專利名稱：攪拌裝置、循環(huán)清潔裝置以及循環(huán)管線系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及攪拌裝置、附設于攪拌裝置的循環(huán)清潔裝置、以及具有該循環(huán)清潔裝置的循環(huán)管線系統(tǒng)(line system)。
背景技術：
目前，一般涂料、墨水等著色液使用的是在清漆等中調配有顏料漿的產品。顏料漿一般是經(jīng)過這樣的工序進行生產的即，調配顏料、樹脂、有機溶劑等原料，在攪拌裝置中進行混合并作為攪拌基料，使該攪拌基料數(shù)次通過顆粒攪拌(beads mill)分散裝置等連續(xù)式分散裝置來進行顏料的分散。
具體地說，一般采用這樣的步驟即，向分散裝置供給儲藏在供給槽中的未處理的顏料漿，將通過分散裝置而分散得到的顏料漿暫時儲藏在接收槽內，在結束了第一次顏料分散處理之后，再相反地將儲藏在接收槽內的顏料漿返回到分散裝置中進行分散，將經(jīng)過了第二次顏料分散處理后的顏料漿返回到原來的供給槽內并儲藏，然后，通過多次重復這些處理來進行顏料的分散。但是，在上述生產工序中，存在這樣的問題即，需要供給槽和接受槽這兩個槽以及需要進行這些槽之間的切換操作。
因此，通過循環(huán)管線來連接攪拌裝置和分散裝置，通過使顏料漿在兩個裝置間循環(huán)，而出現(xiàn)了將供給槽與接收槽合二為一的技術(例如，參照專利文獻1、專利文獻7)。
現(xiàn)有的顆粒攪拌裝置(參照專利文獻1～3)具備有通過由轉子的旋轉所產生的離心力作用來分離顏料漿和分散媒介的機構，其具有這樣的優(yōu)點即，處理能力(流量)大，因為能夠進行循環(huán)分散而使用一個槽即可完成，因為可以由一個槽來進行處理，所以無需進行供給槽和接收槽之間的切換操作。
可是，即便是使用上述的顆粒攪拌裝置來進行顏料的分散混合處理，也存在下述這樣的不足之處即，在由攪拌裝置所進行的攪拌混合不充分的情況下，當攪拌基料通過攪拌裝置(例如，錨(anchor)型、螺旋槳型)而流入以及流出時，存在發(fā)生短路的可能性，另外，如果在槽內存在流動性差的滯留部分，則顏料分散的效率降低。
因此，為了高效率地進行在攪拌裝置內的攪拌混合，開發(fā)出了具備有高速攪拌機和除去滯留在槽壁上的攪拌基料的低速錨型攪拌葉片的雙軸攪拌器。
可是，還存在下述這樣的問題即，該雙軸攪拌器的設備的成本高昂，以及由于槽壁和錨型攪拌葉片之間的間隔狹窄，所以使得通過噴射清潔溶劑來進行的清洗變得困難，因此，在用于頻繁地進行品種更換的涂料生產時，其清潔性較差。
另外，除了上述攪拌裝置之外，例如一直以來眾所周知的有單軸攪拌器(例如，參照專利文獻4、5)，這些攪拌裝置僅僅適用于均勻地混合槽內的處理液，在其用于將處理液從設置于該槽上部的回流配管送入到槽內部后，從槽下部取出，再將被取出的處理液通過分散裝置返回到該回流配管內的循環(huán)分散系統(tǒng)的情況下，存在這樣的缺點即，隨著槽內的處理液的循環(huán)流加快，由于從回流配管供給的處理液從槽下部瞬間被取出，因此，在槽內不混合并發(fā)生短路。另外，刮離攪拌裝置的槽內壁面部的處理液來進行混合循環(huán)的效果與錨型攪拌葉片相比較弱，因此，由于構造粘性較高的顏料漿容易滯留在槽內的壁面上，而存在混合攪拌性較差這樣的缺點。
為了解決上述各個問題，本發(fā)明人等對攪拌葉片進行改良，提出這樣一種攪拌裝置能夠適用于大流量循環(huán)系統(tǒng)，在多品種的處理液、液量的變動、從低粘度到高粘度的粘度不同的處理液的混合分散性或者清潔性等方面優(yōu)越的攪拌裝置(參照專利文獻6)。
另外，在生產涂料等著色液的工藝中，常常存在多品種少量生產的情況，當每次更換顏色時需要清洗攪拌槽的其他顏料漿接觸的部位，但是，在現(xiàn)有的清洗工藝中，存在這樣的清潔裝置例如，從連接清潔液容器的清潔噴嘴向攪拌槽噴射清潔液(例如，參照專利文獻6)。該清潔裝置以淋浴狀從清潔噴嘴噴射出清潔液容器內的清潔液，沖洗附著在攪拌槽的內壁和攪拌葉片表面的顏料漿。從清潔噴嘴向攪拌槽內噴射的清潔液立即被從攪拌槽的底部抽取并收集，以進行循環(huán)。
專利文獻1特開平8-266880號公報專利文獻2特公平6-28745號公報專利文獻3特開2002-204969號公報專利文獻4特許第3224498號公報專利文獻5特公平1-37173號公報專利文獻6特許第3189047號公報專利文獻7特開2002-306940號公報發(fā)明內容可是，在顆粒攪拌機內，因為分散媒介和轉子或容器之間的摩擦以及分散媒介之間的摩擦而產生的熱量，與顆粒攪拌機的容器中的冷卻量相比較大，所以，顏料漿的溫度上升。顏料漿因為溫度上升而有時會發(fā)生變質，顏料漿發(fā)生的熱量隨著粘度的升高而變得顯著。
因此，本發(fā)明的第一目的在于提供一種攪拌裝置，是由本發(fā)明人提出的上述改良型攪拌裝置，對扁平攪拌葉片以及攪拌槽進行進一步的改良，主要是提高冷卻效率。
另外，由本發(fā)明人提出的上述現(xiàn)有改良型攪拌裝置，通過使清潔液循環(huán)，能夠清洗扁平攪拌葉片以及攪拌槽內壁，由于采用扁平攪拌葉片，所以與上述現(xiàn)有的雙軸攪拌器相比，清潔性格外優(yōu)越，但是，出現(xiàn)了這樣的情況即，附著在扁平攪拌葉片的周端面(平坦面)上的顏料漿或者附著在攪拌槽底部的顏料漿稍微難以脫落。
