JP3745103B2

JP3745103B2 - Dispersion medium separator in sand mill

Info

Publication number: JP3745103B2
Application number: JP31444997A
Authority: JP
Inventors: 進梶浦
Original assignee: ASADA IRON WORKS CO., LTD.
Current assignee: ASADA IRON WORKS CO., LTD.
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: JPH11128760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小分散媒体（いわゆるビーズ）を使用するサンドミル（連続式の湿式分散機）において、分散媒体を被処理液から分離する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のサンドミルにおいては、分散媒体を被処理液から分離するための分散媒体分離装置（いわゆるビーズセパレータ）として、媒体よりすきまの小さいスクリーンやギャップセパレータと称する回転スリットが使用されている。
そして、サンドミルの分散能力を高めるのに、小径（微小）のビーズが有効なことは近年よく知られる様になって来た。小径（微小）のビーズを使えば処理能力が上がるだけでなく、分散限界もより小さくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、小径（微小）のビーズを使うためにはスクリーンや回転スリットのすきまをビーズ径の１／２〜１／４程度にする必要があり、すきまを通過する際のスラリーの圧力損失やビーズによる目づまりで、必要な処理量を確保することが困難となる。現実問題として、使用可能なビーズ径は０．３ｍｍが限界となっている。
上記問題点を解決するために、ローターの遠心力を利用してビーズを被処理液から分離することが試みられている（例えば、特開平８−２２９４１９号公報参照）。
この先行技術においては、ミル容器上部を拡張してセパレーターの径が大きくなるように工夫されている。それは、ローターの遠心力を大きくし、しかも、セパレーターの開口面積を大きくするためであると思われる。
【０００４】
遠心分離の理論からすると、この改良は有効であると言えるが、ミル容器が構造的に複雑になり、例えば、耐摩耗材（超硬セラミックスなど）で容器を製作しようとした場合、ミル容器に割れやひずみが生じやすく、また、成型のための型が高価になってコスト面で支障を来すこともある。
超硬セラミックスでミル容器を製作する場合を例に挙げて説明すると、超硬セラミックスは焼結品であるから、ミル容器の構造が複雑になればなるほど、加熱炉に入れて焼結する際乾燥収縮時における収縮率の差等でミル容器に割れやひずみが生じやすい。
従って、ミル容器はできるだけ簡単な構造であることが望ましい。一方、焼結品である超硬セラミックスでミル容器を製作するに当っては、加圧成型のためのプレス用ゴム型を使用することが多いが、大きさ、個数に応じて型の加工方法も異なるため、成型のための型が高価になり勝ちであり、いずれにしてもミル容器の構造は簡単な方がよい。
本発明は、ミル容器上部を拡張するという、複雑な構造になる手段を採ることなく、分散媒体を被処理液から分離する能力を向上させるように工夫したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、遠心分級ローターを攪拌軸１に対し同芯二重構造となるように取り付け、外側に位置する分級ローター２と内側に位置する分級ローター３とにスリット2a、3aをそれぞれ形成するとともに、外側に位置する分級ローター２の底部2bを開口したものである。
【０００６】
本発明による分散媒体分離装置を備えたサンドミルを用いると、攪拌軸１に取り付けられている攪拌ディスク４、４の回転による遠心力で、ミル容器Ａ内の被処理液と分散媒体とが攪拌される。このとき、被処理液より比重の重い分散媒体はミル容器Ａの内壁側に飛ばされるから、分散媒体の分布状態はミル容器Ａ中心側は粗、ミル容器Ａ内壁側は密となっている。
そして、ミル容器Ａ内の被処理液と分散媒体は２つの遠心分級ローターのうち外側に位置する分級ローター２の回転による遠心力で、その底部2bに形成されている開口部2cから吸い込まれ（図１(a) の矢印▲１▼）、外壁に形成されているスリット2a、2aからミル容器Ａ内に吐き出される（図１(a) の矢印▲２▼）。すなわち、外側に位置する分級ローター２の働きにより、被処理液と分散媒体はミル容器Ａ内の上側（出口側）から下側（入口側）に向けて流れ、すなわち、被処理液と分散媒体の対流が発生し、分散媒体がミル容器Ａ内の上方に集中するのが防止される。
【０００７】
また、外側に位置する分級ローター２の回転による遠心力により、内側に位置する分級ローター３の内部に吸い込まれた被処理液の一部（図１(a) の矢印▲３▼）は、ミル容器Ａ内におけるポンプの強制送入により遠心力に逆らって図１(a) の矢印▲４▼で示すように軸方向の溝3bを通り、図１(a) の矢印▲５▼、▲６▼、▲７▼で示すようにミル容器Ａ外部に圧送される。この時、被処理液に混入している分散媒体は、内側に位置する分級ローター３により被処理液と分離され、外側に位置する分級ローター２のスリット2a、2aからミル容器Ａの方へ戻される。
【０００８】
外側に位置する分級ローター２は、図１、特に、図１(b) に示すように、逆截頭円錐形としておくのが好ましい。この分級ローター２を逆截頭円錐形としておくと、ミル容器Ａ内の上側（出口側）から下側（入口側）に向けての被処理液及び分散媒体の対流が、より発生しやすくなる。
その根拠を図２に基いて説明すると、逆截頭円錐形の分級ローター２の回転による遠心力は、分級ローター２の上側と下側とで異なる（上側の方が下側より大きい）から、スリット2aから飛び出す液の飛出速度は分級ローター２の上側の方が下側より大きい。すなわち、図２における液の飛出速度ｖ₁とｖ₂との関係は
ｖ₁＞ｖ₂
となる。そして、その部分における吐出量Ｖも
Ｖ₁＞Ｖ₂
となる。従って、ミル容器内壁付近での圧力ΔＰは
ΔＰ₁＞ΔＰ₂
となり、液流は圧力の高いΔＰ₁部から圧力の低いΔＰ₂部の方へ、すなわち、上方から下方へと流れることになり、上下方向の対流がより生じやすくなる。
【０００９】
次に、試験例を挙げながら本発明による分散媒体分離装置をさらに具体的に説明する。
遠心力場における液体中の粒子の運動速度Ｕは、粒子の径が小さい場合、ストークスの式が適用される。
【数１】

