JP2015166063A - 粉体材料の混練装置または造粒装置 - Google Patents

粉体材料の混練装置または造粒装置 Download PDF

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正俊 藤田
行成 田邊
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【課題】粉体材料を混練または造粒するための混練装置または造粒装置において、駆動源となるモーター動力を小さくし、また大量の付着物が羽根及び容器へ残留しない混練装置または造粒装置を提供する。【解決手段】混練に用いる羽根7が、容器1の半径方向外方に水平に設けられる水平部8と、羽根の外方先端を上方へ屈曲させて設けられる先端曲げ部9からなり、水平部は材料を容器外周側へ送るための傾斜を有するガイド面10を備え、先端曲げ部は材料を容器の底面2と側面3で形成されるコーナー部4へ送るための傾斜を有する誘導面11を備えている、混練装置または造粒装置。【選択図】図1

Description

本発明は、粉体材料を混練するための混練装置、または混練後に粒状化し粒状物を得るための造粒装置に関する。
従来より、粉体材料を混合、混練して、粒状化し、使い勝手の良い造粒物として有効活用することが、多くの材料を対象として、各種産業にて行われている。例えば、製鉄所の高炉スラッジや、医薬、食品分野において、粉体材料の粒状化が実施されている。
特開2001−104767号公報には、粉体材料を造粒する造粒装置が開示されている。容器内を回転するかくはん羽根が、内部中空状に形成され、材料を内部へ取り込み混練する造粒装置が示されており、材料が容器の底面へ押し付けられて混練されるようになされている。
特開2001−104767号公報
この造粒装置を用いて粉体材料を造粒化する場合、かくはん羽根の中央部に設けられた内部中空域の内部へ材料が取り込まれる必要がある。
そのため、集められた材料が内部中空域に滞留し、かくはん羽根の回転抵抗となり、回転のための駆動源であるモーターの出力が必要以上に大きくなってしまい、造粒装置の動力が大型化し、コストアップとなってしまう。
また、粉体材料を造粒する場合、造粒装置内での材料の付着が大きな問題となる。水分を含んだ粉体材料を容器底面へ押し付けて混練を行うと、容器底面へ強固な付着物が残留してしまう。容器内へ残留物が残ると、次々に材料が付着し、成長して、容器への大量な付着の原因となってしまう。
本発明は、前述の問題を解決するため、駆動源となるモーター動力を小さくし、また大量の付着物が残留しない造粒装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、円筒形状の容器と、該容器内で羽根を放射状に設け回転可能になされた回転軸と、該回転軸を回転駆動させる駆動モータを備えた混練装置または造粒装置であって、前記羽根が容器の半径方向外方へ略水平に設けられる水平部と、羽根の外方先端を上方へ屈曲させて設けられる先端曲げ部からなり、前記水平部が傾斜を形成し材料を容器外周側へ送るガイド面を備え、前記先端曲げ部が傾斜を形成し材料を容器の底面と側面で形成されるコーナー部へ送る誘導面を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、羽根が材料を送るガイド面と誘導面を備えることで、材料が容器のコーナー部へ集められ、材料同士の密着による圧縮作用が行われ、材料の混練を効率良く実施することができる。これにより、十分に混練された材料による造粒物をモーター動力を大きくすることなく短時間で得ることができる。
また、羽根の先端曲げ部へ押圧面を備えることで、集められた材料がより圧縮され、さらに材料の混練を行うことができる。
また、容器のコーナー部が曲面で構成されることで、材料のコーナー部への圧縮を一様に等しく行うことが可能となり、均一な性状の造粒物を得ることができる。
また、材料をコーナー部へ集めて混練を行うので、容器全体への付着ではなく、コーナー部への付着のみを掻き取るスクレイパーを設けて、効果的に付着物を取り除くことができる。
本発明の実施例に係る混練造粒装置の断面図である。 本発明の実施例に係る羽根の斜視図である。 本発明の実施例に係る羽根の底面図である。 羽根のA矢視拡大断面図である。 羽根のB矢視拡大断面図である。 混練造粒装置の混合工程時の作用説明図である。 混練造粒装置の混練工程時の作用説明図である。
以下に本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明の実施例について、混練造粒装置を例に説明するが、本発明の効果作用は、この混練造粒装置のみに限らず、造粒工程を有しない混練装置であっても同様な混練作用を発現するものであり、本発明は本実施例の混練造粒装置に限定されない。
本発明を混練装置に適用する際には、後述の実施例と同様の装置を用いて混合工程と混練工程を実施するものである。
