the width direction of the disc. According to this configuration, dispersion is promoted particularly in the case of a high viscosity or high concentration dispersion target, because the passage cross-sectional area of the dispersion target is increased due to the presence of the through holes.
また、このディスクは、前記貫通孔が、前記ディスクの上面から下面に向けて、前記ディスク回転方向と同方向に斜めに貫通する。この構成によれば、貫通孔がディスク回転方向と同方向に斜めに貫通しているので、ディスクの外側から下流に流れた分散対象物又はメディアが、貫通孔の下面側から上面側に戻されることで、分散対象物が分散される時間や距離が増し、またメディアが容器内を循環し、分散が促進される。特に、分散対象物が高粘度である場合などに好適である。なお、分散対象物が低粘度である場合など、貫通穴は、ディスクの上面から下面に直線上の直穴であってもよい。 Further, in the disk, the through hole obliquely penetrates in the same direction as the disk rotation direction from the upper surface to the lower surface of the disk. According to this configuration, the through hole obliquely penetrates in the same direction as the disc rotation direction, so that the dispersion target or medium flowing downstream from the outside of the disc is returned from the lower surface side to the upper surface side of the through hole. Thus, the time and distance for dispersing the dispersion target is increased, and the media circulates in the container to promote dispersion. In particular, it is suitable when the object to be dispersed has high viscosity. In the case where the object to be dispersed has a low viscosity, the through holes may be straight holes on a straight line from the upper surface to the lower surface of the disc.
また、このディスクは、前記貫通孔が、前記ディスクの中心よりも、前記突片に近い位置に配されている。この構成によれば、ディスクが回転した場合に、遠心力によってメディアがディスク径外方向に寄るところ、貫通孔をディスクの外方、例えば突片から少しだけディスク中心側にずらした位置などに設けることで、効果的な分散が可能となる。 Further, in the disc, the through hole is disposed at a position closer to the projection than the center of the disc. According to this configuration, when the disc is rotated, the medium is provided radially outward of the disc due to the centrifugal force, and the through hole is provided at the outside of the disc, for example, at a position slightly offset from the protrusion to the disc center side This enables effective dispersion.
また、このディスクは、前記貫通孔の数Xと前記突辺の数Yとが下記数式1を満たす。この構成によれば、貫通孔の数が所定の範囲となり、せん断性能が高く、メディアがスムーズに通過する貫通孔となる。具体的には、貫通孔の数は多いとせん断性能は向上するが、多すぎると貫通孔の面積が小さくなりメディアの通りを妨げとなるところ、貫通孔の数が上記範囲内とすることで、せん断性能が高く、メディアがスムーズに通過する、貫通孔の数及び面積となる。
X≦Y ・・・(式1)
Further, in this disk, the number X of the through holes and the number Y of the protruding sides satisfy the following Equation 1. According to this configuration, the number of through holes is in a predetermined range, the shear performance is high, and the through holes through which the medium passes smoothly. Specifically, if the number of through holes is large, the shear performance is improved, but if it is too large, the area of the through holes becomes small and the passage of media is impeded, the number of through holes being within the above range The shear performance is high, and the number and area of through holes through which the media passes smoothly are the same.
X ≦ Y (Equation 1)
また、このディスクは、前記ディスクの中心に対し対向する2つの前記貫通孔の中心間の距離D2と、前記ディスクの外径D1と、前記突辺の前記第1辺の曲率半径R1と、当該第1辺の曲率中心と前記ディスクの中心との距離W1とが、下記数式2乃至4を満たす。この構成によれば、従来よりもせん断性能が高く、メディアもスムーズに通過するディスクとなる。
0.65≦D2/D1≦0.80 ・・・(式2)
0.40≦R1/D1≦0.55 ・・・(式3)
0.15≦W1/D1≦0.30 ・・・(式4)
Further, the disc has a distance D2 between the centers of the through holes facing the center of the disc, an outer diameter D1 of the disc, a radius of curvature R1 of the first side of the projecting side, and The distance W1 between the center of curvature of the first side and the center of the disk satisfies the following Equations 2 to 4. According to this configuration, the shear performance is higher than that of the conventional disk, and the medium passes smoothly.
0.65 ≦ D2 / D1 ≦ 0.80 (Equation 2)
0.40 ≦ R1 / D1 ≦ 0.55 (Equation 3)
0.15 ≦ W1 / D1 ≦ 0.30 (Expression 4)
本発明に係る一の態様の分散機は、上記した構成のディスクと、前記ディスクが間隔をあけて複数取り付けられる回転可能なシャフトと、前記ディスク及び前記シャフトを覆う容器と、前記容器の内部に充填されるメディアと、を備える。この構成によれば、従来よりも分散機の分散性能が向上する。 The disperser according to one aspect of the present invention includes the disk having the above-described configuration, a rotatable shaft to which a plurality of the disks are attached at intervals, a container covering the disk and the shaft, and the container. And media to be filled. According to this configuration, the dispersing performance of the dispersing machine is improved as compared with the conventional one.
