TW201742671A - 介質循環式粉碎機 - Google Patents

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Abstract

本發明的介質循環式粉碎機具備：攪拌構件，位於粉碎室的下部，具有與粉碎室的軸心略同軸的旋轉軸；環狀隔壁，從攪拌構件的外周部或從外周部在半徑方向離開預定距離的位置向上方豎立，在半徑方向分割粉碎室內部，構成粉碎室內方部與環狀的粉碎室外方部；介質引導構件，向下設於端板的下面中央，利用攪拌構件的作用，將在粉碎室外方部上升起來的原料漿體與粉碎介質的混合物變成向下的流，朝向粉碎室內方部；介質分離構件，設於介質引導構件的下部；及產品漿體排出部，設於介質引導構件的內部，連通到介質分離構件內部，用於將以介質分離構件分離粉碎、分散介質的產品漿體排出到外部；使粉碎介質在粉碎室內方部與粉碎室外方部之間循環，利用循環的粉碎介質粉碎原料漿體中的原料。

Description

介質循環式粉碎機
本發明係關於一種介質循環式粉碎機。本發明的介質循環式粉碎機特別適合用於將油墨、塗料、顏料、陶瓷、金屬、無機物、介質材料、鐵氧體、碳粉、玻璃、製紙用塗佈染料、其他奈米粒子等原料和珠狀粉碎、分散介質混合而粉碎、分散成細微粒子的使用，但並不受此限定。
就介質循環式粉碎機而言，已知有日本專利公開第2005-199125號公報所提出的介質攪拌粉碎機。
上述專利公開第2005-199125號公報所提出的介質攪拌粉碎機，具備：粉碎槽，其具有閉鎖上部的端板，在內部設有收容粉碎介質的粉碎室；旋轉軸，其可旋轉地設於該粉碎槽上；以及攪拌分離構件，其設於該旋轉軸的位於前述粉碎室內的部分，可與旋轉軸一體旋轉；其特徵在於，設有：分離排出路，其將前述粉碎室的內壁面和前述攪拌構件的外周面形成為互相匹配的形狀，並且從前述攪拌分離構件的外周面貫穿到攪拌構件的中心部，從該部分貫穿前述旋轉軸的中心部，連通到前述粉碎室外；以及壓力緩和孔，其在前述旋轉軸的軸線方向貫穿前述攪拌構件的上下面間，相互連通前述粉碎室內的上部與下部之間。
然而，對於如前述構造的介質攪拌粉碎機，粉碎介質容易密集於離心力最大的最大直徑部，成為局部的，分散力、粉碎力會根據場所而零散，其差異很大。因此，無法均勻地進行原料的分散、粉碎，有難以得到高品質的產品這種問題。
於是，本案申請人在日本專利申請第2009-103529號(專利公開第2010-253339號)提出了一種藉由優質的粉碎、分散作用，可得到高品質的產品的介質循環式粉碎機。
在此專利申請所提出的介質循環式粉碎機，具備：粉碎容器，其具有收容珠狀粉碎介質的立式圓筒形的粉碎室；原料漿體供應口，其設於此粉碎容器上；攪拌構件，其位於前述粉碎室的下部，具有與該粉碎室的軸心略同軸的旋轉軸；以及介質分離構件，其位於前述粉碎室內，設於前述攪拌構件的上方；其特徵在於：在半徑方向分割前述粉碎室下方部分，設有構成粉碎室下方部分內方部與環狀的粉碎室下方部分外方部的引導環，以前述粉碎室下方部分外方部為粉碎介質與原料漿體的混合物的上升通路。
在此該專利申請第2009-103529號所提出的介質循環式粉碎機方面，如上所述，藉由在粉碎室內設置引導環，可形成混合流，即螺旋流，該混合流係粉碎介質與原料漿體的混合物向圓周方向移動的流，即一次流，以及可規則地反覆在粉碎室的半徑方向外方上向粉碎容器的內壁移動，接著在引導環與粉碎容器之間的上升通路上升，其次從中央部通過引導環的內部下降，回到攪拌構件的運動的流，即二次流，所以即使珠子對於粉碎室的容積比例少，也可以某種程度抑制粉碎介質的偏析，可以提高粉碎、分散效率。
