JPH04171058A - 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】 Ｅ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、チューブミル、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５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１００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２００によ
ってこの軸心回りに回転可能とされている。回転皿１０
０はほぼ平面上の底面Ｂと、上方に向かって拡径する傾
斜した側面Ａとを備えている。符号３００は固定カバー
であって、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５図（ａ）の従来装置におい
ては、ボールは回転皿１００の回転に伴って、底面Ｂか
ら側面Ａを這い上り、次いで固定カバー３００の下面に
沿って中心側に移動し、次いで固定カバー３００から離
脱して底面Ｂ上に落下する。

第５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５図（ｂ）の従来例に
おいては、回転皿４００はその中央部に円錐形状部５０
０を有しており、固定カバー３００の下面から離脱した
ボールはこの円錐形状部５００の側面Ｃに当った後、回
転皿４００の底面Ｂに落下する。

ところが、第５図（ａｌ、　　（ｂ）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１００
，４００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１００または４００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
００，４００の側面Ａも回転皿４００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。したがって、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１００，４００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って側面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５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−３００下面から離脱して落下
し底面Ｂに当っ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５
図（ｂ）の従来装置ならば、固定カバ−３００下面から
落下するボールは円錐形状部５００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、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号、６０−２６６８６７号〜２６６８７
２号、６１−９９７４５号等）。

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］ このような遠心流動装置においては、粉砕媒体であるボ
ールと粉砕原料とは回転皿の皿面と固定環の内壁面とで
囲まれる粉砕室内で、回転皿の回転速度よりも遅い速度
で円周方向に公転しながら皿面と内壁面を循環する上下
方向の円運動をも合わせ行ない、これら２つの運動を合
成した縄を絢うような螺旋進行運動（この運動を遠心流
動と通称している。）と呼ばれる３次元運動の過程で、
各々個別に回転するボール間に挾まれて行なわれる摩砕
作用と原料とボールとの集合体（ボール群）の３次元運
動の壁面への摺動による粉砕作用により、効率良い粉砕
が実施され急速に粉砕が進行する。反面、過粉砕が起り
やすく、かつ、前述のボール群の中には大量の微粉末が
包含され、しかも、このボール群から微粉末が容易に離
脱しがたい傾向があるので折角の微粉末が互いに凝集（
アグロメレーション）を起して造粒されるという不都合
が生じやすい。これが、また、過粉砕を助長するという
悪循環を起す慣れがあった。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するため、本発明の遠心流動粉砕装置
においては、 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遠心流動粉砕装置において、前
記固定環の内壁面の鉛直方向または傾斜方向に沿設した
鋼球またはセラミックボール等の粉砕媒体用の案内溝を
円周等間隔に複数個備え、該案内溝は底面およびその両
側の側壁とからなる断面が略コの字形の形状を有し、該
案内溝の始点では該底面および側面が前記固定環の内壁
面より外側へ埋没し、斜め上方へ行くに従って次第に該
底面が該内壁面に近接するとともに、該案内溝の終点で
は該底面が該内壁面と合致するように構成した。

［作用〕 本発明の遠心流動粉砕装置では、固定環の内壁面に斜め
に沿設された断面が略コの字形の案内溝を円周等間隔に
複数個配設し、この案内溝の下側の始点では案内溝が内
壁面よりも外側に埋没した構成となっているので、運転
中回転皿と固定環内壁面とで形成される粉砕室の中で遠
心流動しているボールと粉末とから構成されるボール群
は、この案内溝の始点に到達したとき主としてボールと
粗粒のみ遠心作用を受けて案内溝の中へ入り、質量や比
重の小さな粉末は回転皿と固定環との隙間より粉砕室へ
流入し、粉砕装置の下流に設置された吸引ファンの吸入
力により流出する流体にエアスエブト（気流搬送）され
る。この傾向は粉末の微粉度が小さいほど顕著であるた
め、微粉末はど容易にボール群より離脱し系外へ排出さ
れる。−方、案内溝へ入ったボールや粗粒は案内溝に沿
って運動し案内溝の終点である案内溝の上端より、再び
、回転皿へ向けて落下し、粉砕作用を継続する。

