JP5283472B2 - Jet mill - Google Patents
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Description
本発明は、粉砕によりトナー、薬品、食品など種々の微粒子を製造する流動層式ジェットミルに関する。 The present invention relates to a fluidized bed jet mill that produces various fine particles such as toner, chemicals and foods by pulverization.
ジェットミルは、ノズルから噴射される高圧気体を超高速ジェットとし、この高速流に粒子を巻き込ませて、粒子同士の衝撃により極微細な微粒子にまで粉砕する装置である。粒子同士で衝突しなかったものが粗粒として残るため、分級装置との組合せにより処理するのが一般的である。噴射される気体は音速前後に達する。ジェットミルは粉砕による温度上昇が比較的少ないため、融点の低い物質や変質するため加熱を避けなければならない物質の粉砕に適しており、食品、医薬品、印刷用トナーなどの製造に用いられている。 A jet mill is a device that uses a high-pressure gas jetted from a nozzle as an ultra-high-speed jet, pulverizes particles into this high-speed flow, and pulverizes them to extremely fine particles by impact between the particles. Since particles that have not collided with each other remain as coarse particles, it is generally treated in combination with a classifier. The injected gas reaches around the speed of sound. Jet mills have a relatively low temperature rise due to pulverization, so they are suitable for pulverization of substances with low melting points and substances that must be avoided because they change quality, and are used in the manufacture of food, pharmaceuticals, printing toners, etc. .
ジェットミルには流動層式、旋回流式などがある。
旋回流式ジェットミルは、円盤状のケーシングの外周に旋回方向に傾けたジェットノズルが複数配置されたもので、原料はノズルより噴出する高速流に巻き込まれて粉砕され、さらに旋回流中で粒子同士が衝突することにより粉砕される。粉砕された粒子は旋回流を利用して径方向に分級され、旋回流の中心部に集まった所定の粒径以下の粒子がミルから排出される。残った粒子は再び旋回流中で破砕されて微粒子化する。旋回流式ジェットミルには複雑な駆動部が無く装置構造が簡単であるため、完全に分解して掃除することも容易である。ただし、旋回する粒子が装置内壁を削るため、装置摩耗や、製品粒子に不純物が混入するコンタミネーションが問題になる。なお、分級部に回転するロータなどを使用しないため、セラミックなどのように曲げや衝撃に弱い材料や、樹脂などの延性材料を使用することも容易なため、耐摩耗仕様の装置も得やすく付着対策なども行い易い。
Jet mills include fluidized bed type and swirl type.
A swirling jet mill has a plurality of jet nozzles that are inclined in the swirling direction on the outer periphery of a disk-shaped casing, and the raw material is pulverized by being caught in a high-speed flow ejected from the nozzle, and particles in the swirling flow It is crushed when they collide with each other. The pulverized particles are classified in the radial direction using a swirling flow, and particles having a predetermined particle size or less collected at the center of the swirling flow are discharged from the mill. The remaining particles are crushed again in a swirling flow to form fine particles. Since the swirl type jet mill does not have a complicated driving part and has a simple device structure, it can be easily disassembled and cleaned. However, since the swirling particles scrape the inner wall of the apparatus, there is a problem of apparatus wear and contamination in which impurities are mixed into product particles. Since a rotating rotor is not used for the classification part, it is easy to use materials that are vulnerable to bending and impact, such as ceramics, and ductile materials such as resin. It is easy to take measures.
流動層式ジェットミルは、対向するジェットノズルを持つ粉砕部をミル下部に持ち、ミル上部に分級部を持つもので、ほとんどの機種で分級ロータを使って分級している。図29は、従来の一般的な流動層式ジェットミルの機構を説明する構造図である。
流動層式ジェットミルは、2個以上のジェットノズルが対向して取り付けられて気流が壁から離れた位置で衝突するようになっているので、原料同士が交点付近で衝突して効率よく粉砕し、装置摩耗や、コンタミネーションも少ない。また、粉砕部とは独立した分級機構として、たとえば、回転翼で形成される回転流の遠心力と軸方向に流れる空気の抗力によって粗粒子と微粒子を分級する分級ロータなどが使用される。分級ロータは、ロータの回転数と通過空気流量により簡単に粒径調整ができ、シャープな粒度分布を持った粉体製品を得ることができる。
A fluidized bed type jet mill has a pulverizing section having an opposing jet nozzle at the lower part of the mill and a classification part at the upper part of the mill. In most models, classification is performed using a classification rotor. FIG. 29 is a structural diagram illustrating the mechanism of a conventional general fluidized bed jet mill.
In a fluidized bed jet mill, two or more jet nozzles are mounted facing each other so that the airflow collides at a position away from the wall, so the raw materials collide near the intersection and efficiently pulverize. There is little equipment wear and contamination. Further, as a classification mechanism independent of the pulverization unit, for example, a classification rotor that classifies coarse particles and fine particles by a centrifugal force of a rotating flow formed by a rotating blade and a drag force of air flowing in the axial direction is used. The classification rotor can easily adjust the particle size according to the number of rotations of the rotor and the flow rate of the passing air, and a powder product having a sharp particle size distribution can be obtained.