在清洗上述現(xiàn)有的改良型攪拌裝置的情況下，例如，在攪拌槽內存留清潔液，通過使扁平攪拌葉片正逆向旋轉來清洗扁平攪拌葉片以及攪拌槽內壁。另外，此時，清潔液通過在連接顆粒攪拌機和攪拌裝置的循環(huán)通路內進行循環(huán)，而使顆粒攪拌機的內部同時也得到了清洗。
本發(fā)明人等銳意進行研究，結果，在包括現(xiàn)有改良型攪拌裝置的現(xiàn)有技術中發(fā)現(xiàn)了如下問題由于攪拌葉片的周端緣如圖8以截面所示那樣為平坦面，所以，在進行循環(huán)分散時，附著在攪拌葉片周圍的平坦面上的顏料漿容易滯留，使得分散性能降低，此外，附著在攪拌葉片的平坦面上的顏料漿容易固定，即使通過從清潔噴嘴噴射的清潔液也不能充分地進行清潔。
此外，本發(fā)明人等還發(fā)現(xiàn)了這樣的問題即，從設置在攪拌槽的上部的處理液供給口供給、從設置在底部的處理液取出口排出，并經(jīng)過與顆粒攪拌機連接的循環(huán)通路而在攪拌裝置和顆粒攪拌機之間循環(huán)的清潔液的流動，有時在攪拌槽的底部也有滯留。
因此，本發(fā)明的第二目的在于提供一種使攪拌葉片以及攪拌槽的清潔性得到提高的攪拌裝置。
此外，在清洗攪拌槽等的現(xiàn)有的清潔裝置中，直到得到充分的清潔為止需要大量的清潔液。
而且，如果使用配管來連接攪拌裝置和分散裝置，則在更換顏色時為了清洗配管而不使配管內殘留有清潔液等，需要通過分解配管等來對其進行清洗，因此，導致花費大量勞力，從而生產成本顯著增加。
因此，本發(fā)明的第三目的在于提供一種可以削減清潔液使用量的循環(huán)清潔裝置。
而且，本發(fā)明的第四目的在于提供一種這樣的循環(huán)管線系統(tǒng)即，在用配管連接的攪拌裝置和分散裝置的系統(tǒng)中，能夠在削減清潔液使用量的同時，削減用于清洗的勞力。
為了實現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明的攪拌裝置，其特征在于包括在上部具有處理液供給口、在底部具有處理液取出口、并且圓周呈圓筒狀的攪拌槽，垂直設置在攪拌槽內部的旋轉軸，以及安裝在該旋轉軸上的扁平攪拌葉片；其中，所述扁平攪拌葉片具有從所述旋轉軸的底部向側面方向延伸的底部扁平攪拌葉片部、以及從該底部扁平攪拌葉片部的兩側端上部向上方延伸并呈矩形形狀的上部扁平攪拌葉片部，所述攪拌槽的內徑(a)和所述底部扁平攪拌葉片部的葉片直徑(b)的尺寸比(b/a)為0.6～0.9，所述底部扁平攪拌葉片部的高度(c)和所述上部扁平攪拌葉片部的高度(d)的尺寸比(d/c)為1～4，在所述旋轉軸以及所述扁平攪拌葉片的內部形成有用于使冷媒流通的流路。
所述攪拌裝置優(yōu)選在所述攪拌槽的周圍還具有包覆型冷卻器。
另外，為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明的攪拌裝置，其特征在于包括在上部具有處理液供給口、在底部具有處理液取出口、并且圓周呈圓筒狀的攪拌槽，垂直設置在攪拌槽內部的旋轉軸，以及安裝在該旋轉軸上的扁平攪拌葉片；所述扁平攪拌葉片具有從所述旋轉軸的底部向側面方向延伸的底部扁平攪拌葉片部、以及從該底部扁平攪拌葉片部的兩側端上部向上方延伸并呈矩形形狀的上部扁平攪拌葉片部，所述扁平攪拌葉片的周緣部通過在表里兩面上形成的傾斜面而構成尖細狀。
優(yōu)選所述扁平攪拌葉片的周緣部具有通過所述傾斜面而形成的V字狀的端面形狀，該各個傾斜面和扁平攪拌葉片的平坦面構成的角度(θ1)在100度～140度的范圍內。
優(yōu)選所述攪拌槽的底部形狀為底部是狹窄的圓錐形狀或者圓錐臺形狀，所述底部扁平攪拌葉片部的底邊形狀形成為隔開規(guī)定間隙而與所述攪拌槽的底面平行。
優(yōu)選所述攪拌槽的底部圓錐面和水平面構成的角度(θ2)具有5度～30度的傾斜度。
優(yōu)選所述底部扁平攪拌葉片部的葉片直徑(b)和上部扁平攪拌葉片部的寬度(e)的尺寸比(e/b)為0.05～0.2。
此外，為了實現(xiàn)上述第三目的，本發(fā)明的循環(huán)清潔裝置，其特征在于是一種附設在用于攪拌顏料漿的攪拌裝置上的循環(huán)清潔裝置，包括儲存清潔液的清潔液容器，吸引該清潔液容器內的液體并向所述攪拌槽內供給的第一泵，以及吸引口連接在設置于所述攪拌槽的底部的取出口，同時，吐出口通過循環(huán)清潔用配管而連接在所述清潔液容器的供給口的第二泵。
所述循環(huán)清潔裝置中，優(yōu)選還具有接收清潔廢液的廢液容器，為了將從所述第二泵吐出的液體排出到廢液容器而在所述循環(huán)清潔用配管的中途設置進行切換的第一方向切換閥。
而且，為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述第四目的，本發(fā)明的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于包括所述循環(huán)清潔裝置，具有攪拌葉片以及攪拌槽的所述攪拌裝置，以及用于將由二次粒子構成的顏料的凝集體分成為一次粒子、并使其在顏料漿中分散的分散裝置；為了將從所述第二泵吐出的液體供給到所述分散裝置而在所述循環(huán)清潔用配管的中途設置進行切換的第二方向切換閥；通過循環(huán)分散用配管連接所述分散裝置的排出口和所述攪拌槽的供給口。