然而，在該專利申請所提出之介質循環式粉碎機形成的螺旋流，其二次流弱，不穩定，力量中有離心力的偏析等等，會在螺旋流內產生粉碎介質的偏析，粉碎不均勻，有能量效率不良的問題。
於是，本案申請人在日本專利公開第2014-18797號提出了一種介質循環式粉碎機，其使粉碎介質與原料漿體的混合物不產生因離心力的力量的偏析，而產生均勻化、穩定的螺旋流，藉此可能量效率良好且均勻地進行粉碎、分散。
在前述專利公開第2014-18797號所提出的介質循環式粉碎機，具備：粉碎容器，其具有閉鎖上部的端板，具有收容珠狀粉碎介質的立式圓筒形的粉碎室；原料漿體供應口，其設於此粉碎容器上；攪拌構件，其位於前述粉碎室的下部，具有與該粉碎室的軸心略同軸的旋轉軸；以及介質分離構件，其位於前述粉碎室內，設於前述攪拌構件的上方；其特徵在於：在半徑方向分割前述粉碎室下方部分，設有構成粉碎室下方部分內方部與環狀的粉碎室下方部 分外方部的引導環，將原料漿體與粉碎介質的混合物的流形成為螺旋流，該螺旋流係向粉碎室的圓周方向的一次流與以前述引導環為中心，流經以前述粉碎室下方部分外方部為上升通路、以粉碎室下方部分內方部為下降通路的循環流路的二次流，並且在粉碎室內設置一方面抑制此螺旋流的一次流一方面強化二次流而使前述螺旋流穩定化的旋轉流動抑制裝置，該旋轉流動抑制裝置為十字狀，設於前述引導環內部，設有該旋轉流動抑制裝置的引導環設於前述攪拌構件的上方。
藉由以上的介質循環式粉碎機，將粉碎介質與原料漿體的混合物的螺旋流一面抑制此螺旋流的粉碎室圓周方向的旋轉流動，即一次流，一面強化其二次流(以引導環為中心的循環流)，藉此使上述螺旋流穩定化，謀求流中的粉碎介質的分布均勻化，可形成為能量效率佳之最適合粉碎、分散的高頻剪切流動。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開第2005-199125號公報
[專利文獻2]日本專利公開第2010-253339號公報
[專利文獻3]日本專利公開第2014-18797號公報
本發明之目的在於提供一種比在日本專利公開第2014-18797號所提出的介質循環式粉碎機更簡單的構造且粉碎介質的分離亦良好的介質循環式粉碎機。
上述課題可藉由下述(1)~(10)之構造的本發明的介質循環式粉碎機達成：
(1)一種介質循環式粉碎機，其特徵在於具備：粉碎容器，其具有閉鎖上部的端板，具有收容珠狀粉碎介質的立式圓筒形的粉碎室；原料漿體供應部，其設於此粉碎容器上；攪拌構件，其位於前述粉碎室的下部，具有與該粉碎室的軸心略同軸的旋轉軸；環狀隔壁，其從該攪拌構件的外周部或從該外周部在半 徑方向離開預定距離的位置向上方豎立，在半徑方向分割前述粉碎室內部，構成粉碎室內方部與環狀的粉碎室外方部；介質引導構件，其向下設於前述端板的下面中央，利用前述攪拌構件的作用，將在前述粉碎室外方部上升起來的原料漿體與粉碎介質的混合物變成向下的流，朝向前述粉碎室內方部；介質分離構件，其設於此介質引導構件的下部；以及產品漿體排出部，其設於前述介質引導構件內部，連通到前述介質分離構件的內部，用於將以該介質分離構件分離前述粉碎、分散介質的產品漿體排出到外部；使前述粉碎介質在前述粉碎室內方部與粉碎室外方部之間循環，利用此循環的粉碎介質粉碎原料漿體中的原料。
