JP3972179B2

JP3972179B2 - ビーズミル

Info

Publication number: JP3972179B2
Application number: JP2002029327A
Authority: JP
Inventors: 喬嗣矢野; 稔羽田
Original assignee: ターボ工業株式会社
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP2003225579A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、湿式粉砕及び分散分野等で用いられるミルに関するものであり、更に述べると、予め液体内に分散させた粉体原料を粉砕及び細砕するための湿式媒体撹拌ミル（ビーズミル）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のビーズミルは、ステータ(2)の内部に設けられたロータ(25)と、該ロータ(25)の回転軸(22)と、該ロータ(25)の押え板(59)を前記回転軸(22)の端部に固定する取付ボルト(60)と、該ロータ(25)と該ステータ(2)との間に形成された環状通路（粉砕室）(24)と、該環状通路(24)と連通する原料入口管(23)及びビーズ分離器(17)と、該ビーズ分離器(17)を挟持する内側のスクリーン押え部材(51)と外側のスクリン取付台(52)と、前記押え部材(51)と前記取付台(52)とを螺着するスクリーン取付ボルト(56)と、該ビーズ分離器(17)を通過する製品を排出する製品排出管(18)と、前記回転軸(22)の軸受部(66)にロータ側から外方に向かって順次配設されたオイルシール(38)とメカニカルシール(40)と、ビーズ分離器(17)の外周に設けた数本の固定ボルト(57)と、ビーズ分離器(17)と製品排出管(18)を冷却する冷却室(70)と、を備えている。（特許第１９４１６６９号公報参照）。このミルでは、環状通路(24)に媒体メデア（ビーズ）を所定量充填し、この環状通路(24)に高粘度のスラリー原料を供給し、ロータ(25)を回転させることにより分散及び微粉砕を行った後、ビーズ分離器(17)で製品を分離し、スラリー状の製品を製品排出管(18)から機外に排出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例のビーズミルには、次の様な問題がある。
１）微小な媒体メデア、例えば、0.5〜1.0mmの微小ビーズを含むスラリー原料を環状通路に供給すると、ロータの回転軸の軸受部に該微小ビーズが侵入し、オイルシールを早期に劣化させる。そのため、シール漏れが発生し、メカニカルシールを損傷させてしまう。このメカニカルシールが損傷すると、メカニカルシールの循環液にスラリー原料が漏れ出し、連続長時間の運転ができなくなる。
【０００４】
２）スラリー原料とビーズとを分離するビーズ分離器は、スクリーン押え部材の中央にあるスクリーン取付ボルト(56)及びビーズ分離器の外周にあるスクリーン固定ボルト数本(57)、によりスクリーン押え部材(51)に固定され、又、ロータを押える押え板(59)は、押え板取付ボルト(60)により回転軸の軸端に固定されている。この両ボルトの頭部は、スラリー原料の通る環状通路(24)の通路面に露出しているので、該スラリー中の微小ビーズは、該ボルト穴に侵入する。
そうすると、ミル分解時にボルトが回わりにくくなるとともに、分解し清掃しても該ビーズはなかなかねじ部から落ちないので、清掃が大変である。また、該ビーズがねじ部に付着した状態で組み立てると、ねじ部が損傷してしまうことがある。
【０００５】
３）スラリー原料は、ビーズ分離器の各段のスリットを通り、製品は製品排出管から排出されるが、従来の製品排出管は、ミルの構造上細く、且つ、直角に曲げられていたので、通過断面積が小さく、流体抵抗が大きい。
そのため、粘性の高いスラリー原料を処理する場合には、大きな抵抗を受け、ミル機内圧が上昇し、ビーズ分離器表面の温度も上昇するので、該ビーズ分離器及び製品排出管を冷却しなければならず、それらを冷却するための冷却室が必要となる。又、冷却室の冷却水の温度管理、流量の分配等の管理も必要となる。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑み、オイルシールの早期劣化を防止し、メカニカルシールの損傷を防止することを目的とする。
【０００７】
他の目的は、微小ビーズが取付ボルトのボルト穴に侵入しない様にすることである。
【０００８】
