JP2019063775A - 横型乾式粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体の流れに対する干渉を極力防止し、メディアの拘束力を低下させ無い横型メディア攪拌式粉砕機の提供。【解決手段】原料供給部１５に連通した原料供給通路２２と、原料排出通路２３と、粗粒還流通路５０と、粉砕タンク１４の上方に配置され、原料排出部１５の上方部分と粗粒還流通路５０の上方部分が連通した分級機収納室３２とを備え、分級機４０は、分級機収納室３２に、分級ロータ４２が粗粒還流通路５０の入口部の近傍になるようにして、その回転軸３４を横にして配置され、粉砕された原料のうち、分級機４０で分級されず、装置内に残留した粗粒が、粗粒還流通路５０を介して粉砕タンク１４に戻る様にし、原料供給通路２２からの原料及び粗粒還流通路５０からの粗粒に作用して、これらの原料排出部１６側への移行を助成し、撹拌を行う為のキャリヤガスを供給するキャリヤガス供給通路５２を設けた横型メディア撹拌式粉砕機１０。【選択図】図１

Description

本発明は、横型メディア攪拌式粉砕機に関し、更に詳細には、分級機を付属した横型メディア攪拌式粉砕機に関する。本発明の横型メディア攪拌式粉砕機は、アルミナ、ジルコニア、チッカアルミ、ＰＺＴ、チタン酸バリューム、その他セラミック、窒化珪素、炭化珪素、誘電材、磁性材、酸化鉄、フェライト、シリカ、電池材、カーボン、酸化マグネシューム、炭酸カルシューム、無機顔料、有機顔料、その他の乾式粉砕物等の原料を微細粒子に粉砕するための使用に特に適しているが、これに限定されるものではない。

従来、分級機付きメディア攪拌式粉砕機としては、特開２００３−２６５９７５号公報に記載されたものが知られている。
この公報に記載されたメディア攪拌式粉砕機等にあっては、通常、縦型であり、このようなメディア攪拌式粉砕機によれば、粉砕室内でアジテーターの回転によって粉砕された粉粒体は、流動ガスの吹き出し口から吹き出す流動ガスによって上昇して分級室に到達し、分級室内で分級ローターによって分散、分級され、所望の粒径の粉粒体に形成され、製品回収管を介して製品として回収される一方、分級ローターから受けた遠心力によって排除された粉粒体（粗粒）は、降下して粉砕室内に戻り、再粉砕を受ける構造となっている。

この構造においては、流れの上昇・下降が同じエリアで行われるので双方の干渉が生じ、乱れるために、下降して粉砕室内にもどるべき粗粒が滞留し、粉砕されるチャンスを失うと言う問題が発生する恐れがあった。
また、粉砕メディアを用いた粉砕を効率よく良好に行うための要件の一つとして、粉砕室内のメディアの拘束力がある。しかしながら、従来の縦型粉砕機においては、メディアを充填した粉砕室の上部が開放されており、メディアは撹拌部材の回転によって遠心力を受けて粉砕室管壁に沿って上昇し、静止状態より体積が大きくなり、メディア同士の空間間隔が増加し、拘束力が小さくなるという問題がある。特に、小径メディアの場合この傾向が大きく、キャリヤガスによる浮揚も相まって粉砕能力の低下が著しくなる。

特開２００３−２６５９７５号公報

そこで、本発明は、上記のような粉体の流れに対する干渉を極力防止するとともに、メディアの拘束力を低下させることの無い横型メディア攪拌式粉砕機を提供することを目的とする。