(2)如前述(1)之介質循環式粉碎機，其中將前述攪拌構件的輪轂的部分延伸到前述介質引導構件的下面附近，在該輪轂的部分的上面與前述介質引導構件的下面之間設置微小的間隙，前述介質引導構件為由此間隙形成的間隙分離裝置。
(3)如前述(2)之介質循環式粉碎機，其中前述介質分離構件為設於前述介質引導構件下部的篩選分離裝置。
(4)如前述(1)至(3)中任一項之介質循環式粉碎機，其中前述介質引導構件構成為向下尖細的截錐體形狀的引導構件。
(5)如前述(1)至(4)中任一項之介質循環式粉碎機，其中前述介質引導構件的下端進入前述環狀隔壁內部的粉碎室內方部的空間內。
(6)如前述(1)至(5)中任一項之介質循環式粉碎機，其中形成可將冷卻水通到前述介質引導構件的內部及/或環狀隔壁的內部的構造。
(7)如前述(1)至(6)中任一項之介質循環式粉碎機，其中前述環狀隔壁的高度設定為前述粉碎室高度的3/5~4/5。
(8)如前述(1)至(3)中任一項之介質循環式粉碎機，其中前述粉碎介質的直徑為0.2~2.0mm。
(9)如前述(1)至(8)中任一項之介質循環式粉碎機，其中前述環狀隔壁為樹脂製。
(10)如前述(1)至(8)中任一項之介質循環式粉碎機，其中前述環狀隔壁為陶瓷製。
在無本發明的介質循環式粉碎機所具有的介質引導構件時，粉碎介質會多數滯留於攪拌室的上部，不能充分發揮介質分離構件的能力，但在本發明的介質循環式粉碎機方面，藉由在介質引導構件的下方設置介質分離構件，利用此介質引導構件搭上向下的流變強的循環流，而在介質引導構件下方的介質分離構件附近的粉碎介質減少，由於粉碎介質變得難以靠近介質分離構件附近，所以可充分發揮介質分離構件的功能。
10‧‧‧介質循環式粉碎機
12‧‧‧粉碎容器
12a‧‧‧端板
14‧‧‧粉碎室
14a‧‧‧粉碎室內方部
14b‧‧‧粉碎室外方部
16‧‧‧原料漿體供應口
22‧‧‧攪拌構件
22a‧‧‧輪轂
22b‧‧‧葉片
22c‧‧‧分離構件構成構件
22d‧‧‧圓形上面
24‧‧‧旋轉驅動軸
30‧‧‧粉碎介質
31‧‧‧介質引導構件
31a‧‧‧內部空間
31b‧‧‧圓形下面
32‧‧‧介質分離構件
34‧‧‧排出噴嘴形成構件
36‧‧‧排出噴嘴
50‧‧‧環狀隔壁/引導環
52‧‧‧內周環板
54‧‧‧外周環板
56‧‧‧下環板
58‧‧‧上環板
60‧‧‧整流翼
62‧‧‧水管
f‧‧‧流
α‧‧‧角
圖1為顯示本發明實施形態的介質循環式粉碎機的剖面圖。
圖2為圖1所示之介質循環式粉碎機的水平剖面圖；再者，在此圖中，只顯示粉碎容器與環狀隔壁。
圖3為具備其他構造作為介質分離構件的介質循環式粉碎機的剖面圖。
以下，一面參照附圖，一面就本發明實施形態的介質循環式粉碎機進行說明。
圖1為顯示本發明實施形態之介質循環式粉碎機10的圖，該介質循環式粉碎機10具備具有閉鎖上部的端板12a的立式圓筒形的粉碎容器12。該粉碎容器12在內部具備圓柱狀的粉碎室14，並具有用於將漿體狀的原料導入該粉碎室14內的原料漿體供應口16。
在上述粉碎容器12的粉碎室14的內部下部中央，自由旋轉地配置有具有與該粉碎室的軸心略同軸的旋轉軸的攪拌構件22。攪拌構件22為葉輪，例如以固定於輪轂22a周圍的複數個葉片22b構成。
