JPH04219490A - グラインダーポンプのための粉砕インペラ組立体 - Google Patents

グラインダーポンプのための粉砕インペラ組立体

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JPH04219490A
JPH04219490A JP3038912A JP3891291A JPH04219490A JP H04219490 A JPH04219490 A JP H04219490A JP 3038912 A JP3038912 A JP 3038912A JP 3891291 A JP3891291 A JP 3891291A JP H04219490 A JPH04219490 A JP H04219490A
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JP
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edge
impeller assembly
disc member
cutting
grinding
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JP3038912A
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English (en)
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Roger E Carpenter
ロジャー・イー・カーペンター
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McNeil Ohio Corp
Original Assignee
McNeil Ohio Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
    • F04D7/045—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous with means for comminuting, mixing stirring or otherwise treating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2288—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for comminuting, mixing or separating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概してグラインダーポン
プに関する。さらに詳しくは、本発明はグラインダーポ
ンプ用の粉砕組立体に関する。特に、材料のより効果的
な粉砕をもたらす新規な構造及び形状を有する粉砕イン
ペラ組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】グラインダーポンプは、固体自身よりも
より容易に利用可能なスラリーを形成するために大きな
固体又は半固体材料を液体中で粉砕するのに有益である
ことが当業者には普通に知られている。これらのポンプ
はしばしばポンピングチェンバと連通している軸線方向
入口と、前記ポンピングチェンバを通り前記入口まで伸
びるモーター駆動シャフトを備えている。該シャフトは
環状リング内でカッティングディスクを回転するのに用
いられ、それにより、ポンプの粉砕動作を効果的にする
。このようなポンプの例が、米国特許第４，１０８，３
８６号に開示されている。
【０００３】カッティングディスク及び環状リングの形
状はグラインダーポンプの効率に関して、最重要事項で
あることが分かっている。当業者は様々な材料を粉砕す
るのに最も有効なようにカッティング面の形状を理想化
するために、大変な努力を費やしてきた。例えば、米国
特許第４．３７８，０９３号はゴム及び他のエラストマ
ー物質を粉砕するのに有効なグラインダーポンプ・カッ
