JP2006205084A - Particle crusher - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は粒子粉砕装置に関し、それもあらゆる分野の粉体に対応できる乾式の粒子粉砕装置に関する。 The present invention relates to a particle pulverizer, and also relates to a dry particle pulverizer capable of handling powders in all fields.
従来の乾式粉砕装置は円筒状とされた粉砕槽を有しており、この粉砕槽の内部に複数のノズルを接線方向に配置して、そのノズルから高圧ガス(多くの場合は空気)を噴射させ、高速の旋回流を発生させて、そのなかに原料粉体を投入することで、その粉体と内壁、あるいは粉体同士の摩擦、衝突により粉体を微細に粉砕とするものとされている。 A conventional dry pulverization apparatus has a cylindrical pulverization tank. A plurality of nozzles are arranged in a tangential direction inside the pulverization tank, and high-pressure gas (in many cases, air) is injected from the nozzles. By generating a high-speed swirling flow and putting raw material powder into it, the powder is finely pulverized by friction and collision between the powder and the inner wall or between the powders. Yes.
しかしながら、この従来の粉砕装置によると、高圧空気を使用する場合、大型のコンプレッサを必要とし、多大のエネルギーが消費されることとなり、また、コンプレッサから発生する微量の油ミストを完全に除去することは困難でコンタミネーションの問題を有する。 However, according to this conventional pulverizer, when high-pressure air is used, a large compressor is required, and a great amount of energy is consumed, and a small amount of oil mist generated from the compressor is completely removed. Is difficult and has contamination problems.
空気に代えて窒素ガスを使用する場合は、多量のガスを消費することとなってコストが増大する。そして、多量のガスを使用すると、粉体とガスの分離に大型のサイクロンやバグフィルターを使用することとなり、粉体の回収率の低下を生じ、粉砕後の残存粉体の清掃にも多大の労力と時間を要することとなる。 When nitrogen gas is used instead of air, a large amount of gas is consumed, resulting in an increase in cost. When a large amount of gas is used, a large cyclone or bag filter is used to separate the powder and gas, resulting in a decrease in the powder recovery rate, and a great deal of cleaning of the residual powder after pulverization. It will take labor and time.
さらに、高圧ガスを扱うことは安全上の問題が生じるし、容器製造についても耐圧試験が不可欠となり、製造認可が必要となる等のコストが増大してしまう。
本発明が解決しようとする問題点はその運転に際して多大のエネルギーを必要とし、危険性があり、コンタミネーションに問題があり、粉体に水分や酸化等の化学的影響があり、清掃に労力と時間を要し、加えて装置の製造にコストがかかってしまうという点である。 The problems to be solved by the present invention require a great deal of energy for its operation, there is a danger, there is a problem with contamination, the powder has chemical influences such as moisture and oxidation, and labor is required for cleaning. Time is required, and in addition, the cost of manufacturing the device is increased.
この問題点を解決するために、本発明に係る粒子粉砕装置は気密容器を有し、その気密容器の底部に超音速ノズルを配し、前記気密容器の上部もしくは側部から排気管を循環ポンプの一次側に接続し、その循環ポンプの二次側を循環供給管を介して超音速ノズルに接続し、かつ、前記した排気管から分岐させた真空排気管に真空ポンプを設けるとともに、前記循環供給管にはガスボンベと連接されているガス補給管を連通させてあることを特徴とし、前記したガスボンベから供給されるガスはアルゴンガス等の不活性ガスであることを特徴としている。 In order to solve this problem, the particle pulverizing apparatus according to the present invention has an airtight container, a supersonic nozzle is arranged at the bottom of the airtight container, and an exhaust pipe is circulated from the top or side of the airtight container. The secondary side of the circulation pump is connected to the supersonic nozzle via the circulation supply pipe, and a vacuum pump is provided in the vacuum exhaust pipe branched from the exhaust pipe, and the circulation A gas supply pipe connected to a gas cylinder is connected to the supply pipe, and the gas supplied from the gas cylinder is an inert gas such as argon gas.
