JP3586295B2

JP3586295B2 - 粉砕機

Info

Publication number: JP3586295B2
Application number: JP19886094A
Authority: JP
Inventors: 民穂水谷; 元紀西田; 均大河内
Original assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Current assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JPH0857337A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属，セラミックス，穀類等の粉末を製造するための新規な粉砕機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属，セラミックス又は穀類の粉末を製造するための粉砕機としてボールミル，スタンプミル，振動ミル，ハンマーミル，ニューマチックミル，カッターミル，アトリッションミル等が広く用いられている。
これらの粉砕機はそれぞれの特徴を有しており、材料，粒度によって使い分けられている。しかし、いずれの粉砕機も所要動力が大きく、その原因は粉砕される材料と粉砕媒体とが出合う機会、即ち衝突確率が低く、あるいは衝突力が減衰してしまうためと考えられる。
【０００３】
例えば、ロールミルは粉砕される材料とロールとが出合う機会が一見多く思われるがロール間の隙間で挟み込まれる材料に大小がある時には大きな材料によってロールが押し広げられ、小さい材料は素通りの状態となり、従って、大きな材料のみを粉砕しようとする、いわゆる選別粉砕が起こり、このためロールミルは微粉末の製造には適していない。
【０００４】
また、最も広く用いられているボールミルや振動ミルでは、用いられているボールやロッド等の媒体同志の衝突が起こり、粉砕される材料は、衝撃圧縮力，剪断力を受けるが、媒体と処理物との運動方向が同方向であり、衝突確率が低く、かつ、媒体の衝突速度が媒体と処理物によって減衰してしまうという欠点があった。
【０００５】
スタンプミルでは、粉砕力を杵の落下によって得ているので、杵の下にある材料は体積粉砕を起こすが、杵の粉砕力はその自重を利用しているので小さく工業規模では限られた範囲でしか用いられていない。
また、ニューマチックミルは高速気流に処理物をのせて加速させ、衝突板もしくは処理物同志を衝突させて粉砕するものであるが、材料自身に粉砕のエネルギーを与えるための高速気流を発生させるための動力が大きく、これが粉砕に利用される率が少ないため、粉砕効率が悪い。
【０００６】
アトリションミルは、媒体を容器に充填して、攪拌機で処理物と共に攪拌して粉砕を行うものであり、その粉砕にかかる加速度は大きくとることができるが、本来、その粉砕が磨り潰すような働きであり、媒体の摩耗と発生した熱の除去の点でまだその特性を十分活用されておらず、一部の工業製品において、湿式で運転されているのが現状である。
【０００７】
以上述べた如く、従来の技術においては、いずれの機種も種々の問題があり、特に衝撃力の減衰と衝突確率の低さ、発生熱の除去、媒体の摩耗等の問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は金属，セラミックス，穀類等の粉末を効率よく粉砕するために新規な粉砕機を提供しようとするものである。
【０００９】
【問題を解決するための手段】
即ち本発明は、中央部に被粉砕物の供給管５を設けた粉砕媒体を収容する容器２と複数の棒状の粉砕媒体３と該粉砕媒体３と平行の方向に振動させる振動装置１と粉砕媒体の一端を冷却するための空気入口１０及び空気出口１１を設けた粉砕機である。本発明に使用する棒状の粉砕媒体は鋼，セラミックス，プラスチックス，木材等のものを被粉砕物の種類により選択して使用することができる。
【００１０】
本発明の方法における粉砕の機構は棒状の媒体と円筒もしくは多重円筒の底面との衝突による衝撃圧縮であり、この点で従来の媒体を使用する粉砕機と大きく異なる。
従って、被粉砕物は媒体と容器の底面の間に存在しなければ粉砕が行われないので、容器の外周もしくは内部の底部に処理物の供給口を設ける。
【００１１】
該供給口の上部に処理物のレベルを監視する検知器を有することが好ましく、常に処理物が媒体と容器底面の間で均一な層を形成させるように、該検知器によって制御することができる。即ち、処理物は該検知器の信号によってフェーダー（図示せず）によって供給管に供給されるのが好ましい。
本発明の方法を実施するための媒体は基本的に棒状であり、その断面の形状は円形，短形，多角形のいずれかを選択すればよいが、複数本を竪型の容器に垂直に立てて挿入し媒体と平行な方向、例えば上下に振動させ、かつ、互いに接触させるときは円形断面のものが好ましい。即ち、互いに接触して上下に振動させると、棒状の媒体が個々の運動を妨げる接触抵抗を生じる。従って、この場合は接触面積の少ない円形断面が好ましい。しかしながら、円形断面のものを複数本挿入すると、当然、容器の底面との接触面積は減少する。
【００１２】
一方、多角形断面のものは、例えば短形断面や六角断面の媒体を用いると、当然、媒体同志の接触面積は大きくなり、従って、接触抵抗も大きいと考えられる。
しかし、上記の多角形断面の媒体を用いれば、その充填率が高まり、容器の底面と接触面積が大きくなり、衝突確立は当然のことながら高くなる。