ｇ：重力加速度 980 cm/sec²
ρ_p：粒子密度 g/cm³
ρ ：液体密度 g/cm³
Ｄ_p：粒子径 cm
μ ：液粘度 g/cmsec
【００１０】
しかるに、前記数式におけるＺ、すなわち、遠心効果は、
【数２】

Ｒ：回転半径 m
Ｎ：回転数 r.p.m.
【００１１】
従来から使用されている一般的なミル容器（容積５ｌ）の攪拌軸１’に遠心ローター３’と攪拌ディスク４’とを取り付けたサンドミル（図６）において、例えば、
ミル容器の内径：Ｄ’＝ 150 mm
遠心ローター３’の外径：ｄ’＝ 126 mm
攪拌ディスク４’の外径：ｄ”＝ 126 mm
とし、羽根の周速を一般的な速度 10 m/sec で運転した場合、攪拌軸１’の回転数は 1528 r.p.m.となる。
従って、この時の遠心効果Ｚは、
【数３】

【００１２】
今、密度 1.3 g/cm³の液中にガラスビーズ（密度 2.5 g/cm³）を入れて運転した場合を考えると、ガラスビーズ径 0.5 mm 、液粘度１ポイズ (poise)とした時の粒子飛出速度Ｕは、
【数４】

【００１３】
遠心ローター３’の開口面積を 25 cm² とし、ポンプにより遠心ローター３’のスリット２’へ液を強制流入させる液速度が前記飛出速度Ｕより小さいときビーズが遠心ローター３’内に入り込まないと考えると、
ミル処理量Ｑは
【数５】