在循環(huán)分散系統(tǒng)中，優(yōu)選具有接收結束了分散處理的顏料漿的制品容器；為了將從所述第二泵吐出的液體排出到所述制品容器而在所述循環(huán)分散用配管的中途設置進行切換的第三方向切換閥。
循環(huán)分散系統(tǒng)的分散裝置優(yōu)選構成為所述分散裝置是環(huán)型顆粒攪拌機，其包括具有供給將要分散的顏料漿的供給口以及排出分散了的顏料漿的排出口的罐，以及為了在和該罐內壁之間形成用于進行分散的環(huán)狀間隙而配置于所述罐內的外周面為圓筒狀的轉子；形成從所述環(huán)狀間隙通過所述轉子的內部并到達所述排出口的流路；在所述轉子內的所述流路的中途，設置有用于從顏料漿中離心分離出分散媒介的離心式分離裝置；在所述轉子上形成用于將離心分離后的分散媒介送出到所述環(huán)狀間隙的循環(huán)用開口部。
所述離心式分離裝置具有進行分散媒介的離心分離的旋轉體；優(yōu)選該旋轉體為葉輪。
所述離心式分離裝置具有進行分散媒介的離心分離的旋轉體；優(yōu)選該旋轉體為旋轉圓盤。
優(yōu)選所述轉子的旋轉驅動軸為中空軸，同時，在該中空軸上形成連通所述排出口的排出開口部。
優(yōu)選在所述罐的一端配置有所述罐的供給口；在所述罐的另一端，還具有配置在所述轉子的內側的大致呈圓筒狀的定子；在該定子和所述轉子之間形成有構成所述流路的一部分的間隙。
優(yōu)選在所述轉子的所述中空軸內插入有所述旋轉體的旋轉驅動軸；在所述轉子的所述中空軸內周壁和所述旋轉體的旋轉驅動軸之間形成有構成至所述排出開口部的流路間隙。
優(yōu)選所述轉子的旋轉驅動軸和所述旋轉體的旋轉驅動軸配置成同心狀。


圖1表示的是本發(fā)明的攪拌裝置的一個實施方式的縱截面圖。
圖2表示的是部分省略圖1中的作為攪拌裝置的構造要素的扁平攪拌葉片的內部構造的縱截面圖。
圖3表示的是圖1的攪拌裝置的縱截面圖。
圖4是圖1中的A-A線的截面圖。
圖5是圖1中的B-B線的截面圖。
圖6表示的是作為本發(fā)明的攪拌裝置的構造要素的扁平攪拌葉片的其他方式，相當于圖1中B-B線的截面的截面圖。
圖7表示的是圖1中的作為攪拌裝置的構造要素的扁平攪拌葉片的作用的說明圖。
圖8表示的是現(xiàn)有扁平攪拌葉片的使用狀態(tài)的水平截面圖。
圖9表示的是本發(fā)明的循環(huán)清潔裝置以及具有該循環(huán)清潔裝置的循環(huán)分散系統(tǒng)的一個實施方式的系統(tǒng)圖。
圖10表示的是裝入圖9的系統(tǒng)中的分散裝置的縱截面圖。
圖11是圖10中的A-A線的截面圖。
符號說明1 攪拌裝置2 攪拌槽2a 包覆型冷卻器3 旋轉軸4 扁平攪拌葉片4a 底部扁平攪拌葉片4b 上部扁平攪拌葉片5 處理液供給口6 處理液取出口12 流路14 第二泵15 分散裝置16 循環(huán)分散用配管17 第二方向切換閥18 第三方向切換閥19 制品容器20 清潔液容器
21 清潔噴嘴22 循環(huán)清潔用配管23 第一方向切換閥24 第一泵32 供給口33 罐34 轉子36 流路37 離心式分離裝置38 葉輪39 循環(huán)用開口部60 定子80 循環(huán)清潔裝置100循環(huán)分散系統(tǒng)X 環(huán)狀間隙具體實施方式
下面，參照圖1～圖3對本發(fā)明的攪拌裝置的第一實施方式進行說明。圖1表示的是攪拌裝置內部構造的縱截面圖，圖2表示的是部分省略圖1中的扁平攪拌葉片部的內部構造的縱截面圖。
攪拌裝置1包括攪拌槽2、垂直于攪拌槽2的槽內中心部而設置的旋轉軸3、以及安裝在旋轉軸3上的作為攪拌葉片的扁平攪拌葉片4。
攪拌槽2在上部具備處理液供給口5，在底部具備處理液取出口6，同時，其圓周側面為圓筒狀，在其圓周具備包覆型冷卻器2a。
包覆型冷卻器可以采用公知的構造，能夠使冷卻水等冷媒在其內部循環(huán)。攪拌槽2的底部形狀形成為底部呈狹窄圓錐臺形狀。另外，攪拌槽2在上部設置有清潔液供給口7、7。
扁平攪拌葉片4具有從旋轉軸3的底部向側面延伸的底部扁平攪拌葉片部4a、以及從底部扁平攪拌葉片部4a的兩側端上部向上方延伸并呈矩形形狀的上部扁平攪拌葉片部4b。
底部扁平攪拌葉片部4a，由其底邊形狀與攪拌槽2的底部圓錐面平行的傾斜邊而構成，在與攪拌槽2的底面之間具有規(guī)定間隙。
上部扁平攪拌葉片部4b相對于旋轉軸3左右對稱地配置。旋轉軸3通過配置在槽外的驅動裝置8并經(jīng)由滑輪9、傳動帶10、滑輪11來進行旋轉驅動，通過旋轉軸3旋轉驅動，使得扁平攪拌葉片4一邊沿著圓周方向旋轉一邊通過攪拌槽2的呈圓筒狀的內周壁面附近。
在旋轉軸3以及扁平攪拌葉片4內設置有用于通過旋轉軸3而使冷媒通入扁平攪拌葉片4的內部的流路12。形成在扁平攪拌葉片4內的流路12優(yōu)選被設置在底部扁平攪拌葉片部4a以及上部扁平攪拌葉片部4b中。作為冷媒的冷卻水可以使用被圖外的冷卻裝置冷卻到-10℃～10℃的水。