本発明のディスクや分散機によれば、従来よりも分散性能が向上する。 According to the disk and the disperser of the present invention, the dispersion performance is improved as compared with the prior art.
<1.分散機の全体構造>
以下、本発明に係る一実施形態の分散機について説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。図1は、本実施形態の分散機の概略構成を示す断面図である。図2は、本実施形態の分散機に用いる分散用ディスクを示す図である。
<1. Overall structure of dispersing machine>
Hereinafter, although the disperser of one embodiment according to the present invention will be described, the present invention is not limited to the following embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a dispersing machine of the present embodiment. FIG. 2 is a view showing a dispersing disk used in the dispersing machine of the present embodiment.
図1に示すように、分散機1は、容器2と、容器2の内部に軸方向にのびるシャフト3と、これに並び固定された複数の分散用ディスク4とを主要な構成として備える。また、容器2内には、多数のメディアが充填されている。本実施形態では、メディアの一例として、φ2mmのジルコニアビーズを用いている。なお、本実施形態に用いるビーズは一例であり、分散対象物よりも比重及び径が大きいビーズを用いればよい。また、このビーズは、分散対象物の種類、粒子の硬さ、粒子径、粘度や比重等に応じて適宜選択する。また、ビーズはメディアの一例であり、ビーズ以外のメディアを用いてもよい。 As shown in FIG. 1, the dispersing machine 1 mainly includes a container 2, a shaft 3 axially extending inside the container 2, and a plurality of dispersing disks 4 arranged in a row and fixed thereto. Further, a large number of media are filled in the container 2. In this embodiment, zirconia beads of φ 2 mm are used as an example of the medium. In addition, the bead used for this embodiment is an example, and it is sufficient to use a bead whose specific gravity and diameter are larger than that of the object to be dispersed. Further, the beads are appropriately selected according to the type of the dispersion object, the hardness of the particles, the particle diameter, the viscosity, the specific gravity, and the like. In addition, beads are an example of media, and media other than beads may be used.
容器2は、両端に側壁21、22を有する略密閉された円筒状の容器である。シャフト3は、容器2の一方の側壁21に設けられた開口23に挿通して、他方の側壁22付近までのび、容器2の外側に設けられた軸受装置(図示なし)により回転可能に片持ち支持されている。そして、軸受装置にはモータ(図示なし)が接続され、シャフト3は回転可能に構成されている。 The container 2 is a substantially sealed cylindrical container having side walls 21 and 22 at both ends. The shaft 3 is inserted into an opening 23 provided in one side wall 21 of the container 2, extends to the vicinity of the other side wall 22, and is rotatably cantilevered by a bearing device (not shown) provided outside the container 2. It is supported. A motor (not shown) is connected to the bearing device, and the shaft 3 is configured to be rotatable.
また、容器2の外方には、側壁21に当接するように分散対象物が通過する貯留室24が液密に設けられている。貯留室24は、シャフト3に嵌合しており、シャフト3との接続部分に流体の漏洩を防止するシール材25が取り付けられている。 Further, outside the container 2, a storage chamber 24 through which the object to be dispersed passes is provided in a fluid-tight manner so as to abut on the side wall 21. The storage chamber 24 is fitted to the shaft 3, and a seal material 25 for preventing fluid leakage is attached to a connection portion with the shaft 3.
また、側壁21の開口23の容器2内側には、シャフト3に挿通する形でギャップセパレータ26が取り付けられている。ギャップセパレータ26は、分散対象物とメディアを分離するためのものである。具体的には、開口23とギャップセパレータ26との間には隙間が設けられている。この隙間は、メディアは通過できないが、分散対象物が通過できる大きさとなっている。なお、ギャップセパレータ26は、本実施形態の一例であり、メディアと分散対象物を分離することができるものであれば、スクリーン機構や遠心分離機構などを用いてもよい。 Further, a gap separator 26 is attached to the inside of the container 2 at the opening 23 of the side wall 21 so as to be inserted into the shaft 3. The gap separator 26 is for separating the object to be dispersed and the medium. Specifically, a gap is provided between the opening 23 and the gap separator 26. The gap is sized such that media can not pass through, but dispersed objects can pass through. The gap separator 26 is an example of the present embodiment, and a screen mechanism, a centrifuge mechanism, or the like may be used as long as the medium and the object to be dispersed can be separated.
