JP5623000B2 - Uniaxial grinder - Google Patents
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Description
本発明は、一軸式の摩砕機、すなわち、単筒のステータに単軸のロータが装着された摩砕機に関する。 The present invention relates to a single-shaft grinder, that is, a grinder in which a single-shaft rotor is mounted on a single-tube stator.
地球環境保全のため、省資源や廃棄物のリサイクルが国内外で重要な課題であり、それに向けた法規制も年々厳しくなっている。そこで、例えば工業・民需に広く使用されている材料である加硫ゴム(以下「ゴム」という。)の廃棄物の削減と再資源化も研究されている。 In order to preserve the global environment, resource conservation and waste recycling are important issues both at home and abroad, and the laws and regulations for that are becoming stricter year by year. Therefore, for example, waste reduction and recycling of vulcanized rubber (hereinafter referred to as “rubber”), which is a material widely used for industrial and private demands, are being studied.
ゴムの成型加工工場で生じる不良品、切断屑、バリ等は、ゴム製造工場での製品総量の10%が見込まれるが、これらを効果的かつ経済的にリサイクルするシステムや装置は未だ充分に提供されていない。そのため、これらのゴム廃棄物の2/3にあたる量が、殆ど埋立か焼却によって処理されている。しかし、埋立処理による場合は最終処分場の容量が既に満杯化しているといった問題があり、また、焼却処理による場合は有害物質の発生などで公害となる懸念がある。 Defective products, cutting scraps, burrs, etc. generated at rubber molding plants are expected to account for 10% of the total amount of products produced at rubber manufacturing plants. It has not been. Therefore, almost 2/3 of these rubber wastes are treated by landfill or incineration. However, in the case of landfill processing, there is a problem that the capacity of the final disposal site is already full, and in the case of incineration processing, there is a concern that it may become pollution due to the generation of harmful substances.
製造工場で生じた廃棄ゴムをリサイクルすれば、省資源、公害防止に大きく貢献できる。具体的には、まず発生したゴム廃棄物をゴム製品毎に分別し、分別したゴム製品毎に微粉砕してゴム粉として、これを新たな製品を作るためのゴム原料に配合する方法が提案されている。この場合、原料ゴムに大きな物性の低下を生じさせないためには、一般に、100μm以下に微粉化することが必要である。分別された素性の既知のゴム廃棄物を100μm以下の粒径のゴム粉とすれば、ゴム生産工程でのゴム原料に一定量配合することで再利用が安定的に見込まれる。 Recycling waste rubber generated at manufacturing plants can greatly contribute to resource conservation and pollution prevention. Specifically, a method is proposed in which the generated rubber waste is first separated into rubber products, and each separated rubber product is finely pulverized into rubber powder, which is then blended with the rubber raw material to make a new product. Has been. In this case, in order not to cause a large decrease in physical properties of the raw rubber, it is generally necessary to pulverize to 100 μm or less. If the sorted known rubber waste is made into a rubber powder having a particle size of 100 μm or less, it can be stably reused by blending a certain amount into the rubber raw material in the rubber production process.
従来のリサイクル方法としては、2軸押出型式の混練装置を高温化でゴム層を高温剪断する方法、加圧式ニーダーを利用して高温微粉砕する方法、等々が研究され、100μm以下の粒径ゴム粉を得ることが研究されているが、いずれも高温加熱が必要であり、且つ攪拌構造も複雑で高動力を必要とし、分解・組立が難しく、高価で運転経費等を含め償却性が低く、経済メリットが少ないため実用化に至っていない。
なお、ゴムの微粉砕方法として、凍結粉砕法、常温粉砕法等があるが、大量の廃棄タイヤの処理を対象としており、ゴム製造工場で発生するゴム屑のように小量・多品種の処理には不適である。 In addition, there are freeze pulverization methods, room temperature pulverization methods, etc. as methods for finely pulverizing rubber, but they are intended for the disposal of a large amount of waste tires. Not suitable for.