在上述攪拌構件22上固定有作為攪拌構件驅動軸的旋轉驅動軸24，該旋轉驅動軸24上端安裝於該攪拌構件22的輪轂22a上，從該處向軸向下方貫穿粉碎容器12而延伸。該旋轉驅動軸24其下方端部經由未圖示之眾所周知的驅動機構而連接於驅動源，向圖中以箭形符號所示的方向旋轉驅動。該旋轉驅動軸24的旋轉軸(旋轉軸線)較佳通過粉碎室14的中心軸。再者，在上述旋轉驅動軸24上設有軸封(機械軸封等)。
前述攪拌構件22，除了上述的離心式葉片之外，也可以是斜流式葉片的構造。
在介質循環式粉碎機方面，如眾所周知，在粉碎容器12的內部收納有珠狀的粉碎介質30(再者，圖中係極為放大顯示)。此粉碎介質30可使用其直徑為0.2~2mm者。此粉碎介質的總容積為粉碎室容積的30%~80%。
在前述端板12a的下面設有將上升起來的原料漿體與粉碎介質30的混合物的流f變成向下的介質引導構件31(參照圖2)。此介質引導構件31由配置於前述端板12a的下面中央部、具有筒狀的內部空間31a之向下尖細的截錐體形狀的構件所構成，該截錐體形狀的構件的外周面構成作為引導構件，將藉由前述攪拌構件的作用而上升起來的原料漿體與珠狀粉碎、分散介質的混合物變成向下的流。
此介質引導構件31的斜面和上面(寬的一方的面)形成的角α較佳為45°~90°。
在前述介質引導構件31的下部設有將分散於原料漿體內的介質30從該原料分離用的介質分離構件32。如圖1所示，使前述攪拌構件22的輪轂22a向上方伸長，以此伸長部分為分離構件構成構件22c，在其圓形上面22d與前述介質引導構件31的圓形下面31b間構成微小的間隙(空隙)而成的介質引導構件，係間隙分離裝置。前述間隙的寬度e較佳為粉碎介質直徑的1/3程度。該間隙分離裝置為精簡的構造，可低價地構成。
前述介質分離構件32的半徑較佳為小於介質引導構件31的下面的半徑。這是為了使沿著介質引導構件31的斜面流下的粉碎介質30的多數不要聚集到介質分離構件32，改善了介質分離構件的介質的分離性能。
在前述介質引導構件31的筒狀的內部空間31a嵌插有上下密閉、比前述筒狀的內部空間31a的內徑小的外徑的筒狀的排出噴嘴形成構件34，在此排出噴嘴形成構件34的外周與介質引導構件31的內周之間成為將粉碎介質30被前述介質分離構件32所分離的產品漿體排出到裝置外部的排出噴嘴36。
在上述粉碎室14內配置有環狀隔壁50，該環狀隔壁50從前述攪拌構件22的葉片22b的外周部或從該外周部在半徑方向離開預定距離的位置向上方豎立預定長度。該環狀隔壁50由內周環板52、在其外周方向隔開間隔的外周 環板54、構成下邊的環狀的下環板56及構成上邊的上環板58所構成，內部為液密。
前述環狀隔壁50的高度較佳為粉碎室14高度的3/5~4/5。
前述介質引導構件31的下端較佳為進入前述環狀隔壁內部的粉碎室內方部的空間內。
此環狀隔壁50在半徑方向分割前述粉碎室14的預定部分，構成粉碎室內方部14a與環狀的粉碎室外方部14b。前述粉碎室內方部14a發揮粉碎介質與原料漿體的混合物的下降通路的功能，粉碎室外方部14b發揮粉碎介質與原料漿體的混合物的上升通路的功能。因此，粉碎介質與原料漿體的混合物的流f在粉碎室14內部成為混合流，即螺旋流，該混合流係向圓周方向移動的流，即一次流，以及可規則地反覆在粉碎室的半徑方向外方上向粉碎容器的內壁移動，接著在環狀隔壁與粉碎容器之間的上升通路上升，其次從中央部利用前述介質引導構件31的作用形成為下降流，通過環狀隔壁的內部後下降，回到攪拌構件的運動的流，即二次流。再者，此螺旋流有其二次流弱、不穩定這種問題，所以如圖1所示，較佳在介質引導構件31的下部與環狀隔壁50的上部之間設置延伸於垂直方向的整流翼60，使前述二次流強化、穩定，並且抑制前述一次流。