従って、
【数６】

となる。これを l/minに換算すると、39.9 l/minとなり、単一粒子の場合におけるミル能力に必要かつ充分な分離能力があることが分かる。
【００１４】
ただし、ミル容器には普通ミル容積の80％前後のビーズを充填して運転するため、単一ビーズの時に比べるとビーズ同士の衝突などによって当然ビーズ運動量が大幅に減衰し、前記計算式よりはるかに小さい値になることは容易に推察できる。
図６に示すサンドミルを用い、以下の仕様で実際に運転テストを行った。この場合において、吐出量を順次変化させて行くと、吐出量 2.2 l/minでガラスビーズが軸方向の溝５’を経てミル容器Ａ’の出口側から流出した。
ミル容器の容積５ｌ
ビースの種類・大きさビーズガラス、直径 0.5 mm
ビーズ充填率８０％（容積比）
回転数 1528 r.p.m.
被処理液水あめ希釈液（粘度：１ポイズ、密度：1.3 g/cm³）
【００１５】
ミル容器内部を目視できるようにミル容器をガラス製として観察してみると、当初ミル容器内に均一に、又は、ミル容器内下部にビーズが滞留していたのが、吐出量を上げるに連れてビーズがミル容器内上部（出口側の遠心ローター３’付近）に集まり始め、吐出量が２ l/minを越えると、ミル容器内壁部のビーズは全く動かず内壁に張り付いた状態となっていた。
この事実から、ビーズが流出する原因は被処理液の圧送によってビーズが出口側に持ち上げられ、遠心ローター３’付近で過密状態となり、ビーズの運動速度が著しく阻害されることとなって充分な遠心効果を得ることができず、ビーズの方が被処理液の流速に負け、結果的に遠心ローター３’内に流入すると推察することができる。
【００１６】
このテスト結果より、ビーズが遠心ローター３’付近に集まるのを防止してやれば、処理量をさらに増やすことができることを見出した。そして、これを実現するために、図１に示すような新規なローターを開発した。すなわち、遠心分級ローターを攪拌軸１に対し同芯二重構造となるように取り付け、外側に位置する分級ローター２と内側に位置する分級ローター３とにそれぞれスリット2a、3aを形成するとともに、外側に位置する分級ローター２の底部2bを開口したものである。外側に位置する分級ローター２を逆截頭円錐形とするのが好ましい。
【００１７】
図６において３’で示す従来の遠心ローターでは、ビーズ密なるミル容器内壁近くから被処理液を取り込んでいたため、とうしてもビーズがローター３’の周囲に集まりやすく、ビーズ運動量が減衰し、充分な遠心効果を得ることが困難であったが、本発明による２つの遠心分級ローター２、３を用いれば、以下に示すような機能が発揮される。すなわち、
(1) ビーズ粗なる中心部から被処理液を取り込む。
(2) 外側に位置する分級ローター２の回転力により、この分級ローター２内に入り込んだビーズに遠心力を与え、この分級ローター２に強制的に振り出す。
(3) 外側に位置する分級ローター２の働きにより対流を起こし、ビーズがミル容器Ａ内の上方に集まるのを防止する。
(4) 内側に位置する分級ローター２の外周付近ではビーズ密集度が低いため、ビーズに分級ローター２の回転に近い運動速度を与えることができ、分離能力が上がる。
これらの相乗効果として、図６に示す従来の遠心ローターを用いた場合に比べて、大幅に分離能力を上げることができる。
【００１８】
本発明による遠心分級ローターを用い、以下の仕様で実際に運転テストを行った。この場合において、吐出量を順次変化させて行くと、吐出量 4.4 l/minでガラスビーズが出口側から流出した。
ミル容器の容積５ｌ
ビースの種類・大きさビーズガラス、直径 0.5 mm
ビーズ充填率８０％（容積比）
回転数 1528 r.p.m.
被処理液水あめ希釈液（粘度：１ポイズ、密度：1.3 g/cm³）
図６に示すサンドミルを用いて同じ条件で運転テストを行った場合（上で説明済）とテスト結果を比べると、本発明の場合の方が従来の場合に比べて倍の処理量となり、処理能力が大幅に向上することが立証された。
【００１９】
一方、本発明による遠心分級ローターを用いた場合において、以下の条件、すなわち、
ミル容器の容積５ｌ
ビーズ充填率８０％（容積比）
回転数 1528 r.p.m.
被処理液水あめ
を変えずに、ビーズの比重、ビーズの直径、液粘度を変えた場合の限界吐出量をそれぞれ測定した。その測定結果を図３、図４、図５に示す。なお、ビーズの比重を変えて限界吐出量を測定するに当っては、ビーズの直径を 0.5 mm 、液粘度を２ポイズと一定ならしめておいた。また、ビーズの直径を変えて限界吐出量を測定するに当っては、液粘度を２ポイズと一定にした条件下で、比重 2.5のガラスビーズと比重 6.1のジルコニアビーズを使用した。さらに、液粘度を変えて限界吐出量を測定するに当っては、比重がいずれも6.1 で直径が0.1 mm、0.3mm 、0.5 mmのジルコニアビーズをそれぞれ使用した。
【００２０】
このテスト結果より、直径 0.1 mm のビーズを使用した場合、ジルコニアビーズでは約１ l/min（粘度２ポイズ）の処理量が得られることが分かった。
サンドミルを使って超微分散を行う場合、ミル容器内滞留時間を長く取る（処理量を落とす）必要があり、例えば、５ｌミルで直径 0.1 mm のビーズを使用した場合、処理量が 0.2〜0.5 l/min 程度と予測されるため、上記テストデータ結果から見て充分実用化可能であることが分かる。
【００２１】
外側に位置する分級ローター２のスリット2aと内側に位置する分級ローター３のスリット3aは、いずれも格子状に多数形成されているのが好ましい。スリット2aとスリット3aとがいずれも格子状に多数形成されている場合には、ビーズと被処理液の吸い込みや吐き出しを円周方向において均等に行うことができる。
【００２２】
外側に位置する分級ローター２の底部2bに形成されている開口部2cの縦断面形状は、下側から上側に行くに従って徐々に外側に向かうような形状とするのが好ましい。開口部2cの縦断面形状をこのような形状とすると、外側に位置する分級ローター２の回転による遠心力で、ビーズと被処理液とが開口部2cからよりスムーズに吸い込まれ、それらをスリット2aからよりスムーズにミル容器Ａ内に吐き出すことができる。
【００２３】
なお、本発明による分散媒体分離装置においては、微小ビーズのみならず異径混合ビーズを使用することもできるから、従来のミルのように摩耗したビーズを定期的に選別する必要がなく、摩耗した量を追加投入するだけで連続して使用することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を、図１に基いて詳細に説明する。
ミル容器Ａ内の上側（出口側）において、垂直方向に配置されている攪拌軸１に遠心分級ローターを攪拌軸１に対し同芯二重構造となるように取り付ける。前記攪拌軸１には、従来の場合と同じ板状の攪拌ディスク４、４が複数枚取り付けられている。
外側に位置する分級ローター２と内側に位置する分級ローター３とにスリット2a、3aをそれぞれ形成する。外側に位置する分級ローター２におけるスリット2aと内側に位置する分級ローター３のスリット3aは、図１(b) に示すように、いずれも格子状に多数形成されているのが好ましい。それは、ビーズと被処理液の吸い込みや吐き出しを円周方向において均等に行うことができるからである。
【００２５】
そして、外側に位置するこの分級ローター２の底部2bを開口する。この開口部2cは、図１(b) に示すように、分級ローター２の中心を通る線上に位置し、しかも、等間隔を置いて多数放射状に配置されているのが好ましい。また、各開口部2cは図１(b) に示すように平面長方形状とするのが望ましいが、この形状のみに限定されるものではなく、例えば、丸形、正方形としてもよい。
一方、この開口部2cの縦断面形状は、図１(a) 並びに図２に示すように、開口部2cの軸線Ｂが攪拌軸１と平行にならないよう、下側から上側に行くに従って徐々に外側に向かうような形状とするのが好ましい。開口部2cの縦断面形状をこのような形状とすると、外側に位置する分級ローター２の回転による遠心力で、ビーズと被処理液とが開口部2cからよりスムーズに吸い込まれ、それらを多数のスリット2a、2aからよりスムーズにミル容器Ａ内に吐き出すことができるからである。
なお、外側に位置する分級ローター２は図１に示すように逆截頭円錐形にしてあるが、その形状にするのが好ましい理由は上述したとおりである。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、従来の遠心ローターを用いた場合に比べて、分散媒体を被処理液から分離する能力を大幅に上げることができる効果がある。
【００２７】
請求項２記載の発明によれば、ミル容器Ａ内の上側（出口側）から下側（入口側）に向けての被処理液及び分散媒体の対流が、より発生しやすくなるので、分離能力をさらに上げることができる効果がある。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、分散媒体と被処理液の吸い込みや吐き出しを円周方向において均等に行うことができる効果がある。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、外側に位置する分級ローターの回転による遠心力で、分散媒体と被処理液とが開口部からよりスムーズに吸い込まれ、また、それらをスリットからよりスムーズにミル容器内に吐き出すことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による分散媒体分離装置を備えたサンドミルの概略断面図である。
