JPH02265660A - 遠心流動粉砕装置 - Google Patents

遠心流動粉砕装置

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JPH02265660A
JPH02265660A JP8395289A JP8395289A JPH02265660A JP H02265660 A JPH02265660 A JP H02265660A JP 8395289 A JP8395289 A JP 8395289A JP 8395289 A JP8395289 A JP 8395289A JP H02265660 A JPH02265660 A JP H02265660A
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circulation fan
rotating plate
rotating
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Shigeki Kondo
茂樹 近藤
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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】 [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
た鋼球等の粉砕媒体を遠心流動させて原料の粉砕を行な
うようにした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、竪型ミル等各種の形式のも
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等の粉砕媒体
(以下、ポールという、)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。
第3図(a)は従来の竪型ボールミルの構成の一例を示
す概略的な断面図である。符号1は回転皿であり、この
回転軸心が鉛直方向に設置され、駆動軸2によってこの
軸心回りに回転可能とされている0回転皿1はほぼ平面
上の底面Bと、上方に向かって拡径する傾斜した側面A
とを備えている。符号3は固定カバーであって、リング
形状をなし、その内面は半円形の断面形状とされている
この第3図(a)の従来装置においては、ポールは回転
皿1の回転に伴って、底面Bから側面Aを這い上り、次
いで固定カバー3の下面に沿って中心側に移動し、次い
で固定カバー3から離脱して底面B上に落下する。
第3図(b)は従来の竪型ボールミルの他の構成例を示
す概略的な断面図である。この第3図(b)の従来例に
おいては、回転皿4はその中央部に円錐形状部5を有し
ており、固定カバー3の下面から離脱したポールはこの
円錐形状部5の側面Cに当った後1回転皿4の底面Bに
落下する。
[発明が解決しようとする課題] 第3図に示すような竪型ボールミルにおいて、粉砕作用
は主として回転皿1,4の側面Aとポールとの摺動によ
り行なわれる、いわゆる摩砕方式である。この摺動には
、ポールが側面Aを這い上る上下方向の摺動と、回転皿
側面Aの円周方向の速度とポールの回転皿1または4軸
心回りの円周方向速度との速度差に起因する摺動の二つ
がある。
しかして、従来の竪型ボールミルにおいては、回転皿1
.4の側面Aも回転皿4の一部をなしているから、側面
Aはポールと同じ円周方向に回転することになる。した
がって、側面Aとポールとの円周方向回転速度はそれ程
大きなものとはならず、この円周方向速度差に起因する
粉砕ならびに摩砕作用は弱いものとなる。
また、回転皿1,4の回転によりポールには遠心力が付
与され、ポールはこの遠心力によって側面Aを這い上り
、位置エネルギを得るようになる。。
しかしながら、第3図の従来例では、このポールが得た
位置エネルギは、ポールが固定カバ−3下面から離脱し
て落下し底面Bに当ったときに殆ど全てが消費されてし
まい、粉砕ならびに摩砕作用に利用することができない
、第3図(b)の従来装置ならば、固定カバ−3下面か
