JP4232091B2

JP4232091B2 - 衝撃式粉砕機

Info

Publication number: JP4232091B2
Application number: JP2003152218A
Authority: JP
Inventors: 貴將田中
Original assignee: Nara Machinery Co Ltd
Current assignee: Nara Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP2004351325A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被粉砕物を衝撃力により微粉砕する衝撃式粉砕機に関する。詳しくは、繊維状物質や可撓性物質を効率よく微粉砕するための衝撃式粉砕機に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般的に、衝撃式粉砕機は、被粉砕物を衝撃ピンや衝撃柱、衝撃片等の衝撃体によって粉砕し、多孔板、パンチングプレート、スリットなど所定のスクリーンによって製品の粒径を制御している。
ところで、衝撃体により目的の粒径に達しないもの、すなわちスクリーンを通過することができない被処理物は、粉砕室内に滞留して衝撃力を受け続けることになるが、繊維状物質や柔らかくて衝撃体の衝撃力では変形はするものの粉砕されにくい可撓性物質など、物性によっては粉砕室内で衝撃力を受けても変形を繰り返し、温度が上昇するばかりでなかなか粒径が小さくならず、スクリーンを通過することができないという不具合を生じる。
【０００３】
そこで従来では、かかる不具合を防止するために、次の代表的な方法が採用されている。
▲１▼ 被粉砕物と共に液状窒素などの冷媒を導入し、該被粉砕物の変形による温度の上昇を防止すると共に、その低温脆性を利用する「深冷粉砕方法」。
▲２▼ 水を加えて被粉砕物をスラリー状で粉砕機に供給し、温度上昇を防止する「湿式粉砕方法」。
▲３▼ 衝撃体をナイフ状にし、衝撃力ではなく、剪断力によって粒径を小さくする「カッティング方法」。
▲４▼ スクリーンで粒径を規制せず、系外に一端排出し、熱交換機等で冷やし、再度粉砕する「外部循環冷却方法」。
しかしながら、これらの方法には、各々固有の問題、すなわち、
▲１▼ 深冷粉砕方法では、冷媒システムの構築と運転に費用がかかり、被粉砕物の処理コストが高くなり実用性に欠ける。さらに、低温脆性の性質のないものには利用することができない。
▲２▼ 湿式粉砕方法では、水の粘度が空気より大きいため、衝撃体と被粉砕物が衝突する際、被粉砕物も水と共に流れてしまい、充分な衝撃効果を得られない場合が多い。
▲３▼ カッティング方法では、被粉砕物が比較的大きい場合には効果があるが、粒径が１ｍｍを下回るようになると、カッターの刃の前で被粉砕物が逃げてしまい効果が少ない。
▲４▼ 外部循環冷却方法では、システムが大がかりになり、スペースコストを必要とし、かつランニングコストが高価になる。
といった問題が有り、各方法の利点が活用できる特定の原料、特定の分野でしか採用することができないという実情がある。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５３−１５７５０号公報
【特許文献２】
実公平０６−２８１８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、衝撃体により目的の粒径を得にくい物性のものであっても、速やかに所望の粒径を得ることができ、粉砕室内に滞留して衝撃力を受け続ける不具合が解消されて、直ちにスクリーンを通過することができる。