JPH0365251A - 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
動さ嫂て原料の粉砕を連続的に行なうようにした湿式の
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６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、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（＃顆間６０−
２６５３７９．８０−２６８８６７〜２６６８７２．６
１−９９７４５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［発明が解決しようと
する課題］ ところが、被粉砕物が窒化硅素、炭化硅素等のセラミッ
クスや磁性材料、電子材料、あるいは顔料、塗料の原料
となる微粉末の微粉砕に際して、例えば、１００ＩＬの
ものを０．５ル程度のサブミクロン微粉末を得るために
は、乾式の遠心流動粉砕装置では粉砕された微粉末同志
の凝集のために解砕等の余分な処理が必要で、サブミク
ロン粒子を安定的に得ることは非常に困難であった。

また、製品の粒径分布は大きな拡がりのあるものしか得
られず、サブミクロン粒子を中心として幅の狭い粒径分
布を得ることが困難であった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の装置においては、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、湿式粉砕方式とし。

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略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
れている湿式の遠心流動粉砕装置であって、 該回転皿の下側に流体の導入口を備え、流体の移送径路
を形成するための容器を配設し。

該回転皿の回転に伴なって溢流する被粉砕物の粉末を含
有する固液二相流体の排出口を設け、該排出口と前記導
入口との間に湿式分級機、循環タンク、循環ポンプを配
設した構成とした。

［作用］ 本発明の遠心流動粉砕装置においては、被粉砕物に水等
の流体を加え、回転皿を鉛直軸心回りに回転する結果、
微粉末を含有した固液二相流体は排出口から溢流し、湿
式分級機によって所要の分級点以下の微粉末を含んだ流
体と分級点以上の粗粉を含んだ流体とに分別される。粗
粉を含んだ流体は循環タンクを経由した後、循環ポンプ
の駆動力によって回転皿の下側に配設された容器の導入
口から移送径路を経由して回転皿と固定環との間の微小
隙間より粉砕装置の粉砕室内へ入り、以下同様の循環を
繰返すことによって、連続的な操業が実施される。

装置内の被粉砕物は時間の経過とともに微細となり、一
定時間経過後に所要の粉末粒径を有する製品が得られる
が、この滞留時間の制御は循環ポンプの吐出流量によっ
てコントロールする。したがって、特にサブミクロン粒
子を得るための超微粉砕を行なう必要のあるときには、
ある一定時間吐出ポンプの駆動を止めて所要時間経過後
に再び運転を行なって排出するセミパッチ式の運転も行
なうことができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明の実施例装置の全体縦断面図、第２図は
本発明の他の実施例を示す要部縦断面図である。

図において、符号１は固定環、２は回転皿、３は回転軸
、４は軸受箱、５は軸継手、６は可変速電動機、７はケ
ーシング、８は被粉砕物の投入シュート、９は架台、１
０は容器、１１は流体の導入口、１２は流体の移動径路
、１２ａはドレン抜き、１３は排出口、１４は湿式分級
機、１５は循環タンク、１６は循環ポンプ、２０は粉砕
室である０回転皿２はケーシング７に固設された軸受箱
４内の軸受によって支承されて懸垂され、ケーシング７
の頂部に固設される可変速電動機６によって回転駆動さ
れる。

一方、回転皿２の下側には流体の移送径路１２を形成す
るように容器１０が配設され、中心付近に流体の導入口
１１が設けである。１２＆はドレン抜きである。

また、粉砕室２０の上端付近の固定環ｌには流体が溢流
する排出口１３が設けてあり、導入口１Ｌとの間に湿式
分ａ４’ｌ１４．循環タンク１５゜循環ポンプ１６が直
列に連結されている。

また、第２図に示す本発明の他の実施例においては、回
転皿２は下側より軸受箱４の軸受４＆によって支承され
、回転軸３の駆動により回転される。

次に、第２図を参照して固定環１および回転皿２の構成
について詳細に説明する。

固定環１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
、）１ｂが最も拡径している。固定環１は、該中部ｌｂ
から下方部分（以下、下部という、）ｌｅ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１Ａ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ｔｉ径する形状であり
、かつ、該内壁面１Ａは縦断面が略凹状に湾曲している
。該内壁面は第１図のように直線であってもかまわない
、なお、固定環工の中部１ｂの外周面にはフランジ２５
が突設され、該フランジ２５が容器１０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では先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１と回転皿２
との間の微小な隙間２ｂ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３４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３４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。