また、貯留室24には排出管27が接続されており、ここから分散後の分散対象物が排出される。また、側壁21と反対側の側壁22には供給管28が接続されており、ここから分散前の分散対象物が供給される。なお、供給管28にはポンプ(図示なし)が接続されていて、分散対象物を容器2内に供給する。 Further, a discharge pipe 27 is connected to the storage chamber 24, from which the dispersed object after dispersion is discharged. Further, a supply pipe 28 is connected to the side wall 22 opposite to the side wall 21, and a dispersion target before dispersion is supplied from this. A pump (not shown) is connected to the supply pipe 28 to supply the object to be dispersed into the container 2.
また、容器2は水冷ジャケット5に覆われている。水冷ジャケット5には、冷却水の入口51と出口52が設けられていて、入口51から冷却水を導入し、出口52から流出することで、容器2及びその内部を冷却する。 In addition, the container 2 is covered by a water cooling jacket 5. The water cooling jacket 5 is provided with an inlet 51 and an outlet 52 for cooling water, and the cooling water is introduced from the inlet 51 and flows out from the outlet 52 to cool the container 2 and the inside thereof.
なお、本実施形態の分散機1の寸法は、一例として、容器2の長手方向の寸法=370mm、容器2の内径=150mm、シャフト3の径=36mm、分散用ディスク4の外径=126mm、各分散用ディスク4の間隔=43mmとしている。 The dimensions of the disperser 1 of this embodiment are, for example, the dimension in the longitudinal direction of the container 2 = 370 mm, the inner diameter of the container 2 = 150 mm, the diameter of the shaft 3 = 36 mm, the outer diameter of the dispersion disk 4 = 126 mm, The distance between the dispersion disks 4 is 43 mm.
<2.分散用ディスクの構造>
次に、分散用ディスク4について説明する。図1に示すように、分散用ディスク4は、容器2内に、シャフト3に等間隔で7枚固定されている。なお、分散用ディスク4の枚数は本実施形態の一例であり、7枚より多くとも少なくともよい。
<2. Structure of distribution disk>
Next, the distribution disk 4 will be described. As shown in FIG. 1, seven dispersing disks 4 are fixed to the shaft 3 at regular intervals in the container 2. The number of dispersion disks 4 is an example of the present embodiment, and may be at least seven.
図2Aに示すように、分散用ディスク4は、外周部に径外方向にむけて延在する10個の略台形状の突片41を備える。なお、突片の数は、本実施形態の一例であり、ディスク外径〔mm〕の1/15以上1/5未満の範囲の数であればよい。なお、本実施形態の分散用ディスク4の外径は一例として126mmであり、突片41の数は10であり、上記の範囲に含まれる。 As shown in FIG. 2A, the dispersion disc 4 includes ten substantially trapezoidal projecting pieces 41 extending outward in the radial direction at the outer peripheral portion. The number of projecting pieces is an example of the present embodiment, and may be a number in the range of 1/15 or more and less than 1/5 of the disk outer diameter [mm]. The outer diameter of the dispersion disc 4 of the present embodiment is 126 mm as an example, the number of the projecting pieces 41 is 10, and is included in the above range.
突片41は、ディスク回転方向αにおける下流方向で、径外方向に斜めに延びる第1辺41aと、第1辺41aから下流方向かつ円周方向へ延びる第2辺41bと、第2辺41bからディスクの中心方向に向けて伸びる第3辺41cとにより構成されている。また、第1辺41aと第2辺41bは緩やかな湾曲であり、これらが滑らかに連続している。また、隣り合う突片41は、一の突片41の第3辺41cと、他の突片41の第1辺41aとが滑らかに連続している。 The projecting piece 41 has a first side 41a obliquely extending radially outward in a downstream direction in the disk rotation direction α, a second side 41b extending in a downstream direction and a circumferential direction from the first side 41a, and a second side 41b And a third side 41c extending in the direction of the center of the disc. In addition, the first side 41 a and the second side 41 b have gentle curves, and these are smoothly continuous. Further, in the adjacent projecting pieces 41, the third side 41c of one projecting piece 41 and the first side 41a of the other projecting piece 41 are smoothly continued.
