JPS62125869A - 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１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）は従来の縦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、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を這い上る丘下方向の摺動と、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＠１．４００回転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）
の文末装置ならば、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１ｉ丁能とされている。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？
ｃ５！１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、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１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
。また本装置は湿式タイプとなっており、’Ａ装置内被
粉砕物と混合補助媒体である水等の液体とを供給するた
めの手段と、装置内部から液体を排出するための手段と
を備えている。

［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犬きくな
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
れたエネルギーのロスが極めて少ない。

史に、本装置は水等の液体と共に攪拌粉砕される湿式タ
イプであるため、粉砕効率が向上すると共に、発塵も抑
制される。

本発明によれば、ヌラグ、ボルトランドセメントクリン
カ−１石灰石、石炭、雲母（マイカ）。

レン力原料、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）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。符号６は回転皿であり、回転軸が鉛直
方向に設若され、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１回転冊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而を形成している。

装置内には粉砕媒体であるポールが収容されており、供
給管１２によって被粉砕物と混合補助媒体である水等の
液体を供給するようになっている。

回転皿６の皿面りの一ヒ方位置には装置内の砕製物−液
体スラリかオーバーフローするための溢流口６Ａが形成
されており、この溢流口６Ａは回転皿６内を鉛直−上下
方向にのびる通路６Ｂに連通している。そのため回転皿
６の回転により装置内の液面りは、第１図（ａ）符号Ｌ
°で示すように、半径方向外周回収液面が一ヒがると共
に、装置内に供給管１２から連続して被粉砕物と液体と
が供給されるため液面は全体に上昇し、細かく粉砕され
て液面上に浮遊する砕製物は液体と共に溢流口６Ａに流
れ込むようになっている。溢流ロ６Ａ内に流れ込んだ砕
製物、液体スラリは脱水、乾燥処理されて製品となる。

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、まず装置内に混合媒体である
液体を供給しない状態におけるポールの運動について、
第１図（ｂ）を参照して説明する。

第１図（ｂ）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
北り、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０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ＩＪ！動の他に、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
た縄を綱うような螺旋進行運動を行なう、（なお、かか
るポー１しの２Ｉ！動を、本明細出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北に着床したポール
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１皿面りを転勤降下する際のＩＪ！動により
、内壁面Ｅを駆け一ヒる際に畳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１チ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、この降ド運動中にお
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、装置内に被粉砕物と共に混
合媒体である水等の液体も供給されて、いわゆる湿式粉
砕が行われているので、発塵が抑制されると共に、ポー
ルと被粉砕物とが良く攪拌、混合され、微粉砕を行うこ
とが＝ｒ能とされる。

装置内のスラリは、溢流口６Ａから波路６Ｂを経て粉砕
室外へ抜き出され、分級処理を受ける。

モして粗粒は粉砕室内へ戻され、細粒は必要に応して脱
水、乾燥処理を経て製品とされる。

なお１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
１回転皿は一定速度で回転される。回（ｂ）　ｔこおい
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、＋Ｔｒ度高速度
に復帰され、これを繰り返す。同（ｄ）においては、１
１η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
形を繰返す。

また、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。ＲＩ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＋　　Ｒ
２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′ｉｉｌ￥環
内壁而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、回（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駅馬の
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１０７の上部開口に開閉自在な４体７
ａ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仝体
構成の−・例を小す断面図である。

符号８は粉砕装置の氷体部分をＹａ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ＩＯ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’ｌｌｊ：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である石炭の投入
管１２Ａが設置されており、かつこの投入者・１２Ａを
取り巻くように水供給管１３が設けられている。

固定環７は、本実施例ではライナが内張すされると八に
、そのｒｐ面をＬＴ通するように多数のスリント又は小
孔１５か穿設されており、これらのスリ、ト又は小孔１
５から装置内に水が供給されるようになっている。また
本実施例では、回転１［Ｌ６の１（１１面りの上方位置
であって円周等分複数箇所に石炭−木スラリのオーバー
フロー用溢流口６Ａが形成されており、この溢流口６Ａ
は回転皿６内に設けられ鉛直方向にのびる通路６Ｂにつ
ながっている。

