JPS62129156A - 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あり、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、竪型ミル等各種の型式のも
のがおるが、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
す慨略的な断面図でおる。符号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１はほぼ平面
上の底面Ｂと、上方に向って拡径する１頃斜した側面Ａ
とを１佑えている。

符号３は固定カバーであって、リング形状をなし、その
内面は半円形の新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がら側面Ａ７Ｅｌ−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肴成例を示
す概略的な断面図でおる。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間１点〕 第２図に示すような竪型ボールミルにおいて、ｆＳ９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、いわゆる摩昨方式でおる。この運動に
は、ポールが側面Ａを這い上る上下方向の１讃勤と、回
転皿側面Ａの円周方向の速度とポールの回転ＩＩＤ、　
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−３下面から落下するポー
ルは円錐形状部５の側面Ｃで跳ね退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ルルギ
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で跳ね退されるので、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、破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。

（間璽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前記
回転軸心の両側に有し、軸心を含む任意の一溜断面にお
いて、一方側の円錐形成面の最下点と、同一くミ画面内
の対向する円錐形成面の最下点とを結ぶ画線が軸心に斜
交し、かつ、駆動装置によって回転される回転皿と、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［・憤え、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。

〔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、ポールと側面どの円周方向速度差が大きくな
り、この側面部分にお【プる粉砕作用が著しく大きく／
よる。

また、ポールが回転皿の皿面に沿って転勤するので、ホ
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恒めて少ない。

更に、回転皿の円錐形成面の最下点の高さが、円周一回
転する間に正弦波状に変化するため、ポールおよび被（
分砕物質が回転運動と同時に上下方向の運動をも行なう
ため、ポールと被粉砕物質の・動きが不規則となり、：
扮弄芸会が増大する結果、粉砕効率が一〇と向上する。

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、各種の物質を閥めて効率良く、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）〜（ｂ）は本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の断面図でおる。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
ナ６ａ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＠７は固定環であり、固定器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）さ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、最小ボール径の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￥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ほぼ連続した面を形成してい
る。

次に上記実施例装置の作動について説明する。

第１図（ａ）において、回転皿６と固定環７とで囲まれ
る粉砕室内にボールを収容し、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、ボ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の内室面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。皿面り上に移動した
ボ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、固定器６を回転させると、ボールは回転皿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、
ボールは、前述のように皿面りと内室面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
公転運動をも行ない、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運動を行なう。（なお、かかるボ
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、ボールは回転皿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、ボールの円周
方向速度（公転速度）及びボールの這い上り速度との合
成速度がそのまま内壁［ＩＤＥとボールの速度差になる
。従って、ボールと内壁面Ｅとの速度差は、極めて大き
なものとなり、内里面Ｅ上を移動する際のボールの粉砕
ならびに摩砕作用は著しく強いものとなる。

更に、内室面Ｅから離脱して皿面り上に着床したボール
は、この皿面りに沿って滑らかに転がり落ちるので、ボ
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、ボール
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、ボールはこ
の皿面りと開動するから、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（ｂ）に示す
ように、軸心を含む任意の一縦断面において、一方の円
錐形成面の最下点Ｘ１と同一縦断面内の対向する円錐形
成面の最下点×２とを結ぶ直線Ｘ−Ｘが、一般には軸心
と直交せず、たとえば前記２直＠Ｘ−ＸとＹ−Ｙとがな
す角度θが、一回転３６０°変化する間にθ＝７０°〜
１１０゜〜７０’となるように形成するので、前記２直
線が直交する場合（すなわちθ＝９０°で一定）に比べ
て、ボールおよび被破砕物質は、前記の皿面りと内室面
を循環する上下運動と回転皿６の軸心回りの公転運動の
上に、更に、回転皿６の一回転中の最下点の上下速動が
付加されるので、一段と不規則な運動となり、粉砕は会
が増大する結果１、粉砕効率は更に向上する。

