JP6884942B2 - Media stirring type crusher - Google Patents
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Description
本発明は、メディア撹拌式粉砕機に関する。本発明のメディア撹拌式粉砕機は、インキ、塗料、顔料、セラミック、金属、無機物、誘電材、フェライト、トナー、ガラス、製紙用コーティングカラー、他ナノ粒子等の原料をビーズ状粉砕・分散メディアと混合して微細粒子に粉砕または分散するための使用に特に適しているが、これに限定されるものではない。 The present invention relates to a media stirring type crusher. The media stirring type crusher of the present invention uses raw materials such as ink, paint, pigment, ceramic, metal, inorganic substance, dielectric material, ferrite, toner, glass, coating color for papermaking, and other nanoparticles as bead-like crushing / dispersing media. It is particularly suitable, but not limited to, for use in mixing and grinding or dispersing into fine particles.
上記したようなナノ粒子は、凝集力が強く、合成製造直後に凝集体を作り、目的の機能を発揮できないので、分散する必要がある。この分散には、メディア撹拌式粉砕機を用いることが多々ある。メディア撹拌式粉砕機において、ナノ粒子等の原料を粉砕物・分散する場合には、ナノ粒子は過敏なので、特開2010−253339号公報に示されているように、ビーズ状粉砕・分散メディアとしては、主に、直径が0.03〜0.1mm程度のマイクロビーズが使用される。 The nanoparticles as described above have a strong cohesive force, form aggregates immediately after synthetic production, and cannot exhibit the desired function, and therefore need to be dispersed. A media stirring type crusher is often used for this dispersion. In a media stirring type crusher, when a raw material such as nanoparticles is crushed and dispersed, the nanoparticles are sensitive, and therefore, as shown in JP-A-2010-253339, as a bead-like crushing / dispersing medium. Mainly, microbeads having a diameter of about 0.03 to 0.1 mm are used.
このようにマイクロビーズを使用する場合には、メディア分離部材としては、スクリーンタイプより、遠心式のものが採用される。その理由は、スクリーンタイプのメディア分離部材は、スクリーン目開きの厳密なる加工精度が必要で、技術的に困難、または出来てもコストがかかってしまい現実的ではない。さらに、スクリーンの目の開口面積も極端に小さくなるため、通過抵抗が極端に大きくなり、目詰まりし易くなるという問題点があるが、遠心式のものはこのような問題点がないためである。 When microbeads are used in this way, a centrifugal type media separation member is adopted rather than a screen type. The reason is that the screen type media separating member requires strict processing accuracy of the screen opening, which is technically difficult or costly even if it can be made, which is not realistic. Further, since the opening area of the eyes of the screen is also extremely small, there is a problem that the passage resistance becomes extremely large and clogging is likely to occur, but the centrifugal type does not have such a problem. ..
そして、竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器を用いた場合のメディア撹拌式粉砕機の全体構造は、特開2010−253339公報に示されているようになる。 The overall structure of the media stirring type crusher when a crushing container having a vertical cylindrical crushing chamber is used is as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-253339.
このような構造のメディア分離部材で、メディア分離部材をそのメディア分離機能に着目して、メディア撹拌式粉砕機の粉砕容器の構造等のファクターを種々変え、メディア分離機能を検討したところ、上記ファクターの違いにより、メディア分離部材のメディア分離機能が大きく変わることが判明した。 With a media separation member having such a structure, focusing on the media separation function of the media separation member, various factors such as the structure of the crushing container of the media stirring type crusher were changed, and the media separation function was examined. It was found that the media separation function of the media separation member changes significantly depending on the difference.
そこで、発明者らは、メディア撹拌式粉砕機のどのファクターがメディア分離部材のメディア分離機能に影響するのかを、更に鋭意検討したところ、この分離機能は、遠心式のメディア分離部材の周囲のメディアの濃度により大きく変わることを知見した。すなわち、発明者らは、メディア分離部材の周囲のメディアの濃度が低ければ低いほど、メディア分離部材の分離機能(メディアの分離率)が向上することを知見した。 Therefore, the inventors further investigated which factor of the media stirring type crusher affects the media separation function of the media separation member, and found that this separation function is the media around the centrifugal media separation member. It was found that it changes greatly depending on the concentration of. That is, the inventors have found that the lower the concentration of the media around the media separation member, the better the separation function (media separation rate) of the media separation member.
本発明者らは、この知見に基づき、先に、特願2013−115117号(特開2014−18797号)で、粉砕・分散された原料(スラリー状)からのメディアの分離が極めて良好なメディア撹拌式粉砕機を提供した。 Based on this finding, the present inventors have previously referred to Japanese Patent Application No. 2013-115117 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-18797), which media with extremely good separation of media from pulverized and dispersed raw materials (slurry). A stirring type crusher was provided.