しかし、清掃が難しい点や原料によってはロータに付着して取り難い点が問題となる。ロータの羽根まで分解できる構造にできたとしても、清掃にはかなりの手間を要する。また、セラミックや超硬合金を用いた装置も製作できるが、ロータが回転するため破損の可能性がある。分級ロータは軸受を備えた駆動部を持ちベアリングで支持し回転しているため、必ず応力が発生し、遠心力が作用する。したがって、靱性の低いセラミック材料を使った場合に、セラミックが破損すると遠心力により破片が大きなエネルギーを持って飛び散り、ケーシング内面にライニングを施している場合にはライニングまで壊れる可能性がある。したがって、セラミックの分級ロータでは、靱性が比較的高いが高価なジルコニアを使用する場合が多い。 However, there are problems in that it is difficult to clean or difficult to remove depending on the raw material. Even if the rotor blades can be disassembled, cleaning requires a considerable amount of work. Although devices using ceramics or cemented carbide can be manufactured, there is a possibility of damage because the rotor rotates. Since the classifying rotor has a drive unit equipped with a bearing and is supported by the bearing and rotating, stress is always generated and centrifugal force acts. Therefore, when a ceramic material with low toughness is used, if the ceramic is broken, the fragments are scattered with great energy due to centrifugal force, and if the lining is applied to the inner surface of the casing, the lining may be broken. Therefore, ceramic classifying rotors often use zirconia, which has relatively high toughness but is expensive.
さらに、駆動部の完全清掃は困難なため、駆動部に粉が侵入しないように、また駆動部からグリースなどが粉側に出ないように、ラビリンスシールやメカニカルシールあるいはフッ素樹脂などによる接触シールに加えて、シールガスを使った軸シールを行う。さらに、回転ロータと回転しないダクトまたはケーシングの間には微小な隙間が存在するが、微粒子が分級ロータを通過せず隙間を通って直接に排出ダクトに入ることを防止するため、この隙間にシールガスを供給するのが一般的である。これらシールガスは、ジェットミルで使用するガス量の10%以上になり、エネルギー効率が低下する。 Furthermore, since it is difficult to clean the drive unit completely, use a labyrinth seal, mechanical seal, or a fluorine-resin contact seal to prevent the powder from entering the drive unit and grease from the drive unit. In addition, shaft sealing using seal gas is performed. In addition, there is a minute gap between the rotating rotor and the non-rotating duct or casing, but this gap is sealed to prevent particulates from passing through the classification rotor and directly entering the discharge duct. It is common to supply gas. These sealing gases become 10% or more of the amount of gas used in the jet mill, and energy efficiency decreases.
特許文献1には、対向して設置された粉砕ノズルと分級ロータを備える流動層式ジェットミル(カウンタージェットミル式粉砕分級機)において、粉砕室内に内筒を設ける技術的思想が開示されている。粉砕室内に設けた内筒が流動層内の気流の乱れを防ぎ対流を促すので、被粉砕物が効率よく分級部に移動する。このため、過粉砕が低減し、生産効率が向上する。
しかし、旋回流式ジェットミルは、可動部が無く装置構造が簡単であるが、旋回する粒子が装置内壁を削るため、装置摩耗や、コンタミネーションが問題になる。一方、流動層式ジェットミルは、原料を効率よく粉砕しコンタミネーションも少なく、特に内筒を備えることにより粉砕効率が格段に向上するが、分級ロータなどの可動部を有するため、機構が複雑になる。また、駆動部の軸シールや回転する分級ロータと静止しているダクトとの隙間から粉がショートパスしないためのシールなどに供給するシールエアが必要で圧縮空気消費量が多くなりエネルギー効率が悪くなり、隙間調整不良などにより粒度分布の悪化や焼き付きの発生などの問題が発生する。 However, the swirl type jet mill has no moving parts and the structure of the apparatus is simple. However, since the swirling particles scrape the inner wall of the apparatus, apparatus wear and contamination become a problem. On the other hand, the fluidized bed jet mill efficiently crushes the raw material and has little contamination, and the crushing efficiency is greatly improved by providing the inner cylinder, but it has a moving part such as a classification rotor, so the mechanism is complicated. Become. In addition, the seal air supplied to the seal to prevent the powder from short-passing through the gap between the shaft seal of the drive unit and the rotating classification rotor and the stationary duct is necessary, and the consumption of compressed air increases, resulting in poor energy efficiency. In addition, problems such as deterioration of the particle size distribution and occurrence of burn-in occur due to poor gap adjustment.
そこで、本発明の目的は、従来の流動層式ジェットミルの粉砕性能やコンタミネーションの少なさは維持しながら、旋回流式ジェットミルのように、清掃容易性を持ち、セラミック、超硬合金、プラスチックなど様々な材料で製作することができ、付着対策や耐摩耗対策などが容易に行える、可動部を持たない分級機構を使う流動層式ジェットミルを提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to maintain the pulverization performance and the small amount of contamination of the conventional fluidized bed type jet mill, while having ease of cleaning like a swirl type jet mill, ceramic, cemented carbide, The purpose is to provide a fluidized bed jet mill that uses a classification mechanism that does not have moving parts and that can be made of various materials such as plastics, and that can easily take measures against adhesion and wear resistance.
