ES2228359T3 - Aparato de dispersion con medios. - Google Patents
Aparato de dispersion con medios.Info
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Abstract
Aparato de dispersión de tipo inmersión en el que una cámara de dispersión que contiene un medio de dispersión es sumergido en un tanque que contiene un material a ser tratado, el material a ser tratado es circulado en la cámara de dispersión, y el material a ser tratado es dispersado mediante la utilización del medio de dispersión que se mueve dentro de la cámara de dispersión, que comprende: una cámara de dispersión, un estator exterior cilíndrico (9) y un estator interior cilíndrico (10) dispuesto dentro del estator exterior cilíndrico para formar un espacio de tratamiento anular (12) en la cámara de dispersión, un rotor (15) insertado en el espacio de tratamiento para dividir el espacio de tratamiento en un espacio exterior (13) y un espacio interior (14), un eje de transmisión (16, 16a) para girar el rotor.
Description
Aparato de dispersión con medios.
La presente invención se refiere a un aparato de
dispersión de tipo inmersión en el que un material a ser tratado (o
pasta de molturación) que contiene partículas sólidas y un líquido
de tratamiento, es molturado finamente mediante la utilización de un
medio de dispersión, y dispersado en un líquido de tratamiento. Más
particularmente, se refiere a un aparato de dispersión de tipo
inmersión en el que el medio de dispersión está contenido en una
cámara de dispersión y esta cámara de dispersión se sumerge en el
material a ser tratado para el tratamiento de dispersión.
Son conocidos varios tipos de aparatos de
dispersión de tipo inmersión en el que una cámara de dispersión que
contiene un medio de dispersión es sumergida en un tanque y el
tratamiento de dispersión es conducido por medio de un sistema de
mezclado.
La patente europea
EP-A-0 526 699 se refiere a un
aparato de dispersión del tipo inmersión. Este aparato comprende un
tanque, y una cesta dispuesta dentro del tanque. Un álabe en forma
de paleta se inserta en la cesta y es girada, y un medio de
dispersión dentro de la cesta es agitado mediante el álabe. El
material a ser tratado es circulado dentro del tanque por otro
álabe. En este aparato conocido el material a ser tratado no fluirá
en la cesta.
La patente americana
US-A-5 894 998 describe un molino
agitador para triturar una carga de molturación fluible.
Tales aparatos de dispersión se describen, por
ejemplo, en las patentes japonesas
JP-B-59-46665
(JP-A-58-174230),
JP-B-62-16687
(JP-A-60-48126),
JP-B-5-82253
(JP-A-1-210020),
JP-B-6-73620
(JP-A-6-86924) y
JP-B-8-17930
(JP-A-3-72932). En
estos aparatos convencionales se utilizan desde clavijas, espárragos
o similares como medios para agitar el medio de dispersión en la
cámara de dispersión, la re-
ducción del tamaño de partícula de las partículas sólidas en el material a ser tratado tiende a ser insuficiente. Por ejemplo, a veces los productos dispersados se encuentran para ser molturados a un nivel de solo 10\mu en tamaño de partícula.
ducción del tamaño de partícula de las partículas sólidas en el material a ser tratado tiende a ser insuficiente. Por ejemplo, a veces los productos dispersados se encuentran para ser molturados a un nivel de solo 10\mu en tamaño de partícula.
Además, en aparatos de dispersión convencionales
de tipo inmersión, ya que un eje de transmisión pasa a través de un
espacio en el que el medio de dispersión se mueve en la cámara de
dispersión, el medio de dispersión puede a veces obturarse en un
tramo del orificio pasante o salida de flujo del tramo del orificio
pasante.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un aparato de dispersión del tipo inmersión con la
estructura anterior, teniendo además la dispersabilidad
mejorada.
Además, es otro objeto de la presente invención
proporcionar un aparato de dispersión del tipo inmersión, por el
cual es posible controlar de forma separada el flujo del material a
ser tratado en un tanque y el flujo del medio de dispersión en la
cámara de dispersión, y evitar la obturación o flujo de salida del
medio de dispersión contenido en la cámara de dispersión.
Estos objetos son resueltos mediante el aparato
de dispersión del tipo inmersión de acuerdo con la reivindicación
1.
