JP2015182068A - mixer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、混合機に関する。 The present invention relates to a mixer.
粉粒体を混練しつつ横方向に移動させる装置として、例えば特許文献1〜3に開示される混練機が知られている。特許文献1に開示された技術では、混練機内を混合ゾーンと造粒ゾーンとに区分し、混合ゾーンと造粒ゾーンとの境界に仕切壁が設けられる。また、仕切壁には開口面積の調整が可能な通過孔が設けられる。特許文献1に開示された技術では、通過孔の開口面積を調整することで、粉粒体の混合ゾーン内での滞留時間等を調整する。 As a device for moving the powder body in the lateral direction while kneading, for example, a kneader disclosed in Patent Documents 1 to 3 is known. In the technique disclosed in Patent Document 1, the inside of the kneader is divided into a mixing zone and a granulation zone, and a partition wall is provided at the boundary between the mixing zone and the granulation zone. The partition wall is provided with a through hole whose opening area can be adjusted. In the technique disclosed in Patent Document 1, the residence time of the granular material in the mixing zone is adjusted by adjusting the opening area of the passage hole.
特許文献2に開示された技術では、混練機内を複数のゾーンに区分し、各ゾーンの境界に仕切り板が設けられる。仕切り板には、各ゾーンでの占積率(充填率)を調整するための貫通孔が設けられる。特許文献3に開示された技術では、混練機内での粉粒体の占積率を調整するための可動堰が設けられる。
In the technique disclosed in
ところで、混練機内の粉粒体の占積率を所定値以上に調整する技術として、混練機の先端に堰部(例えば堰板)を設ける技術が提案されている。この技術では、堰板の上端部に粉粒体の排出口が形成される。混練機は、排出口付近の粉粒体を排出口まで持ち上げることで粉粒体を排出口から排出する。したがって、この技術では、混練機はオーバーフロー型となる。 By the way, as a technique for adjusting the space factor of the granular material in the kneader to a predetermined value or more, a technique of providing a weir part (for example, a weir plate) at the tip of the kneader has been proposed. In this technique, a discharge port for the granular material is formed at the upper end portion of the barrier plate. The kneading machine discharges the powder particles from the discharge port by lifting the powder particles near the discharge port to the discharge port. Therefore, with this technique, the kneader becomes an overflow type.
この技術では、粉粒体の占積率が所定値以上に調整される(言い換えれば、粉粒体の粉面レベルが所定レベル以上に調整される)ので、粉粒体の混合不良等を抑制することができる。例えば混練機が微粉炭とバインダ(例えばタール)とを混練することで微粉炭の造粒物(擬似粒子)を作製する場合、混練機は微粉炭とバインダとを十分に混練することができるので、造粒物の品質(歩留等)を向上することができる。特に微粉炭の単位時間あたりの投入量(投入速度)が小さい場合、バインダの分散不足が生じやすいが、占積率を高くすることで、このような分散不足が抑制される。 In this technology, the space factor of the granular material is adjusted to a predetermined value or higher (in other words, the powder surface level of the granular material is adjusted to a predetermined level or higher), so that mixing failure of the granular material is suppressed. can do. For example, when a kneading machine produces a granulated product (pseudo particles) of pulverized coal by kneading pulverized coal and a binder (for example, tar), the kneader can sufficiently knead the pulverized coal and the binder. The quality (yield, etc.) of the granulated product can be improved. In particular, when the input amount (input speed) of pulverized coal is small, insufficient dispersion of the binder is likely to occur, but such insufficient dispersion is suppressed by increasing the space factor.
