JPH0365252A - 遠心流動粉砕装置 - Google Patents

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
た鋼球またはセラミックスポール等の粉砕媒体を遠心流
動させて原料の粉砕を連続的に行なうようにした湿式の
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、竪形ミルなど各種の形式の
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またはセラ
ミックスポール等の粉砕媒体（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
。

古くから用いられているこの種の竪型ボールミルにおい
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。

そこで、本出願人は、次のごとき回転皿および固定環を
有する遠心流動粉砕装置を特許出願した（特願昭６０−
２６５３７９，５ｏ−２６６８６７〜２６６８７２．６
１−９９７４５等）。

この回転皿は回転軸心が縦方向に向いていて、少なくと
も中央部分が下方に向かって拡径する皿面を有し、かつ
該皿面の縦断面が凹状に湾曲している形状の回転自在な
皿状のものである。

固定環は、少なくとも上部が上方に向かって縮径する内
壁面を有し、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形
状であり、前記回転皿と同軸的に周設されて静止してい
る。

そして、遠心流動装置は、前記回転皿の皿面と固定環の
内壁面とが、回転皿と固定環との間の微小隙間を除いて
、連続的な円滑面に形成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、被粉砕物が窒化硅素、炭化硅素等のセラミッ
クスや磁性材料、電子材料、あるいは顔料、塗料の原料
となる微粉末の微粉砕に際して、例えば、１００川のも
のを０．５ド程度のサブミクロン微粉末を得るためには
、乾式の遠心流動粉砕装置では粉砕された微粉末同志の
凝集のために解砕等の余分な処理が必要で、サブミクロ
ン粒子を安定的に得ることは非常に困難であった。

また、製品の粒径分布は大きな拡がりのあるものしか得
られず、サブミクロン粒子を中心として幅の狭い粒径分
布を得ることが困難であった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の装置においては、以上の課題を解決して有効な
粉砕によるこれら砕料のサブミクロン粒子を多く得るた
めに、湿式粉砕方式とし、回転軸心が縦方向に向いてい
て、少なくとも中央部分が下方に向かって拡径する皿面
を有し、かつ該皿面の縦断面が凹状に湾曲している形状
の回転自在な円状の回転皿と。

少なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面な有し
、該内壁面の縦断面が略凹状に湾曲している形状であり
、前記回転皿を同軸的に周設されて静止している固定環
とを具備し。

前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが、回転皿と固定
環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に形成さ
れている遠心流動粉砕装置であって、 該回転皿面の下側に流体の導入口を備え、流体の移送径
路を形成するための底板を配設し、該回転皿の上部に截
頭円錐形状の分級コーンを具備する内筒を該固定環に固
設するとともに、該内筒上部と該固定環上部とで包囲さ
れる環状の溢流槽を形成し、 該溢流槽より該固定環の下部へ連通ずる流体の戻り通路
を備え、 該溢流槽の外側に被粉砕物の粉末を含有する固液二相流
体を排出する環状の排出溝を設けた構成とした。

［作用］ 本発明の遠心流動粉砕装置においては、被粉砕物に水等
の流体を加え、回転皿を鉛直軸心回りに回転する結果、
粉砕媒体（ポール）によって被粉砕物は回転皿と固定環
の間を循環運動する間に微粉砕される。この微粉末を含
んだ固液二相流体は粉砕室の上部に固設された内筒の分
級コーンで分級され、比較的微粒子な含んだ流体は内筒
最上端よりオーバフローして溢流槽へ入る。そして、溢
流槽により第２次の分級作用を受けた後、粗い粒子は粉
砕室へ戻され、微粒子のみを含む流体のみ溢流槽をオー
バフローして排出溝を経由した後、排出口より粉砕装置
外へ排出される。排出された流体は湿式分級機で分級さ
れて濃縮、脱水され製品とされる。

排出された流体は湿式分級機によって所要の分級点以下
の微粉末を含んだ流体と分級点以上の粗粉を含んだ流体
とに分別される。粗粉を含んだ流体は循環タンクを経由
した後、循環ポンプの駆動力によって回転皿の下側に配
設された容器の導入口から移送径路を経由して回転皿と
固定環との間の微小隙間より粉砕装置の粉砕室内へ入り
、以下同様の循環を繰返すことによって連続的な操業が
実施される。

