JP3868566B2 - Melt forming method and apparatus used therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス工芸材、廃棄物等の融点が800℃以上の溶融物を、小塊状又は粒状の固形物に成形する方法及びこれに用いる装置(以下単に成形方法及び成形装置と略称する)に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の成形方法及び成形装置としては、例えば特開平6−47366号公報及び実開平3−83691号公報等記載のものがある。
これらはいずれも回転板上に溶融状態にある溶融物を落下させ、回転板内に冷却水を通して溶融物を間接冷却するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、回転板の表面エネルギーと溶融物の表面エネルギーの差が小さく、成形物は薄く広く延ばされて薄板状の成形物が得られる。又、溶融物と回転板の剥離性が悪く、掻取り板が成形物の上に乗上げ掻取りが不十分になることがあった。また、成形物の粒度分布は回転数によってしか調節できず、その調節範囲も狭く、所望の粒度を得るのに困難性を伴っていた。さらに、溶融物の量が多くなると成形物が十分冷却されず、溶融物が大きな塊のまま排出され、後段の装置でトラブルを発生する等の課題を有していた。
これに対し、本発明では回転板自体の耐久性が高く、回転板と成形物の剥離性がよく、成形物の掻き取り能力も高く、得られる成形物は品質が安定し、粒度を任意の大きさに調整可能な簡易な溶融物の成形方法及び成形装置を得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は次のとおりである。
低速回転する回転板上に注水して水膜を形成させ、前記回転板上に溶融状態にある溶融物を落下させ、前記溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形し、回転板上への注水を溶融物の落下位置の前と後で可能とし、前記注水を選択調節することにより成形物の粒度調節をなすことを特徴とする溶融物の成形方法。
【0005】
請求項2の発明は次のとおりである。
溶融物の供給手段に連設され回転可能な傾斜面を有する回転板と、前記回転板上への溶融物落下点の上流側に前注水管を下流側に後注水管をそれぞれ前記回転板上に選択的に注水可能に配設され、低速回転する前記回転板上に注水して水膜を形成させ、前記回転板上への落下溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形可能としたことを特徴とする溶融物の成形装置。
請求項3の発明は次のとおりである。
前注水管及び後注水管による回転板上への注水は供給、停止及び水量について選択調整可能とされていることを特徴とする請求項2に記載の溶融物の成形装置。
請求項4の発明は次のとおりである。
扇形切欠部を有する複数の回転板を上下に段差をつけ且つ一部が重なるように逐次配列しそれぞれ反対方向に回転駆動可能とし、前記各回転板について請求項2又は3に記載の溶融物の成形装置を用いたことを特徴とする溶融物の成形装置。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明の成形装置の一例の概略図であって、(a)全体縦断面図、(b)内部平面略図である。
図2は図1の成形装置の回転板上の成形状態を示す拡大説明図であって、(a)従来例、(b)及び(c)本発明の例である。
図1において、成形装置1の内部に中空の回転軸4の上端に固着された外周端部が下がり勾配の傾斜面をなす回転板2と、回転板2は最外周端部が下方に向かい冷却室3が設けられている。この回転板2には、回転軸4の下部に連結されたモータ5が図1(b)に示す反時計回り方向Pに駆動回転し得る様に取り付けられている。
回転軸4内には上下を貫通する排水パイプ7が立設され、下端部の給水管6から回転軸4と排水パイプ7の間隙を介して回転板2内に形成した冷却室3に冷却水を供給して回転板2を冷却可能としている。又冷却室3で回転板2を冷却した冷却水は冷却室3の中心にある排水パイプ7を流下して下端開口部より排水される。この構造により回転板2は常時冷却水により冷却状態に保持される。
【0007】
さらに、回転板2外周には間隔をおいて水冷カバー12が囲繞され、該水冷カバー12上端に破線で示す溶融炉Fが連結され、該溶融炉Fで溶融された溶融物Mが回転板2上に供給される様配置され、溶融物Mを回転板2の中心からずれた位置の落下範囲Maに落下可能とされている。水冷カバー12には、溶融物Mの落下範囲Maの上流側に前注水管8a、8b、下流側に後注水管9a、9bが設けられ回転板2上に注水可能とされ、注水の供給、停止及び水量について選択調整可能とされている。
回転板2上には下流側に板状のスクレパー10が傾斜面を横切って配設され、該スクレパー10の下端末下方水冷カバー12に排出口11が連設されている。水冷カバー12下端の排出口11から外れた位置に、回転板2上から流下した水が排水可能な排水口13が設けられている。
【0008】
次に、図1、2により、本発明の成形装置1及び成形方法の作動について説明する。
回転板2をモータ5により通常0.1〜20rpmの範囲で低速回転に駆動すると同時に、上流側の前注水管8a、8bから回転板2上に注水し形成された水膜w上に、溶融炉Fで溶融された溶融物Mが供給される。後注水管9a、9bからの注水は、後述する通り所望の粒径に対応して選択決定する。
