JPH02500571A - 遠心粉砕機 - 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】 遠心粉砕機 発明の分野 本発明は材料の粉砕に関し、そしてさらに詳細には遠心粉砕機に関する。

本発明は、固体の分散及び機械化学的活性化のための採鉱、建設及び化学工業に 、さらにまた自動化生産ラインの模型を作るため及び科学技術に先立つ問題に関 連する対策を容易にするための研究設備に、その用途が見出されるものである。

発明の背景 円筒状内面を有する固定ハウジングと、振動供給手段と、シャフト上で回転可能 で、溝の中に自由に挿入されかつセパレータによって回転軸線に実質的に直角な 平面上に正確にロックされるボールを有するセパレータとを具備し、このボール の直径が粉砕されるべき材料を供給する方向に減少しまたボールの数がこの方向 に増加しているような、連続作用の遠心ボール粉砕機が知られている（ＳＵ、　 Ａ、　３９５１１１）。

連続作用遠心ボール粉砕機での材料の粉砕は、セパレータの回転により生じた遠 心力が作用するボールがハウジングの円筒状内壁に接触する点でこの材料の粒子 を粉砕することに基づいている。

この型の遠心粉砕機の特徴は、ハウジングの内面に沿って動く材料の層上での粉 砕ボールの走行の安定性が欠けることにもっばら基づいて振動する粉砕ボールに よって生じた低い動力の衝撃脈動にあり、さらにこの材料はハウジングの円筒状 壁に付着して柔い基層を形成し、これが粉砕効率を減少し、材料の流れを妨げ、 そしてボールの作用に影響を及ぼす。

さらに、摩擦作動表面を有し、またシャフト上に同軸に配設されかつボールで満 たされた空洞を有しているセパレータを収容するハウジングに取付けられたフィ ーダを具備している、連続作用遠心粉砕機が知られている（ＳＵ、　Ａ、　９２ ５３８６参照）。

このセパレータの１つの側壁は粉砕ボールの直径に等しい貫通孔を有し、粉砕ボ ールはセパレータの回転中この貫通孔に入りハウジングのリブと係合するように なっている。

この遠心粉砕機は次のように作動する。セパレータの回転により生じた遠心力は ボールをセパレータの内壁に移動させそしてこれらボールは一列の層に積重ねら れる。それに加えて、壁に近接する層のボールの部分はセパレータの貫通孔に入 る。これらのボールは転勤させられリブと周期的に衝突するハウジングの作動表 面上を摺動し、それにより衝撃エネルギが回転するセパレータの空洞内にある残 りのボールに移動され、これらのボールは幾何学形状と相互作用の動力的条件と により不揃いに動く。重要なことは、より多くの数のボールがセパレータの空洞 に充填され、ボールの相互作用の振動数はより高くなりまたボールが衝突の間で 飛ぶ距離はより小さくなる。反対に、セパレータの空洞に充填するボールの数の 減少は、ボール間の低い振動数の相互作用とボールが衝突の間で走行する距離の 増加と衝突の間のより長い周期とをもたらす。

フィーダからセパレータの空洞へ配送された最初の材料は、空気の乱れた流れと 不揃いに動くボールによって作用を受け、そしてボールの衝突が生じる時点で開 口されたセパレータの貫通孔を介してハウジングの作動表面上のリブに対して押 しつけられる。不揃いに動くボールの動的相互作用により材料はセパレータの空 洞中で予備的に処理され、一方、材料の主要のかつこれに続く処理段階はハウジ ングの作動表面のリブに対するボールの衝突に基づいている。したがって、セパ レータの空洞内で不揃いに運動するボールの設計はもっばら、セパレータの貫通 孔の中にあるボールがリブからのはね返りに続いてハウジングの作動表面へ素早 く復帰するのを保証するよう制限される。これと同時に、この作用を行っている 間、セパレータの空洞内にあるボールが貫通孔内のボールと相互に作用したとき 回転脈動が得られこれらボールの間に摩擦が生じると共にエネルギの損失とボー ルの摩耗とが生じるようになる。さらに、セパレータの貫通孔の中にあるボール が１つの円弧を回って貫通孔の壁と接触し、これがまた摩擦のためのエネルギの 損失を助長させる。セパレータの空洞内のボールの数を減少させることは、貫通 孔内のボールの飛行する時間を延ばしそのためハウジングの作動表面上に加えら れる衝撃の振動数が減少することになるが、摩擦のためのエネルギの損失を少な くする。セパレータの空洞内にあるボールと貫通孔内にあるボールの不揃いの運 動はボールの摩耗を早め、粉砕過程と活性化とを遅くし、これに、エネルギの損 失と、粉砕される材料との高い振動数の相互作用のもとての安定した周期的な振 動衝撃運動が不可能となることとが伴う。

