JPS62125864A - 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。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１ｉ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Ｌ向きに設；ｄ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、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。

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ｌ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によってこの軸心回りに回転可能とされている
。回転皿ｌはほぼモ面状の底面Ｂと、上方に向って拡径
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２図（ａ）の従来装置にお
いては、ポールは回転皿１の回転に伴って、底面Ｂから
側ｉｉ’ｉｉ　Ａを這い上り、次いで固定カバー３の下
面に沿って中心側に移動し１次いで固定カバ−３から離
脱して底面Ｂ上に落下する。

第２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１面から離脱したポールはこの
円錐形状部５の側面Ｃに当った後、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の側面Ａとポールとの摺動によ
り行なわれる、いわゆる摩砕方式である。この摺動には
、ポールが側面Ａを這い上る」−下方向の摺動と、回転
皿側面Ａの円周方向の速度とポールの回転皿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はポールと同じ円周方向に回転することになる。従っ
て、側面Ａとポ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の回転によりポールには遠心力が付
与され、ポ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、このポールが得た位置エネルギーは
、ポールが固定カバ−３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下面から落下するポー
ルは円錐形状部５の側面Ｃで跳ね返されてポールに半径
方向の力が付与されるから、ポ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、ポールが側面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っ
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
環とを備え、装置内部にポールを収容して構成されてい
る０回転皿は１回転軸心が鉛直方向となるように設置さ
れており、かつ下方へ向って拡径する円錐形状とされて
いる。そして、回転皿の皿面及び固定環の内壁面は、そ
れぞれ凹に湾曲した鉛直断面形状をなすと共に、この皿
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
。更に、この皿面と固定環内壁面との一方又は双方に、
複数条の溝が設けられている。

［作用］ 本発明の遠心流動粉砕装置では、側面が固定面になって
いるので、ポ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箸し
く大きくなる。

また、ポールが回転皿の皿面に沿って転動するので、ポ
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、装置に投入ぎ
れたエネルギーのロスが極めて少ない。

更に、皿面や固定環内壁面に設けられた溝により、ポー
ル連動に不規則性が付与され、粉砕効率が一段と向丘さ
れる。

本発明によれば、スラグ、ボルトランドセメントタリン
カー、石灰石１石炭、雲母（マイカ）。

アルミナ等のセラミックなど、各種の物質を極めて効率
良く粉砕できる。

［実施例１ 以ド図面を参照して実施例について説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の断面図及び平面図である。各図において、符
号６は回転皿であり、回転軸が鉛直方向に設置され、皿
面にはライチロａが貼り付けられている。この回転皿６
は、下方に向っ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によって回転駆動される。

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
っ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、最小ポール径の１０〜３０％程
度のわずかな隙間をあけても良い。

回転皿６の皿面りと、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、かつ皿面りと内壁
面Ｅとの接触部は滑らかに連続した面を形成している。

而して、回転皿６の皿面りと固定環７の内壁面Ｅとの一
方又は双方に、複数条の溝Ｆが突設されている。

第１図（ａ）においては、皿面りに溝Ｆが複数条設けら
れている。この溝Ｆは、第１図（ｂ）に示すように放射
方向に延在している。第１図（Ｃ）では、皿面りの溝Ｆ
は円弧形のものであって１皿面の回転方向下流側へなび
くように湾曲している。第１図（ｄ）では、円弧形の溝
Ｆが皿面りの円周方向に配向して設けられている。第１
図（ａ）〜（ｄ）において、溝の深さはポール直径の５
〜３０％程度が好適であり、溝の幅はポール直径の１０
０〜５００％程度が好適である。

第１図（ｅ）においては、放射方向に延びる溝が幅広の
ものとされており、皿面りにおいては、その円周方向に
波形のうねりが設けられた構成とされている。第１図（
ｆ）は第１図（ｅ）のｆ−ｆＶｊ断面図であり、波形う
ねりの形状を示しているが、同図において、波の深さａ
は回転皿の直径をｄ（メートル）としたときにａ＝ｏ、
ｏ０５ｄ〜０．０５ｄ程度となるようにするのが好適で
ある。また、波のピッチｂはａの３〜５倍程度とするの
が好適である。

第１図（ａ）〜（ｆ）においては、皿面りに溝を設けて
いるが、固定環内壁面Ｅにも、又は該内壁面Ｅのみに、
このような溝を設けても良い、第１図（ｇ）は該内壁面
Ｅに、鉛直方向に対して所定角度傾斜した方向に延在す
る溝Ｆを設けた場合の、内壁面正面図である。

次にＦ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、まず溝Ｆが設置されていない
状態におけるポールの運動について、第１図（ｈ）を参
照して説明する。

第１図（ｈ）において、回転皿６と固定環７とで囲まれ
る粉砕室内にポールを収容し、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＋１１１６を回転させ
る。そうすると、ポ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って固定環７の内壁面Ｅ
を這いＦす、次いで該内壁面Ｅから離れて回転皿６の皿
面り上にほぼ接線方向に円滑に着床する。皿面り上に移
動したポールはこの皿面りに沿って転勤降下し、かつ回
転皿６の回転によって付与される遠心力によって＋Ｉｊ
び固定環７へ向けて移動される。