また、分散用ディスク4には、各突片41からディスク中心方向に少しずらした位置に、貫通孔42がそれぞれ設けられている。本実施形態においては、一例として、貫通孔42が10個設けられている。貫通孔42は、メディア又は分散対象物が通過するための孔である。また、貫通孔42は、分散用ディスク4の上面4aから下面4bに向けて、ディスク幅方向に真っ直ぐ貫通する直穴である。また、分散用ディスク4の中央には、シャフト3に取り付けるための貫通孔43が設けられている。 Further, through holes 42 are respectively provided in the dispersion disc 4 at positions slightly shifted from the respective projecting pieces 41 in the center direction of the disc. In the present embodiment, ten through holes 42 are provided as an example. The through hole 42 is a hole through which media or an object to be dispersed passes. Further, the through hole 42 is a straight hole which penetrates straight from the upper surface 4a to the lower surface 4b of the dispersing disk 4 in the disk width direction. Further, a through hole 43 for attaching to the shaft 3 is provided at the center of the dispersion disc 4.
なお、貫通孔42の数は、本実施形態の一例であり、貫通孔の数Xが突辺の数Y以下であることが望ましい(X≦Y)。貫通孔の数は多いとせん断性能は向上するが、多すぎると貫通孔の面積が小さくなりメディアの通りを妨げとなるためである。本実施形態の貫通孔42の数は10で、突辺41の数が10であるため、上記の範囲内である。 The number of through holes 42 is an example of the present embodiment, and it is desirable that the number X of through holes is equal to or less than the number Y of protruding sides (X ≦ Y). If the number of through holes is large, the shear performance will be improved, but if it is too large, the area of the through holes will be small and it will prevent the passage of media. The number of the through holes 42 in the present embodiment is ten, and the number of the projecting sides 41 is ten.
また、分散対象物が低粘度や低濃度の時などは、貫通孔42を設けない方がよい場合もある(図3A参照)。貫通孔42の存在によって分散対象物のショートパスが起こることがあるためである。 When the object to be dispersed has a low viscosity or a low concentration, it may be preferable not to provide the through holes 42 (see FIG. 3A). This is because the presence of the through holes 42 may cause a short pass of the dispersed object.
また、本実施形態の分散用ディスク4の寸法は、一例として、ディスク外径(D1)=126mm、各貫通孔42の中心を結ぶ円の直径(D2)=94mm、突辺41の第1辺41aの曲率半径(R1)=59.5mm、第1辺41aの曲率中心とディスク中心との距離(W1)=30mm、貫通孔42の直径=14mm、ディスク厚=6.0mmとしている(図2B参照)。 Further, the dimensions of the dispersion disc 4 of this embodiment are, for example, the disc outer diameter (D1) = 126 mm, the diameter of a circle connecting the centers of the through holes 42 (D2) = 94 mm, and the first side of the projecting side 41 The radius of curvature (R1) of 41a = 59.5 mm, the distance between the center of curvature of the first side 41a and the center of the disc (W1) = 30 mm, the diameter of the through hole 42 = 14 mm, and the disc thickness = 6.0 mm (FIG. 2B) reference).
なお、分散用ディスク4の寸法は、本実施形態の一例であり、上記のディスク外径等の関係が下記式の範囲内であることが望ましい。この範囲内とすることで、従来よりもせん断性能が向上したディスクとすることができる。なお、せん断性能とは、具体的には単位時間あたりの衝突せん断回数が多いことをいう。単位時間あたりの衝突せん断回数が多ければ、分散が促進され、分散性能が向上する。
0.65≦D2/D1≦0.80 ・・・(式2)
0.40≦R1/D1≦0.55 ・・・(式3)
0.15≦W1/D1≦0.30 ・・・(式4)
The dimensions of the dispersion disc 4 are an example of the present embodiment, and it is desirable that the relationship of the above-mentioned disc outer diameter and the like be within the range of the following formula. By setting it in this range, it is possible to obtain a disc with improved shear performance as compared to the conventional one. The shear performance specifically means that the number of collision shears per unit time is large. If the number of impact shears per unit time is large, dispersion is promoted and dispersion performance is improved.
0.65 ≦ D2 / D1 ≦ 0.80 (Equation 2)
0.40 ≦ R1 / D1 ≦ 0.55 (Equation 3)
0.15 ≦ W1 / D1 ≦ 0.30 (Expression 4)
<3.分散用ディスクの変形例>
次に、分散用ディスク4の変形例について説明する。分散用ディスク60と分散用ディスク4との主な違いは、貫通孔62の形状である。図3Bは、変形例である分散用ディスク60を上面から見た図である。なお、図3Bにおいて、ディスク内側の実線で表した複数の楕円は貫通孔62の上面側の開口を示し、点線で表した複数の楕円は貫通孔62の下面側の開口を示す。
<3. Modified Example of Dispersion Disc>
Next, a modification of the dispersion disk 4 will be described. The main difference between the dispersion disc 60 and the dispersion disc 4 is the shape of the through hole 62. FIG. 3B is a top view of the dispersion disk 60 according to a modification. In FIG. 3B, a plurality of ellipses represented by solid lines on the inner side of the disc indicate openings on the upper surface side of the through hole 62, and a plurality of ellipses represented by dotted lines indicate the opening on the lower surface side of the through hole 62.