ら落下するポールは円錐形状部5の側面Cで跳ね返され
てポールに半径方向の力が付与されるから、ポールが得
た位置エネルギの幾らかは速度エネルギに変換され粉砕
ならびに摩砕作用に利用することが可能とされている。
しかしながら、ポールが側面Cで跳ね返されるので、衝
突によるエネルギロスがかなり大きなものとなる。
このように、従来の竪型ボールミルと通称される粉砕装
置においては、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。
また、第3図の従来例では、分級機が粉砕機に付設され
ていないので、所要の製品細度(ファイネス)を自由に
選択して取り出すこともできず、また連続運転ができず
、バッチ運転を余儀なくさせられていたので生産効率が
悪いなどの問題点を残していた。
[課題を解決するための手段] 上記の課題を解決するため、本発明の遠心流動粉砕装置
においては、 回転軸心が鉛直方向に設置されており、下方へ向かって
拡径する円錐形状を有し、同時に外周端近くで上方に向
かって拡径する立上り部を有し、駆動装置によって回転
される回転皿と、上方へ向かって縮径する環形状を有し
、前記回転皿の外周を囲むように前記回転皿と同軸的に
周設され、静止もしくは前記回転皿と逆方向に回転駆動
する外周環と、これら外周環と回転皿とで囲まれる粉砕
室内に収容された粉砕媒体とを具備し、前記回転皿の皿
面および外周環の内壁面の鉛直断面形状は、それぞれ凹
に湾曲した形状であると共に、該皿面と内壁面とは連続
的な円滑面を形成している遠心流動粉砕装置であって、
かつ、粉砕室の上部に吸引排出口を設けるとともに、該
排出口の下部に分級機を設けた遠心流動粉砕装置におい
て、前記分級機は、上下一対の回転円板と該回転円板の
外縁部に挟設された羽根とを有し、かつ、該両回転円板
間の中央部が前記排出口に連通する開口部を備え、 該分級機の下側に、上下一対の回転円板および該回転円
板の外縁部に挟設され下方に気流への推進力を有する羽
根を具備した循環ファンを備え。
該分級機と該循環ファンの間の外周部に気流方向が反転
する案内通路を備え、 該循環ファンの直下に該循環ファンの吐出気流を粉砕室
方向へ案内する筒状の気流案内コーンを固設した構成と
した。
[作用] 本発明の遠心流動粉砕装置では、粉砕室の外側面が固定
面または逆回転面になっているので。
ポールと側面との円周方向速度差が大きくなり、この側
面部分における粉砕ならびに摩砕作用が著しく大きくな
る。
また、ポールが回転皿の皿面に沿って泳動するので、ポ
ールが側壁を這い上る際に得た位置エネルギを速度エネ
ルギに効率良く変換することができ、装置に投入された
エネルギのロスが極め−c少ない。
加えて、本発明の遠心流動粉砕装置においては、分級機
の下に循環ファン、分級機と循環ファンの間に分級機に
入る気流が反転する案内道を設けたうえ、分級機によっ
て分級を行ないながら粉砕を行なうので、分級効率が高
く、過粉砕が無く粉砕効率も向上する。また、分級機を
内蔵しているからコンパクトな構成となる。
このようなことから、本発明によれば、スラグ、ボルト
ランドセメントタリンカ、石灰石、石炭、雲母(マイカ
)、アルミナ等のセラミックなど、各種の物質を効率良
く粉砕できる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例について説明する。
まず、遠心流動粉砕装置の基本的な構f&(特に粉砕室
X)とその作動について説明する。
第2図は基本的な遠心流動粉砕装置の一例を示す断面図
である。符号6は回転皿であり、回転軸が鉛直方向に設
置され、皿面にはライナ6aが貼り付けられている。こ
の回転皿6は、下方に向かって拡径する円錐形状とされ
ている。この回転皿6は、駆動軸3によって回転駆動さ
れる。
符号5は外周環であり1回転皿6の外周を囲むように回
転皿6と同軸的に周設されている。外周環5は上方に向
かって縮径する形状のものであり。
外周環5の下部と回転皿6の外周縁部とは摺動可能に接
触している。なお、第2図に示すように、該外周環5の
下部と回転皿6の立上り部の外周端との間に、例えば、
最小ボール径の10〜30%程度のわずかな隙間をあけ