ター組立体が開示されている。ファイバー及びストリン
グ材はグラインダーポンプにとって困難な問題を生じさ
せることが知られている。何故ならば、これらの材料は
比較的小さな横断面を示し、それらはカッティング面に
容易に嵌合可能ではないからである。問題となっている
のは、それらの長さであって、それらがディスク、環状
リング及びポンプシャフトの周りでたわむことである。 それ故、グラインダーポンプの切断組立体は固体及び半
固体材料の効果的切断のみならず、特にファイバー及び
ストリング様材料に対する適性を有することが望ましい
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、グラインダ
ーポンプ用の新規な切断組立体を提供し、ポンプの切断
効果を改善しようとするものである。
【０００５】本発明はまた、新規な切断組立体を提供し
、ポンプ出口での詰まりを減少させようとするものであ
る。
【０００６】本発明はまた、ファイバー及びストリング
様材料を粉砕するのに特に有効な切断組立体を提供しよ
うとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の切断インペラ組
立体は、軸線方向入口、それとともに連通するポンピン
グチェンバ及び該チェンバを通って伸びる回転可能シャ
フトを有するグラインダーポンプでの使用に特に適して
いる。そのインペラ組立体は入口内に配設された相対す
る環状リング内で回転するディスク部材を有する。該デ
ィスク部材はシャフトと共に回転し、外側環状エッジ、
入口に対する横端部及び横基部を有する。前記端部及び
基部側部はディスク部材の外側環状エッジによって分離
されている。少なくとも一つの突起がディスク部材の端
部側から軸線方向に伸びており、少なくとも一つの切断
部材がその基部側から伸びている。端部側、基部側の何
れにも概してディスク部材の半径方向内側に伸びるリセ
スを有している。環状リングは内側及び外側周辺表面に
よって分離された第１及び第２エッジを有している。複
数のカッティングスロットが環状リングの内側周辺表面
上に設けられている。
【０００８】
【実施例】本発明に従った粉砕インペラ組立体が図中数
字１０で示されている。図１に最も良く示されているよ
うに、粉砕インペラ組立体１０は数字１１で示されたデ
ィスク部材部分と数字１２で示された環状リング部分と
を有している。
【０００９】図２にはグラインダーポンプが数字１３で
示されており、ポンプモーター（図示せず）によって駆
動される回転可能シャフト１４を有し、該シャフトは通
常一方向に回転する。渦巻きポンプケーシング１５がポ
ンピングチェンバ１６を画成している。該ポンピングチ
ェンバ１６は数字１７で示された軸線方向入口と連通し
ている。本発明の限定ではないが、流体インペラ１８に
ポンプ１３のようなグラインダーポンプを備え付けるこ
とは当業者には周知のことである。流体インペラ１８は
シャフト１４に取り付けられ、シャフト１４と共に回転
し、流体と材料を軸線方向入口１７を通し、ポンピング
チェンバ１６へと流す。
【００１０】図２に示すように、粉砕インペラ組立体１
０はポンピングチェンバ１６の下端で軸線方向入口１７
に近接して配設されている。軸線方向入口１７を流れる
如何なる流体及び材料も、ポンピングチェンバ１６に入
るときは必ず粉砕インペラ組立体１０を通らなければな
らない。
【００１１】ポンプシャフト１４はポンピングチェンバ
１６内に伸び、ディスク部材１１は受入れ孔２０が設け
られており、シャフト１４の一端がその中に受け入れら
れてもよい。ディスク部材１１がシャフト１４と共に回
転するようにディスク部材１１をシャフト１４に固定す
るようワッシャー２１とボルト２２が設けられてもよい
。ディスク部材１１とシャフト１４との嵌合を固定する
ことは多くの方法で可能であり、ワッシャー２１とボル
ト２２を用いることは一つの例に過ぎないことは当業者
には明らかなことである。他の例の中にはは接着剤によ
る固着或はシャフト１４とディスク部材１１を一体成型
する方法もある。このような嵌合固着の全てが本発明の
範囲に入る。
【００１２】ディスク部材１１は環状リング１２内で軸