分散用ディスク4の貫通孔42が、略真円の断面で幅方向に真っ直ぐ貫通する直孔であるのに対して、分散用ディスク60の貫通孔62は楕円形の断面で、分散用ディスク60の上面から下面に向けて、ディスク回転方向αと同方向に斜めに貫通している。 The through holes 42 of the dispersion disc 4 are straight holes that pass through in the width direction in a substantially perfect circular cross section, whereas the through holes 62 of the dispersion disc 60 are elliptical cross sections. From the upper surface to the lower surface, and obliquely penetrates in the same direction as the disk rotation direction α.
このように、貫通孔62がディスク回転方向αと同方向に斜めに貫通しているので、分散用ディスク60を分散機1に取り付けて使用した場合に、一旦容器2と分散用ディスク60の外周部の隙間から下流に流れた分散対象物又はメディアが、貫通孔62の下流側の面から上流側の面、すなわち、下面側から上面側に戻されることで、分散対象物が分散される時間や距離が増し、また容器2内をメディアが循環することで分散が促進される。この分散用ディスク60は、特に分散対象物が高粘度である場合に好適である。 As described above, since the through holes 62 obliquely penetrate in the same direction as the disc rotation direction α, the outer periphery of the container 2 and the dispersion disc 60 is temporarily used when the dispersion disc 60 is attached to the dispersion machine 1 and used. The time during which the object to be dispersed is dispersed by returning the object to be dispersed or the medium which has flowed downstream from the gap of the part from the surface on the downstream side of the through hole 62 to the surface on the upstream side. The distance is increased, and the circulation of the media in the container 2 promotes the dispersion. The dispersion disc 60 is suitable particularly when the object to be dispersed has a high viscosity.
また、図3Cに示す分散用ディスク70、80、90は、分散用ディスク4のディスク外径等の寸法、突辺41の数や形状、大きさ、貫通孔42の数や大きさを変更した変形例である。分散用ディスク70、80、90のいずれも、上記の式1乃至4を満たすディスクであるため、従来よりも分散性能が向上したディスクである。 Further, the dispersion discs 70, 80, and 90 shown in FIG. 3C have changed the dimensions such as the disc outer diameter of the dispersion disc 4, the number and shape of the projecting sides 41, the size, and the number and size of the through holes 42. It is a modification. Each of the dispersion disks 70, 80, and 90 is a disk satisfying the expressions 1 to 4 described above, and thus is a disk with improved dispersion performance as compared to the prior art.
<4.効果試験>
続き、本実施形態の分散用ディスクと、従来の分散用ディスクの効果試験について説明する。まず、本願の発明者らが本発明に至った経緯について説明する。本願の発明者らは、従来の分散用ディスクの摩耗試験を行った結果、図12の写真に示すように分散用ディスクのAの位置は摩耗がほとんど見られず、Bの位置に激しい摩耗が見られた。すなわち、分散用ディスクのAの位置は分散に寄与しておらず、Bの位置が大きく寄与していることを突き止めた。
<4. Effect test>
Subsequently, an effect test of the dispersion disk of the present embodiment and the conventional dispersion disk will be described. First, the circumstances of the inventors of the present invention leading to the present invention will be described. The inventors of the present application conducted a conventional abrasion test of the dispersion disc, and as shown in the photograph of FIG. 12, the position of A of the dispersion disc showed almost no abrasion, and severe abrasion was observed at the position of B. It was seen. That is, it was found that the position of A of the dispersion disk did not contribute to the dispersion, but the position of B greatly contributed.
そして、発明者らは、この結果に基づき、分散性能をあげるべく鋭意研究を重ね、Aは分散に寄与せずBが寄与していること、Aの鋭角部分がBに続くCを覆い隠していること、その他様々な要因を検討及び考慮して、本願発明の分散用ディスクに至ったものである。本願発明の分散用ディスクの一実施形態の構造等については、上記で説明した通りである。 Then, based on this result, the inventors repeatedly conducted intensive studies to improve dispersion performance, that A does not contribute to dispersion but B contributes, and the acute angle part of A conceals C following B. The dispersion disc of the present invention has been obtained by considering and considering various factors and other factors. The structure and the like of one embodiment of the dispersion disk of the present invention are as described above.
