JP2016137441A - 粉体破砕ユニット及び粉体破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造であり、広い設置スペースを必要とせず、優れた粉砕機能を発揮する粉体破砕装置を提供する。
【解決手段】粉体破砕装置５００は、複数の粉体破砕ユニット１００，３００と、これらの粉体破砕ユニット１００，３００の間に挟まれた状態で配置された連結ユニット２００と、を備えている。粉体破砕ユニット１００（３００）は、フライアッシュを含む空気が流通可能な円筒体１０と、円筒体１０の内部にその長手方向に沿って配置された内挿部材１１と、円筒体１０の内周面１０ａと内挿部材１１の外周面１１ａとの間に、その長手方向に沿って螺旋を描くように配置された複数の破砕部材１２Ｒ（１２Ｌ）と、を備えている。また、複数の偏向部材１４が破砕部材１２Ｒ（１２Ｌ）に接した状態で設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、フライアッシュやコンクリートスラッジなどの粉体の破砕を行う機能を有する粉体破砕ユニットに関する。

フライアッシュやコンクリートスラッジなどの粉体を細かく破砕する技術については、従来、様々な方式が開発されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１記載の「火力発電所から排出される石炭の燃焼灰を原料にして、良質のコンクリート用フライアッシュを効率的に製造する方法」あるいは特許文献２記載の「フライアッシュ中の未燃炭素の破砕分級方法及びその破砕分級装置」などがある。

特許文献１には、鋼製の円筒の内部において、螺旋状に羽根が取り付けられた円柱を回転させる構造を有する螺旋式粒形調整機が記載されている。一度粉砕された石炭の燃焼灰を螺旋式粒形調整機の投入口から円筒内へ投入すると、円筒の内部で回転する螺旋状の羽根によって燃焼灰は投入口から製品排出へ押しやられていき、この過程において、角張った粒形の燃焼灰の角がとれて、丸い粒形の燃焼灰に変化する。

特許文献２には、粉砕室内で高速回転するインペラにより粒子を加速し、粒子同士を互いに衝突させることによって微粉砕する機能を有する乾式粉砕機が記載されている。

特開２００１−５８８６０号公報 特開２００５−２７９４８９号公報

特許文献１に記載された螺旋式粒形調整機は、投入された時点では角張った粒形の燃焼灰の角をとって、丸い粒形の燃焼灰に変化させる機能を有しているが、燃焼灰の粒子を細かく破砕する機能は有していない。

一方、特許文献２に記載された乾式粉砕機は、フライアッシュの粒子を微粉砕する機能を有しているが、構造が複雑であり、小型化することが困難であるため、比較的広い設置スペースを必要とする。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、簡素な構造であり、広い設置スペースを必要とせず、優れた粉砕機能を発揮する粉体破砕ユニットを提供することにある。

本発明の粉体破砕ユニットは、粉体を含む気体が流動可能な筒状体と、前記筒状体内にその長手方向に沿って螺旋を描くように配置された破砕部材と、を備えたことを特徴とする。

このような構成において、粉体を含む気体を筒状体内に送り込めば、筒状体内をその長手方向に沿って流動していく気体に含まれる粉体は、螺旋を描くように配置された破砕部材との衝突を繰り返しながら流動していくので、この衝突流動過程において、粉体の粒子を細かく破砕することができ、優れた粉砕機能を発揮する。また、当該粉体破砕ユニットは、筒状体と、その内部に螺旋を描くように配置された破砕部材とを備えた簡素な構造であるため、広い設置スペースも必要としない。

ここで、前記筒状体の内径より小径の内挿部材を前記筒状体の内部にその長手方向に沿って配置し、前記筒状体の内周面と前記内挿部材の外周面との間に前記破砕部材を配置することが望ましい。

また、前記破砕部材において、前記粉体を伴った状態で前記筒状体の内部を流動する気体が当接する領域に、凸部、凹部若しくは段差部のいずれか１以上を設けることが望ましい。

さらに、前記粉体を伴った状態で流動する前記気体が当接する位置に前記気体の流動方向を変更する偏向部材を設けることもできる。

一方、前記破砕部材が複数重螺旋を描くように複数配置することもできる。

前記破砕部材は、複数のセグメント部材を螺旋状に配列し、螺旋方向に隣り合う前記セグメント部材同士を接合することによって形成することができる。

次に、本発明の粉体破砕装置は、前述した複数の粉体破砕ユニットと、粉体を含む気体が流通可能な連結ユニットと、を備え、少なくとも２台の前記粉体破砕ユニットの間に前記連結ユニットを挟んだ状態で前記粉体破砕ユニット及び前記連結ユニットを前記気体の流通方向に沿って直列状に連結したことを特徴とする。