上記課題を解決するため、本発明に係るジェットミルは粉砕・分級ケーシングと出口ケーシングを具備し、粉砕・分級ケーシングには、ケーシングの下部に2個以上のジェットノズルが中心部に向かって配置された粉砕部と、流出する気流が旋回流を形成する方向に中心軸を巡って並んだルーバ翼を有するルーバと外周開口とを有しかつ粉砕部の天井部に設けた旋回流発生器および天井に設けた開口とを備えた分級部とが形成され、出口ケーシングには分級部天井の開口に対応する床開口と吸引ダクトに接続する排出口が備えられることを特徴とする。
粉砕部の高圧空気がルーバから流出すると分級部内に旋回流を形成し、旋回流の外周部の気流は外周開口から粉砕部に帰還し、旋回流の中心部分は吸引ダクトを介して吸引されジェットミルの外部に搬出される。
In order to solve the above problems, a jet mill according to the present invention includes a pulverization / classification casing and an outlet casing, and the pulverization / classification casing has two or more jet nozzles arranged at the lower part of the casing toward the center. A swirl flow generator having a pulverization section, a louver having louver blades arranged around the central axis in a direction in which a flowing air flow forms a swirl flow, and an outer peripheral opening, and a swirl flow generator and a ceiling provided on a ceiling portion of the crush section And an outlet casing is provided with a floor opening corresponding to the opening of the classification part ceiling and a discharge port connected to the suction duct.
When the high-pressure air in the pulverization section flows out of the louver, a swirl flow is formed in the classification section. It is carried out of the mill.
本発明に係るジェットミルは、粉砕部に収納された原料をジェットノズルで形成されるジェット流に巻き込んで中心軸付近で衝突させて効率よく粉砕すると共に、粉砕物は気流と共に天井部の旋回流発生器のルーバから分級部に流入して分級部内に旋回流を形成する。旋回流に含まれる大きな粒子は遠心力で外側に排斥されて、外周開口から粉砕部に戻され壁に沿って落下しやがて再びジェットノズルの高速気流に巻き込まれて粉砕される。一方、十分小さくなった粒子は旋回流中心部に集まり吸引ダクトに引かれてジェットミルの外部に搬出される。 The jet mill according to the present invention efficiently pulverizes the raw material stored in the pulverization unit by being caught in the jet flow formed by the jet nozzle and colliding with the vicinity of the central axis, and the pulverized product is swirled with the airflow in the ceiling portion. A swirl flow is formed in the classifying section by flowing into the classifying section from the louver of the generator. Large particles contained in the swirling flow are discharged to the outside by centrifugal force, returned to the pulverizing portion from the outer peripheral opening, fall down along the wall, and are engulfed and pulverized again by the high-speed air flow of the jet nozzle. On the other hand, the sufficiently small particles gather at the center of the swirling flow, are drawn by the suction duct, and are carried out of the jet mill.
本発明に係るジェットミルは、ジェットノズルで形成されたジェット流を粉砕部の軸心部に集中することによりジェット流の衝突に原料物質を巻き込んで効率よく粉砕する機能を保持する。さらに、可動部のない旋回流生成器を利用することにより分級ロータなどの可動部がある装置を使わないので摩耗が少なくコンタミネーションが少ない特徴を持つと共に、装置全体の構造が簡易で完全に分解して容易に清掃することができる。また、分級部に回転するロータを使用しないので、セラミックなどのように曲げや衝撃に弱い材質や樹脂などの延性材料を使用することもでき、容易に付着対策や耐摩耗対策を行うことができる。 The jet mill according to the present invention retains the function of efficiently pulverizing the material by entraining the jet material in the collision of the jet flow by concentrating the jet flow formed by the jet nozzle on the axial center portion of the pulverization unit. In addition, by using a swirl flow generator without moving parts, devices with moving parts such as a classification rotor are not used, so there is less wear and less contamination, and the overall structure of the apparatus is simple and completely disassembled. And can be easily cleaned. In addition, since a rotating rotor is not used for the classification part, materials that are vulnerable to bending and impact, such as ceramics, and ductile materials such as resin can be used, making it easy to take measures against adhesion and wear resistance. .
さらに、駆動部の軸シールや回転する分級ロータと静止しているダクトとの隙間から粉がショートパスするのを防ぐシールエアが不要になるので、トータルエア量を削減しエネルギー効率を向上させると共に、シールエア量の不足や隙間調整不良による粒度分布の悪化や焼き付きが発生することもない。また、ジェットミル外に取り出す粒子の大きさは、分級部における旋回流による遠心力と排気流による向心力のバランスで決まるので、調整が容易である。また、分級部の天井開口の径によっても変更することができる。 Furthermore, since seal air that prevents the powder from short-passing through the gap between the shaft seal of the drive unit and the rotating classification rotor and the stationary duct becomes unnecessary, the total air amount is reduced and energy efficiency is improved. Deterioration of the particle size distribution and burn-in due to insufficient seal air amount and gap adjustment failure will not occur. Moreover, since the size of the particles taken out from the jet mill is determined by the balance between the centrifugal force caused by the swirling flow and the centripetal force caused by the exhaust flow in the classification part, adjustment is easy. Moreover, it can change also with the diameter of the ceiling opening of a classification part.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は本発明の1実施形態に係るジェットミルの構成と作用について概念的に示した一部断面図、図2は本実施形態の旋回流発生器のA−A断面図、図3は本実施形態のジェットミルの構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view conceptually showing the configuration and operation of a jet mill according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the swirl flow generator of the present embodiment, and FIG. It is a block diagram of the jet mill of embodiment.