【図２】本発明による分散媒体分離装置に用いられている２つの分級ローターのうち、外側に位置する分級ローターの機能を説明するための概略図である。
【図３】ビーズの比重を変えた場合の限界吐出量の測定結果を示すグラフである（ただし、ビーズ径を 0.5 mm 、液粘度を２ポイズと一定にした）。
【図４】ビーズ径を変えた場合の限界吐出量の測定結果を示すグラフである（ただし、液粘度を２ポイズと一定にした。そして、比重 2.5のガラスビーズと比重 6.1のジルコニアビーズとを使用）。
【図５】液粘度を変えた場合の限界吐出量の測定結果を示すグラフである（ただし、比重 6.1、直径 0.1 mm 、0.3 mm、0.5 mmのジルコニアビーズを使用）。
【図６】遠心ローターを備えた従来のサンドミルの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１─攪拌軸、２─分級ローター、2a─スリット、2b─底部、2c─開口部、３─分級ローター、3a─スリット、３─溝、４─攪拌ディスク、Ａ─ミル容器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for separating a dispersion medium from a liquid to be processed in a sand mill (continuous wet disperser) using a fine dispersion medium (so-called beads).
[0002]
[Prior art]
In a conventional sand mill, a screen having a clearance smaller than that of a medium or a rotating slit called a gap separator is used as a dispersion medium separator (so-called bead separator) for separating the dispersion medium from the liquid to be treated.
In recent years, it has become well known that small-diameter (fine) beads are effective in increasing the dispersion capacity of sand mills. Using small diameter (fine) beads not only increases processing power, but also reduces the dispersion limit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to use small-diameter (fine) beads, it is necessary to make the clearance of the screen and rotating slit about 1/2 to 1/4 of the bead diameter, which depends on the pressure loss of the slurry when passing through the clearance and the beads. The clogging makes it difficult to secure a necessary processing amount. As a practical matter, the usable bead diameter is limited to 0.3 mm.
In order to solve the above problems, attempts have been made to separate the beads from the liquid to be treated by utilizing the centrifugal force of the rotor (see, for example, JP-A-8-229419).
In this prior art, the upper part of the mill container is expanded so as to increase the diameter of the separator. This is considered to increase the centrifugal force of the rotor and increase the opening area of the separator.
[0004]
From the theory of centrifugal separation, this improvement can be said to be effective, but the mill container becomes structurally complicated. For example, when a container is made of wear-resistant material (such as cemented carbide), the mill container is cracked. And distortion is likely to occur, and the mold for molding becomes expensive, which may hinder cost.
Taking an example of making a mill container with cemented carbide ceramics, cemented carbide ceramics are sintered products, so the more complex the mill container structure, the more dry it is when it is put into a furnace and sintered. Cracks and strains are likely to occur in the mill container due to the difference in shrinkage during shrinkage.
Therefore, it is desirable that the mill container be as simple as possible. On the other hand, when manufacturing a mill container with cemented carbide, which is a sintered product, a rubber mold for pressing for pressure molding is often used, but the mold processing method depends on the size and number Therefore, the mold for molding is likely to be expensive, and in any case, the structure of the mill container should be simple.
The present invention has been devised to improve the ability to separate the dispersion medium from the liquid to be processed without taking a complicated structure of expanding the upper part of the mill container.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, the centrifugal classification rotor is attached to the stirring shaft 1 so as to have a concentric double structure, and slits 2a and 3a are formed in the classification rotor 2 located on the outside and the classification rotor 3 located on the inside, respectively. In addition, the bottom 2b of the classification rotor 2 located outside is opened.
[0006]
When a sand mill equipped with a dispersion medium separation device according to the present invention is used, the liquid to be treated and the dispersion medium in the mill container A are stirred by the centrifugal force generated by the rotation of the