さらに、水平位置又は傾斜位置での上記構造の遠心粉砕機はハウジングの作動表 面の頂部と底部での材料の不均一な分布のために、十分な活性化と粉砕の細かさ とが得られない。

粉砕機の軸線が垂直に配置されている場合には、重力のもとての材料が加速され た速度は作動表面における材料の滞留時間を減少させそのため材料の粉砕工程の 効率を低下させるものであった。粘性材料の粉砕の時は、この材料が作動表面に 付着しその放出口に向う運動を遅くするので、粉砕機の出力容量は低下するよう になる。さらに、この粉砕機の構造は試剤を所望の比率で作動表面に直接均一に 分配することができない。

発明の要約 本発明は、その構造を変更することを通じて、材料の分散と機械的及び化学的活 性化とに結合された工程を効率的に行うのに必要な高い衝撃振動数を持ったボー ルの安定かつ周期的な振動作用を保証する、遠心粉砕機を提供することを目的と するものである。

本発明のこの目的は、ハウジングに取付けられたフィーダを具備し、このハウジ ングの作動表面が、シャフトに取付けられかつハウジングの内側に同軸に配置さ れてハウジングの作動表面と環状クリアランスを区画形成し、また空洞と側壁の 複数の貫通孔とを有するセパレータと、このセパレータの空洞内に置かれた複数 のボールとを収容し、このボールのうちのあるボールがセパレータの回転中セパ レータの側壁の貫通孔を介してハウジングのリブと相互に作用し、セパレータの 空洞が、セパレータと共にボールの直径の０．１倍と１．０倍との間の環状クリ アランスを区画形成するバッフルを収容し、セパレータとハウジングの作動表面 との間の環状クリアランスがボールの直径の０．１倍と０．５倍との間の大きさ であり、またセパレータの貫通孔が溝の形式である、遠心粉砕機により実現され る。

好ましくは、本発明の遠心粉砕機のバッフルは、セパレータのシャフトと同軸に 配設されたシャフト上に取付けられる。

その側壁が溝を有するセパレータ内にバッフルを設けると共に環状クリアランス を形成することは、ボールにより加えられた衝撃の非常に高い振動数を持った、 ボールの作動表面に対する周期的振動衝撃を保証し、それによりさらに効率的な 粉砕と活性化と共に工程の改良された運動をもたらすようにする。

好ましくは、バッフルはこれに試剤を供給するための空洞を有している。

望ましくは、バッフルの側壁には試剤をバッフルの空洞からセパレータの空洞に 供給するためのノズルが設けられる。

これらノズルは変化する断面であるのが望ましい。

これらノズルの軸線はバッフルの回転軸線に対しある角度をなすのが有利である 。

重要なことには、バッフルの側壁のノズルはらせん状の線を回って配置される。

上記のことから、バッフル内に空洞を設けることはノズルへの試剤の均一な分配 を保証する。ノズルの上記の配置は均一化と全作動表面に付着した材料の掃除２ を向上させる。

好ましくは、バッフルは金属セラミックから構成される。

これは、他の材料と比べて金属セラミックの大きな弾性係数のためボールがバッ フルに衝突したときの変形のためのエネルギ損失を減少させ、これが工程のため に与えられたエネルギの総量が変らずに材料処理に直接消費されるエネルギの占 める割合の増加を助長し、それにより分散と活性化の効率を増大させる。

望ましくは、セパレータの側壁の谷溝はセパレータの回転軸線に向って分岐して いる。

好ましくは、各連続した溝は先行する溝とセパレータの端面とに対し偏倚してい る。

このような溝の配置はセパレータ溝の駆動壁とボールとの点接触をもたらし、ボ ールと駆動壁との衝突の繰返しを阻止し、そしてボールをハウジングの作動表面 上に均一に分配することができそれにより摩擦のためのエネルギ損失を減少し、 全ての係合表面の摩耗を遅らせ、遠心粉砕機の耐用寿命を延ばすことができる。