在圖示例子中，旋轉軸3的內部為雙層管構造，冷媒如圖2箭頭所示的方向流動，在通過由內側的管3a所形成的流路12并流過形成在扁平攪拌葉片4的內部的流路12之后，通過由上述雙層管的外側的管3b所形成的流路12而被排出。在旋轉軸3的上端安裝有與雙層管對應的復式回轉接頭13，即使在旋轉軸3的旋轉過程中，也可以從旋轉軸的上端供給并排出冷媒。
如圖3所示，底部扁平攪拌葉片部4a被設計成攪拌槽2的內徑a和葉片直徑b的尺寸比(b/a)為0.6～0.9，優(yōu)選在0.6～0.8的范圍內。這是因為，如果尺寸比(b/a)不到0.6，則由于與攪拌槽2的內徑相比葉片直徑過小，而滯留在槽壁面上的顏料漿會增多，另一方面，如果尺寸比(b/a)超過0.9，則由于與攪拌槽2的內徑相比葉片直徑過大，而很容易產生顏料漿的短路。
此外，扁平攪拌葉片4被設計成底部扁平攪拌葉片部4a的高度c和上部扁平攪拌葉片部4b的高度d的尺寸比(d/c)為1～4，優(yōu)選在1～3的范圍內。這是因為，如果該高度尺寸比(d/c)不到1，即上部扁平攪拌葉片部4b的高度d與底部扁平攪拌葉片部4a的高度c相比過低，則存在這樣的缺點因為攪拌時的所需動力變大，制品的成本會增高或者因為給與機械負擔而使其加速老化，此外，還容易引起顏料漿的短路的發(fā)生；另一方面，如果尺寸比(d/c)超過4，即上部扁平攪拌葉片部4b的高度d與其底部扁平攪拌葉片部4a的高度c相比過高，則存在這樣的缺點在槽內不能均勻地混合顏料漿。
而且，扁平攪拌葉片4被設計成扁平攪拌葉片4的整體高度h(d+c)和攪拌槽2的內徑a的尺寸比(h/a)為0.8～1.5，優(yōu)選在1.0～1.3的范圍內。這是因為如果該高度之尺寸比(h/a)不到0.8，即扁平攪拌葉片4的整體高度h與攪拌槽2的內徑a相比過短，則存在容易發(fā)生顏料漿短路這樣的缺點；另一方面，如果尺寸比(h/a)超過1.5，即扁平攪拌葉片4的整體高度h與攪拌槽2的內徑a相比過長，則存在顏料漿在槽內不能被均勻混合這樣的缺點。
呈矩形形狀的上部扁平攪拌葉片部4b是在高度方向上延長的矩形形狀的葉片，其寬度e和底部扁平攪拌葉片部4a的葉片直徑b的尺寸比(e/b)被設計成0.05～0.2，優(yōu)選在0.06～0.15的范圍內。這是因為如果尺寸比(e/b)不到0.05，則刮離存在于槽內面附近的顏料漿的效果減小，另一方面，如果超過0.2，則容易發(fā)生顏料漿的短路。
此外，底部扁平攪拌葉片部4a的高度c和葉片直徑b的尺寸比(c/b)優(yōu)選為0.4～1.0，更理想的是0.5～0.7。這是因為如果尺寸比(c/b)不到0.4，則攪拌效果降低，另一方面，如果尺寸比(c/b)超過1.0，則給與裝置的負擔增大，會加速老化。
扁平攪拌葉片4優(yōu)選由整片材料而構成。此外，構成扁平攪拌葉片4的材質并不受限制，可以使用一直以來的攪拌葉片所使用的材質，特別是從耐久性、強度方面考慮，優(yōu)選為不銹鋼，從清潔性方面考慮，優(yōu)選對表面進行鏡面加工，或者在表面進行特氟隆涂覆或者搪瓷加工。其中，在攪拌槽2的容量為500L的情況下，扁平攪拌葉片4的厚度為10～30mm。攪拌槽2的容量沒有特別的限制，一般大約在2L～大約10000L的范圍內。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，扁平攪拌葉片4如圖4以及圖5所示的截面形狀那樣，其整個周緣部由在表里兩面形成的傾斜面4c、4c而形成尖細形狀，具有V字狀的截面形狀。傾斜面4c、4c在圖4以及圖5所示的例子中為平坦面，但也可以由圖6的截面圖所示那樣的彎曲面而構成。此外，由傾斜面4c、4c形成的尖細形狀的末端，在圖4以及圖5所示的例子中表示為突尖狀，但是，例如也可以做成如圖6所示的帶有圓角的U字狀的截面形狀。其中，在圖4～圖6中僅表示了上部扁平攪拌葉片部4b的截面形狀，但是，底部扁平攪拌葉片部4a也是一樣的。
上述第一實施方式以及第二實施方式的攪拌裝置，主要組裝在與分散裝置連接的循環(huán)分散系統(tǒng)內而被使用。
下面，參照圖9～圖11對這種循環(huán)分散系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式進行說明。其中，在圖9～圖11中，在本實施方式中，以包括攪拌裝置1、由循環(huán)清潔用配管而連接在攪拌裝置1上的循環(huán)清潔裝置80、以及由循環(huán)分散用配管16而與攪拌裝置1連接的分散裝置15的循環(huán)分散系統(tǒng)100為例進行說明。
循環(huán)清潔裝置80包括儲存溶劑或者水等清潔液的清潔液容器20；吸引清潔液容器20內的清潔液并向攪拌槽2的清潔液供給口21a、21a供給的第一泵24；以及吸引口與設置于攪拌槽2的底部的處理液取出口6連接，同時，吐出口通過循環(huán)清潔用配管22與清潔液容器20的清潔液供給口20a連接的第二泵14。
在攪拌槽2的清潔液供給口21a、21a上具有清潔噴嘴21，由第一泵24壓送的清潔液通過清潔噴嘴21而以高壓淋浴狀噴射到攪拌槽2內以及作為攪拌葉片的扁平攪拌葉片4上。
積留在攪拌槽2內的清潔液通過第二泵14而從攪拌槽2的處理液取出口6被取出，通過循環(huán)清潔用配管22而再次返回到清潔液容器20內。