ても良い。
回転皿6の皿面りと、立上り部Eと、外周環5の内壁面
Fは、共に凹に湾曲した鉛直断面形状とされており、か
つ皿面りと立上り部Eとの接触部も滑らかに連続した面
を形成している。
次に、上記遠心流動粉砕装置の作動について説明する。
回転皿6と外周環5とで囲まれる粉砕室内にポールを収
容し、粉砕される原料を投入すると共に、駆動軸3を介
して回転皿6を回転させる。そうすると、ポールは遠心
力により外周方向に移動され、この速度エネルギによっ
て外周環5の内壁面Fを這い上り、次いで該内壁面Fか
ら離れて回転皿6の皿面り上に着床する0皿面り上に移
動したポールはこの皿面りに沿って転勤降下上昇し、か
つ回転皿6の回転によって付与される遠心力によって再
び外周環5へ向けて移動される。
また1回転皿6を回転させると、ポールは回転皿6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、ポールは、前述のように皿面りと立上り部Eおよび
内壁面Fを循環する上下方向の楕円運動の他に、回転皿
6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細うような螺旋進行運動を行
なう。
(なお、かかるポールの運動を、本明細書において遠心
脈状流動という、) このように、ポールは回転皿6の円周方向への運動を維
持しつつ内壁面F上を這い上る運動を行なうのであるが
、この内壁面Fが固定されているとき、ポールの円周方
向速度(公転速度)およびポールの這い上り速度との合
成速度がそのまま内壁面Fとポールの速度差になる。ま
た、内壁面Fが逆回転しているときには、速度差はさら
に大きくなる。したがって、ポールと内壁面Fとの速度
差は、極めて大きなものとなり、内壁面F上を移動する
際のポールの粉砕ならびに摩砕作用は著しく強いものと
なる。
さらに、内壁面Fから離脱して皿面り上に着床したポー
ルは、回転する皿面りにより遠心力を付与されて外周端
近くの立上り部に向かう、さらに。
皿面りおよび立上り部Eを泳動降下および上昇する際の
運動により、内壁面Fを駆は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、ポール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、粉砕ならびに摩砕作用に有効に利用する
ことができる。
さらに、皿面りに沿って降下する際は、ポールはこの皿
面りと摺動するから、この降下運動中においても原料の
摩砕が行なわれる。
なお、このような遠心流動粉砕装置においては、回転皿
の回転速度は一定としても良いのであるが。
規則的ないしは不規則的に変動させても良い。回転数を
変動させることにより、ポールの運動に不規則性が与え
られ、摩砕作用が向上される。
第4図(a)〜(e)は、回転皿の回転数Nの経時パタ
ーンを例示する模式図である。第4図(a)においては
1回転皿は一定速度で回転される。同(b)においては
、回転数はサインカーブ等の滑らかな波形に変動する。
同(C)においては、所定時間一定の速度(高速度)で
回転した後、それよりも低速の一定速度に減速され、こ
の低速状態で所定時間回転した後、再度高速度に復帰さ
れ、これを繰り返す、同(d)においては、回転数は鋸
歯状波形にしたがって変動する。また、同(e)におい
ては、鋸歯状波形に変化をつけて最高回転数に緩やかに
到達し、以降は急激に減速するようにして同一波形を繰
返す。
第1図は本発明装置を実際に稼動させる場合の装置全体
構成の一例を示す断面図である。
符号15は粉砕装置の本体部分を覆うケーシングであっ
て、外周環5は連結部材(図示せず)を介してケーシン
グ15の内面に取り付けられている。符号4は脚柱であ
って、ベアリング3aを介して回転皿6を枢支している
1回転軸3は、減速機2を介して電動機1等の原動装置
に連結されている。
ケーシング7に接続する分級機ケーシング8の天井中央
部分には原料の投入管11が設置されており、かつこの
投入管11を取り巻くようにダクト12が設けられ、こ
のダク)12に回転筒10が接続されている。