しかし、このような混練機には、粉粒体が混練機の稼働直後から混練機内で大塊化し、混練機内に滞留してしまうという問題があった。特に混練機が戻し羽根を有する場合、粉粒体の大塊(粒子径50〜150mm程度の粉粒体)は、混練機の先端のみならず、中間部分周辺にも滞留してしまう場合があった。混練機内に大塊が滞留してしまうと、混練機を連続操業することができない。一方、特許文献1〜3は、混練機の先端に堰部を設けるものではないので、この問題を何ら解決することができなかった。 However, such a kneader has a problem that the powder particles are agglomerated in the kneader immediately after the kneader is operated and stay in the kneader. In particular, when the kneader has a return blade, a large lump of powder (powder having a particle diameter of about 50 to 150 mm) may stay not only at the tip of the kneader but also around the middle portion. It was. If large lumps stay in the kneader, the kneader cannot be operated continuously. On the other hand, since Patent Documents 1 to 3 do not provide a weir at the tip of the kneader, this problem cannot be solved at all.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、混合機内での粉粒体の占積率を所定値以上に維持しつつ、粉粒体の滞留を抑制することが可能な、新規かつ改良された混合機を提供することにある。 Then, this invention is made | formed in view of the said problem, and the place made into the objective of this invention is maintaining the space factor of the granular material in a mixer more than predetermined value, and of a granular material. It is an object of the present invention to provide a new and improved mixer capable of suppressing stagnation.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、粉粒体を撹拌しつつ横方向に搬送する混合機本体と、混合機本体の下流側端面に設けられ、混合機本体内の粉粒体の占積率を所定値以上に維持するとともに、上方から粉粒体の排出が可能な堰部と、堰部の下端から上方に切り欠くように設けられ、粉粒体を混合機本体の外部に排出する1または複数の貫通穴と、を備え、各貫通孔の高さ及び幅は、粉粒体の最大擬似粒子径の2.5倍より大きく、全貫通孔の総断面積は、粉粒体の占積部分の下流側端面における断面積よりも小さいことを特徴とする、混合機が提供される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a mixer main body that conveys powder particles in a lateral direction while stirring, and a downstream end face of the mixer main body, While maintaining the space factor of the granular material above a predetermined value, the weir is capable of discharging the granular material from above, and is provided so as to be cut out upward from the lower end of the weir part. One or a plurality of through holes to be discharged to the outside of the main body, and the height and width of each through hole is larger than 2.5 times the maximum pseudo particle diameter of the granular material, and the total cross-sectional area of all the through holes Is smaller than the cross-sectional area at the downstream end face of the occupied portion of the granular material.
ここで、混合機本体内にバインダを投入するバインダ投入部を備えていてもよい。 Here, you may provide the binder injection | throwing-in part which inputs a binder in the mixer main body.
また、粉粒体は微粉炭であってもよい。 The granular material may be pulverized coal.