また、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した気密容器の内部には支持部材で支持され、外周縁が気密容器の内壁と離れた粉体反射部材を備えていることを特徴とし、前記した粉体反射部材は傘状に形成されていることを特徴としている。 The particle pulverizing apparatus according to the present invention includes a powder reflecting member supported by a support member inside the airtight container and having an outer peripheral edge separated from the inner wall of the airtight container. The body reflecting member is formed in an umbrella shape.
さらに、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した真空排気管の途中には真空排気主弁と小径とした真空排気バイパス弁を組み入れてあることを特徴とし、前記した循環ポンプのギヤー室にギヤー室真空排気管を設け、そのギヤー室真空排気管を前記した真空ポンプの一次側となる真空排気管に接続してあることを特徴としている。 Furthermore, the particle pulverizing apparatus according to the present invention is characterized in that a vacuum exhaust main valve and a vacuum exhaust bypass valve having a small diameter are incorporated in the middle of the vacuum exhaust pipe, and a gear chamber is provided in the gear chamber of the circulation pump. A vacuum exhaust pipe is provided, and the gear chamber vacuum exhaust pipe is connected to the vacuum exhaust pipe on the primary side of the vacuum pump described above.
そして、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した気密容器の内面に沿った薄板製の内筒を設け、この内筒の一部に連結した連結ロッドを気密貫通部を通して外部へ突出させ、その連結ロッドの突出部分に振動を与える手段を取り付けてあることを特徴とし、前記した振動を与える手段は高周波発生装置としたことを特徴としている。 The particle crusher according to the present invention is provided with a thin plate inner cylinder along the inner surface of the airtight container described above, and a connecting rod connected to a part of the inner cylinder protrudes to the outside through the airtight penetrating portion. A means for applying vibration is attached to the protruding portion of the rod, and the means for applying vibration described above is a high-frequency generator.
また、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した気密容器の上部または前記した排気管中にフィルターを設けてあることを特徴とし、前記したフィルターの一部に気密貫通部を貫通する伝動手段を介し、外部より振動を与える手段が設けられていることを特徴とし、前記した伝動手段として連結ロッド、外部より振動を与える手段として高周波発生装置を用いてあることを特徴としている。 Further, the particle pulverizing apparatus according to the present invention is characterized in that a filter is provided in the upper part of the above-mentioned airtight container or in the above-mentioned exhaust pipe, and through a transmission means penetrating a part of the above-mentioned airtight penetration part. Further, the present invention is characterized in that a means for applying vibration from the outside is provided, the connecting rod is used as the transmission means, and a high-frequency generator is used as means for applying vibration from the outside.
本発明に係る粒子粉砕装置は上記のように構成されている。そのため、駆動エネルギーが少なくて済み、複雑な部品や機構もなく装置が安価となり、ランニングコストも安くなり、故障が生じることも少なくなる。 The particle crusher according to the present invention is configured as described above. Therefore, less drive energy is required, the apparatus is inexpensive without complicated parts and mechanisms, the running cost is reduced, and the occurrence of failure is reduced.
また、高圧ガスを使用することがないので安全性が向上し、油分の混入もなくなるのでコンタミネーションの問題も解消され、粉体に水分や酸化、窒化等の化学反応による変質、影響が全くなくなるうえ、装置がコンパクトとなり分解も容易にできるので清掃に要する労力、時間も少なくて済むこととなる。 In addition, since no high-pressure gas is used, safety is improved and oil contamination is eliminated, so the problem of contamination is eliminated, and the powder is completely free from alterations and effects caused by chemical reactions such as moisture, oxidation, and nitriding. In addition, since the apparatus is compact and can be easily disassembled, labor and time required for cleaning can be reduced.
図として示す実施例のように構成することで実現した。 This was realized by configuring as in the embodiment shown in the figure.
次に、本発明の好ましい実施の一例を図1を参照して説明する。図1は本発明を実施した粒子粉砕装置の概略を示すブロック図である。 Next, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a particle pulverizing apparatus embodying the present invention.