この特願2013−115117号で提案されたメディア撹拌式粉砕機は、上部を閉鎖する端板を有し、ビーズ状粉砕・分散メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記撹拌部材の上方に設けられた遠心式メディア分離部材を備えたメディア撹拌式粉砕機において、前記端板の中央に設けられ、前記粉砕室に開口した下面開口を持ち、前記メディア分離部材を収容したメディア分離部材収容室を有するメディア分離部材収容手段を備えるとともに、前記端板の前記下面開口を取り囲み、前記粉砕室内の前記粉砕・分散メディアが前記分離部材収容室内に流れ込むのを規制するメディア流規制手段を設けたことを特徴とするメディア撹拌式粉砕機である。 The media stirring type crusher proposed in Japanese Patent Application No. 2013-115117 is a crushing container having an end plate that closes the upper part and having a vertical cylindrical crushing chamber that accommodates bead-shaped crushing / dispersion media. A raw material slurry supply port provided in the crushing container, a stirring member which is a lower part of the crushing chamber and has a rotation axis substantially coaxial with the axis of the crushing chamber, and a centrifugal media provided above the stirring member. In a media stirring type crusher provided with a separating member, a media separating member accommodating a media separating member accommodating chamber provided in the center of the end plate, having a lower surface opening opened in the crushing chamber, and having a media separating member accommodating chamber accommodating the media separating member. Media stirring is provided with means, and media flow regulating means for restricting the crushing / dispersion media in the crushing chamber from flowing into the separating member accommodating chamber is provided so as to surround the lower surface opening of the end plate. It is a type crusher.
このメディア撹拌式粉砕機によれば、メディア分離部材を収容したメディア分離部材収容室を有するメディア分離部材収容手段を備えるとともに、粉砕室からメディア分離部材収容室へのメディアの流動を阻害するメディア流路規制手段を設けたことにより、粉砕室内のメディア濃度を確保し、原料の粉砕・分散機能を従来と同様に確保した状態で、粉砕室下部に設けた撹拌部材の作用により、粉砕室内を上昇する原料スラリーとメディアの混合物を再び撹拌部材方向に導き、フリーに流動するメディアを極力少なくすることで、メディアの流れに方向性を持たせフリーに流動するメディアを極力少なくし、これによって前記メディア分離部材収容室に飛翔するメディアの量を極力少なくして、メディア分離部材収容室内のメディア濃度を低下させることができるので、メディアの分離機能を飛躍的に向上させることができる。 According to this media stirring type crusher, a media separating member accommodating means having a media separating member accommodating chamber accommodating the media separating member is provided, and a media flow that hinders the flow of media from the crushing chamber to the media separating member accommodating chamber is provided. By providing the road regulation means, the media concentration in the crushing chamber is secured, and the crushing chamber is raised by the action of the stirring member provided in the lower part of the crushing chamber in a state where the crushing / dispersing function of the raw material is secured in the same manner as before. By guiding the mixture of the raw material slurry and the media to be directed toward the stirring member again and reducing the amount of free-flowing media as much as possible, the media flow is given directionality and the amount of free-flowing media is reduced as much as possible. Since the amount of media flying into the separating member accommodating chamber can be reduced as much as possible to reduce the media concentration in the media separating member accommodating chamber, the media separating function can be dramatically improved.
本発明は、メディアの分離機能を更に向上させることができる構造を持つメディア撹拌式粉砕機を提案することを課題とする。 An object of the present invention is to propose a media stirring type crusher having a structure capable of further improving the media separation function.