装置内の被粉砕物は時間の経過とともに微細となり、一
定時間経過後に所要の粉末粒径ををする製品が得られる
が、この滞留時間の制御は循環ポンプの吐出流量によっ
てコントロールする。したがって、特にサブミクロン粒
子を得るための超微流粉砕を行なう必要のあるときには
、ある一定時間吐出ポンプの駆動を止めて所要時間経過
後に再び運転を行なって排出するセミパッチ式の運転も
行なうことができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明の実施例装置の全体縦断面図２第２図は
流動モデル説明図である。

図において、符号１は固定環、２は回転皿、３は回転軸
、４は軸受箱、８は被粉砕物の投入シュート、９は架台
、ｉｏは底板、ｉｔは流体の導入口、１２は流体の移送
径路、１２ａはドレン抜き、１３は排出口、１４は湿式
分級機、工５は循環タンク、１６は循環ポンプ、２０は
粉砕室。

４０は内筒、５０は溢流槽、６０は排出溝、７０は戻り
通路である。

回転皿２は底板工Ｏに固設された軸受箱４内の軸受によ
って立設支承され、図示しない可刻東電動機に連結され
た回転軸３によって回転駆動される。

一方、回転皿２の下側には流体の移送径路１２を形成す
るように底板１０が配設され、底板ｉｏの外周側には流
体の導入口１１が設けられている。

１２ａはドレン抜きである。

また、回転皿２の上部には截頭円錐形状の分級コーン４
０ａと円板４０ｂと円筒４０ｃからなる内筒４０が図示
しないサポートにより固定環りに置引されている。

そして、内筒４０の上部外側には固定環ｌによって包囲
される溢流槽５０が形成されるとともに、前記分級コー
ン４０ａと固定環ｌとの間にコーン状の流体の戻り通路
７０が形成されている。

また、溢流槽５０の外周には円環状の排出溝６０が設け
られ、その円周り個所には排出口１３がとりつけられて
いる。

排出口１３と前記導入口１１との間には、湿式分級機１
４．循環タンク１５．循環ポンプ１６が直列に連結され
ている。

次に、第２図を参照して固定環ｌおよび回転皿２の構成
について詳細に説明する。

固定環１は軸心方向を鉛直方向にして設置された環形状
のものであり、高さ方向の中途部分（以下、中部という
、）１ｂが最も拡径している。固定環１は、該中部１ｂ
から下方部分（以下、下部という、）ＩＣが下方に向か
ってわずかに縮径し、該中部から上方部分（以下、上部
という、）１ａは上方に向かって縮径している。したが
って、該固定環ｉの内壁面ＩＡは下部ＩＣから中部１ｂ
に向かってわずかに拡径し、中部ｉｂは略鉛直であり、
中部１ｂから上部１ａに向かって縮径する形状であり、
かつ、該内壁面１Ａは縦断面が略凹状に湾曲している。

なお、固定環１の中部１ｂの外周面にはフランジ２５が
突設され、該フランジ２５がケーシング１７の上端外周
に突設されたフランジ２６に載置され、ボルト２７によ
り固定されている。

回転皿２の皿面２Ａは、中央部分２ａでは下方に向かっ
て拡径する形状であり、該中央部分にひき続く中間部分
２ｂでは略々水平であり、該中間部分２ｂにひき続く外
周部分２ｃでは上方に向かって拡径する形状である。こ
の皿面２Ａは全体として凹状に湾曲しており、前記固定
環１の内壁面１Ａと該皿面２Ａとは固定環１と回転皿２
との間の微小な隙間２ｎを除いて連続的な円滑面を形成
している。

回転皿２の中央部分には尖頭のキャップ３０が装着され
、ポルト３１により止めイ」けられている。

回転皿２の中央部分には軸孔３２が穿設され、前記支持
ブロック３４の上端が該軸孔３２に嵌入されている。上
記ポルト３１の下端は該支持ブロック３４の上端に設け
られたピース３３に螺合されている。

なお、図示はしないが、固定環１の内壁面ＩＡと回転皿
２の皿面２Ａにはそれぞれライナが装着されている。

前記底板１０には空気等の気体の導入口３５が穿設され
、気体を導入して軸受箱４の冷却を行なう。

また、移送径路１２と軸中央の軸受部との境界には軸封
（オイルシール）３６が設けられる。

このように構成された湿式の遠心流動粉砕装置による粉
砕原料の粉砕工程について次に説明する。

予め、粉砕室２０内には、例えば、球状のポールからな
る粉砕媒体が多数装入されている。まず、水などの液体
を１定比率で混合攪拌して調整された粉砕原料を投入シ
ュート８から装置内に投入する０回転皿２の回転に伴っ
て粉砕原料および粉砕媒体は固定環１の内壁面ＩＡと皿
面２Ａとを循環する円運動（矢印Ｓ）と、回転皿２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（遠心流動）を行ない、その間で粉砕原料の摩砕また
は剥ぎ取りを行なう。