上記の目的は、下記（１）〜（７）の構成の本発明の横型メディア攪拌式粉砕機により達成される。
（１）
ケーシング、このケーシングの内部下部に配置され、横型円筒状の粉砕室を有する粉砕タンクと、この粉砕タンクの一端に設けられた原料供給部と、前記粉砕タンクの他端に設けられたメディアセパレータを介した原料排出部と、前記粉砕室内に入れられた粉砕メディアと、前記粉砕タンクの前記粉砕室内に延びる水平回転駆動軸と、前記粉砕室内に配置され、前記水平回転駆動軸に取り付けられ、該水平回転駆動軸により回転駆動されて、前記原料供給部から供給された原料を、前記原料供給部から原料排出部に向けて連続的に搬送しつつ攪拌粉砕する攪拌部材と、分級ロータを有し、粉砕された原料を分級する分級機を備える横型メディア攪拌式粉砕機において、
前記原料供給部に連通した原料供給通路と、
前記原料排出部から立ち上がり、該原料排出部に連通した原料排出通路と、
前記原料供給部から立ち上がり、該原料供給部に連通した粗粒還流通路と、
前記粉砕タンクの上方に配置され、前記原料排出部の上方部分と前記粗粒還流通路の上方部分が連通した分級機収納室とを備え、
前記分級機は、この分級機収納室に、前記分級ロータが前記粗粒還流通路の入口部の近傍になるようにして、その回転軸を横にして配置され、
前記粉砕された原料のうち、前記分級機で分級されず、装置内に残留した粗粒が、前記粗粒還流通路を介して前記粉砕タンクに戻るようにするとともに、
前記原料供給通路からの原料および前記粗粒還流通路からの粗粒に作用して、これらの原料排出部側への移行を助成するとともに、撹拌を行うためのキャリヤガスを供給するキャリヤガス供給通路を設けた
ことを特徴とする横型メディア攪拌式粉砕機。
（２）
前記粗粒還流通路に、原料および／または粗粒が前記原料供給部側から前記分級機側に逆流するのを防止するための吹き上げ防止手段を設けたことを特徴とする前記（１）に記載の横型メディア攪拌式粉砕機。
（３）
前記吹き上げ防止手段が、ロータリーバルブであることを特徴とする前記（２）に記載の横型メディア攪拌式粉砕機。
（４）
前記吹き上げ防止手段が、前記粗粒還流通路に沿って間隔をあけて設けられた複数の開閉バルブであることを特徴とする前記（２）に記載の横型メディア攪拌式粉砕機。
（５）
前記原料排出通路にコアンダノズルを設けたことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の横型メディア撹拌式粉砕機
（６）
前記分級機の微粉排出側に、前記分級ロータとともに回転するする円筒形の微粉排出管を設け、
この微粉排出管は、前記ケーシングの壁に設けられた円形の開口を通って、該ケーシング外部に延びており、その外周部にガスシールを施したことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の横型メディア撹拌式粉砕機
（７）
装置全体の重量を計測できることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の横型メディア撹拌式粉砕機

本発明の横型メディア攪拌式粉砕機においては、粉砕タンクの排出側端部に設けられたメディアセパレータを介した原料排出部から立ち上がり、該原料排出部に連通した原料排出通路とは独立して、粉砕タンクの原料供給部から立ち上がり、該原料供給部に連通した粗粒還流通路を設けたので、粉砕された粉の通路と粗粉の戻り粉の通路が専用化されており、それぞれが干渉することなくスムーズな粉体移動ができる。

また、本発明においては、粉砕メディアを、閉じた粉砕タンク内に収容した構造とすることによって、粉砕メディアの運動空間を固定した状態で、撹拌部材の回転により、粉砕メディアに運動エネルギーを付与して、そのエネルギーを粒子に伝達し粉砕するので、粉砕力が低下することがない。

更に、本発明においては、粉砕メディアに、撹拌部材による軸方向の推力を与えて、粉砕メディアの拘束力を高めている。したがって、小径の粉砕メディアでも粉砕力が低下せず、むしろ、増大し、粉砕速度定数が飛躍的に大きくなる。また、砕料の粉砕到達粒径も小さくなる傾向が確認されている。