ここで、溶融物Mは回転板2に供給され延べ板状になり、回転板2上で冷却され成形物Sとなり、回転板2上で方向Pに回転冷却中に破砕が進行する。破砕された成形物Sは、下流側のスクレパー10により掻取られ、排出口11から排出される。また回転板2上から流下した水は排水口13より排出される。回転板2上での滞留時間は回転数により調整するが、滞留時間が極端に短いと冷却・破砕が進行しない間に排出されるため、この滞留時間通常15秒以上5分以内、好ましくは30秒以上3分以内に取られる。
【0009】
図2(a)、(b)及び(c)について、従来例と本発明との成形状態の相違を説明する。
図2(a)従来の成形装置で成形した場合であり、回転板2は冷却水で間接冷却されているものの、溶融物Mとの温度差が80℃以上と大きいため回転板2の表面温度が上昇し、回転板2表面が熱組成変化し、成形物Sと回転板2の剥離性が悪くなる。特に溶融物Mの温度が1400℃以上と高い場合、回転板2が熱変形する場合がある。又回転板2の表面における溶融物Mの接触角θ1は小さく、その結果溶融物Mの成形時の高さH1は小さくなる。
図2(b)は図1の成形装置により成形した場合であり、注水管8又は9により注水された水により回転板2上に水膜wが形成され、溶融物Mと回転板2が直接接触することがなくなるため、回転板2表面の熱組成変化が防止でき、成形物Sの剥離性が向上し、水膜wの形成により溶融物Mからの伝熱量が低下し、回転板2の表面温度の上昇が低く、回転板2の熱変形も防止できる。又水膜wと溶融物Mとの温度及び物性値の違いから接触角θ2が大きく、その結果成形物Sの高さH2を高くすることができ、粒度を大きくする効果が得られる。
図2(c)はさらに粒度を調整するために、後注水管9a及び/又は9bからも注水しその注水量を制御する。後注水管9aから注水した場合、成形物Sと回転板2の間に水膜wが形成されるため、剥離性がより向上するものの、粒度は後注水管9aから注水しない場合に比べ小さくなる。又後注水管9bは成形物Sに直接水がかかるよう配置し、後注水管9aからのみ注水した場合に比し更に粒度を小さくできる。この場合でも溶融物Mを直接水中に落として冷却した場合に比し、成形物Sの粒度を大きくする事が可能となる。すなわち、注水管8、9、9a、9bよりの注水調節を行うことにより成形物Sの粒度を幅広く調整することが可能である。
【0010】
【実施例】
組成(SiO2 40.1%,Al203 17.2%,CaO 21.4%,Fe2O3 4.2%,P2O5 6.9%,MgO 0.8%,Na2O 0.2%,K2O 1.1%,その他8.1%)である1400℃溶融物を図1に示す本発明の成形装置1に供給量150又は250Kg/Hr.で、回転数0.5又は1rpmの回転板2上に供給し、注水管8a、8b及び9bよりの注水調節を組合わせて行い、得られた成形物Sの粒度分布を測定し表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】
表1から明らかなように、注水しない場合は、どの処理量も40mmオーバーが60%以上あり粒度が大きい。また剥離性も悪く、スクレーパーによる掻残しも見られた。これに対し、回転板2に前注水管8a、8bから注水した場合、どの処理量も粒度のピークは、25〜40mmと小さくなった。さらに後注水管9bより注水を追加した場合は、より粒度が小さくなり15〜25mmに粒度のピークが見られ、注水調節の顕著な効果が得られた。
【0013】
図3は、本発明の他の例で回転板を一対用いた成形装置の一部切断正面略図である。
図4は、図3のX・X線断面平面略図である。
以下の説明においては、前記図1について説明した構成要素と同様の要素は、同一符号を用い、詳細説明は省略する。又図1で使用した符号に加えて、一対の構成要素はそれぞれ上段側にc、下段側にd、単一の構成要素はそれぞれにcのサフィックスを付してある。
図3、4において、成形装置1cの内部には中空回転軸4c、4dに上下に段差をつけ且つ後述する溶融物Mの落下範囲Mcを中心として一部が重なるように固着された一対の回転板上段2c、下段2dに冷却室3c、3dが設けられている。回転軸4c、4dの下部に連結されたモータ5c、5dが図4に示す時計回り方向Q及び反時計回り方向Rに駆動回転し得る様に取り付けられている。回転板2c、2dには、図4に示すように、扇形切欠部α、β(図の例では135度)が設けられているが、駆動回転中において落下範囲Mcには回転板2c、2dのいずれかが位置するようにされている。
回転軸4c、4dには上下を貫通する排水パイプ7c、7dが立設され、下端部の給水管6c、6dから複数の放射パイプ14c、14dを通して回転板2c、2d内に形成した冷却室3c、3dに冷却水を供給して回転板2c、2dを冷却可能としている。又冷却室3c、3dで回転板2c、2dを冷却した冷却水は排水パイプ7を流下して下端開口部より排水される。この構造により回転板2c、2dは常時冷却水により冷却状態に保持される。
【0014】
さらに、回転板2c、2d外周には間隔をおいて水冷カバー12c、12dが囲繞され、該水冷カバー12c、12d上端に破線で示す溶融炉Fが連結され、該溶融炉Fで溶融された溶融物Mが駆動回転位置によって回転板2c、2d上のいずれかに供給される様配置され、溶融物Mは回転板2c、2dの中心からずれた位置に落下可能とされている。水冷カバー12c上から溶融物Mの落下範囲Mcの上流側に前注水管8から8c1、8c2、8d1、8d2、下流側に後注水管9から9c1、9c2、9d1、9d2が延長して設けられ回転板2c、2d上に注水され、注水の供給、停止及び水量について選択調整可能とされている。回転板2c、2d上には下流側に板状のスクレパー10c、10dが傾斜面を横切って配設され、該スクレパー10c、10dの下端末下方にスクリュウー軸15、収集室16を介して排出口11cが連設されている。水冷カバー12c、12d下端の排出口11cから外れた位置に、回転板2c、2d上から流下した水が排水可能な排水口(図示省略)が設けられている。スクリュウー軸15はモータ5cによって駆動される。