すなわち、回転皿２を回転させると、粉砕媒体は遠心力
により外周方向に移動され、この速度エネルギによって
固定環１の内壁面１Ａを這い上り。

その這い上る力が重力より小さくなると該内壁面１Ａか
ら離れて回転皿２の皿面２Ａ上に落下する。

皿面２Ａ上に移動した粉砕媒体はこの皿面２Ａに沿って
再び固定環１へ向けて移動される。

また、回転皿２を回転さ仕ると、粉砕媒体は回転皿２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、粉砕媒体は、前述のように皿面２Ａと内壁面ＩＡ
を循環する上下方向の円運動Ｓの他に、回転皿２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
動を合成した縄を綱うような螺旋進行運動（遠心原動）
を行なこのように、粉砕媒体は回転皿２の円周方向への
運動を維持しつつ内壁面ＩＡを這い上る運動を行なうの
であるが、この内壁面ＩＡが固定されているとき、粉砕
媒体の円周方向速度（公転速度）および粉砕媒体の這い
上り速度との合成速度が七のまま内壁面ＩＡと粉砕媒体
の速度差になる。したがって、粉砕媒体と内壁面１Ａと
の速度差は極めて大きなものとなり、内壁面ＩＡ上を移
動する際の粉砕媒体の作用による摩砕作用は著しく強い
ものとなる。

さらに、内壁面ＩＡから離脱して皿面２Ａ上に着床した
粉砕媒体は、この皿面２Ａに沿って滑らかに転がり落ち
るので、皿面２Ａを転勤降下する際の運動により、内壁
面ＩＡ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、粉砕媒体に
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
、剥離作用に有効に利用することができる。さらに、皿
面２Ａに沿って降下する際は、粉砕媒体はこの皿面２Ａ
と摺動するから、この降下運動中におり１ても摩砕また
は剥離が行なわれる。

このようにして、粉砕された微粉末を含む固液二相流体
は導入口１１から注入された流体が回転皿２と固定環１
との間の円環状の微小隙間２ｎを経由して粉砕室２０に
入り、水位が上昇して排出口１３から溢流していく。

次に、粉砕室２０内で粉砕された被粉砕物の微粉末のう
ち比較的微粒子の粉末のみを含んだ流体を粉砕装置系外
へ排出するために、本発明の遠心流動粉砕装置が具備し
ている分級作用について、第２図の流動モデル説明図を
参照しながら具体的に説明する。

第２図に示すように、ニューフィードＦは順次粉砕作用
を受け、回転皿２と固定環１とに亘る循環径路Ｃを循環
する。ここで、ある程度の微粒子となった微粉末は、粉
砕室２０の上方へ移動し、分級コーン４０ａの内周面へ
達する。ここで液体中に懸濁する各粒子は一様に遠心力
を受けるが、遠心力は質量、すなわち、粒径（Ｄ）の３
乗（Ｄ３）に比例するのに対して、これを阻害する液体
抵抗は粒子の断面積、すなわち１粒径の２乗（Ｄ２）に
比例するので、大径粒子はど分級コーンの内周壁面に多
く分布する。そして、第２図に示すように、内周壁面に
接触した中粒子には流体回転による遠心力Ｈを水平に受
け、一方そのうち内壁に垂直な成分Ｒは内壁より反対向
きの等しい力Ｒを受は相殺されて結局図示の内壁面に沿
った下降の力りを受は下降し、矢印Ｃで示す径路で粗粒
と同一の径路で再度粉砕ローラへ向かう。

このようにして粗粒、中粒は再度の粉砕により次第に微
粒子に変化していくが、微粒子は分級コーン付近で粗粒
、中粒に比べて矢印りに示す下降流動作用が弱く沈降す
ることなく、順次投入されるニューフィードの原料によ
って粉砕室２０内の容積が増加するに伴なって内筒４０
の円筒４０ｃの上端よりスラリとなって溢流して内筒４
０の外側にある溢流槽５０へ入る。一方、溢流槽５０の
外周下部と粉砕室２０の内部とは戻り通路７０が連通し
ており、かつ、運転中内部にある流体および粒子は旋回
しているので常時溢流槽５０と粉砕室２０内部との間に
一種の循環流が形成されている。したがって、溢流槽５
０の中の粒子は重力作用および溢流槽５０の外側の截頭
円錐面により分級コーン４０ａと同様な分級作用を受け
、粗い粒子は戻り通路７０を経南して粉砕室２０内へ戻
される。その結果、微粒子を含んだ液体のみ固定環１の
最上端面より溢流し排出口１３へ向かう。

