JPH06102163B2 - 遠心ボ−ルミル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は、砕料、例えば、セメントクリンカー、粘土、
無機および有機顔料などを微粉砕するための新規なボー
ルミルに関するものである。

従来技術： ボールモルは、水平軸のまわりを回転する回転粉砕壁
に、多数のボールが、遠心力により、強く押し付けられ
ながら回転し、ボール間およびボールと壁との間で、圧
縮力および摩擦により砕料の微粉砕をいう、周知慣用の
粉砕機である。

第５図は、ボールミル内でのボールの動きを例示したも
ので、回転する粉砕壁（２）′に対して、通常サイズの
異なるボールが、該壁に沿い持上げられ、重力により落
下する挙動をくり返す。

解決しようとする問題点： 第２図に示した、ボールミル環状路内のボールの運動
は、遠心力と重力とが下記の特別な関係にあるときのみ
に見られる。

環路の直径をＤ（ｍ） ボールの直径をｄ（ｍ） 回転数をｎ（r.p.m.）とすれば、 以下で、通常は であるとき。

すなわち、回転数ｎは動力ｇの影響を受けるので、実際
の微粉砕操作に働く遠心力は重力以上にすることはでき
ないことから、破砕力に制限を生じ、さらに大きい遠心
力を粉砕に利用することはできない。

問題点を解決する手段： 本発明によれば、従来のボールミルによる粉砕と異な
り、遠心力を、重力による制約から解除し、充分大きく
することができる。

すなわち、本発明の遠心ボールミルは、従来のボールミ
ルが、ほぼ水平の軸線のまわりを回転する構造であつた
のに対し、ほぼ鉛直軸線を中心に、大きな正角運動で回
転する椀状回転面下部体と、該椀状回転面下部体の開放
上端と、砕成物が脱出しない程度に近接した開放下端を
有し、前記椀状回転面下部体の角運動量に比べて著しく
小さい角運動量で回転する伏椀状回転面上部体とにより
回転粉砕壁を形成し、両者により作られる粉砕室に、多
数の粉砕用ボールが内蔵される構造とする。

椀状および伏椀状という用語には、それぞれ、有底の、
逆および正抜頭円すい状、逆および正フレア状（朝顔
状）、回転半径が、漸増（漸減）する限りにおいて、こ
れらの混合状、さらに、本明細書の要旨が成立する限り
において、回転面下部体または回転面上部体が、ビヤ樽
形膨出状（中心超えて、軸に垂直な面で切り取つた回転
だ円面状）である場合を含む。

また、回転面上部体・下部体の運動を、角運量で示した
のは、それがベクトルであるための方向性を利用するた
めである。例えば、回転面下部体の回転方向を正とすれ
ば、この角運動より著しく小さい角運動量の回転面上部
体の回転運動の中には、正方向に緩速回転するもの、静
止しているもの、逆方向に回転するものを含む（下部体
・上部体が同心回転する点に注意されたい。）。

本発明の遠心ボールミルは、新規な着想に基づくもので
あるが、粉砕用ボールのサイズが同一であつても良い
が、異なつたサイズのボールの混合であることが望まし
いこと、回転粉砕壁が平坦であつても良いが、波形、鋸
歯形その他の凹凸の存在が望ましい場合があること、押
圧、摩擦の激しい位置に、ブレーカープレート、ブレー
カーチューブなどを装着すること、その他、周知の技術
を使用することが望ましいことが多いが、特別なもの以
外は言及しない。

作用： 本発明の遠心ボールミルは、従来のボールミルが、水平
軸のまわりを回転する結果、既述ように、粉砕の原動力
となる遠心力が、動力により制約される欠点を解消する
ため、鉛直軸線のまわりを回転するように構成されてい
る。

また、粉砕用ボールが、粉砕室内で、上下方向の移動を
反復するように、回転面下部体と回転面上部体で形成す
る粉砕室をほぼ、鉛直軸を持つ回転だ円体（卵形体など
を含み、中心点を含む水平面について上下対称の必要は
ない。）とし、適宜上部体と下部体とに分け、鉛直軸心
のまわりを、それぞれ独立の回転数で回転するようにす
る（実際には下部体の回転数は大で、上部体の回転数は
非常に小さいか、零か、負（逆）回転させる。）粉砕用
ボールは、回転半径方向外方に働く遠心力と、粉砕室の
回転粉砕壁の鉛直断面が円形状のため、椀状回転下部体
の底部のボールは、上部の回転半径の大きい膨出部に向
つて、回転粉砕壁に押圧されつつ移動する。ボールが、
角運動量の小さい、伏椀状回転面上部体に達すると、減
速され、したがつて、遠心力を失い、かつ、伏椀形状の
ため、回転半径が小さくなり、遂に、粉砕室の中央付近
（回転半径の小さい部分）で動力により落下する。この
落下衝撃によつても粉砕が起こる。