前記容器１０には空気等の気体の導入口３５が穿設され
、気体を導入して軸受箱４の冷却を行なう。

また、移送径路１２と軸中央の軸受部との境界には軸封
（オイルシール）３６が設けられる。

このように構成された湿式の遠心流動粉砕装置のよる粉
砕原料の粉砕工程について次に説明する。

予め、粉砕室２０内には１例えば、球状のボールからな
る粉砕媒体が多数装入されている。まず、水などの液体
を一定比率で混合攪拌して調整された粉砕材料を投入シ
ュート８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１の内壁面ＩＡと皿
面２Ａとを循環する円運動（矢印Ｓ）と、回転皿２の軸
心回りの公転運動との合成による縄を絢うような螺旋運
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、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１の内壁面１Ａを這い上り、その這い上る力が重
心より小さくなると該内壁面ＩＡから離れて回転皿２の
皿面２Ａ上に落下する。

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へ向けて移動される。

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
動を合成した縄を綱うような螺旋進行運動（遠心流ａ）
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ＩＡ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）および粉砕媒体の遣い」ニリ
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との温
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、皿面２Ａを転勤降下する際の運動により、内壁
面１Ａ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。

このようにして、粉砕された微粉末を含む固液二相流体
は導入口１１から注入された流体が回転皿２と固定環１
との間の円環状の微小隙間２ｎを経由して粉砕室２０に
入り、水位が上昇して排出口１３から溢流していく、溢
流していく流体は上澄液であることから微粉砕された粉
末のうち比較的粒径の細かい粒子を多く含んだものであ
り、製品として系外かち取り出すのに好都合である。排
出口１３から流れ出た流体は次に湿式分級機１４に入り
、分級され、分級点以下の粒子を多く含有した流体は次
工程である脱水、濃縮、乾燥されて製品として処理され
る。一方、湿式分級機１４から出た粗粉を多く含んだ流
体は循環タンク１５で貯溜された後、水を補充されたう
え、循環ポンプ１６で流量制御されながら導入口上１へ
戻されて循環流を形成する。したがって、粉砕室２０内
の循環流のほかに粉砕装置外の径路を経由する循環流を
有するので、粉砕室２０内の粉砕された微粉末のうち比
較的粒径の細かい微粉末を選択的に系外にとり出すこと
になるので、過粉砕が起こりにくく安定的に微粉末をと
り出し易く、粉砕効率が向上するとともに、比較的粒度
の揃った１幅の狭い粒径分布の製品が得られる。すなわ
ち、湿式分級ｆｉ１４のほかに、粉砕装置を溢流して流
体が出ていくときに微粉末の予備分級が行なわれるので
、粉砕装置内に予備分級機を有しているといえる。

特に、サブミクロン以下の超微粉を多く得たい場合や被
粉砕性の良好でない原料の場合には粉砕時間を長時間と
する必要があるので、この場合には循環ポンプ１６を経
由する第２の循環流の流量を小さくするか、循環ポンプ
１６を連続でなく間欠運転として装置内の滞留時間を増
加する等の、いわゆる、セミパッチ式運転も可能である
。

また１回転皿２の最下点にプラグを設け、これを開栓す
ることにより、ドレン抜き１２ａから粉砕室２０内の固
液二相流体を湿式分級１１１４へ導くことによるバッチ
運転も可能である。

なお、湿式分級機１４は、湿式サイクロンや遠心分級機
等が利用される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の湿式の遠心流動粉砕装置
においては、回転皿内の流体を溢流させる排出口を有し
、かつ、分級后の流体を装置内へ戻す循環流を形成しで
あるので、比較的粒径の小さい微粉末を選択的に排出す
ることができる。したがって、過粉砕が少なく粉砕効率
が向上するとともに、比較的粒度の揃った幅の狭い粒径
分布の製品が安定的に、かつ、連続的に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置の全体縦断面図、第２図は他の実施
例を示す要部縦断面図である。 １・・・・・・固定環、　　　　　２・・・・・・回転
皿、２ｎ・・・微小隙間、　　　８・・・・・・投入シ
ュート、ｌＯ・・・・・・容器、　　　　　１１・・・
・・・導入口、１２・・・・・・移送径路、　　　１２
ａ・・・ドレン抜き、１３・・・・・・排出口、　　　
　１４・・・・・・湿式分級機、１５・・・・・・循環
タンク、　　１６・・・・・・循環ポンプ。

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略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
   れている湿式の遠心流動粉砕装置であって、 該回転皿の下側に流体の導入口を備え、流体の移送径路
   を形成するための容器を配設し、該回転皿の回転に伴な
   って溢流する被粉砕物の粉末を含有する固液二相流体の
   排出口を設け、該排出口と前記導入口との間に湿式分級
   機、循環タンク、循環ポンプを配設してなる遠心流動粉
   砕装置。