上記課題は、下記の(1)〜(7)の構成の本発明のメディア撹拌型粉砕機により達成される。
(1)
ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記粉砕室内であって、前記撹拌部材の上方に設けられた遠心式のメディア分離部材を備えたメディア撹拌式粉砕機において、前記メディア分離部材の周囲で回転する略円筒形の回転羽根を持ち、原料スラリー中の粉砕メディアを前記メディア分離部材から離間させるように作用する補助メディア分離部材を備えており、前記回転羽根を前記撹拌部材と同軸に配置するとともに、その下部でディスク状の支持部材で支持し、前記撹拌部材から、回転駆動軸を該撹拌部材の回転軸と同軸に上方に延ばし、その上端を前記支持部材の中心に結合したことを特徴とするメディア撹拌式粉砕機。
(2)
前記メディア分離部材の支持部材に、前記粉砕メディアの循環経路を形成するための複数の開口を設けた前記(1)のメディア撹拌式粉砕機。
(3)
前記回転羽根は、周囲に間隔を置いて配置された複数の柱状部材を備えた前記(1)または(2)のメディア撹拌式粉砕機。
(4)
前記柱状部材は、外周側に底面を、内周側に長辺を有する断面三角形状のものである前記(3)のメディア撹拌式粉砕機。
(5)
前記回転羽根がセラミックス製である前記(1)〜(4)のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
(6)
前記回転羽根が樹脂製である前記(1)〜(5)のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
(7)
前記回転駆動軸と前記粉砕容器の周囲壁の間に、所定の高さの案内環を設けて、該案内環の外周壁と前記粉砕容器の内周壁の間を、粉砕メディアが分散した原料スラリーの流れの上昇通路とするとともに、前記案内環の内周壁と回転駆動軸の間を、前記原料スラリーの下降通路とした前記(1)〜(6)のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
The above object is achieved by the media stirring type crusher of the present invention having the following configurations (1) to (7).
(1)
In a crushing container having a vertical cylindrical crushing chamber containing a bead-shaped crushing medium, a stirring member below the crushing chamber and having a rotation axis substantially coaxial with the axis of the crushing chamber, and the crushing chamber. In a media stirring crusher provided with a centrifugal media separating member provided above the stirring member, the media stirring crusher has a substantially cylindrical rotary blade that rotates around the media separating member, and is contained in a raw material slurry. An auxiliary media separating member that acts to separate the crushed media from the media separating member is provided, and the rotating blades are arranged coaxially with the stirring member and supported by a disk-shaped support member below the stirring member. A media stirring type crusher characterized in that a rotation drive shaft is extended upward coaxially with the rotation shaft of the stirring member from the stirring member, and the upper end thereof is coupled to the center of the support member.
(2)
The media stirring type crusher according to (1), wherein the support member of the media separating member is provided with a plurality of openings for forming a circulation path of the crushing media.
(3)
The rotary blade is the media stirring type crusher according to (1) or (2), which includes a plurality of columnar members arranged at intervals around the rotary blade.
(4)
The media stirring type crusher according to (3) above, wherein the columnar member has a triangular cross section having a bottom surface on the outer peripheral side and a long side on the inner peripheral side.
(5)
The media stirring type crusher according to any one of (1) to (4) above, wherein the rotary blade is made of ceramics.
(6)
The media stirring type crusher according to any one of (1) to (5) above, wherein the rotary blade is made of resin.
(7)
A guide ring having a predetermined height is provided between the rotary drive shaft and the peripheral wall of the crushing container, and the raw material slurry in which the crushing media is dispersed between the outer peripheral wall of the guide ring and the inner peripheral wall of the crushing container. The media stirring type pulverizer according to any one of (1) to (6) above, which is used as an ascending passage for the flow of the raw material and as a descending passage for the raw material slurry between the inner peripheral wall of the guide ring and the rotary drive shaft.
本発明のメディア撹拌型粉砕機においては、上記したように、メディア分離部材の周囲に補助メディア分離部材を設けて、メディア分離部材の周囲の粉砕メディアの密度を極力小さくしたこと、および該補助メディア分離部材の作用により、粉砕メディアがメディア分離部材周囲に均一に分布するので、メディア分離部材のメディア分離機能が予想以上に極めて向上し、装置外に排出されてしまう粉砕メディアが殆ど無くなった。
これにより、改修された商品の後処理が極めて容易になるとともに、粉砕メディアが粉砕室内から排出されてしまわないので、補給の必要が極めて少なくなった。
In the media stirring type crusher of the present invention, as described above, an auxiliary media separating member is provided around the media separating member to minimize the density of the crushed media around the media separating member, and the auxiliary media. Due to the action of the separating member, the crushed media is uniformly distributed around the media separating member, so that the media separating function of the media separating member is significantly improved more than expected, and there is almost no crushed media discharged to the outside of the apparatus.
