JPH0234660B2

JPH0234660B2 - Enshinryudofunsaisochi

Info

Publication number: JPH0234660B2
Application number: JP8388786A
Authority: JP
Inventors: Yoriaki Inoe; Teiji Nakamura; Kunio Takeya
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1990-08-06
Anticipated expiration: 2006-04-11
Also published as: JPS62241561A

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３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３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３図ｂの従来
送置ならば、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３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］かかる問題点を解決した装置として、本出願人
は特願昭60―265379号にて遠心流動粉砕装置を提
案した。この特願昭60―265379号の遠心流動粉砕
装置は、第２図に示すように、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、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。而して、本発明の遠心流動粉砕装置は、
上記特願昭60―265379号の遠心流動粉砕装置をさ
らに改良し、鉛直な中央回転軸に対し回転皿を複
数段設け、この回転皿の外周を筒状の外周環で囲
み、１装置内に複数の粉砕室が上下に重なり合つ
て配設されるように構成したものである。

具体的には、本発明の装置は、軸心方向を鉛直
方向にして設置され、駆動装置により回転される
中央回転軸と、該中央回転軸と一体に回転可能に
該中央回転軸から張り出されており、かつ上下に
間隔をおいて複数段配設された回転皿と、最上段
の回転皿の上方に設けられた蓋状のカバーと、前
記中央回転軸と同軸に周設されており、各回転皿
同志の間の外周を囲んで粉砕室を画成すると共
に、最上段の回転皿と前記カバーとの間の外周を
囲んで粉砕室を画成しており、静止もしくは前記
回転皿と逆方向に回転駆動される外周環と、各粉
砕室の内部に収容された粉砕媒体と、を備えてい
る。

前記回転皿は、下方へ向つて拡径すると共に、
皿面の鉛直断面が凹に湾曲した形状のものであ
る。

前記外周環の内壁面のうち各粉砕室の外周に位
置する部分は凹に湾曲した鉛直断面形状であつ
て、かつ、該部分のうち上部は上方へ向つて縮径
する形状である。

該外周環内壁面のうち粉砕室外周部分と前記皿
面とは連続的な円滑面を形成している。

［作用］遠心流動粉砕装置では、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。

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。

而して、本発明では、遠心流動粉砕装置内に複
数の粉砕室を上下に重ね合せるように設置してあ
るので、同一設置面積でも多量の原料の粉砕を行
なうことができる。

また、遠心流動粉砕装置の粉砕室毎にボール径
を変え、被粉砕物を複数の粉砕室を通して粉砕す
るようにもできる。

［実施例］以下図面を参照して実施例について説明する。

第２図は本発明の実施例に係る遠心流動粉砕装
置の粉砕室（粉砕室単位体）の断面図である。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５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。

次に上記粉砕室内における粉砕作用について説
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、次いで上記該内壁面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は駆け上る際に
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に摺動するから、この降下運動中に
おいても原料の摩砕が行なわれる。

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。

装置中央を鉛直方向に延在するように中央回転
軸５０が立設されており、該中央回転軸５０から
張り出すようにして回転皿６が該中央回転軸５０
と一体に合計４段設けられている。中央回転軸５
０と同軸的に外周環７が立設されており、合計４
段の粉砕室８が形成されている。最上段の粉砕室
８はカバー９で覆われ、中央回転軸５０の上端を
支持するための軸体９ａが該カバー９を貫通して
設けられている。

１０は脚柱であつて、ベアリング１１を介して
最下段の回転皿６を枢支している。中央回転軸５
０の下端には回転軸２が同軸的に固設されてい
る。回転軸２は、減速機構等を介して電動機等の
駆動装置２ａに連結されている。

各段の粉砕室８の外周環７を貫通して原料の投
入管１２が設置されている。また、カバー９に
は、微粉分を気流搬送して排出するためのダクト
１４が接続されている。

外周環７の内壁面のうち各粉砕室８に面する部
分は、上部が上方に向つて縮径すると共に、凹に
湾曲する縦断面形状となつている。各粉砕室８の
底面部分を構成する回転皿６の皿面も、前記の通
り、凹に湾曲した縦断面形状となつており、この
凹曲した皿面と外周環７の内壁面とは連続的な円
滑面を形成している。