stirring disks

4 and 4 attached to the stirring shaft 1. The At this time, since the dispersion medium having a higher specific gravity than the liquid to be treated is blown to the inner wall side of the mill container A, the distribution state of the dispersion medium is coarse on the center side of the mill container A and dense on the inner wall side of the mill container A.
Then, the liquid to be treated and the dispersion medium in the mill container A are sucked from the opening 2c formed in the bottom 2b by the centrifugal force generated by the rotation of the classification rotor 2 located outside of the two centrifugal classification rotors ( The arrow (1) in FIG. 1 (a) is discharged into the mill container A from the

slits

2a, 2a formed on the outer wall (arrow (2) in FIG. 1 (a)). In other words, the liquid to be processed and the dispersion medium flow from the upper side (outlet side) to the lower side (inlet side) in the mill container A by the action of the classification rotor 2 located outside, that is, the liquid to be processed and the dispersion medium. Convection occurs and the dispersion medium is prevented from concentrating upward in the mill vessel A.
[0007]
In addition, a part of the liquid to be treated (arrow (3) in FIG. 1 (a)) sucked into the classification rotor 3 located on the inside by the centrifugal force generated by the rotation of the classification rotor 2 located on the outside is As the pump is forced into the container A, it is against the centrifugal force and passes through the axial groove 3b as shown by the arrow (4) in FIG. 1 (a), and the arrows (5) and (6) in FIG. 1 (a). As shown by ▼ and ▲ 7, it is pumped outside the mill container A. At this time, the dispersion medium mixed in the liquid to be treated is separated from the liquid to be treated by the classification rotor 3 located on the inner side, and returned to the mill container A from the