上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、製造価格が安価であり、分解・組立が簡単でメンテナンス性に優れ、しかも、駆動力が少なくてランニングコストが安価な粉砕機を提供することにある。 In view of the above-described problems of the prior art, the object of the present invention is to provide a pulverizer that is inexpensive to manufacture, easy to disassemble and assemble, has excellent maintainability, and has low driving force and low running cost. There is to do.
上記目的は、
外周面にテーパが付されたロータと、内壁面にテーパが付され、前記ロータの周囲を囲うステータとを有し、
前記ロータのテーパ面と、前記ステータのテーパ面とが、全面的に又は部分的に隙間を介して向かい合うように配置され、
前記ロータを回転させながら前記隙間に被粉砕物を送り込んで、該被粉砕物を摩砕することを特徴とする摩砕機によって達成される。
The above purpose is
A rotor having a tapered outer peripheral surface, a stator having a tapered inner wall surface and surrounding the rotor;
The tapered surface of the rotor and the tapered surface of the stator are arranged so as to face each other entirely or partially through a gap,
The object is achieved by an attritor that feeds an object to be crushed into the gap while rotating the rotor and grinds the object to be pulverized.
また上記摩砕機は、液分を含有する原料(例えば、おから、焼酎かす等)を乾燥し、減容化するための乾燥装置としても利用できる。 In addition, the attritor can also be used as a drying device for drying and reducing the volume of raw materials containing liquid components (for example, okara and shochu lees).
上記の摩砕機又は乾燥装置において、前記ロータと前記ステータの一方が、他方に対して軸方向に変移可能に構成され、隙間寸法を調整できるようにされていることが好ましい。 In the grinding machine or the drying device described above, it is preferable that one of the rotor and the stator is configured to be axially displaceable with respect to the other so that the gap size can be adjusted.
また、前記ロータが、前記隙間に被粉砕物をフィードするためのスクリューを有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the rotor has a screw for feeding a material to be crushed into the gap.
また、前記ロータのテーパ面と前記ステータのテーパ面の少なくとも何れか一方に、溝が形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a groove is formed in at least one of the tapered surface of the rotor and the tapered surface of the stator.
また、前記ステータを冷却又は加熱するためのジャケットと、前記ロータを冷却又は加熱するための流路と、の少なくとも何れか一方を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable to have at least one of a jacket for cooling or heating the stator and a flow path for cooling or heating the rotor.
本発明は、一軸式の粉砕機、すなわち、単筒のステータに単軸のロータが装着された単純な構造であるため、製造価格が安価であり、駆動力も少ないのでランニングコストも安価である。しかも、分解・組立が容易であるから、メンテナンス性にも優れる。 Since the present invention has a simple structure in which a single-shaft rotor is attached to a single-shaft pulverizer, that is, a single-cylinder stator, the manufacturing cost is low, and the driving cost is low, so the running cost is low. In addition, because it is easy to disassemble and assemble, it has excellent maintainability.
また本発明によれば、ロータのテーパ面とステータのテーパ面との間のクリアランスを容易に調整できるので、粉砕粒径の調整や原料の種類の変更などにも、簡単かつ迅速に対応できる。 Further, according to the present invention, the clearance between the tapered surface of the rotor and the tapered surface of the stator can be easily adjusted, so that it is possible to easily and quickly cope with the adjustment of the pulverized particle size and the change of the type of raw material.
また本発明によれば、摩砕部(ロータのテーパ面とステータのテーパ面との間の隙間)への押し込み手段としてスクリューを具備しているので、被粉砕物を確実に摩砕部の隙間へ押し込むことができる。 Further, according to the present invention, since the screw is provided as a means for pushing into the grinding portion (the gap between the tapered surface of the rotor and the tapered surface of the stator), the object to be crushed can be surely removed from the gap of the grinding portion. Can be pushed into.
また本発明によれば、摩砕部に入った被粉砕物が溝を通過するときに、該被粉砕物が剪断作用を受けるので、より効果的な粉砕作用が期待できる。 Further, according to the present invention, when the object to be crushed in the grinding part passes through the groove, the object to be pulverized is subjected to a shearing action, so that a more effective pulverizing action can be expected.