De acuerdo con la presente invención, era
encontrado que la alta dispersabilidad más allá del aparato de
dispersión de tipo inmersión puede llevarse a cabo mediante la
disposición de un rotor cilíndrico en una cámara de dispersión y un
estator exterior y un estator interior que envuelven la cara
exterior y la cara interior del rotor de manera que el sistema de
dispersión en la cámara de dispersión sería de un tipo anular que
tiene un espacio de tratamiento anular, y que circula el medio de
dispersión en el espacio de tratamiento anular mientras gira el
rotor, descargando el material dispersado a ser tratado, aspirando
el material dispersado en la cámara de dispersión de nuevo mediante
el flujo de circulación en el tanque, y repitiendo el tratamiento de
dispersión del tipo anular anterior.
De acuerdo con un aspecto, la presente invención
proporciona un aparato de dispersión de tipo inmersión en el que una
cámara de dispersión que contiene un medio de dispersión se sumerge
en un tanque que contiene un material a ser tratado, el material a
ser tratado es circulado en la cámara de dispersión, y el material a
ser tratado es dispersado mediante el uso del medio de dispersión
que se mueve dentro de la cámara de dispersión, que comprende una
cámara de dispersión, un estator exterior cilíndrico y un estator
interior cilíndrico dispuesto dentro del estator exterior cilíndrico
para formar un espacio de tratamiento anular en la cámara de
dispersión, un rotor insertado en el espacio de tratamiento para
dividir el espacio de tratamiento en un espacio exterior y un
espacio interior, un eje de transmisión que gira el rotor, un eje
que está insertado en el lado interior del estator interior, álabes
de flujo axiales que están dispuestas en el eje de flujo axial de
modo que permite un material a ser tratado fluible en el espacio de
tratamiento de la cámara de dispersión, una toma de circulación
formada en el rotor de manera que un medio de dispersión contenido
en el espacio de tratamiento, junto con el flujo del material a ser
tratado, es fluible a través del espacio exterior, el flujo en el
espacio interior y retornable al espacio exterior, una toma de
descarga para el material a ser tratado, formado en el estator
interior, y una pantalla dispuesta en la toma de descarga, para
separar el medio de dispersión del material a ser tratado, en el que
el rotor está provisto de un tramo superior de forma cónica, una
cámara de entrada está frente al tramo superior del rotor en el que
el elemento de entrada tiene una toma de entrada de flujo en el
centro y cubre el tramo superior del rotor y entre el elemento de
entrada y el tramo superior del rotor, se forma un espacio cónico
que comunica con el espacio exterior, y se forman salientes para
evitar el flujo de salida del medio de dispersión en la cara
exterior del rotor y/o la cara interior del elemento de entrada, que
está frente al espacio cónico
La presente invención también proporciona un
aparato de dispersión del tipo inmersión en el que el eje de flujo
axial que gira los álabes de flujo axiales comunica con el eje de
transmisión.
La presente invención proporciona además un
aparato de dispersión del tipo inmersión en el que el eje de
transmisión que gira el rotor es hueco; el eje hueco axial está
permitido para pasar a través del eje de transmisión y el eje de
flujo axial debería estar conectado a una fuente de transmisión
diferente y debería tener una estructura biaxial concéntrica, de
modo que controla los dos ejes de forma separada.
La presente invención proporciona además un
aparato de dispersión del tipo inmersión en el que los sitios del
rotor, del estator exterior, del estator interior o similar, una
superficie de control de flujo tales como desniveles, salientes, se
forman ranuras espirales o similar, por el cual la fuerza de impacto
o fuerza de molido mediante el medio de dispersión se ejerce además
eficientemente al material a ser tratado para la dispersión mejorada
de forma elevada.
La figura 1 es una vista transversal en sección
que muestra un ejemplo de la presente invención.
La figura 2 es una vista transversal en sección
aumentada de una cámara de dispersión mostrada en la figura 1.
La figura 3 es una vista transversal en sección
que muestra otro ejemplo de la presente invención.
Las figuras 4(A) y 4(B) son una
vista en planta y una vista frontal que muestran un tramo del
extremo del rotor dispuesto en el tramo superior del rotor.
Las figuras 5(A), 5(B) y
5(C) son vistas que muestran superficies de control de flujo
dispuestas en un rotor, un estator exterior y un estator interior,
respectivamente.