次に、本実施形態の分散用ディスクの効果を確認すべく、従来の分散用ディスクとの比較試験を行った。なお、この試験に使用した従来の分散用ディスクは、摩耗試験に使用した分散用ディスクとは形状が異なる。図4に、本実施形態の分散用ディスク4と、2種の従来の分散用ディスク100,200を示す。なお、従来の分散用ディスク100(高分散型)は、もう1つの分散用ディスク200(切欠型)よりも分散性能が高いものである。 Next, in order to confirm the effect of the dispersion disk of the present embodiment, a comparison test with a conventional dispersion disk was performed. The conventional dispersion disc used in this test differs in shape from the dispersion disc used in the wear test. FIG. 4 shows the dispersion disk 4 of the present embodiment and two conventional dispersion disks 100 and 200. The conventional dispersion disk 100 (high dispersion type) has higher dispersion performance than the other dispersion disk 200 (notch type).
そして、これらの分散用ディスクをそれぞれ分散機に取り付けて所定条件のもと運転し、これらの効果について検証した。なお、条件を一定にすべく、使用する分散機は同一の物を用い、分散機の容器と分散用ディスクの外周部の隙間の断面積、すなわち、分散対象物がディスク外周部を通過する断面積を略同一とした。図5に示す斜線部が、分散対象物がディスク外周部を通過する断面であり、図6に断面積を示す。 Then, each of these dispersion disks was attached to a dispersion machine, and was operated under predetermined conditions, and these effects were verified. In order to make the conditions constant, the same disperser is used, and the cross-sectional area of the gap between the container of the disperser and the outer peripheral part of the dispersing disc, ie, the cross section where the object to be dispersed passes The areas were approximately the same. The hatched portion shown in FIG. 5 is a cross section in which the object to be dispersed passes through the outer peripheral portion of the disc, and the cross sectional area is shown in FIG.
また、試験には、上記した分散機1と同等の分散機を用いた。すなわち、容器の長手方向の寸法=370mm、容器の内径=150mm、シャフトの径=36mm、各分散用ディスクの間隔=43mmである。また、分散用ディスクの外径は、いずれも略126mmのものである。そして、分散機の容器内にφ2mmのジルコニアビーズを80%充填した。また、分散対象物には、高粘度の赤錆塗料を用いた。なお、以下の試験において、上記した分散機の寸法やその他条件は共通である。 In addition, for the test, a disperser equivalent to the above-described disperser 1 was used. That is, the dimensions of the container in the longitudinal direction = 370 mm, the inner diameter of the container = 150 mm, the diameter of the shaft = 36 mm, and the distance between the dispersion disks = 43 mm. In addition, the outer diameter of each of the dispersion disks is approximately 126 mm. Then, 80% of φ2 mm zirconia beads were filled in the container of the dispersing machine. Moreover, the high viscosity red rust paint was used for the dispersion | distribution object. In the following tests, the dimensions and other conditions of the above-mentioned disperser are common.
(試験1)
まず、上記の条件のもと、ディスクの周速10m/sec、流量340cc/min(比重2.35g/cc)、分散対象物14kgにて、各分散用ディスク4,100,200を取り付けて、それぞれ運転した時の1秒間当たりの衝突せん断回数についてそれぞれ算出した。その結果を図7に示す。本実施形態の分散用ディスク4が253、従来の高分散型の分散用ディスク100が202、従来の切欠型の分散用ディスク200が101となる。この結果から、本実施形態の分散用ディスク4が、従来の分散用ディスク100や200に比べて、約25%〜150%のせん断回数の向上が見られ、分散性能が大幅に向上することが予測される。
(Test 1)
First, under the above conditions, each dispersion disk 4, 100, 200 is attached at a disk peripheral velocity of 10 m / sec, a flow rate of 340 cc / min (specific gravity 2.35 g / cc) and a dispersion target of 14 kg. It calculated about the number of collision shears per second at the time of each operation. The results are shown in FIG. The dispersion disk 4 of this embodiment is 253, the conventional high dispersion type dispersion disk 100 is 202, and the conventional cutout type dispersion disk 200 is 101. From this result, it can be seen that the number of shears of the dispersion disk 4 of this embodiment is improved by about 25% to 150% compared to the conventional dispersion disks 100 and 200, and the dispersion performance is significantly improved. is expected.
(試験2)
次に、本実施形態の分散用ディスク4と、従来の高分散型の分散用ディスク100とを用いて、投入動力と粒子径との関係について比較試験を行った。投入動力と粒子径との関係についての試験結果を図8に示す。
(Test 2)
Next, using the dispersion disc 4 of the present embodiment and the conventional high dispersion type dispersion disc 100, a comparative test was conducted on the relationship between the input power and the particle diameter. The test results on the relationship between the input power and the particle diameter are shown in FIG.