図1にあって1は気密容器を示しており、この気密容器1は格別に図示しない覗き窓を有し、ジョイントによって一体に構成されたもので、その下部は逆円錐状に形成されている。この下部を逆円錐状としているのは上方から投入される原料としての粉体を気密容器1の中心に集めるためであり、この逆円錐状にこだわらず円筒状として、粉体を中心に掻き寄せるスクレーパを取り付ける構成とすることもできる。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an airtight container. This airtight container 1 has a viewing window (not shown) and is integrally formed by a joint, and its lower part is formed in an inverted conical shape. . The reason why the lower part is in an inverted conical shape is to collect the powder as a raw material charged from above at the center of the airtight container 1, and the cylindrical shape is used instead of the inverted conical shape, and the powder is scraped to the center. It can also be set as the structure which attaches a scraper.
この気密容器1内にあって上部には袋状をしたフィルター1aがその開口を下方に向けて取り付けられている。このフィルター1aは布、不織布、紙等製のものが使用され、着脱、交換が自在となっている。このフィルター1aはその一部に連結ロッド1fが連結され、その連結ロッド1fは気密貫通部1gを介して先端を気密容器1の外部へ突出し、その突出された先端にフィルター1aに振動を外部より与えるための高周波発生器1hに連結されている。 A filter 1a having a bag shape is attached to the upper portion of the airtight container 1 with its opening facing downward. The filter 1a is made of cloth, non-woven fabric, paper or the like, and can be attached and detached freely. The filter 1a has a connecting rod 1f connected to a part of the filter 1a. The connecting rod 1f projects the tip of the filter 1a to the outside of the hermetic container 1 through the airtight penetrating portion 1g. It is connected to a high frequency generator 1h for feeding.
図中1bは気密容器1の下部形状に合わせ、その内壁面に沿う形状とした内筒であり、この内筒1bは薄い板を用いて成形されており、数点で気密容器1内に支えられている。この内筒1bの一部にも連結ロッド1cが連結され、その連結ロッド1cは気密貫通部1dを介して先端を気密容器1の外部へ突出し、その突出された先端に内筒1bに振動を外部より与えるための高周波発生器1eに連結されている。 In the figure, reference numeral 1b denotes an inner cylinder that conforms to the shape of the lower part of the hermetic container 1 and conforms to its inner wall surface. This inner cylinder 1b is formed using a thin plate and is supported in the hermetic container 1 at several points. It has been. A connecting rod 1c is also connected to a part of the inner cylinder 1b. The connecting rod 1c protrudes from the airtight container 1 to the outside through the airtight penetrating portion 1d, and the inner cylinder 1b is vibrated at the protruded front end. It is connected to a high frequency generator 1e for giving from the outside.
尚、前記した高周波発生器1h、1eはモータ駆動のバイブレータ等に代替使用することも可能であるが、製作費用節減を考慮すれば、この高周波発生器1h、1e、連結ロッド1f、1cそれを通す気密貫通部1g、1d及び内筒1bの存在も省略してしまうことも可能である。 The high-frequency generators 1h and 1e can be used in place of a motor-driven vibrator or the like. However, in consideration of manufacturing cost savings, the high-frequency generators 1h and 1e, the connecting rods 1f and 1c are used. It is also possible to omit the presence of the airtight penetrating parts 1g and 1d and the inner cylinder 1b that pass therethrough.
また、前記した内筒1bの内壁、この内筒1bが無い場合には気密容器1の内壁には支持部材1jが架設され、その支持部材1jに傘状をした粉体反射部材1iがその周縁を内壁と隙間を隔てて装備されている。この粉体反射部材1iは清掃の容易化のため、着脱自在とされているが、固定してしまうこともできる。 In addition, a support member 1j is installed on the inner wall of the inner cylinder 1b, or the inner wall of the airtight container 1 when the inner cylinder 1b is not provided. Equipped with a gap from the inner wall. The powder reflecting member 1i is detachable for easy cleaning, but can be fixed.