以上説明したように本発明によれば、上記寸法条件を満たす貫通孔が堰部に形成されるので、混合機内での粉粒体の占積率を所定値以上に維持しつつ、粉粒体の滞留を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, since the through hole satisfying the above dimensional condition is formed in the weir part, the granular material while maintaining the space factor of the granular material in the mixer at a predetermined value or more. Can be suppressed.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<1.混合機の全体構成>
まず、図1〜図3にもとづいて、本発明の実施形態に係る混合機の全体構成について説明する。
<1. Overall configuration of mixer>
First, based on FIGS. 1-3, the whole structure of the mixer which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
図1及び図3に示すように、混合機は、混合機本体10と、堰部60と、排出口65と、ホッパ70と、貫通孔80とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 3, the mixer includes a mixer
ホッパ70は、混合機本体10の上流側端面20a側の上端部に設けられ、混合機本体10に粉粒体Xを供給する。ここで、粉粒体Xの種類は特に問わず、従来の混合機本体によって搬送されうるものであればどのようなものであってもよい。粉粒体Xは複数種類の原料の混合物であってもよく、単一種類の原料であってもよい。粉粒体Xは例えば微粉炭である。微粉炭の粒子径は例えば0.5mm以下であってもよい。
The
混合機本体10は、概略的には、ホッパ70から供給された粉粒体X及びバインダ投入口21から投入されたバインダを混練しつつ横方向に搬送する。そして、混合機本体10は、堰部60近傍の粉粒体Xを堰部60の上方に設けられた排出口65からオーバーフローさせる(溢れ出させる)ことによって、粉粒体Xを排出する。ここで、横方向は、鉛直方向以外の方向を意味する。横方向は例えば図1に示すように水平方向(矢印Y1方向)であるが、水平方向から鉛直方向に傾いていてもよい。
The mixer
混合機本体10は、具体的には、ハウジング20と、バインダ投入部21と、混合部30と、駆動装置40とを備える。ハウジング20は、筒形状となっており、混合部30を内蔵する。すなわち、ハウジング20は、混合機本体10の外壁となるものである。ハウジング20の上流側端面20aは閉塞されており、下流側端面20bは後述する堰部60によって一部閉塞されている。
Specifically, the mixer
バインダ投入部21は、混合機本体10内、具体的にはハウジング20内にバインダを投入するものである。バインダ投入部21は無くてもよい。混合機がバインダ投入部21を有する場合、混合機は混練機とも称される。バインダの種類は混合機の用途によって任意に選択されればよい。例えば混合機が微粉炭を混練する混練機となる場合、バインダはタールとなる。混合機は、微粉炭とタールとを混練することで微粉炭の造粒物(擬似粒子)を作製し、微粉炭の造粒物を排出口65から排出する。微粉炭の造粒物は、塊成機によって塊成されることで塊成炭とされうる。なお、混合機がバインダ投入口21を有しない場合、混合機は、粉粒体Xを混合しつつ横方向に搬送することとなる。
The
混合部30は、軸体31と、羽根部32とを備える。図2に示すように、本実施形態では、ハウジング20内に2本の混合部30が平行に配置されている。もちろん、混合部30の本数はこの例に限定されない。
The
軸体31は、長尺な円柱形状となっており、ハウジング20の長さ方向と平行となるようにハウジング20内に配置される。軸体31は、駆動装置40から供給される駆動力によって矢印Y2方向に回転する。直線31aは軸体31の回転軸を示す。軸体31の先端部は堰部60を貫通して混合機本体10の外部に伸びており、後端部はハウジング20の上流側端面20aを貫通して外部に伸びている。そして、軸体31の後端部は駆動装置40に連結されている。
The
羽根部32は、軸体31の周面にらせん状に設けられている。したがって、混合機はいわゆるスクリューコンベアとなっている。羽根部32は、軸体31と一体となって回転する。羽根部32は、軸体31と一体となって回転することによって、ハウジング20内の粉粒体Xをバインダと混練しつつ開口部50近傍まで搬送する(すなわち、矢印Y1方向に搬送する)。そして、混合部30は、開口部50近傍の粉粒体Xを堰部60の上方の排出口65からオーバーフローさせる。
The
羽根部32は混合機の用途等によって様々な形態をとりうる。例えば混合機が粉粒体Xとバインダとを十分に混練する必要がある場合、羽根部32の一部は戻し羽根となる。戻し羽根は粉粒体Xを矢印Y1と逆方向に戻すものである。羽根部32は、戻し羽根を有する場合、粉粒体X1を混合機本体10内で往復させつつ、最終的には排出口65まで搬送する。これにより、粉粒体Xは混合機本体10内で十分に混練される。また、図1では、ホッパ70直下の羽根ピッチを他の領域の羽根ピッチよりも狭めているが、羽根ピッチはこの例に限定されない。例えば、羽根ピッチはハウジング20内の全領域で同じであってもよく、下流側端面20bに向けて徐々に広げていってもよい。また、羽根部32の形状はスクリュー形状に限られない。例えば、羽根部32はパドル形状であってもよい。この場合、羽根部32は、軸体31から放射状に伸びる。また、羽根部32がパドル形状となる場合、混合機本体10は、いわゆるパドル式ミキサーとなる。後述する実施例では、パドル式ミキサーを用いて本発明の効果を検証している。
The
堰部60は、混合機本体10の下流側端面20bに設けられる。堰部60は、下流側端面20bの大部分を閉塞することで、混合機本体10内の粉粒体Xの占積率を所定値以上に維持する。さらに、堰部60の上方には排出口65が形成されており、粉粒体Xは、排出口65から外部に排出される。ここで、占積率は、充填率とも称され、混合機本体10の中空部分(ハウジング20の中空部分のうち、混合部30によって閉められる部分を除外した部分)のうち、粉粒体Xが占める部分の割合を意味する。占積率は、堰部60の上端高さH(図3参照)、ホッパ70から混合機本体10に単位時間あたりに投入される粉粒体Xの投入量(すなわち投入速度)、混合部30の回転速度、混合機本体10の中空部分の体積、及び全貫通孔80の総断面積等によって変動しうる。したがって、混合機のユーザは、これらのパラメータを任意に調整することで、占積率を所望の値に調整することができる。ここで、堰部60の上端高さHは、図1及び図3に示すように、軸体31の回転軸(直線31a)から堰部60の上端面までの高さを意味する。
