JPH02303548A - 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。さらに詳しくは
、外周環および回転皿を備えており、装置内部に収容し
た鋼球またはセラミックスポール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、竪形ミルなど各種の形式の
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またはセラ
ミックスポール等の粉砕媒体（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
。

古くから用いられているこの種の竪型ボールミルにおい
ては、粉砕ならびに摩砕作用が弱い、あるいは装置に投
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。

そこで１本出願人は、次のごとき回転皿および固定環を
有する遠心流動粉砕装置を特許出願した。（特願昭６０
−２６５３７９．６０−２６６８６７〜２６６８７２．
６１−９９７４５等）。

この回転皿は回転軸心が縦方向に向いていて。

少なくとも中央部分が下方に向かって拡径する皿面を有
し、かつ該皿面の縦断面が凹状に湾曲している形状の回
転自在な皿状のものである。

固定環は、少なくとも上部が上方に向かって縮径する内
壁面を有し、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形
状であり、前記回転皿と同軸的に周設されて静止してい
る。

そして、遠心流動装置は、前記回転皿の皿面と固定環の
内壁面とが、回転皿と固定環との間の微小隙間を除いて
、連続的な円滑面に形成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、有機物等その比重が特に小さい極軽量１例え
ば、比重が０．１−０．５程度の砕料であったり、外部
から圧力をかけても砕料自身が薄片状で圧力を除けば元
の形状に復元してしまうもの、すなわち、ビニール、ポ
リエチレン等の合成樹脂や、木材、雲母等や、摩擦係数
が非常に小さく、つるつるしたものは、上述の粉砕装置
においても粉砕が困難で、かつ、サブミクロン粒子の領
域まで多量に粉砕することは非常に困難であった。

これらの現象の理由として考えられることは、これらの
砕料の特異な性質（比重小、薄片状、摩擦係数小）の故
に、粉砕中に粉砕媒体と粉砕装置の粉砕部内面との間に
介在することが少なく、多くは粉砕媒体の上部に存在し
、粉砕エネルギが有効にこれらの砕料に与えられないこ
とに由るものと考えられる。

［課題を解決するための手段］ 本発明の装置においては１以上の課題を解決して有効な
粉砕によるこれら砕料のサブミクロン粒子を多く得るた
めに、 回転軸心が縦方向に向いていて、少なくとも中央部分が
下方に向かって拡径する皿面を有し、かつ該皿面の縦断
面が凹状に湾曲している形状の回転自在な円状の回転皿
と。

少なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有し
、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形状であり、
前記回転皿と同軸的に周設されて静止している固定環と
を具備し。

前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが１回転皿と固定
環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に形成さ
れている遠心流動粉砕装置において。

前記固定環の円周内面の縦方向もしくは傾斜方向に少な
くとも１つ以上の突起部材を沿設した構成とした。

［作用］ 本発明の遠心流動粉砕装置は、固定環の円周内面の縦方
向もしくは傾斜方向に少なくとも１つ以上の突起部材を
沿設しであるので、粉砕原料としてその比重が特に小さ
い極軽量や外力を加えると容易に変形して粉砕しにくい
もの（例えばビニール、ポリエチレン等の合成樹脂、木
材、雲母等）や摩耗係数が小さくつるつるして粉砕し難
いもの（以上を総称して難砕物質という）を投入して粉
砕するとき、粉砕媒体であるポールと粉砕原料とは回転
皿の皿面と固定環の内壁面とで囲まれる粉砕室内で、回
転皿の回転速度よりも遅い速度で円周方向に公転しなが
ら、皿面と内壁面を循環する上下方向の円運動をも行な
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（この運動は遠心流動と通称されている。）を
行なう途中で、突然前記突起部材に衝突して螺旋進行運
動がそこで阻止され、その突起部材の壁面あるいは斜面
に沿って落下する。こうして突起部材の設けていない従
来の遠心流動粉砕装置では、比重の軽い難砕物質からな
る粉砕原料は多くの場合運動中ポールの上側に集まり粉
砕の進行が抑制されるという現象を、本発明の装置にお
いては回避して粉砕原料の上にポールが落下するように
なる。前記の突起部材は固定環の円周内面に少なくとも
１個。