また本発明によれば、用途に応じて、ロータ及びステータの過熱を防止でき、被粉砕物に対する冷却効果も期待できる。また、ロータ及びステータを加熱して、熱交換作用による乾燥効果も期待できる。 Further, according to the present invention, overheating of the rotor and the stator can be prevented depending on the use, and a cooling effect on the object to be crushed can also be expected. Moreover, the drying effect by a heat exchange effect | action is also expectable by heating a rotor and a stator.
(摩砕機の概略構成)
はじめに、図1及び図2に基づいて、摩砕機の概略構成を説明する。
図1は、本発明の一軸摩砕機1を示す全体図である。
図2は、図1の摩砕機が具備するロータ3及びステータ5を示す拡大図である。
(Schematic configuration of the grinder)
First, based on FIG.1 and FIG.2, schematic structure of a grinder is demonstrated.
FIG. 1 is an overall view showing a
FIG. 2 is an enlarged view showing the
摩砕機1はいわゆる一軸式の粉砕機であって、主として、複数のベアリング21によって回転自在に軸支された駆動軸2と、該駆動軸と一体回転するコーン状のロータ3と、該ロータの周囲を囲う円筒状のステータ5と、該ステータを冷却(又は加熱)するためのジャケット9とを有している。ロータ3の一部とステータ5の一部は摩砕部11を形成しており(図2参照)、当該部位において「石臼で粉をひく」作用と同様の作用(摩砕作用)が発揮される。
The
駆動軸2は、複数のベアリング21によって回転自在に軸支されている。駆動軸2の上端側はロータ3の内空部に挿入され、また下端側は図示しない変速機に接続されている。当該駆動軸2は、図示しないモータから変速機を介して駆動力を受け回転するようになっている。
The
ロータ3は外観コーン状の筒形に形成され、外周面側は円錐台形状の外観を有し、内空部は円柱状に形成されている。ロータ3の内空部には、駆動軸2の上端側を挿入してあり、該駆動軸と一体化させてある。
ロータ3の底面側と駆動軸2の段部23との間には、スペーサとして機能する隙間調節リング25が介装されている。
駆動軸2の上端部にはロータ止めネジ27が着脱自在に螺着してある。ロータ止めネジ27により、ロータ3が駆動軸2の段部23へ押し付けられ、更に駆動軸2とロータ3の間にキー(角材)2’を介在することで、ロータ3が空回りせずに駆動軸2と確実に一体回転する。またこのようにロータ止めを行うことで、ロータ3とステータ5との間の隙間が常に一定に保たれる。しかも、ネジ固定とすることにより、ロータ3の付け替えが簡単に行える。
The
A
A
ロータ3を囲う円筒状のステータ5は、シリンダ51と、該シリンダに固定されたハウジング53とから構成されている。
シリンダ51は、フランジ部においてベアリングケース29に着脱自在にネジ固定されている。シリンダ51の上部開口部からは、ホッパを介して被粉砕物(原料)が投入される。
ハウジング53は、ステータ5の内壁の一部を構成している。該ハウジング53は、フランジ部においてシリンダ51の底面側に着脱自在にネジ固定されている。
ハウジング53の内壁面にはテーパが付されている。このテーパ面の一部は、後述するロータ3の外周面のテーパ面と、所定サイズの隙間を空けて対向している。対向するテーパ面とその間隙によって、摩砕部11が構成されている。
なお、図示する実施形態では、シリンダ51とハウジング53を別体のものとして構成しているが、一体の部材として構成することも可能である。また、テーパを付す領域は特に限定されず、ステータ5の内壁面の全面又は部分、或いは、ハウジング53の内壁面の全面又は部分にわたってテーパを付してもよい。
The
The
The
The inner wall surface of the
In the illustrated embodiment, the
ステータ5の円筒部の周囲には、該ステータを冷却するためのジャケット9が装着してある。ジャケット9へは、入口91から冷却水が通水され、ジャケット内を循環してステータを冷却し、出口93から排出される。摩砕機1の運転中には、ジャケット9に冷却水を循環させ、ステータ5及びロータ3の過熱を防止する。
なお、ジャケット9に対しては、用途(例えば後述する乾燥装置)に応じて、熱媒として高温スチーム等を通すことも可能である。
A
Note that high-temperature steam or the like can be passed through the
上述したロータ3、シリンダ51、ハウジング53は、すべて着脱自在にネジ固定してあるので、必要であれば、分解してメンテナンスを行うことができ、また部材交換を行うこともできる。
The
(ロータの具体的構成)
次に、図1乃至図4に基づいて、ロータ3の具体的構成を説明する。
図1及び図2は前述したとおりである。
図3は、図1の摩砕機1が具備するロータ3を示す拡大斜視図である。
図4は、ステータ5のテーパ面とロータ3のテーパ面とによって構成される摩砕部11を示す拡大断面図である。
(Specific configuration of rotor)
Next, a specific configuration of the
1 and 2 are as described above.