その結果、均一な微粒子の生成と回収の効率を高めることができるばかりか、衝撃力を受け続けることによる被粉砕物の温度上昇を回避し、粒径が１ｍｍを下回るような粒子も確実に切断でき、装置のコンパクト化やランニングコストの低減が図られ、しかも、広範囲の原料を取り扱うことができるようになり、種々の分野に応用することができる衝撃式粉砕機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、ケーシング内に、多数の孔または軸方向に延びるスリットが円周廻りに形成された円筒状のスクリーンを配設し、該スクリーンの外周側に排出路を、内周側に粉砕室をそれぞれ形成せしめ、かつ、該粉砕室内に円周方向に所定間隔を存して回転中心より放射状に複数の衝撃体が設けられた回転体を備えてなる衝撃式粉砕機であって、前記回転体の最外周に配設される衝撃体は、前記スクリーンの内周面に近接対面するよう形成される平滑な上面と、該上面からその回転方向側面に形成される広幅な衝撃面と、該衝撃面の前記上面との角部に形成された側面視略Ｌ字状の溝部と、該溝部において段差状に立ち上がり形成される立上り面とを備えて、前記スクリーン側に移動した被粉砕物を、前記溝部で集積可能に構成せしめ、該立上り面と上面との角部に刃体を形成せしめて、前記溝部に集積された被粉砕物を、前記立上り面による粉砕と、前記立上り面を介して前記孔またはスリットと刃体との剪断により処理すべく構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示する衝撃式粉砕機に基づいて詳細に説明する。図１〜図５において、図１は衝撃式粉砕機の一部破断全体構成図、図２は同じく全体縦断面図、図３は衝撃体の配置説明図、図４は刃体（衝撃片）の拡大図、図５はスクリーンと刃体（衝撃片）との配置構成図である。１は粉砕機であって、該粉砕機１は、上部に原料投入用のホッパー２１、下部に排出口２２を備え、前面に開閉可能な前カバー３０１を備えたケーシング３と、該ケーシング３の後面部に設けられたプーリー４０２を介して連動連結される駆動機構（図示しない）とからなる。前記ケーシング３内には、多数の軸方向に延びるスリットが円周廻りに形成された円筒状のスクリーン５が配設され、該スクリーン５の外周側に排出路５０２、内周側に粉砕室５０１、そして粉砕室５０１の前側および後側に前記ホッパー２１に連通する供給路５０３、５０３がそれぞれ形成されている。
【０００８】
前記粉砕室５０１内には、回転軸４０１に軸着されたローター（回転体）５１が回転可能に備えられており、ローター５１の前面側と後面側には衝撃柱（衝撃体）５１１…が、ケーシング３（前カバー３０１）のローター５１に各々対向する面には柱状の固定衝撃柱３１１…が、半径方向と円周方向に所定間隔を存して回転軸芯を中心に放射状に設けられ、ローター５１が回転したときに、衝撃柱５１１が固定衝撃柱３１１間を回転する構成となっている。これにより、ホッパー２１から供給路５０３を介して粉砕室５０１に投入された被粉砕物（原料）は、高速回転するローター５１の多数の衝撃柱５１１、および固定衝撃柱３１１によって瞬間的な打撃作用を受け、さらに周辺のスクリーン５に衝突して粉砕される。そして、スクリーン５のスリットの間隙より小さい粉砕処理品は、衝撃柱５１１の回転に伴って発生する気流に同伴して、速やかに排出路５０２を通って排出口２２から排出され、図示しないバグフィルター等により、気流と粉砕処理品とに分離され、粉砕処理品が回収されるようになっている。
なお、図２に例示した粉砕機は上記のとおりローター５１の前後面に衝撃柱５１１を配した所謂複式の粉砕機で、大量処理用であり、小型機の場合はローター５１の前面（前カバー側）のみに衝撃柱５１１を配している。
また、これらの構成は概略公知であり、本発明が適用される粉砕機はこれに限定されるものでなく、例えば、特許文献２に開示されたような衝撃片タイプのものなど衝撃体により粉砕するもであれば良い。
【０００９】
さて、前記ローター５１の最外周部の衝撃片（衝撃体）６１は、その最外周軌道面が前記スクリーン５に対して約３．５ｍｍ程度の間隔を存して近接対面するよう回転中心より放射状に、円周方向所定間隔を存して複数枚、ローター５１にスクリーン５方向に突出して配設されている。つまり、衝撃片６１の上面は、前記スクリーンの円筒形に適合した湾曲面に形成されており、スクリーンとの対向間隔がどこでも一定（3.5mm）となるように設定されている。