かくして、粉砕用ボールは、回転粉砕壁に沿い上昇し、
中央付近で落下するドーナツ形運動を繰り返す。

結局、本発明は、粉砕用ボールが粉砕室内で、従来の水
平軸でなく、鉛直軸のまわりを回転することにより、動
力の制約を解除して、強力粉砕可能にしたものである。

実施例： 本発明の一実施態様を示す第１図において、上端が開放
された椀状回転下部体（２）は、その回転粉砕壁に、硬
度および機械的強度の高い補強用内張（2a）が設けられ
ており、その回転軸心部は、鉛直軸（３）と、これに着
脱可能に固定された環状筒部（2b）（下部体（２）と１
体）が固着されている。図示しない駆動機により鉛直軸
（３）が回転すれば、椀状回転面下部体（２）の全体が
回転する。回転面下部体（２）の下端は、中心部に近
い、砕料装入口（2c）（１個又は、中心軸に対称に２個
以上の孔。）を除いて実質的閉面になつている。

伏椀状回転面上部体（４）は下方に開放された構造で、
下端は回転面下部体（２）の上端と砕成物の脱出しない
程度の間隙を隔てて、両者の回転に際し接触しないよう
に体面している。回転面上部体（４）の鉛直軸心部に、
鉛直環状突起体（4a）が下方に突出し、突起体（4a）の
中空部（4b）に鉛直軸（３）が遊貫通している。環状突
起体（4a）の上部は回転面上部体（４）の上部に突出し
その上端にプリー（4c）が固着され、ベルト（５）によ
り駆動可能になつている（駆動機は図示せず。）。な
お、回転面下部体（２）の回転を円滑化ならしめるため
に、その外縁にレール（2d）が設けられており、鉛直軸
（３）に対称に取付けられた３個以上のローラー（６）
で囲まれている。ローラー（６）の軸棒（6a）は鉛直軸
（３）方向（中心方向）にのみ正逆可動し、押圧状態に
あることが望ましい。

回転面下部体（２）と回転面上部体（４）とにより形成
される回転粉砕室に粉砕用ボール（７）が多数個収納さ
れている。ボール（７）は同一直径であるよりも、大小
のサイズのものの混合物であることが望ましい。本発明
の遠心ボールミル（１）は以上の構造をもつ。

次に、Mercator投影法（回転面下部体（２）と回転面上
部体（４）との合体を、鉛直軸（３）方向の仮想外接シ
リンダー上に投影する投影法）で投影した展開面上で、
粉砕用ボールの挙動を示すと、第２図のとおりである。
すなわち、回転面下部体（２）を右方向に、回転面上部
体（４）を左方向に回転させる場合、ボールの移動の軌
跡は（イ）の位置から遠心力と、回転面下部体（２）の
椀状構造のために、実線のように（ロ）方向に進み、回
転面下部体（２）と回転面上部体（４）との近接部（Ａ
−Ａ線）を超えて回転面上部体（４）側に移動し、回転
面上部体（４）が逆回転方向を持ち、かつ伏せ椀形のた
め、（ハ）方向に移動しながら減速し、（ハ）点で遠心
力を失い、鉛直下方に落下する。第３図、第４図は、そ
れぞれ、粉砕用ボールが同軌跡を移動するときの速度お
よび加速度を示す。

回転面下部体（２）および回転面上部体（４）の回転粉
砕壁部、鉛直軸（３）を囲む環状筒部（2b）、その他摩
耗の可能性の大きい部分に補強用内張（2a）を行つた
り、粉砕用ボールが遠心力により押圧される回転環路と
なる回転面下部体（２）および蓋体となる回転面上部体
（４）の当接面を、粉砕用ボールの回転性に対応して、
平坦面、凹凸面、波形面その他第６図・第７図に示した
形状などにすることは、従来のボールミルにおいて行わ
れているが、本発明の遠心ボールミルにおいても有効て
ある。

本発明の遠心ボールミル（１）は、回分操作、砕料装入
口（第１図（2c））、砕成物抜出口（第１図に示してな
いが、例えば、椀状回転面下部体（２）の上部付近）に
設けて、流動式操作、を行い得ることは言うまでもな
い。