通常は等ピッチで複数個設けるので、螺旋進行運動が間
欠的に破壊され、その都度粉砕原料は皿面や内壁面とポ
ール間に介在することになり、今までのものに比べて粉
砕の進行が早いので粉砕効率が向上する。

［実施例］ 以下１図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

第１図は実施例装置の全体側面図、第２図は要部縦断面
図、第３図は第１図ｍ−■視を示す概略平面図、第４図
は他の実施例装置の要部縦断面図、第５図は第４図ｖ−
ｖ視の概略平面図である。

図において、符号１は固定環、２は回転皿である。固定
環１は底面がプレート３で封じられたドラム状ケーシン
グ４の上側に固設され、該プレート３は脚柱５により支
承されている０回転皿２には支持ブロック６が固設され
、該支持ブロック６はベアリング装置７を介して前記プ
レート３に支持されている。すなわち、プレート３の中
央部分には開口８が穿設され、ベアリングハウジング９
のフランジ部１０が該開口８の綾部に係止され。

ポルト１１により固定されている。支持ブロック６の下
側には駆動軸１２が連結されており、該駆動軸１２は継
手１３を介して減速４１１４の出力軸１５に連結されて
いる。符号１７は駆動用の可変速型のモータであり、減
速機１４に連結されている。

回転皿２の上側には蓋部材１８が取り付けられている。

該蓋部材１８はその下端外周にフランジ１９を備えてお
り、該フランジ１９が固定環ｌの上端外周縁に突設され
たフランジ２０上に載置され、ポルト２１により固定さ
れている０Ｍ部材１８の中央には排出管２２が設置され
、該排出管２２内は固定環１２回転皿２および蓋部材１
８で囲まれる粉砕または改質のための室（以下、粉砕室
という、）２３内に連通している０Ｍ部材１８には投入
管２４が設けられており、該投入管２４内は粉砕室２３
内に連通している。

次に、第２図を参照して固定環ｌおよび回転皿２の構成
について詳細に説明する。

固定環ｌは軸心方向を鉛直方向にして設置された環形状
のものであり、高さ方向の中途部分（以下、中部という
、）ｌｂが最も拡径している。固定環１は、該中部１ｂ
から下方部分（以下、下部という、）ｌｃが下方に向か
ってわずかに縮径し。

該中部から上方部分（以下、上部という、）１ａは上方
に向かって縮径している。したがって、該固定環ｌの内
壁面ＩＡは下部１ｃから中部１ｂに向かってわずかに拡
径し、中部１ｂは略鉛直であり、中部１ｂから上部１ａ
に向かって縮径する形状であり、かつ該内壁面ＩＡは縦
断面が凹状に湾曲している。なお、固定環１の中部１ｂ
の外周面にはフランジ２５が突設され、該フランジ２５
がケーシング３の上端外周に突設されたフランジ２６に
載置され、ポルト２７により固定されている。

回転皿２の皿面２Ａは、中央部分２ａでは下方に向かっ
て拡径する形状であり、該中央部分にひき続く中間部分
２ｂでは略々水平であり、該中間部分２ｂにひき続く外
周部分２Ｃでは上方に向かって拡径する形状である。こ
の皿面２Ａは全体として凹状に湾曲しており、前記固定
環１の内壁面ＩＡと該皿面２Ａとは固定環ｌと回転皿２
どの間の微小な隙間２９を除いて連続的な円滑面を形成
している。

回転皿２の中央部分には尖頭のキャップ３０が装着され
、ポルト３１により止め付けられている。

回転皿２の中央部分には軸孔３２が穿設され、前記支持
ブロック６の上端が該軸孔３２に嵌入されている。上記
ポルト３１の下端は該支持ブロック６の上端に設けられ
たピース３３に螺合されている。