slits

2a and 2a of the classification rotor 2 located on the outer side. It is.
[0008]
As shown in FIG. 1, particularly, FIG. 1 (b), the classifying rotor 2 located on the outer side is preferably a reverse truncated cone. When the classifying rotor 2 has a reverse truncated cone shape, convection of the liquid to be treated and the dispersion medium from the upper side (exit side) to the lower side (inlet side) in the mill vessel A is more likely to occur. .
The reason for this will be described with reference to FIG. 2. The centrifugal force generated by the rotation of the inverted truncated conical classifying rotor 2 is different between the upper side and the lower side of the classifying rotor 2 (the upper side is larger than the lower side). The ejection speed of the liquid ejected from the slit 2a is larger on the upper side of the classification rotor 2 than on the lower side. In other words, the relationship between the velocity v ₁ and v ₂ protruding liquid in FIG. 2 v _1> v ₂
It becomes. The discharge amount V at that portion is also V ₁ > V _2.
It becomes. Therefore, the pressure ΔP in the vicinity of the inner wall of the mill vessel is ΔP ₁ > ΔP ₂
Thus, the liquid flow flows from the ΔP ₁ part having a high pressure toward the ΔP ₂ part having a low pressure, that is, from the upper side to the lower side, and convection in the vertical direction is more likely to occur.
[0009]
Next, the dispersion medium separating apparatus according to the present invention will be described more specifically with reference to test examples.
When the particle diameter is small, the Stokes equation is applied to the motion velocity U of the particles in the liquid in the centrifugal field.
[Expression 1]

g: Gravity acceleration 980 cm / sec ²
ρ _p : particle density g / cm ³
ρ: Liquid density g / cm ³
_Dp : particle diameter cm
μ: Liquid viscosity g / cmsec
[0010]
However, Z in the above equation, that is, the centrifugal effect is
[Expression 2]

R: turning radius m
N: RPM
[0011]
In a sand mill (FIG. 6) in which a centrifugal rotor 3 ′ and a stirring disk 4 ′ are attached to a stirring shaft 1 ′ of a general mill container (volume 5 l) used conventionally, for example,
Inner diameter of mill container: D '= 150 mm
Centrifugal rotor 3 ′ outer diameter: d ′ = 126 mm
Stirring disk 4 ′ outer diameter: d ″ = 126 mm
When the peripheral speed of the blade is operated at a general speed of 10 m / sec, the rotation speed of the stirring shaft 1 'is 1528 rpm.
Therefore, the centrifugal effect Z at this time is
[Equation 3]

[0012]
Considering the case where glass beads (density 2.5 g / cm ³ ) are placed in a liquid with a density of 1.3 g / cm ³ , the particle size when the glass bead diameter is 0.5 mm and the liquid viscosity is 1 poise. The flying speed U is
[Expression 4]

[0013]
When the opening area of the centrifugal rotor 3 ′ is 25 cm ² and the liquid speed at which the liquid is forced to flow into the slit 2 ′ of the centrifugal rotor 3 ′ by the pump is smaller than the jumping speed U, the beads do not enter the centrifugal rotor 3 ′. If you think
Mill throughput Q is [Equation 5]

Therefore,
[Formula 6]

It becomes. When this is converted to l / min, it becomes 39.9 l / min, and it can be seen that there is a separation capacity necessary and sufficient for the mill capacity in the case of a single particle.
[0014]
However, since the mill container is normally filled with 80% of the volume of the beads and operated, the bead momentum naturally attenuates significantly due to collision between beads compared to the case of a single bead. It can be easily guessed that the value becomes small.
Using the sand mill shown in FIG. 6, an operation test was actually performed with the following specifications. In this case, when the discharge amount was changed sequentially, the glass beads flowed out from the outlet side of the mill container A ′ through the axial groove 5 ′ at a discharge amount of 2.2 l / min.
Mill container volume 5l
Type and size of beads Bead glass, diameter 0.5 mm
Bead filling rate 80% (volume ratio)
1528 rpm
Liquid to be treated Water candy dilution (viscosity: 1 poise, density: 1.3 g / cm ³ )
[0015]
When the mill container is made of glass so that the inside of the mill container can be visually observed, the bead stays in the mill container uniformly or initially in the lower part of the mill container. When the beads begin to collect in the upper part of the mill container (near the centrifugal rotor 3 'on the outlet side) and the discharge rate exceeds 2 l / min, the beads on the inner wall of the mill container do not move at all and stick to the inner wall. It was.
From this fact, the cause of the bead outflow is that the bead is lifted to the outlet side by the pumping of the liquid to be treated, becomes overcrowded near the centrifuge rotor 3 ', and the movement speed of the bead is remarkably hindered. It can be inferred that the effect cannot be obtained, and that the beads lose the flow rate of the liquid to be treated and consequently flow into the centrifugal rotor 3 ′.
[0016]
From this test result, it was found that the throughput could be further increased if the beads were prevented from collecting near the centrifugal rotor 3 ′. In order to realize this, a new rotor as shown in FIG. 1 was developed. That is, the centrifugal classifying rotor is attached to the stirring shaft 1 so as to have a concentric dual structure, and slits 2a and 3a are formed in the classifying rotor 2 located outside and the classifying rotor 3 located inside, respectively, The bottom 2b of the classifying rotor 2 located at is opened. It is preferable that the classification rotor 2 located on the outer side has a reverse truncated cone shape.
[0017]
In the conventional centrifugal rotor indicated by 3 ′ in FIG. 6, since the liquid to be treated is taken from near the inner wall of the bead dense mill container, the beads are likely to gather around the rotor 3 ′ and the bead momentum is attenuated. Although it has been difficult to obtain a sufficient centrifugal effect, the following functions are exhibited by using the two