更に他の目的は、製品を円滑に製品排出管から排出できる様にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ステータの内部に設けられ、前部円錐台と後部円錐台とから構成されているロータと、該ロータの回転軸と、該ロータの押え板を前記回転軸の端部に固定する押え板取付ボルトと、該ロータと該ステータとの間に形成された環状通路と、該環状通路と連通する原料入口管とスリットを段階状に配設したビーズ分離器と、該ビーズ分離器を挟持する内側のスクリーン押え部材と外側のスクリーン取付台と、該取付台と該押え部材を螺着するスクリーン取付ボルトと、該ビーズ分離器を通過する製品を排出する製品排出管と、前記回転軸の軸受部にロータ側から外方に向かって順次配設されたオイルシールとメカニカルシールと、を備えたビーズミルにおいて；前記後部円錐台の基端部の通路面には、前記オイルシールに対応する円環状の接触シール面を設け、前記軸受部の通路面には、前記接触シール面に当接し、かつ、前記オイルシールを囲むように後側保護リングを突設し、該後側保護リングの先端が取付初期には前記接触シール面に密着して削られ、僅かに接触する状態になると、摩耗が進行せず、そのままの状態を維持し、
前記ロータの押え板の通路面には、ボルト穴を囲む円環状の接触シール面を設け、前記スクリーン押え部材の通路面には、前記接触シール面に当接し、かつ、前記ボルト穴を包囲する前側保護リングを突設し、、該前側保護リングの先端が取付初期には前記接触シール面に密着して削られ、僅かに接触する状態になると、摩耗が進行せず、そのままの状態を維持し、
前記スクリーン取付ボルトが、該スクリーン取付台側から前記スクリーン押え部材に螺着されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明の前記製品排出管が、大径短直筒であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者は、前記課題を解決するために、オイルシールやボルト穴に微小ビーズが侵入するのを防止する手段及び製品排出管の流体抵抗を軽減するための手段、を研究し実験を重ねた。その結果、次のようにすれば良いことが判明したが、本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
【００１２】
(1)オイルシールと対向するロータの通路面、又は、前記軸受部の通路面のいずれか一方の通路面に接触シール面を設け、前記他方の通路面に、該接触シール面に当接する保護リングを設けること。
(2)ロータの押え板の通路面、又は、スクリーン押え部材の通路面のいずれか一方の通路面に接触シール面を設け、前記他方の通路面に、前記接触シール面に当接する保護リングを設けること。
【００１３】
(3)スクリーン取付ボルトをスクリーン取付台側から螺着すること。
(4)前記製品排出管を大径短直筒にすること。
【００１４】
【実施例】
この発明の実施例を図１〜図３により説明する。
フレーム１には、軸受箱７１が取り付けられ、該軸受箱７１の一端には、ステータ２が取り付けられている。このステータ２は、前半部３と後半部４とを備え、前記両半部３，４の開放開底辺部には、外側フランジ５、６が設けられている。
【００１５】
前記両半部３、４の外側に外囲容器７、８を設け、冷却室９、１０を形成する。該冷却室９、１０は、図示しない冷却液の入口及び出口を備えている。
【００１６】
前半部３の端部中央には、ビーズ分離器１７が設けられているが、この分離器１７として、例えば、スリット１７ａを階段状に配置した、所謂ピラミッドスクリーン、が用いられる。
【００１７】
このスクリーン１７は、内側のスクリーン押え部材５１と外側のスクリーン取付台５２とにより挟持されている。前記両者５１、５２には、ボルト穴５４、５５が設けられている。該押え部材５２のボルト穴５４からスクリーン取付けボルト５６を挿入し、該押え部材５１のボルト穴５５にねじ込むことにより、前記スクリーン１７は固定される。
【００１８】
前半部３の下部の外側には、該スクリーン１７に連通する製品排出管１８が設けられているが、この管１８は、大径短直筒に形成されている。
ここで大径短直筒とは、従来の製品排出管より太く、かつ、短い直筒管を言うが、製品排出管１８をこの様に形成できるのは、該分離器１７をスクリーン取付台５２の機外から一本の取付ボルト５６だけで固定できるからである。
この排出管１８は、例えば、ステンレスで形成され、その直径Ｄは、従来の２倍に形成され、その長さは、従来の１／５に形成される。
そのため、通過断面積が大きく、摩擦抵抗が小さくなるため、該分離器１７及び製品排出管１８の中で高粘性スラリーの製品の温度の上昇が押さえられる。従って、従来と異なり、この部分を冷却するための冷却装置を設ける必要がない。
【００１９】
冷却室９、１０の冷却液の入り口は、図示しない冷却装置に接続され、冷却液がポンプ等を介して強制供給される。
【００２０】