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the grinding
ロータ3の外周面は、図3に示すように、上端側から徐々に拡径するテーパが付されている。当該テーパ面の上方には、シリンダ51内に投入された被粉砕物を下方へフィードするためのスクリュー31が設けられている。
As shown in FIG. 3, the outer peripheral surface of the
スクリュー31の下方では、ロータ3のテーパ面にスパイラル溝33が刻設されている。スパイラル溝33の断面形状は特に限定されないが、図3下の断面図に示すようにコーナー部が湾曲するように形成するか、或いは、全体的に湾曲した凹部となるように形成することが好ましい。スパイラル溝33の断面寸法は特に限定されないが、好ましい一例を挙げると、幅Wを8〜10mm程度に設定し、深さDを1〜2mm程度に設定するのがよい。
A
ロータ3のテーパ面の一部(スパイラル溝33を含む領域)は、図4に示すように、ハウジング53のテーパ面と所定サイズの間隙を介して向かい合っている。対向するテーパ面とその間隙とスパイラル溝33は、摩砕部11を構成している。摩砕部11には、スクリュー31によって被粉砕物が押し込められて、「石臼で粉をひく」のと同様の原理で擦り砕かれる。したがって、摩砕部11に入った被粉砕物は、強大な圧縮、剪断、転がり摩擦などの複合作用を受けてすり潰され、その結果、微粒化される。
As shown in FIG. 4, a part of the tapered surface of the rotor 3 (region including the spiral groove 33) faces the tapered surface of the
摩砕部11におけるテーパ面間の隙間(以下「摩砕隙間」という。)は、図4に示すクリアランスt1が0.3〜0.5mm程度になるように設定する。ただし、摩砕隙間は、図4(A)に示すように全体にわたって均等でもよく、或いは、図4(B)に示すように、高さに応じて変化するようにしてもよい。すなわち、ロータ3のテーパ面の傾斜角度と、ハウジング53のテーパ面の傾斜角度は、同一でもよく、あるいは異ならせてもよい。図4(B)に示すように摩砕隙間の入口をより広くとることにより、摩砕部11において被粉砕物を噛み込み易くなる。
The gap between the tapered surfaces in the grinding part 11 (hereinafter referred to as “grinding gap”) is set so that the clearance t 1 shown in FIG. 4 is about 0.3 to 0.5 mm. However, the grinding gaps may be uniform over the whole as shown in FIG. 4 (A), or may be changed according to the height as shown in FIG. 4 (B). That is, the inclination angle of the taper surface of the
図2に示すように、ロータ3の底面側と駆動軸2の段部23との間には、スペーサとして機能する隙間調節リング25が介装されている。この隙間調節リングは、必要に応じて、厚みの異なる別のリングに差し換えることができる。隙間調節リング25を差し換えることにより、リングの厚みに応じてロータ3が軸方向にスライドするので、摩砕隙間のクリアランスt1,t2(図4参照)を任意のサイズに設定することができる。
As shown in FIG. 2, a
なお、摩砕隙間を調整する手段は、隙間調節リング25による方法に限られず、例えば、ネジ等によりステータ5又はハウジング53を軸方向にスライドさせるようにしてもよい。
The means for adjusting the grinding gap is not limited to the method using the
また、テーパを付す領域は特に限定されず、ロータ3の外周面の全面でもよく部分でもよい。ただし、ロータ3のテーパ面は、ステータ5(ハウジング53)側のテーパ面と全面的に又は部分的に所定間隙を介して対向する必要がある。なお、摩砕隙間のクリアランス寸法は、被粉砕物の性状等の諸条件を考慮して決定される。