【0015】
次に、図3、4により、本発明の成形装置1c及び成形方法の作動について説明する。
回転板2c、2dをモータ5c、5dにより前記の方向Q、Rに通常0.1〜20rpmの範囲で低速回転駆動し、上流側の前注水管8c1、8c2、8d1、8d2から回転板2c、2d上に注水し水膜が形成され、このいずれかの水膜上に溶融炉Fで溶融された溶融物Mが落下範囲Mcに供給される。後注水管9c1、9c2、9d1、9d2からの注水は、所望粒径に対応して選択調整する。ここで、溶融物Mは回転板2c、2d上に供給され延べ板状になり、冷却され成形物となり、回転板2c、2d上で回転冷却中に破砕が進行する。破砕された成形物は、下流側のスクレパー10c、10dにより掻取られ、スクリュウー軸15、収集室16を経て排出口11cから排出される。また回転板2c、2d上から流下した水は、排水口より排出される。
成形物の成形状態及び粒度調整は、図1、2で前記説明した成形装置1及び成形方法と同様である。
又成形装置1cは一対の回転板2c、2dを用いているが、これに限定されず3個以上の複数としてもよい。
【0016】
本発明の成形方法及び成形装置においては、回転板の表面エネルギーの状態を従来より小さくし、低速回転する回転板上に注水して水膜を形成させ、回転板上に溶融状態にある溶融物を落下させ、溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形することとした。
すなわち、例えば平板上に落下させた水銀球が丸くなるように、低速回転の回転板上に水膜を張り、その表面に溶融物を落下させることで水と溶融物の表面張力の違いから、水膜のない場合に比べ、成形物の厚みを厚くすることを可能とし、溶融物は延べ板状になるものの、回転板上での冷却と注水の量と場所をコントロールすることで、破砕を進行せしめ所望の粒度に調整が可能である。回転板は冷却室で間接的に水で冷却するものの、さらに注水して水膜を張ることにより回転板の変形を防ぎ、その保護を図ると共に、溶融物を冷却して破砕させまた回転板と成形物の剥離性を向上させるよう作用する。
注水箇所は、溶融物の落下範囲の前後に設け、粒度を小さくする場合は落下点の前後から注水し、水量も多くすることで溶融物がより急速に冷却し粒度を小さくすることができる。又粒度を大きくする場合は、注水を落下点の前のみとし水量を絞ることで成形物の粒度を大きくすることができる。
【0017】
【発明の効果】
・ 低速回転する回転板2上に注水して水膜wを形成させるので、溶融物Mに実質的に遠心力を作用させることなく、冷却しつつ、粒状に成形することができる。
・ 前注水管8a、8b及び後注水管9a、9bからの注水を選択調節することにより成形物Sの粒度を調節することができる。すなわち、後注水管9bから注水すると、注水しない場合に比べて、粒度は小さくなる。前注水管8a、8bからも注水を追加すると、粒度はさらに小さくなる。(段落番号[0012]・[表1] 参照
)。
・ 注水を行うと、回転板2の表面に水膜wが形成されるので、成形物Sの剥離性が向上する(段落番号[0009]・[表1]参照)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形装置の一例の概略図であって、(a)全体縦断面図、(b)内部平面略図である。
【図2】図1の成形装置の回転板上の成形状態を示す拡大説明図であって、(a)従来例、(b)及び(c)本発明の例である。
【図3】本発明の他の例で回転板を一対用いた成形装置の一部切断正面略図である。
【図4】図3のX・X線断面平面略図である。
【符号の説明】
1、1c 成形装置
2、2c、2d 回転板
3、3c、3d 冷却室
4、4c、4d 回転軸
5 5c、5d、5e モータ
6、6c、6d 給水管
7、7c、7d 排水パイプ
8、8a、8b、8c1、8c2、8d1、8d2 前注水管
9、9a、9b、9c1、9c2、9d1、9d2 後注水管
10、10c、10d スクレーパー
11、11c 排出口
12、12c、12d 水冷カバー
13 排水口
14c、14d 放射パイプ
15 スクリュウー軸
16 収集室
F 溶融炉
H1、H2 高さ
M 溶融物
Ma、Mc 落下範囲
S 成形物
w 水膜
P、Q、R 回転方向
α、β 扇形切欠部
θ1、θ2 接触角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a glass craft material, a waste material or the like having a melting point of 800 ° C. or more into a small lump or granular solid and an apparatus used therefor (hereinafter simply referred to as a forming method and a forming apparatus). About.
[0002]
[Prior art]
Examples of conventional molding methods and molding apparatuses include those described in JP-A-6-47366 and JP-A-3-83691.