更にまた、本発明の横型メディア攪拌式粉砕機においては、原料排出通路（粉砕室の出口近傍）にコアンダノズルを取り付け、粉砕直後の粒子を高速気流で分散した状態にして分級機に搬送するので、分級効率を高めることができる。また、コアンダノズルがポンプ機能も兼ね備えているので、粉砕機から粉体を吸い上げ分級機に移送することから外部から取り入れる二次ガスを少なくでき、分級機の遠心力に抗して通過するガス量を最少に抑えることができ、分級ロータの負担を軽減しながら分級カットポイントを小さくすることができる。

更に、分級機の微粉排出側に設けられた、分級ロータとともに回転する円筒形の微粉排出管の外周に、外部から導入するガスを利用したガスシールを設けて、シール状態を維持するため、粗粒子が微粉側に侵入しない。

本発明の実施態様による横型メディア攪拌式粉砕機を示す長手方向断面図である。 図１に示した横型メディア攪拌式粉砕機の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態による横型メディア攪拌式粉砕機について説明する。
図１は、本発明の実施形態による横型メディア攪拌式粉砕機１０を示すものであり、この横型メディア攪拌式粉砕機１０は、ケーシング１１を備えており、このケーシング１１は、下方部分に設けられた粉砕セクション１１ａと、上方部分に設けられた分級セクション１１ｂを備えている。前記分級セクション１１ｂは、前記ケーシング１１の一部として形成され、内部に粉砕室１２を有する横置き円筒形の粉砕タンク１４を備えている。特に、ケーシング１１のこの粉砕タンク１４の部分は、耐熱性材料であるアルミナ、アルミナジルコニアおよび窒化珪素等のセラミック製であることが好ましい。この粉砕タンク１４の一端（原料の流れで上流側−以下、全ての部材、部品にについて、この側を一端という）には原料供給部１５が、他端（原料の流れで下流側−以下、全ての部材、部品について、この側を他端という）には原料排出部１６がそれぞれ設けられている。原料排出部１６は、メディアセパレータ１８、および、粉砕され、このメディアセパレータ１８により、メディアが分離された原料を排出する排出ボックス２０で構成されている。

前記粉砕タンク１４の原料供給部１５には、図示したように、該原料供給部１５に連通した原料供給通路２２が設けられ、一方、原料排出部１６には、該原料排出部１６から立ち上げられた原料排出通路２３が設けられている。

前記粉砕タンク１４内部には、該粉砕タンク外部から、原料供給部１５を通って粉砕室１２に水平に延びる回転駆動軸２４が延伸している。この回転駆動軸２４は、粉砕タンク１４と同軸に配置されている。上記原料供給部１５内において、回転駆動軸２４の一端側（原料供給通路２２の下方）には、原料供給通路２２から供給された原料である砕料に他端方向、すなわち粉砕室１２方向への推力を与える機械的推力発生手段であるスクリュー２６が設けられている。回転駆動軸２４上のこのスクリュー２６より他端側すなわち粉砕室１２内には、攪拌部材２８を構成する攪拌要素である攪拌アーム３０が軸方向に間隔をおいて配置されている。上記攪拌部材２８は、耐摩耗性材料であるジルコニア、窒化珪素およびアルミナ等のセラミック製であることが好ましい。

前記粉砕室１２内には、粉砕メディアＭが収容されており、この粉砕メディアＭは、直径０．８〜８ｍｍ程度の粒状のものであって、粉砕室１２に粉砕室１２の容量の５０〜８０％程度充填されていることが好ましい。

前記ケーシング１１の上方部分の分級セクション１１ｂには、ほぼ横向き円筒形の分級ロータ収容室３２が形成されており、その内部には、該分級ロータ収容室３２の外部から水平に延伸する回転駆動軸３４が配置されている。この回転駆動軸３４には、分級機４０の分級ロータ４２が取り付けられている。