スクリーン５は、断面の底辺が約２ｍｍ、高さが約３ｍｍの略二等辺三角形（楔状）のステンレス製のワイヤーロッド５ａを、該三角形の頂部を排出路５０２側に向けて、０．１ｍｍのスリット５ｂの間隙をもって軸方向に多数配設させて構成されている。なお、スリット５ｂは、スクリーン５の幅全体わたって一条に形成されているがこれに限定されるものでなく、円筒域を輪切り状に分割し、各々にワイヤーロッドを５ａを配設しても良く、各スリット５ｂ相互の位置をずらすようにしても良い。すなわち、スリット５ｂをスクリーン５幅全体にわたって連続的に構成しても良く、不連続であっても良い。
前記刃体６は、スクリーン５に対面する衝撃片（衝撃体）６１の回転側角部に一体形成されており、該衝撃片６１は、衝撃面６１１が傾斜面に形成された側面視台形状の板体で、その下面部が前記ローター５１側を基端として先端側に向けて上方に傾斜する、正面視下向き切頭直角三角形状に形成されている。すなわち衝撃片６１、６１は、その下部において連結部６１３の左右に連結された状態で一体成形されており、ローター５１に衝撃片６１が通過可能に穿設された横向き楕円状の取付け孔５１２に挿入し、９０度回転させた後楔６１４により廻り止め固定されている。衝撃柱５１１も同様に、取付け孔に挿入した後、楔６１４により廻り止め固定されている。なお、衝撃片６１の形状、大きさは任意である。
【００１０】
また、衝撃片６１の回転方向側の先端部（回転方向となる衝撃面（傾斜面）６１１とスクリーンに対向する上面との角部）には、側面視略Ｌ字状の溝部６１２が設けられており、衝撃片６１の上記先端部を段差がある状態に切り欠いて前記スクリーン５との間に凹状部を形成するように刃体６を構成している。
これにより、ローター５１が回転すると、粉砕室５０１内の被粉砕物は、衝撃柱５１１、固定衝撃柱３１１および衝撃片６１の打撃作用を受けて粉砕されながらスクリーン５側に移動して、スクリーン５と衝撃片６１との間に粉体層を形成するが、スリット５ｂのエッジ（食いつき）作用によりスクリーン５上の円周方向への移動が規制される。そして、この粉体層は、前記溝部６１２（スクリーン５との間の回転方向に開口する凹状部）に集積されて刃体６とスリット５ｂとにより剪断作用を受けるようになっている。したがって、本実施例における衝撃片６１は、粉砕機能に加え、被粉砕物を集積する機能とを具備するよう構成されている。
また、本粉砕機を用いて、上述した湿式方法により繊維状物質を処理したところ、平均粒子径５０ミクロンメートル台の微粒子を製品として得ることができた。
【００１１】
図６は、刃体６を衝撃体に形成した他の実施例を示すものであって、該刃体６は、衝撃片（衝撃体）６２と一体形成されており、該衝撃片６２は、垂直に立ち上がる衝撃面６２１と、該衝撃面６２１から傾斜面を介して更に垂直に立ち上がる面により切り欠き形成される側面視略Ｌ字状の溝部６２２が設けられており、衝撃片６２（衝撃面６２１）の先端部を段差がある状態に切り欠いて前記スクリーン５との間に凹状部を形成するように刃体６を構成している。
図６（Ｂ）は、前記衝撃片６２を回転軸４０１に軸着した回転盤５２と所定間隔を存して配設されたリング状盤５２ａとで構成される回転体の外周に、前記スクリーン５に対して近接対面するよう回転中心より放射状に、所定間隔を存して突出して配設し、回転体中央部の衝撃柱５１１や固定衝撃柱３１１を有しないタイプの粉砕機（特許文献２参照）に用いられる。
また、この回転体中央内部にスクリーン５と同種の小筒のスクリーンを配設して粉砕室５０１を区画せしめ、内外二重の粉砕室に構成することで、回転速度が遅くなる内周側と回転速度が早くなる外周側との速度差を利用して、内側粉砕室で粗粉砕したものを外側粉砕室で微粉砕する構成とすることができる。この場合スクリーンの内側スリット間隙を外側スリット間隙よりも幅広に設定しておく必要がある。なお、所謂二重の回転軸機構を採用して同種構造の回転体をそれぞれ独立して設けるようにしても良い。
【００１２】
叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、いま、ホッパー２１から供給路５０３を介して粉砕室５０１に投入された被粉砕物（原料）は、高速回転するローター５１の多数の衝撃柱５１１と衝撃片６１、および固定衝撃柱３１１によって瞬間的な打撃作用を受け、さらに周辺のスクリーン５に衝突して粉砕されるのであるが、繊維状物質や可撓性物質など物性によっては衝撃柱５１１、衝撃片６１や固定衝撃柱３１１のみでは目的の粒径を得られず、スクリーン５を通過することができないものがある。