図1に本発明の実施例に係る混練造粒装置の断面図を示す。
実施例の造粒装置は、底面2と側面3から構成される円筒形状の容器1の中心部位へ容器1の底面2から回転軸5が挿通され、容器底部外方に設けられた図示しない駆動モーターにより回転可能に備えられている。
回転軸5には、容器底面2の近傍へ等間隔に放射状に設けられた羽根7が取り付けられている。
容器1のコーナー部4は、容器1を構成する底面2と側面3が組み合わされる容器1の底角部で形成される。
このコーナー部4は、底面2と側面3が直角で構成されても良いが、角部への材料の滞留を防ぐために曲率半径を有する曲面16で構成することで、後述する材料のはく離を容易にすることができる。
容器1の上部には図示しない蓋が備えられ、蓋には粉体材料を容器内へ投入する投入口と、水や薬剤などの液体材料を容器内へ投入する注水口が設けられている。
回転軸5には容器1の付着物を掻き取るスクレイパー14が、羽根7と同様に回転軸5へ放射状に取り付けられている。
図2に羽根の斜視図を示し、図3に羽根を下方から見た底面図を示している。
また、図1における羽根のA矢視拡大断面を図4に示し、B矢視拡大断面を図5に示す。
羽根7は、回転軸側の基部から容器の外周部外方へ向けて略水平に設けられる水平部8と、その水平部8の外方先端を上方へ屈曲させて設けられる先端曲げ部9から構成されている。
羽根7の水平部8には、材料を容器1の外周側へ送るための傾斜を形成するガイド面10が備えられている。
このガイド面10は、図4に示すように、羽根7の下面側に設けられ、水平部8の略中央部位から容器1の半径方向外方に向けて傾斜を形成している。ガイド面10の傾斜角度は、羽根7の半径方向外方の先端側になるにしたがって、漸次大きくなるように形成されている。
羽根7の先端曲げ部9は、羽根7の外方先端が上方へ持ち上げるように屈曲されて形成されており、先端曲げ部9の下面側には、前述の水平部8のガイド面10と連続して傾斜を形成し、図5に示すように、ガイド面10で送られた材料を容器1のコーナー部4へ送る誘導面11が備えられている。
この誘導面11は、羽根7の先端側へ向けて傾斜角度を漸次大きくし、材料が傾斜に沿って容器1のコーナー部4へ運ばれるようになされている。
そして、羽根7の外方最先端部位には、容器1のコーナー部4へ送られた材料を上方へ逃がさないように容器1の側面近傍まで延長させ、且つ羽7の最先端下面側へ平面で形成された押圧面12を備えている。
この押圧面12は、容器1のコーナー部4の上方に配置されるように羽根7の全長が設定されている。
本発明実施例の羽根7は、回転方向により異なる作用を発揮するようになされている。回転軸が、一方向に回転した場合には、前述の構成が当該回転方向側に形成されており、材料を容器1のコーナー部4へ送るようになされている。
そして、羽根7が、逆回転して、他方向側に回転した場合には、材料を跳ね上げて容器1内へ拡散させる傾斜面17が、羽根7の他方回転側に設けられている。傾斜面17は、羽根7の上面へ回転方向側が先細形状になすように斜面を形成され、材料を掬い上げるようになされている。
つまり、羽根7の回転方向一方側の下面側には前述のガイド面10と誘導面11が設けられ、一方回転方向他方側の上面側には傾斜面17が設けられている。
前述のように、本発明の羽根7は、回転軸の回転方向によって、材料へ及ぼす作用を変化させるように構成されており、混合・混練・造粒工程に応じて回転方向を変えて、各工程に適した作用を発現させるように、羽根7の各部を形成している。
次に、このような構成の装置の動作を説明し、各工程における作用を説明する。
図6には混合工程時の作用説明図を示し、図7には混練工程時の作用説明図を示す。
なお、本実施例は材料を造粒する例を示しているが、後述するように本発明は、混練工程を行なう混練装置にも適用できる。
本実施例の装置を用いて、材料を造粒する場合には、一種もしくは複数種の粉体材料を分散混合させる混合工程と、粉体材料へ水や液体薬剤などの液体材料を加え粉体材料へ均一に含ませて練り込みを行なう混練工程と、練り込まれた材料を分断して粒状化させて造粒物を形成させる造粒工程を順次行って、造粒物を生成する。
まず、混合工程においては、各種粉体材料と、必要に応じて加えられる材料の性状を変更させる固化剤などの粉体薬剤を容器1内に投入し、粉体材料同士の混合を行う。このとき図6における反時計回り方向に回転軸5を回転させ、羽根7によって材料に混合作用を起こす。
羽根7は、反時計回り方向に回転することにより傾斜面17の上方へ材料を掬い上げることで材料を容器1内の上方空間に拡散させ、また傾斜先端部の先細形状で固まりを分断させながら、材料の細分化・分散化を促す。
これにより、材料同士の偏りを失くして、異種の粉体材料の全体分布を均一化し、また、材料の塊を崩し大きさをそろえることができる。
次に、回転軸5を逆回転させ、図7における時計回り方向に回転させることで混練工程を行う。
混練工程において、粉体材料へ水などの液体材料を追加投入し、粉体材料に水分を含んだ材料とし、材料の練りこみを行う。