【００１３】
従って、多角形断面の棒状の媒体を用いる場合は媒体同志が互いに接触しないようにリテーナを用いて、媒体と媒体の間に隙間を持たせることが好ましい。
棒状の媒体の直径は、処理物の種類、大きさによって自由に選ぶことができるが、０．５ｍｍ〜５０ｍｍが適当である。０．５ｍｍより細いと長さを大きくとったとしても重量が小さく、従って粉砕エネルギーが小さい。一方、５０ｍｍ以上になると容器内の充填本数が少くなり、従って、衝突数は充填本数と振動数の積であるから、当然、衝突数が減少し、かつ、１本当りの衝突面積が大きくなり、その結果、粉砕が大きなものから始まる、即ち、選択粉砕となり好ましくない。
【００１４】
本発明の媒体を収容する容器は竪型であり、円筒である。角筒も考えられるが、被粉砕物が容器内で均一な層を作るためには円筒が好ましい。また、容器の底面はそれが媒体との衝突面となることから、鋼，セラミックス，プラスチックス，木材等のものを被粉砕物の種類により選択して使用することができる。
また、底面は図１に示すように平面であり、媒体に運動エネルギーを与えるとともに媒体と衝突する面となる。従って、その硬さは媒体より１．１〜２倍程度高くしておくことが好ましい。
【００１５】
容器の外周もしくは内部に処理物の供給管を設け、かつ、該供給管の下部に供給口を設け、該供給口から処理物を供給することが連続生産には好ましい。。これは、前述の如く媒体を容器底面の間に均一な処理物の層を形成させるためである。
この処理物の層の制御はレベル検知器による処理物の供給を制御することによって行うのが好ましい。この検知器は種々の物が考えられるが、空気を吹き込みながら、処理物の存在によってその背圧の変化を知って検知する方法が適当である。その他近接スイッチや磁気スイッチ，超音波スイッチ等であってもよい。
【００１６】
粉砕に伴って発生した熱は従来の媒体と異なり、棒状であり、かつ、粉砕機から容易に熱を上方に伝えることでがきることから、上方部に空気を流すことによって、冷却が可能であり、その方法は容器の下部から上部へ空気を流すことによって発生熱の除去が可能である。また、適当な方法、即ち、棒状の媒体をジャバラ等により、粉砕域と上部が遮断されるならば水冷ももちろん可能である。
【００１７】
【作用】
図１によって本発明の一例を説明すれば、加振器１によって容器２が振動する。この振動は、媒体３に伝わり、媒体３の棒が個々に独立して振動し、容器２の底面と激しく衝突する。
一方、処理物４は供給管５から投入され、供給口６から容器２の底面と媒体３の間に、即ち、粉砕機に振動によって除々に広がっていく。この時の処理物４の層の厚さは検知器７によって制御され、多数の媒体３と容器２の底面の間で激しく、かつ、均一な粉砕が効率よく行われる。この時の粉砕は衝撃圧縮であり、処理物４が均一な層を形成されるから、体積粉砕となり、当然、粉砕効率も高い。
【００１８】
また、粉砕によって発生する熱は空気入口１０から供給される冷風によって媒体３の上部が冷却され、除去される。
本発明による作用についてより詳しく述べれば、原料として銅−１０％亜鉛合金粉末の比表面積が５０００ｃｍ^２／ｇのものを用い、直径１２ｍｍ，長さ５００ｍｍの焼入れされた丸棒（Ｓ５５Ｃ相当品）を直径３００ｍｍ，深さ３５０ｍｍで底面に焼入れされた円板（ＳＵＪ−２相当品）を持つ円筒容器に４２０本垂直に挿入し、振動数１８００回／分，振幅を３ｍｍとし、中央部の供給管から粉末を供給して、該粉末の量をその高さが３ｍｍになるように設定して、冷却用の空気を５Ｎ．ｍ^３／分の割合で送りながら粉砕を行ったところ、比表面積が２１０００ｃｍ^２／ｇになった。
この時の粉末の温度は３５°で外気温度は１２℃であった。また、粉砕仕事指数は１６２０ｋｗｈ／ＴＯＮであった。
【００１９】
同じ原料を用いて、杵の重量が４０ｋｇ，ストロークが１３０ｍｍ，打撃数が４０回／分のスタンプミルを用いて粉末の高さを３ｍｍにして粉砕を行ったところ、粉末の温度は外気温度１２℃の時に５２℃まで上昇し、粉砕仕事指数は比表面積が２００００ｃｍ^２／ｇになるのに２６６８ｋｗ．Ｈ／ＴＯＮを要した。
以上に述べたように、本発明によれば粉末の温度上昇，粉砕仕事指数ともに低いことがわかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の粉砕機では効率の高い粉砕が可能であり、また、本発明の粉砕機は構造が簡単であり、従ってメンテナンスがやり易く、その構造上密閉ができることから、当然、防音がやり易く、かつ、安価であり、媒体の直径を変えることにより衝突数を容易に変えることができる。また、該媒体の長さを変えることにより、容易に衝突力を変えることができる等の大きな特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の側面説明図の一例である。
【図２】本発明の円形断面の媒体を挿入したところを示す平面説明図である。
【符号の説明】
１：加振器
２：容器
３：媒体
４：処理物
５：供給管
６：供給口
７：検知器
８：モーター
９：バネ
１０：空気入口
１１：空気出口
１２：冷却器
１３：排出管

Claims

中央部に被粉砕物の供給管５を設けた粉砕媒体を収容する容器２と複数の棒状の粉砕媒体３と該粉砕媒体３と平行の方向に振動させる振動装置１と粉砕媒体の一端を冷却するための空気入口１０及び空気出口１１を設けたことを特徴とする粉砕機。