図1〜3に示すとおり、本実施形態に係るジェットミル100は、粉砕・分級ケーシング10と出口ケーシング80を具備する。粉砕・分級ケーシング10には、ケーシング10の下部に2個以上のジェットノズル22が中心部に向かって配置された粉砕部20と、流出する気流が旋回流を形成する方向に中心軸を巡って並んだルーバ翼42を有するルーバ44と外周開口32とを有しかつ粉砕部20の天井部に設けた旋回流発生器40および天井に設けた開口84とを備えた分級部30とが形成される。旋回流発生器40の下には粉砕・分級ケーシング10の床板16に達するドラフトチューブ24が設けられる。ドラフトチューブ24の下部には、ジェットノズル22からの噴流が通る穴26が設けられている。出口ケーシング80には分級部天井の開口84に対応する床開口84と図示しない吸引ダクトに接続する排出口82が備えられる。粉砕・分級ケーシング10の側面には原料粒子を供給する原料供給ノズル12が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
対向する複数のジェットノズル22に高圧の気体を供給すると、粉砕・分級ケーシング10内の原料粒子がジェットノズル22から高速で噴出する気体に巻き込まれ、噴流中や噴流の交点で、原料粒子同士が衝突することにより粉砕される。高圧気体には、空気、窒素ガス、アルゴンガス、その他のガス、あるいは容易に高圧になる水蒸気など、対象に適合する各種の気体を使用することができる。本実施形態における通常の使用目的には、圧力0.4〜0.8MPa程度の空気が供給される。粉砕された粒子は、粉砕・分級ケーシング10の中心部分、ドラフトチューブ24の中を気流と共に上昇して、旋回流発生器40の内側に達する。旋回流発生器40のルーバ44は、図2に示すように、ドラフトチューブ24と繋がる中心開口34を巡って並んだルーバ翼42を備えて、中心開口34から侵入する粒子を含む高圧気体がルーバ翼42の隙間を通って流出すると、旋回流発生器40の周囲に旋回流を形成する。この旋回流は、分級部30に流れ込んで分級部30内に同じ方向の旋回流を引き起こす。
When high-pressure gas is supplied to a plurality of
粉砕・分流ケーシング10と出口ケーシング80を仕切る隔壁86には、旋回流発生器40の中心軸上にルーバ外径より小さい開口、すなわち出口ケーシングの床開口84が設けられていて、気流は図示しない外部のブロワに引かれてこの床開口84を通り出口ケーシング80の排出口82から吸引ダクトに排出される。分級部30に形成された旋回流は、回転に伴う遠心力を発生すると共に、中心部分に排出口82に吸引される高速流を生成する。この旋回流に巻き込まれた粒子は、床開口84に向かう排出流に伴う向心力と旋回流による遠心力のバランスにより、旋回流の中心部分に集まった細かい粒子は床開口84から排出口82を介してジェットミル100の外部に搬出される。また、粗い粒子は外周開口32から粉砕・分流ケーシング10の側壁面付近を通って粉砕部20のジェットノズル22の付近まで降下して、再度噴流に巻き込まれて粉砕される。
An opening smaller than the outer diameter of the louver, that is, a floor opening 84 of the outlet casing, is provided on the central axis of the swirling
本実施形態のドラフトチューブ24は粉砕・分流ケーシング10の底の床板16まで伸びていて、ジェットノズル22からの噴流はドラフトチューブ下側壁面に設けられた穴26を通過してドラフトチューブ24内の中心軸付近で衝突するようになっている。ジェットノズル22に供給した加圧空気は、全量ドラフトチューブ24から旋回流発生器40に流れるので、安定した気流を確実に形成することができ、分級部30に強力な旋回流を発生させることが可能である。
したがって、細かい粒子やシャープな粒径分布をもった粒子を生成するのに適している。
The
Therefore, it is suitable for generating fine particles and particles having a sharp particle size distribution.
