JP2005205266A - 粉砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で、優れた粉砕機能を発揮し、被粉砕物の分級機能も備えた粉砕装置を提供する。
【解決手段】粉砕装置１は、軸心が垂直状態に保持された円筒部２と、この円筒部２の下端に同軸上に連設された円錐部３と、円筒部２の上方の周壁にその接線方向に連結された流入経路４と、円筒部２の上端付近に連結された流出経路５と、円錐部３の下端に設けられた回収ボックス１５と、円錐部３の内周面３ａから軸心方向へ突設された棚状部９と、棚状部９の上面に近接して配置された回転式の粉砕羽根６と、粉砕羽根６を棚状部９に沿って回転させるための駆動モータＭと、円錐部３の下端に連通された回収ボックス１５と、回収ボックス１５内へ気体を供給する気体供給経路８とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気流の旋回による遠心力を利用して、コンクリートスラッジやフライアッシュなどの粉粒体の粉砕および分級を行う粉砕装置に関する。

粉粒体を細かく粉砕する装置については、従来、ボールミルや粗面で擦りつぶす方式のもの、粉砕する材料同士を衝突させる方式のものなどが開発されているが、本願に関連する技術として、特許文献１に記載された粉砕装置がある。この粉砕装置においては、フレア部材の周面方向からフレア部材内へエアを供給するとともに、材料投入口から粉砕する材料を投入し、波動塔内に発生する乱気流によって材料同士を衝突させて粉砕する。

特開平０７−１３６５４２号公報（第２−５頁）

特許文献１に記載された粉砕装置は、気体の流れによって材料を動かし、材料同士を衝突させることによって粉砕する方式であるため、粉砕作用が弱く、作業効率も低い。また、乱気流を発生させる手段として波動塔の内周面などに多数の凸部を設ける必要があるため、構造が複雑で製造コストがかかり、故障の要因も多くなりがちである。

本発明が解決しようとする課題は、簡素な構造で、優れた粉砕機能を発揮し、被粉砕物の分級機能も備えた粉砕装置を提供することにある。

本発明の粉砕装置は、軸心が垂直状態に保持された円筒部と、円筒部の下端に同軸上に連設された円錐部と、円筒部の周壁にその接線方向に連結された流入経路と、円筒部に連結された流出経路と、円錐部の下端に連設された回収ボックスと、円錐部の内周面に軸心方向へ突出して形成された棚状部と、棚状部の上面に近接して配置された回転式の粉砕手段と、粉砕手段を棚状部に沿って回転させる駆動手段と、回収ボックスに連通された気体供給手段とを備えたことを特徴とする。

被粉砕物である粉粒体を含む気体が流入経路から円筒部内へ流入すると、円筒部内に旋回流が発生し、粉粒体は遠心力の作用で円筒部内周面に向かって移動し、内周面に当接した後、内周面に沿って螺旋流を描きながら下降していく。そして、粉粒体が円錐部の内周面の棚状部に達すると、棚状部の上面に近接した状態で回転する粉砕手段による槌打作用で衝撃破砕が行われるとともに、粉粒体自身の慣性力に基づく衝撃作用、摩擦作用による破砕も行われるため、優れた粉砕機能を発揮する。

粉砕された粉粒体は、旋回流とともに螺旋流を描きながら円錐部の内周面に沿って下降していくが、気体流は回収ボックス内で反転して上昇していくため、気体流から分離された粉粒体が回収ボックス内へ回収され、粉粒体が除去された後の気体は流出経路から排出される。このように、円筒部、円錐部および回収ボックス内に発生する旋回流によりサイクロン機能を発揮するため、被粉砕物の分級機能も得ることができる。

この粉砕装置は、円錐部の内周面に棚状部を設け、この棚状部の上面に近接した状態で回転する粉砕手段を設けることで形成することができる簡素な構造であるため、製造コストがかからず、故障の要因も少ない。

一方、粉砕手段の駆動手段に回転方向変更機能、回転数変更機能を設け、気体供給手段に供給量変更機能を設ければ、粉砕手段の回転方向を変えたり、回転数を増減させたり、回収ボックスへの気体供給量を増減させたりすることが可能となるため、粉砕作用を変化させたり、分級点を変化させたりすることができるようになる。その理由は以下の通りである。

