JPS62241561A - 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］ 未発明は粉砕装置に関するものである。更に詳しくは、
外周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訝し、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３図（＆）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。符号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。

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上に落
下する。

第３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３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３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を這い上る上下方向の摺動と、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ｌ、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
、位置エネルギを得るようになる。しかしながら、第３
図の従来例では、このポールが得た位置エネルギは、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３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３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の幾らかは速度エネルギに変
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が粉砕ならびに摩砕作用以外に消
費され易く、エネルギ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］ かかる問題点を解決した装置として、水出願人は特願昭
６０−２６５３７９号にて遠心流動粉砕装置を提案した
。この特願昭６０−２６５３７９号の遠心流動粉砕装置
は、第２図に示すように、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設置された外周環とを備
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、回転皿の皿面及び外周環の内壁面は、それぞれ凹
に湾曲した鉛直断面形状となっている。更に、この皿面
と外周環の内壁面とは連続的な円滑面を形成している。

　而して、本発明の遠心流動粉砕装置は、上記特願昭６
０−２６５３７９号の遠心流動粉砕装置を単位体とし、
この単位体を複数個、上下に重ね合せた構成としたもの
である。

［作用］ 遠心流動粉砕装置では、側面が固定面または逆回転面に
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泳動するので、ポ
ールが側壁を這い上る際に得た位置エネルギを速度エネ
ルギに効率良く変換することができ、装置に投入された
エネルギのロスが極めて少ない。

本発明によれば、スラグ、ボルトランドセメントタリン
力、石灰石、石炭、雲母（マイカ）、アルミナ等のセラ
ミックなど、各種の物質を効率良く粉砕できる。

而して、本発明では、遠心流動粉砕装置の単位体を、複
数個、」二下に重ね合せであるので、同一般６面積でも
多量の原料の粉砕を行なうことができる。

また、遠心流動粉砕装置単位体毎にポール径を変え、被
粉砕物を複数の単位体を通して粉砕するようにもできる
。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第２図は本発明の実施例に係る遠心流動粉砕装置の単位
体の断面図である。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。

符号７は外周環であり、回転皿６の外周を囲むように回
転皿６と同軸的に周設されている。外周環７は上方に向
って縮径する形状のものであり、外周環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
５図に示すように、１核外周環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、外周頌７の内壁面Ｅは、共に門に
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。

次に上記単位体の粉砕作用について説明する。

回転皿６と外周環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、この速度エネルギによっ
て外周環７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外周環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
公転運動をも行ない、これらの二つの運動を合成した縄
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が固定されているとき、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。また
、内壁面Ｅが逆回転しているときには、速度差はさらに
大きくなる。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ロスが極めて少な
い。更に、皿面りを泳動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を半径方向への運
動エネルギ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
に摺動するから、この降下運動中においても原料の摩砕
が行なわれる。

第１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は遠心流動粉砕装置の単位体であって、複数個（
本実施例では４個）上下に重ねた構成となっている。最
上段の単位体８はカバー９で覆われ、回転皿６の上端を
支持するための軸体９ａが該カバー９を貫通配置されて
いる。なお、各段の単位体８の回転皿６は一体とされて
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
介して電動機等の駆動装置２ａに連結されている。

各段の単位体８の外周環７を貫通して原料の投入管１２
が設置されている。また、カバー９には、微粉分を気流
搬送して排出するためのダクト１４が接続されている。

外周環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。外周環７の外周面には側部カバー
１６が周設されており、この側部カバー１６と外周環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。

一方、各段の単位体８の回転皿６の外周縁と外周環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が最下段の単位体８のクリアランス１９
の下側を覆うように周設されている。また、最下段の単
位体を除き、各回転皿６には通気用の小孔１９ａが開設
されている。なお、本実施例では、空気導入管２０ａを
接続するなどの手段により、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
、最下段の単位体８の回転皿６の外周繰下側には、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から各単位体８内に投
入される。回転皿６の回転に伴ってポール２３は外周環
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
伴って一つ上段側の単位体８を経て（最上段の単位体８
では直に）、ダク）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。

第６図および第７図は、同一粉砕原料であるアルミナあ
るいはマイカに対する、従来例と本発明における粉砕粒
度分布の比較を示す、第６図、第７図において横軸は粒
子径（Ｉｉ、ｍ）、縦軸は篩残分（％）を示１７、ＡＬ
士鉛砕原斜　ＢＬ士大金明による粒度分布、Ｃは従来例
による粒度分布を示す。

第６図、第７図とも従来例に比べて本発明の方が微粉砕
領域にあり、粉砕特性下漬れていることがわかる。

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、上記実施例では、各単位体８にそれぞれ原料を投
入しているが、最上段の単位体８にのみ原料を供給し、
クリアランス１９及び小孔１９ａを通して下段側の単位
体８に流下させるようにしても良い、この場合、上段側
から順次、ポール径を小さくすることにより、効率良く
微粉砕できる。

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、ポールの運動に不規則性が与えられ、摩砕作
用が向上される。

第４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４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
南状波形に従って変動する。また、同（ｅ）においては
、ｓ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、単位体の皿面り及び内
壁面Ｅは、第５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、外周環７の下端部の内
径をＲ２とした場合、外周環７の下部の隅角部も円弧形
状の断面形状とし、その円弧を描く半径ΔＲをΔＲ＝Ｒ
ＩＲ２とすると、面の連続がなめらかとなって好適であ
ることも認められた。

また、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。

［発明の効果コ 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棒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（外周環）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、縄を横う様なポ
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。

以上の通り、本発明の遠心流動粉砕装置においては、外
周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、外周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運動エネルギおよび位置エネ
ルギを半径方向の運動エネルギのみに変換できるので、
装置に投入されたエネルギ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。

さらに、本発明においては、単位体を上下に多段に積み
重ねた構成となっているから、設置スペースの節減のほ
か、駆動装置を共通化することらに、上段から下段に向
ってシリーズに接続することにより、高効率で微粉砕す
ることもできる。

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が可能とさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図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図は単位体の断面図、第３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４図（ａ）〜（ｅ）は回転皿回転速度の説明図、第５
図は異なる実施例装置の縦断面図、第６図及び第７図は
、それぞれ本発明と従来のものとの粉砕効果の違いを示
す粒子径−篩残分線図である。 １．４．６・・・回転皿、　７・・・外周環、Ｄ・・・
皿面、　　　　　　　Ｅ・・・外周環の内壁面。 特許出願人　　宇部興産株式会社 ｔ←　　　便　　　　人　　　　　　　＃　Ｐ■十　　
　舌　　　撃５　　　　　　剛第１図 第２図 第３図 第４図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ） （ｃ）　　　　　　　　’（ｄ） （ｅ） 時間 第５図 第６図 粒子径（、ｕｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）遠心流動粉砕装置の単位体を複数個上下に重ねた
   遠心流動粉砕装置であって、該単位体は、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周設され、静止もし
   くは前記回転皿と逆方向に回転駆動する外周環と、内部
   に収容された粉砕媒体とを備え、前記回転皿の皿面及び
   外周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。