循環(huán)清潔裝置80還具有接收清潔廢液的廢液容器25，在循環(huán)清潔用配管22的中途設置有進行切換的第一方向切換閥23，使得由第二泵14排出的液體向廢液容器25排出。
在循環(huán)清潔用配管22的中途還設置有第二方向切換閥17，第二方向切換閥17能夠進行切換，使得由第二泵14排出的液體向分散裝置15供給。分散裝置15的排出口通過循環(huán)分散用配管16而與攪拌槽2的處理液供給口5連接。
在循環(huán)分散用配管16的中途設置有第三方向切換閥18，第三方向切換閥18能夠進行切換，使得由上述第二泵14排出的液體向制品容器19排出，制品容器19接收結束了分散處理的顏料漿。
分散裝置15沒有特別限制，可以使用一直以來眾所周知的顏料分散裝置，特別是，優(yōu)選使用能夠大流量處理的顆粒攪拌機，其中，最好是能夠使用如圖示例子那樣的小徑分散媒介的內藏離心式分離裝置的環(huán)型顆粒攪拌機。
分散裝置15如圖10的截面圖所示那樣，在形成有供給口32的罐(vessel)33內裝入有外周面為圓筒狀的轉子34。在罐33的內壁和轉子34的外周壁之間形成有用于進行顏料分散的環(huán)狀間隙X。
轉子34的旋轉驅動軸34a為中空軸，在該中空軸上形成有排出開口部35。從旋轉驅動軸34a的中空部34x通過轉子34的內部，在轉子34的底部開口而形成流路36。
分散媒介(未圖示)預先裝入罐33內，其粒徑除了可以使用一直以來所使用的超過3mm的之外，還可以使用0.05～0.3mm的微小直徑。
在轉子34的內部配置有用于從顏料漿進行離心分離穿過流路36而流來的分散媒介的離心式分離裝置37。在圖示的例子中，離心式分離裝置37采用的是以橫切流路36的方式而配置的葉輪38。為了將離心分離的分散媒介送出到環(huán)狀間隙X，在轉子34上設置有連通葉輪38的周圍空間和環(huán)狀間隙X的循環(huán)用開口部39。
葉輪38可以采用扁平葉片、箭狀葉片、扭轉葉片等各種葉片，在葉片的中心部具有向上吸引并向圓周方向推壓的作用，即作為離心泵的作用。葉輪38的旋轉驅動軸38a插入轉子34的中空部34x內，從轉子34的旋轉驅動軸34a突出。其中，圖中40、41、42為密封部材。
葉輪38如圖11所示，在葉輪38的頂面上具有中央開口的環(huán)型平板50。在該環(huán)型平板50和轉子34的葉輪收容空間天壁部之間的間隙內，如圖10所示，設置有圓環(huán)狀的機械密封51，使得分散媒介不會通過該間隙而被排出。
旋轉驅動軸34a、38a在圖示例子中分別通過傳動機構45而連接在共同的驅動源M上，但旋轉驅動軸34a、38a的驅動源也可以連接在不同的驅動源上。在圖示例子中，傳動機構45為由滑輪45a～45d和纏繞在滑輪45a～45d上的傳動帶45e、45f所組成的傳動機構，但是也可以采用齒輪傳動機構等其他眾所周知的傳動機構。
流路36連通著從轉子34的底部向葉輪38的中心部即葉輪38進行吸引作用的部分。通過環(huán)狀間隙X、流路36以及循環(huán)用開口部39而構成了從環(huán)狀間隙X連通葉輪38的中心部且經(jīng)過葉輪38的外周部再次到達環(huán)狀間隙X的循環(huán)通路。
可以在罐33的內底部大約中央部位固定定子60，通過在定子60和轉子34之間形成的間隙而形成流路。定子60做成這樣的形狀在通過葉輪38的旋轉而產生的吸入作用最強烈的中心部形成流路，這樣，具有進一步增強上述循環(huán)通路中的分散媒介以及顏料漿的循環(huán)的功能。定子60通過轉子34的內側和定子60的外壁之間的間隙而給予不同的速度，也和轉子34的外周同樣地起到進行分散的作用。在圖示的例子中，定子60的上部形成為切頭圓錐的圓柱體，可以采用圓錐形等各種形狀。
在罐33以及定子60的外周部設置有套管61、62，在套管61、62內分別從圖外的給水口而導入冷卻水，從圖外的排水口排出，以防止罐33內的溫度上升。
如果將罐33的內徑設為1，則上述分散裝置15的幾何學尺寸比最好在如下范圍罐33的內部空間的高度H1為1.0～2.0；定子60的外徑L1為0.5～0.7；轉子34的外徑L2為0.95～0.98；環(huán)狀間隙X的寬度X1為0.02～0.05；轉子34和定子60之間的間隙X2為0.02～0.05；連通葉輪38的部位的流路36的直徑L3為0.1～0.3；葉輪38的直徑L4為0.6～0.8；葉輪38的寬度H2為0.2～0.3；轉子34的旋轉驅動軸34a的內徑L5為0.3～0.4；循環(huán)用開口部39的高度H3為0.25～0.35；循環(huán)用開口部39的寬度L6為0.05～0.1。
另外，葉輪38的旋轉數(shù)優(yōu)選為轉子34的旋轉數(shù)的1.5～2.0倍。
葉輪38在上述實施方式中僅僅表示了一層，也可以設置兩層以上，也可以在葉輪38的周圍設置靜止引導葉片作為渦輪葉片。另外，作為離心式分離裝置37，也可以采用旋轉圓盤(未圖示)來代替葉輪38。在為旋轉圓盤的情況下，與葉輪相比，作為吸引泵的作用小，但具有使離心力作用于分散媒介的功能。另外，并不局限于圓盤狀，也可以采用球體、橢圓球體、傘狀體等通過旋轉而能夠離心分離分散媒介的各種形狀的旋轉體。
其中，作為離心式分離裝置，可以將葉輪固定在轉子34內，或者與之形成一體，也可以省略葉輪的旋轉驅動軸。在此情況下，葉輪的旋轉數(shù)(旋轉速度)和轉子的旋轉數(shù)相同，雖然減少了離心分離作用，但可以削減零件個數(shù)。