La figura 1 muestra un ejemplo de la presente
invención, en el que debajo de una montura (2) que es desplazable
hacia arriba y hacia abajo en relación a un tanque (1), una cámara
de dispersión (4) está dispuesta a través de un vástago (5) de modo
que cuando la montura (2) se mueve hacia abajo, la cámara de
dispersión (4) debería sumergirse en un material a ser tratado (3)
en el tanque (1).
La cámara de dispersión (4) tiene una placa
superior (6) que está acoplada al vástago (5) y una placa inferior
(base) (8) que está unida a la placa superior (6) a través de un
puntal (7), y un estator exterior cilíndrico (9) que está situado
entre la placa superior (6) y la placa inferior (8). En el lado
interior del estator (9), está dispuesto un estator interior
cilíndrico (10), por el cual se forma un espacio anular de
tratamiento de base (12) de manera que contiene el medio de
dispersión (11) entre los estators (9) y (10). El estator interior
(10) está íntegramente formado junto con la placa inferior (8) de
manera que un orificio pasante debería formarse en el centro de la
placa inferior (8). Sin embargo, el estator interior (10) puede
formarse de forma separada desde la placa inferior (8) y a
continuación se acopla a la placa inferior (8). Además, los estators
(9) y (10) se presentan con una forma cilíndrica. Sin embargo, estos
pueden tener una forma cilíndrica poligonal apropiada.
En el espacio de tratamiento (12), un rotor
cilíndrico (15) se inserta desde el lugar de toma de abertura del
espacio de tratamiento de modo que el espacio de tratamiento (12)
debería dividirse en un espacio exterior (13) y un espacio interior
(14), y el espacio exterior (13) y el espacio interior (14) se
comunicarían entre sí por el lado inferior del espacio de
tratamiento. El rotor (15) se acopla al extremo inferior de un eje
de transmisión (16), y girado en el interior del espacio de
tratamiento (12) mediante el giro del eje de transmisión (16)
mediante un motor no representado. En esta figura, el rotor (15)
tiene una forma cilíndrica. Sin embargo, puede tener una forma
tubular poligonal apropiada. La anchura del espacio de tratamiento
(12), particularmente la anchura del espacio exterior (13),
preferentemente puede diseñarse para tener una anchura apropiada de
manera que ejerce eficientemente la fuerza de corte del medio de
dispersión al material a ser tratado, como el caso del sistema de
dispersión de tipo anular habitual.
Con el rotor (15), tal como se muestra en la
figura 2, está encajado un elemento de conexión (18) en el tramo
interior superior de un cuerpo de rotor cilíndrico (17) y está
fijado mediante un tornillo (19), y el elemento de conexión (18)
está encajado en un tramo final de rotor (20) y está fijado mediante
un tornillo (21). En este caso, una ranura de recepción (22) formada
en el elemento de conexión (18) se acopla con una pieza de
acoplamiento (23) instalada en el tramo final del rotor (20) de
manera que mantiene el elemento de conexión (18) del giro. El tramo
final del eje de transmisión (16) está insertado en el tramo final
del rotor (20) y se mantiene del giro, y está fijado mediante una
tuerca (24).
Al elemento de conexión (18), se acopla un eje de
flujo axial (25) que se inserta en el lado interior del estator
interior (10). El eje de flujo axial (25) está diseñado para girar
junto con el eje de transmisión (16). Si el eje de flujo axial (25)
se instala de forma separada del eje de transmisión, el eje de flujo
axial puede girarse de forma separada del giro del eje de
transmisión (16). La figura 3 muestra un ejemplo en el que el eje de
flujo axial y el eje de transmisión pueden accionarse de forma
separada. En esta figura, está formado un eje hueco de transmisión
(16a), y un eje de flujo axial (25a) está insertado a través del
tramo hueco del eje de transmisión, por el cual el eje de
transmisión hueco (16a) y el eje de flujo axial (25a) están
construidos para tener una estructura biaxial concéntrica. El tramo
inferior del eje de flujo axial (25a) pasa a través del rotor (15) y
se prolonga hacia el interior del estator interior (10), y el tramo
superior del eje de flujo axial (25a) está conectado a una fuente de
transmisión (no mostrada) diferente de la fuente de transmisión para
el eje de transmisión (16a). Mediante el control de forma separada
de las fuentes de accionamiento para los respectivos ejes, es
posible variar la velocidad de giro del rotor y la velocidad de giro
del eje de flujo axial.