ところが、本発明の粉砕機１では、刃体６が、多数の軸方向（直角方向）に延びるスリット５ｂ…が円周廻りに形成された円筒状のスクリーン５に対して近接対面するよう、回転体５１（５２、５２ａ）に回転中心より放射状に複数配設された最外周の衝撃体６１に一体形成されており、粉砕室内の被粉砕物を、前記衝撃体３１１、５１１、６１（６２）等による粉砕と、前記スリット５ｂと刃体６との剪断により処理せしめて、前記排出路５０２へ排出すべく構成されているため、上記のような衝撃体の打撃作用だけでは目的の粒径を得にくい物性のものであっても、スクリーン５側に移動した粉体層に対して、スリット５ｂのエッジ（食いつき）作用で円周方向への移動を規制し、刃体６とスリット５ｂにより剪断することができる。
【００１３】
このため、被粉砕物は、速やかに所望の粒径を得ることができ、粉砕室５０１に滞留して衝撃力を受け続けることがなく、直ちにスクリーンを通過することができる。その結果、均一な微粒子の生成と回収の効率を高めることができるばかりか、衝撃力を受け続けることにより被粉砕物が温度上昇するという不具合が解消され、粒径が１ｍｍを下回るような粒子も確実に切断することができ、装置のコンパクト化やランニングコストの低減を図ることができ、しかも、広範囲の原料を取り扱うことができるようになり、種々の分野に提供することができる。
なお、粉体層の移動の規制は、スリット５ｂのみによらず、ワイヤーロッド５ａの内周面（刃体６に対向する面）を凹凸面に加工してもよく、スリットに変えて孔であってもよく、その形状は任意であるが、スリットの間隔や孔径は目的とする製品粒径によって変える必要がある。
【００１４】
また、前記刃体６が衝撃片６１（６２）と一体形成されているので、刃体６を衝撃片６１や６２の角部で兼用することができ、衝撃柱３１１や５１１を設ける必要のない粉砕機にも応用することができる。前記衝撃片６２は、垂直に立ち上がる衝撃面６２１と、該衝撃面６２１から傾斜面を介して更に垂直に立ち上がる面により切り欠き形成される側面視略Ｌ字状の溝部６２２が設けられており、衝撃片６２（衝撃面６２１）の先端部を段差がある状態に切り欠いて前記スクリーン５との間に凹状部を形成するように刃体６を構成している。
しかも、刃体６は、前記衝撃片６１（６２）の先端部を段差がある状態に切り欠いて溝部６１２（６２２）をもつよう、前記スクリーン５との間に凹状部が形成されるよう構成してあるので、衝撃片６１（６２）の手前で被粉砕物が逃げてしまうことが無く、前記凹状部が被粉砕物の集積ポケットの如く機能し、刃体６と通気スリット５ｂによる切断効率を向上することができる。
【００１５】
また、前記粉砕室５０１内には、該粉砕室５０１を二重に区画すべく前記スクリーン５と同種の小筒のスクリーンを配設せしめる一方、それぞれの粉砕室に、前記刃体６が一体形成された衝撃片６２を有する回転体を、回転軸に軸支せしめて内外二重の粉砕室を形成することにより、内外処理室の回転速度差を利用し、内側粉砕室で粗粉砕した被粉砕物を外側粉砕室で微粉砕することができる。この場合、内外粉砕室における衝撃片６２の配設割合や大きさ、異なるスクリーンや異なるスリット間隙などを設定して配設できるなど、２工程をもって粉砕処理できる利点がある。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、ケーシング３内に、多数の孔または軸方向に延びるスリット５ｂが円周廻りに形成された円筒状のスクリーン５を配設し、該スクリーン５の外周側に排出路５０２を、内周側に粉砕室５０１をそれぞれ形成せしめ、かつ、該粉砕室５０１内に円周方向に所定間隔を存して回転中心より放射状に複数の衝撃体５１１または６１（６２）が設けられた回転体５１（５２）を備えてなる衝撃式粉砕機であって、前記回転体５１（５２）の最外周に配設される衝撃体６１（６２）は、前記スクリーン５の内周面に近接対面するよう形成される平滑な上面と、該上面からその回転方向側面に形成される広幅な衝撃面６１１と、該衝撃面６１１の前記上面との角部に形成された側面視略Ｌ字状の溝部６１２（６２２）と、該溝部６１２（６２２）において段差状に立ち上がり形成される立上り面とを備えて、前記スクリーン５側に移動した被粉砕物を、前記溝部６１２（６２２）で集積可能に構成せしめ、該立上り面と上面との角部に刃体６を形成せしめて、前記溝部６１２（６２２）に集積された被粉砕物を、前記立上り面による粉砕と、前記立上り面を介して前記孔またはスリット５ｂと刃体６との剪断により処理すべく構成したことにより、
