JP2020006306A - メディア撹拌式粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク状の撹拌部材を用いた場合でも、撹拌ディスクのエネルギー効率が良好で、しかもショートパスの発生を防止できるメディア撹拌式粉砕機の提供。【解決手段】円筒状の粉砕室１２を有する粉砕タンク１４と、タンク一端に設けた原料供給部、タンク他端に設けた原料排出部、粉砕室内に入れた粉砕メディアＭ、粉砕室内に配置した回転駆動軸２４に互いに間隔をおいて取り付けた撹拌ディスク３０を備え、供給部からスラリー状原料を粉砕メディアとともに排出部に向けて連続的に搬送しつつ撹拌粉砕するメディア撹拌式粉砕機１０において、撹拌部材の間隔空間の少なくとも一つに、供給部から排出部に向けて連続的に移動する原料と粉砕メディアの混合スラリーに拡散作用を及ぼすために、軸方向に延びる板状の拡散部材５０を設け、拡散部材の両側部と撹拌部材の間の隙間、又は拡散部材自体に設けられた開口で拡散用の縮流形成路を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、メディア撹拌式粉砕機に関する。本発明のメディア撹拌式粉砕機は、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミ、ＰＺＴ、チタン酸バリウム、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、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、無機顔料、有機顔料、その他の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、メディア撹拌式粉砕機としては、実開平３−２６３５１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撹拌式粉砕機等は、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回転駆動軸と、前記粉砕室内に配置され、前記回転駆動軸に互いに間隔をおいて取り付けられ、該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、粉砕メディアとともに、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撹拌粉砕する複数の撹拌ディスクを備える構造のものである。

しかしながら、粉砕メディアは、ディスク間のせん断力と粉砕室壁とディスク間のせん断力の作用を主体として動かされるので、エネルギー効率が悪く、また、原料スラリーが十分に撹拌・粉砕されずに、撹拌ディスクの外周と粉砕タンクの内周の間を通って出口側に流れてしまう、いわゆるショートパスが発生しやすいという問題があった。
前記ショートパスの発生を防止するため、従来のものにあっては、前記撹拌ディスクに開口を設けるものがあったが、十分でなかった。

実開平３−２６３５１号公報

そこで、本発明は、上記のようなディスク状の撹拌部材を用いた場合でも、撹拌ディスクのエネルギー効率が良好で、しかも極力、ショートパスの発生を防止することのできるメディア撹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）〜（９）の構成の本発明のメディア撹拌式粉砕機により達成される。
（１）
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回転駆動軸と、前記粉砕室内に配置され、前記回転駆動軸に互いに間隔をおいて取り付けられ、該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スラリー状原料を、粉砕メディアとともに、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撹拌粉砕する複数の撹拌ディスクを備えるメディア撹拌式粉砕機において、
前記撹拌部材の間の間隔空間の少なくとも一つに、前記原料供給部から原料排出部に向けて連続的に移動する原料と粉砕メディアの混合スラリーに拡散作用をおよぼすため、前記軸方向に延びる板状の拡散部材を設け、該拡散部材の両側部と前記撹拌部材の間の隙間で、または拡散部材自体に設けられた開口で、拡散用の縮流形成路を構成したことを特徴とするメディア撹拌式粉砕機。
（２）
前記縮流形成路が、前記撹拌部材と前記拡散部材の間の隙間で構成され、その隙間の幅が用いる粉砕メディアの直径の３倍超、１０倍以下である前記（１）のメディア撹拌式粉砕機。
（３）
前記縮流形成路が、前記拡散部材自体に設けられた前記開口で形成され、この開口の形状が円形であり、その直径が用いる粉砕メディアの直径の５倍超、２０倍以下である前記（１）または（２）のメディア撹拌式粉砕機。
（４）
前記開口の形成位置が拡散部材の中央に形成されている前記（１）〜（３）のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
（５）
前記板状の拡散部材が親ネジ状に捻れて形成されている前記（１）〜（４）のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
（６）
前記捻れが、前記混合スラリーに、その流れに対して逆方向の推力が働く構造である前記（１）〜（５）のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
（７）
捻れ角が６０度以下である前記（５）または（６）のメディア撹拌式粉砕機。
（８）
前記拡散部材が、一つ置きの間隔空間に設けられており、拡散部材が設けられていない間隔空間が縮流を拡流化するための空間とされている前記（１）〜（７）のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
（９）
横型である前記（１）〜（８）のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。

