JPS62125868A - 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】 ［産業上の利用分デ？］ 未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Ｊｇ、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、駆動ミル等各社の形式のも
のがあるが、回転皿を上向きに１１９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［Δ（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ｑ　１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はほぼ平面上の底面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。符り３は固定力／
へ−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、ホールは回転皿ｌ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−３の丁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図に示すような縦型ボールミルにおいて、粉砕作用
は主として回転皿ｌ、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−１−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ｌ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、従来の竪型ホ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ｌ、４の回転によりポールには遠心力が伺
１１．され、ポールはこの遠心力によって側面Ａを這い
上り１位置エネルギーをイ）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ゲされるから、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か可能とされている。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。

Ｌ問題点を解決するための手段コ 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。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、この皿面と固定項内壁面との一方又は双方に、
ホールの攪拌部材が設けられている。

（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作用が茗しく大きくなる
。

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、装置に投入さ
れたエネルギーのａスか極めて少ない。

更に、ポールが攪拌されることにより、粉砕効率が−・
段と向上される。

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、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−（１良く粉砕で
きる。

し実施例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」三方に
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１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、ポールの攪拌部材Ｆ１〜Ｆｊが突設され
ている。

第１図（ａ）においては、固定侵７の内壁面Ｅに、Ｌ字
形のアーム状の攪拌部材Ｆ１が、先端部を６下する姿勢
で固設されている。この攪拌部材Ｆ１は、所定間隔をお
いて円周方向に複数個設はゴれている。

この攪拌部材Ｆ１は、第１図（ｂ）に示すように、固定
環内壁面Ｅの水平方向の接線に対して傾斜した角度をと
るように設置しても良い。この場合、矢印方向に回転す
る回転皿の回転を迎える方向に、攪拌部材ＦＩの角度を
付けることにより、ポールの攪拌効果が著しく向上する
。

第１［Ｊ（ｃ）においては、回転皿６の略中位の高さの
皿面りに、攪拌部材Ｆ２が水上方向に張り出すように設
置されている。この攪拌部材Ｆ２は１円周方向に所定間
隔をおいて複数個設置されている。攪拌部材Ｆ２は、図
示の如く回転皿６の周縁よりも外方に出るように長いも
のとすれば、強いポール攪拌効果が得られるが１皿面り
がら若干突出する突起状のものとしても、一応のポール
攪拌効果が得られる。

第１図（ｄ）、（ｅ）においては、皿面りの周縁部分に
、円周方向に所定間隔をおいて複数個の攪拌部材Ｆ３が
突設されている。攪拌部材Ｆ３は、図示の如く、若干突
出する高さの小突起状のものであっても良く、また、回
転皿の約半分程度の高さまで達する柱状のものであって
も良い。なお、第１図（ｅ）は同（ｄ）　のｅ−ｅｆｆ
ｌ断面図である。

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、まず攪拌部材Ｆ、〜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（ｆ）を参照して説明する。

第１図（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環７の内壁面Ｅを這い
Ｌす、次いで該内壁面Ｅから敲れて回転皿６の皿面り上
にほぼ接線方向に円滑にｒｊ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動降下し、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１１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Ｐ：ｉ運動の他に１回転皿６の軸心回りを回転
する公転運動をも行ない、これらの二つの連動を合成し
た繍を糊うような螺旋進行連動を行なう。（なお、かか
るポールの迂〃Ｊ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の円周方向への連動を維
持しつつ内壁面Ｅ上を這い一ヒる連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、ホールの円周
方向速度（公転速１ハ）及びホールの這いＬ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１１を面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から膠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７ｊ）た位１４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１本発明においては、例えば第１図（ａ）〜（ｅ
）に示すように１皿面りあるいは固）ｊｌ環内壁壁面に
攪拌部材Ｆ１〜Ｆ３を設けであるが、これら攪拌部材Ｆ
１〜Ｆ１によりポールが被粉砕物と共に攪拌され、ポー
ルと被粉砕物質との接触頻度が高められる。また、ポー
ルの全体的な循環圧動にも不規則性が付与される。これ
により、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
回軸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ｆ
ＪＡ爾状波状波形って変動する。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、同一波形を繰返
す。

また１本発明者の研究によれば、皿面り及び内壁面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。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、（）４定ｂ：ｉ７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、末完１す１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ｎ６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７へツチ式の粉砕の双方
の型式とし得る。パ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ｒ１在な４体
７ａを装着すれば良い。ｊ！ｌ！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ｌＯ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りごれると共に
、その壁面を貫通するように多数のスリント又は小孔１
５が穿設されている。また、本実施例では、ポールの攪
拌部材として、固定環７の内壁面に攪拌部材ＦＩが設け
られている。該攪拌部材ＦＩ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
空気が導入り能とされている。

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「段（
図示せず）に接続されている。（捕集り段の」二流側に
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、回転皿６の軸心回
りの公転運動との合成による縄を細うような蝶旋運動を
行ない、その間で原料の粉砕を行なう、また、この運動
の他に、攪拌部材Ｆ、による攪拌を受ける空気導入管１
８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■９、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「段
において捕集される。

なお、ダク）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ｙ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、２００〜３００Ｏｒ　ｐｍ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。

なお上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、本発明の遠心流動粉砕袋と
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
回速数似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機構上、ポール
を押し分ける様にして攪拌杯又は回転プレートが回るの
でその抵抗が犬きくなりすぎ、あまりｌｉｔ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１−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
なポール運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
。

以にの通り、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、国定環内壁面から＃１脱して皿面
上に着床したポールが有する連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、攪拌部材によってポールが攪拌されるので、粉砕
効率が一段と向りされる。

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系中位（例えば電
力Ｅ′Ｘ１１１ｉ位）を大幅に減少させることも０丁能
とされる。

４．１１４面の筒中な説明 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、第１図（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！ｙＪ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 (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、粉砕媒体の攪拌部材が突設されていることを
   特徴とする遠心流動粉砕装置。