JPS62125866A

JPS62125866A - 遠心流動粉砕装置

Info

Publication number: JPS62125866A
Application number: JP26686985A
Authority: JP
Inventors: 武谷　国男; 井上　順明; 樋口　忠明
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1985-11-27
Publication date: 1987-06-08
Anticipated expiration: 2005-11-27
Also published as: JPH0234658B2

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、ポールという、）を循環連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Ｉ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
軸心回りに回転回部とされている０回転皿１はほぼ平面
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から側面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、次い
で固定カバー３から離脱して底面Ｂ七に落下する。

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の下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１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」二下方向の摺動と、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ｌ
、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
′Ｆ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−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４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回旋とされている。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、従来の縦型ボールミルと通称される粉砕装
とにおいては、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１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、その軸心を鉛直方向にして設置され
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。回転皿は、回転軸心が鉛直方向となるように
設置されており、かつド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ＩＩ而と固定環の内壁面とは連続的な円滑面を形成
している。

而して、第１の発明においては、回転皿を該回転皿軸心
が固定環軸心から偏倚させて設置し、これによって皿面
と固定項内壁面との間隔を円周方向において不均等にし
である。

また、第２の発明においては、回転皿を、その軸心回り
に不対称な形状とし、これによって皿面と固定環内壁面
との間隔を円周方向において不均等にしである。

［作用］本発明の遠心流動粉砕装とでは、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著し
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、ヒ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。

更に、皿面と固定環内壁面との間隔が不均等になってい
るので、ポール遅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、ポルトランドセメントクリン
カ−１石灰石、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］以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）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。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１没置され、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、第１
図（ａ）、及び同図のｂ−ｂ断面図を示す（ｂ）におい
て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、
その軸心方向を鉛直方向にして固設されている。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撤に接触してい
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１例えば、最小ポール径の１
０〜３０％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。

なお、図示の如く、第１図（ａ）、（ｂ）の装置におい
ては、回転皿６の軸心Ｘ、は、固定環７の軸心ｘ２から
偏倚している。また、第１図（Ｃ）、（ｄ）（（ｃ）図
のｄ−ｄ断面図）の装置においては１回転皿６は水平断
面が楕円形であり、回転皿６の軸心Ｘ＋回りに非対称な
円錐類似形状とされている。そして、これら構成とする
ことにより、皿面と固定環内壁面との間隔が円周方向に
おいて不均等となっている。

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、まず回転皿６が軸心Ｘ１回り
に対称な形状であり、かつ該回転皿６の軸心ｘＩと固定
環軸心ｘ２とが一致するように、没けられている装置に
おけるポールの運動につぃて、第１図（ｅ）（モ面図）
、（ｆ）を参照して説明する。　第１図（ｅ）、（ｆ）
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を介して回転皿６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ＩＪ１７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の皿面り上にほぼ接
線方向に円滑に着床する。

皿面ＤＬ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、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
公転圧動をも行ない、これらの二つの運動を合成した縄
を細うような螺旋進行連動を行なう、（なお、かかるポ
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、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、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
となり、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ができるから、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
さる。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Ｆ運動中においても原
料の粉砕が行なわれる。

而して１本発明においては、皿面りと固定環内壁面Ｅと
の間隔が不均等になっているので、ポールの全体的な循
環運動にも不規則性が付与される。これにより、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０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。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緑変す。

また、本発明者の研究によれば、皿面り及び内ｌす面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。Ｒ＋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Ｒ
２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ΔＲをΔＲ＝　Ｒ＋　　
Ｒ２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、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（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、連続式の粉砕とバッチ式の粉砕の双方の
型式とし得る。バッ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。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、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、回転皿６が
、その軸心回りに不対称な形状（第１図（Ｃ）、Ｃｄ　
、）参照）とされている。

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
ージにグ８及び固定環７外面との間に空気導入室Ｉ７が
区画形成され、空気導入管工８から空気が導入可能とさ
れている。なお、側部カバ−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。

底部力／＜−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２１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内に落下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）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。（捕集手段の上流側に分
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。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＠６０軸心回り
の公転圧動との合成による縄を絢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。また１回転皿６が
不対称な形状とされているので、ポール連動に不規則性
が付与され、粉砕作用が強められる。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、分級手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、第６図の実施例において、回転皿６を、その軸心
が固定環７の軸心から偏倚する構成（第１図（ａ）、（
ｂ）参照）としても良く、同様の効率的な粉砕を行なわ
せることが可能である。

な８Ｉ−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、Ｕ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！Ａ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、アトライタやタワーミルではそのａ橋上、ポール
を押し分ける様にして攪拌杯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５′−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、縄を綱う様な
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右利である。

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上
に着床したポールが有する正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、回転皿の軸心位置を偏倚させるか、あるいは回転
皿をその軸心回りに不対称な形状としたので、ポール連
動に不規則性が封手され、粉砕効率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、粉砕効二
Ｖを大幅に高め、かつ粉砕に要する動力原ｒｉ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）〜（ｄ）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（ｅ）、（ｆ）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。１．４．６・・・・・・回転皿、　７・・・・・・固定
環、Ｄ・・・・・・皿面、　　　Ｅ・・・・・・固定環
の内壁面。

Claims

【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
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、その軸心を鉛直方向にして固設された固
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、前記回転皿は、その回転軸心が固定環の軸心から
偏倚して設置され、前記皿面と固定環内壁面との間隔が
円周方向において不均等とされていることを特徴とする
遠心流動粉砕装置。
（２）回転軸心が鉛直方向に設置されており、下方へ向
って拡径する略円錐形状を有し、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、その軸心を鉛直方向にして固設された固
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、前記回転皿は、その回転軸心回りに不対称な形状
であり、前記皿面と固定環内壁面との間隔が円周方向に
おいて不均等とされていることを特徴とする遠心流動粉
砕装置。