前記した気密容器1の上部または側部には循環排気管4が接続されており、この循環排気管4には循環ポンプ2が接続されている。この循環ポンプ2には循環供給管8が連接され、この循環供給管8は気密容器1の下方に配備される供給弁9と接続されている。この供給弁9は超音速ノズル11と接続され、この超音速ノズル11が気密容器1の下部中央位置と接続されている。
A circulation exhaust pipe 4 is connected to the upper or side portion of the airtight container 1, and a circulation pump 2 is connected to the circulation exhaust pipe 4. A circulation supply pipe 8 is connected to the circulation pump 2, and the circulation supply pipe 8 is connected to a supply valve 9 disposed below the airtight container 1. The supply valve 9 is connected to a
また、前記した循環供給管8はガス補給管10によって、ガス補給弁10bを介して、アルゴンガスをはじめとする不活性ガスのガスボンベ10bと接続されている。さらに、循環ポンプ2のギヤー室2aと真空排気管5と真空ポンプ3の一次側でギヤー室排気管7で接続されている。
The circulation supply pipe 8 is connected to a gas cylinder 10b of an inert gas such as argon gas by a
さらに、前記した循環排気管4から、循環ポンプ2の一次側で真空排気管5が分岐されている。この真空排気管5は真空ポンプ3と接続されているが、その真空ポンプ3の一次側には真空排気主弁5bと真空排気バイパス管5a及びその真空排気バイパス管5aに小径の真空排気バイパス弁5cが設けられている。真空ポンプ3の二次側には大気放出管6が接続されている。 Further, a vacuum exhaust pipe 5 is branched from the circulation exhaust pipe 4 on the primary side of the circulation pump 2. The vacuum exhaust pipe 5 is connected to the vacuum pump 3, and the primary side of the vacuum pump 3 is a vacuum exhaust main valve 5b, a vacuum exhaust bypass pipe 5a, and a vacuum exhaust bypass valve having a small diameter on the vacuum exhaust bypass pipe 5a. 5c is provided. An atmospheric discharge pipe 6 is connected to the secondary side of the vacuum pump 3.
本実施例に係る粒子粉砕装置は上記のように構成されている。ここでその使用と作用を説明する。まず、粉砕材料(原料、試料)の粉体を気密容器1内に投入し、その最下部内に貯留しておく。ここでは真空排気主弁5b、真空排気バイパス弁5c、供給弁9、ガス補給弁10bは全て閉としておく。
The particle crusher according to the present embodiment is configured as described above. Here, its use and operation will be described. First, powder of pulverized material (raw material, sample) is put into the airtight container 1 and stored in the lowermost part thereof. Here, the vacuum exhaust main valve 5b, the vacuum
このスタンバイ状態から真空ポンプ3を駆動し、小径の真空排気バイパス弁5cを開とすると、全体の系から緩やかに残存空気が排気されていく。充分に低圧になったら真空排気バイパス弁5cを閉じ真空排気主弁5bを開けて、さらに低真空から高真空、超真空状態としていく。
When the vacuum pump 3 is driven from this standby state and the small-diameter vacuum
圧力が系の到達真空圧力にまで達したら、真空排気主弁5bを閉じ真空排気バイパス弁5cを開ける。また、ガス補給弁10bも開け、ガスボンベ10aから、アルゴンガスもしくは不活性ガスを供給しながら排気をすることで残存空気とガスを置換する。この時、ガス補給管10から循環供給管8へ流れたガスは循環ポンプ2のギヤー室2aからギヤー室真空排気管7を通り、真空排気管5へ流入され真空ポンプ3に吸引されていく。
When the pressure reaches the ultimate vacuum pressure of the system, the vacuum exhaust main valve 5b is closed and the vacuum
次いで、循環ポンプ2を起動させ、供給弁9を開けるとガスが循環を始める。供給弁9と接続された超音速ノズル11から噴射されたガスによって気密容器1内に貯留されていた粉体は上方に吹き上げられ、その粉体同士の衝突により、粉砕される。
Next, when the circulation pump 2 is started and the supply valve 9 is opened, the gas starts to circulate. The powder stored in the airtight container 1 is blown upward by the gas injected from the