なお、本発明の遠心流動粉砕装置においては、回転皿の
回転適度は一定としても良いので必るが、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、ボ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おる。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涌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退され、こ
の減速状態で所定時間回転し！＝後、再度高速度に復帰
され、これを、撮り返す。同（ｃｉ）においては、回転
数はＦＥＨ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逼し、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、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
。

なお、上記実施においては、回転皿６の下部外周面と固
定環７の円周面とは、相互に干渉しないようにするため
、第４図に示すように、同一の点を中心とする円弧面を
形成しており、回転皿６の外周面半径をＲ１、（５）定
環７の内周面半径をＲ２とすると、Ｒ２はＲ１よりわず
かに大きくその差異△Ｒ＝Ｒ２−Ｒ１は、たとえば、最
小ボール径の１０〜３０％とする。

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の上部月日に開閉自在な蓋体７ａ
を装着すれば良い。連続式の粉砕装置は、次の第５図に
例示される。

第５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す。

符号８は粉砕装置の本体部分を■うケーシングであって
、固定環７は連続部材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は肌性でおって、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
、軸嘔手、減速液溝等を介して電動芸等の原動装置に連
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６ａ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１５が穿Ｊ２されている。固定環７外面の底部とケー
シング８内面との間には底部カバー２０が周設されてお
り、この底部カバー２０とケーシング８及び固定環７外
面との間に空気導入苗］７が５亘形成され、空気導入管
１８がら空気が導入可能とされている。

広実座例では、回転皿６の下部と固￥環７の下部内面と
底部カバーとで形成される空間１６にも透孔を開設する
か、おるいは空気導入管を接続するなどして、空気が導
入可能とされている。

本実施例では、回転ｌｌ１１６の下部と固定環７の下部
内面と底部カバー２０とで形成される空間１６にも、透
孔を開設するか、おるいは空気導入管を接続するなどし
て、空気が導入可能とされている。

底部カバー２０及び前記空気導入至１６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、スクレーバ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の接涜部へ向けて奇ぜ集めるよう、＠成されている
。

なお、ダクト１４はバッグフィルタ等の：勿体補集手段
（図示せず）に接続されている。（捕集手段の上流ｍ１
］に会釈手段を８２置しても良い。）このように構成さ
れた＠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の回転に伴ってボール２３は固定
環７の内藍面と四面とを循環する円運動および最下点の
上下運りＪと、回転皿６の軸心回りの公転運動との合成
による縄を伺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。空気導入管１８から空気導入苗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
を通って粉砕苗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、ボールは３〜７０ｍｍ程度の直径のものが
好適である。

〔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
門に比較すると次の特徴がおる。

すなわち、ボールミル等の横型の粉砕はでは回転数が大
きくなると粉砕体が胴体内面について回るため、この臨
界回速数取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、ボール
を押し分ける様にして攪拌枠また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おる程度以上回
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、縄を約う様なボール運動を高速で採用
できるので、本発明の装置にあける特色である、摩砕作
用に対して極めて有利である。

以上の通り、本発明の遠心流動粉砕装置においては、固
定環内壁面とボールとの速度停が大きくなり、粉砕作用
が倒れている。また、固定環内壁面から離脱して皿面上
に着床したボールが有する運動エネルギーおよび位置エ
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ボールによっても粉砕
作用が秦される。

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原単位（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）、（ｂ）は本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の断面図、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図および
第５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。 特許出願人　　　宇部興産株式会社 第１図 （ａ） （ｂ） 第３図 （ｅ） 第４図 ◇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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前記回転軸心の両側に有し、軸心を
   含む任意の一縦断面において、一方側の円錐形成面の最
   下点と、同一縦断面内の対向する円錐形成面の最下点と
   を結ぶ直線が軸心に斜交し、かつ、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球面状の環形状を有し、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いることを特徴とす
   る遠心流動粉砕装置。