JPH0232023B2 - Enshinryudofunsaisochi - 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。更に詳
しくは、固定環及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、チユーブミル、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、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せるものが
知られている。

第２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によつてこの軸心回りに回転可能とされてい
る。回転皿１はほぼ平面上の底面Ｂと、上方に向
つて拡径する傾斜した側面Ａとを備えている。符
号３は固定カバーであつて、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２図ａの従来装置においては、ボールは回転皿
１の回転に伴つて、底面Ｂから側面Ａを這い上
り、次いで、固定カバー３の下面に沿つて中心側
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２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２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
脱したボールはこの円錐形状部５の側面Ｃに当つ
た後、回転皿４の底面Ｂに落下する。

［発明が解決しようとする問題点］ 第２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とボー
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、ボールが側面Ａを這い上
がる上下方向の摺動と、回転皿側面Ａの円周方向
の速度とボールの回転皿１又は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はボールと同じ円周方向に回転
することになる。従つて、側面Ａとボールとの円
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の回転によりボールには遠
心力が付与され、ボールはこの遠心力によつて側
面Ａを這い上り、位置エネルギーを得るようにな
る。しかしながら、第２図の従来例では、このボ
ールが得た位置エネルギーは、ボールが固定カバ
ー３下面から離脱して落下し底面Ｂに当つたとき
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２図ｂの従
来装置ならば、固定カバー３下面から落下するボ
ールは円錐形状部５の側面Ｃで跳ね返されてボー
ルに半径方向の力が付与されるから、ボールが得
た位置エネルギーの幾らかは速度エネルギーに変
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、ボールが側面Ｃ
で跳ね返されるので、衝突によるエネルギーロス
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、或いは装置に投入されたエネルギーが粉砕
ならびに摩砕作用以外に消費され易く、エネルギ
ー効率が低いなどの問題があつた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の遠心流動粉砕装置は、回転皿と、この
回転皿の外周を囲むように回転皿と同軸的に固定
設置された固定環とを備え、装置内部にボールを
収容して構成されている。回転皿は、回転軸心が
鉛直方向となるように設置されており、かつ下方
へ向つて拡径する円錐形状とされている。そし
て、回転皿の皿面及び固定環の内壁面は、それぞ
れ凹に湾曲した鉛直断面形状をなすとともに、こ
の皿面と固定環の内壁面とは連続的な円滑面を形
成している。更に、この回転皿、固定環および駆
動装置等粉砕装置を積載する共通台盤を、水平面
に対して所望の角度だけ傾動させる装置が設けら
れている。

［作 用］ 本発明の遠心流動粉砕装置では、側面が固定面
になつているので、ボ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作
用が著しく大きくなる。

また、ボールが回転皿の皿面に沿つて転動する
ので、ボールが側壁を這い上る際に得た位置エネ
ルギーを速度エネルギー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ーのロスが極
めて少ない。

更に、装置を積載する共通台盤が、水平面に対
して所望の角度に傾き、しかも、時間の経過とと
もに刻々その傾動角が変化するので、粉砕装置内
のボールと被粉砕物質の動きが不規則となり、粉
砕効率が一段と向上される。

本発明によれば、スラグ、ポルトランドセメン
トクリンカー、石灰石、石炭、雲母（マイカ）、
アルミナ等のセラミツクなど、各種の物質を極め
て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。

第１図ａ，ｂは本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の断面図である。各図において、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、下方に向つ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２によつて回
転駆動される。

符号７は固定環であり、回転皿６の外周を囲む
ように回転皿６と同軸的に固設されている。固定
環７は上方に向つて縮径する形状のものであり、
固定環７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４図に示すように、
該固定環７の下部と回転皿６の外周縁部との間
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Ｄと、固定環７の内壁面Ｅ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Ｄと内壁面Ｅとの接触部は滑かに連続した
面を形成している。

第１図ａにおいては、回転皿６および回転皿６
を駆動回転させる可変連電動機３０ならびに固定
環７と固定環７を枢支する間隔管３１は支持脚３
２上に締付固定されている。

更に、この支持脚３２は共通台盤３３上に積載
され締付固定される。

一方、前記共通台盤の一端には、共通台盤が傾
動自在に可動できるように回転ピン３４により軸
承され、基盤フレーム３５上に設置された可変速
電動機３６の軸端に布設され、可変速電動機３６
により駆動されるカム３７により、共通台盤３３
を含む前記回転皿６、可変速電動機３０、固定環
７、間隔管３１、支持脚３２が同時一体となつ
て、水平の状態から所望の傾動角θまで、時間の
経過とともに刻々変化しつつ傾動する。

この場合、共通台盤を傾動させるメカニズムは
本実施例に示したカム機構の他、他の機構、たと
えばクランク機構あるいはスコツト・ラツセルの
近似直線機構などを使用してもよい。また、所望
の傾動角θは被粉砕物の粉砕特性に応じてたとえ
ば10゜ないし30゜程度の間で選択するとよい。