本発明のメディア撹拌式粉砕機においては、該拡散部材の両側部と前記撹拌部材の間の隙間で、または拡散部材自体に設けられた開口で、拡散用の縮流形成路を構成したことにより、原料スラリーの粉砕タンク内での外側から中心へ、また、中心から外側への流れが促進されるので、ショートパスが良好に防止できると共に、この流れにより、原料スラリー中の粉砕メディアの分布が均一化され、良好な粉砕可能となる。したがって、エネルギー効率が向上する。
また、上記の流れにより、大流量を流しても、粉砕メディアの原料排出部側への偏析が極力防止されるため、大流量の処理が可能となると共に、ワンパスミルを実現化できる。

本発明の実施態様による横型メディア撹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撹拌式粉砕機に用いられる撹拌機構の横断面図である。 図１に示した横型メディア撹拌式粉砕機に用いられる撹拌機構の一部の拡大図である。 図１に示した横型メディア撹拌式粉砕機に用いられる撹拌機構の変形例の一部の拡大である。 図１に示した横型メディア撹拌式粉砕機に用いられる撹拌機構の他の変形例の一部の拡大である。

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撹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撹拌式粉砕機１０を示すものであり、この横型メディア撹拌式粉砕機１０は、内部に粉砕室１２を有する横置き円筒形の粉砕タンク１４を有している。この粉砕タンク１４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、部品について、この側を一端という）にはケーシング１６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）にはメディア分離部材（セパレータ）１８、粉砕された製品を排出する製品排出部１００がそれぞれ取り付けられている。また、前記粉砕タンク１４の一端には、図示したように原料投入部である原料投入ノズル２２が設けられている。メディア分離部材（セパレータ）１８の構造は特に限定されるものでなく、例えば図示したような筒状部材１９に複数のスリットや孔１９ａを設けたものとすることができる。

前記粉砕タンク１４内部には、前記ケーシング１６から前記他端側（製品排出部１００側）に向けて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。前記粉砕室１２内において、回転駆動軸２４の一端側（原料投入ノズル２２の下方）から、他端側には、撹拌機構２８を構成する撹拌要素である複数の撹拌ディスク（以下、単に「ディスクと称することがある」）３０が軸方向に間隔をおいて配置されている。前記撹拌ディスク３０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。前記ディスク３０には、後に説明する目的のため、原料スラリー流通用の連通孔４０が少なくとも一つ形成されている。
前記粉砕室１２内部には、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０．２〜２ｍｍ程度の粒状のものであって、粉砕室１２に、該粉砕室１２の容量の５０〜８０％程度充填されていることが好ましい。

前記回転駆動軸２４は、軸受けによりケーシング１６に回転自在に支持され、周知の駆動機構（ベルトアンドプーリ）を介して駆動源である駆動モータに接続されており、回転駆動される。

前記粉砕タンク１４の外周側には、該粉砕タンク１４と間隔をおいてジャケット５４が設けられており、このジャケット５４内を、粉砕タンク、粉砕室を冷却する冷却水が流通するようになっている。図において、符号５６は冷却水入口ノズル、符号５８は冷却水出口ノズルをそれぞれ示している。

前記製品排出部１００には、得られた製品を粉砕機外部に排出するための排出パイプが設けられており、この排出パイプの途中には、この排出パイプの開閉機構である自動弁が設けられている。

図示していないが、前記原料投入ノズル２２の上方には、原料供給機であるタンクに接続された原料供給ポンプが接続してあり、原料を原料投入ノズル２２に供給するようになっている。

前記原料供給ポンプは、通常、駆動モータにより連続的に駆動させられるようになっている。前記原料供給ポンプによる原料供給量は、該駆動モータを制御することにより、調整することができる。

本発明の横型メディア撹拌式粉砕機１０の前記撹拌機構２８においては、２つの前記撹拌ディスク３０の間の複数の間隔空間３１の一つ置きの間隔空間３１ａに、前記原料供給部から原料排出部に向けて連続的に移動する原料と粉砕メディアの混合スラリーに拡散作用をおよぼすため、前記軸方向に延びる板状の拡散部材５０が設けられている。複数の間隔空間３１の一つ置きの間隔空間３１ａの間の他の一つ置きの間隔空間は、還流形成用空間３１ｂとされている。この拡散部材５０および前記攪拌ディスク３０は、スリーブ６０によって、前記回転駆動軸２４に取り外し可能に取り付けられている。