centrifugal classification rotors

2 and 3 according to the present invention. That is,
(1) Take in the liquid to be treated from the center part where the beads are rough.
(2) Centrifugal force is applied to the beads that have entered the classifying rotor 2 by the rotational force of the classifying rotor 2 located on the outside, and the beads are forced out of the classifying rotor 2.
(3) Convection is caused by the action of the classification rotor 2 located on the outside, and the beads are prevented from gathering upward in the mill vessel A.
(4) Since the bead density is low near the outer periphery of the classification rotor 2 located inside, the beads can be given a speed of movement close to the rotation of the classification rotor 2 and the separation ability is increased.
As a synergistic effect, the separation ability can be significantly increased as compared with the case where the conventional centrifugal rotor shown in FIG. 6 is used.
[0018]
Using the centrifugal classification rotor according to the present invention, an operation test was actually performed with the following specifications. In this case, when the discharge rate was changed sequentially, the glass beads flowed out from the outlet side at a discharge rate of 4.4 l / min.
Mill container volume 5l
Type and size of beads Bead glass, diameter 0.5 mm
Bead filling rate 80% (volume ratio)
1528 rpm
Liquid to be treated Water candy dilution (viscosity: 1 poise, density: 1.3 g / cm ³ )
When the test result is compared with the case where the operation test is performed under the same conditions using the sand mill shown in FIG. 6 (explained above), the amount of processing in the case of the present invention is twice that of the conventional case, and It was proved that the ability was greatly improved.
[0019]
On the other hand, in the case of using the centrifugal classification rotor according to the present invention, the following conditions:
Mill container volume 5l
Bead filling rate 80% (volume ratio)
1528 rpm
Liquid to be treated The specific discharge amount of beads, the diameter of beads, and the liquid discharge limit were measured without changing the water candy. The measurement results are shown in FIG. 3, FIG. 4, and FIG. In measuring the limit discharge amount by changing the specific gravity of the beads, the bead diameter was kept constant at 0.5 mm and the liquid viscosity at 2 poise. Further, when measuring the limit discharge amount by changing the bead diameter, glass beads having a specific gravity of 2.5 and zirconia beads having a specific gravity of 6.1 were used under the condition that the liquid viscosity was kept constant at 2 poise. Furthermore, in measuring the limit discharge amount by changing the liquid viscosity, zirconia beads having a specific gravity of 6.1 and diameters of 0.1 mm, 0.3 mm, and 0.5 mm were used.
[0020]
From this test result, it was found that when beads having a diameter of 0.1 mm were used, a throughput of about 1 l / min (viscosity 2 poise) was obtained with zirconia beads.
When ultra fine dispersion is performed using a sand mill, it is necessary to take a long residence time in the mill container (decrease the processing amount). For example, when using beads having a diameter of 0.1 mm in a 5 l mill, the processing amount is 0.2 to 0.5. Since it is predicted to be about l / min, it can be seen from the above test data results that it is sufficiently practical.
[0021]
It is preferable that the slits 2a of the classification rotor 2 positioned on the outside and the slits 3a of the classification rotor 3 positioned on the inside are both formed in a lattice shape. When a large number of slits 2a and slits 3a are both formed in a lattice shape, the beads and the liquid to be processed can be sucked and discharged evenly in the circumferential direction.
[0022]
The vertical cross-sectional shape of the opening 2c formed in the bottom 2b of the classification rotor 2 located on the outside is preferably a shape that gradually goes outward from the lower side to the upper side. If the vertical cross-sectional shape of the opening 2c is such a shape, the beads and the liquid to be processed are sucked more smoothly from the opening 2c by the centrifugal force generated by the rotation of the classification rotor 2 located outside, and the slit 2a Can be discharged into the mill container A more smoothly.
[0023]
In the dispersion medium separating apparatus according to the present invention, not only fine beads but also mixed beads having different diameters can be used, so that it is not necessary to periodically sort out worn beads like a conventional mill, and the beads are worn. It can be used continuously just by adding an additional amount.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
On the upper side (outlet side) in the mill container A, a centrifugal classification rotor is attached to the stirring shaft 1 arranged in the vertical direction so as to have a concentric double structure with respect to the stirring shaft 1. The stirring shaft 1 is provided with a plurality of the same plate-