横型メディア攪拌式粉砕機１０のケーシング１１にはまた、図示したように、前記原料供給部１５から立ち上げられた粗粒還流通路５０が設けられている。この粗粒還流通路５０は、前記粉砕された原料のうち、前記分級機で分級されず、装置内に残留した粗粒を、前記粉砕タンクの原料供給部１５に戻すためのものである。すなわち、図示したように、この粗粒還流通路５０の上部と、前記原料排出通路２３の上部は、前記分級ロータ収容室３２に連通されており、前記原料排出通路２３、分級ロータ収容室３２および粗粒還流通路５０により、前記粉砕された原料のうち、前記分級機で分級されず、装置内に残留した粗粒の粗粒部分を前記原料供給部１５に戻す粗粒還流経路を構成している。

前記原料供給通路２２の途中には、該原料供給通路からの原料および前記粗粒還流通路５０からの粗粒に作用して、これらの原料排出部側への移行を助成するとともに、撹拌を行うためのキャリヤガスＣＧを供給するキャリヤガス供給通路５２が連通している。

前記粗粒還流通路５０には、原料および／または粗粒が前記原料供給部側から前記分級機側に逆流するのを防止するための吹き上げ防止手段５４が設けられている。この吹き上げ防止手段５４としては、図１に示したロータリーバルブや、図２に示した、前記粗粒還流通路５０に沿って間隔をあけて設けられた複数（図では２つ）の開閉バルブが挙げられる。

前記原料排出通路２３には、コアンダノズル５６が設けられていることが望ましい。このコアンダノズル５６は、その上流側のキャリヤガスを高速気流（噴流）として、粉砕後の粒子を、少ないキャリヤガス量で粉砕セクションから分級セクションに導く。またそのとき、前記粒子をこの噴流となったキャリヤガス中に良好に分散させ、これによって、分級機の性能を向上させる。

前記分級機４０の分級ロータ４２の微粉（分級された）排出側に、前記分級ロータとともに回転する円筒形の微粉排出管４４が設けられている。この微粉排出管４４は、前記ケーシング１１の壁に設けられた円形の開口４６を通って、該ケーシング外部に延びており、該微粉排出管４４の外周部、すなわち、微粉排出管４４の外周壁と前記ケーシング１１の開口４６の内周壁の間には、外部から導入するガスを利用したガスシール（ガスシールによるガスの流れを符号ｆで示した）が施されている。このガスシールにより、微粉排出管４４の外周部のシール状態を維持し、粗粒子が前記の間隙を通って、装置外部（下記するガス膨張室６０を介して）に排出され、微粉側に侵入することを防止している。

以上の構造により、微細な分級後粉は、分級ロータ４２内部から、前記微粉排出管４４、ガス膨張室６０、次いで、微粉排出通路６２を通って装置外部に排出される。微粉排出通路６２は通常サイクロン、バッグフィルターを介してブロアーで吸引するラインになっている。微粉は、サイクロンおよびバッグフィルターで回収され製品となる。

次に、以上説明した構成の本発明の実施の形態による横型メディア攪拌式粉砕機１０の作動について簡単に説明する。
先ず、原料供給通路２２を介して、粉砕タンク１４の原料供給部１５に供給された粒状あるいは粉状の原料は、推力発生手段であるスクリュー２６により、攪拌部材２８側に移送され、該攪拌部材２８において、撹拌され、粉砕メディアＭの作用により、分散・粉砕される。この分散・粉砕された原料は、順次、原料排出部１６に移送されて、メディアセパレータ１８により粉砕メディアＭが分離されて、排出ボックス２０に排出される。

この、排出ボックス２０に排出された分散・粉砕済み原料は、前記コアンダノズル５６の作用により高速気流となったキャリヤガスに乗り、分級セクション１１ｂに運ばれ、分級ロータ４２により、分級された微粉のみ（製品としてふさわしい）が分級ロータ内に入り込み、この後、前記微粉排出管４４、ガス膨張室６０、次いで、微粉排出通路６２を通って装置外部に排出される。