ここで、前記連結ユニットを挟んで位置する複数の前記粉体破砕ユニットの前記破砕部材の螺旋方向が互いに逆方向となるようにすることが望ましい。

本発明により、簡素な構造であり、広い設置スペースを必要とせず、優れた粉砕機能を発揮する粉体破砕ユニット及び粉体破砕装置を提供することができる。

本発明の実施の形態である粉体破砕装置の使用状態を示す図である。 図１に示す粉体破砕装置の一部省略断面図である。 図２に示す粉体破砕装置の上流部分を構成する粉体破砕ユニットの断面図である。 図３中のＸ−Ｘ線における粉体破砕ユニットの一部省略断面図である。 図３の一部拡大図である。 図２に示す粉体破砕装置の下流部分を構成する粉体破砕ユニットの断面図である。

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、図１に示すように、投入口２０に投入されたフライアッシュＦを、圧送機Ｍから供給される空気流Ａによって貯留用のサイロ４０に送り込むための送給経路３０の途中に粉体破砕装置５００が配置されている。送給経路３０は、粉体の一つであるフライアッシュＦを含む空気流ＦＡが流通可能な円筒体で形成されている。

図１に示すように、粉体破砕装置５００は、複数の粉体破砕ユニット１００，３００と、これらの粉体破砕ユニット１００，３００の間に挟まれた状態で配置された連結ユニット２００と、を備えている。図２に示すように、粉体破砕ユニット１００，３００は、フライアッシュＦを含む空気が流通可能な円筒体１０と、円筒体１０の内部にその長手方向に沿って配置された内挿部材１１と、円筒体１０の内周面１０ａと内挿部材１１の外周面１１ａとの間に、その長手方向に沿って螺旋を描くように配置された複数の破砕部材１２Ｒと、を備えている。

複数の粉体破砕ユニット１００，３００及び連結ユニット２００は、送給経路３０の途中に、送給経路３０と直列に連通するように連結されている。粉体破砕ユニット１００，３００及び連結ユニット２００を形成する円筒体１０は、送給経路３０を形成する円筒３１と同じサイズ、形状の円筒部材であり、それぞれの端部に設けられたフランジ１０ｆ，３１ｆを介して連結されている。

内挿部材１１は円筒状の部材であり、内挿部材１１の外径は円筒体１０の内径より小さく、円筒体１０の軸心１０ｃと同軸上に内挿部材１２が配置されている。内挿部材１１の先端部１１ｂ（圧送機Ｍ側の端部）は、上流側（圧送機Ｍに向かう側）に向かって尖った円錐形状をなしている。複数の破砕部材１２Ｒは内挿部材１１の外周面１１ａに溶接によって固着され、破砕部材１２Ｒの周縁部１２ｂ（軸心１０ｃから最も離れた部分）は、円筒体１０の内周面１０ａに密着している。

粉体破砕ユニット１００の破砕部材１２Ｒは、内挿部材１１の長手方向（軸心１０ｃ方向）に沿って、内挿部材１１の外周面１１ａの周りに（軸心１０ｃを中心にして）右ネジ方向の螺旋を形成するように取り付けられている。これにより、破砕部材１２Ｒは軸心１０ｃを中心にして半径方向に突出する螺旋状隔壁をなしている。

図４に示すように、本実施形態において、複数の破砕部材１２Ｒは、軸心１０ｃを中心に９０度ごとに等間隔をなすように配置され、全体的には、内挿部材１１の外周面１１ａに沿って４重螺旋を形成しているが、破砕部材１２Ｒの配置個数や配置間隔などは限定されない。

図５に示すように、破砕部材１２Ｒは、平板状の複数のセグメント部材１２ａを内挿部材１１の外周面１１ａの周りに螺旋状に配列し、螺旋方向に隣り合うセグメント部材１２ａ同士を溶接部１３にて接合することによって形成されている。溶接部１３には溶接ビードが形成されているため、溶接部１３はセグメント部材１２ａの平面部分から突出した形状をなしている。

図３に示すように、破砕部材１２Ｒにおいて、フライアッシュＦを伴った状態で円筒体１０の内部を流通する空気流が当接する領域（セグメント部材１２ａの平面部分）には、前述した溶接部１３が凸部を形成している。なお、隣接する複数のセグメント部材１２ａの辺縁部同士が重なり合う状態で溶接して、セグメント部材１２ａ同士の接合部分に段差部を設けることもできる。