外周環5は、本実施例ではライナ5aが内張りされると
共に、その壁面を貫通するように多数のスリットまたは
小孔5bが穿設されている。外周環5外面の底部とケー
シング15内面との間には側部カバー16が周設されて
おり、この側部カバー16とケーシング15および外周
環5外面との間に空気導入室17が区画形成され、空気
導入管18から空気が導入可能とされている。なお、側
部カバー16の上端は外周環5の側部外面に封着されて
いる。
一方、回転皿6の外周縁と外周環5の底部内周縁との間
には、最小ボール径の10〜30%のクリアランス19
がおいている。
前記空気導入室17の内側の底部カバー20には、粉粒
体の抜出および搬送用の管路21が接続され、この管路
21は投入管12へ粉粒体を返送可能に配設されてい:
6.また、回転皿6の外周縁下側には、スクレーバ22
が固設され、底部カバー20内に落下した粉粒体を抜出
用の管路2】の接続部へ向けて寄せ集めるよう構成され
ている。
ケーシング8の上面部を被うように蓋体28が設けられ
ている。この蓋体28の頂部中央には前記回転筒lOが
挿入されており、ベアリング29によってこれを枢支し
ている。この回転筒10は、例えばプーリ29aおよび
ベル)29b等の適宜の動力伝達手段によって駆動装置
(図示せず)に接続されている。なお、この回転筒10
の上端とダクト12の下端とは回転自在に連結機構、例
えば、回転継手にて連結されている。13はダクト12
に連結された排出口である。
しかして、この回転筒10の下端に分級機30が連接さ
れている0本実施例において1分級機30は上下一対の
回転円板30a、30b、該円板30a、30bの縁部
に挟設された羽根30C1および開口部30dを備えて
いる。
また、分級@30の直下には、分級機30の回転軸であ
る回転筒10と同軸で回転筒10とは別個に回転する回
転軸40dを有する循環ファン40があり、上下一対の
回転円板40a、40bと両回転円板40a、40bの
外縁部で挟設され。
下方へ気流の推進力を有する羽根40cを備えている。
また、上方の回転円板40aには内径側に円形の開口部
40eが有り、下方の回転円板40bには外径側に開口
部40fを有しており、いずれも気流の流通路をなして
いる。
さらに、分級機30と循環ファン40との間の外周部に
は、導入する気流の方向が反転するための案内路50を
形成するよう上下一対の円錐形状の案内コーン50a、
50bがそれぞれケーシング8.循環ファン40に固設
されている。
また、循環ファン40の直下には略円筒形状の気流案内
コーン60がケーシング7から円周複数個所よりサボー
)60aにより固設され、循環ファン40から吐出され
た下向きの気流を粉砕室X方向へ導き、粉砕室Xに当接
した後反転して粉砕後の微粉を隋伴して再び案内路50
方向へ流れるようにしである。
そして、循環ファン40の回転軸40dは分級機30の
下側の回転円板30bに配設した軸受40gに軸承され
ている。
なお、排出口13はバッグフィルタ等の粉体捕集手段を
経て吸引ブロワ(図示せず)に接続されている。
以上のように構成された本発明の装置の作動について説
明する。
このように構成された粉砕装置において、原料は投入管
11から粉砕室X内に投入される。一方、回転皿6の回
転に伴ってポールは粉砕室X内において、外周環5のラ
イニング5aと皿面6aとを循環する楕円運動と2回転
皿6の軸心回りの公転運動との合成による縄を綱うよう
な螺旋運動を行ない、その間で原料の粉砕を行なう、ま
た、空気導入管18から空気導入室17および底部カバ
ー20内に導入された空気は、クリアランス19゜スリ
ット(または小孔)5bを通って粉砕室X内に流入し、
粉砕によって生じた粉末を伴って分級機30に到達し、
分級作用を受け、粗粉分は再度粉砕室Xに戻され、細粒
分は回転筒10およびダクト12.排出口13を経て捕
集手段へ送られ、捕集機において捕集される。
次に1分級機30および循環ファン40の機能について
説明すると、粉砕部に所定の粒度に粉砕された微粒子は
前述したクリアランス19またはスリッ)5bの気流に
搬送され、上昇しケーシング7の内面に沿って案内コー
ン50a、50bにより形成された案内路50へ流入す
