JPS62502953A - 微細粉砕および／または極低温粉砕用ならびに好ましくは硬質材料、弾性材料および／または熱可塑性材料の表面処理用のエアジュット粉砕機 - Google Patents

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】 微細粉砕および／または極低温粉砕用ならびに好ましくは硬質材料、弾性材料お よび／または熱可塑性材料の表面処理用のエアジェツト粉砕機本発明は予備粉砕 室を持つ省エネルギ形内部分粒式エアジェツト粉砕機であって、好ましくは種々 の材料、例えばカーバイド、シリケート、酸化物、鉱石、顔料あるいは砕屑材料 を微細粉砕したわ、またそれら材料の表面処理および／または極低温粉砕を行っ たシするための省エネルギ形内部分粒式エアジェツト粉砕機に関する。

現在までに開発されてきた周知の種々のエアジェツト粉砕機は５つの基本タイプ に起源を置いている。

第１のタイプのエアジェツト粉砕機の特徴としては、高速に加速された材料をい わゆるアンビルに衝突させて材料粉砕を行う点が挙げられる。このような構成に よれば、十分な粉砕効果が得られるが、しかしエネルギ消費が非常に大きいため その作動は経済的なものとは言えず、またそこに用いられるライニングは相当に 摩耗されるためその粉砕製品は可成シの汚染を受ける。

粉砕製品の汚染問題を解決するために、被粉砕材料に含まれる基本材料と同じ材 料のライニングを用いることがしばしば行われる。この種の現在用いられている 最も好ましい構成のものとしては、外部分粒器、セラミック製ライニングおよび セラミック製アンビルを持つ渦流式エアジェツト粉砕機が挙げられる。また、広 く普及している別のタイプのエアジェツト粉砕機としては、マジェック粉砕機（ Ｍａｊｅｃｍｉｌｌ　）と呼ばれているものもある。このエアジェツト粉砕機に あっては、粉砕は粒状材料の自己粉砕作用によって行われる。すなわち、互いに 対面関係にある２つのノズルによって得られる加速作用でもって粒状材料が互い 衝突させられて自己粉砕させられるようになっている。しかしながら、そのよう な粉砕作動にはエネルギ損失があり、このためその粉砕効率はきわめて悪い。か かるノズルによって運ばれ得る粒状材料の量は比較的少なく、また対向エアジェ ツトの作用のために渦流が発生するため粒状材料の衝突の機会は相当に減少する 。この種のエアジェツト粉砕機の公知例としては、ＤＥ２５４３６９１０２およ びＤＥ２５２３４７１０２が挙げられる。

第３のタイプのエアジェツト粉砕機、いわゆるマイクロナイザ（Ｍｉｃｒｏｎｉ ｚｅｒ　）形粉砕機も広く普及しているものである。このタイプの粉砕機につい ての作動の本質的な点としては、周囲ジェット管から流出するガスジェットによ って円盤形状粉砕室内で粉粉砕領域の外側３分の１あるいは外側半分の箇所の円 と接触するようになっている。被粉砕材料は該円の接線を横切る垂直面に沿って 粉砕空間に導入される。なお、該垂直面は粉砕空間の頂部を通る垂線に対して６ ０°の角度をなすようになっている。

設計者達の理論によれば、所定の大きさを越える粒状材料はかかる正接円に沿っ て循環させられ、粉砕最終製品としての比較的小さい粒状材料はそこから閉塞ダ ムを通して排出され、一方比較的粗い粒状材料は周囲ノズルからの流出ガスの作 用でもって互いに衝突させられて、それら粒状材料の大きさが所定のレベル以下 に減少させられまで循環させられるということである。実際の運転条件下では、 このようなエアジェツト粉砕機は上述の理論的作動条件とは一致するものではな いが、この種のエアジェツト粉砕機の最高効率を持つものとして広く使用されて いる。かかるエアジェツト粉砕機について開発された特許発明としては、例えば ＵＳ　１８５８６、ＳＦ　３３９６０、ＤＥ３２０１７７８１　ＣＬ等を挙げる ことができる。これらの技術的解決策によれば、複ジェット粉砕機、アンビル形 粉砕機およびマイクロナイデ形粉砕機の組合わせであることが分かる。この場合 、粗い粒状製品は再度粉砕空間に供給されたシ、あるいはアンビル形予備粉砕器 に適用されたシされるが、これらの試みは粉砕材料の微細化を幾分改良するに留 どまっている。したがって、今日まで、轟該技術分野で最も普及している粉砕機 としては、ある種のタイプを持つ相変わらずの基本的なタイプのものと言うこと ができる。