As a result, the post-treatment of the refurbished product becomes extremely easy, and the crushing media is not discharged from the crushing chamber, so that the need for replenishment is extremely reduced.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態によるメディア撹拌式粉砕機について説明する。
図1は、本発明の実施の形態によるメディア撹拌式粉砕機10を示すものであり、このメディア撹拌式粉砕機10は、上部を閉鎖する端板12aを有する竪型円筒形の粉砕容器12を備えている。この粉砕容器12は、内部に円柱状の粉砕室14を備えており、この粉砕室14内にスラリー状の原料を導入するための原料スラリー供給口16を有している。
Hereinafter, the media stirring type crusher according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a media stirring
上記粉砕容器12の粉砕室14の内部下部中央には、撹拌部材22が回転自在に配置されている。撹拌部材22は、羽根車であり、例えば、ハブ22aと、その周囲に固定配置された複数の羽根22bで構成されている。
A stirring
上記撹拌部材22には、上端がこの撹拌部材22のハブ22aに取り付けられ、そこから粉砕容器12を軸方向下方に貫通して延びる撹拌部材駆動軸である回転駆動軸24が固定されている。この回転駆動軸24は、その下方端部が、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、図に矢印で示す方向に回転駆動される。この回転駆動軸24の回転軸(回転軸線)は粉砕室14の中心軸を通っていることが好ましい。なお、上記回転駆動軸24には、軸封25(メカニカルシール等)が設けられている。
An upper end of the stirring
メディア撹拌式粉砕機において周知のように、粉砕容器12の内部には、ビーズ状の粉砕メディア30(なお、図においては極めて拡大して示した)が収納されている。この粉砕メディア30は、その直径が0.02〜2mmのものを用いることができる。この粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の30%〜75%である。通常のメディア撹拌式粉砕機においては、粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の80%〜90%であるので、本発明のメディア撹拌式粉砕機は、拘束力が小さくソフトな粉砕・分散が可能である。
As is well known in the media stirring type crusher, the bead-shaped crushing media 30 (note that it is shown in an extremely enlarged manner in the figure) is housed inside the crushing
上記撹拌部材22の上方には、上記該撹拌部材22と軸方向に間隔をおいて対向して配置され、原料スラリー内に分散したメディア30を該原料から分離するための遠心分離式メディア分離部材32が設けられている。このメディア分離部材32は、内部に空間を有する筒状の本体32aを備えている。この本体32aには、複数の開孔が設けられ、そこから原料スラリーのみが上記本体内の空間に導入されるようになっている。このメディア分離部材32は、上記撹拌部材22と同軸に配置されている。このメディア分離部材32には、中空の回転駆動軸34が固定されている。この駆動軸34は、上方に延び、その端部は、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、図に矢印で示す方向に回転駆動される。なお、上記回転駆動軸34には、軸封36(メカニカルシール等)が設けられている。また、この駆動軸34の中空部は、メディア分離部材32の内部空間に連通し、原料スラリー出口38を形成している。
Above the stirring
粉砕容器12の外周には、冷媒体または熱媒体(通常は冷媒体であって、冷却水)を通すためのジャケット13(図示せず)が設けられており、粉砕室14内を温調可能にしている。このジャケットには、下方部分に冷却水を導入するための冷却水入口、上方部分に冷却水を排出するための冷却水出口が設けられている。
A jacket 13 (not shown) for passing a refrigerant body or a heat medium (usually a refrigerant body and cooling water) is provided on the outer periphery of the crushing
本発明のメディア撹拌式粉砕機においては、上記撹拌部材22は、周速5〜70m/sの範囲の回転速度で駆動が可能であり、メディア分離部材32は、10〜20m/sの範囲の回転速度で駆動が可能である。
In the media stirring type crusher of the present invention, the stirring
前記メディア分離部材32の周囲には、粉砕メディアが該メディア分離部材32に向かうのを防止するための補助メディア分離部材40が設けられている。この補助メディア分離部材40は、図2および図3に示されているように、前記メディア分離部材32の周囲で、該メディア分離部材32と同軸で回転する略円筒形の回転羽根42を持ち、原料スラリー中の粉砕メディア30を前記メディア分離部材32から離間させるように作用する。前記略円筒形の回転羽根42は、その下部でディスク状の支持部材44で支持されている。
An auxiliary
前記ディスク状の支持部材44の周囲には、実質的に前記回転羽根42の羽根部材を形成する水平断面形状が三角形の複数の柱状部材42aが等間隔で配置されている。これらの柱状部材42aの間は、開口42bとなっている。また、前記支持部材44にも、開口44aが形成さており、これらの開口42bおよび開口44aを利用して、図1に示したような、回転羽根42の内部空間を貫通する粉砕メディア30の循環経路とされている。
Around the disk-shaped
前記撹拌部材22のハブ22aからは、回転駆動軸46が、該撹拌部材22の回転軸と同軸に上方に延び、その上端は、前記支持部材44の中心に結合されている。この構造により、補助メディア分離部材40の駆動部の構造がシンプルとなる。
From the hub 22a of the stirring
上記粉砕室14内の下部であって、前記回転駆動軸46の周囲には、案内環50が配置されている。この案内環50は、内周環板52、その外周方向に間隔を隔てた外周環板54,下辺を構成する環状の下環板56および上辺を構成する上環板58から構成されており、内部は液密となっている。
A
この案内環50は、前記粉砕室14下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部14aと環状の粉砕室下方部分外方部14bとを構成する。前記粉砕室下方部分外方部14bは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路の機能を果たし、粉砕室下方部分内方部14aは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の下降通路の機能を果たす。
The
前記案内環50は、上記した構造であるので環状空間を有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプ60a、60b(図1参照)によって支えられ、該パイプ60a、60bを用いて前記環状空間に冷却水の通水排水が可能な構造である。従って、本発明の実施形態では、原料スラリーを粉砕容器12内部からも冷却できる。
Since the
前記パイプ60a、60bは、図に示したように粉砕容器12の上方から延び、下端で前記案内環50を支持していることが好ましい。
As shown in the figure, the pipes 60a and 60b preferably extend from above the crushing
前記案内環の外周壁と粉砕容器の内周壁の間の間隔は、10〜50mmであることが好ましい。上記間隔が、上記の下限未満であると、メディアの動きを拘束しすぎであり、上限を越えると、自由度が増しすぎる。 The distance between the outer peripheral wall of the guide ring and the inner peripheral wall of the crushing container is preferably 10 to 50 mm. If the interval is less than the above lower limit, the movement of the media is excessively restrained, and if it exceeds the upper limit, the degree of freedom is increased too much.