図３から分かるように、前記拡散部材５０の両側部と前記撹拌ディスク３０の間には、それぞれ隙間３２が設けられており、この隙間３２は、原料スラリーを縮流化させるものである。この隙間３２の幅は、用いる粉砕メディアＭの直径の３倍超、１０倍以下であることが好ましい。隙間３２の幅の大きさが、前記の範囲未満であると、この隙間３２に粉砕メディアＭが詰まるおそれがあり、それを越えると、原料スラリーの縮流化が十分でない。
原料スラリーは、隙間３２を通るとき縮流され、この縮流された原料スラリーは、隙間３２を通ったのち、拡流化され、このとき、原料スラリーには、図１に示したように、粉砕タンク１４の一端側から他端側に、またそれと逆向の流れｆ１、ｆ２すなわち、間隔空間３１ａから、還流形成用空間３１ｂ、連通孔４０を通って、元の間隔空間３１ａに戻る還流が生じる。この還流により、粉砕室内部での原料の分布が均一なものとなり、均一な粉砕が行われる。また、特にこの還流により、粉砕メディアに大きな運動エネルギーが与えられ、粉砕メディア間の接触確率を増大させて、粉砕能力を大きくするとともに、粉砕メディアの粉砕室１２の出口側での偏析が防止される。

以上説明した隙間３２の作用効果は、図４に示したように、板状の拡散部材５０自体に設けた１つ以上の縮流用開口３４によっても達成できる。
この開口３４は、円形であることが望ましく、その直径は、用いる粉砕メディアの直径の５倍超、２０倍以下であることが好ましい。この開口を一つ形成する場合のその形成位置は、拡散部材のほぼ中央であることが好ましい。

さらにまた、前記板状の拡散部材５０は、図５に示したように、親ネジ状に捻れて形成され、この捻れが、前記混合スラリーに、その流れに対して逆方向の推力が働く構造となっていることが好ましい。この捻れ角は、６０度以下、特に４５度以下であることが好ましい。

以上、横型のメディア攪拌式粉砕機について説明したが、本発明は、竪形の粉砕機にも適用できる。

以上説明したように、本発明のメディア撹拌型粉砕機によれば、上記の還流により、粉砕室内部での原料の分布が均一なものとなり、均一な粉砕が行われる。また、特にこの還流により、粉砕メディアに大きな運動エネルギーが与えられ、粉砕メディア間の接触確率を増大させて、粉砕能力を大きくするとともに、粉砕メディアの粉砕室１２の出口側での偏析が防止される。
従って、ワンパス粉砕機を実現化することができる。このワンパス粉砕機においても、粉砕メディアの上記したような出口側すなわちメディア分離部材における偏析が防止され、ひいてはメディア分離部材の摩耗が防止される。

１０ 横型メディア撹拌式粉砕機
１２ 粉砕室
１４ 粉砕タンク
１６ ケーシング
１８ メディア分離部材
１９ 筒状部材
１９ａ スリットや孔
２２ 原料投入ノズル
２４ 回転駆動軸
２６ メカニカルシールカバ
２８ 撹拌機構
３０ 撹拌ディスク
３１ 間隔空間
３１ａ 一つ置きの間隔空間
３１ｂ 還流形成用空間
３２ 隙間
３４ 縮流用開口
４０ 連通孔
５０ 拡散部材
５４ ジャケット
６０ スリーブ
１００ 製品排出部

Claims (9)

1. 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回転駆動軸と、前記粉砕室内に配置され、前記回転駆動軸に互いに間隔をおいて取り付けられ、該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スラリー状原料を、粉砕メディアとともに、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撹拌粉砕する複数の撹拌ディスクを備えるメディア撹拌式粉砕機において、
   前記撹拌部材の間の間隔空間の少なくとも一つに、前記原料供給部から原料排出部に向けて連続的に移動する原料と粉砕メディアの混合スラリーに拡散作用をおよぼすため、前記軸方向に延びる板状の拡散部材を設け、該拡散部材の両側部と前記撹拌部材の間の隙間で、または拡散部材自体に設けられた開口で、拡散用の縮流形成路を構成したことを特徴とするメディア撹拌式粉砕機。
2. 前記縮流形成路が、前記撹拌部材と前記拡散部材の間の隙間で構成され、その隙間の幅が用いる粉砕メディアの直径の３倍超、１０倍以下である請求項１のメディア撹拌式粉砕機。
3. 前記縮流形成路が、前記拡散部材自体に設けられた前記開口で形成され、この開口の形状が円形であり、その直径が用いる粉砕メディアの直径の５倍超、２０倍以下である請求項１または２のメディア撹拌式粉砕機。
4. 前記開口の形成位置が拡散部材の中央に形成されている請求項１〜３のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
5. 前記板状の拡散部材が親ネジ状に捻れて形成されている請求項１〜４のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
6. 前記捻れが、前記混合スラリーに、その流れに対して逆方向の推力が働く構造である請求項１〜５のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
7. 捻れ角が６０度以下である請求項５または６のメディア撹拌式粉砕機。
8. 前記拡散部材が、一つ置きの間隔空間に設けられており、拡散部材が設けられていない間隔空間が縮流を拡流化するための空間とされている請求項１〜７のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。
9. 横型である請求項１〜８のいずれかのメディア撹拌式粉砕機。

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