此外，也可以在轉子34的外周面上設置多根銷釘?shù)韧黄?，以提高攪拌效果?br> 另外，葉輪38的旋轉驅動軸38a還可以向下方延伸，并從罐33的底部突出。
在具有上述構造的循環(huán)分散系統(tǒng)中，通過重復以下循環(huán)來進行循環(huán)分散預先切換第二方向切換閥17，使得從第二泵14吐出的液體向分散裝置一側供給，由攪拌裝置1所混合攪拌的顏料漿通過處理液取出口6而被從攪拌槽2中取出，通過第二泵14的驅動而經(jīng)由循環(huán)分散用配管16被向分散裝置15供給，將從分散裝置15被分散的顏料漿經(jīng)由處理液供給口5而供給到攪拌槽2內。
第二泵16壓送到分散裝置15內的顏料漿的送入量被適當?shù)乜刂圃诓粫蠓瘸^構造離心式分離裝置的葉輪38的離心分離能力的范圍內。
壓送到罐33內的顏料漿一邊與分散媒介一起由轉子34進行攪拌，一邊向著罐33的內壁和轉子34的外壁之間的環(huán)狀間隙X的下方送出，穿過轉子34的底部和罐33的底部之間的間隙，在轉子34的內壁和定子60的外壁之間的間隙上升。然后，通過配置在轉子34內部的葉輪38的離心泵作用而從轉子34的中心部吸入葉輪38內。
吸入葉輪38的顏料漿和分散媒介的混合物，受到由葉輪38以及其外側的轉子34的旋轉產生的離心力的作用，通過比重差而被分離成分散媒介和顏料漿。比重較大的分散媒介被吐出到外周部，通過在轉子34上形成的多個循環(huán)用開口部39而返回到罐33的內壁和轉子34的外壁之間的環(huán)狀間隙X。然后，與顏料漿再次混合，在罐33的內壁和轉子34的外壁之間的環(huán)狀間隙X下降。
這樣，分散媒介重復這樣的循環(huán)通過顏料漿的流動而從環(huán)狀間隙X向轉子內部的流路36移動，通過葉輪38并經(jīng)由循環(huán)用開口部39而返回原來的位置。在此期間，調配在顏料漿中的顏料的凝集粒子體(二次粒子)在罐33的內壁和轉子34的外壁之間的環(huán)狀間隙X中通過由與分散媒介的沖撞而產生的強大剪切作用而被分散為一次粒子。
通過葉輪38而與分散媒介分離的顏料漿，在轉子34的旋轉驅動軸34a的中空部34x和葉輪38的旋轉驅動軸38a之間的間隙上升，經(jīng)由在轉子34的旋轉驅動軸34a上形成的排出開口部35而從排出口33a排出。被排出的顏料漿通過循環(huán)分散用配管16而返回到攪拌槽2內。通過該重復循環(huán)來進行循環(huán)分散。
這樣，在結束循環(huán)分散之后，通過第三方向切換閥18將顏料漿排出到制品容器19中，然后，清洗并除去殘存在攪拌槽2內或者分散裝置15內的顏料漿。
具體地說，在將顏料漿排出到制品容器19中之后，驅動第一泵24，從清潔液容器20向攪拌槽2供給清潔液。此時，通過從清潔噴嘴21以淋浴狀將清潔液進行高壓噴霧來進行初期清洗。
即便在攪拌槽2內在某種程度上存留清潔液，停止第一泵24，驅動第二泵14，使清潔液在攪拌槽2、分散裝置15、循環(huán)分散用配管16內循環(huán)，進行循環(huán)分散系統(tǒng)的循環(huán)清洗。此時，在攪拌槽2內存留清潔液，通過正向逆向旋轉構成攪拌葉片的扁平攪拌葉片4，而能夠清洗扁平攪拌葉片4和攪拌槽2的內壁。當清潔液在上述循環(huán)分散系統(tǒng)內循環(huán)期間，通過使分散裝置也驅動，而能夠更高效率地對分散裝置進行清洗。
由于循環(huán)清洗，使得清潔液的污濁程度增加，清潔液會逐漸喪失所期望的清潔能力，在此情況下，切換第二方向切換閥17以及第一方向切換閥23，一旦將清潔液排出到廢液容器25，就將新的清潔液追加到清潔液容器20內，可以再次進行上述循環(huán)分散系統(tǒng)的循環(huán)清洗。
當結束了上述循環(huán)分散系統(tǒng)的清洗之后，切換第二方向切換閥17，使得從第二泵14吐出的液體送入到清潔液容器20內，通過使清潔液在由攪拌槽2、循環(huán)清潔用配管22以及清潔液容器20所構成的循環(huán)清潔系統(tǒng)內循環(huán)，來進行上述循環(huán)清潔系統(tǒng)的循環(huán)清洗。其中，在該情況下，在循環(huán)清潔系統(tǒng)的循環(huán)清洗之前，可以事先將清潔液更換為新的清潔液。在循環(huán)清潔系統(tǒng)的清洗結束之后，切換第一方向切換閥23，將清潔廢液排出到廢液容器25內。
在上述說明中，說明了在循環(huán)清洗循環(huán)分散系統(tǒng)之后，進行循環(huán)清洗循環(huán)清潔系統(tǒng)的例子，但也可以先進行循環(huán)清潔系統(tǒng)的清洗。
上述的循環(huán)清洗工序，可以通過順序控制而自動地進行。即，將第一～第三方向切換閥23、17、18做成電磁閥，通過控制器控制第一～第三方向切換閥23、17、18的開閉、第一泵24以及第二泵14的驅動、停止，來使上述清洗工序依據(jù)預先設定的順序程序自動地進行。