円筒部内および円錐部内において粉粒体は気体と同じ方向に旋回しているため、旋回流と逆方向に粉砕手段を回転（逆転）させれば、粉粒体と粉砕手段との相対速度は大きくなり、粉砕作用は大となるが、気体の旋回力が抑制されるため、分級点は上がる。一方、旋回流と同方向に粉砕手段を回転（正転）させれば、粉粒体と粉砕手段との相対速度は小さくなるため、粉砕作用は小さくなるが、気体の旋回力は抑制されないので、分級点は下がる。

このように、粉砕手段の逆転、正転により粉砕作用を変化させると、分級点も変化するが、回収ボックスへの気体供給量を増減させることによって分級点を調整することができる。すなわち、粉砕手段を逆転させると、粉砕作用は高まり、旋回力が減少し、分級点は上がるが、回収ボックスへの気体供給量を減らすことによって分級点を下げることができる。また、粉砕手段を正転させると、粉砕作用は低下し、旋回力は増大し、分級点は下がるが、回収ボックスへの気体供給量を増やすことによって分級点を上げることができる。

したがって、粉砕手段の駆動手段に回転方向変更機能、回転数変更機能を設け、気体供給手段に供給量変更機能を設ければ、被粉砕物である粉粒体の種類、性状などに応じた作業条件（粉砕作用の強弱、分級点の大小）を設定することができるようになる。

ここで、前記回転式の粉砕手段として、円錐部の軸心を中心に回転する平板形状の粉砕羽根を設ければ、円錐部内に発生している旋回流への影響を抑制しつつ、優れた粉砕作用を得ることができる。

本発明により、以下の効果を奏する。

（１）軸心が垂直状態に保持された円筒部と、円筒部の下端に同軸上に連設された円錐部と、円筒部の周壁にその接線方向に連結された流入経路と、円筒部に連結された流出経路と、円錐部の下端に連設された回収ボックスと、円錐部の内周面に軸心方向へ突出して形成された棚状部と、棚状部の上面に近接して配置された回転式の粉砕手段と、粉砕手段を棚状部に沿って回転させる駆動手段と、回収ボックスに連通された気体供給手段とを備えたことにより、簡素な構造で、優れた粉砕機能を発揮し、被粉砕物の分級機能も得ることができる。

（２）駆動手段に回転方向変更機能、回転数変更機能の少なくとも一方を設け、気体供給手段に供給量変更機能を設けることにより、被粉砕物である粉粒体の種類、性状などに応じた作業条件（粉砕作用の強弱、分級点の大小）を設定することができるようになる。

（３）回転式の粉砕手段として、円錐部の軸心を中心に回転する平板形状の粉砕羽根を設ければ、円錐部内に発生している旋回流への影響を抑制しつつ、優れた粉砕作用を得ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態である粉砕装置について説明する。図１は本発明の実施の形態である粉砕装置を示す垂直断面図であり、図２は図１に示す粉砕装置の一部省略平面図であり、図３は図１における粉砕羽根付近の部分拡大図である。

図１，図２に示すように、本実施形態の粉砕装置１は、軸心が垂直状態に保持された円筒部２と、この円筒部２の下端に同軸上に連設された円錐部３と、円筒部２の上方の周壁にその接線方向に連結された流入経路４と、円筒部２の上端付近に連結された流出経路５と、円錐部３の下端に設けられた回収ボックス１５と、円錐部３の内周面３ａから軸心方向へ突設された棚状部９と、棚状部９の上面に近接して配置された回転式の粉砕羽根６と、粉砕羽根６を棚状部９に沿って回転させるための駆動モータＭと、円錐部３の下端に連通された回収ボックス１５と、回収ボックス１５内へ気体を供給する気体供給経路８と、を備えている。