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
ーシング８及び固定環７外面との間に水導入室１７が区
画形成され、水導入管■８から水が導入可能とされてい
る。なお、側部力／＜　−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、底部力／＜−２Ｑがこのクリアランス１
９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、あるいは水
導入管を接続するなどして、この底部カバー２０内へも
水が導入【ｊｆ能とされている。

回転皿に形成されている通路６Ａは、粉粒体の抜出及び
搬送用の管路２１に接続ｙれている。

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′ぶせ集めるよう
構成されている。

このように＋１ｌＩ１１成された粉砕装置において、原
料である石炭は投入ｔ７　ｔ　２　ｐ、から、水は水供
給管１３からそれぞれ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の軸心回りの公転連動との
合成による縄を自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。水導入管１８から水導入室１７及
び底部カバー２０内に導入された木は、クリアランス１
９、スリ、ト又は小孔１５を通って粉砕室内に流入し、
所定間隔で管１２Ａ、１３から供給される石炭、氷と共
に、粉砕室内の石炭−水スラリの液面を−Ｌ昇させ、′
／？ｉ流ロ６Ａを介してオーバーフローさせる。

溢流１１６Ａからオーバ−フローした石炭−水スラリは
、流路６Ｂ、管路２１を介して分級装置２１Ａに送られ
、分級処理を受ける。そして、細粒はスラリｘＩとして
取り出され、脱水、乾燥等の次■二程へ送られる。なお
、このスラリＸ１は、固形分濃度が約７０ｉ量％程度と
なるような濃度調整処理や分散剤添加処理等を施して、
ＣＷＳ（石炭−水スラリ）燃料としても使用できる。

分級装置２１Ａで分離された粗粒分は管路２１を経て、
再度粉砕室内に戻される。

また、スリフト又は小孔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も、′９路２１Ｂによ
り、分級装置′６内に戻される。

なお第６図の実施例では、石炭投入管１２Ａの回りに水
供給管１３を設けているが、石炭投入管を水供給管１３
の回りに位置させ、投入石炭を溢流口６Ａから敲れた位
置に投入するようにすれば、投入されたばかりの石炭が
溢流ロ６Ａ内に入り込む度合が減少する。

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。

なおに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装置
においては、固定１；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］ 未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。

Ｉ！μ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１詞体内面について回るため、こ
の臨界回速数似上には「ｉ（（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体又は回転プレートか回るの
でその抵抗が大きくなりすぎ１　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−１−無制限に上げられる。勿論、技ｔｌｋｉ的ある
いは経済りの制約からある程度量上回転をＬげても無意
味となるが、その限界速度は前記のホールミルやアトラ
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
有利である。

以にの通り、本発明の遠心流動粉砕装置においては、固
定環内壁面とホ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連動エネルギー及び位置エネ
ルギーを半径方向の連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
奏されて粉砕効率が向−ヒする。

また、装置内に混合補助媒体としての水等の液体を供給
するようにしたので、発塵の抑制を図りつつ微粉砕がｒ
Ｉ丁能となる。さらに、粉砕室内での攪拌および砕製物
−液体スラリの外部への搬出がスムーズに行われる。

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原ｒｐ１位（例え
ば電力原単位）を大幅に減少させることもｉｊ丁能とさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は未発明の実施例に係る遠心流動粉砕装置
の断面図、第１図（ｂ）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４１４、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。 Ｄ・・・皿面、　　　　　　　Ｅ・・・固定環の内壁面
、■、４．６・・・回転皿、　　６Ａ・・・溢流口、６
Ｂ・・・通路、　　　　　　　７・・・固定環、１２・
・・被粉砕物および液体の供給管、１２Ａ・・・石炭投
入管、　　１３・・・水供給管。 ２１Ａ・・・分級装置。 特許出願人　宇部−！産株式会社 代　理　人　　弁理士　　重　野　　剛第１図 （ａ） 第２図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第３図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）代）（ｄ） 時間　　　　　　　　　　　　　　時間（ｅ） 時間 第４図 第５図 第６図 フ１

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、装置内部への液体供給手段と、装置内の液体の排
   出手段とを備えていることを特徴とする遠心流動粉砕装
   置。