此時，也可以通過液面?zhèn)鞲衅?未圖示)測出清潔液容器20以及(或者)攪拌槽2內的液面，將該檢測信號也輸入控制系統(tǒng)，一邊控制第一泵以及第二泵14的驅動、停止，一邊使清潔液在循環(huán)清潔管線內循環(huán)。在此情況下，清潔液的循環(huán)也可以是非連續(xù)的，而是間斷的。
另外，顏料漿優(yōu)選處理在粘度為0.01Pa·sec～100Pa·sec，特別是在0.1Pa·sec～10Pa·sec的范圍內，Ti值為1～10，特別是1～5的范圍內的。該Ti值為搖溶(thixotropic)指數(shù)的縮寫，為這樣的數(shù)值將以記載于JISK5101-6-2中的旋轉粘度法測定(溫度20℃、轉子旋轉數(shù)6以及60rpm)的數(shù)值換算成mPa·s，以6rpm的表觀粘度mPa·s/60rpm的表觀粘度mPa·s算出的數(shù)值。
此外，在顏料漿的粘度較高或者Ti值較高的情況下，由于顏料漿的附著力強，因此，攪拌槽2的內壁面、攪拌葉片8的表面以及配管之類的內面最好通過鏡面加工、特氟隆涂覆或者搪瓷加工等預先做成平滑。
根據(jù)具有上述第一實施方式的構造的攪拌裝置，通過Ti值較高的顏料漿或者粘度較高的顏料漿等，即使在僅以包覆型冷卻器而傳熱速度(冷卻速度)不充分的情況下，由于傳熱面積大，可以通過與處理液的接觸頻度高的扁平攪拌葉片冷卻，因此，也可以改善冷卻效率，相對于在攪拌槽2內的滯留時間而能夠在短時間內進行混合。這樣，在將上述第一實施方式的攪拌裝置用于上述循環(huán)分散系統(tǒng)中的情況下，可以提高分散性能。
此外，如上述第二實施方式所示，扁平攪拌葉片4的周緣部如果通過在表里兩面上形成的傾斜面4c、4c而形成尖細狀，那么，如圖7中以截面圖所示，伴隨著清潔液的流動(虛線箭頭)，在扁平攪拌葉片4做正向旋轉以及逆向旋轉時(圖7中僅圖示一方向)，附著在各個傾斜面上的顏料漿被清潔液的流動所推壓，而被高效率地除去。
此外，以這樣的效率觀點來看，在扁平攪拌葉片4的周緣部通過傾斜面4c、4c形成V字狀端面形狀的情況下，各個傾斜面4c最好和扁平攪拌葉片4的平坦面(正面或者背面)構成的角度θ1(參照圖4)在100度～140度的范圍內。這是因為如果該傾斜角度θ1不到100度，則顏料漿容易附著在平坦面上；如果傾斜角度θ1超過140度，則在扁平攪拌葉片4的強度降低的同時，在實施了氟樹脂涂覆或者搪瓷的情況下，在涂敷層上殘留有收縮應力，容易導致剝離。
另外，攪拌槽2如上所述，其底部形狀為底部狹窄的圓錐臺形狀，因此，當清潔液在分散管線內循環(huán)時，形成沿著底部的傾斜面的層流，其結果，附著在攪拌槽2的底部的顏料漿被高效率地除去。
以這樣的效率觀點來看，攪拌槽2的底部圓錐面和水平面構成的角度θ2(參照圖1)最好具有5度～30度的傾斜度。這是因為如果傾斜角度θ2不到5度，則顏料漿容易滯留在槽的胴部和底部的接合部周邊上，在進行循環(huán)清洗時，顏料漿難以流向處理液取出口6；如果傾斜角度θ2超過30度，則容易發(fā)生顏料漿的短路。
權利要求
1.一種攪拌裝置，其特征在于包括在上部具有處理液供給口、在底部具有處理液取出口、并且圓周呈圓筒狀的攪拌槽，垂直設置在攪拌槽內部的旋轉軸，以及安裝在該旋轉軸上的扁平攪拌葉片；其中，所述扁平攪拌葉片具有從所述旋轉軸的底部向側面方向延伸的底部扁平攪拌葉片部、以及從該底部扁平攪拌葉片部的兩側端上部向上方延伸并呈矩形形狀的上部扁平攪拌葉片部，所述攪拌槽的內徑(a)和所述底部扁平攪拌葉片部的葉片直徑(b)的尺寸比(b/a)為0.6～0.9，所述底部扁平攪拌葉片部的高度(c)和所述上部扁平攪拌葉片部的高度(d)的尺寸比(d/c)為1～4，在所述旋轉軸以及所述扁平攪拌葉片的內部形成有用于使冷媒流通的流路。
2.如權利要求1所述的攪拌裝置，其特征在于在所述攪拌槽的周圍還具有包覆型冷卻器。
3.如權利要求1所述的攪拌裝置，其特征在于所述扁平攪拌葉片的周緣部通過在表里兩面上形成的傾斜面而構成尖細狀。
4.一種攪拌裝置，其特征在于包括在上部具有處理液供給口、在底部具有處理液取出口、并且圓周呈圓筒狀的攪拌槽，垂直設置在攪拌槽內部的旋轉軸，以及安裝在該旋轉軸上的扁平攪拌葉片；所述扁平攪拌葉片具有從所述旋轉軸的底部向側面方向延伸的底部扁平攪拌葉片部、以及從該底部扁平攪拌葉片部的兩側端上部向上方延伸并呈矩形形狀的上部扁平攪拌葉片部，所述扁平攪拌葉片的周緣部通過在表里兩面上形成的傾斜面而構成尖細狀。
5.如權利要求3或者4所述的攪拌裝置，其特征在于所述扁平攪拌葉片的周緣部具有通過所述傾斜面而形成的V字狀的端面形狀，該各個傾斜面和扁平攪拌葉片的平坦面構成的角度(θ1)在100度～140度的范圍內。
6.如權利要求5所述的攪拌裝置，其特征在于所述攪拌槽的底部形狀為底部是狹窄的圓錐形狀或者圓錐臺形狀，所述底部扁平攪拌葉片部的底邊形狀形成為隔開規(guī)定間隙而與所述攪拌槽的底面平行。
7.如權利要求6所述的攪拌裝置，其特征在于所述攪拌槽的底部圓錐面和水平面構成的角度(θ2)具有5度～30度的傾斜度。
8.如權利要求1所述的攪拌裝置，其特征在于所述底部扁平攪拌葉片部的葉片直徑(b)和上部扁平攪拌葉片部的寬度(e)的尺寸比(e/b)為0.05～0.2。
