JPH0331098B2 - - 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はほぼ平面状の底面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は従来の縦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、該回転皿と固定環との間の
粉砕室に収容された粉砕媒体と、前記回転皿の外
周縁と固定環の下端内周縁との間隙から粉砕室に
液体を流入させるための、該間隙の外方に周設さ
れた液体導入室と、粉砕室内からの液体の排出手
段とを備えている。

回転皿は、回転軸心が鉛直方向に設置されてお
り、下方へ向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。

固定環は、下端部のみ下方へ向つて縮径し、そ
の他の部分は上方へ向つて縮径する環形状を有し
ている。

回転皿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。前記回転皿の皿面の鉛直断
面形状は、該回転皿の外周縁の上方を中心とする
等半径の円弧状である。前記固定環の内壁面の鉛
直断面形状は、その下端部を除き、前記回転軸心
上であつて、かつ固定環の内壁面の下端よりも若
干上方の点を中心とする半径R₁の等半径の円弧
状である。前記固定環の内壁面の下端部の鉛直断
面形状は、固定環の下端内周縁よりも所要距離上
方の点を中心とする半径△Ｒの等半径の円弧状で
ある。

この回転皿の下端外周縁の回転軸心に対する半
径をR₂としたときに、前記△ＲはR₁−R₂にほぼ
等しい。また本装置は湿式タイプとなつており、
装置内に被粉砕物と混合補助媒体である水等の液
体とを供給するための手段と、装置内部から液体
を排出するための手段とを備えている。

［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。

本発明では皿面及び固定環内壁面を特定の円弧
形状の連続した断面形状としており、粉砕がきわ
めて効率良く行なわれる。

本発明では、回転皿と固定環との間の間隙から
粉砕室内に液体を流入させるので、該間隙からの
原料の落下が防止ないし減少される。

更に、本装置は水等の液体と共に撹拌粉砕され
る湿式タイプであるため、粉砕効率が向上すると
共に、発塵も抑制される。

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）、
レンガ原料、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。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との接触部は滑らかに連続し
た面を形成している。

装置内には粉砕媒体であるボールが収容されて
おり、供給管１２によつて被粉砕物と混合補助媒
体である水等の液体を供給するようになつてい
る。

回転皿６の皿面Ｄの上方位置には装置内の砕製
物−液体スラリがオーバーフローするための溢流
口６Ａが形成されており、この溢流口６Ａは回転
皿６内を鉛直上下方向にのびる通路６Ｂに連通し
ている。そのため回転皿６の回転により装置内の
液面Ｌは、第１図ａ符号L′で示すように、半径方
向外周囲程液面が上がると共に、装置内に供給管
１２から連続して被粉砕物と液体とが供給される
ため液面は全体に上昇し、細かく粉砕されて液面
上に浮遊する砕製物は液体と共に溢流口６Ａに流
れ込むようになつている。溢流口６Ａ内に流れ込
んだ破製物、液体スラリは脱水、乾燥処理されて
製品となる。

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に、まず装置内に混合媒
体である液体を供給しない状態におけるボールの
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粉砕が行なわれる。

而して、本発明においては、装置内に被粉砕物
と共に混合媒体である水等の液体も供給されて、
いわゆる湿式粉砕が行われているので、発塵が抑
制されると共に、ボールと被粉砕物とが良く撹
拌、混合され、微粉砕を行うことが可能とされ
る。

装置内のスラリは、溢流口６Ａから流路６Ｂを
経て粉砕室外へ抜き出され、分級処理を受ける。
そして粗粒は粉砕室内へ戻され、細粒は必要に応
じて脱水、乾燥処理を経て製品とされる。

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り返す。

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の下端部の内径を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△Ｒを△Ｒ＝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、図示の如く、固定環７の内周縁の
円弧の半径R₁の中心点は、回転軸２の軸心上に
あつて、かつ固定環７の内周縁の下端よりも若干
上方にある。回転皿６の皿面の半径R₃は、皿面
の外周縁の上方を中心としている。固定環下端部
の内周縁の半径△Ｒの中心点は、固定環の下端内
周縁の上方にある。

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である石
炭の投入管１２Ａが設置されており、かつこの投
入管１２Ａを取り巻くように水供給管１３が設け
られている。

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が穿設されており、これらのス
リツト又は小孔１５から装置内に水が供給される
ようになつている。また本実施例では、回転皿６
の皿面Ｄの上方位置であつて円周等分複数箇所に
石炭−水スラリのオーバーフロー用溢流口６Ａが
形成されており、この溢流口６Ａは回転皿６内に
設けられ鉛直方向にのびる通路６Ｂにつながつて
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及び固定環７外面との
間に空気導入室１７が区画形成され、水導入管１
８から水が導入可能とされている。なお、側部カ
バー１６の上端は固定環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、あるいは水導入管を接続するな
どして、この底部カバー２０内へも水が導入可能
とされている。