後半部４には、その中央を貫通して回転軸２２が設けられ、この回転軸２２の端面２２ａには、ボルト穴５８が設けられている。前記回転軸２２には、ロータ２５が嵌着され、その基端部には、ロータ２５を押える押え板５９が当接している。この押え板５９は、前記ボルト穴５８に挿入される押え板取付けボルト６０、により固定されている。
【００２１】
押え板５９の通路面５９ａ、即ち、環状通路２４の一部をなす面、には、ボルト穴６１を囲む円環状の接触シール面６３が設けられている。この接触シール面６３は、耐摩耗性の平滑面であるが、例えば、耐摩耗性鋼で形成した押え板５９の通路面５９ａ、にセラミックスやタングステンカーバイトを高速フレーム溶射で密着させた後、研磨し硬度を上げて平滑にし、耐摩耗性を向上させても良い。
【００２２】
前記接触シール面６３は、前側保護リング６５の先端６５ａに当接している。この保護リング６５は、スクリーン押え部材５１の通路面５１ａに突設され、前記ボルト穴６１を包囲している。この保護リング６５は、摩擦抵抗が低く、かつ、耐摩耗性に優れた材料で形成されているが、例えば、その材料として、フッ素樹脂、ガラス繊維混入のフッ素樹脂、等が用いられる。
この保護リング６５は、取付初期には接触シール面６３に密着して削られ、僅かに接触する状態になると、摩耗せず、そのままの状態を維持する。
【００２３】
ロータ２５とステータ２との間には、環状通路２４、即ち、粉砕室、が形成されている。この環状通路２４には、原料入口管２３が連通しているが、この管２３は、後半部４の上部側に設けられている。
【００２４】
ロータ２５は、前部円錐台２６と後部円錐台２７とから構成され、前部円錐台２６の閉鎖底辺部には、中央凹部２８が設けられている。該凹部２８には、ロータ２５を規制する押え板５９が嵌着される。
【００２５】
回転軸２２の被駆動プーリ３４は、Ｖベルト３１を介して電動機３３の駆動プーリ３５に連結されている。
回転軸２２の軸受部６６には、ロータ２５側から外方に向かって順次、オイルシール３８とメカニカルシール４０とが配設されている。
【００２６】
後部円錐台２７の基端部の通路面２７ａ、即ち、環状通路２４の一部をなす面、には、オイルシール３８に対応する円環状の接触シール面６８が設けられている。この接触シール面６８は、耐摩耗性の平滑面であるが、例えば、耐摩耗性鋼で形成されている通路面２８ａに、セラミックスやタングステンカーバイトを高速フレーム溶射で密着させた後、研磨し硬度を上げて平滑にし、耐摩耗性を向上させても良い。
【００２７】
前記接触シール面６８は、後側保護リング６９の先端６９ａに当接している。この保護リング６９は、オイルシール３８を囲むように軸受部６６の通路面６６ａに突設されている。この保護リング６９は、摩擦抵抗が低く、かつ、耐摩耗性に優れた材料で形成されているが、例えば、その材料として、フッ素樹脂、ガラス繊維混入のフッ素樹脂、等が用いられる。
この保護リング６９は、取付初期には接触シール面６８に密着して削られ、僅かに接触する状態になると、摩耗せず、そのままの状態を維持する。
【００２８】
環状通路２４内には、媒体メデア（ビーズ）が入っているが、この媒体メデアとして、例えば、鋼球、ガラス、セラミック等で形成された、直径0.5〜0.1ｍｍの微小ビーズ、が用いられる。この微小ビーズは、粉体処理操作前にビーズ入口管４５から所定量、例えば、５０％〜８０％、環状通路２４内に充填される。環状通路２４内の微小ビーズは、栓４８を開けると、ビーズ出口管４７を介して器外に排出される。
【００２９】
次に、本実施例の作動について説明する。
電動機３３を起動し、ロータ２５を回転させるとともに、液体内に分散されたスラリー原料Ｆを原料入口管２３から環状通路２４に投入する。
この原料として、例えば、懸濁重合法トナー、乳化重合法トナー、インクジェットプリンタ用インク、光デスク用有機感光剤（フタロシアニン系）、複写機感光ドラム用有機感光体、インク顔料（オフセットインキ・グラビアインキ・絶縁インキ・水性インキ・油性インキ・フレキソインキ）、ボールペン用インク（水性及び油性）光触媒用酸化チタン、フイルム用感光剤、タンタル（コンデンサ用原料）、口紅・マニキュア用顔料、食品原料及び食品添加物、ｕｖカット用酸化チタン及び酸化亜鉛、塗料原料用顔料、液晶カラーフィルタ、チョコレート、チタン酸バリウム、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックス用）、ファンデーション原料、が挙げられる。
【００３０】
前記スラリー原料Ｆは、粉体原料の入口からステータ２の最大直径部まで加速され、環状通路の直径が大きくなっている領域で粉体原料は処理され、微小ビーズの作用により粉砕される。
【００３１】