The
貫通孔80は、図3に示すように、堰部60の下端から上方に切り欠くように設けられる。具体的には、貫通孔80は、各混合部30に対向する位置にそれぞれ設けられる。より具体的には、貫通孔80は、羽根部32の最下点に対向する位置に設けられる。貫通孔80は、下流側端面20bの下端部に存在する粉粒体Xを外部に排出する。これにより、粉粒体Xの混合機本体10内での滞留を抑制することができる。もちろん、貫通孔80は、堰部60の下端から上方に切り欠くように設けられるのであれば、上記以外の箇所に設けられても良いが、上記の配置が最も好ましい。
As shown in FIG. 3, the through
貫通孔80の断面は矩形となっている。貫通孔80の幅L1及び高さL2は、いずれも粉粒体Xの最大擬似粒子径の2.5倍よりも大きい。好ましくは、貫通孔80の幅L1及び高さL2は、いずれも粉粒体Xの最大擬似粒子径の3.0倍よりも大きい。ここで、排出口65、貫通孔80及び粉粒体Xの占積部分の断面は、混合機本体10の長さ方向に垂直な断面を意味する。また、幅L1は、貫通孔80の幅方向(図1の紙面に垂直な方向)の寸法であり、高さL2は貫通孔80の鉛直方向の寸法である。粉粒体Xの最大擬似粒子径は、混合機本体10から排出される粉粒体Xの造粒物(擬似粒子)のうち、最大のものの粒子径である。擬似粒子径は、例えば目開きの大きさが異なる篩を用いて測定される。例えば、目開きが0.3mmの篩を用意し、測定対象の造粒物をこの篩にかける。この篩に残留した造粒物は、擬似粒子径が0.3mmより大きく、篩から落ちた造粒物は擬似粒子径が0.3mm以下となる。他の粒子の粒子径も同様の方法で測定される。最大擬似粒子径は、混合機本体10を実際に操業することで確認すればよい。貫通孔80の幅L1及び高さL2が上記大きさを有することで、粉粒体X及びその造粒物が貫通孔80内で詰まりにくくなる。
The cross section of the through
また、全貫通孔80の総断面積は、粉粒体Xの占積部分の下流側端面20bでの断面積よりも小さい。ここで、粉粒体Xの下流側端面20bでの断面積は、例えば以下のように測定されればよい。すなわち、堰部60を外した状態で混合機本体10を駆動させる。そして、粉粒体Xの占積率がほぼ一定となったタイミングで混合機本体10を停止する。この時、粉粒体Xは下流側端面20bにも占積している。そして、粉粒体Xの占積部分の下流側端面20bでの断面積を測定する。したがって、粉粒体Xの占積部分の下流側端面20bでの断面積は、操業条件(例えば粉粒体Xの粒径分布、混合機本体10に単位時間あたりに投入される粉粒体Xの投入量等)に応じて変動しうる。このため、貫通孔80の総断面積は可変であってもよい。または、貫通孔80の総断面積が異なる複数種類の堰部60を用意しておき、操業条件に応じて堰部60を選択するようにしてもよい。
Moreover, the total cross-sectional area of all the through-
なお、貫通孔80の断面形状は矩形に限られず、例えば円形であってもよい。この場合、断面の直径を最大擬似粒子径の2.5倍以上とし、かつ、総断面積を上記の条件をみたすように設定すればよい。また、各貫通孔80は同じ形状、大きさであることが好ましいが、必ずしも同じでなくても良い。
The cross-sectional shape of the through
<2.混合機の動作>
次に、混合機の動作について説明する。混合機には、粉粒体X及びバインダが所定の投入速度で投入される一方、駆動装置40によって軸体31が駆動される。これにより、混合機内の粉粒体Xは、混合部30によって撹拌(混練)されつつ矢印Y1方向に移動する。粉粒体Xは、堰部60の近傍まで移動した後、混合部30によって持ち上げられ、排出口65から排出される。一方、堰部60によって粉粒体Xの占積率は所定値以上に維持される。また、一部の粉粒体Xは、貫通孔80から外部に排出される。これにより、粉粒体Xの混合機内での滞留が抑制され、ひいては、大塊の発生が抑制される。
<2. Operation of mixer>
Next, the operation of the mixer will be described. While the granular material X and the binder are charged into the mixer at a predetermined charging speed, the
(実施例1)
次に、本実施形態の実施例1について説明する。実施例1では、粉粒体Xは微粉炭(粒子径0.5mm以下)とし、バインダはタールとした。また、混合機は2軸パドル式ミキサー(軸体31を2本有するパドル式ミキサー)とした。また、羽根部32は戻し羽根付きのものを使用し、羽根部32の直径は880mmとした。また、混合機の機長は4600mmとした。
Example 1
Next, Example 1 of the present embodiment will be described. In Example 1, the granular material X was pulverized coal (particle diameter of 0.5 mm or less), and the binder was tar. The mixer was a two-shaft paddle mixer (a paddle mixer having two shaft bodies 31). Moreover, the blade |
そして、堰部60を下流側端面20bに設置し、軸体31を27rpmで回転させた。一方、微粉炭を30t/hで混合機に投入し、タールを3t/h(微粉炭の10質量%)で混合機に投入した。そして、この時の占積率が55%となるように堰部60の上端高さHを240mmに調整した。
And the
ついで、堰部60を取り外し、同様の操業条件で混合機を駆動した。微粉炭の占積率がほぼ一定となったタイミングで混合機を停止し、微粉炭の占積部分の下流側端面20bにおける断面積を測定した。この結果、占積部分の断面積は0.1m2であった。また、最大擬似粒子径は15mmであった。したがって、最大擬似粒子径の2.5倍は37.5mmとなる。