混練工程では、前述の羽根7の水平部8が備えるガイド面10と、先端曲げ部9が備える誘導面11により、材料を容器1のコーナー部4へ運び、材料の練り込みが行われて混練作用を起こす。
羽根7が回転することにより、材料は、羽根7の下面側へガイド面10の傾斜に沿って容器1の半径方向である側面側外方へ移動され、容器1の側面側へ送られる。このガイド面10は、羽根7の水平部8の下面側に傾斜が形成されるように設けられており、材料が羽根7の回転により傾斜に案内されて材料が羽根7の下面側で水平部8から先端曲げ部9へ送られる。
羽根7の先端曲げ部9に送られた材料は、羽根7の下面側に設けられた誘導面11の傾斜に案内されて羽根7の外方最先端側へ送られる。
羽根7の回転によって、羽根7の水平部8が備えるガイド面10と、先端曲げ部9が備える誘導面11に沿って、羽根7の下面側から容器1のコーナー部4へ送られた材料は、コーナー部4へ集められる。コーナー部4へ集められた材料は、容器1の底面2と側面3及び羽根7の先端曲げ部9が上方へ屈曲されていることで形成する空間であるコーナー圧縮域13に集められることになる。
羽根7の最先端下面側へ平面で形成された押圧面12がコーナー部4上方に配置されており、材料が上方へ逃げず、またコーナー圧縮域13を容器1のコーナー部4へ形成することで、この空間へ材料を滞留させておくことができる。容器1の底面2と側面3及び羽根7の先端曲げ部9の3方が存在することで、材料の流出を防ぎ、またコーナー圧縮域13での圧縮作用を効果的に発現できる。
コーナー圧縮域13へ材料が集められて滞留し、さらに次々と材料が送られてくることで材料同士の密着による材料の圧縮が行なわれる。
材料同士による圧縮が行なわれて、材料の練り込みがなされ、粉体材料への水分の浸透が確実に実施され、材料全体への水分供給が偏り無く実施できる。
本発明は、材料同士による圧縮作用であり、羽根や容器底面への圧縮を行なわないので、羽根自体や容器底面への材料の付着が減少し、付着物の残留や固着による造粒物生成効率の悪化や、付着物除去のための手間が軽減できる。
容器1のコーナー部4に設定されるコーナー圧縮域13では材料の圧縮が行なわれる。そのため、羽根7が回転して通過した後にコーナー部へ材料の残留や付着が発生する場合がある。これら材料の残留物、付着物を取り除くため、回転軸5に取り付けられたスクレイパー14が回転される。
このスクレイパー14の外方最先端部が、コーナー部4を通過し残留した付着物を掻き取る。この際、より効果的に付着物を除去するためには、スクレイパー14が回転時に容器1へ接触しない程度にできるだけコーナー部4に接近していることが望ましい。
スクレイパー14の外方最先端部の形状は、容器1のコーナー部4の形状に合致させると、効率的に付着物の除去ができる。
また、容器1のコーナー部4が角部で構成されると、角部の最深部の材料が取り除き難いため、コーナー部4の形状を直角ではなく、曲率半径Rを付けた曲面で構成すると、材料の残留が小さくなってより効果的であり、図示していないが、このときのスクレイパー14の外方最先端部の形状もコーナー部4の形状に合わせて曲面形状となることが望ましい。
混練工程の後に行なう造粒工程では、混練された材料を粒状化し、造粒物の生成が行われる。
混合工程と同様に図6における反時計回りに回転軸5を回転させることで、羽根7は、時計回り方向に回転し、傾斜面17の上方へ材料を掬い上げ、材料を容器1内の上方空間に拡散させ、また傾斜先端部の先細形状で材料を分断させながら、材料の細分化・分散化を促す。
この際、羽根の傾斜面からの跳ね上げにより材料が容器内へ勢いよく容器内に拡散され、容器底面で材料が転がされることで、粒形状が形成される。前記混練工程で十分に練りこまれた材料は、粒形状を確実に形成し、均一な造粒物を得ることが可能となる。
これら各工程を経ることにより、配合比率の均一な、形状・大きさの統一された造粒物を製造することができる。
また、前述の羽根形状では、羽根の下面側に設けたガイド面10と誘導面11の傾斜角度は、羽根7の外方先端側になるにしたがって漸次大きくなるように形成されている。これは、材料をコーナー圧縮部へ送る際に効率的に遅れるように設定しているものである。
しかしながら、上記構成は望ましい形状ではあるが、ガイド面10と誘導面11の傾斜角度が変化無く同一角度であっても、本発明による材料搬送効果は実現できるので、傾斜角度に変化を設けなくてもよい。
また、前述の実施例では、本発明の混練造粒装置における実施例を説明しているが、本発明は、水分を含んだ粉体材料を混練する際に効果を発揮するものである。
したがって、本発明は、混練造粒装置に限らず、粉体材料を混練する混練工程を実施する混練装置についても、前述の作用を発現し、同様の効果を奏し、良好な混練を実施できるものである。
1 容器
2 底面
3 側面
4 コーナー部
5 回転軸
7 羽根
8 水平部
9 先端曲げ部
10 ガイド面
11 誘導面
12 押圧面
13 コーナー圧縮域
14 スクレイパー
16 曲面
17 傾斜面