また１回転皿６を回転Ｓせると、ポールは回転皿６の回
転速度よりも遅い速度で円周方向に公転する。従って、
ポールは、前述のように皿面りと内壁面Ｅを循環するＦ
下方向の円運動の他に、回転皿６の軸心回りを回転する
公転連動をも行ない、これらの二つの運動を合成した縄
を四うような螺旋進行連動を行なう。（なお、かがるポ
ールの運動を、本明細どにおいて遠心脈状流動という。

） このように、ポールは回転皿６の円周方向への運動を維
持しつつ内壁面Ｅ−Ｆ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、ポールの円周
方向速度（公転速度）及びポールの這い上り速度との合
成速度がそのまま内壁面Ｅとポールの速度差になる。従
って、ポールと内壁面Ｅとの速度差は、極めて大きなも
のとなリ、内壁面Ｅ上を移動する際のポールの粉砕なら
びに摩砕作用は著しく強いものとなる。

更に、内壁面Ｅから離脱して皿面り上に着床したポール
は、この皿面りに沿って滑らかに転がり落ちるので、ポ
ールが皿面りに衝突する際のエネルギーロスが極めて少
ない、更に、皿面りを転勤降下する際の運動により、内
壁面Ｅを駆は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かでｊるから、ポール
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、皿面りに沿って降下する際は、ポールはこ
の皿面りと摺動するから、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、例えば第１図（ａ）〜（ｇ
）に示すように１皿面りあるいは固定環内壁面Ｅに溝Ｆ
を設けであるが、これら溝Ｆによりポールの全体的な循
環運動にも不規則性が付与され、ポールと被粉砕物との
接触頻度が高められ、粉砕作用が著しく向上される。

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、ポ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。回（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、所定時間回転の速度（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
歯状波形に従って変動する。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、皿面り及び内Ｉ（を而
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１ｉ　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ΔＲをΔＲ＝　Ｒ
ｌＲ２とすると面の連続が滑らかとなって好適であるこ
とも認められた。

なお、−ヒ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、皿面りと固定環内壁面
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ＣＦ、）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ｔ
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、連続式の粉砕とパッチ式の粉砕の双方の
型式とし得る。パン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１次の第６図に
例示される。

：Ｆ’、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Ｖ３−８は粉砕装置の本体部分を覆うケーシングであ
って、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は脚柱であって、ベ
アリング１１を介して回転皿６を枢支している０回転軸
２は、減速機構等を介して電動機等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の投入管１２が設
置されており、かつこの投入管１２を取り巻くように開
口１３が設けられ、この開口１３にダクト１４が接続さ
れている。

固定環７は１本実施例ではライナが内張すされると共に
、その壁面を貫通するように多数のスリット又は小孔１
５が穿設されている。また、本実施例では、皿面りに溝
Ｆが設けられている。この溝Ｆの構成は第１図（ａ）と
同様である。

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、空気導入管１８から空気が導入可能とさ
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の外周縁と固定虜７の底部内周縁との間
には、最小ポール径の１０〜３０％のクリアランス１９
がおいており、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、あるいは空気
導入管を接続するなどして、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２■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
、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内に落ド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はバッグフィ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［−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から装置内に投入さ
れる８回転皿６の回転に伴ってポール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綱うような螺旋連動を
行ない、その間で原料の粉砕を行なう、また、このポー
ル運動へは、溝Ｆにポールが接触することにより不規則
性が付享される。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、スリット又は小孔１５を通って粉砕室内に流入し
、粉砕によって生じた粉末を伴ってダクト１４内に入り
。

分級「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内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、スリット又は小孔１５あるいはクリアランス１９
を通って粉砕室から抜は出た粒子は、管路２１により、
粉砕室内に戻される。

この装置は、例えば、２００〜３０００ｒｐｍで回転さ
れる。また、ポールは３〜７０ｍｍ程度の直径のものが
好適である。

なお」二足説明は固定環を静ＩＦ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、ボールミル笠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
回速数似−Ｌには早く回せない。

また、アトライタやタワーミルではその機構上、ポール
を押し分ける様にして撹拌棒又は回転プレートが回るの
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）の相対速度を理論り無
制限ににげられる。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ライタ、タワーミル
に比べてはるかに大きい。そのため、縄を鈎う様なポー
ル連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
定環内壁面とポ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ヒ
に着床したポールが有する位置エネルギーを半径方向の
運動エネルギーのみに変換できるので、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、皿面に沿っ
て摺動するポールによっても粉砕作用が奏される。

また１皿面や固定環内壁面に設けた溝によってポール運
動に不規則性が封手されるので、粉砕効二（１が一段と
向上される。

従って、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源中位（例えば電
力原単位）を大幅に減少させることもＯｆ能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の構成説明図、第１図（ｈ）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。 ■、４．６・・・回転皿、　　７・・・固定環、Ｄ・・
・皿面、　　　　　　　Ｅ・・・固定環の内壁面、Ｆ・
・・溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸心が鉛直方向に設置されており、下方へ向
   かって拡径する円錐形状を有し、駆動装置によって回転
   される回転皿と、 上方へ向っ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固設された固定環と
   、を具備した粉砕装置であって、該装置内部には粉砕媒
   体が収容されており、前記回転皿の皿面及び固定環の内
   壁面の鉛直断面形状は、それぞれ凹に湾曲した形状であ
   ると共に、該皿面と内壁面とは連続的な円滑面を形成し
   ており、 かつ、前記回転皿の皿面及び固定環の内壁面の少なくと
   も一方に、複数条の溝を設けたことを特徴とする遠心流
   動粉砕装置。