なお、ドラフトチューブ下側壁面に設けられた穴26の径は、噴流の侵入を妨げずかつ逆流しない大きさにする必要がある。通常、ジェットノズル22の先端とドラフトチューブ24の表面までの距離の0.5〜1.5倍程度であることが好ましい。穴26の形状は、円に限らず、四角や楕円であってもよい。
図4は、粉砕・分流ケーシング10の床板16まで伸びたドラフトチューブ24の変形例を示す断面図である。ドラフトチューブ24におけるジェットノズル22の噴流を受ける位置に、たとえば図4に示すような絞りを形成したパイプ28を付けて、ジェットノズル22とパイプ28により発生するエゼクタ効果により、噴流への粒子の巻き込みを増やし粉砕効率を向上させることが可能である。
In addition, the diameter of the
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modified example of the
また、図5から7は、旋回流発生器に関する別の実施態様を示す図面である。
図5に示したジェットミルは、旋回流発生器40にドラフトチューブが設けられない最も単純な構成である。旋回流発生器40をシャフト62で出口ケーシング80の天板88から吊して、旋回流発生器40と隔壁86までの距離を調整することにより分級部30における旋回流の大きさや強さを調整し、遠心力に係る旋回流速と向心力を変化させて、分級粒度を簡単に制御できるようになっている。ただし、ドラフトチューブがないため、ジェットノズル22から供給されるエアが旋回流発生器40を全量通過せず、相当量が旋回流発生器40を回り込んで分級部30に流れ込むので、分級部30内の旋回流の流速が下がり乱れも多くなる。したがって、粒径が粗くラフな粒度分布をもつ製品が得られる。
5 to 7 are views showing another embodiment relating to the swirling flow generator.
The jet mill shown in FIG. 5 has the simplest configuration in which the
図6に示すジェットミルは、図5と同じシャフト62で旋回流発生器40の高さを調整できるようにしたものであるが、旋回流発生器40にはドラフトチューブ24が設置されている。図6のジェットミルは、ドラフトチューブ24がジェットノズル22からの噴流の交点より上までしかない型式である。ジェットノズル22から噴出した空気は一部がドラフトチューブ24から漏れて旋回流発生器40の外側から回り込むので、余り効率がよくない。
The jet mill shown in FIG. 6 is configured such that the height of the swirling
図7に示すジェットミルは、図5と同じシャフト62で旋回流発生器40の高さを調整できるようにしたものであり、旋回流発生器40に設置したドラフトチューブ24は図6のものと同様、ジェットノズル22からの噴流の交点より上までしかないが、下端にスカート部25があって下側で広がっているので、ジェットノズル22から噴出した空気は大部分がドラフトチューブ24に流れ込み、旋回流発生器40で分級部内に旋回流を形成するので、製品粒度はより細かくなり、粒度分布もシャープになる。製品の品質は図3の構成を有するジェットミルに及ばないが、装置はより簡単に製作することができる。
The jet mill shown in FIG. 7 is configured such that the height of the swirling
図8は、図3に示した構造に、旋回流発生器40と天板88の距離を調整する機構を付与したジェットミルである。ドラフトチューブ24は床板16に固定され、旋回流発生器40はシャフト62によって天板88から吊されている。シャフト62の吊り下げ長さが調整できるので、旋回流発生器40の高さ、ひいては分級部30の高さが調整できる。ドラフトチューブ24は、旋回流発生器40の底板部分に延設されたスカートパイプ53に先端を挿入して、旋回流発生器40の高さが変化しても旋回流発生器40の位置がずれることがなく、また空気漏れが生じないようになっている。
図8に示したジェットミルは、図3に示したジェットミルと同様、ほぼ全量のエアを導入して効率よく旋回流を生成すると共に、旋回流発生器の高さを変化させて分級部の高さを調整することにより分級粒度の設定値を変更することができる。
FIG. 8 shows a jet mill in which a mechanism for adjusting the distance between the swirling
The jet mill shown in FIG. 8, like the jet mill shown in FIG. 3, introduces almost the entire amount of air to efficiently generate a swirling flow, and also changes the height of the swirling flow generator to The set value of the classification particle size can be changed by adjusting the height.
図9は、出口ケーシング80の平面断面図である。排出口82は、ケーシングの円筒部に接する方向に取り付けられている。分級部30内で発生する旋回流により出口ケーシング80内でも同じ方向に回転する旋回流が生成する。そこで、排出口82は、旋回流の流れ方向に延設される。図9に示した配置にすると、ブロアの吸引効果と相俟って出口ケーシング80内の旋回流を強化し、ひいては分級部30内の旋回流をより強力にすることができる。なお、図9では、出口ケーシング80の筐体を円筒状としているが、大型機の場合は、渦巻き室形状の場合も多い。この場合も排出口82を接線方向に延設することが好ましい。
図10は、排気ダクト96を隔壁86の床開口84に直接取り付けた構造を示す。この構造では、設計の自由度が小さいが、製造が容易である上、分解も簡単で清掃性がよい。
FIG. 9 is a plan sectional view of the
FIG. 10 shows a structure in which the
次に、製品粒度の調整方法について説明する。
本実施形態のジェットミルでは、製品粒子の粒度は、分級部30における篩い分け精度に依存する度合いが大きい。したがって、分級部30における分級粒度を調整することにより製品粒度を調整することができる。製品粒度の調整方法の基本は、分級部30内の旋回流の流速を調整することで、先に説明した旋回流発生器40の高さ調整により分級部30の高さを調整する方法や出口ケーシング80の床開口84の径を変更する方法の他に、旋回流発生器40から噴出する気流の速度を調整する方法がある。
Next, a method for adjusting the product granularity will be described.