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面と関連して特定の好適な実施態様を参照することにより以下 にさらに詳細に記載される。図面において、 第１図は本発明の遠心粉砕機の縦断面図、第２図は第１図に示される遠心粉砕機 の■−■線に沿った断面図を示し、 第３図はボールがハウジングのリブに衝突したときのこのボールの位置を示す、 第１図の粉砕機の■−■線に沿った断面図であり、 第４図はボールがバッフルに衝突したときのボールの位置を示す第３図と同様な 図である。

発明を実施する最良の態様 遠心粉砕機は、材料を放出するためのパイプ３を有する固定されたハウジング２ に取付けられたフィーダ１　（第１図）と、その内側作動表面５がリブ６（第２ 図）を有する冷却空洞４とを具備している。ハウジング２（第１図）内でシャフ ト７に同軸にセパレータ８が取付けられ、このセパレータ８はハウジング２の作 動表面５と共に環状クリアランス９を区画形成している。セパレータ８はボール １１によって占有された空洞１０を有し、一方、側壁１２は溝１３の形式の貫通 孔を有している。

セパレータ８の空洞１０はセパレータのシャフト７と同軸にバッフル１５を収容 し、環状クリアランス１６がセパレータ８とバッフル１５との間に区画形成され ている。環状クリアランス９はボール１１の直径の０．１倍から１．０倍である 。

バッフル１５は空洞１７を有し、またバッフル１５のシャフト１４は試剤の供給 を容易にするため中空となっている。バッフル１５の側壁は変化する断面のノズ ル１９を有し、これらノズル１９の軸線はバッフル１５の回転軸線２ｏに対しあ る角をなしており、この側壁１８のノズルはらせん状の線２１を回って配置され ている。セパレータ８の側壁１２の谷溝はバッフルの回転軸線２０と一致するセ パレータ８の回転軸線に向って分岐しており、各連続する溝１３は先行する溝１ ３とセパレータ８の端面２２に対して偏倚し、これらの谷溝１３はさらにセパレ ータの回転軸線と平行に配置されまた駆動壁である壁２３（第３図）を有してい る。

この遠心粉砕機は次のように作動する。駆動装置（図示しない）がセパレータ８ （第１図）を回転する。空洞ｌｏ内にあるボール１１は周辺に向って遠心力で押 しつけられ、すなわちボールはセパレータ８の側壁１２に形成された溝１３の中 に入り谷溝１３に沿って均一に拡散し、ハウジング２の作動表面５と回転セパレ ータ８の溝１３とボール１１に係合して回転するバッフル１５の側壁１８とによ って区画形成された空間内で、安定しかつ周期的な振動衝撃運動を開始する。

フィーダ１を通って供給された最初の材料は、遠心力の作用と乱れた空気の流れ とによりハウジング２の作動表面５上に投げ出されこの作動表面に均一に拡散さ れそして放出バイブ３へと移動し、またボール１１により加えられる衝撃を受け る。この材料はそのためその一部が破壊されまた一部が乱された結晶格子の形式 でエネルギを貯え、すなわち活性化される。

これに加え、ガス状又は液体の試剤が中空シャフト１４に沿って供給源（図示し ない）からバッフル１５の空洞１７に配送されそして作動表面５に供給されまた 回転軸線２０とある角度をなしかつらせん状の線２１に沿って配置されている可 変断面のノズル１９を通って環状クリアランス９と１６に供給される。可変断面 のノズル１９内で加速されて、この試剤がボール１１の表面、壁２３、セパレー タ８の溝１３及びハウジング２の作動表面５に向って投入され、これらに付着す る材料に作用してこれを掃除し、またガス又は液体の噴流がこの材料を搬送して これを移動させるようにし、均質化を増進し、またこの試剤を節約するようにす る。

ボール１１の運動は以下のように考えられる。セパレータ８（第３図）がその壁 ２３に関して角速度ｗ１で回転しボール１１を押し進め又は押し動かし、ボール １１はハウジング２の作動表面５上を転勤した後速度Ｕでリブ６に衝突する。

リブ６と衝突して係合することによりボールはその走行方向を変え、そして速度 Ｖで直線００．に沿って動きバッフル１５の側壁１８に衝突し再び方向を変え、 直線ｏ１ｏ２（第４図）に沿って速度ｖ１で動きハウジング２の作動表面５に衝 突する。そしてボール１１の運動サイクルは次のリブ６に衝突した後繰返される 。