エアジェツト粉砕機の第４のタイプのものにおい−Ｃは、粒状材料の自由運動の 経路を短くしないような方法でもって粉砕機の出力の増大化を図っている。

このような増大化のためには、粉砕空間の容積およびノズル数が増大されて、そ の単位容積についての粉砕機出力が増大されることになるが、エネルギの利用効 率は悪くなり、また摩耗範囲も広がる。この種のエアジェツト粉砕機はジェット −〇−マイザ（Ｊｅｔ−０−Ｍｉｚｅｒ　）あるいはりダクションナイザ（Ｒｅ ｄｕｃｔｉｏｎｉｚｅｒ　）と呼ばれているａｔた、摩耗影響を少なくしようと 設計された複衝撃粉砕機（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｉｍｐａｃｔ−Ｍｉｌｌ　）について は市場で見ることができる。成る場合では、粉砕機の上方部分の復帰分岐路には いわゆる方向性変更分粒器および粉砕ノズルが適用されている。これらの粉砕機 を用いることによって粒状材料の粒度を１ミクロン程度とすることについては成 功していない。

第５のタイプのエアジェツト粉砕機には流動床エアジェツト粉砕機が含まれ（例 えばＤＥ　３１４０２９４　Ｃ２）、このエアジェツト粉砕機においては、互い に反対方向に作動しかつ大型容器の底部に配置された先のノズルに比して大径の ４つのノズルを用いることによって、粒状材料の衝突頻度数および粉砕効率の増 大化が図られている。これらノズルの作動により、粒状材料の全体が容器内で流 動化させられ、このとき容器の頂部に設けられた回転分粒器を通して前もって通 過させられしかもすでに予備粉砕された比較的細かい粒状材料が先導させられる ことになる。一方、比較的荒い粒状材料は容器の壁部に沿って下方に滑り落ちて 粉砕作用を繰シ返し受けることになる。

このような構成によれば、良好な粉砕効率および分粒効果が得られるが、しかし これは微細な（１０ミクロン以下）粉砕を行う場合には適当なものではない。そ の理由の一つは粒状材料の経路が短いために（高密度のために）粒状材料の衝突 エネルギが小さいということにあシ、またその他の理由は分粒器の回転部分の回 転速度（すなわち最終製品の細かさ）を成る限度以上には増大し得ないというこ とにある。

この種のエアジェツト粉砕機のその他の不利点としては、分粒器の回転部分が大 きな摩耗に晒される点、また粉砕空間の高い過剰圧力のために粒状材料の充填が 仕切弁システムを用いた場合だけ行い得るという点が挙げられる。現在まで採用 されてきているタイプのエアジェツト粉砕機についての知識によれば、もし粒状 材料の粒子が重くしかも衝突の可能性が高ければ、エアジェツト粉砕機の効率を 良好なものとすることは可能である。固体粒子の数が増せば、衝突頻度が高まる と考えられ得るが、加速された粒子に必要とされる自由経路の長さも短くされ、 その結果衝突エネルギも低下する。したがって、エアジェツト粉砕機の基本的の 問題として運転条件をどのように折衷させるかという問題がある。すなわち、エ アジェツト粉砕機の性能低下を伴うが粒子の自由移動経路を長く取って粉砕製品 を一層微細なものとするか、あるいは製品粒度については比較的荒くなるが衝突 回数を増大させてエアジェツト粉砕機の効率および性能を改良するかと言う問題 である。

本発明の目的とするところ＋ｒｉ、非常に硬質の材料、あるいは弾性材料および ／または熱可塑性材料について１０ミクロン以下に微細粉砕を行い得るようにな った省エネルギ形のエアジェツト粉砕機であって、可動部分を含まずしかも優れ た耐摩耗性を持つエアジェツト粉砕機を達成することである。このようなエアジ ェツト粉砕機はその一体的部分として内部分粒器を含むことを特徴とするもので ある。その分粒性能は優れていて、それが粉砕エネルギの大きな部分を消費する ようなことはない。