In any of these methods, a melt in a molten state is dropped on a rotating plate, and the melt is indirectly cooled through cooling water in the rotating plate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, the difference between the surface energy of the rotating plate and the surface energy of the melt is small, and the molded product is thinly and widely extended to obtain a thin plate-shaped molded product. In addition, the peelability between the melt and the rotating plate is poor, and the scraping plate rides on the molded product and may be insufficiently scraped. In addition, the particle size distribution of the molded product can be adjusted only by the number of rotations, the adjustment range is narrow, and it is difficult to obtain a desired particle size. Furthermore, when the amount of the melt increases, the molded product is not sufficiently cooled, and the melt is discharged as a large lump, which causes problems in the subsequent apparatus.
On the other hand, in the present invention, the rotating plate itself has high durability, the releasability between the rotating plate and the molded product is good, the scraping ability of the molded product is high, the quality of the obtained molded product is stable, and the particle size can be arbitrarily set. It is an object of the present invention to obtain a simple melt molding method and molding apparatus that can be adjusted in size.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
Water is poured onto a rotating plate that rotates at a low speed to form a water film, the molten material in a molten state is dropped onto the rotating plate, and the molten material is cooled to a granular shape while being substantially free of centrifugal force. A method for forming a melt, which comprises forming and allowing water injection onto a rotating plate before and after the dropping position of the melt, and adjusting the particle size of the formed product by selectively adjusting the water injection.
[0005]
The invention of
A rotating plate having a rotatable inclined surface connected to the melt supply means, and a pre-water injection pipe on the upstream side of the melt dropping point on the rotating plate and a post-water injection pipe on the rotating plate on the downstream side, respectively. Water is selectively poured onto the rotating plate rotating at a low speed to form a water film, and the falling melt on the rotating plate is cooled without substantially applying centrifugal force. A melt molding apparatus characterized in that it can be molded in a granular form.