る。案内路50に流入した含塵気流は各々回転する分級
機30、循環ファン40の吸引力によって分液し。
気流中に含まれる微粒子のうち比較的粗い粗粒子はその
まま直進して、循環ファン40の開口部40e、40f
を経由して粉砕室Xへ返送される。
一方、比較的細かい微粒子は反転して分級機30の羽根
30cに向かう気流に容易に随伴して分級機30で分級
作用を受け、通過したものは排出口13へ向かう、この
分級作用により羽根30cではね飛ばされた微粒子は循
環ファン40へ向かう。
したがって、粉砕室Xから気流搬送された製品細度(フ
ァイネス)にある程度に拡がりのある微粒子群は、案内
コーンにおける反転時に第1次の分級作用(慣性分級)
を受け、続いて分級機の羽根の回転により第2次の分級
作用(遠心分級)をうける、その結果、超微粉砕領域の
製品、例えばサブミクロン粒子を得ようとする場合には
、大粒に対して出粉が非常に小さく分級効率が悪いのが
通例であるが、本発明の分級機では予備分級として1次
分級されているので大粒に対する出粉の比率を著しく向
上できる0例えば、本実施例の場合、案内路における下
向きの気流流速は30〜50m/secに設定し、案内
路風量60m″/■inに対して、循環ファンの噴出量
50m″/sin、分級機導入風量10m″/■inに
設計すると、粉砕装置への新規流入空気は10rn’/
winで済み、製品当りの風量が減少し、直接分級機に
60m″/■in導入する機種に比較して6倍の分級機
会がアップする。
また、循環ファン40は気流の噴出方向を下向きに設定
しであるので、最終製品となり得ない比較的粗い微粒子
を直ちに粉砕室へ返送することができるので粉砕効率が
向上する。また、循環ファンから下向きに噴出された気
流は、気流案内コーン60に沿って粉砕室へ微粒子を搬
送した後、粉砕室に当接して反転し、粉砕室における新
たな粉砕後の微粒子を分級機方向、すなわち正確には案
内路50へ搬送するキャリヤの役目を果す循環気流とな
るので、空気搬送エネルギの省力化が行なわれる。した
がって、クリアランス19.スリット5bから機内の導
入する新規の空気は、前述の場合、循環風量50rn”
/winに対しテ10rn”/winで済むので、大幅
に低減できる。
また、0.1〜3ILmの超微粉は、数10個の単位で
凝集を起こし、見掛は上、数ILm〜数10gmの粗粒
子になっているが、循環ファンから下向きに排出された
噴出気流が粉砕部に当った際に、これを解砕するので、
上記の凝集粒子の低減と超微粒子の本装置からの排出を
促進するとともに。
過粉砕を防止する。
以上のようにして、分級機30を通り抜けた最終製品の
ファイネスの微粒子を含んだ気流は、前述のとおり排出
口13へ向かう。
なお、分級機の回転数、および循環ファンの回転数を可
変とすることにより、製品細度および循環風量を任意に
設定または変更できる。すなわち分級機の回転数で分級
点をコントロールし、循環ファンの回転数で粉砕装置内
の循環風量をコントロールする。
なお、スリット(または小孔)5bあるいはクリアラン
ス19を通って粉砕室から抜は出た粒子は、管路21お
よび投入管11により粉砕室へ戻される。
この粉砕装置は、粉砕する原料の性状に応じて200〜
3000rpmで回転される。また、ポールは3〜70
 m m程度の直径のものが好適である。
本装置は分級機が付属するので、基本的には連続運転が
普通に採用されるが、テスト用のバッチ運転も可能であ
る。
また1本実施例では、外周環を固定型としたが、外周環
を回転皿と逆方向に回転駆動しても良い。
[発明の効果] 本発明の遠心流動粉砕装置においては、他の型式の粉砕
機に比較すると次の特徴がある。
すなわち、ボールミル等の横型の粉砕機では回転数が大
きくなると粉砕媒体が胴体内面について回るため、この
臨界回速数以上には早く回せない。
また、アトライタやタワーミルではその機構上、ポール
を押し分けるようにして撹拌棒または回転ブレードが回
るのでその抵抗が大きくなりすぎ、あまり早い回転速度
で回せない、それに反して、遠心流動粉砕装置では、ロ
ータ(回転皿)とステータ(外周環)の相対速度を理論
上無制限に上げられる。勿論、技術的あるいは経済上の