線方向に配設されている。環状リング１２は如何なる在
来の方法で渦巻きポンプケーシング１５に固定されても
よい。ディスク部材１１がシャフト１４と共に回転する
ときは、静止した環状リング１２内で回転する。ポンプ
に粉砕動作をもたらすのは相対する環状リング１２内で
のディスク部材１１の回転であり、以下でより詳しく議
論されるであろう。
【００１３】環状リング１２は外側がケーシング１５に
固定された外側リングハウジング３０及び該ハウジング
３０に不可欠な内側切断リング３１を有していてもよい
。リング１２は第１エッジ３２及び第２エッジ３３を有
し、それらは各々好適には平行な平面内にある。軸線方
向に分離する第１エッジ３２及び第２エッジ３３は、各
々内側円周表面３４及び外側円周表面３５である。
【００１４】内側表面３４は図１に示したように半円断
面形状を有する複数のスロット４０を有している。スロ
ット４０は第１エッジ３２から第２エッジ３３へと伸び
ている。スロット４０と円周表面３４との交差部分には
切断歯４１が形成されている。各歯４１は第１エッジ３
２又は第２エッジ３３の何れかから相対するエッジまで
の距離より僅かに短く伸びている。好適には歯４１は形
状が交互になっている。即ち、歯４１は第１エッジ３２
から第２エッジ３３までの距離より僅かに短く伸び、隣
の歯４１は第２エッジ３３から第１エッジ３２までの距
離より僅かに短く伸び、このように交互になった歯が内
側円周表面３４の円周に沿って形成されている。リング
上には若干の変わった歯があり、図３にその１つが数字
４２を付して示されている。その歯４２は第１エッジ３
２から第２エッジ３３まで完全に伸び、もし歯４２の全
長を除けば、歯と歯の間にそのような大きな空間はない
。
【００１５】歯４１は切断エッジ４３と切断コーナー４
４とを有している。歯４１の長さが交互に違うので、切
断コーナー４４は交互の位置にある。この形状はディス
ク部材１１と環状リング１２との間の切断相互作用を改
善する。
【００１６】スロット４０と歯４１、４２は第１エッジ
３２及び第２エッジ３３の平面に垂直な線から見たもの
も示されている。スロット４０と歯４１、４２が垂線か
らほぼ１０度の角度を形成する横方向の大きさを有する
ときは、歯４１、４２とディスク部材１１との間の増加
したはさみのような切断動作のために、固体及び半固体
の切断が本質的に改善されることが分かった。ディスク
部材１１が環状リング１２内で回転すると、固体材料が
入口１７からポンピングチェンバ１６の方向に動かされ
る。このように複数の交互になったスロット４０及び歯
４１、４２はその角度のために幾分ねじに似た動きをし
、ポンピングチェンバ１６の方向に固体材料を押し進め
る力がもたらされる。これはグラインダーポンプ１３の
粉砕及び液体流からの固体材料の除去の動作を強化させ
、同時にディスク部材１１と環状リング１２との間の材
料の詰まりを減じる動作を強化させる働きをする。
【００１７】環状リング１２の形状が対称であるので、
入口１７の基部近くにある第１エッジ３２又は第２エッ
ジ３３の何れかと共に置かれてもよく、他の端部がポン
ピングチェンバ１６内に置かれてもよい。もし環状リン
グ１２が第１エッジ３２とともに入口１７の基部近くに
置かれており、切断エッジ４３又は切断コーナー４４が
伸びた状態の使用で弱化したならば、環状リング１２は
第２エッジ３３が入口１７の基部に近付くように単に回
転させられてもよい。これは固体材料の適切な嵌合及び
切断のために新しい切断エッジ４３と切断コーナー４４
とをもたらす。
【００１８】図１及び図４乃至６に最も良く示されてい
るように、ディスク部材１１は外側環状エッジ５０を有
し、上記のようにシャフト１４に固定されるときは、軸
線方向入口１７に遠い側部５１と近い側部５２を有する
。環状エッジ５０は遠位側部５１と近位側部５２を分離
し、環状エッジ５０と遠位側部５１との間の交線は線５
３を作り、環状エッジ５０と近位側部５２は線５４を作
る。線５３及び線５４は好適に平行に作られている。
【００１９】遠位側部５１は少なくとも一つの、好適に
は二つの突起６０を有し、該突起は概してそこから軸線
方向にポンピングチェンバ１６に向かって流体インペラ