なお、図示はしないが、固定環１の内壁面ＩＡと回転皿
２の皿面２Ａにはそれぞれライナが装着されている。

また、固定環１の円周内面の縦方向には円周４ケ所に突
起部材５０が沿設されている。

前記プレート３には空気等の気体の導入口３４が穿設さ
れ、配管３５を介して気体をケーシング４内の気体室３
６に導入可能としである。

また、前記排出管２２にはバッグフィルタなどの粉体捕
集手段（図示略）が接続されている。

このように構成された遠心流動粉砕装置による難砕物質
からなる粉砕原料の粉砕工程について次に説明する。

予め、粉砕室２３内には１例えば、球状のポールからな
る粉砕媒体が多数装入されている。まず、粉砕原料を投
入管２４から装置内に投入する０回転皿２の回転に伴っ
て粉砕原料および粉砕媒体は固定環ｌの内壁面ＩＡと皿
面２Ａとを循環する円運動（矢印Ｓ）と１回転皿２の軸
心回りの公転運動との合成による縄を掬うような螺旋運
動（遠心流動）を行ない、その間で粉砕原料の摩砕また
は剥ぎ取りを行なう。

すなわち１回転皿２を回転させると、粉砕媒体は遠心力
により外周方向に移動され、この速度エネルギによって
固定環ｌの内壁面ＬＡを這い上り、その這い上る力が重
力より小さくなったら次いで該内壁面ＩＡから離れて回
転皿２の皿面２Ａ上に落下する０皿面２Ａ上に移動した
粉砕媒体はこの皿面２Ａに沿って再び固定環ｌへ向けて
移動されまた、回転皿２を回転させると、粉砕媒体は回
転皿２の回転速度よりも遅い速度で円周方向に公転する
。したがって、粉砕媒体は、前述のように皿面２Ａと内
壁面ＩＡを循環する上下方向の円運動Ｓの他に、回転皿
２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絢うような螺旋進行運動（遠
心流動）を行なう。

このように、粉砕媒体は回転皿２の円周方向への運動を
維持しつつ内壁面ｌＡを這い上る運動を行なうのである
が、この内壁面ＩＡが固定されているとき、粉砕媒体の
円周方向速度（公転速度）および粉砕媒体の這い上り速
度との合成速度がそのまま内壁面ＩＡと粉砕媒体の速度
差になる。したがって、粉砕媒体と内壁面ＩＡとの速度
差は極めて大きなものとなり、内壁面ＩＡ上を移動する
際の粉砕媒体の作用による摩砕作用は著しく強いものと
なる。

さらに、内壁面ＩＡから離脱して皿面２Ａ上に着床した
粉砕媒体は、この皿面２Ａに沿って滑らかに転がり落ち
るので１皿面２Ａを転勤降下する際の運動により、内壁
面ＩＡ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、粉砕媒体に
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
、剥離作用に有効に利用することができる。さらに、皿
面２Ａに沿って降下する際は、粉砕媒体はこの皿面２Ａ
と摺動するから、この降下運動中においても摩砕または
剥離が行なわれる。

以上述べた粉砕室における粉砕作用（摩砕、剥離等も含
む）は、比重が１よりはるかに大きい硬質で、かつ、脆
性のある材質、例えば、シリカ。

アルミナやセラミックスなど好適に実施されるが、比重
が１よりはるかに小さい極軽品や合成樹脂。

木材、雲母など外力を加えても容易に変形し、外力を取
り去れば元の状態に直ちに復元する材質のもの、さらに
、摩擦係数が小さく、表面がつるつるして把持しにくい
材質のもの等、いわゆる、難砕物質から成る粉砕原料の
粉砕においては、粉砕原料が粉砕媒体と粉砕面との間に
介在することが少なく、シたがって有効な粉砕エネルギ
の伝達が行なわれないので粉砕性能が極めて悪い。

したがって１本発明の遠心流動粉砕装置においては、第
１図、第２図に示すように突起部材５０を設けて、前述
した螺旋進行運動を間欠的に破壊して、その結果、粉砕
原料の粉砕媒体〜粉砕面間の介在を多くして粉砕を効率
良く進行させようとするものである。