また、傾動角θの経時パターンは、たとえば第
１図Ｃのようにθ＝0゜（水平状態）を基点とする
正弦波等の滑かな波形に変動させるほか第１図
ｄ，ｅ等鋸歯状形変化、波状波形変化を被粉砕物
質の性状に合わせて使い分けることもできる。

次に上記実施例装置の作動について説明する。

説明を明瞭とするため、水平面と共通台盤３３
とのなす角（傾動角）θが、０、すなわち装置の
粉砕部が水平の状態における、粉砕部内ボールの
運動について、第１図ｂを参照して説明する。

第１図ｂにおいて、回転皿６と固定環７とで囲
まれる粉砕室内のボールを収容し、粉砕される原
料を投入すると共に、駆動軸２を介して回転皿６
を回転させる。そうすると、ボールは遠心力によ
り外周方向に移動され、この速度エネルギーによ
つて固定環７の内壁面Ｅを這い上り、次いで該内
壁面Ｅから離れて回転皿６の皿面Ｄ上にほぼ接線
方向に円滑に着床する。皿面Ｄ上に移動したボー
ルはこの皿面Ｄに沿つて転動降下し、かつ回転皿
６の回転によつて付与される遠心力によつて再び
固定環７へむけて移動される。

また、回転皿６を回転させると、ボールは回転
皿６の回転速度よりも遅い速度で円周方向に公転
する。従つて、ボールは、前述のように皿面Ｄと
内壁面Ｅを循環する上下方向の円運動の他に、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綯うよう
な螺旋進行運動を行なう。（なお、かかるボール
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、ボールは回転皿６の円周方向への
運動を維持しつつ内壁面Ｅ上に這い上る運動を行
なうのであるが、この内壁面Ｅは固定されている
ので、ボールの円周方向速度（公転速度）及びボ
ールの這い上り速度との合成速度がそのまま内壁
面Ｅとボールの速度差になる。従つて、ボールと
内壁面Ｅとの速度差は、極めて大きなものとな
り、内壁面Ｅ上を移動する際のボールの粉砕なら
びに摩砕作用は著しく強いものとなる。

更に、内壁面Ｅから離脱して皿面Ｄ上に着床し
たボールは、この皿面Ｄに沿つて滑らかに転がり
落ちるので、ボールが皿面Ｄに衝突する際のエネ
ルギーロスが極めて少ない。更に、皿面Ｄを転動
降下する際の運動により、内壁面Ｅを駆け上る際
に得た位置エネルギーを半径方向への運動エネル
ギーに変換することができるから、ボールに一旦
付与されたエネルギー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。更に、皿面Ｄにそつて降下する際
は、ボールはこの皿面Ｄと摺動するから、この降
下運動中においても原料の粉砕が行なわれる。

そして、本発明においては、例えば第１図ａに
示すように、共通台盤を含む前記回転皿６、可変
速電動機３０、固定環７、間隔管３１、支持脚３
２等が一体で同時に、時間の経過とともに、水平
の状態から所望の角θの間まで刻々傾動変化させ
ることにより、水平のみの状態にくらべてボール
と被粉砕物質との接触頻度が高められる。

また、ボールの全体的な循環運動にも不規則性
が付与される。これにより、粉砕作用が著しく向
上される。

なお、本発明の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、ボールの運
動に強い不規則性が与えられ、粉砕作用が向上さ
れる。

第３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３図ａにおいて
は、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従つて変
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。

また、本発明者の研究によれば、皿面Ｄ及び内
壁面Ｅは、第４図に示すように、鉛直断面形状が
円弧形状となるようにすると、一段と優れた粉砕
作用が奏されることが認められた。Ｒ１およびＲ
３は、それぞれの円弧を描く半径を示している。
また、回転皿６の下端部の外径をＲ２とした場
合、固定環７の下部の隅角部も円弧形状断面形状
とし、その円弧を描く半径ΔRをΔR＝R1−R2と
すると面の連続が滑らかとなつて好適であること
も認められた。

なお、上記実施例においては、回転皿６の下部
外周面と、固定環７の下端内周面とは、皿面Ｄと
固定環内壁面Ｅとが形成する凹曲面の最低レベル
の部位において対向している。しかしながら、本
発明においては、第５図に示すように、該対向部
位を該最低レベルと異なる位置に配置するよう構
成しても良い。第５図ａにおいては、対向部位Ｔ
が最低レベル部位Ｓよりも外周側に配置されてお
り、同ｂにおいては、対向部位Ｔが最低レベル部
位Ｓよりも内周側に配置されている。

本発明装置は、連続式の粉砕とバツチ式の粉砕
の双方の型式とし得る。バツチ式の粉砕装置とす
る場合には、第４図の如く、固定環７の上部開口
に開閉自在な蓋体７ａを装着すれば良い。連続式
の粉砕装置は、次の第６図に例示される。