１８以下の距離に伸びており、概して環状リング１２の
上部エッジ３２及び３３と一致している。好適には各突
起６０は少なくとも一つの側壁６１を有し、該側壁６１
は図５に最も良く示されているように、環状エッジ５０
及び終端面６２（図４参照）と同一面にある。終端面６
２を通常のシャフト回転の方向に関してその角度を動か
すことは有益であることが分かった。従って、図４に示
されるように本発明の実施例は終端面６２と交線５３と
の間がおよそ２０度の角度であり、ディスク部材１１の
半径から２０度の角度を持っている。これは各突起に前
縁６３をもたらし、鋭角の角度のためにより大きな切断
動作を示す。遠位突起６０はストリング様材料の如何な
る未切断ファイバーをもリング１２の内側円周表面３４
に相対するスロット４０に押し進め、そのような材料が
切断されるのを確実にする。
【００２０】ディスク部材１１の近位側部５２は少なく
とも一つの、好適には二つの概して軸線方向に伸びる主
切断部材７０を有する。各切断部材７０は好適にはディ
スク部材１１の環状エッジ５０と同一面の側壁７１と基
部７２を有する。 該基部７２は各切断部材７０とディスク部材１１の近位
側部５２の交線によって形成される。各切断部材７０は
軸線方向に表面７３とつながっており、該表面は通常の
シャフト回転の方向に関して角度が付けられており、図
５に最も良く示されているように交線５４と抜け勾配を
作っている。遠位突起６０の終端面６２の角度と幾分同
様に、切断部材７０の終端面７３のこの角度の存在は粉
砕効率を劇的に増加させることが分かった。およそ１０
度の抜け勾配が廃材の初期流を改善するより鋭い前縁７
４をもたらすことが分かった。
【００２１】ディスク部材１１には少なくとも一つの、
好適には四つのリセス８０が近位側部５２に設けられて
おり、その各リセス８０はディスク部材１１の半径方向
内側及び軸線方向上方に幾分伸びている（図４乃至６参
照。）。各リセス８０は近位側部５２と交差して第１肩
部８０及び第１切断エッジ８２を形成する。リセス８０
はまた環状エッジ５０にも伸び、該環状エッジ５０と交
差して第２肩部８３と第２切断エッジ８４とを形成する
。第１肩部８１及び第２肩部８３は点８５のところで交
線５４と交差する。同様に第１切断エッジ８２及び第２
切断エッジ８４は点８６のところで交線５４と交差する
。第１切断エッジ８２及び第２切断エッジ８４はもう一
つのハサミ様面を形成し、それは固体材料に嵌合し、引
き裂き、切り裂くことができる。各近位リセス８０の第
２切断エッジ８４は点８７のところで近位リセス８０の
第２肩部と交差しており、その点は交線５３と５４との
間に位置している。
【００２２】ディスク部材１１の遠位側部５１にも少な
くとも一つの、好適には二つのリセス９０が設けられて
おり、その各リセス９０はディスク部材１１の半径方向
内側及び軸線方向下方に幾分伸びている（図５参照。）
。近位リセス８０がそうであるように、各遠位リセス９
０は遠位側部５１と交差する第１肩部９１及び環状エッ
ジ５０と交差する第２肩部９２を有している。さらに、
第１切断エッジ９３は遠位側部５１と交差し、第２切断
エッジ９４は環状エッジ５０と交差している。第１交線
５３と第２交線５４との間の点９５のところで、遠位リ
セス９０の第２切断エッジ９４は遠位リセス９０の第２
肩部９２と交差している。交線５３上の点９６で第１肩
部９１は第２肩部９２と交差している。インペラ組立体
１０の好適実施例では、環状エッジ５０の円周の幅に沿
って近位リセス８０の点８７が遠位リセス９０の点９５
と重なっている。近位リセス８０の点８７と遠位リセス
９０の点９５の重なりによって、環状エッジ５０の周り
には３６０度連続する表面領域はない。廃材は集められ
て、遠位リセス９０の第１切断エッジ９３及び第２切断
エッジ９４のみならず近位リセス８０の第１切断エッジ
８２及び第２切断エッジ８４によって切断される。この
形状はストリング様材料がディスク部材１１と環状リン
グ１２との間で跳びはねることを防ぎ、それによってそ
のようなストリング材料が切断されることを確実にする
。第１肩部９１及び第２肩部９２をディスク部材１１を