［実施例コ 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〜第４図は本発明の実施例に係り、第１図は全体
側面図、第２図は要部縦断面図、第３図は第２図■−■
視の概略平面図、第４図は案内溝の他の実施例を示す斜
視図である。

図において、符号１は固定環、２は回転皿である。固定
環１は底面がプレート３で封じられたドラム状ケーシン
グ４の上側に固設され、該プレート３は脚柱５により支
承されている。回転皿２には支持ブロック６が固設され
、該支持ブロック６はベアリング装置７を介して前記プ
レート３に支持されている。すなわち、プレート３の中
央部分には開口８が穿設され、ベアリングハウジング９
のフランジ部１０が該開口８の縁部に係止され、ボルト
１１により固定されている。支持ブロック６の下側には
駆動軸１２が連結されており、該駆動軸１２は継手１３
を介して減速機１４の出力軸１５に連結されている。符
号１７は駆動用の可変速型のモータであり、減速機１４
に連結されている。

回転皿２の上側には蓋部材１８が取り付けられている。

該蓋部材１８はその下端外周にフランジ１９を備えてお
り、該フランジ１９が固定環１の上端外周縁に突設され
たフランジ２ｏ上に載置され、ボルト２１により固定さ
れている。蓋部材１８の中央には排出管２２が設置され
、該排出管２２内は固定環１１回転皿２および蓋部材１
８で囲まれる粉砕または改質のための室（以下、粉砕室
という。）２３内に連通している。蓋部材１８には投入
管２４が設けられており、該投入管２４内は粉砕室２３
内に連通している。

次に、第２図を参照して固定環１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
。）ｌｂ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。）ｌｃが下方に向が
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１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１ｂ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ＩＡは縦断面が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３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ＩＡと該皿面２Ａとは固定ＥＪｉｌと回転
皿２との間の微小な隙間２９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
、ボルト３１により止め付けられている。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６の
上端が該軸孔３２に嵌入されている。上記ボルト３１の
下端は該支持ブロック６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ｌ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。

また、固定環１の内壁面ＩＡには下方から上方に向かっ
て回転方向に鉛直方向より傾角θだけ傾いた案内溝５０
が円周等分に複数個（第１図〜第３図の実施例では４個
）配設されている。案内溝５０は底面５０ａと底面５０
ａに直交する両側の側壁５０ｂ、５０ｂからなり略コの
字形の形状をしている。そして、第１図〜第２図に示す
ように、底面５０ａの深さＨは内蔵するボール径の３倍
程度とし、底面５０ａの内幅Ｗは深さＨの約２倍とする
。そして、底面５０ａの深さは最下端から上方に向かう
に従って次第に小さくなり、最上端では深さはＯとなり
、固定環１の内壁面ＩＡと一致するよう構成される。そ
れゆえ、両側の側壁５０ｂは上方に向かうに従って順次
内壁面ＩＡの内側に露出する。

なお、第４図の他の実施例に示すように、両側の側壁５
０ｂは内壁面ＩＡより内側に露出する部分を省略して、
溝のみとすることもできる。傾角θは０°または５°〜
３０°の範囲で選定するのが望ましい。

前記プレート３には空気等の気体の導入口３４が穿設さ
れ、配管３５を介して気体をケーシング４内の気体室３
６に導入可能としである。

また、前記排出管２２にはバッグフィルタなどの粉体補
集手段（図示略）が接続されている。

このように構成された遠心流動粉砕装置にょる難砕物質
からな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２３内には、例えば、球状のボールからな
る粉砕媒体が多数装入されている。まず、粉砕原料を投
入管２４から装置内に投入する。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細うような螺旋運
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ＩＡを這い上り、その這い上る力が重
力より小さくなった時点で該内壁面ＩＡ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を回転させると、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（遠心流動）
を行なう。

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
度との合成速度がそのまま内壁面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ＩＡ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１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いても摩砕または
剥離が行なわれる。