藉由設置此整流翼60，利用原料漿體與珠狀粉碎介質的混合物之向下的流能極力規制在粉碎室14內自由流動的介質，以降低介質分離構件32周圍的介質的濃度等等，限制飛到介質分離構件的介質，使介質分離構件的分離能力更加提高。此外，強化二次流，形成為穩定的螺旋流，藉此將在此流中的粉碎介質的分布均勻化，並且消除離心力所造成的力的偏析，使粉碎介質間發生活躍的剪切力，可使粉碎介質的功能更加提高。
前述環狀隔壁的外周壁與粉碎容器的內周壁之間的間隔較佳為10~50mm。若上述間隔為不到上述的下限，則會過度拘束珠子的活動，若超過上限，則自由度會過度增加。
在粉碎容器12的外周設有冷媒體(冷卻水)通過用的套管(圖未顯示)，可冷卻粉碎室14內。該套管在下方部分設有導入冷卻水用的冷卻水入口，在上方部分設有排出冷卻水用的冷卻水出口。
前述環狀隔壁50為上述的構造，所以是具有環狀空間、為安裝於前述粉碎容器上的複數支水管62所支撐、使用該水管62在前述環狀空間可通排 冷卻水的構造。因此，在本實施形態中，從粉碎容器12內部也可以冷卻原料漿體。
前述水管62如圖所示，較佳為從粉碎容器12的上方延伸，以下端支撐前述引導環50。
再者，在介質引導構件31形成內部空間，藉由將冷卻水通到此空間，可以冷卻循環的原料漿體或供應來的原料漿體。
再者，若將冷卻水通到前述排出噴嘴形成構件34的內部空間，則與通到前述介質引導構件31的冷卻水互相結合，可以冷卻流經排出噴嘴36內的漿體。
從裝置排出的漿體需要冷卻，因此以往在循環路徑上設有熱交換器等，但若形成為上述的構造，則不需要前述熱交換器或者可以簡化，可大幅減低成本。
粉碎容器12藉由卸下上述端板12a，打開粉碎容器12，就可以容易進行維修。
在本發明的介質循環式粉碎機方面，上述攪拌構件22可以周速4~40m/s的範圍的旋轉速度驅動。
在上述的實施形態中，雖然使用間隙分離裝置作為介質分離構件，但也可以如圖3所示，使用篩選式的介質分離構件。
在動作方面，一面從原料漿體供應口16將原料即包含被粉碎粒子的原料漿體導入粉碎室14，一面旋轉驅動攪拌構件22。導入粉碎室14內的漿體搭上已形成於粉碎室14內的漿體與介質30的循環流，向攪拌構件22的方向下降移動，被攪拌構件22攪拌混合。此後，漿體與介質30在半徑方向外方移動到粉碎容器12的內壁，此後經攪拌混合的上述漿體與介質30這次成為在粉碎室14的內壁與引導環50之間的上升通路上升移動的流f，然後一上升完，這次就成為之前下降的流。
在此流的中途，質量大的介質被向下賦能，從漿體分離。此時，被粉碎粒子之中，粉碎不完全、粒子尺寸大者也與介質同樣舉動。另一方面，包含充分粉碎、質量變小的粒子的漿體進入介質分離構件32的內部空間，經由介質引導構件31內部的排出噴嘴36而被排出到介質循環式粉碎機外部。藉由此構造，在上述勻稱的流中，原料粒子藉由自由運動的粉碎粒子的接觸，進行優 質的破碎、分散，其結果，可得到高品質的產品。此外，藉由本發明的介質循環式粉碎機，利用上述的作用，可達成粒度分布幅度窄小的粉碎。
12‧‧‧粉碎容器
12a‧‧‧端板
14‧‧‧粉碎室
14a‧‧‧粉碎室內方部
14b‧‧‧粉碎室外方部
16‧‧‧原料漿體供應口
22‧‧‧攪拌構件
22a‧‧‧輪轂
22b‧‧‧葉片
22c‧‧‧分離構件構成構件
22d‧‧‧圓形上面
24‧‧‧旋轉驅動軸
30‧‧‧粉碎介質
31‧‧‧介質引導構件