図8に示すように、例えば分散対象物の粒子径が15μmに達する投入動力を比較すると、従来型の分散用ディスク100の場合0.46kwh/Lであるのに対し、本実施形態の分散用ディスク4は0.33kwh/Lであり、約70%の低投入動力で同等の分散性能がでることがわかった。この結果から、本実施形態の分散用ディスク4が、従来の分散用ディスク100に比べて、より少ない投入動力で同等の分散効果を得られる事が確認出来、省エネルギーとなることが証明された。 As shown in FIG. 8, for example, comparing the input power when the particle diameter of the dispersion object reaches 15 μm, it is 0.46 kwh / L in the case of the conventional dispersion disc 100, while the dispersion for this embodiment is used. The disk 4 was 0.33 kwh / L, and it was found that the same dispersion performance was obtained at a low input power of about 70%. From this result, it can be confirmed that the dispersing disk 4 of the present embodiment can obtain the same dispersing effect with less input power than the conventional dispersing disk 100, and it is proved to be energy saving.
(試験3)
次に、試験2と同条件の試験における、分散時間と粒子径との関係についての試験結果を図9に示す。図9に示すように、例えば分散対象物の粒子径が15μmに達する分散時間を比較すると、従来型の分散用ディスク100の場合52分であるのに対し、本実施形態の分散用ディスク4は34分であり、約35%分散時間が短縮されることがわかった。この結果から、本実施形態の分散用ディスク4が、従来の分散用ディスク100に比べて、分散性能を大幅に向上することが証明された。
(Test 3)
Next, the test result about the relationship between the dispersion time and the particle diameter in the test of Test 2 and the same conditions is shown in FIG. As shown in FIG. 9, for example, when the dispersion time when the particle diameter of the dispersion object reaches 15 μm is compared, it is 52 minutes in the case of the conventional dispersion disc 100, while the dispersion disc 4 of this embodiment is It was 34 minutes, and it was found that the dispersion time was reduced by about 35%. From these results, it was proved that the dispersion disk 4 of the present embodiment significantly improves the dispersion performance as compared with the conventional dispersion disk 100.
(試験4)
次に、試験2と同条件の試験における、分散対象物を供給するポンプ圧力と流量の関係についての試験結果を図10に示す。図10に示すように、従来型の分散用ディスク100の場合、圧力限界の0.4MPa付近で流量が1100cc/min程度でほぼ飽和するのに対し、本実施形態の分散用ディスク4は緩やかな上昇をたどり、流量が1300cc/min以上でも送液が可能であることがわかった。
(Test 4)
Next, the test results on the relationship between the pump pressure and the flow rate for supplying the dispersion target in the test under the same conditions as Test 2 are shown in FIG. As shown in FIG. 10, in the case of the conventional disc for dispersion 100, the disc for dispersion 4 of the present embodiment is gentle while the flow rate is substantially saturated at about 1100 cc / min around the pressure limit of 0.4 MPa. Following the rise, it was found that even when the flow rate is 1300 cc / min or more, liquid delivery is possible.
この圧力上昇の原因は、メディアがギャップセパレータ付近に偏在することによるものと想定され、本実施形態の分散用ディスク4が、従来型の分散用ディスク100に比べて、メディアの偏在が生じにくいことがわかった。メディアの偏在は、分散対象物の均一な分散の妨げになるなど分散性能に大きく関わるものであるところ、この結果からも本実施形態の分散用ディスク4が、従来型の分散用ディスク100よりも分散性能が向上することが証明された。 The cause of this pressure rise is assumed to be due to the media being unevenly distributed in the vicinity of the gap separator, and the dispersion disc 4 of the present embodiment is less likely to cause uneven distribution of media compared to the conventional dispersion disc 100. I understand. Although the uneven distribution of the media greatly affects the dispersion performance such as hindering the uniform dispersion of the object to be dispersed, the result also shows that the dispersion disk 4 of the present embodiment is more than the conventional dispersion disk 100. It has been proved that the dispersion performance is improved.
上記の結果から、本実施形態の分散用ディスク4によれば、従来よりも大幅な分散性能の向上と、省エネルギー化を図ることができる。 From the above results, according to the dispersion disk 4 of the present embodiment, it is possible to achieve significant improvement in dispersion performance and energy saving as compared with the prior art.
<3.その他の実施形態>
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記した実施形態では、水平方向に配置される横型の分散機について説明したが、垂直方向に沿って配置される縦型の分散機に適用することも可能である。また、その他の詳細な構造や寸法は本実施形態の一例であり、その他の寸法などとしてもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲に含まれる。
<3. Other Embodiments>
As described above, although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the horizontal dispersing machine is described, but the invention can also be applied to a vertical dispersing machine arranged along the vertical direction. The other detailed structures and dimensions are an example of the present embodiment, and other dimensions and the like may be used. Therefore, such is also included in the scope of the present invention.