In the jet mill of this embodiment, the particle size of the product particles largely depends on the sieving accuracy in the
図11は、ルーバ翼42同士の隙間を調整する方法を説明する図面、図12はその変形例を説明する図面である。
ジェットミルのガス量はジェットノズルからの吹き出し量で決まり、供給する気体圧力とノズル径の関係でほぼ決定される。供給気体の圧力を調整する方法もあるが、通常は採用されない。図11は、ルーバ翼42の軸心側端点に支点74を置いて、ルーバ翼42を同時に回動させることによりガス量を調節する機構を説明する図面である。図11(a)はルーバ翼42を寝せる方向に回動させてルーバ翼同士の隙間を狭くしたところ、図11(b)はルーバ翼42を立てる方向に回動させて隙間を大きくしたところを示す。中心開口34から供給されるガス量が変わらない場合、図11(a)のようにルーバ翼42間の隙間を小さくすると、隙間からの吹き出し速度が速くなり、旋回流発生器40の外側にある旋回流の流速が上昇する。一方、図11(b)のように隙間を大きくすると吹き出し速度が遅くなって旋回流速が低下するので、ルーバの開度によって粒径調整が可能となる。
FIG. 11 is a drawing for explaining a method for adjusting the gap between the
The amount of gas in the jet mill is determined by the amount of blowout from the jet nozzle, and is substantially determined by the relationship between the gas pressure to be supplied and the nozzle diameter. Although there is a method of adjusting the pressure of the supply gas, it is not usually adopted. FIG. 11 is a view for explaining a mechanism for adjusting the gas amount by placing the fulcrum 74 at the axial center side end point of the
また、図12はルーバ翼42の軸心側端点でなく中間位置に支点74を置いたものを示す。ルーバ翼は1枚おきに固定翼52として、可動のルーバ翼42を回動させることにより、固定翼と可動翼の間の隙間を調整し、流出速度を調整することで、旋回流速を変更して分級粒度を調整する。図12(a)はルーバ翼を閉じた場合、図12(b)はルーバ翼を開いた場合を表示したものである。
なお、回動の支点74はルーバ翼42の外周に近い側の端点に置いても、回動によりルーバ翼間の隙間を調整することができる。また、ルーバ翼42を内外にスライドすることにより隙間調整することもできる。さらにまた、ルーバ翼を金属や樹脂の薄板で形成し、一部を弾性変形させて開口調整をする方法もある。
FIG. 12 shows the
Even if the
ルーバ翼42の形状は、薄板に限らず、気流を円周方向に噴き出すことができれば、平板でも、3次元的な曲面を持った部材でもよい。極力抵抗が小さく気流が流れやすい形状であることが求められる。図13は、流速調整が可能で気流の流れやすい形状をもったルーバ翼42の別例を示す図面である。ルーバ翼42は軸心側で太く外周方向に薄い形状を有し、軸心側の端点付近に設けた回動軸78で回動可能に支持されている。大きな回動角度をとっても隙間の変化は小さく、精密な隙間調整が可能である。
The shape of the
図14は、分級粒度を調整する別法を示す図面である。旋回流発生器40の底板46にルーバ翼42が通過できるスリットを設けて、旋回流発生器40を上下させることにより、ルーバ翼42の隙間の高さが底板46のレベルで調整されるので、気体の吹き出し速度が変化して旋回流速を調整することができる。底板46のスリットから気体を吸い込まないように底板46の下側にボックス66を設けてある。
FIG. 14 is a drawing showing another method for adjusting the classification particle size. Since the
図15〜21は、旋回流発生器40を含む分級部30の変形例を示す図面である。
図15に示す分級部30は、隔壁86の分級部30側の床開口84の周囲に土手92を設けたものである。隔壁86表面付近では旋回流速が低下するので、粗い粒子が隔壁86表面に沿って流れてきて、床開口84から出口ケーシング80に侵入して、製品に混入する可能性がある。土手92は、粗い粒子のこのような動きを阻止して、紛れ込みによる品質低下を防止する機能を有する。
FIGS. 15-21 is a figure which shows the modification of the
The
図16は、さらに床開口84の内側に円筒部94を備えたものを表す。円筒部94が存在することにより、目的外の粒子が出口ケーシング80内に侵入することを阻止する可能性が向上し、製品の粒径分布に影響を及ぼし、また付着あるいは摩耗状況が変化することが期待できる。
図17は、旋回流発生器40の天板を平板にする代わりに円錐台54としたものを表す。円錐台54を使用すると、中心に向かって流路の断面積が減少するため、旋回流速が上昇して遠心力が増すので、分級点を下げる効果がある。
また、図18は、旋回流発生器40の天板の円錐台54の頂点付近にさらに円盤状の凸部56が形成されたものを表す。円錐台54の頂部にさらに凸部56が設けられたことにより、粗い粒子が中心部分に侵入する運動を阻止して、製品に混入し難くする効果がある。
FIG. 16 shows a structure in which a
FIG. 17 shows a configuration in which the top plate of the swirling
Further, FIG. 18 shows that a disc-like
図19〜21は、旋回流発生器40の天板の下側に円錐58を形成したものを表す。天板下面を円錐状に形成することにより、気流や粒子を円環状に配置されたルーバ翼42に均等に配分してスムーズに導くことができる。また、付着性の高い原料を扱うときには、流れをスムーズにすることにより旋回流発生器40の内側に付着し難くする効果もある。
図19は天板の上側が平板のもの、図20は天板の上側に円錐台54を形成したもの、図21は天板上側の円錐台54の中央部に凸部56を形成したものを表すものである。
19 to 21 show the
19 shows a flat plate on the upper side of the top plate, FIG. 20 shows a case where a
旋回流発生器40の底板46は天板48より径が大きい。これは、旋回流発生器40の下側からのガスが旋回流に巻き込まれて旋回速度が低下することを極力防止するためである。図22は、旋回流発生器40の底板46の周縁に分級部30の方に折れ曲がって、旋回流発生器40の下側からの気体が分級部30の旋回流に混ざらないようにした障壁板60が設けられたものを示す図面である。