吹き上げられた粉体は粉体反射部材1iに衝突してさらに粉砕され、その後反転して降下する。一部の粉体はガス流に乗り、粉体反射部材1iの周縁の隙間を通り、上方まで運ばれるが、気密容器1内の圧力が低くなっているため重力沈降による分離作用によって気密容器1の下方へ落下する。ここで、粉体反射部材1iの上面へ落下した粉体も、その粉体反射部材1iが傘状となっているため、その外壁面に沿って落下する。 The blown-up powder collides with the powder reflecting member 1i and is further pulverized, and then reverses and descends. A part of the powder rides on the gas flow, passes through the gap at the periphery of the powder reflecting member 1i, and is conveyed upward. However, since the pressure in the hermetic container 1 is low, the hermetic container 1 is separated by gravity sedimentation. Falls down. Here, the powder falling to the upper surface of the powder reflecting member 1i also falls along the outer wall surface because the powder reflecting member 1i has an umbrella shape.
この時に、高周波発生器1eが作用して、連結ロッド1cを通じて内筒1bを高周波振動させ、内筒1bの内壁面に粉体が付着してしまうことを防止する。 At this time, the high frequency generator 1e acts to vibrate the inner cylinder 1b through the connecting rod 1c to prevent the powder from adhering to the inner wall surface of the inner cylinder 1b.
また、図として示す実施例のようにフィルター1aを気密容器1内の上方に設けるのは粉体の回収効率の完全性を図るためであり、このフィルター1aに捕捉される一部の微粒子を定期的に高周波発生器1hによる振動を連結ロッド1fを介してフィルター1aを振動させて払い落とすこととなる。 Moreover, the filter 1a is provided above the inside of the airtight container 1 as in the embodiment shown in the drawing in order to ensure the completeness of the powder recovery efficiency, and some fine particles captured by the filter 1a are periodically removed. In particular, the vibration generated by the high frequency generator 1h is shaken off by vibrating the filter 1a via the connecting rod 1f.
さらに、格別に図示はしていないが循環排気管4の途中にフィルターを設ける場合もあり、これはフィルターの構成繊維が粉体に混入することを防止するためである。 Further, although not specifically illustrated, a filter may be provided in the middle of the circulation exhaust pipe 4 in order to prevent the constituent fibers of the filter from being mixed into the powder.
いずれにしても循環ポンプ2へ粉体の流入を防止し、循環ポンプ2及びその前後の配管に粉体が残存していると、粉体の種類を変えて操業するとき、異種粉体の混入可能性が生じるからフィルターを設けることが望ましい。一方、フィルターの清掃や交換には費用がかかるので、経済的理由からフィルターの設置を省略することもできる。従来の高圧ガスによる粉砕ではフィルターは不可欠のものであるが、本発明は真空を利用した重力沈降分離作用であるので、このフィルターの省略も可能となる。上記した運転を継続して行なうことで、粉体を微細に粉砕する。 In any case, when powder flows into the circulation pump 2 and powder remains in the circulation pump 2 and the pipes before and after the circulation pump, when different types of powder are used, It is desirable to provide a filter because of the possibility. On the other hand, since it is expensive to clean and replace the filter, the installation of the filter can be omitted for economic reasons. A filter is indispensable in conventional pulverization with high-pressure gas, but since the present invention is a gravity sedimentation action using vacuum, this filter can be omitted. By continuing the above operation, the powder is finely pulverized.