スクリーン５側に移動した粉体層を形成する被粉砕物が、衝撃片６１（６２）の手前で逃げてしまうことが無く、溝部６１２（６２２）が被粉砕物の集積ポケットの如く機能し、粉体層における被粉砕物の溝部６１２（６２２）内への集積が行われ粉砕と切断効率の向上が図られて、衝撃体により目的の粒径を得にくい物性のものであっても、速やかに所望の粒径を得ることができ、粉砕室５０１に滞留して衝撃力を受け続ける不具合が解消されて、直ちにスクリーン５を通過することができる。その結果、均一な微粒子の生成と回収の効率を高めることができるばかりか、衝撃力を受け続けることによる被粉砕物の温度上昇を回避し、粒径が１ｍｍを下回るような粒子も確実に切断でき、装置のコンパクト化やランニングコストの低減が図られ、しかも、広範囲の原料を取り扱うことができるようになり、種々の分野に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉砕機の一部破断全体構成図
【図２】粉砕機の全体縦断面図
【図３】衝撃体の配置説明図であって、図（Ａ）は要部正面図、図（Ｂ）は要部側断面図
【図４】刃体および衝撃片の拡大図であって、図（Ａ）は正面図、図（Ｂ）は側面図、図（Ｃ）は上面図
【図５】スクリーンと刃体（衝撃片）との配置構成図
【図６】刃体（衝撃片）の他の実施例を示すものであって、図（Ａ）は刃体（衝撃片）の斜視図、図（Ｂ）は回転体への配置構成図
【符号の説明】
１粉砕機
２１ホッパー
２２排出口
３ケーシング
３０１前カバー
３１１衝撃柱
４０１回転軸
４０２プーリー
５スクリーン
５ａワイヤーロッド
５ｂ通気スリット
５０１粉砕室
５０２排出路
５０３供給路
５１ローター
５１１衝撃柱
５１２取付け孔
５２回転盤
５２ａリング状盤
６刃体
６１衝撃片
６１１衝撃面（傾斜面）
６１２溝部
６１３連結部
６１４楔
６２衝撃片
６２１衝撃面
６２２溝部

Claims

ケーシング内に、多数の孔または軸方向に延びるスリットが円周廻りに形成された円筒状のスクリーンを配設し、該スクリーンの外周側に排出路を、内周側に粉砕室をそれぞれ形成せしめ、かつ、該粉砕室内に円周方向に所定間隔を存して回転中心より放射状に複数の衝撃体が設けられた回転体を備えてなる衝撃式粉砕機であって、
前記回転体の最外周に配設される衝撃体は、前記スクリーンの内周面に近接対面するよう形成された平滑な上面と、該上面からその回転方向側面に形成される広幅な衝撃面と、該衝撃面の前記上面との角部に形成された側面視略Ｌ字状の溝部と、該溝部において段差状に立ち上がり形成される立上り面とを備えて、前記スクリーン側に移動した被粉砕物を、前記溝部で集積可能に構成せしめ、
該立上り面と上面との角部に刃体を形成せしめて、
前記溝部に集積された被粉砕物を、前記立上り面による粉砕と、前記立上り面を介して前記孔またはスリットと刃体との剪断により処理すべく構成したことを特徴とする衝撃式粉砕機。
請求項１において、前記溝部は、前記衝撃面または段差部を前記立上り面に向けて傾斜させた傾斜面を介して、前記スクリーンとの間に回転方向に開口する凹状部を形成することを特徴とする衝撃式粉砕機。
請求項１または２において、前記スクリーンを、断面略二等辺三角形の楔状ワイヤーロッドを該三角形の頂部を該スクリーンの外周側に向けて、軸方向に複数本配置することによって構成したことを特徴とする衝撃式粉砕機。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記粉砕室内には、該粉砕室を内外二重に区画すべく小筒のスクリーンを配設せしめる一方、それぞれの粉砕室に、前記刃体が一体形成された衝撃体を有する回転体を、回転軸に軸支せしめ、内側粉砕室で処理した被粉砕物を外側粉砕室で処理すべく構成したことを特徴とする衝撃式粉砕機。