本発明の遠心ボールミルを構成する椀状回転面下部体
（２）、伏椀状回転面上部体（４）は、いずれも、所定
回転速度で所定方向に回転可能でさえあれば良く、これ
らに対する回転部品（８）の取付け方（外方、粉砕室内
の別、軸駆動、周縁に設けたローラ−駆動の別）などに
拘らない。

効果： 本発明の遠心ボールミルは、従来のボールミルと比較し
て、ボールが上方に移動し、重力により落下し、さらに
上方に移動する運動をくり返す点では、同じである。

しかしながら、従来のボールミルが水平軸心のまわりを
回転するのに対し、鉛直軸心のまわりを回転する点で、
まつたく異なる。

鉛直軸心のまわりを回転することにより、従来のものと
異なり、遠心力を、重力と無関係に大きくできるので粉
砕能力を飛躍的に増加し得る。換言すれば、比重の小さ
いボールにより粉砕可能となるとも言える。

鉛直軸心のまわりを回転する粉砕機に、いわゆるローラ
ンドミルがある。しかし、この粉砕機においては、ロー
ルが、水平面内で回転するが、本発明の遠心ボールミル
のように、上下動（詳しく言うと、鉛直軸心を持つドー
ナツ状軌跡面の半径方向外周面を上昇し、内周面を落下
する運動）はしない。したがつて、一般に粉砕機内容積
の利用率は少なく、この点で、本発明の遠心ボールミル
に劣る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の遠心ボールミルの一例の概略構造を
示す一部断面立面図である。 第２図、第３図、第４図は、それぞれ、遠心ボールミル
回転面下部体と回転面上部体内での粉砕用ボールの位置
変化、速度、加速度を例示したMercator投影法による展
開図である。 第５図は、従来のボールミル内での粉砕用ボールの運動
状態を示すボールミル断面図である。第６図、第７図は
それぞれ、椀状回転面の断面形状を示す例である。 １……遠心ボールミル、２……椀状回転面下部体 ３……鉛直軸、４……伏椀状回転面上部体、 ５……上部体駆動用ベルト、６……ローラー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ鉛直な軸線を中心に、大きな正角運動
   量で回転し、上方程大きい回転半径の回転面により回転
   粉砕壁を持ち、上端は開放され、下端の要部が有底であ
   る椀状回転面下部体と、 該回転下部体の角運動量より正、負または零の著しく小
   さい運動量で同芯回転し、その下端が該回転下部体の上
   端と同一半径で、該上端と、砕成物の脱出防止可能に近
   接開放した、上方ほど小さい回転半径の回転粉砕壁を持
   ち、上端が実質的に閉鎖された伏椀状回転面上部体と、 該回転面下部体と、回転面上部体とにより形成される閉
   空間に、装入された多数の互に独立して運動し得る粉砕
   用ボールと、 を含み； 該粉砕用ボールが、角運動量の大差により、回転面下部
   体の下端底から遠心力により正方向に回転運動しつつ、
   該下部体の回転粉砕壁を半径外方向かつ上方に移動し、
   回転面上部体の回転粉砕壁を半径内方向に移動し、重力
   により落下する運動を反復する； 遠心ボールミル。
2. 【請求項２】伏椀状回転面上部体が、系外空間基準で静
   止している、特許請求の範囲第１項に記載の遠心ボール
   ミル。
3. 【請求項３】伏椀状回転面上部体が、系外空間で、逆方
   向に回転する特許請求の範囲第１項に記載の遠心ボール
   ミル。
4. 【請求項４】椀状回転面下部体と、伏椀状回転面上部体
   のいずれもの回転数が可変な特許請求の範囲第１項また
   は第３項のいずれか１に記載の遠心ボールミル。
5. 【請求項５】椀状回転下部体と伏椀状回転上部体の少な
   くとも１の回転粉砕壁が、該壁上を移動する粉砕用ボー
   ルの軌路進行方向について波状、鋸歯状を含む凹凸面で
   ある特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか１に記
   載の遠心ボールミル。
6. 【請求項６】椀状回転下部体の回転中芯付近に砕料の入
   口、椀状回転下部体と伏椀状回転上部体とを含めた回転
   粉砕壁の中で、回転半径の大なる部分に砕成物の出口、
   を有し連続粉砕を行う特許請求の範囲第１項から第５項
   のいずれか１に記載の遠心ボールミル。