JP2553934B2 - 遠心流動粉砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粉砕装置に関するものである。さらに詳しく
は、外周環および回転皿を備えており、装置内部に収容
した鋼球またはセラミックスボール等の粉砕媒体を遠心
流動させて原料の粉砕を連続的に行なうようにした湿式
の遠心流動粉砕装置に関するものである。

［従来の技術］ 粉砕装置は、チューブミル，竪型ミルなど各種の形式
のものがあるが、回転皿を上向きに設置し、この回転皿
を回転させることにより、内部に収容した鋼球またはセ
ラミックスボール等の粉砕媒体（以下、ボールとい
う。）を循環運動させて原料の粉砕ならびに摩砕を行な
うようにした竪型ボールミルと通称されるものが知られ
ている。

古くから用いられているこの種の竪型ボールミルにお
いては、粉砕ならびに摩砕作用が弱い、あるいは装置に
投入されたエネルギが粉砕ならびに摩砕作用以外に消費
され易く、エネルギ効率が低いなどの問題があった。

そこで、本出願人は、次のごとき回転皿および固定環
を有する遠心流動粉砕装置を特許出願した（特願昭60−
265379,60−266867〜266872,61−99745等）。

この回転皿は回転軸心が縦方向に向いていて、少なく
とも中央部分が下方に向かって拡径する皿面を有し、か
つ該皿面の縦断面が凹状に湾曲している形状の回転自在
な皿状のものである。

固定環は、少なくとも上部が上方に向かって縮径する
内壁面を有し、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している
形状であり、前記回転皿と同軸的に周設されて静止して
いる。

そして、遠心流動装置は、前記回転皿の皿面と固定環
の内壁面とが、回転皿と固定環との間の微小隙間を除い
て、連続的な円滑面に形成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、被粉砕物が窒化珪素，炭化珪素等のセラミ
ックスや磁性材料，電子材料、あるいは顔料、塗料の原
料となる微粉末の微粉砕に際して、例えば、100μのも
のを0.5μ程度のサブミクロン微粉末を得るためには、
乾式の遠心流動粉砕装置では粉砕された微粉末同志の凝
集のために解砕等の余分な処理が必要で、サブミクロン
粒子を安定的に得ることは非常に困難であった。

また、製品の粒径分布は大きな拡がりのあるものしか
得られず、サブミクロン粒子を中心として幅の狭い粒径
分布を得ることが困難であった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の装置においては、以上の課題を解決して有効
な粉砕によるこれら材料のサブミクロン粒子を多く得る
ために、湿式粉砕方式とし、 回転軸心が縦方向に向いていて、少なくとも中央部分
が下方に向かって拡径する皿面を有し、かつ該皿面の縦
断面が凹状に湾曲している形状の回転自在な円状の回転
皿と、 少なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有
し、該内壁面の縦断面が略凹状に湾曲している形状であ
り、前記回転皿と同軸的に周設されて静止している固定
環とを具備し、 前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが、回転皿と固
定環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に形成
されている湿式の遠心流動粉砕装置であって、 該回転皿の下側に流体の導入口を備え、流体の移送経
路を形成するための容器を配設し、 該回転皿の回転に伴なって溢流する被粉砕物の粉末を
含有する固液二相流体の排出口を設け、 該排出口と前記導入口との間に湿式分級機，循環タン
ク，循環ポンプを配設した構成とした。

［作用］ 本発明の遠心流動粉砕装置においては、被粉砕物に水
等の流体を加え、回転皿を鉛直軸心回りに回転する結
果、微粉末を含有した固液二相流体は排出口から溢流
し、湿式分級機によって所要の分級点以下の微粉末を含
んだ流体と分級点以上の粗粉を含んだ流体とに分別され
る。粗粉を含んだ流体は循環タンクを経由した後、循環
ポンプの駆動力によって回転皿の下側に配設された容器
の導入口から移送経路を経由して回転皿と固定環との間
の微小隙間より粉砕装置の粉砕室内へ入り、以下同様の
循環を繰返すことによって、連続的な操業が実施され
る。

装置内の被粉砕物は時間の経過とともに微細となり、
一定時間経過後に所要の粉末粒径を有する製品が得られ
るが、この滞留時間の制御は循環ポンプの吐出流量によ
ってコントロールする。したがって、特にサブミクロン
粒子を得るための超微粉砕を行なう必要のあるときに
は、ある一定時間吐出ポンプの駆動を止めて所要時間経
過後に再び運転を行なって排出するセミバッチ式の運転
も行なうことができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の実施例装置の全体縦断面図、第２図
は本発明の他の実施例を示す要部縦断面図である。