9.一種循環(huán)清潔裝置，其特征在于是一種安裝在如權利要求1～8中的任一項所述的攪拌裝置上的循環(huán)清潔裝置；包括儲存清潔液的清潔液容器；吸引該清潔液容器內的液體并向所述攪拌槽內供給的第一泵；以及吸引口連接在設置于所述攪拌槽的底部的取出口，同時，吐出口通過循環(huán)清潔用配管而連接在所述清潔液容器的供給口的第二泵。
10.一種循環(huán)清潔裝置，其特征在于是一種安裝在用于攪拌顏料漿的攪拌裝置上的循環(huán)清潔裝置；包括儲存清潔液的清潔液容器；吸引該清潔液容器內的液體并向所述攪拌槽內供給的第一泵；以及吸引口連接在設置于所述攪拌槽的底部的取出口，同時，吐出口通過循環(huán)清潔用配管而連接在所述清潔液容器的供給口的第二泵。
11.如權利要求9或者10所述的循環(huán)清潔裝置，其特征在于還具有接收清潔廢液的廢液容器；為了將從所述第二泵吐出的液體排出到廢液容器而在所述循環(huán)清潔用配管的中途設置進行切換的第一方向切換閥。
12.一種循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于包括如權利要求9～11中的任一項所述的循環(huán)清潔裝置，具有攪拌葉片以及攪拌槽的所述攪拌裝置，以及用于將由二次粒子構成的顏料的凝集體分成為一次粒子、并使其在顏料漿中分散的分散裝置；為了將從所述第二泵吐出的液體供給到所述分散裝置而在所述循環(huán)清潔用配管的中途設置進行切換的第二方向切換閥；通過循環(huán)分散用配管連接所述分散裝置的排出口和所述攪拌槽的供給口。
13.如權利要求12所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于具有接收結束了分散處理的顏料漿的制品容器；為了將從所述第二泵吐出的液體排出到所述制品容器而在所述循環(huán)分散用配管的中途設置進行切換的第三方向切換閥。
14.如權利要求12或者13所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于所述分散裝置是環(huán)型顆粒攪拌機，其包括具有供給將要分散的顏料漿的供給口以及排出分散了的顏料漿的排出口的罐，以及為了在和該罐內壁之間形成用于進行分散的環(huán)狀間隙而配置于所述罐內的外周面為圓筒狀的轉子；形成有從所述環(huán)狀間隙通過所述轉子的內部并到達所述排出口的流路；在所述轉子內的所述流路的中途，設置有用于從顏料漿中離心分離出分散媒介的離心式分離裝置；在所述轉子上形成用于將離心分離后的分散媒介送出到所述環(huán)狀間隙的循環(huán)用開口部。
15.如權利要求14所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于所述離心式分離裝置具有進行分散媒介的離心分離的旋轉體；該旋轉體為葉輪。
16.如權利要求14所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于所述離心式分離裝置具有進行分散媒介的離心分離的旋轉體；該旋轉體為旋轉圓盤。
17.如權利要求14所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于所述轉子的旋轉驅動軸為中空軸；在該中空軸上形成連通所述排出口的排出開口部。
18.如權利要求14所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于在所述罐的一端配置有所述罐的供給口；在所述罐的另一端，還具有配置在所述轉子的內側的大致呈圓筒狀的定子；在該定子和所述轉子之間形成有構成所述流路的一部分的間隙。
19.如權利要求17所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于在所述轉子的所述中空軸內插入有所述旋轉體的旋轉驅動軸；在所述轉子的所述中空軸內周壁和所述旋轉體的旋轉驅動軸之間形成有構成至所述排出開口部的流路間隙。
20.如權利要求19所述的循環(huán)分散系統(tǒng)，其特征在于所述轉子的旋轉驅動軸和所述旋轉體的旋轉驅動軸配置成同心狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種這樣的攪拌裝置多品種的處理液、液量的變動、從低粘度到高粘度的不同粘度的處理液的混合分散性或者清潔性等優(yōu)越，也可以使冷卻效率提高。包括垂直設置在攪拌槽(2)的內部的旋轉軸(3)和安裝在旋轉軸(3)的扁平攪拌葉片(4)，扁平攪拌葉片包括從旋轉軸(3)的底部向側面延伸的底部扁平攪拌葉片部(4a)，以及從底部扁平攪拌葉片部(4a)的兩側端上部向上方延伸的呈矩形形狀的上部扁平攪拌葉片部(4b)，攪拌槽(2)的內徑(a)和底部扁平攪拌葉片部(4a)的葉片直徑(b)的尺寸比(b/a)為0.6～0.9，扁平攪拌葉片部(4a)的高度(c)和上部扁平攪拌葉片部(4b)的高度(d)的尺寸比(d/c)為1～4，在旋轉軸(3)以及扁平攪拌葉片(4)的內部形成有用于使冷媒流通的流路(12)。
文檔編號B01F3/12GK1887415SQ200510080729
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權日2005年6月30日
發(fā)明者松本宏幸, 庫本睦雄, 開正彥 申請人:關西涂料株式會社