通る半径方向の線からおよそ３／８インチ（約９．５　
ｍｍ）ずらせることで改善された切断動作が得られるこ
とが分かった。第１切断肩部９１及び第１切断エッジ９
３の交差がこのようにほぼ５０度の角度を作る。
【００２３】図２に最も良く示されているように、ディ
スク部材１１は環状エッジ５０とリング１２の内側円周
表面３４との間にギャップ９７があるような大きさにさ
れている。 ギャップ９７は静止環状リング１２と直接接触すること
なく回転するようにディスク部材１１に余裕を与えてい
る。
【００２４】遠位側部突起６０の側壁６１が環状エッジ
５０と同一面であるので、環状リング１２の歯４１、４
２と連係して廃材をずたずたに裂く。同様に切断部材７
０の側壁７１は環状リング１２の歯４１、４２と連係し
て廃材をずたずたに裂く。
【００２５】このようにして本発明の目的を達成し、従
来技術に貢献する利点を有するグラインダーポンプのた
めの粉砕組立体が上記開示した装置によって達成される
。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のコンセプトに従ったグラインダーポンプ
のための粉砕インペラ組立体の環状リング部分及びディ
スク部材部分の斜視図である。 図２は図１の粉砕インペラ組立体の要部の部分鉛直断面
図である。 図３は図１の粉砕インペラ組立体の環状リング部分の断
面図である。 図４は図１の粉砕インペラ組立体のディスク部材部分の
側面図である。 図５は図４のディスク部材部分を９０度回転させたもの
を示す。 図６は図１の粉砕インペラ組立体のディスク部材部分の
底面図である。
【符号の説明】
１０・・・粉砕インペラ組立体 １２・・・環状リング １３・・・グラインダーポンプ １４・・・シャフト １６・・・ポンピングチェンバ １７・・・軸線方向入口 ３２・・・第１エッジ ３３・・・第２エッジ ３４・・・内側円周面 ４１・・・切断歯 ４３・・・切断エッジ ５０・・・環状エッジ ５１・・・遠位側部 ５２・・・近位側部 ６０・・・突起 ６２、７３・・・終端面 ８０、９０・・・リセス ８１、９１・・・第１肩部 ８３、９２・・・第２肩部 ８２、９３・・・第１切断エッジ ８４、９４・・・第２切断エッジ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】グラインダーポンプのための粉砕インペラ
    組立体であって、前記グラインダーポンプが、ａ）　　
    軸線方向入口、ｂ）　　該軸線方向入口と連通したポン
    ピングチェンバ、並びにｃ）　　前記チェンバを軸線方
    向に伸び、通常一方向に回転する回転可能シャフト、を
    有し、 前記粉砕インペラ組立体が、 Ａ）　　前記シャフトによって進められ、回転可能なデ
    ィスク部材、並びにＢ）　　概して前記軸線方向入口内
    で前記ディスク部材の周りに配設された環状リング、と
    から成り、前記ディスク部材が外側環状エッジ、前記入
    口に遠い側部（遠位側部）及び前記入口に近い側部（近
    位側部）を有し、該遠位側部及び近位側部が前記ディス
    ク部材の前記環状エッジによって分離され、前記ディス
    ク部材の前記遠位側部は前記ディスク部材から概して軸
    線方向に伸びる少なくとも一つの突起を有し、前記ディ
    スク部材の前記近位側部は前記ディスク部材から概して
    軸線方向に伸びる少なくとも一つの切断部材を有し、前
    記遠位及び近位側部は各々そのなかに前記ディスク部材
    の半径方向内側に伸びる少なくとも一つのリセスを有し
    、前記環状リングは第１エッジ、第２エッジ及び前記デ
    ィスク部材と面する内側円周面を有し、該内側円周面は
    軸線方向に前記第１及び第２エッジを分離し、複数の切
    断歯を備え、該切断歯は前記環状リングの第１及び第２
    エッジから伸びているところの組立体。
  2. 【請求項２】前記遠位側部からの前記突起が通常のシャ
    フト回転の方向に面した前縁部を有するところの請求項
    １記載の粉砕インペラ組立体。
  3. 【請求項３】前記前縁部が少なくとも２０度前記ディス