流入経路４の上流には、ヒータ１９を内蔵したガス導入管２３と、導入経路２２とが連結され、導入経路２２の上流には、処理対象物であるフライアッシュなどの粉体を投入するためのホッパ２０と、投入された粉体を分散させるための空気噴出ノズル２１とが配置されている。ホッパ２０に投入された粉体は、空気噴出ノズル２１から噴出する高圧空気によって分散され、ガス導入管２３から流入する高温ガスと合流し、流入経路４を経由して円筒部２内へ流入する。

平板形状の粉砕羽根６は、円錐部３の軸心に配置された回転軸７の上端付近に取り付けられ、この回転軸７は、その上端寄りの部分に配置された軸受１０ａおよび保持部材１１と、その下端部分に配置された軸受１０ｂとによって垂直状態に保持されている。回転軸７はベルト１４を介して駆動モータＭによって回転駆動されている。保持部材１１は回転軸７の回りに放射状に張設され、円錐部３の周壁に設けられた係止部１２を通って、外部に配置された保持架台１３に係止されている。係止部１２は、回転中の粉砕羽根６の振動が円錐部３などに伝わるのを阻止する防振機能と、円錐部３内の気体が外部へ漏出するのを防ぐシール機能とを備えている。

また、粉砕羽根６の回転方向および回転数を変更するため、駆動モータＭへの電源供給配線に回転方向変更機能および回転数変更機能を有する制御装置２５を設け、回収ボックス１５内への気体供給量を変更するための流量調節バルブ２６を気体供給経路８の途中に設けている。気体供給経路８から供給される気体は、回収ボックス１５を経由して、円錐部３の下端から上方へ流入する。

円錐部３の下端に連設された回収ボックス１５は、下方に向かって徐々に縮径した略漏斗形状であり、その下端部分に設けられた排出口に、ゲート弁１７およびロータリー弁１８が配置されている。

図２に示すように、粉砕手段である粉砕羽根６は円錐部３の軸心に配置された回転軸７を中心に回転する平板形状であり、図３に示すように、粉砕羽根６の先端には、円錐部３の内周面３ａと対向する起立部６ａが設けられている。棚状部９にはドーナツ状の耐摩耗板材１６が取り付けられ、起立部６ａと対向する円錐部３の内周面３ａにも耐摩耗板材２４が取り付けられている。耐摩耗板材１６，２４はいずれも着脱可能であるため、必要に応じて、取り替えることができる。

粉砕装置１において、駆動モータＭによって粉砕羽根６を回転させた状態で粉体を含む気体を流入経路４から円筒部２内へ流入させると、円筒部２内に軸心を中心に旋回する旋回流が発生し、気体中に含まれる粉体は旋回流で生じる遠心力の作用によって円筒部２の内周面２ａに向かって移動していき、内周面２ａに当接した後、円筒部２の内周面２ａおよび円錐部３の内周面３ａに沿って螺旋流を描きながら下降していく。

そして、図３に示すように、円錐部３の内周面３ａに沿って落下してきた粉体が棚状部９付近に取り付けられた耐摩耗板材２４，１６に達すると、主として、高速で回転する、起立部６ａを有する粉砕羽根６による槌打作用で衝撃破砕が行われるとともに、粉体粒子自身の慣性力に基づく衝撃作用や摩擦作用によって細かく粉砕された後、耐摩耗板材１６の内周縁から落下する。

耐摩耗板材１６の内周縁から落下した粉体は、再び旋回流とともに螺旋流を描きながら円錐部３の内周面３ａに沿って下降していくが、気体流は回収ボックス１５内で反転して上昇していくため、気体流から分離された粉粒体が回収ボックス１５内へ回収され、粉粒体が除去された後の気体は流出経路５から排出される。また、回収ボックス１５内に回収された粉体は、ゲート弁１７およびロータリー弁１８を通過して排出される。

このように、粉砕装置１を構成する円筒部２、円錐部３および回収ボックス１５内に発生する旋回流によりサイクロン機能を発揮するため、被粉砕物である粉体の分級機能も得ることができる。本実施形態では、図３に示すように、ドーナツ形状の耐摩耗板材１６の内径ｄは、棚状部９の内径Ｄより小さく設定しているが、ｄ／Ｄは１００％〜7０％とすることが望ましい。なお、内径ｄを小さくすると、耐摩耗板材１６上における粉体の滞留領域が増加するため、粉砕作用が増大する傾向があるが、内径ｄが小さくなり過ぎると、下向きの旋回流が抑制されて分級点が上がり、分級性能が悪化する傾向が生じる。