なお、ジェットミルの粒度調整は、分級部30の天井に設けた開口84の径を変更することによってもすることができるが、この場合は開口84の周辺部品を取り替え可能にしておいて、適合する開口径の部品群を一式交換する方法によることができる。また、レンズ絞りと似た機構を用いて穴径を調整するようにしてもよい。
The
The particle size of the jet mill can be adjusted by changing the diameter of the
図23は、粉砕・分級ケーシング10の変形例を示す図面である。図のジェットミルは、代表的に図8に示した構成を有するものに適用した例である。分級部30における旋回流の流速は、旋回流発生器40のルーバ44の外径と出口ケーシングの床開口84の穴径との差が大きいほど速くなるので、分級部30はある程度の大きさが必要である。一方、粉砕部20は、容積が大き過ぎると粉体密度が下がり、ジェットノズル22の噴流に巻き込まれる粒子の濃度が薄くなって衝突機会が減少し、粉砕効率が低下する。このため、大型の粉砕・分級ケーシング10は、中腹部分に下方に向けて径が減少するテーパ部14を設けて粉砕部20における径を小さくすることにより粉砕効率を維持することができる。
FIG. 23 is a view showing a modified example of the crushing / classifying
上記各型式のジェットミルも、同様に、テーパ部14を形成して粉砕部20の径を減少させることで、粉砕効率を向上させることができることはいうまでもない。
図24は、上から吊した旋回流発生器40を備える粉砕・分級ケーシング10の中腹部分にテーパ部14を設けた態様を示す図面、また図25は、上から吊した旋回流発生器40に下方に広がるスカート部25を有するドラフトチューブ24を備える粉砕・分級ケーシング10の中腹部分にテーパ部14を設けた態様を示す図面である。
It goes without saying that the above-mentioned types of jet mills can also improve the grinding efficiency by forming the tapered
FIG. 24 is a view showing a mode in which the tapered
図26,27は、旋回流発生器をケーシング底面からシャフトで支持したタイプのジェットミルを示すものである。図26は図8の装置に対応し、図27は図5の装置に対応する。旋回流発生器40の支持高さはシャフト64の繰り出し長により調整でき、出口ケーシング80への取り出し粒子の分級点を簡単に調整することができる。旋回流発生器40を上からシャフトで支える方式では、付着しやすい粒径の小さな粒子がシャフト付近に集まって付着するが、図の装置ではシャフト64付近に気流があるので付着し難く清掃が容易である。なお、ジェットノズル22からの噴流がシャフト64に衝突するので、粉体同士が空中で衝突して粉砕されるため摩耗粉の混合がないことや付着性の高い原料でも処理できることなどの流動層式ジェットミルの利点は失われるが、噴流が衝突物に当たる方が粉砕効率が高いことが確認されている。
26 and 27 show a jet mill of the type in which a swirling flow generator is supported by a shaft from the bottom of the casing. 26 corresponds to the apparatus of FIG. 8, and FIG. 27 corresponds to the apparatus of FIG. The support height of the swirling
図28は、ジェットノズル22からの噴流が衝突する面を有する効果を積極的に利用する装置を表す図面である。図26のシャフト64の下端部に円錐部72を形成して、噴流が円錐面に衝突するようにすると、円柱状のシャフト64に衝突するのと比べて粉砕効率をさらに向上させることができる。旋回流発生器40の高さはネジ栓68のねじ込み深さで調整する。
FIG. 28 is a diagram showing an apparatus that positively utilizes the effect of having a surface with which a jet from the
本発明に係るジェットミルを構成する材料は、回転ロータを使用するものと比較して使用できる材料の範囲が広い。たとえば、旋回流発生器やドラフトチューブあるいはシャフトなどの材質は、気流や粉砕圧力による応力に耐えられるものであればよく、金属以外にも、硬質ウレタンや各種エンジニアリングプラスチック、あるいは超硬合金やセラミックなどの耐摩耗性材料も問題なく利用することができる。また、メッキ、溶射、PVD法による各種コーティングやDLCなどを表面に施工することができ、コーティング膜の剥離も少ない。また静止部材で構成され、回転ロータのような精度が要求されないので、浸炭や窒化など、処理熱による変形が懸念される表面処理を利用することができる。このように、耐摩耗性の向上や付着防止に適した処理が広く選択できる。 The material composing the jet mill according to the present invention has a wider range of materials that can be used than those using a rotating rotor. For example, materials such as swirling flow generators, draft tubes or shafts are only required to be able to withstand the stress caused by airflow or crushing pressure. In addition to metals, hard urethane, various engineering plastics, cemented carbides, ceramics, etc. The wear-resistant material can be used without any problem. Moreover, various coatings by plating, thermal spraying, PVD method, DLC, etc. can be applied to the surface, and the coating film is hardly peeled off. Moreover, since it is comprised with a stationary member and the precision like a rotary rotor is not requested | required, surface treatment in which deformation | transformation by process heat is anxious about carburization, nitriding, etc. can be utilized. In this way, treatments suitable for improving wear resistance and preventing adhesion can be widely selected.