本発明は以下のような点に基づいて達成されるものである。

−予備粉砕を採用することによって、またノズルの配置数を十分に増大させるこ とによって、しかも比較的荒い粒子を予備粉砕室内で再循環させることによって 、粉砕効率が大巾に改良され得るという点；−周囲ノズルの十分な数の選択とつ いては、すべてのノズルによって同一の仕事が達成され得るという点； −可動部分の排除については、もし材料が接線方向はおける水平面に充填される ならば、摩耗が最小にされ得るだけでなく、その摩耗箇所が予備粉砕室の容易に 交換し得る構成要素に限定され得るという点； −予備粉砕室の摩耗についての大巾な減少は材料を壁部からそらせるための合流 ジェット用主ノズルと同数の副ノズルを用いることによって達成され得るという 点； −新規な形状のライニング要素を開発することによって、また翼角度を調節自在 とするようになった翼拘束部を採用することによって、非常に優れた内部分粒が 外部エネルギの入力を行わないで粉砕後の残余エネルギを利用して非常に優れた 内部分粒（０，１ないし１００ミクロンの粒度範囲以内での）得ることができる という点； −ノズルを軸線方向に十分に調節することによって、充填オリフィス内にはシス テムへの被粉砕材料ならびに表面処理材料および／または冷却剤の充填および再 供給を可能とするような真空状態が造成され、これによシェアジェット粉砕機が 熱に敏感な弾性材料の表面処理にも適したものとされる点；−粉砕室内での周囲 ノズルの角度を設定することによって（材料を壁面からそらすことによって）、 壁面に対する衝突回数が減少させられて、材料の運動について最適な調節がなし 得るという点。

本発明によるエアジェツト粉砕機の構成にあっては、材料供給は接線方向におい て粉砕空間の水平面で行われ、このため良好な粉砕効率に加えて、粉砕空間の摩 耗（マイクロティザ形のものにおいて生じる）を減少させることができる。予備 粉砕室を用いて供給材料を比較的小さくすることによって、粉砕効率は大巾に改 善される。周囲ノズルの数および配置については、すべてのノズルが同一の粉砕 作業を行うように選択される。この場合材料を粉砕空間中に１つおきのノズルの 後に充填することが得策である。

例えば、６つの周囲ノズルが適用され、かつ３つの接線方向に設置されたジェッ ト管が用いられた場合には、試験結果によれば、粉砕性能を３倍まで増大し得る ことが分かった。

粉砕効率を一層改善するためには、粉砕室からの比較的大きな粒状材料は、充填 チャンネル内に発生させられた真空作用によってチャンネルを介して予備粉砕室 中に再供給される。材料充填ノズル（材料噴出ノズル）が予備粉砕室に接続させ られ、該予備粉砕室には耐摩耗性ライニングが設けられる。この場合、互いに９ ０°ないし１８０°の角度で設置された状態かつ平面内で変位させられた状態に 置かれるか、あるいはそれら状態のいずれか一方の状態に置かれた２つもしくは それ以上のノズルは材料を合流させるように噴出する。２つ以上の合流ノズルを 作動させる場合には、２つのノズルによって材料供給を行うが、その他の残シの ノズルによ′って粉砕室の壁面に対する粒状材料の衝突の可能性を減少させて摩 耗の低減化を行う。

本発明によれば、ノズルの配置については、渦流発生させて粒状材料の衝突頻度 を増大させるようにされているので、予備粉砕室内ではきわめて良好な粉砕作用 が得られる。また、噴出ノズルは表面処理材料および／または冷却剤の新たな被 粉砕材料を次に述べるような特定の粉砕システムに導入するのに適当なものであ る。すなわち、そのような粉砕システムでは、冷却剤あるいは試薬を吸引すべく 供給オリフィスに真空を生じさせてそれらを適正に調節するようになっている。

予備粉砕された材料を粉砕空間に接近させることは、システム内で最高圧力を示 す噴出ノズルと共軸関係となった噴出ノズルによって可能であシ、またそれは合 流ノズルによって発生させられる渦流にも拘わらず予備粉砕材料を十分な速度（ 音速の倍数）まで加速するのに適当なものであシ、かくしてそれらは粉砕空間に 到達し得るようになっている。

粉砕効率と粉砕圧力との間の関係の研究調査によれば、９パールの圧力までは粉 砕効率は僅かに改善されるにすぎないが、９ないし１５バールの圧力範囲では粉 砕効率の急速な増加が見られ、また１５ないし２５パールの圧力範囲では最終的 な幾つかの凝集が見られた。これは材料に依存するものであって、粉砕効率を低 下させるものである。