1 分散機
2 容器
21 側壁
22 側壁
23 開口
24 貯留室
25 シール材
26 ギャップセパレータ
27 排出管
28 供給管
3 シャフト
4 分散用ディスク
4a 上面
4b 下面
41 突片
41a 第1辺
41b 第2辺
41c 第3辺
42 貫通孔
43 貫通孔
5 水冷ジャケット
51 入口
52 出口
60 分散用ディスク(変形例)
62 貫通孔
70 分散用ディスク(変形例)
80 分散用ディスク(変形例)
90 分散用ディスク(変形例)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dispersing machine 2 container 21 side wall 22 side wall 23 opening 24 storage room 25 seal material 26 gap separator 27 discharge pipe 28 supply pipe 3 shaft 4 dispersing disc 4 a upper surface 4 b lower surface 41 projecting piece 41 a first side 41 b second side 41 c third Side 42 through hole 43 through hole 5 water cooling jacket 51 inlet 52 outlet 60 dispersion disc (modification)
62 Through hole 70 Disc for dispersion (modification)
80 Distributed disk (Modified example)
90 Distributed disk (modification)
Claims (12)
ディスク外周部に径外方向にむけて延在する複数の突片を備え、
前記突片の形状が略台形状であり、
前記突片の数がディスク外径〔mm〕の1/15以上1/5未満の範囲である、
ディスク。 A disk used for a media type dispersing machine,
A plurality of projecting pieces extending radially outward on the outer periphery of the disc;
The shape of the protrusion is substantially trapezoidal,
The number of the projecting pieces is in the range of 1/15 or more and less than 1/5 of the disk outer diameter [mm]
disk.
前記第1辺から前記下流方向かつ円周方向へ伸びる第2辺と、
前記第2辺からディスクの中心方向に向けて伸びる第3辺と、を備える、
請求項1に記載のディスク。 The projecting piece has a first side obliquely extending in the downstream direction and the radially outer direction in the disc rotation direction;
A second side extending in the downstream direction and the circumferential direction from the first side;
And a third side extending from the second side toward the center of the disc.
The disk according to claim 1.
請求項2に記載のディスク。 The first side and the second side are smoothly continuous,
The disk according to claim 2.
請求項3に記載のディスク。 The first side and the second side are curved,
The disk according to claim 3.
請求項2乃至4のいずれか1項に記載のディスク。 The third side of the adjacent first protrusion and the first side of the second protrusion are smoothly continuous,
The disk according to any one of claims 2 to 4.
前記貫通孔が、前記ディスクの幅方向に貫通する貫通孔である、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のディスク。 It further comprises a plurality of through holes through which the media passes,
The through hole is a through hole penetrating in the width direction of the disc.
The disk according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載のディスク。 The through hole obliquely penetrates in the same direction as the disk rotation direction from the upper surface to the lower surface of the disk.
A disk according to claim 6.
請求項6に記載のディスク。 The through holes pass straight in the width direction from the upper surface to the lower surface of the disc.
A disk according to claim 6.
請求項6乃至8のいずれか1項に記載のディスク。 The through hole is disposed at a position closer to the projection than the center of the disc.
A disk according to any one of claims 6 to 8.
請求項1乃至9のいずれか1項に記載のディスク。
X≦Y ・・・(式1) The number X of the through holes and the number Y of the protruding sides satisfy the following equation 1:
A disk according to any one of the preceding claims.
X ≦ Y (Equation 1)
請求項10に記載のディスク。
0.65≦D2/D1≦0.80 ・・・(式2)
0.40≦R1/D1≦0.55 ・・・(式3)
0.15≦W1/D1≦0.30 ・・・(式4) The distance D2 between the centers of the through holes facing the center of the disc, the outer diameter D1 of the disc, the radius of curvature R1 of the first side of the protruding side, and the center of curvature of the first side And the distance W1 between the center of the disc and the disc satisfy the following formulas 2 to 4,
A disc according to claim 10.
0.65 ≦ D2 / D1 ≦ 0.80 (Equation 2)
0.40 ≦ R1 / D1 ≦ 0.55 (Equation 3)
0.15 ≦ W1 / D1 ≦ 0.30 (Expression 4)
前記ディスクが間隔をあけて複数取り付けられる回転可能なシャフトと、
前記ディスク及び前記シャフトを覆う容器と、
前記容器の内部に充填されるメディアと、を備える、
分散機。 A disc according to any one of the preceding claims.
A rotatable shaft having a plurality of said disks mounted at intervals;
A container covering the disc and the shaft;
And media filled in the container.
Dispersing machine.
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