本発明に係る旋回流発生装置を備えた流動層式ジェットミルは、旋回流発生器には気流による応力しか作用しないので、回転ロータ方式のものと比べてはるかに小さく、また遠心力はないので、万一破損して破片が飛び散っても他の部材まで壊す心配がない。また、材質なども広く選択できるので、安価かつ硬度の高いアルミナなどを使って安価に製作することもできる。駆動部がなく旋回流発生器も容易に分解できるので清掃性が高く、またシールガスを使わないのでエネルギー効率が高く、付帯機器の小型化により設備コスト削減効果もある。
なお、使用するガスは主として空気であるが、窒素やアルゴンまたはヘリウムなどのガスを利用することもできる。また、供給するガスの温度を上げて、粉砕中に乾燥させるような処理も可能である。
The fluidized bed jet mill equipped with the swirl flow generator according to the present invention is much smaller than the rotary rotor type and has no centrifugal force because only the stress due to the airflow acts on the swirl flow generator. Even if it breaks and debris scatters, there is no worry of breaking other parts. In addition, since materials and the like can be widely selected, it can be manufactured at low cost using inexpensive and high hardness alumina. Since there is no drive part and the swirl flow generator can be easily disassembled, it is easy to clean, and since seal gas is not used, energy efficiency is high.
In addition, although the gas to be used is mainly air, gas, such as nitrogen, argon, or helium, can also be utilized. Further, it is possible to increase the temperature of the gas to be supplied and dry it during pulverization.
本発明の流動層式ジェットミルは、食品や医薬原料、黒鉛やコークスなどの炭素系材料、樹脂あるいはトナーなど樹脂ベースの化成品、その他金属や鉱物系、有機と無機を問わず様々な材料に使用することができる。 The fluidized bed jet mill of the present invention can be applied to various materials, including food and pharmaceutical raw materials, carbon-based materials such as graphite and coke, resin-based chemical products such as resins and toners, other metals and minerals, and organic and inorganic materials. Can be used.
10 粉砕・分級ケーシング
12 原料供給ノズル
16 床板
20 粉砕部
22 ジェットノズル
24 ドラフトチューブ
25 スカート部
26 噴流が通る穴
28 パイプ
30 分級部
32 外周開口
34 中心開口
40 旋回流発生器
42 ルーバ翼
44 ルーバ
46 底板
48 天板
52 固定翼
53 スカートパイプ
54 円錐台
56 凸部
58 円錐
60 障壁板
62 シャフト
64 シャフト
66 ボックス
68 ネジ栓
72 円錐部
74 支点
78 回動軸
80 出口ケーシング
82 排出口
84 天井に設けた開口(床開口)
86 隔壁
88 天板
92 土手
94 円筒部
96 排気ダクト
100 ジェットミル
DESCRIPTION OF
86
Claims (17)
該粉砕・分級ケーシングは、ケーシングの下部に2個以上のジェットノズルが中心部に向かって配置された粉砕部と、該粉砕部の上方に、気流が円周方向に噴出するように中心軸を巡って並んだルーバ翼を有するルーバを備えた旋回流発生器と前記粉砕部に通じる外周開口と前記出口ケーシングの底板で囲まれた分級部とを備え、
前記出口ケーシングは、前記分級部に通じる床開口を有する前記底板と該底板に垂直な円筒状の側壁と排出口とを備えた、
ジェットミル。 A jet mill having a crushing / classifying casing and an outlet casing,
The pulverization / classification casing has a pulverization part in which two or more jet nozzles are arranged toward the center part at the lower part of the casing, and a central axis so that an air current is jetted in a circumferential direction above the pulverization part. A swirling flow generator having a louver having louver blades arranged in a row, an outer peripheral opening communicating with the pulverization part, and a classification part surrounded by a bottom plate of the outlet casing,
The outlet casing includes the bottom plate having a floor opening leading to the classification unit, a cylindrical side wall perpendicular to the bottom plate, and a discharge port.
Jet mill.
The jet mill according to any one of claims 1 to 12, wherein an inner diameter of the pulverization / classification casing is formed narrower than the classification part in the pulverization part.
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