本発明によるエアジェツト粉砕機の別の潜在的な実施例においては、予備粉砕室 に接線方向に接続された４つのノズルが設けられ、そこからの流れは主粉砕空間 に対して直角方向に進行し、そのガスジェットは比較的小さな半径の円に接する ことによって渦流を発生することになる。このような構成によれ噴出して一緒に するが、その他の２つの接近した垂直ノズルはガスすなわちエアをシステムに導 くことになる。後者の垂直ノズルについては、試薬あるいは冷却剤の容器と関連 させるようにしてもよい。噴出管は主粉砕空間に対して３箇所で接線方向に接続 させられる。この場合６つの周囲ノズルが対称な関係に配置されて、それらの軸 線の回υで回転自在とされる。粉砕室は材料循環パイプの各々によって、粗い粒 状材料はそれらと共に戻される。内部分粒器は粉砕空間の軸線に対して対称にな るようにされ、このとき前者には回転双曲面の領域が設けられ、また翼の調節自 在の拘束部には粉砕製品用の放出スタブと同じ軸線が与えられる。

本発明によるエアジェツト粉砕機のさらに別の潜在的な実施例は予備粉砕室の開 発についての説明の前に概略的に述べたものとは異なるものである。このような 実施例において、垂直円筒形予備粉砕室には、１５０ないし１８０°の角度範囲 内に設置された２つの合流ノズルと、吹出し管の軸線に沿って配置されたその他 の噴出ノズルとが設けられ、この場合それら３′：）のノズルの各々を充填筒に 接続させることができる。

上述のエアジェツト粉砕機を発展させた構成のものにおいては、被粉砕材料は貯 蔵容器から重力でもって充填ディジー／ディスク供給器に所定量で流入するよう にされ、この場合充填ディジー／ディスク供給器（は電気的に揺動させられる。

充填ディジー／ディスク供給器から材料充填筒への均一な材料流れはディジーの 縁部に沿うものとなる。次に、添付図面に基づ〈実施例を参照して本発明を具体 的に説明することにする。

第１図は本発明によるエアジェツト粉砕機の一実施例の横断面を示し、 第２図は第１図のＩ−Ｉ線に沿う断コを示し、第３図は本発明によるエアジェツ ト粉砕機の別の実施例の断面を示し、 第４図は本発明によるエアジェツト粉砕機の材料充填システムの長手方向断面を 示す。

第１図および第２図から見ることができるように、図示の実施例においては、３ つの予備粉砕室１が粉砕空間２に接続される。ノズルケーシング６内に配置され た合流ノズル７と噴出ノズル８とは充填ダクト９によって耐摩耗性ライニング付 き予備粉砕空間５に接続され、それはラパル形状（Ｌａｖａｌ−ｐｒｏｆ　ｉ　 ｌｅ　ｓ）によって具体化されている。予備粉砕器は吹出しダクト３および材料 戻し管４でもって粉砕空間と接続させられる。周囲粉砕ノズル１０は粉砕空間内 に対称な関係で配置され、その粉砕空間は角度設定器１１を回すことによって水 平面内でスイベル運動を行い得るようになっている。粉砕空間２内には、耐摩耗 性ライニング１２と、角度について調節自在となった翼１３の拘束部とが設けら れる。そのような角度調節を行うだめに、翼の角度を設定する歯車リム１５およ びスタブ１４が設けられる。添付図面から見ることができるように、排出スタブ １７はエアジェツト粉砕機の軸線に配置される。また、エアジェツト粉砕機には 材料充填スタブ１８および空気入ロスタブ１９も設けられる。

第３図にはエアジェツト粉砕機の別の実施例による構成が示されている。この実 施例においては、予備粉砕室は比較的簡単な設計とされる。この場合、ノズルケ ーシング６内に配置された合流ノズル７の軸線はそれぞれ互いに対してまた３つ の吹出し管に対して１５０ないし１８００の角度好ましくは１５０゜の角度に設 定される。合流ノズルを設定すべき角度については、予備粉砕室の半径の関数と して選択されるべきであシ、この場合それが予備粉砕材料の所定の速度成分すな わち粉砕室に向かうような速度成分となるようにされる。粉砕ケーシング、周囲 粉砕ノズル１０および翼１３の調節自在の拘束部ならびに材料充填については上 述した場合と同様である。