前記下降通路の水平断面積を、前記上昇通路の水平断面積より小さく設定する。これにより、前記上昇通路の上端を出た原料スラリーが、前記下降通路にけん引され易くし、粉砕メディアを撹拌部材側に有効に戻してやる。この目的で、前記回転駆動軸46の直径を大きくするのも有効である。
The horizontal cross-sectional area of the descending passage is set smaller than the horizontal cross-sectional area of the ascending passage. As a result, the raw material slurry that has exited the upper end of the ascending passage is easily towed by the descending passage, and the pulverized media is effectively returned to the stirring member side. For this purpose, it is also effective to increase the diameter of the
前記案内環の高さは、粉砕室の高さの2/3〜1/2であることが好ましい。上記高さが、上記の下限未満であると、メディアの流れのコントロールが不十分になり、上限を越えると、メディアの流れのスムーズさが損なわれる。 The height of the guide ring is preferably 2/3 to 1/2 of the height of the crushing chamber. If the height is less than the lower limit, the control of the media flow becomes insufficient, and if the height exceeds the upper limit, the smoothness of the media flow is impaired.
前記案内環50の内部には、下降通路である前記粉砕室下方部分内方部14a内を流れる原料スラリーの流れを整流して、該流れの中の粉砕メディアの偏在を解決する整流手段70を配置することが好ましい。この整流手段70は、図5によく示したように、略十字を形成する整流板72、74、76、78で構成することが好ましい。
Inside the
作動においては、原料スラリー供給口16から原料である被粉砕粒子を含む原料スラリーを粉砕室14に導入しながら撹拌部材22を回転駆動する。粉砕室14内に導入されたスラリーは、粉砕室14内にすでに形成されているスラリーとメディア30の回転流れに乗って撹拌部材22の方向に下降移動されて、撹拌部材22により撹拌混合される。このとき、スラリーとメディア30は、半径方向外方に粉砕容器12の内壁まで移動され、この後、撹拌混合された上記スラリーとメディア30は、今度は粉砕室14の内壁と案内環50の間の上昇通路を上昇移動する流れfとなり、そして上昇しきると、今度は、下降する流れとなる。
In operation, the stirring
このとき、メディア分離部材32の周辺に飛来したスラリー中の粉砕メディア30は、前記補助メディア分離部材40の遠心力の作用により、半径方向外方に付勢されるため、メディア分離部材32の近傍における粉砕メディアの密度が低下するとともに、粉砕メディアの分布の均一化が図れ、メディア分離部材の分離作用が格段に向上する。
At this time, the crushed
10 メディア撹拌式粉砕機
12 粉砕容器
14 粉砕室
16 原料スラリー供給口
22 撹拌部材
22a ハブ
22b 羽根
24 回転駆動軸
25 軸封
30 粉砕メディア
32 メディア分離部材
32a メディア分離部材の本体
34 回転駆動軸
36 軸封
38 原料出口
40 補助メディア分離部材
42 回転羽根
42a 柱状部材
42b 開口
46 回転駆動軸
50 案内環
52 内周環板
54 外周環板
56 下環板
58 上環板
60a パイプ
60b パイプ
70 整流手段
72,74、76,78 整流板
10 Media stirring
Claims (7)
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JP2017122814A JP6884942B2 (en) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Media stirring type crusher |
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