図において、符号１は固定環、２は回転皿、３は回転
軸、４は軸受箱、５は軸継手、６は可変速電動機、７は
ケーシング、８は被粉砕物の投入シュート、９は架台、
10は容器、11は流体の導入口、12は流体の移動径路、12
aはドレン抜き、13は排出口、14は湿式分級機、15は循
環タンク、16は循環ポンプ、20は粉砕室である。回転皿
２はケーシング７に固設された軸受箱４内の軸受によっ
て支承されて懸垂され、ケーシング７の頂部に固設され
る可変速電動機６によって回転駆動される。

一方、回転皿２の下側には流体の移送経路12を形成す
るように容器10が配設され、中心付近に流体の導入口11
が設けてある。12aはドレン抜きである。

また、粉砕室20の上端付近の固定環１には流体が溢流
する排出口13が設けてあり、導入口11との間に室式分級
機14,循環タンク15,循環ポンプ16が直列に連結されてい
る。

また、第２図に示す本発明の他の実施例においては、
回転皿２は下側より軸受箱４の軸受4aによって支承さ
れ、回転軸３の駆動により回転される。

次に、第２図を参照して固定環１および回転皿２の構
成について詳細に説明する。

固定環１は軸心方向を鉛直方向にして設置された環形
状のものであり、高さ方向の中途部分（以下、中部とい
う。）1bが最も拡径している。固定環１は、該中部1bか
ら下方部分（以下、下部という。）1cが下方に向かって
わずかに縮径し、該中部から上方部分（以下、上部とい
う。）1aは上方に向かって縮径している。したがって、
該固定環１の内壁面1Aは下部1cから中部1bに向かってわ
ずかに拡径し、中部1bは略鉛直であり、中部1bから上部
1aに向かって縮径する形状であり、かつ、該内壁面1Aは
縦断面が略凹状に湾曲している。該内壁面は第１図のよ
うに直線であってもかまわない。なお、固定環１の中部
1bの外周面にはフランジ25が突設され、該フランジ25が
容器10の上端外周に突設されたフランジ26に載置され、
ボルト27により固定されている。

回転皿２の皿面2Aは、中央部分2aでは下方に向かって
拡径する形状であり、該中央部分にひき続く環部分2bで
は略々水平であり、該中間部分2bにひき続く外周部分2c
では上方に向かって拡径する形状である。この皿面2Aは
全体として凹状に湾曲しており、前記固定環１の内壁面
1Aと該皿面2Aとは固定環１と回転皿２との間の微小な隙
間2bを除いて連続的な円滑面を形成している。

回転皿２の中央部分には尖頭のキャップ30が装着さ
れ、ボルト31により止め付けられている。回転皿２の中
央部分には軸孔32が穿設され、前記支持ブロック34の上
端が該軸孔32に嵌入されている。上記ボルト31の下端は
該支持ブロック34の上端に設けられたピース33に螺合さ
れている。

なお、図示はしないが、固定環１の内壁面1Aと回転皿
２の粗面2Aにはそれぞれライナが装着されている。

前記容器10には空気等の気体の導入口35が穿設され、
気体を導入して軸受箱４の冷却を行なう。

また、移送経路12と軸中央の軸受部との境界には軸封
（オイルシール）36が設けられる。

このように構成された湿式の遠心流動粉砕装置のよる
粉砕原料の粉砕工程について次に説明する。

予め、粉砕室20内には、例えば、球状のボールからな
る粉砕媒体が多数装入されている。まず、水などの液体
を一定比率で混合撹拌して調整された粉砕材料を投入シ
ュート８から装置内に投入する。回転皿２の回転に伴っ
て粉砕原料および粉砕媒体は固定環１の内壁面1Aと皿面
2Aとを循環する円運動（矢印Ｓ）と、回転皿の軸心回り
の公転運動との合成による縄を綯うような螺旋運動（遠
心流動）を行ない、その間で粉砕原料の摩砕または剥ぎ
取りを行なう。

すなわち、回転皿２を回転させると、粉砕媒体は遠心
力により外周方向に移動され、この速度エネルギによっ
て固定環１の内壁面1Aを這い上り、その這い上る力が重
心より小さくなると該内壁面1Aから離れて回転皿２の皿
面2A上に落下する。皿面2A上に移動した粉砕媒体はこの
皿面2Aに沿って再び固定環１へ向けて移動される。

また、回転皿２を回転させると、粉砕媒体は回転皿２
の回転速度よりも遅い速度で円周方向に公転する。した
がって、粉砕媒体は、前述のように皿面2Aと内壁面1Aを
循環する上下方向の円運動Ｓの他に、回転皿２の軸心回
りを回転する公転運動をも行ない、これらの二つの運動
を合成した縄を綯うような螺旋進行運動（遠心流動）を
行なう。