本実施形態の粉砕装置１においては、制御装置２５を操作して、駆動モータＭの回転方向、回転数を変化させることにより、粉砕羽根６の回転方向、回転数を変化させることができ、これによって、粉砕作用および分級点を調節することができる。

例えば、円筒部２および円錐部３内に発生している旋回流と逆方向に粉砕羽根６を回転（逆転）させれば、粉粒体と粉砕羽根６との相対速度は大きくなり、粉砕作用は大となるが、気体の旋回力が抑制されるため、分級点は上がる。また、旋回流と同方向に粉砕羽根６を回転（正転）させれば、粉粒体と粉砕羽根６との相対速度は小さくなるため、粉砕作用は小さくなるが、気体の旋回力は抑制されないので、分級点は下がる。

このように、粉砕羽根６の逆転、正転により粉砕作用を増減させると、分級点も上下するが、回収ボックス１５内への気体供給量を増減させることによって分級点を調整することができる。すなわち、粉砕羽根６を逆転させると、粉砕作用は高まり、旋回力が減少し、分級点は上がるが、回収ボックス１５内への気体供給量を減らすことによって分級点を下げることができる。また、粉砕羽根６を正転させると、粉砕作用は低下し、旋回力は増大し、分級点は下がるが、回収ボックス１５内への気体供給量を増やすことによって分級点を上げることができる。

このように、制御装置２５を操作して、駆動モータＭの回転方向を変化させることにより、粉砕羽根６の回転方向を変化させれば、被粉砕物である粉粒体の種類、性状などに応じた作業条件（粉砕作用の強弱、分級点の大小）を設定することができるようになる。また、駆動モータＭの回転数を変化させて粉砕羽根６の回転数を変化させれば、粉砕作用および旋回力への影響を増減させることができるため、さらに細かな条件設定を行うことができる。

本発明の粉砕装置は、コンクリートスラッジやフライアッシュなどの粉粒体を粉砕および分級することを必要とする産業分野において広く利用することができる。

本発明の実施の形態である粉砕装置の構成を示す垂直断面図である。 図１に示す粉砕装置の一部省略平面図である。 図１における粉砕羽根付近の部分拡大図である。

符号の説明

１ 粉砕装置
２ 円筒部
２ａ，３ａ 内周面
３ 円錐部
４ 流入経路
５ 流出経路
６ 粉砕羽根
６ａ 起立部
７ 回転軸
８ 気体供給経路
９ 棚状部
１０ａ，１０ｂ 軸受
１１ 保持部材
１２ 係止部材
１３ 保持架台
１４ ベルト
１５ 回収ボックス
１６，２４ 耐摩耗板材
１７ ゲート弁
１８ ロータリー弁
１９ ヒータ
２０ ホッパ
２１ 空気噴出ノズル
２２ 導入経路
２３ ガス導入管
２５ 制御装置
２６ 流量調節バルブ
Ｄ，ｄ 内径
Ｍ 駆動モータ

Claims (3)

1. 軸心が垂直状態に保持された円筒部と、前記円筒部の下端に同軸上に連設された円錐部と、前記円筒部の周壁にその接線方向に連結された流入経路と、前記円筒部に連結された流出経路と、前記円錐部の下端に連設された回収ボックスと、前記円錐部の内周面に軸心方向へ突出して形成された棚状部と、前記棚状部の上面に近接して配置された回転式の粉砕手段と、前記粉砕手段を前記棚状部に沿って回転させる駆動手段と、前記回収ボックスに連通された気体供給手段とを備えたことを特徴とする粉砕装置。
2. 前記駆動手段に回転方向変更機能、回転数変更機能の少なくとも一方を設け、前記気体供給手段に供給量変更機能を設けた請求項１記載の粉砕装置。
3. 前記回転式の粉砕手段として、前記円錐部の軸心を中心に回転する平板状の粉砕羽根を設けた請求項１または２記載の粉砕装置。

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