このとき、分級ロータではじかれた粗粒子は粗粒還流通路５０に流れ込む。
したがって、キャリヤガスに干渉することなくスムーズな粉体移動ができる。

１０ 横型メディア攪拌式粉砕機
１１ ケーシング
１１ａ 粉砕セクション
１１ｂ 分級セクション
１２ 粉砕室
１４ 粉砕タンク
１５ 原料供給部
１６ 原料排出部
１８ メディアセパレータ
２０ 排出ボックス
２２ 原料供給通路
２４ 回転駆動軸
２６ スクリュー
２８ 攪拌部材
３０ 攪拌アーム
３２ 分級ロータ収容室
３４ 回転駆動軸
４０ 分級機
４２ 分級ロータ
４６ 開口
５０ 粗粒還流通路
５２ キャリヤガス供給通路
５４ 吹き上げ防止手段

Claims (7)

1. ケーシング、このケーシングの内部下部に配置され、横型円筒状の粉砕室を有する粉砕タンクと、この粉砕タンクの一端に設けられた原料供給部と、前記粉砕タンクの他端に設けられたメディアセパレータを介した原料排出部と、前記粉砕室内に入れられた粉砕メディアと、前記粉砕タンクの前記粉砕室内に延びる水平回転駆動軸と、前記粉砕室内に配置され、前記水平回転駆動軸に取り付けられ、該水平回転駆動軸により回転駆動されて、前記原料供給部から供給された原料を、前記原料供給部から原料排出部に向けて連続的に搬送しつつ攪拌粉砕する攪拌部材と、分級ロータを有し、粉砕された原料を分級する分級機を備える横型メディア攪拌式粉砕機において、
   前記原料供給部に連通した原料供給通路と、
   前記原料排出部から立ち上がり、該原料排出部に連通した原料排出通路と、
   前記原料供給部から立ち上がり、該原料供給部に連通した粗粒還流通路と、
   前記粉砕タンクの上方に配置され、前記原料排出部の上方部分と前記粗粒還流通路の上方部分が連通した分級機収納室とを備え、
   前記分級機は、この分級機収納室に、前記分級ロータが前記粗粒還流通路の入口部の近傍になるようにして、その回転軸を横にして配置され、
   前記粉砕された原料のうち、前記分級機で分級されず、装置内に残留した粗粒が、前記粗粒還流通路を介して前記粉砕タンクに戻るようにするとともに、
   前記原料供給通路からの原料および前記粗粒還流通路からの粗粒に作用して、これらの原料排出部側への移行を助成するとともに、撹拌を行うためのキャリヤガスを供給するキャリヤガス供給通路を設けた
   ことを特徴とする横型メディア攪拌式粉砕機。
2. 前記粗粒還流通路に、原料および／または粗粒が前記原料供給部側から前記分級機側に逆流するのを防止するための吹き上げ防止手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の横型メディア攪拌式粉砕機。
3. 前記吹き上げ防止手段が、ロータリーバルブであることを特徴とする請求項２に記載の横型メディア攪拌式粉砕機。
4. 前記吹き上げ防止手段が、前記粗粒還流通路に沿って間隔をあけて設けられた複数の開閉バルブであることを特徴とする請求項２に記載の横型メディア攪拌式粉砕機。
5. 前記原料排出通路にコアンダノズルを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の横型メディア撹拌式粉砕機
6. 前記分級機の微粉排出側に、前記分級ロータとともに回転するする円筒形の微粉排出管を設け、
   この微粉排出管は、前記ケーシングの壁に設けられた円形の開口を通って、該ケーシング外部に延びており、その外周部にガスシールを施したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横型メディア撹拌式粉砕機
7. 装置全体の重量を計測できることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の横型メディア撹拌式粉砕機

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