この時、環状通路２４内の微小ビーズは、ボルト穴６１及びオイルシール３８に入り込もうとするが、接触シール面６３、６８と保護リング６５、６９とにより構成されているシール手段により、その侵入が阻止される。
【００３２】
又、従来と異なり、スクリーン取付けボルト５６が、スクリーン取付台５２側からスクリーン押え部材５１に螺着されているので、該押え部材５１の通路面５１ａにボルト穴５４、５５が露出することがない。そのため、微小ビーズが該ボルト穴５４、５５に入り込める余地はない。又、１本のスクリーン取付ボルト５６を着脱するだけで、スクリーン１７を着脱できるので、分解組立等の作業が容易となる。
【００３３】
環状通路２４で粉砕された粉体は、ピラミッドスクリーン１７を通ってスラリー状で製品排出口管１８内に排出され、機外に排出される。
この時、該製品排出管１８は、大径短直筒に形成され、流れやすくなっているので、粘性の高いスラリー製品が管内を通っても、冷却しなければならない程の高温となることはない。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、次の様な効果を奏する。
（１）オイルシールに対向するロータの通路面、又は、軸受部の通路面のいずれか一方の通路面に接触シール面を設け、他方の通路面に、該接触シール面に当接する後側保護リングを設けたので、微小ビーズがオイルシールに侵入することがない。そのため、オイルシールの早期劣化を防止できるので、その後方に位置するメカニカルシールの損傷も防止できる。
【００３５】
（２）：スクリーン取付ボルトが、スクリーン取付台側からスクリーン押え部材に螺着されているので、ボルト穴が環状通路内に露出することがない。そのため、該ボルト穴に微小ビーズが侵入する恐れはない。
【００３６】
（３）ロータの押え板の通路面、又は、スクリーン押え部材の通路面のいずれか一方の通路面接触シール面を設け、他方の通路面に、前記接触シール面に当接する前側保護リングを設けたので、微小ビーズがボルト穴に侵入することがない。そのため、取付ボルトの着脱が容易になると共に、損傷を防止できる。
【００３７】
（４）製品排出管が、大径短直筒であるので、高粘性のスラリー製品でも円滑に排出できる。そのため、ビーズ分離器及び製品排出管において温度上昇がない為、冷却する必要がないので、従来例のように冷却室を設ける必要がない。従って、装置全体を小型化でき、又、装置の価格を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の腰部拡大図である。
【図３】装置全体の正面図で、カバーを外した状態を示す。
【図４】従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２ステータ
１７ビーズ分離器
１８製品排出管
２４環状通路
２５ロータ
３８オイルシール
４０メカニカルシール
５１スクリーン押え部材
５２スクリーン取付台
５４ボルト穴
５５ボルト穴
５６スクリーン取付けボルト
５８ボルト穴
５９ロータの押え板
６０押え板取付けボルト
６１ボルト穴
６３接触シール面
６５前側保護リング
６８接触シール面
６９後側保護リング

Claims

ステータの内部に設けられ、前部円錐台と後部円錐台とから構成されているロータと、該ロータの回転軸と、該ロータの押え板を前記回転軸の端部に固定する押え板取付ボルトと、該ロータと該ステータとの間に形成された環状通路と、該環状通路と連通する原料入口管とスリットを段階状に配設したビーズ分離器と、該ビーズ分離器を挟持する内側のスクリーン押え部材と外側のスクリーン取付台と、該取付台と該押え部材を螺着するスクリーン取付ボルトと、該ビーズ分離器を通過する製品を排出する製品排出管と、前記回転軸の軸受部にロータ側から外方に向かって順次配設されたオイルシールとメカニカルシールと、を備えたビーズミルにおいて；
前記後部円錐台の基端部の通路面には、前記オイルシールに対応する円環状の接触シール面を設け、前記軸受部の通路面には、前記接触シール面に当接し、かつ、前記オイルシールを囲むように後側保護リングを突設し、該後側保護リングの先端が取付初期には前記接触シール面に密着して削られ、僅かに接触する状態になると、摩耗が進行せず、そのままの状態を維持し、
前記ロータの押え板の通路面には、ボルト穴を囲む円環状の接触シール面を設け、前記スクリーン押え部材の通路面には、前記接触シール面に当接し、かつ、前記ボルト穴を包囲する前側保護リングを突設し、該前側保護リングの先端が取付初期には前記接触シール面に密着して削られ、僅かに接触する状態になると、摩耗が進行せず、そのままの状態を維持し、
前記スクリーン取付ボルトが、該スクリーン取付台側から前記スクリーン押え部材に螺着されていることを特徴とするビーズミル。
前記製品排出管が、大径短直筒であることを特徴とする請求項１記載のビーズミル。