ここで、さらに具体例を説明すると、超音速ノズル11の入口圧が絶対圧で30kPa、出口圧が1kPa、流速マッハ3を得た。この時に循環ポンプ2の消費電力は2kw程度であった。
Here, a specific example will be described. The inlet pressure of the
気密容器1の上部では圧力がほとんど真空となっているため、吹き上げられた粉体は気流の影響をあまり受けることがなく、重力によって気密容器1の内壁面に沿って下方に降下し、また吹き上げられるという循環を繰り返す。粉体の粒径が衝突や摩擦によって小さくなってくると、内筒1bの内面に付着するようになり、粒径の大きなもののみが付着することなく落下して粉砕を受けるようになって、粒度分布が均一化してくる。更に、粒径を微細化するには、高周波発生器1eの出力を制御して、内筒1bへの粉体の付着度合いを変えればよい。 Since the pressure is almost vacuum at the upper part of the hermetic container 1, the blown-up powder is not affected by the air flow so much and falls down along the inner wall surface of the hermetic container 1 by gravity and blows up. It repeats the cycle of being. When the particle size of the powder becomes small due to collision or friction, it comes to adhere to the inner surface of the inner cylinder 1b, and only the large particle size falls without being attached and undergoes pulverization, The particle size distribution becomes uniform. Furthermore, in order to refine the particle size, the output of the high frequency generator 1e may be controlled to change the degree of powder adhesion to the inner cylinder 1b.
上記したように粉体が繰り返し粉砕を受けることにより、単位時間当たりの粉砕に要するエネルギーは少なくて済む。粉砕時間を任意に長くすることは可能であるが、10分間程度の操業で充分であった。モータを駆動させる電気代は最大値で決まるから大きなランニングコストダウンとなる。 Since the powder is repeatedly pulverized as described above, less energy is required for pulverization per unit time. Although the pulverization time can be arbitrarily increased, an operation of about 10 minutes is sufficient. Since the electricity cost for driving the motor is determined by the maximum value, the running cost is greatly reduced.
この粉砕装置はその系全体が大気圧以下の減圧(真空)状態とされているので、僅かのエアリークは生ずるものの、不活性ガスであるアルゴンガスを少量づつ導入し、同量を真空ポンプ3によって排気し続けることにより、リークしたエアを取り除き、純粋なアルゴンガス雰囲気となる。そのために、空気中の酸素、窒素による酸化や窒化、そして水分による加水分解等の化学的反応が生じることはない。また、アルゴンはその質量が大きいので、粉体を効率よく加速することができる。 Since the entire system of the pulverizer is in a reduced pressure (vacuum) state below the atmospheric pressure, a slight air leak occurs, but an argon gas which is an inert gas is introduced little by little, and the same amount is supplied by the vacuum pump 3. By continuing to exhaust, the leaked air is removed and a pure argon gas atmosphere is obtained. Therefore, chemical reactions such as oxidation and nitridation with oxygen and nitrogen in the air and hydrolysis with moisture do not occur. Moreover, since argon has a large mass, the powder can be accelerated efficiently.
1 気密容器
1a フィルター
1b 内筒
1c 連結ロッド
1d 気密貫通部
1e 高周波発生器
1f 連結ロッド
1g 気密貫通部
1h 高周波発生器
1i 粉体反射部材
1j 支持部材
2 循環ポンプ
2a ギヤー室
3 真空ポンプ
4 循環排気管
5 真空排気管
5a 真空排気バイパス管
5b 真空排気主弁
5c 真空排気バイパス弁
6 大気放出管
7 ギヤー室真空排気管
8 循環供給管
9 供給弁
10 ガス補給管
10a ガスボンベ
10b ガス補給弁
11 超音速ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 1a Filter 1b Inner cylinder 1c Connection rod 1d Airtight penetration part 1e High frequency generator 1f Connection rod 1g Airtight penetration part 1h High frequency generator 1i Powder reflecting member 1j Support member 2 Circulation pump 2a Gear chamber 3 Vacuum pump 4 Circulation exhaust Pipe 5 Vacuum exhaust pipe 5a Vacuum exhaust bypass pipe 5b Vacuum exhaust
Claims (11)
11. The particle pulverizing apparatus according to claim 10, wherein a connecting rod is used as said transmission means, and a high frequency generator is used as means for applying vibration from outside.
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