The invention of
3. The melt molding apparatus according to
The invention of claim 4 is as follows.
Sector notch a plurality of rotating plates vertically and partially stepped in is successively arranged so as to overlap a rotatably driven in opposite directions with, the melt according to
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are schematic views of an example of a molding apparatus according to the present invention, in which FIG. 1A is an overall longitudinal sectional view, and FIG.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing a molding state on the rotating plate of the molding apparatus of FIG. 1, and (a) a conventional example, (b) and (c) an example of the present invention.
In FIG. 1, a
A drainage pipe 7 penetrating vertically is provided in the rotary shaft 4, and cooling water is supplied to a
[0007]
Further, the rotating
On the
[0008]
Next, the operation of the
The rotating
Here, the melt M is supplied to the rotating
[0009]
2A, 2B, and 2C, the difference in molding state between the conventional example and the present invention will be described.
FIG. 2 (a) shows the case of molding with a conventional molding apparatus. Although the rotating
FIG. 2B shows a case where the molding apparatus of FIG. 1 is used, and a water film w is formed on the
In FIG. 2C, in order to further adjust the particle size, water is injected from the
[0010]
【Example】
Composition (SiO 2 40.1%, Al 2 O 3 17.2%, CaO 21.4%, Fe 2 O 3 4.2%, P 2 O 5 6.9%, MgO 0.8%, Na 2 O 0.2%, K 2 O 1.1%, others 8.1%) 1400 ° C. melt is supplied to the
[0011]
[Table 1]
[0012]
As can be seen from Table 1, when no water is poured, the amount of treatment is 40% over 60% or more and the particle size is large. Further, the peelability was poor, and scraping with a scraper was also observed. On the other hand, when water was poured into the
[0013]
FIG. 3 is a partially cut front schematic view of a molding apparatus using a pair of rotating plates in another example of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional plan view taken along the line X and X in FIG.
In the following description, the same components as those described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, in addition to the reference numerals used in FIG. 1, the pair of components is suffixed with c on the upper side, d on the lower side, and c on each of the single components.
3 and 4, inside the molding apparatus 1c, a pair of rotations are provided so that the
Drain pipes 7c and 7d penetrating vertically are provided on the
[0014]
Further, water cooling covers 12c and 12d are surrounded on the outer periphery of the
[0015]
Next, the operation of the molding apparatus 1c and the molding method of the present invention will be described with reference to FIGS.
The
The molding state and particle size adjustment of the molded product are the same as those of the
Moreover, although the shaping | molding apparatus 1c uses a pair of
[0016]
In the molding method and molding apparatus of the present invention, the surface energy state of the rotating plate is made smaller than before, water is poured onto the rotating plate that rotates at a low speed to form a water film, and the molten material is in a molten state on the rotating plate. The molten material was dropped into a granular shape while cooling without substantially applying centrifugal force.
That is, for example, from a difference in the surface tension of water and melt by dropping a melt on the surface of a low-speed rotating plate so that the mercury sphere dropped on a flat plate becomes round, Compared to the case without a water film, it is possible to increase the thickness of the molded product, and the melt becomes a plate-like shape, but by controlling the amount and location of cooling and water injection on the rotating plate, crushing can be achieved. It can be advanced and adjusted to the desired particle size. Although the rotating plate is indirectly cooled with water in the cooling chamber, the rotating plate is further poured to form a water film to prevent the rotating plate from being deformed and protected, and the melt is cooled and crushed. It acts to improve the peelability of the molded product.
Water injection points are provided before and after the fall range of the melt, and when the particle size is reduced, water is injected from before and after the drop point, and the amount of water is increased so that the melt can be cooled more rapidly and the particle size can be reduced. When the particle size is increased, the particle size of the molded product can be increased by reducing the amount of water only when the water is poured before the drop point.
[0017]
【The invention's effect】
-Water is poured onto the
The particle size of the molded product S can be adjusted by selectively adjusting the water injection from the
-When water is injected, a water film w is formed on the surface of the
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are schematic views of an example of a molding apparatus according to the present invention, in which FIG. 1A is an overall longitudinal sectional view, and FIG.
2 is an enlarged explanatory view showing a molding state on a rotating plate of the molding apparatus of FIG. 1, (a) a conventional example, (b) and (c) an example of the present invention.
FIG. 3 is a partially cut front schematic view of a forming apparatus using a pair of rotating plates in another example of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional plan view taken along the line X—X in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1,
Claims (4)
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