第６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８は粉砕装置の本体部分を覆うケーシング
であつて、固定環７は連結部材９を介してケーシ
ング８の内部に取り付けられている。符号１０は
脚柱であつて、ベアリング１１を介して回転皿６
を枢支している。回転軸２は、減速機構等を介し
て電動機等の原動装置に連結されている。

ケーシング８の天井中央部分には原料の投入管
１２が設置されており、かつこの投入管１２を取
り巻くように開口１３が設けられ、この開口１３
にダクト１４が接続されている。

固定環７は、本実施例ではライナが内張りされ
ると共に、その壁面を貫通するように多数のスリ
ツト又は小孔１５が穿設されている。

固定環７外面の底部とケーシング８内面との間
には側面カバー１６が周設されており、この側部
カバー１６とケーシング８及び固定環７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の上端はケーシング８の上部内面に
封着されている。

一方、回転皿６の外周縁と固定環７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があいており、底部カバー２０がこの
クリアランス１９の下側を覆うように周設されて
いる。なお、本実施例では、側部カバー１６に透
孔を開設するか、あるいは空気導入管を接続する
などして、この底部カバー２０内へも空気が導入
可能とされている。

底部カバー２０及び前記空気導入室１７には、
粉粒体の抜出及び搬送用の管路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
配設されている。また、回転皿６の外周縁下側に
は、スクレーパ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２１の接続部
へ向けて寄せ集めるよう構成されている。

なお、ダクト１４はバツクフイルタ等の粉体捕
集手段（図示せず）に接続されている。（捕集手
段の上流側に分級手段を設置しても良い。） このように構成された粉砕装置において、原料
は投入管１２から装置内に投入される。回転皿６
の回転に伴つてボール２３は固定環７の内壁面と
皿面とを循環する円運動と、回転皿６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
動を行ない、その間で原料の粉砕を行なう。空気
導入管１８から空気導入室１７及び底部カバー２
０内に導入された空気は、クリアランス１９、ス
リツト又は小孔１５を通つて粉砕室内に流入し、
粉砕によつて生じた粉末を伴つてダクト１４内に
入り、分級手段ないしは捕集手段へ送られる。こ
の空気に同伴された細かい粒子は捕集手段におい
て捕集される。

なお、ダクト１４内の下流側に分級手段が設置
されており、この分級手段により比較的粒径の大
きな粒子を分離することが可能な場合には、分離
した粗い粒子を再度投入管１２を経て装置内に投
入する。

また、スリツト又は小孔１５あるいはクリアラ
ンス１９を通つて粉砕室から抜け出た粒子は、管
路２１により、粉砕室内に戻される。

この装置は、例えば、200〜3000rpmで回転さ
れる。また、ボールは３〜70mm程度の直径のもの
が好適である。

［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、ボールミル等の模型の粉砕機では回
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、ボールを押し分ける様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（固定環）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、縄を綯う
様なボ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。

以上の通り、本発明の遠心流動粉砕装置におい
ては、固定環内壁面とボールとの速度差が大きく
なり、粉砕作用が優れている。また、固定環内壁
面から離脱して皿面上に着床したボールが有する
運動エネルギーおよび位置エネルギーを半径方向
の運動エネルギーのみに変換できるので、装置内
に投入されたエネルギーのロスが極めて少ない。
更に皿面に沿つて摺動するボールによつても粉砕
作用が奏される。

また、粉砕室が時間の経過とともに、水平の状
態から所望の角度まで傾動を繰返すので、ボール
と被粉砕物質との接触頻度が高められ、同時に、
ボールの全体的な循環運動に不規則性が付与さ
れ、一段と粉砕作用が向上する。

従つて、本発明の遠心流動粉砕装置によれば、
粉砕効率を大幅に高め、かつ粉砕に要する動力原
単位（例えば電力原単位）を大幅に減少させるこ
とも可能とされている。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の断面図、第１図ｃ，ｄ，ｅは本発明装
置の傾動角変化説明図、第２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
３図ａ〜ｅは回転皿回転速度の説明図、第４図、
第５図及び第６図は異なる実施例装置の縦断面図
である。 １，４，６…回転皿、７…固定環、Ｄ…皿面、
Ｅ…固定環の内壁面、３３…共通台盤、３４…回
転ピン、３６…可変速電動機、３７…カム、θ…
傾動角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸心が鉛直方向に設置されており、下方
   へ向かつて拡径する円錐形状を有し、駆動装置に
   よつて回転される回転皿と、 上方へ向つ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固設
   された固定環と、を具備した粉砕装置であつて、
   該装置内部には粉砕媒体が収容されており、 前記回転皿の皿面及び固定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
   ており、 かつ、前記回転皿、固定環および回転皿駆動用
   電動機を積載する共通台盤を備え、共通台盤の一
   端を回転自在に軸承し、他端を駆動装置により上
   下往復可能に設け、共通台盤を水平状態から所望
   の角度まで、時間の経過とともに刻々傾動させう
   るように設けたことを特徴とする遠心流動粉砕装
   置。