このように、粉砕媒体は回転皿２の円周方向への運動
を維持しつつ内壁面1Aを這い上る運動を行なうのである
が、この内壁面1Aが固定されているとき、粉砕媒体の円
方向速度（公転速度）および粉砕媒体の這い上り速度と
の合成速度がそのまま内壁面1Aと粉砕媒体の速度差にな
る。したがって、粉砕媒体と内壁面1Aとの温度差は極め
て大きなものとなり、内壁面1A上を移動する際の粉砕媒
体の作用による摩砕作用は著しく強いものとなる。

さらに、内壁面1Aから離脱して皿面2A上に着床した粉
砕媒体は、この皿面2Aに沿って滑らかに転がり落ちるの
で、皿面2Aを転動降下する際の運動により、内壁面1Aを
駆け上る際に得た位置エネルギを半径方向への運動エネ
ルギに変換することができるから、粉砕媒体に一旦付与
されたエネルギをいたずらに消費することなく、剥離作
用に有効に利用することができる。さらに、皿面2Aに沿
って降下する際は、粉砕媒体はこの皿面2Aと摺動するか
ら、この降下運動中においても摩際または剥離が行なわ
れる。

このようにして、粉砕された微粉末を含む固液二相流
体は導入口11から注入された流体が回転皿２と固定環１
との間の円環状の微小隙間2nを経由して粉砕室20に入
り、水位が上昇して排出口13から溢流していく。溢流し
ていく流体は上澄液であることから微粉砕された粉末の
うち比較的粒径の細かい粒子を多く含んだものであり、
製品として系外から取り出すのに好都合である。排出口
13から流れ出た流体は次に湿式分級機14に入り、分級さ
れ、分級点以下の粒子を多く含有した流体は次工程であ
る脱水，濃縮，乾燥されて製品として処理される。一
方、湿式分級機14から出た粗粉を多く含んだ流体は循環
タンク15で貯溜された後、水を補充されたうえ、循環ポ
ンプ16で流量制御されながら導入口11へ戻されて循環流
を形成する。したがって、粉砕室20内の循環流のほかに
粉砕装置外の径路を経由する循環流を有するので、粉砕
室20内の粉砕された微粉末のうち比較的粒径の細かい微
粉末を選択的に系外にとり出すことになるので、過粉砕
が起こりにくく安定的に微粉末をとり出し易く、粉砕効
率が向上するとともに、比較的粒度の揃った、幅の狭い
粒径分布の製品が得られる。すなわち、湿式分級機14の
ほかに、粉砕装置を溢流して流体が出ていくときに微粉
末の予備分級が行なわれるので、粉砕装置内に予備分級
機を有しているといえる。

特に、サブミクロン以下の超微粉を多く得たい場合や
被粉砕性の良好でない原料の場合には粉砕時間を長時間
とする必要があるので、この場合には循環ポンプ16を経
由する第２の循環流の流量を小さくするか、循環ポンプ
16を連続でなく間欠運転として装置内の滞留時間を増加
する等の、いわゆる、セミバッチ式運転も可能である。

また、回転皿２の最下点にプラグを設け、これを開栓
することにより、ドレン抜き12aから粉砕室20内の固液
二相流体を湿式分級機14へ導くことによるバッチ運転も
可能である。

なお、湿式分級機14は、湿式サイクロンや遠心分級機
等が利用される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の湿式の遠心流動粉砕装
置においては、回転皿内の流体を溢流させる排出口を有
し、かつ、分級后の流体を装置内へ戻す循環流を形成し
てあるので、比較的粒径の小さい微粉末を選択的に排出
することができる。したがって、過粉砕が少なく粉砕効
率が向上するとともに、比較的粒度の揃った幅の狭い粒
径分布の製品が安定的に、かつ、連続的に得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置の全体縦断面図、第２図は他の実施
例を知得す要部縦断面図である。 １……固定環、２……回転皿、 2n……微小隙間、８……投入シュート、 10……容器、11……導入口、 12……移送径路、12a……ドレン抜き、 13……排出口、14……湿式分級機、 15……循環タンク、16……循環ポンプ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸心が縦方向に向いていて、少なくと
   も中央部分が下方に向かって拡径する皿面を有し、かつ
   該皿面の縦断面が凹状に湾曲している形状の回転自在な
   円状の回転皿と、 少なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有
   し、該内壁面の縦断面が略凹状に湾曲している形状であ
   り、前記回転皿と同軸的に周設されて静止している固定
   環とを具備し、 前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが、回転皿と固定
   環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に形成さ
   れている湿式の遠心流動粉砕装置であって、 該回転皿の下側に流体の導入口を備え、流体の移送径路
   を形成するための容器を配設し、 該回転皿の回転に伴なって溢流する被粉砕物の粉末を含
   有する固液二相流体の排出口を設け、 該排出口と前記導入口との間に湿式分級機，循環タン
   ク，循環ポンプを配設してなる遠心流動粉砕装置。