本発明においては、内筒４ｏの分級コーン４０ａによる
１次分級と溢流槽５０内の２次分級とを経た後、製品粒
子が外部へ排出されるので、より細かい粒子の製品を粉
砕機のみで得ることができる。排出口１３から流れ出た
流体は次に湿式分級機１４に入り１分級され、分級点以
下の粒子を多く含有した流体は次工程である脱水、濃縮
。

乾燥されて製品として処理される。一方、湿式分級機１
４から出た粗粉を多く含んだ流体は循環タンク１５で貯
溜された後、水を補充されたうえ、循環ポンプ１６で流
量制御されながら導入口１１へ戻されて循環流を形成す
る。したがって、粉砕室２０内の循環流のほかに粉砕装
黴外の径路を経由する循環流を有するので、粉砕室２０
内の粉砕された微粉末のうち比較的粒径の細かい微粉末
な選択的に系外にとり出すことになるので、過粉砕が起
こりにくく安定的に微粉末をとり出し易く。

粉砕効率が向上するとともに、比較的粒度の揃った、幅
の狭い粒径分布の製品が得られる。すなわち、湿式分級
Ｉ！１４のほかに、粉砕装置を溢流して流体が出ていく
ときに微粉末の予備分級が行なわれるので、粉砕装置内
に予備分級機を２種類有しているといえる。

特に、サブミクロン以下の超微粉を多く得たい場合や被
粉砕性の良好でない原料の場合には粉砕時間を長時間と
する必要があるので、この場合には循環ポンプ１６を経
由する第２の循環流の流量を小さくするか、循環ポンプ
１６を連続でなく間欠運転として装置内の滞留時間を増
加する等の、いわゆる、セミパッチ式運転も可能である
。

また、回転皿２の最下点にプラグを設け、これを開栓す
ることにより、ドレン抜き１２ａから粉砕室２０内の固
液二相流体を湿式分級機１４へ導くことによるバッチ運
転も可能である。

なお、湿式分級４１１１４は、湿式サイクロンや遠心分
級機等が利用される。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の湿式の遠心流動粉砕
装置においては、分級コーンと溢流槽を設けであるので
、粉砕室内の流体金２回に亘って分級したあと系外へ溢
流させることができる。したがって、比較的粒径の小さ
い微粉末を選択的に排出することができる。したがって
、過粉砕が少なく粉砕効率が向上するとともに、比較的
粒度の揃った幅の狭い粒径分布の製品が安定的に、かつ
、連続的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の全体縦断面図、第２図は
流動モデル説明図である。 ｌ・・・・・・固定環、　　　　　　２・・・・・・回
転皿、３・・・・・・回転軸、　　　　　　４・・・・
・・軸受箱、８・・・・・・投入シュート、 ０・・・・・・底板、 ２・・・・・・移送径路、 ４・・・・・・湿式分級機。 ６・・・・・・循環ポンプ、 Ｏ・・・・・・粉砕室、 Ｏａ・・・分級コーン、 Ｏ・・・・・・排出溝、 ９・・・・・・架台、 １・・・・・・導入口、 ３・・・・・・排出口２ ５・・・・・・循環タンク、 ７・・・・・・ケーシング、 Ｏ・・・・・・内筒、 ０・・・・・・溢流槽、 Ｏ・・・・・・戻り通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸心が縦方向に向いていて、少なくとも中央
   部分が下方に向かって拡径する皿面を有し、かつ該皿面
   の縦断面が凹状に湾曲している形状の回転自在な円状の
   回転皿と、少なくとも上部が上方に向かって縮径する内
   壁面を有し、該内壁面の縦断面が略凹状に湾曲している
   形状であり、前記回転皿と同軸的に周設されて静止して
   いる固定環とを具備し、 前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが、回転皿と固定
   環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に形成さ
   れている湿式の遠心流動粉砕装置であって、 該回転皿の下側に流体の導入口を備え、流体の移送径路
   を形成するための底板を配設し、該回転皿の上部に截頭
   円錐形状の分級コーンを具備する内筒を該固定環に固設
   するとともに、該内筒上部と該固定環上部とで包囲され
   る環状の溢流槽を形成し、 該溢流槽より該固定環の下部へ連通する流体の戻り通路
   を備え、 該溢流槽の外側に被粉砕物の粉末を含有する固液二相流
   体を排出する環状の排出溝を設けたことを特徴とする遠
   心流動粉砕装置。