Claims (5)

  1. 円筒形状の容器と、該容器内で羽根を放射状に設け回転可能になされた回転軸と、該回転軸を回転駆動させる駆動モータを備えた混練装置または造粒装置であって、前記羽根が容器の半径方向外方へ略水平に設けられる水平部と、羽根の外方先端を上方へ屈曲させて設けられる先端曲げ部からなり、前記水平部が傾斜を形成し材料を容器外周側へ送るガイド面を備え、前記先端曲げ部が傾斜を形成し材料を容器の底面と側面で形成されるコーナー部へ送る誘導面を備えていることを特徴とする混練装置または造粒装置。
  2. 前記先端曲げ部が下面に平面で形成され、コーナー部上方に配置される押圧面を備えており、先端曲げ部とコーナー部により材料を集め圧縮させて混練するコーナー圧縮域を形成することを特徴とする請求項1に記載の混練装置または造粒装置。
  3. 前記容器のコーナー部が、曲面で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の混練装置または造粒装置。
  4. 前記回転軸へ放射状に設けられ容器のコーナー部の材料を掻き取るスクレイパーを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の混練装置または造粒装置。
  5. 前記ガイド面と誘導面の傾斜角が先端側へ向けて漸次大きくなるように形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の混練装置または造粒装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108107931A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 长安大学 一种混合料拌和质量控制方法和系统
KR102162960B1 (ko) * 2019-04-26 2020-10-07 나옥주 식재료 혼합기
CN115254037A (zh) * 2022-06-14 2022-11-01 湖北福良山农业科技股份有限公司 一种空气净化吸附材料及其混合制备方法

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