セパレータ８の空洞１０内に取付けられた堅いバッフル壁１５（第１．２図）が あることはボール１１のリブ６への衝突に続くハウジング２の作動表面５への復 帰を容易にしボール１１と処理すべき材料との係合の頻度を増し、そして粉砕又 は活性化の過程の運動特性を向上させる。

金属セラミックで構成されかつタングステン合金を含み高い弾性係数を有してい るバッフル壁１５は、衝突中のプラスチックの変形と関連するボール１１のエネ ルギ損失を減少させ、直接消費されるエネルギの割合を増加して機械に与えられ るエネルギの量を変えないで材料を処理するようにし、それにより分散及び活性 化の効率が増大される。

バッフル壁１５がセパレータ８のシャフト７と同軸にシャフト１４に固定されて いることにより、バッフル壁１５の側壁１８へのボール１１の衝突はバッフル壁 １５に対する運動ボールのエネルギの移動を伴いそれによりバッフル壁を回転し 安定した作動条件て・角速度Ｗ。が得られる。

それに加えて、並進及び回転運動を行うボール１１からのエネルギの移動は最小 となるが、それはボール１１の表面における点の直線速度とバッフル１５の側壁 １８の表面における点の直線速度とが等しくなりそしてこれらの接触点における 相対的な滑り作用が減少されその結果摩擦のためのエネルギの損失が減少される ことになるからである。

バッフル壁１５の安定した角速度Ｗ。によりボール１１は壁１８と衝突した後ハ ウジング２の作動表面５に対する衝突点を通って描かれた半径に対して角度７（ 第４図）をなす。

この結果、処理されている材料は圧縮応力と剪断応力との間の不変の関係のもと に主としてボール１１から衝撃を受けることになる。

このような応力と応力との間の関係を変えるために、シャフト１４はバッフル壁 １５　（第１図）に、角速度Ｗ０とは異なりかつ上記のバッフル壁１５の自由回 転の条件と同一の角速度を付与する。この目的のため、シャフト１４は駆動装置 （図示しない）に連結される。

バッフル１５との動的相互作用の過程において、ボール１１は、それ自身の軸線 に対するその回転の角速度とはね返りの方向での直線速度とを変化させて圧縮方 向と剪断方向との間の関係に変化を生じるよう材料に作用するようになり、その 結果、粉砕と活性化の条件を変えそれによりこの提案された粉砕機の作動能力を 増進させるものとなる。

ボール１１の直径の０から１．３倍に及ぶバッフル１５とセパレータ８との間の 環状クリアランス１６は振動衝撃運動にとって必要である。この環状クリアラン ス１６がボール１１の直径の０．１倍より小さい時は、セパレータ８とバッフル １５とは出発材料の粒子により動かなくなりその結果セパレータ８は急な動きで 始動し、これがためボール１１の不安定かつ不定期の振動衝撃運動が生じそれに より粉砕又は活性化の過程の効率が減少される。

反対に、ボール１１の直径の１．０倍より大きい環状クリアランス１６はバッフ ル１５の側壁１８とセパレータ８の側壁１２の内面との間でボール１１の詰まり が生じ、又はその代りに、ボール１１が一方の溝１３から他方の溝へ移動するよ うになる。この結果、ボール１１の振動衝撃運動は妨げられて溝１３の中でボー ル１１の詰まりが生じる。

セパレータ８とハウジング２の作動表面５との間の環状クリアランス９をボール １１の直径の０．１から０．５倍の大きさとすることはボール１１の大きさと粉 砕される材料の粒子との間のおおよその関係が約１：１０、すなわち１００胴の ボール大きさに対し粉砕される材料の大きさが１０ｍｍである関係によって、決 められる。さらに、ボール１１の直径の０．１倍より小さい粒子は材料処理の効 率を減少させることになるが、その理由は、この場合に駆動壁２３上でのボール １１の反作用が回転軸線２０とのボール１１の幾何学中心とを結ぶ直線に接近す るようになり、そして材料の粒子に衝突するとボール１１は最小抵抗の経路に沿 って走行するようになり、すなわちボールが材料の粒子を粉砕しないで溝１３に 押しつけられるようになるからである。環状クリアランス９の大きさがボール１ １の直径の０．５倍を超過すると、ボールは予め圧縮された状態で作動するよう になり、これは駆動壁２３とボール１１との間の摩擦のためにエネルギの余分の 損失を伴いそのためその摩耗を早めることになる。