また、破砕部材１２Ｒにおいて、フライアッシュＦを伴った状態で流通する空気流が当接する領域（破砕部材１２Ｒにおいて内挿部材１１の外周面１１ａと交差する面）には、前記空気流の流動方向を変更する複数の偏向部材１４が設けられている。偏向部材１４は、破砕部材１２Ｒを構成するセグメント部材１２ａと略同形状の鋼板材を内挿部材１１の外周面１１ａに起立させた状態で内挿部材１１及び破砕部材１２Ｒに溶接することによって設けられている。

複数の偏向部材１４はそれぞれ、前記空気流に対して所定の角度を以って対向するような姿勢で固着されているが、偏向部材１４の上流側（圧送機Ｍに近い側）の辺縁部１４ａは破砕部材１２Ｒに隙間なく固着されている。破砕部材１２Ｒ及び偏向部材１４は内挿部材１１に一体的に接合されているが、破砕部材１２Ｒ及び偏向部材１４は円筒体１０の内周面１０ａに接合されていないので、内挿部材１１、破砕部材１２Ｒ及び偏向部材１４は円筒体１０に対し、一体的に着脱可能である。

図２に示すように、粉体破砕ユニット１００の下流側に連結配置された連結ユニット２００は、円筒体１０の内部に内挿部材１１が軸心１０ｃと同軸をなすように配置されている。連結ユニット２００内の内挿部材１１は、粉体破砕ユニット１００内の内挿部材１１と軸心１０ｃ方向に連続した状態で互いに着脱可能に接続されている。円筒体１０の内周面１０ａと内挿部材１１の外周面１１ａとの間には、フライアッシュＦを含む空気流が長手方向（軸心１０ｃ方向）に沿って流動可能な連続空間が形成されている。

図２に示すように、連結ユニット２００の下流側に連結配置された粉体破砕ユニット３００においては、図６に示すように、破砕部材１２Ｌは、内挿部材１１の長手方向（軸心１０ｃ方向）に沿って、内挿部材１１の外周面１１ａの周りに（軸心１０ｃを中心にして）左ネジ方向の螺旋を形成するように取り付けられている。

図６に示す粉体破砕ユニット３００の破砕部材１２Ｌは、図３に示す粉体破砕ユニット１００の破砕部材１２Ｒと螺旋の向きが互いに反対であるが、その他の部分の形状、構造については共通しているので、図６中において、図３中に示す符号と同符号を付して説明を省略する。

次に、図１に示す粉体破砕装置５００の機能について説明する。図１に示すように、圧送機Ｍを稼働させた状態で、フライアッシュＦを投入口２０に投入すると、圧送機Ｍから送給経路３０内に供給される空気流Ａに伴ってフライアッシュＦは送給経路３０内をサイロ４０に向かって流動する。ここで、圧送機Ｍからサイロ４０までの送給経路３０の長さは約５０ｍ程度であり、送給経路３０を流通する空気流の流速は約１０ｍ／ｓｅｃ程度に設定されているが、これに限定するものではない。

フライアッシュＦを含んだ状態で送給経路３０を流動する空気流ＦＡが粉体破砕装置５００に到達すると、この空気流ＦＡは、図３に示すように、送給経路３０側に突出した内挿部材１１の先端部１１ｂの作用により、軸心１０ｃを中心に放射状に拡散され、円筒体３１，１０の連結部付近にて、内挿部材１１の外周面１１ａと、円筒体１０の内周面１０ａとの間に流入する。

内挿部材１１の外周面１１ａと、円筒体１０の内周面１０ａとの間に流入した空気流ＦＡは、複数の破砕部材１２Ｒの間に形成されている螺旋状の空間に沿って旋回しながら下流側に向かって流動していくが、この過程において、空気流ＦＡに含まれるフライアッシュＦは、螺旋を描くように配置された破砕部材１２Ｒとの衝突を繰り返しながら流動していくので、この衝突流動過程において、フライアッシュＦの粒子は細かく破砕される。

また、破砕部材１２Ｒに存在する複数の溶接部１３はいずれも凸部を形成しているので、これらの溶接部１３にフライアッシュＦの粒子が衝突することによって破砕が促進される。

さらに、内挿部材１１の外周面１１ａに固着された偏向部材１４にフライアッシュＦが衝突することによっても破砕が促進されるだけでなく、偏向部材１４によって空気流ＦＡに乱流が生じて、衝突が激化するので、破砕の促進に有効である。

粉体破砕ユニット１００を通過した、フライアッシュＦを含む空気流ＦＡは連結ユニット２００内を通過した後、その下流側に位置する粉体破砕ユニット３００内へ流入する。粉体破砕ユニット３００内へ流入した空気流ＦＡは、複数の破砕部材１２Ｌの間に形成されている螺旋状の空間に沿って旋回しながら下流側に向かって流動していくが、破砕部材１２Ｌは、粉体破砕ユニット１００の破砕部材１２Ｒと螺旋の方向が反対であるため、粉体破砕ユニット１００で得られなかった二次破砕作用が生じ、さらに破砕が進行する。