Moreover, the area | region which attaches a taper is not specifically limited, The whole outer peripheral surface of the
また、ロータ3及びステータ5のテーパ面の傾斜角度はそれぞれ特に限定されず、全面にわたって同一であってもよく、或いは、徐々に角度変化させるようにしてもよく、或いは、段階的に変化させるようにしてもよい。
Further, the inclination angles of the tapered surfaces of the
また、溝を付す部材はロータ3に限定されず、ハウジング53に形成してもよい。
また、溝の形状は、図3に示すスパイラル溝33に限定されず、例えば、図5(A)に示すような縦方向の溝を複数刻設してなる直行溝34でもよく、また、図5(B)に示すようなスパイラル溝35と直行溝34との組合せでもよく、或いは、図5(C)に示すような複数のスパイラル溝36と複数の直行溝34の組合せでもよい。なお、溝の種類(寸法,形状,組合せ)は、被粉砕物の硬度や性状などに応じて選択される。
Further, the member with the groove is not limited to the
Further, the shape of the groove is not limited to the
また図示を省略するが、ロータ3を冷却するための流路を該ロータに形成してもよい。例えば、ロータ3と駆動軸2を中空構造にして、該ロータ3の中空部に冷却水を通水するようにしてもよい。
Although not shown, a flow path for cooling the
また、図示する実施形態では竪型の一軸摩砕機を示したが、横型の形態も採用可能である。 In the illustrated embodiment, a vertical uniaxial mill is shown, but a horizontal configuration can also be adopted.
(摩砕機の使用方法)
次に、被粉砕物の具体例として廃棄タイヤの切削ゴム片を挙げて、摩砕機1の使用方法について説明する。
(How to use the grinder)
Next, a method for using the
はじめに図示しないモータを駆動させて駆動軸2を回転させ、続いて、図示しないホッパからシリンダ51上部の開口部へゴム片を定量投入する。投入されたゴム片は、ロータ3の外壁のスクリュー31によって下方へフィードされ、一定量づつ摩砕部11の摩砕間隙へ押し込められる。
First, a motor (not shown) is driven to rotate the
摩砕部11に達した被粉砕物は、テーパ面の間で摩擦作用を受け、また、スパイラル溝33を通過する時に剪断作用を受けて粉砕される。その間、ステータ5はジャケット9によって冷却されるので、被粉砕物がロータ3やハウジング53に融着したり、粉砕物同士が溶融結合することはない。その結果、ゴム片は、摩砕部11の隙間下端から微細ゴム粉となって排出され落下し、収容部41に堆積する。微細ゴム粉は、少なくとも粒径100μm程度にまで微細化されている。
The object to be crushed that has reached the grinding
得られるゴム粉の粒径が大きい場合には、隙間調節リング25をより厚いものに差し替えてロータ3を軸方向にスライドさせ、摩砕部11の間隙を所定量だけ狭くする。逆に、ゴム粉の粒径が小さい場合には、隙間調節リング25をより薄いものに差し替えてロータ3をスライドさせ、摩砕部11の間隙を所定量だけ広くする。
When the particle size of the obtained rubber powder is large, the
上述した工程を経て得られた微細ゴム粉は、アスファルト原料に混入使用したり、ゴム製品の充填材や原料として再利用することができる。
なお、本発明で粉砕可能な被粉砕物は特に限定されず、食品、香辛料、医薬品、ケミカル、化粧品等のあらゆるものが含まれることに留意されたい。
The fine rubber powder obtained through the above-described steps can be mixed and used in asphalt raw materials or reused as a filler or raw material for rubber products.