El extremo final del rotor (20) en el tramo
superior del rotor (15) tiene una forma sensiblemente troncocónica.
Un elemento de entrada (27) está acoplado a la placa superior (6)
mediante un tornillo (28) en el que el elemento de entrada (27)
tiene una toma de entrada de flujo (26) en el centro de modo que
cubre la toma cónica formada en la cara superior del tramo final del
rotor (20). Entre el tramo final del rotor (20) y el elemento de
entrada (27), se forma un espacio cónico (29) que comunica con el
espacio exterior (13). Sobre la superficie exterior del tramo final
del rotor (20) y/o la cara interior del elemento de entrada (27) que
define el espacio cónico (29), preferentemente pueden estar formados
salientes (30) apropiados que evitan el flujo de salida de manera
que el medio de dispersión (11) en el espacio de tratamiento no
fluiría en el tanque desde la toma de entrada de flujo (26) a través
del espacio cónico (29).
La figura 4 muestra un ejemplo de salientes que
evitan el flujo de salida (30), en el que están formados salientes
(30) que evitan el flujo de salida proyectados totalmente en forma
de espiral sobre una toma cónica (31) y una cara cilíndrica (32) del
tramo final del rotor (20), y cuando el rotor gira, el medio de
dispersión (11) que fluye desde el espacio de tratamiento (12) hacia
el espacio cónico (29) fluye contra los salientes que evitan el
flujo de salida (30) y vuelve al espacio de tratamiento (12). Los
salientes que evitan el flujo de salida pueden tener una estructura
cuyas ranuras tales como ranuras espirales están formadas y los
bordes de las ranuras funcionan como los salientes (no
mostrados).
Sobre el eje de flujo axial (25), se forman los
álabes de flujo axial que controlan el flujo del material a ser
tratado en el tanque de manera que el material a ser tratado podría
fluir en el espacio de tratamiento de la cámara de dispersión, Los
álabes de flujo axial pueden diseñarse de varias formas. En el
ejemplo mostrado en la figura, los álabes (33) para agitar están
dispuestos en el sitio localizado en el lado interior del estator
interior (10), y por debajo de ellos, una hélice de flujo axial (34)
se proporciona, y a continuación en su extremo inferior, álabes de
turbina (35) son proporcionados, generando de esta manera un flujo
de circulación como se muestra mediante una flecha (A) que fluye
desde el tramo inferior hacia el tramo superior en el tanque.
En un lugar apropiado del estator interior (10),
se forma una zona de descarga (36) para el material a ser tratado, y
en la toma de descarga (36), una pantalla (37) que tiene orificios
de flujo tales como poros, rendijas o red, proporcionadas se forman
de manera que se separa el medio de dispersión (11) del material a
ser tratado. En el tramo superior del estator interior (10), un
cabezal hermético (38) se fija mediante un tornillo (39) de modo que
el medio de dispersión (11) no fluiría fuera del espacio interior
(14).
Mediante el giro del eje de flujo axial (25), el
flujo de circulación anterior del material a ser tratado se genera
en el tanque, y al mismo tiempo, el medio de dispersión (11) en el
espacio de tratamiento (12) también fluye desde el espacio exterior
(13) al espacio interior (14). Sobre el rotor (15), una toma de
circulación (40) está formado de manera que el medio de dispersión
(11) que ha alcanzado el espacio interior (14) debería ser regresado
al espacio exterior (13). El lado en el que la toma de circulación
(40) está formado, y el tamaño, número, forma y similares de la toma
de circulación (40), puede ser apropiadamente construido, en el
ejemplo tal como se muestra en la figura, se proporcionan dos
rendijas largas que se prolongan axialmente en la periferia del
cuerpo del rotor (17).