粉体破砕ユニット３００を通過した、破砕後のフライアッシュＦを含む空気流ＦＡは、粉体破砕ユニット３００の下流側の送給経路３０へ流入し、その内部を流動して行った後、サイロ４０内に貯留される。サイロ４０内に貯留されたフライアッシュＦは、必要に応じてサイロ４０から排出されて焼成装置５０へ送り込まれ、焼成装置５０において焼成された後、分級装置６０において、粒径の大小に応じて分級され、それぞれの用途に供される。

以上のように、粉体破砕装置５００は二つの粉体破砕ユニット１００，３００によってフライアッシュＦの粒子を破砕するので、優れた破砕機能を発揮する。また、粉体破砕装置５００を構成する二つの粉体破砕ユニット１００，３００は、筒状体１０と、その内部に螺旋を描くように配置された破砕部材１２Ｒ，１２Ｌとを備えた簡素な構造であるため、広い設置スペースも必要としない。さらに、粉体破砕装置５００自体は動力不要であり、動く部分もないので、故障が少なく、メンテナンスも容易である。

図１，図２に示す粉体破砕装置５００は、二つの粉体破砕ユニット１００，３００及び連結ユニット２００を備えているが、これに限定するものではないので、粉体破砕ユニット１００，２００のいずれか一方のみ、あるいは、粉体破砕ユニット１００，２００にさらに別の粉体破砕ユニット１００，２００を連結した構成とすることもできる。
また、粉体破砕装置５００は、フライアッシュＦの破砕作業に使用する場合について説明しているが、粉体破砕装置５００の用途は限定されないので、その他の粉体（例えば、コンクリートスラッジなど）を破砕する分野においても広く使用することができる。

なお、図１〜６図に基づいて説明した粉体破砕装置５００は本発明の一例を示すものであり、本発明の粉体破砕装置は前述した粉体破砕装置５００に限定されない。

本発明の粉体破砕装置は、フライアッシュやコンクリートスラッジなどの粉体を解砕することを必要とする産業分野において広く利用することができる。

１０，３１ 円筒体
１０ａ 内周面
１０ｃ 軸心
１０ｆ，３１ｆ フランジ
１１ 内挿部材
１１ａ 外周面
１１ｂ 先端部
１２Ｒ，１２Ｌ 破砕部材
１２ａ セグメント部材
１２ｂ 周縁部
１３ 溶接部（凸部）
１４ 偏向部材
１４ａ 辺縁部
２０ 投入口
３０ 送給経路
４０ サイロ
５０ 焼成装置
１００，３００ 粉体破砕ユニット
２００ 連結ユニット
５００ 粉体破砕装置
Ａ 空気流
Ｆ フライアッシュ
ＦＡ フライアッシュを含む空気流
Ｍ 圧送機

Claims (8)

1. 粉体を含む気体が流通可能な筒状体と、前記筒状体内にその長手方向に沿って螺旋を描くように配置された破砕部材と、を備えた粉体破砕ユニット。
2. 前記筒状体の内径より小径の内挿部材を前記筒状体の内部にその長手方向に沿って配置し、前記筒状体の内周面と前記内挿部材の外周面との間に前記破砕部材を配置した請求項１記載の粉体破砕ユニット。
3. 前記破砕部材において、前記粉体を伴った状態で前記筒状体の内部を流通する気体が当接する領域に、凸部、凹部若しくは段差部のいずれか１以上を設けた請求項１または２記載の粉体破砕ユニット。
4. 前記粉体を伴った状態で流通する前記気体が当接する位置に前記気体の流動方向を変更する偏向部材を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の粉体破砕ユニット。
5. 前記破砕部材が複数重螺旋を描くように複数配置された請求項１〜４のいずれかに記載の粉体破砕ユニット。
6. 前記破砕部材が、複数のセグメント部材を螺旋状に配列し、螺旋方向に隣り合う前記セグメント部材同士を接合することによって形成されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の粉体破砕ユニット。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の複数の粉体破砕ユニットと、粉体を含む気体が流通可能な連結ユニット部材と、を備え、少なくとも２台の前記粉体破砕ユニットの間に前記連結ユニット部材を挟んだ状態で前記粉体破砕ユニット及び前記連結ユニットを前記気体の流通方向に沿って直列状に連結した粉体破砕装置。
8. 前記連結ユニットを挟んで位置する複数の前記粉体破砕ユニットの前記破砕部材の螺旋方向が互いに逆方向である請求項７記載の粉体破砕装置。

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