like stirring disks

4 and 4 as in the conventional case.
Slits 2a and 3a are formed in the classification rotor 2 located on the outside and the classification rotor 3 located on the inside, respectively. As shown in FIG. 1B, it is preferable that a large number of slits 2a in the classification rotor 2 positioned on the outside and slits 3a in the classification rotor 3 positioned on the inside are formed in a lattice shape. This is because the beads and the liquid to be treated can be sucked and discharged evenly in the circumferential direction.
[0025]
And the bottom part 2b of this classification rotor 2 located outside is opened. As shown in FIG. 1 (b), the openings 2c are preferably located on a line passing through the center of the classifying rotor 2 and arranged radially at equal intervals. Each opening 2c is preferably a planar rectangular shape as shown in FIG. 1B, but is not limited to this shape, and may be, for example, a round shape or a square shape.
On the other hand, as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 2, the longitudinal sectional shape of the opening 2c is gradually increased from the lower side to the upper side so that the axis B of the opening 2c is not parallel to the stirring shaft 1. It is preferable that the shape be directed outward. If the vertical cross-sectional shape of the opening 2c is such a shape, the bead and the liquid to be processed are sucked more smoothly from the opening 2c by the centrifugal force generated by the rotation of the classification rotor 2 located on the outside. This is because it is possible to discharge into the mill container A more smoothly from the

slits

2a and 2a.
The classifying rotor 2 positioned on the outer side has a reverse truncated conical shape as shown in FIG. 1, and the reason why it is preferable to have that shape is as described above.
[0026]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, there is an effect that the ability to separate the dispersion medium from the liquid to be treated can be greatly increased as compared with the case where a conventional centrifugal rotor is used.
[0027]
According to the second aspect of the present invention, since the convection of the liquid to be processed and the dispersion medium from the upper side (exit side) to the lower side (inlet side) in the mill container A is more likely to occur, the separation capability The effect can be further increased.
[0028]
According to the third aspect of the invention, there is an effect that the dispersion medium and the liquid to be processed can be sucked and discharged evenly in the circumferential direction.
[0029]
According to the fourth aspect of the present invention, the dispersion medium and the liquid to be treated are sucked more smoothly from the opening due to the centrifugal force generated by the rotation of the classification rotor located outside, and they are milled more smoothly from the slit. There is an effect that can be discharged into the container.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a sand mill equipped with a dispersion medium separating apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view for explaining the function of a classification rotor located on the outer side of two classification rotors used in the dispersion medium separating apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the limit discharge amount when the specific gravity of beads is changed (however, the bead diameter is 0.5 mm and the liquid viscosity is constant at 2 poise).
FIG. 4 is a graph showing the results of measurement of the limit discharge amount when the bead diameter is changed (however, the liquid viscosity was kept constant at 2 poise. And, glass beads having a specific gravity of 2.5 and zirconia beads having a specific gravity of 6.1 were combined. use).
FIG. 5 is a graph showing the measurement result of the limit discharge amount when the liquid viscosity is changed (however, zirconia beads having a specific gravity of 6.1, diameters of 0.1 mm, 0.3 mm, and 0.5 mm are used).
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a conventional sand mill having a centrifugal rotor.
[Explanation of symbols]
1-stirring shaft, 2-classifying rotor, 2a-slit, 2b-bottom, 2c-opening, 3-classifying rotor, 3a-slit, 3-groove, 4-stirring disk, A-mill container.

Claims

The centrifugal classification rotor is attached to the stirring shaft 1 so as to have a concentric dual structure, and slits 2a and 3a are formed in the classification rotor 2 located on the outside and the classification rotor 3 located on the inside, respectively. A dispersion medium separator in a sand mill, wherein the bottom 2b of the classifying rotor 2 is opened.

2. The dispersion medium separating apparatus in a sand mill according to claim 1, wherein the classification rotor 2 located on the outside has a reverse truncated cone shape.

2. A dispersion medium separating apparatus in a sand mill according to claim 1, wherein a large number of slits 2a of the classification rotor 2 positioned on the outside and a plurality of slits 3a of the classification rotor 3 positioned on the inside are formed in a lattice shape.

2. The sand mill according to claim 1, wherein the vertical cross-sectional shape of the opening 2c formed in the bottom 2b of the classification rotor 2 located on the outside is such that it gradually goes outward from the lower side to the upper side. Dispersion medium separator.