以上述べた粉砕室における粉砕作用（圧縮のほか摩砕、
剥離等も含む）は、比重が１よりはるかに大きい硬質で
、かつ、脆性のある材質、例えば、シリカ、アルミナや
セラミックスなど好適に実施されるが、反面、粉砕効率
が良すぎる点のデメリットとして、過粉砕が起りやすい
。これは前述の螺旋進行運動（遠心流動）を行なってい
るボール群から所要の粒度まで粉砕されている微粉末が
離脱しがたいためである。このようなボール群が粉砕室
での運動中に案内溝５０の始点に達すると、第２図の黒
丸・で示すとおり、ボールや粗粒子は微粉末に比べて遠
心作用が大きいので案内溝５０の中へ落下し、以下底面
５０ａに沿って上昇し、案内溝５０の最上端の終点近傍
より再び空中に放出されて回転皿２へ向かう。一方、微
粉末は粉砕室を下部から上部へ向かって流れる空気流に
乗って粉砕装置外へ排出されるからボールや粗粒子と分
離される。第２図の白丸○は案内溝５０ａでなく内壁面
ＩＡに沿うボール群である。

以上のようにして、その後の正常な螺旋進行運動が継続
されるなかで、効率良く微粉末は系外へ取り出され、過
粉砕が防止される。

以上のように粉砕が進行するが、粉砕が終了後の材料の
排出については、次のとおりである。すなわち、配管３
５．気体室３６および間隙２９から粉砕室２３内に適当
量の空気を導入しておき、前記したような遠心流動粉砕
を一定時間継続すると、粉砕原料が摩砕あるいは剥ぎ取
りにより剥離され、微粉末は空気とともに排出管２２か
ら搬出される。なお、本発明の遠心流動粉砕装置の頂部
に分級機を設けて、所要の微粉末のみ排出させるように
しても良い。

なお、遠心流動粉砕している粉砕原料および粉砕媒体中
に隙間２９から気体が吹き込まれるので、粉砕原料の微
粉末は直ちに気流搬送されて排出される。このため、−
旦剥離された微粉末が再び母体物質に付着することがな
い。

勿論、粉砕室２３内への空気の導入は、配管３５からの
空気の吹込みで行なう代りに排出管２２からの吸引で行
なうこともできる。

このようにして、粉砕しに（い極軽品や難砕材質の粉砕
原料を確実に粉砕することができ、高純度の粉砕原料を
効率良く得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の遠心流動粉砕装置におい
ては、案内溝の存在により、間欠的に粉砕媒体と粉砕原
料とから構成されるボール群の螺旋進行運動を間欠的に
破壊して、微粉末を速やかにボールや粗粒と分離して系
外へ持去ることができるので、過粉砕を防止し、かつ、
微粉末の凝集を排除できるので粉砕効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例に係り、第１図は全体
側面図、第２図は要部縦断面図、第３図は第２図■−■
視の概略平面図、第４図は案内溝の他の実施例を示す斜
視図、第５図（ａｔ、　（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である。 １・・・・・・固定環、　　　　　２・・・・・・回転
皿、ＩＡ・・・内壁面、　　　　２Ａ・・・皿面、３・
・・・・・プレート、　　　　４・・・・・・ケーシン
グ、１４・・・・・・減速機、　　　１７・・・・・・
モータ、１８・・・・・・蓋部材、　　　２２・・・・
・・排出管、２３・・・・・・粉砕室、　　　２４・・
・・・・投入管、２９・・・・・・隙間、　　　　５０
・・・・・・案内溝、５０ａ・・・底面、　　　　５０
ｂ・・・側壁、θ・・・・・・・・・案内溝の傾角、Ｗ
・・・・・・・・・案内溝の内幅、Ｈ・・・・・・・・
・案内溝の深さ。 特許出願人　　宇部興産株式会社 第３図 第４図 第５図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ）

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遠心流動粉砕装置におい
   て、 前記固定環の内壁面の鉛直方向または傾斜方向に沿設し
   た鋼球またはセラミックボール等の粉砕媒体用の案内溝
   を円周等間隔に複数個備え、該案内溝は底面およびその
   両側の側壁とからなる断面が略コの字形の形状を有し、
   該案内溝の始点では該底面および側面が前記固定環の内
   壁面より外側へ埋没し、斜め上方へ行くに従って次第に
   該底面が該内壁面に近接するとともに、該案内溝の終点
   では該底面が該内壁面と合致するように構成した ことを特徴とする遠心流動粉砕装置。