材料充填システムは第４図に示したものに基づいて得られる。材料貯蔵ホッパ２ ０は調節自在のルーツＺ２１を備える。材料はホッパからディスク供給器２３に 流され、このディスク供給器２３は電動ユニット２２によって揺動させられるよ うになっており、これにより材料は均一に振シ分けられて充填筒２４内に分布さ せられる。この充填筒２４は材料供給スタブ１８に接続される。

本発明によるエアジェツト粉砕器の主な利点としては、従来のエア・シェツト粉 砕器に比して、粒状材料を１０ミクロン以下の粒度にし得るということ、また熱 可塑性材料を低温粉砕を行い得るということ、さらに場合によっては粉砕と同時 に表面処理材料を適用し得ることが挙げられる。一方、別の利点として、内部分 粒器の新規な構成の結滞としての優れたエネルギ利用も挙げられる。粉砕エネル ギの利用効率を在来の同様なものと比べた場合１．５倍まで高めることができる 。本発明の特別な利点としては、エアジェツト粉砕機が深刻な摩耗に晒される得 るようになった可動部分を備えず、最もひどい摩耗に晒される唯一の部分（予備 粉砕ライニング）が容易にしかも少ない費用で交換し得るということが挙げられ る。

Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、３ Ｆｉｇ、４ 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．微細粉砕、表面処理および／または冷却粉砕を行うためのエアジェット粉砕 機であって、予備粉砕室と、この予備粉砕室に吹出し管によって接続された円形 状粉砕空間と、この円形状粉砕空間内に配置された周囲粉砕ノズルと、粉砕製品 を軸線方向に排出させるようになった排出スタブと、内部分粒器とを具備するエ アジェット粉砕機において、予備粉砕室（１）が好ましくは３つもしくはそれ以 上の接線方向吹出しチャンネル（３）および材料戻しチャンネル（４）でもって 粉砕空間（２）と接続され、この粉砕空間（２）内の周囲ノズル（１０）が円に 沿って対称な関係に配置され、該周囲ノズル（１０）の数が好ましくは噴出ノズ ル（８）の２倍とされていることを特徴とするエアジェット粉砕機。
2. ２．請求の範囲第１項に記載のエアジェット粉砕機において、前記粉砕室（２） には翼（１３）の拘束部が設けられ、該粉砕室（２）が交換自在とされ、および ／または前記翼の角度が作動中に調節自在となっており、前記粉砕空間の表面形 状については、その底部の円弧に沿って隆起させられ、またその頂部では双曲面 とされることを特徴とするエアジェット粉砕機。
3. ３．請求の範囲第１項または第２項に記載のエアジェット粉砕機において、好ま しくは互いに対して９０ないし１８０°で設定されてノズルケーシング（６）内 に配置された３つもしくはそれ以上の合流ノズル（７）と、吹出し管（３）の軸 線に配置された噴出ノズル（８）とが前記予備粉砕室（１）に接続させられ、す べてのノズルが軸線方向に調節自在とされていることを特徴とするエアジェット 粉砕機。
4. ４．請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載のエアジェット粉砕 機において、周囲粉砕ノズル（１０）が設けられ、後者が水平面内で交換自在で しかも回転自在とされることを特徴とするエアジェット粉砕機。
5. ５．請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載のエアジェット粉砕 機において、前記粉砕空間および前記予備粉砕空間内には交換自在となつた非常 に硬質のライニング（５，１２）が設けられ、このライニングが好ましくは焼結 金剛砂、種々のカーバイドあるいはガラス硬度硬化鋼から作られることを特徴と するエアジェット粉砕機。
6. ６．請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに記載のエアジェット粉砕機に おいて、材料貯蔵ホッパ（２０）への接続が調節自在のルーバ（２１）と、好ま しくは９つの部分に分割されしかも電動ユニット（２２）でもって揺動させられ るようになったディスク供給器（２０）と、充填筒（２４）によって行われるこ とを特徴とするエアジェット粉砕機。
7. ７．請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載のエアジェット粉砕機に おいて、前記予備粉砕室の水平ノズル（７，８）が材料供給スタブ（１８）、ま た垂直ノズル（８８）でもって冷却剤および／または表面処理材料の貯蔵タンク に接続されていることを特徴とするエアジェット粉砕機。