Con el fin de controlar el flujo del medio de
dispersión (11) y el material a ser tratado (3) cuando el rotor (15)
gira, una superficie que controla de flujo tal como un desnivel,
prolongaciones, ranuras alargadas o hendiduras en espiral pueden
formarse sobre la superficie de cada elemento de cara al espacio
exterior (13) del espacio interior (14). Como tal superficie de
control de flujo (41), las formas apropiadas, por ejemplo, ranuras
en forma de rosca descritas en la patente japonesa
JP-B-3-62449
(JP-A-63-1432),
salientes en forma de punta descritos en la patente japonesa
JP-B-4-70050
(JP-A-1-171627), y
similares pueden ser mencionados.
La superficie de control de flujo (41) tal como
salientes pueden proporcionarse en un lado apropiado que tiene las
propiedades del material a ser tratado y los efectos de dispersión
en consideración. Por ejemplo, estos pueden proporcionarse en la
cara exterior del rotor (15) como se muestra en la figura
5(A), en la cara exterior del estator interior (10) y en las
caras exteriores del rotor (15) como se muestra en la figura
5(B), y en las caras interior y exterior del rotor (15), en
la cara interior del estator exterior (9) y en la cara exterior del
estator interior (10) como se muestra en la figura 5(C).
Cuando la superficie de control de flujo (41)
está proporcionada en toda la cara exterior del rotor, el movimiento
del medio de dispersión (11) se acelera, y en consecuencia la
cantidad del medio de dispersión (11) que fluye hacia el lado de la
toma de entrada de flujo (26) a través del espacio cónico (29)
tiende a incrementarse. Según resultados de experimentos, se ha
confirmado que tal tendencia puede suprimirse mediante la formación
de una superficie plana (42) en una parte de alrededor de 1/7 hasta
alrededor de 1/5 de la altura de la cara exterior del rotor, y por
debajo de esta parte, formando la superficie de control de flujo
(41).
En el ejemplo, tal como se muestra en la figura
1, o similar, se proporciona una camisa (43) para circular un medio
de control de temperatura tal como agua de refrigeración en el lado
exterior del estator exterior (9). No obstante, la camisa puede
proporcionarse en el rotor o similar, o puede no proporcionarse la
camisa en ambos lados.
En consecuencia, cuando la cámara de dispersión
(4) en el que el medio de dispersión (11) se llena en el espacio de
tratamiento (12) hasta alrededor del 60 a 90%, se sumerge en el
material a ser tratado (3), y a continuación se gira el eje de
transmisión (16), el rotor (15) gira dentro del espacio de
tratamiento (12). Al mismo tiempo, cuando el eje de flujo axial (25)
se conecta al eje de transmisión (25) como se muestra en la figura
1, el eje de flujo axial (25) girará al mismo tiempo, y se generará
el flujo de circulación del material a ser tratado en el tanque.
Además, cuando el eje de flujo axial (25a) se proporciona de forma
separada del eje de transmisión (16a) como se muestra en la figura 3
en un estilo biaxialmente concéntrico, el flujo de circulación del
material a ser tratado se generará mediante la rotación del eje de
flujo axial (25a) mediante una fuente de accionamiento diferente de
la fuente de accionamiento para el eje de transmisión (16a).
El material a ser tratado que circula dentro del
tanque entra en el espacio exterior (13) del espacio de tratamiento
(12) a través de la toma de entrada de flujo (26) de la cámara de
dispersión (4), y fluye en el espacio interior (14). Durante este
periodo, el medio de dispersión (11) al cual se da el movimiento
mediante el rotor (15) funciona para molturar finamente las
partículas sólidas en el material a ser tratado mediante la fuerza
de impacto o la fuerza de molturación generada entre el medio de
dispersión y las partículas finamente molturadas se dispersan en un
líquido y a continuación se descarga solamente el material
dispersado en el tanque a través de la pantalla (37), y mediante la
repetición de esta operación, el material puede ser dispersado al
nivel de dispersabilidad deseado.
Cuando la dispersión de pigmentos difícilmente
dispersables fue conducida mediante la utilización del aparato como
se muestra en la figura 1, el tamaño de partícula deseado (de máximo
0.2 mm) podía llevarse a cabo en 5 minutos de tiempo permanente,
mientras que lleva 50 minutos mediante un aparato convencional de
dispersión de tipo inmersión.