制約からある程度以上回転を上げても無意味となるが、
その限界速度は前記のボールミルやアトライタ。
タワーミルに比べてはるかに大きい、そのため、縄を綱
うようなポール運動を高速で採用できるので、本発明の
装置における特色である、摩砕作用に対して極めて有利
である。
末た、遠心流動粉砕装置においては、外周環内壁面とポ
ールとの速度差が大きくなり、粉砕作用が優れている。
加えて、本発明の遠心流動粉砕装置は、分級機と循環フ
ァンと案内コーンから構成される装置と気流案内コーン
を有するので、 ■粗粉の飛込みのほとんどないシャープな粒度分布を持
つ製品が得られる。
(2Xig!続運転が可能であるので生産効率が向上す
る。
■超微粉を効率良く分級できる。
■粉砕効率が向上するとともに、過粉砕を防止する。
■循環ファンと気流案内コーンにより粉砕装置に流れる
気流を有効に微粉の搬送に利用できるので効率的である
(F3)粉砕装置への搬送空気導入量を大幅に低減でき
る。
などの優れた効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る遠心流動粉砕装置の断面
図、第2図は遠心流動粉砕装置粉砕室の縦断面図、第3
図(a)  、 (b)はそれぞれ従来の粉砕装置の構
成を示す概略的な断面図、第4図(a)〜(e)は回転
皿回転速度の説明図である。 5・・・・・・外周環、     6・・・・・・回転
皿、7・・・・・・ケーシング 8・・・・・・分級機のケーシング、 10・・・・・・回転筒、    11・・・・・・原
料供給管、12・・・・・・ダクト、     13・
・・・・・排出口、29・・・・・・軸受、    3
0・・・・・・分級機、30a、30b−・一回転円板
、 30c・・・羽根、    30d・・・開口部、40
・・・・・・循環ファン、 40 a 、 40 b−・一回転円板、40c・・・
羽根、    40d・・・回転軸40e・・・開口部
、    4Of・・・開口部、40g・・・軸受、 
    50・・・・・・案内路、50a、50b・−
・案内コーン、 60・・・・・・気流案内コーン、60a・・・サポー
ト、D・・・・・・皿面(回転皿)、 E・・・・・・立上り部(回転皿)、 F・・・・・・内壁面(外周環)、 X・・・・・・粉砕室。 特許出願人  宇部興産株式会社 第 図 第 図 第 図 (a) (b) (C) (d) (e)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転軸心が鉛直方向に設置されており、下方へ向
    かって拡径する円錐形状を有し、同時に外周端近くで上
    方に向かって拡径する立上り部を有し、駆動装置によっ
    て回転される回転皿と、上方へ向かって縮径する環形状
    を有し、前記回転皿の外周を囲むように前記回転皿と同
    軸的に周設され、静止もしくは前記回転皿と逆方向に回
    転駆動する外周環と、これら外周環と回転皿とで囲まれ
    る粉砕室内に収容された粉砕媒体とを具備し、前記回転
    皿の皿面および外周環の内壁面の鉛直断面形状は、それ
    ぞれ凹に湾曲した形状であると共に、該皿面と内壁面と
    は連続的な円滑面を形成している遠心流動粉砕装置であ
    って、かつ、粉砕室の上部に吸引排出口を設けるととも
    に、該排出口の下部に分級機を設けた遠心流動粉砕装置
    において、前記分級機は、上下一対の回転円板と該回転
    円板の外縁部に挟設された羽根とを有し、かつ、該両回
    転円板間の中央部が前記排出口に連通する開口部を有し
    、 該分級機の下側に、上下一対の回転円板および該回転円
    板の外縁部に挟設され下方に気流への推進力を有する羽
    根を具備した循環ファンを備え、該分級機と該循環ファ
    ンの間の外周部に気流方向が反転する案内通路を備え、 該循環ファンの直下に該循環ファンの吐出気流を粉砕室
    方向へ案内する筒状の気流案内コーンを固設した ことを特徴とする遠心流動粉砕装置。
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