すなわち、粉砕作業中、回転皿と固定環とで形成される
円環状空間をスパイラル状に進行する粉砕媒体と粉砕原
料の集合体は、突起部材５０の側面に衝突して連動エネ
ルギを失なって突起部材５０の側面に沿って落下するが
、この際に、今まで粉砕媒体より上に多く集まっていた
粉砕原料は、この配分状況が変化して粉砕媒体の下にも
多く分布するようになる。

以上のようにして、その後また正常な螺旋進行運動に復
起するが、次に配設された突起部材に当接して落下する
。つまり、本発明の装置では突起部材への当接による落
下作用と螺旋進行運動が交互に間欠的に切り換わること
によって、極軽量や難砕物質の粉砕において見られてい
た粉砕原料のはい上がり現象（ポールの上側に粉砕原料
が多く集まる現象）をできるだけ破壊して、これらの原
料を効率良く粉砕しようとするものである。

第１図、第２図、第３図では突起部材５０は鉛直に固定
環１内面に沿設したが、第４図、第５図に示す他の実施
例のように、鉛直面に対して傾角θを有した傾斜方向に
も取付けることもできる。

この場合、θは５°〜２０°程度が落下の状態が望まし
い。

以上のように粉砕が進行するが、粉砕が終了後の材料の
排出については、次のとおりである。すなわち、配管３
５．気体室３６および間隙２９から粉砕室２３内に適当
量の空気を導入しておき、前記したような遠心流動粉砕
を一定時間継続すると、粉砕原料が摩砕あるいは剥ぎ取
りにより剥離され、微粉末は空気とともに排出管２２か
ら搬出される。なお１本発明の遠心流動粉砕装置の頂部
に分級機を設けて、所要の微粉末のみ排出させるように
しても良い。

なお、遠心流動粉砕している粉砕原料および粉砕媒体中
に隙間２９から気体が吹き込まれるので。

粉砕原料の微粉末は直ちに気流搬送されて排出される。

このため、一旦開離された微粉末が再び母体物質に付着
することがない。

勿論、粉砕室２３内への空気の導入は、配管３５からの
空気の吹込みで行なう代りに排出管２２からの吸引で行
なうこともできる。

このようにして、粉砕しにくい極軽量や難砕材質の粉砕
原料を確実に粉砕することができ、高純度の粉砕原料を
効率良く得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の遠心流動粉砕装置におい
ては、突起部材の存在により、間欠的に粉砕媒体と粉砕
原料が螺旋進行運動を間欠的に破壊され、突起部材の側
面に沿って落下するので、比重が１よりはるかに小さい
粉砕原料、外力に対して弾性変形し、外力の除去により
容易に元の形状に復元したり、摩擦係数が小さく表面が
円滑な、いわゆる難砕物質の微粉砕を効率良く実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置の全体側面図、第２図は要部縦断面
図、第３図は第１図■−ｍ視を示す概略平面図、第４図
は他の実施例装置の要部縦断面図。 第５図は第４図ｖ−ｖ視の概略平面図である。 ｌ・・・・・・固定環、　　　　２・・・・・・回転皿
、ＩＡ・・・内壁面、　　　　２人・・・皿面、３・・
・・・・プレート、　　　　４・・・・・・ケーシング
、１４・・・・・・減速機、　　　１７・・・・・・モ
ータ、１８・・・・・・蓋部材、２２・・・・・・排出
管、２３・・・・・・粉砕室、２４・・・・・・投入管
、２９・・・・・・隙間、　　　　　５０・・・・・・
突起部材。 特許出願人　　宇部興産株式会社 第１１！！

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸心が縦方向に向いていて、少なくとも中央
   部分が下方に向かって拡径する皿面を有し、かつ該皿面
   の縦断面が凹状に湾曲している形状の回転自在な円状の
   回転皿と、 少なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有し
   、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形状であり、
   前記回転皿と同軸的に周設されて静止している固定環と
   を具備し、 前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが、回転皿と固定
   環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に形成さ
   れている遠心流動粉砕装置において、 前記固定環の円周内面の縦方向もしくは傾斜方向に少な
   くとも１つ以上の突起部材を沿設したことを特徴とする
   遠心流動粉砕装置。