JPH0232024B2 - 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、外周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れるものが
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
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、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つた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者は、上記問題点を解決する粉砕装置と
して遠心流動粉砕装置を提案した（特願昭60―
265379）。

この特願昭60―265379の遠心流動粉砕装置は最
も基本的なものであつて、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設置された
外周環とを備え、回転皿と外周環とで囲まれる粉
砕室の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。外周環は静止又は回転皿と逆方向
に回転駆動される。そして、回転皿の皿面及び外
周環の内壁面は、それぞれ凹に湾曲した鉛直断面
形状となつている。更に、この皿面と外周環の内
壁面とは連続的な円滑面を形成している。本発明
は、この基本的な遠心流動粉砕装置において、外
周環と同軸的な仕切環を粉砕室内に配設して粉砕
室を同心的な複数の小室に区画したものである。
この仕切環は皿面及び外周環の内壁面と同様に湾
曲した形状とされ、その下部は滑らかに皿面に連
続している。また、この仕切環は、静止又は回転
皿と逆方向に回転駆動される。

［作 用］ 本発明の遠心流動粉砕装置では、上記の基本的
な遠心流動粉砕装置と同様に、粉砕室の外側面が
固定面または逆回転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ならびに摩砕作用が著しく大
きくなる。

また、ボールが回転皿の皿面に沿つて泳動する
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て少
ない。

加えて、本発明の遠心流動粉砕装置において
は、ボールが仕切環の内外両壁面にも沿つて転動
するようになるので、ボール運動が強力になる。
また、ボール層を薄くし、回転皿の運動を確実に
ボールに伝達できるようになる。

このようなことから、本発明によれば、スラ
グ、ポルトランドセメントクリンカ、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成とその
作動について説明する。第５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は外周環であり、回転皿６の外周を囲む
ように回転皿６と同軸的に周設されている。外周
環７は上方に向つて縮径する形状のものであり、
外周環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、
該外周環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、外周環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７とで囲まれる粉砕室内にボ
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、この速度エネルギによつて外周環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外周環７へ向けて移
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上を這い上る運動を行
なうのであるが、この内壁面Ｅが固定されている
とき、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。また、内壁面Ｅが
逆回転しているときには、速度差はさらに大きく
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
ルギロスが極めて少ない。更に、皿面Ｄを泳動降
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、ボールに一旦付与さ
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。更に、皿面Ｄに沿つて降下する際は、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、ボールの運
動に強い不規則性が与えられ、摩砕作用が向上さ
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及びR₃は、
それぞれの円弧を描く半径を示している。また、
固定環７の下端部の外径をR₂とした場合、外周
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
の連続がなめらかとなつて好適であることも認め
られた。

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８は粉砕装置の本体部分を覆うケーシング
であつて、外周環７は連結部材９を介してケーシ
ング８の内面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。

外周環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。外周環７外
面の底部とケーシング８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８及び外周環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
の上端は外周環７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。） 而して、本実施例装置では、回転皿６と外周環
７とで囲まれる粉砕室は、多数の開口３０を有す
る仕切環２８，２９によつて同心的な三室３１，
３２，３３に区画されている。仕切環２８，２９
は、それぞれ外周環９と同様の内壁面形状を有
し、かつそれらの下部においては、凹に湾曲した
断面形状であり、皿面に滑らかに連続するように
下端部が厚肉となつている。また、これら仕切環
２８，２９の下端と皿面との間には若干のクリア
ランス３４，３５が設けられ、前記開口３０と共
に各粉砕室３１〜３３同士を連通している。

これら粉砕室３１〜３３の上方には、天板３６
が固設され、各仕切環２８，２９はこの天板３６
に取り付けられている。この天板３６には、粉砕
室３１〜３３を排出用の開口１３に連通するため
の透孔３７〜３９が設けられている。

このように構成された粉砕装置において、原料
は投入管１２から粉砕室３１内に投入される。一
方、回転皿６の回転に伴つてボール２３は各粉砕
室３１〜３３内において、外周環７及び仕切環２
８，２９の内壁面と皿面６ａ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。粉砕物は、順次にクリアラン
ス３４，３５を通つて外側の粉砕室へと移動す
る。また、空気導入管１８から空気導入室１７及
び底部カバー２０内に導入された空気は、クリア
ランス１９、スリツト又は小孔１５を通つて粉砕
室３３内に流入し、粉砕によつて生じた粉末を伴
つて透孔３７からダクト１４内に入る。また、空
気の一部は開口３０から内側の粉砕室３２，３１
へと流入し、当該粉砕室３２，３１内において精
粉となつた粒子を伴つて透孔３８，３９からダク
ト１４内に入る。これらの粒子を伴う気流は分級
手段ないしは捕集手段へ送られる。そして、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３３から抜け出た粒子
は、管路２１および投入管１２により、粉砕室３
１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。

なお、上記実施例では、各粉砕室３１〜３３を
直列に連通させているが、各粉砕室にそれぞれ原
料を投入し、別個に粉砕物を取り出すようにして
も良い。また仕切環の設置個数も任意である。

さらに、本発明の遠心流動粉砕装置は、バツチ
運転でも連続運転でも稼動できる。

また、本発明では、外周環や仕切環を回転皿と
逆方向に回転駆動しても良い。

［発明の効果］ 本発明の如き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。

即ち、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、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
（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。

また、遠心流動粉砕装置においては、外周環内
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、外周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お
よび位置エネルギを半径方向の運動エネルギのみ
に変換できるので、装置に投入されたエネルギの
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。

加えて、本発明の遠心流動粉砕装置において
は、粉砕室が仕切環によつて同心的な複数の室に
区画されており、仕切環内壁面をもボール摺動面
として作用させることができるので、粉砕室内の
スペースの有効利用が図れる。そして、ボールの
各粉砕室への充填量を適正量とすることによりボ
ールの層厚を小さくし、回転皿の回転運動エネル
ギをボールに確実に伝達し、粉砕効率を向上でき
る。

また、本発明では、複数台の遠心流動粉砕装置
を設置する場合に比べ、同一の駆動装置で駆動
をなすから、装置構成コスト及び装置稼動コスト
の双方を減少できる、フアン動力も少なくて足
りる、等の効果が得られる。

さらに、本発明では、各粉砕室を直列に連通さ
せ、外側程小径のボールを充填するようにもで
き、この場合には超微粉砕を効率良く行なえる。
（もちろん、本発明では、各粉砕室に略同径のボ
ールを充填して運転できる。）

【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図及び第５図は
基本的な遠心流動粉砕装置の縦断面図である。 １，４，６…回転皿、７…外周環、Ｄ…皿面、
Ｅ…外周環の内壁面、２８，２９…仕切環。

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、 前記回転皿の皿面及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つて、 上方に向つて縮径する環形状を有する仕切環を
   外周環と同軸的に粉砕室内に配設されて該粉砕室
   内が同心的な複数の粉砕室に区画されており、 この仕切環はその内壁面と外壁面の下部が凹に
   湾曲した鉛直断面形状であると共に、仕切環の内
   壁面と外壁面とは連続的な円滑面を形成してお
   り、 かつ、該仕切環は静止もしくは前記回転皿と逆
   方向に回転駆動されることを特徴とする遠心流動
   粉砕装置。