31a‧‧‧內部空間
31b‧‧‧圓形下面
32‧‧‧介質分離構件
34‧‧‧排出噴嘴形成構件
36‧‧‧排出噴嘴
50‧‧‧環狀隔壁/引導環
52‧‧‧內周環板
54‧‧‧外周環板
56‧‧‧下環板
58‧‧‧上環板
60‧‧‧整流翼
62‧‧‧水管
f‧‧‧流
α‧‧‧角

Claims (10)

  1. 一種介質循環式粉碎機，具備：粉碎容器，其具有閉鎖上部的端板，具有收容珠狀粉碎介質的立式圓筒形的粉碎室；原料漿體供應部，其設於該粉碎容器上；攪拌構件，其位於該粉碎室的下部，具有與該粉碎室的軸心略同軸的旋轉軸；環狀隔壁，其從該攪拌構件的外周部或從該外周部在半徑方向離開預定距離的位置向上方豎立，在半徑方向分割該粉碎室內部，構成粉碎室內方部與環狀的粉碎室外方部；介質引導構件，其向下設於該端板的下面中央，利用該攪拌構件的作用，將在該粉碎室外方部上升起來的原料漿體與粉碎介質的混合物變成向下的流，朝向該粉碎室內方部；介質分離構件，其設於該介質引導構件的下部；以及產品漿體排出部，其設於該介質引導構件的內部，連通到該介質分離構件的內部，用於將以該介質分離構件分離前述粉碎、分散介質的產品漿體排出到外部；其中，使該粉碎介質在該粉碎室內方部與粉碎室外方部之間循環，利用該循環的粉碎介質粉碎原料漿體中的原料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之介質循環式粉碎機，其中將該攪拌構件的輪轂的部分延伸到該介質引導構件的下面附近，在該輪轂的部分的上面與該介質引導構件的下面之間設置微小的間隙，該介質引導構件為由該間隙形成的間隙分離裝置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之介質循環式粉碎機，其中該介質分離構件為設於該介質引導構件下部的篩選分離裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之介質循環式粉碎機，其中該介質引導構件構成為向下尖細之截錐體形狀的引導構件。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之介質循環式粉碎機，其中該介質引導構件的下端進入該環狀隔壁內部的粉碎室內方部的空間內。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之介質循環式粉碎機，其中形成可將冷卻水通到該介質引導構件的內部及/或環狀隔壁的內部的構造。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之介質循環式粉碎機，其中該環狀隔壁的高度設定為該粉碎室高度的3/5~4/5。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之介質循環式粉碎機，其中該粉碎介質的直徑為0.2~2.0mm。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之介質循環式粉碎機，其中該環狀隔壁為樹脂製。
  10. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之介質循環式粉碎機，其中該環狀隔壁為陶瓷製。
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