    ク部材の半径から傾けられているところの請求項２記載
    の粉砕インペラ組立体。
  4. 【請求項４】前記ディスク部材の前記環状エッジの幅に
    沿って前記遠位側部の前記リセスが前記近位側部の前記
    リセスに重なっているところの請求項１記載の粉砕イン
    ペラ組立体。
  5. 【請求項５】前記近位側部の前記切断部材が前記ディス
    ク部材の近位側部と一体に成形されている基部及び該基
    部に相対する終端面を有するところの請求項１記載の粉
    砕インペラ組立体。
  6. 【請求項６】前記切断部材の前記終端面が前記基部に関
    して通常のシャフト回転の方向から離れる方向へ傾けら
    れ、抜け勾配を作っているところの請求項５記載の粉砕
    インペラ組立体。
  7. 【請求項７】前記抜け勾配がおよそ１０度である請求項
    ６記載の粉砕インペラ組立体。
  8. 【請求項８】前記遠位側部の前記リセスが第１及び第２
    肩部と第１及び第２切断エッジとから形成されるところ
    の請求項１記載の粉砕インペラ組立体。
  9. 【請求項９】前記第１及び第２肩部が前記ディスク部材
    の前記環状エッジのところで交差するところの請求項８
    記載の粉砕インペラ組立体。
  10. 【請求項１０】前記遠位リセスの前記第１及び第２切断
    エッジが前記ディスク部材の環状エッジのところで交差
    するところの請求項９記載の粉砕インペラ組立体。
  11. 【請求項１１】前記第１肩部が前記ディスク部材の前記
    遠位側部から伸び、前記第２肩部が前記ディスク部材の
    前記環状エッジから伸びるところの請求項８記載の粉砕
    インペラ組立体。
  12. 【請求項１２】前記遠位リセスの前記第１肩部が前記第
    １切断エッジとおよそ５０度の角度を形成するところの
    請求項１１記載の粉砕インペラ組立体。
  13. 【請求項１３】前記第１肩部及び第２肩部は前記ディス
    ク部材の半径方向の線からおよそ３／８インチ（約９．
    ５　ｍｍ）ずれており、前記線に対して平行に成ってい
    るところの請求項１２記載の粉砕インペラ組立体。
  14. 【請求項１４】グラインダーポンプのための粉砕インペ
    ラ組立体であって、前記グラインダーポンプが、ａ）　
    　軸線方向入口、 ｂ）　　該軸線方向入口と連通したポンピングチェンバ
    、並びに ｃ）　　前記チェンバを軸線方向に伸び、通常一方向に
    回転する回転可能シャフト、を有し、 前記粉砕インペラ組立体が、 Ａ）　　前記シャフトによって進められ、回転可能なデ
    ィスク部材、並びに Ｂ）　　概して前記軸線方向入口内で前記ディスク部材
    の周りに配設された環状リング、 とから成り、前記環状リングは第１エッジ、第２エッジ
    及び前記ディスク部材と面する内側円周面を有し、該内
    側円周面は軸線方向に前記第１及び第２エッジを分離し
    、複数の切断歯を備え、該切断歯は前記環状リングの前
    記第１及び第２エッジの平面と直交する線から傾けられ
    た横方向の大きさを有するところの粉砕インペラ組立体
    。
  15. 【請求項１５】前記切断歯の前記横方向の大きさの前記
    角度がおよそ１０度であるところの請求項１４記載の粉
    砕インペラ組立体。
  16. 【請求項１６】前記切断歯が前記第１及び第２エッジか
    ら伸び、相対する前記エッジの距離よりも幾分短いとこ
    ろの請求項１５記載の粉砕インペラ組立体。
  17. 【請求項１７】前記切断スロットが前記内側円周表面の
    周りに繰り返し前記環状リングの前記第１エッジ及び前
    記第２エッジから伸びているところの請求項１６記載の
    粉砕インペラ組立体。
  18. 【請求項１８】前記スロットのうち少なくとも一つが完
    全に前記環状リングの前記第１エッジから前記第２エッ
    ジへと伸びているところの請求項１７記載の粉砕インペ
    ラ組立体。
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