Next, the
ついで、堰部60の下端部のうち、各混合部30の最下点に対向する位置から上方に切り欠くように幅300mm×高さ40mmの貫通孔80を設け、堰部60を再度混合機の下流側端面20bに設置した。したがって、全貫通孔80の総断面積は0.024m2となる。また、貫通孔80の高さは最大擬似粒子径の2.5倍より大きく、3倍未満となる。そして、上記と同様の操業条件で混合機を駆動した。この結果、1ヶ月連続して操業しても、大塊はほとんど堆積せず、占積率も上記の値を維持することができた。
Next, a through
(実施例2)
各貫通孔80の寸法を幅300mm×高さ50mmとした他は、実施例1と同様の処理を行った。実施例2では、高さが最大擬似粒子径の3.0倍より大きい。この結果、1ヶ月連続して操業しても、大塊は全く堆積せず、占積率も上記の値を維持することができた。すなわち、実施例1よりも大塊の発生が抑制できた。この理由として、混合機の底部での微粉炭の滞留がなくなり、大塊の排出がより円滑化したためであると考えられる。
(Example 2)
The same processing as in Example 1 was performed except that the dimensions of each through
(比較例1)
各貫通孔80の寸法を幅300mm×高さ30mmとした他は、実施例1と同様の処理を行った。比較例1では、操業開始から1日程度経過した際に貫通孔80が目詰まりを起こし、連続操業ができなかった。また、混合機内には大塊が多数滞留していた。
(Comparative Example 1)
The same processing as in Example 1 was performed except that the dimensions of each through-
(比較例2)
各貫通孔80の寸法を幅300mm×高さ200mmとした他は、実施例1と同様の処理を行った。比較例2では、全貫通孔80の総断面積は0.12m2となる。比較例2では、占積率が上記の値を保てなかったので、連続操業ができなかった。
(Comparative Example 2)
The same processing as in Example 1 was performed except that the dimensions of each through
(比較例3)
貫通孔80を設けなかった他は、実施例1と同様の処理を行った。比較例3では、操業開始から1日程度経過しただけで混合機内に大量の大塊が発生した。このため、連続操業ができなかった。
(Comparative Example 3)
The same processing as in Example 1 was performed except that the through
実施例1、2及び比較例1〜3によれば、上記の寸法条件を満たす貫通孔80を堰部60に設けることにより、占積率を所定値以上に維持しつつ、粉粒体の滞留を抑制することができることがわかる。
According to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, by providing the through
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
10 混合機本体
20 ハウジング
21 バインダ投入部
30 混合部
31 軸体
32 羽根部
40 駆動装置
60 堰部
65 排出口
70 ホッパ
80 貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記混合機本体の下流側端面に設けられ、前記混合機本体内の前記粉粒体の占積率を所定値以上に維持するとともに、上方から前記粉粒体の排出が可能な堰部と、
前記堰部の下端から上方に切り欠くように設けられ、前記粉粒体を前記混合機本体の外部に排出する1または複数の貫通穴と、を備え、
各貫通孔の高さ及び幅は、前記粉粒体の最大擬似粒子径の2.5倍より大きく、全貫通孔の総断面積は、前記粉粒体の占積部分の前記下流側端面における断面積よりも小さいことを特徴とする、混合機。 A mixer main body for conveying powder particles in a lateral direction while stirring;
A dam part provided on the downstream end face of the mixer main body, maintaining a space factor of the granular material in the mixer main body at a predetermined value or more, and capable of discharging the granular material from above;
One or a plurality of through-holes provided so as to be cut out upward from the lower end of the weir part, and discharging the powder particles to the outside of the mixer main body,
The height and width of each through-hole is larger than 2.5 times the maximum pseudo particle diameter of the granular material, and the total cross-sectional area of all through-holes is at the downstream end face of the occupied portion of the granular material. A mixer characterized by being smaller than the cross-sectional area.
The mixer according to claim 1 or 2, wherein the granular material is pulverized coal.
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