It should be noted that the materials to be pulverized in the present invention are not particularly limited, and include all kinds of foods, spices, pharmaceuticals, chemicals, cosmetics, and the like.
(摩砕機の応用例)
上述した摩砕機は、液分を含む原料(例えば、おから、焼酎かす等)の乾燥装置として応用することもできる。
(Application example of grinding machine)
The above-mentioned grinder can also be applied as a drying apparatus for raw materials containing liquid components (for example, okara, shochu lees, etc.).
この場合、ジャケット9内に高温スチームを循環させて、予めロータ3及びステータ5を加熱しておく。次いで、駆動軸2を回転させ、シリンダ51上部の開口部から原料を定量投入する。当該原料は、ロータ3のスクリュー31によって摩砕部11へ一定量づつ押し込められ、続いてロータ3の外壁から効率的な熱交換作用を受け、その結果、原料に含まれる液分が蒸発する。また、摩砕部11の間隙へ押し込められた原料は、摩砕部11のテーパ面間で摩擦作用を受け、また、スパイラル溝33を通過する時に剪断作用を受けて完全に微粉砕される。その結果、当初の原料は、乾燥粉末となって排出され落下し、収容部41に堆積する。
In this case, high temperature steam is circulated in the
なお、上述した実施例及び応用例では、原料の性状(粘性や含水率等)に応じて、摩砕隙間のクリアランスを拡げることも可能である。そのような場合には、隙間調節リング25を差し替えて隙間調整してもよく、或いは、ロータ3を小径又は大径のものに変更して隙間調整してもよい。
In the above-described embodiments and application examples, it is possible to increase the clearance of the grinding gap according to the properties of the raw material (viscosity, moisture content, etc.). In such a case, the
1 摩砕機
2 駆動軸
2’ キー
3 ロータ
5 ステータ
9 ジャケット
11 摩砕部
21 ベアリング
23 段部
25 隙間調節リング(スペーサ)
27 ロータ止めネジ
29 ベアリングケース
31 スクリュー
33 スパイラル溝
34 直行溝
35 スパイラル溝
36 スパイラル溝
41 収容部
51 シリンダ
53 ハウジング
91 入口
93 出口
DESCRIPTION OF
27 Rotor set
Claims (1)
外周面が徐々に拡径するようにテーパが付され、前記被摩砕物の押し込み手段であるスクリューを具備するロータと、
内壁面にテーパが付され、前記ロータの周囲を囲うステータと、を有し、
前記ロータと前記ステータの一方が、他方に対して軸方向に変移可能に構成され、
前記ロータのテーパ面と、前記ステータのテーパ面とが、全面的に又は部分的に隙間を介して向かい合うように配置され、
向かい合う前記ロータのテーパ面と前記ステータのテーパ面の少なくとも何れか一方に、溝が形成され、
前記隙間と前記溝が、ゴム片からなる被粉砕物を摩砕するための摩砕部を構成し、
押し込み手段であるスクリューを具備する前記ロータを回転させながら前記摩砕部の隙間にゴム片からなる被粉砕物を押し込むようにして送り込んで、該被粉砕物を摩砕することを特徴とする摩砕機。 An apparatus used for grinding a material to be crushed comprising rubber pieces,
A rotor having a taper so that the outer peripheral surface gradually expands in diameter , and a screw that is a means for pushing in the ground material ;
The inner wall surface is tapered, and has a stator surrounding the rotor,
One of the rotor and the stator is configured to be axially displaceable with respect to the other,
The tapered surface of the rotor and the tapered surface of the stator are arranged so as to face each other entirely or partially through a gap,
A groove is formed in at least one of the tapered surface of the rotor and the tapered surface of the stator facing each other,
The gap and the groove constitute a grinding part for grinding a material to be ground made of rubber pieces,
While rotating the rotor provided with a screw as a pushing means, the material to be crushed made of rubber pieces is pushed into the gaps of the grinding part and fed to grind the material to be crushed. Crusher.
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