回転皿に形成されている通路６Ａは、粉粒体の
抜出及び搬送用の管路２１に接続されている。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
へ向けて寄め集めるよう構成されている。

このように構成された粉砕装置において、原料
である石炭は投入管１２Ａから、水は水供給管１
３からそれぞれ装置内（粉砕室内）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。水導入管１８から水導入室１７及び底部
カバー２０内に導入された水は、クリアランス１
９、スリツト又は小孔１５を通つて粉砕室内に流
入し、所定間隔で管１２Ａ，１３から供給される
石炭、水と共に、粉砕室内の石炭−水スラリの液
面を上昇させ、溢流口６Ａを介してオーバーフロ
ーさせる。溢流口６Ａからオーバーフローした石
炭−水スラリは、流路６Ｂ、管路２１を介して分
級装置２１Ａに送られ、分級処理を受ける。そし
て、細粒はスラリX₁として取り出され、脱水、
乾燥等の次工程へ送られる。なお、このスラリ
X₁は、固形分濃度が約70重量％程度となるよう
な濃度調整処理や分散剤添加処理等を施して、
CWS（石炭−水スラリー）燃料としても使用でき
る。

分級装置２１Ａで分離された粗粒分は管路２１
を経て、再度粉砕室内に戻される。

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２１Ｂにより、分級装置内に戻される。

なお第６図の実施例では、石炭投入管１２Ａの
回りに水供給管１３を設けているが、石炭投入管
を水供給管１３の回りに位置させ、投入石炭を溢
流口６Ａから離れた位置に投入するようにすれ
ば、投入されたばかりの石炭が溢流口６Ａ内に入
り込む度合が減少する。

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。

なお上記説明は固定環を静止させた型式の遠心
流動粉砕装置に関するものであるが、本発明の遠
心流動粉砕装置においては、固定環を回転皿と逆
方向に回転させるよう構成しても良い。

［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。

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又は回
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リツ
シヨンミル、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効である。

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
運動エネルギー及び位置エネルギーを半径方向の
運動エネルギーに変換できるので、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、皿
面に沿つて摺動するボールによつても粉砕作用が
奏されて粉砕効率が向上する。

また、装置内に混合補助媒体としての水等の液
体を供給するようにしたので、発塵の抑制を図り
つつ微粉砕が可能となる。さらに、粉砕室内での
撹拌および破製物−液体スラリの外部への搬出が
スムーズに行われる。

特に、本発明では皿面と固定環内壁面を特定の
円弧形状の凹曲面としたので、きわめて優れた粉
砕効果が得られる。

また、本発明では、固定環と回転皿との間の間
隙から液体を粉砕室内に導入することにより、原
料が該間隙から落下することが防止されるように
なる。

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
とも可能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ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ｂは本発明装置の作動説明
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。 Ｄ……皿面、Ｅ……固定環の内壁面、１，４，
６……回転皿、６Ａ……溢流口、６Ｂ……通路、
７……固定環、１２……被粉砕物および液体の供
給管、１２Ａ……石炭投入管、１３……水供給
管、２１Ａ……分級装置。

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、 下端部のみ下方へ向つて縮径し、その他の部分
   は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
   された固定環と、 該回転皿と固定環との間の粉砕室に収容された
   粉砕媒体と、 前記回転皿の外周縁と外周環の下端内周縁との
   間隙から粉砕室内に液体を流入させるための、該
   間隙の外方に周設された液体導入室と、 粉砕室内からの液体の排出手段と、を備え 回転皿の皿面と固定環の内壁面とは連続的な円
   滑面を形成しており、 前記回転皿の皿面の鉛直断面形状は、該回転皿
   の外周縁の上方を中心とする等半径の円弧状であ
   り、 前記固定環の内壁面の鉛直断面形状は、その下
   端部を除き、前記回転軸心上であつて、かつ固定
   環の内壁面の下端よりも若干上方の点を中心とす
   る半径R₁の等半径の円弧状であり、 前記固定環の内壁面の下端部の鉛直断面形状
   は、固定環の下端内周縁よりも所要距離上方の点
   を中心とする半径△Ｒの等半径の円弧状であり、 回転皿の下端外周縁の回転軸心に対する半径を
   R₂としたときに、前記△ＲはR1−R₂にほぼ等し
   いことを特徴とする遠心流動粉砕装置。