上記の点に鑑み、前記の範囲内の環状クリアランスを設けることは、高い振動数 のもとにボールにより生じた安定かつ周期的な振動衝撃を伴う、粉砕される材料 の分散と活性化とを保証するものである。

さらに、セパレータ８とバッフル壁１５との回転軸線２０に向って分岐している セパレータ８の溝１３はまた、ボール１１の振動衝撃運動を保証しまたボール１ １がリブ６に衝突したときの摩擦に対する損失を減少させそのためセパレータ８ の壁２３の摩耗が減少することになる。

溝１３が相互に対しまたセパレータの端面２２に対し変位していることは、作動 中ボール１１をハウジング２の作動表面５の長手方向に均一に分配することを可 能にし、これが作動表面５とリブ６との均一な摩耗を促進しそのためこの遠心粉 砕機の耐用寿命を延ばすことができる。

産業上の適用性 本発明は固体の粉砕と機械的及び化学的活性化とに結合された工程ラインに、自 動化された鉱石調合に、及び新しい特性を持った材料を得る目的での特別分析の ための粉砕された標本の調製に、利用することができる。

ＦＦｉ、２ ＦＩＧ、Ｊ 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．ハウジング（２）に取付けられたフィーダ（１）を具備し、このハウジング の作動表面（５）がリブ（６）を有しまたこのハウジングが、シャフト（７）に 取付けられかつハウジング（２）内部に同軸に配設されてハウジング（２）の作 動表面（５）と共に環状クリアランス（９）を区画形成し空洞（１０）と側壁（ １２）の複数の貫通孔とを有するセパレータ（８）と、このセパレータ（８）の 空洞（１０）内に置かれたボール（１１）とを収容し、これらボールのうちのあ るボールがセパレータ（８）の回転中セパレータ（８）の側壁（１２）の貫通孔 を介してハウジング（２）のリブ（６）と相互に作用する、遠心粉砕機において 、セパレータ（８）の空洞（１０）が、セパレータ（８）と共にボール（１１） の直径の０．１倍と１．０倍の間の環状クリアランス（１６）を区画形成するバ ッフル（１５）を収容し、セパレータ（８）とハウジング（２）の作動表面（５ ）との間の環状クリアランス（９）がボール（１１）の直径の０．１倍と０．５ 倍との間の大きさであり、またセパレータ（８）の貫通孔が溝（１３）の形式で あることを特徴とする遠心粉砕機。
2. ２．バッフル（１５）がセパレータ（８）のシャフト（７）と同軸に配設された シャフト（１４）に取付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載 の遠心粉砕機。
3. ３．バッフル（１５）がこれに試剤を供給するための空洞（１７）を有している ことを特徴とするとする請求の範囲第１項又は第２項に記載の遠心粉砕機。
4. ４．バッフル（１５）の側壁（１８）には試剤をバッフル（１５）の空洞（１７ ）からセパレータ（８）の空洞（１０）へ供給するためのノズル（１９）が設け られていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の遠心粉砕機。
5. ５．ノズル（１９）が変化する断面を有していることを特徴とする請求の範囲第 ４項に記載の遠心粉砕機。
6. ６．ノズル（１９）の軸線がバッフル（１５）の回転軸線（２０）に対してある 角度をなしていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の遠心粉砕機。
7. ７．バッフル（１５）の側壁（１８）のノズル（１９）がらせん状の線（２１） を回って配置されていることを特徴とする請求の範囲第４項から第６項のいずれ かに記載の遠心粉砕機。
8. ８．バッフル（１５）が金属セラミックから構成されていることを特徴とする請 求の範囲第１項から第６項に記載の遠心粉砕機。
9. ９．セパレータ（８）の側面の各溝（１３）がセパレータ（８）の回転軸線（２ ０）に向って分岐していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の遠心粉砕 機。
10. １０．各連続する溝（１３）が先行する溝（１３）とセパレータ（８）の端面（ ２２）とに対し偏倚されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項に 記載の遠心粉砕機。
11. １１．各溝（１３）がセパレータ（８）の回転軸線（２０）と平行に走行してい ることを特徴とする請求の範囲第９項又は第１０項に記載の遠心粉砕機。