El aparato de la presente invención está
construido como se ha descrito anteriormente, por ejemplo, el
material a ser tratado se dispersa mediante el tratamiento de
dispersión de tipo anular en la cámara de dispersión, llevando a una
dispersión de mayor nivel tal como se compara con la dispersión
hecha mediante álabes de agitación que utilizan clavijas o
espárragos. Cuando el eje de flujo axial se proporciona de forma
separada del eje de transmisión en un estilo biaxial concéntrico, y
estos se accionan de forma separada, la rotación del rotor y el
flujo de circulación en el tanque pueden controlarse a unas
condiciones óptimas para las propiedades del material a ser tratado.
Además, ya que el eje de flujo axial se inserta en la parte interior
del estator interior que constituye la cámara de dispersión y el eje
de flujo axial puede estar hecho para no tener contacto con el medio
de dispersión, es posible evitar la obturación o flujo de salida del
medio de dispersión a diferencia de los aparatos convencionales.
Claims (7)
1. Aparato de dispersión de tipo inmersión en el
que una cámara de dispersión que contiene un medio de dispersión es
sumergido en un tanque que contiene un material a ser tratado, el
material a ser tratado es circulado en la cámara de dispersión, y el
material a ser tratado es dispersado mediante la utilización del
medio de dispersión que se mueve dentro de la cámara de dispersión,
que comprende:
una cámara de dispersión,
un estator exterior cilíndrico (9) y un estator
interior cilíndrico (10) dispuesto dentro del estator exterior
cilíndrico para formar un espacio de tratamiento anular (12) en la
cámara de dispersión,
un rotor (15) insertado en el espacio de
tratamiento para dividir el espacio de tratamiento en un espacio
exterior (13) y un espacio interior (14),
un eje de transmisión (16, 16a) para girar el
rotor,
un eje (25, 25a) que está insertado en el lado
interior del estator interior,
álabes de flujo axial (33, 34, 35) que están
dispuestos en el eje de modo que permite a un material a ser tratado
fluible en el espacio de tratamiento de la cámara de dispersión,
una toma de circulación (40) formado en el rotor
de manera que un medio de dispersión contenido en el espacio de
tratamiento, junto con el flujo del material a ser tratado es
fluible a través del espacio exterior, fluye en el espacio interior
y retornable al espacio exterior, una toma de descarga (36) para el
material a ser tratado, formado en el estator interior,
y una pantalla (37) dispuesta en la toma de
descarga, para separar el medio de dispersión del material a ser
tratado,
caracterizado por el hecho de que el rotor
(15) está provisto de un tramo superior de forma cónica, un elemento
de entrada (27) está frente al tramo superior del rotor en el que el
elemento de entrada tiene una toma de entrada de flujo en el centro
y cubre el tramo superior del rotor y entre el elemento de entrada y
el tramo superior del rotor, se forma un espacio cónico (29) que
comunica con el espacio exterior (13), y están formados salientes
(30) para evitar el flujo de salida del medio de dispersión en la
cara exterior del rotor y/o la cara interior del elemento de
entrada, que está frente al espacio cónico.
2. Aparato de dispersión de tipo inmersión según
la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el eje
(25) comunica con el eje de transmisión (16).
3. Aparato de dispersión de tipo inmersión según
la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el eje
de transmisión (16a) que gira el rotor es hueco; el eje (25a) que
pasa a través del eje de transmisión hueco (16a) y el extremo
inferior del eje (25a) se prolonga en el lado interior del estator
interior (10).
4. Aparato de dispersión de tipo inmersión según
la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que una
superficie de control de flujo (41) tales como desnivel, salientes,
hendiduras espirales o similares está formada en el lado exterior
del rotor (15).
5. Aparato de dispersión de tipo inmersión según
la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la
superficie de control de flujo (41) está formada en la cara exterior
del rotor (15) y la cara exterior del estator interior (10).
6. Aparato de dispersión de tipo inmersión según
la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la
superficie de control de flujo (41) está formada en las caras
interior y exterior del rotor (15), la cara interior del estator
exterior (9) y la cara exterior del estator interior (10).
7. Aparato de dispersión de tipo inmersión según
la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que
alrededor de 1/7 hasta 1/5 en altura desde la parte superior de la
cara exterior del rotor (15) es una cara plana (42) y, la superficie
de control de flujo (41) está formada por debajo de la cara
plana.
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