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の
外周面には側部カバー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。

一方、各段の粉砕室３の回転皿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が最下段の粉砕室８のクリアランス１
９の下側を覆うように周設されている。また、最
下段の粉砕室８を除き、各回転皿６には通気用の
小孔１９ａが開設されている。なお、本実施例で
は、空気導入管２０ａを接続するなどの手段によ
り、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、最下段の粉砕室８の回転
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はバツグ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から各粉砕室８内に投入される。回
転皿６の回転に伴つてボール２３は外周環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を通つて粉砕室内に
流入し、粉砕によつて生じた粉末を伴つて一つ上
段側の粉砕室８を経て（最上段の粉砕室８では直
に）、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。

第６図および第７図は、同一粉砕原料であるア
ルミナあるいはマイカに対する、従来例と本発明
における粉砕粒度分布の比較を示す。第６図、第
７図において横軸は粒子径（μm）、縦軸は篩残分
（％）を示し、Ａは粉砕原料、Ｂは本発明による
粒度分布、Ｃは従来例による粒度分布を示す。第
６図、第７図とも従来例に比べて本発明の方が微
粉砕領域にあり、粉砕特性上優れていることがわ
かる。

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８にそれぞれ
原料を投入しているが、最上段の粉砕室８にのみ
原料を供給し、クリアランス１９及び小孔１９ａ
を通して下段側の粉砕室８に流下させるようにし
ても良い。この場合、上段側から順次、ボール径
を小さくすることにより、効率良く微粉砕でき
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、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、粉砕室の皿面
Ｄ及び内壁面Ｅは、第５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、外周環７の下端部の内径をR₂とし
た場合、外周環７の下部の隅角部も円弧形状の断
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。

また、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。

［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。

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、アトリツシヨンミル（媒体撹拌ミル）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
やアトリツシヨンミル（媒体撹拌ミル）、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、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。

さらに、本発明においては、粉砕室を上下に多
段に積み重ねた構成となつているから、設置スペ
ースの節減のほか、駆動装置を共通化することな
どによるイニシヤルコストの低減も図れる。さら
に、上段から下段に向つてシリーズに接続するこ
とにより、高効率で微粉砕することもできる。

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、かつ粉砕室に要する動力
原単位（例えば電力原単位）を大幅に減少させる
ことが可能とされる。

【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図は粉砕室の断面図、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、第５図は異なる実施例装置の縦断面図、
第６図及び第７図は、それぞれ本発明と従来のも
のとの粉砕効果の違いを示す粒子径―篩残分線図
である。１，４，６…回転皿、７…外周環、Ｄ…皿面、
Ｅ…外周環の内壁面。

Claims

【特許請求の範囲】１軸心方向を鉛直方向にして設置され、駆動装
置により回転される中央回転軸と、該中央回転軸と一体に回転可能に該中央回転軸
から張り出されており、かつ上下に間隔をおいて
複数段配設された回転皿と、最上段の回転皿の上方に設けられた蓋状のカバ
ーと、前記中央回転軸と同軸に周設されており、各回
転皿同志の間の外周を囲んで粉砕室を画成すると
共に、最上段の回転皿と前記カバーとの間の外周
を囲んで粉砕室を画成しており、静止もしくは前
記回転皿と逆方向に回転駆動される外周環と、各粉砕室の内部に収容された粉砕媒体と、を備えており、前記回転皿は、下方へ向つて拡径すると共に、
皿面の鉛直断面が凹に湾曲した形状のものであ
り、前記外周環の内壁面のうち各粉砕室の外周に位
置する部分は凹に湾曲した鉛直断面形状であつ
て、かつ、該部分のうち上部は上方へ向つて縮径
する形状であり、該外周環内壁面のうち粉砕室外周部分と前記皿
面とは連続的な円滑面を形成していることを特徴
とする遠心流動粉砕装置。