JPS62125865A - 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、回転皿をヒ向きに設置し、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。）を循環連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
０回転皿１はほぼ平面状の底面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は固定カバ
ーであって、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ｌの回転に伴って、底面Ｂから
側面Ａを這い」ニリ１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　ｈに落下する。

第２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２図（ｂ）の従来例に
おいては２回転皿４はその中央部に円錐形状部５を有し
ており、固定力ノー−３のＦ面からａ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２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ｌ、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１−下方向の摺動と１回転
皿側面Ａの円周方向の速度とポールの回転皿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Ｊ、閏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−３Ｆ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
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で跳ね返されるので、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袋
ごにおいては、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。

し問題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１；り置された
固定環とを備え、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、回転皿の皿面及び固定環の内壁面は
、それぞれ門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。更に固定環の内方に電圧印加により固定環との間
に電場を発生させる電極部材が設けられている・ ［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転動するので、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極めて少ない。

また、粉砕効果は固定環内周面位置において著しいが、
転動摩擦によりあるいは電界の形成によりｎＦ電した原
料は、静電気力により固定環に吸引され、固定環内周面
にとどまるので、粉砕効率が一段と向トされる。

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、各種の物質を極めて効率
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）は本発明の第１の実施例に係る遠
心流動粉砕装置の縦断面図及び平断面図（（ｂ）図は（
ａ）図のｂ−ｂ断面図）である。

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１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は固定環であり、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の外周縁部とは摺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、固定環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。

而して、固定環７の内方位置には、環状の電極部材Ｆが
設けられている。電極部材Ｆは固定環７からのびる絶縁
されたアーム３０によって回り市めされて支持されてい
る。固定環７と電極部材Ｆとは極性変換袋Ｗ１４２の組
込まれた高圧電源４０に接続されており、両者間に高電
圧が印加されて電場が生じるようになっている。極性変
換装置４２は、第１図（Ｃ）に示すように、電極となる
固定環７と電極部材Ｆとの極性を交番して切変えるよう
になっている。第１図（Ｃ）において、ｔｌは固定環７
を陽極とする（電極部材Ｆを陰極とする）時間、む２は
固定ｇＩ７をｒＡ極とする（７１！極部材Ｆを陽極とす
る）時間を示している。

装置内には、ポールが収納されており、ＪＡ装置内投入
された原料は電極への高電圧の印加、例えばイオンシャ
ワー等によって負に帯電する。第１図（ｃ）のし１で示
す時間内では、固定環７が陽極側となる電場がかかり、
原料には陽極である固定環７方向への吸引力が作用して
固定環に一時的に吸着保持される。この固定環７の内周
面では最も粉砕効果が著しく、ここでの滞留時間が長く
なる程、原料の粉砕効率が高まることになる。なお、第
１図（Ｃ）のｔ２で示す時間内では固定環７は陰極とな
り、固定環７に吸着されていた原料は反発力を得てスム
ースに移動可能である。

第１図（ｄ）は本発明の第２の実施例を示すもので、固
定環７を鉛直方向複数個（図では５個）のリング状の部
分（７Ａ〜７Ｅ）に分割し、絶縁材５０を介して一体化
している。固定環７を構成する各分割体７Ａ〜７Ｅはそ
れぞれ独立した高圧電源４０Ａ〜４０Ｈに接続されてお
り、第１図（ｅ）に示されるように固定環７の鉛直方向
下方部はど高電圧（ＶＡ　＜ＶＢ　＜ＶＣ＜ＶＤ　＜Ｖ
Ｅ　）が印加されて段階的に強い電場が形成されるよう
になっている。その他は前記第１の実施例と同様である
ため同一の符号を付し、その説明を省略する。

この：ｊ′Ｓ２の実施例は、固定環７の内周面位置であ
っても鉛直上下方向において粉砕効果が異なることに着
目し１回転中心から離れた位置、即ち遠心力が最も大き
く粉砕効果の著しい固定環７の底部程原料を長く留め得
るようにし、粉砕効率をさらに向ヒさせようとするもの
である。

次に４二足実施例装置の作動について説明する。

説明を明瞭とするために、まず電場をかけない状７９に
おけるポールの運動について、第１図（ｆ）を参照して
説明する。

第１図（ｆ）において、回転皿６と固定環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、
この速度エネルギーによって固定環７の内壁面Ｅを這い
−ｌニリ、次いで該内壁面Ｅから離れて回転皿６の皿面
Ｄ　Ｊ二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
び固定環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Ｉｌｌ　
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駆動を行なう。（なお、か
かるポールのＩＪ！勅を、木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は固定されているので、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。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ホール
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ーロスが極めて少
ない。更に、皿面りを転動降ド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、ポール
に一旦付ゲ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、ポールはこ
の皿面りと摺動するから、この降下連動中においても原
料の粉砕が行なわれる。

而して、本発明においては１例えば第１図（ａ）（ｂ）
（ｄ）に示すように、電極部材Ｆを固定環７に対向させ
て設け、高電圧を印加することにより電場を形成し、帯
電した原料を固定環７内周面に一時的に滞留させるよう
になっている。

固定環内周面は粉砕作用が最も著しい場所であり、原料
がここに長く滞留することにより粉砕効率が向上する。

なお、第１図（ｄ）に示す実施例において、電極の極性
の切換間隔（第１図（Ｃ）参照）は、原料の粉砕要求細
度によりｔ＋、ｔ２の長さをＡ”１すればよく、Ｌｌを
長くすればそれだけ原料や原料粉末の固定環７内周面で
の滞留時間が長くなってさらに粉砕が進み、Ｍｉ微粉砕
も可能となる。

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０回転数を変動させるこ
とにより、ポールの運動に強い不規則性が生えられ、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ある。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（高速度うで
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６回（ｄ）においては、回転数は鋸
歯状波形に従って変動する。また、同（ｅ）において、
鋸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り返す。

また、本発明者の研究によれば、皿面り及び内壁面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。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、固定環７の下端部の内径をＲ２
とした場合、固定環７の下部の隅角部も円弧形状断面形
状とし、その円弧を描く半径ΔＲをΔＲ＝　ＲＩＲ２と
すると面の連続が滑らかとなって好適であることも認め
られた。

なお、上記実施例においては、回転皿６の下部外周面と
、固定環７の下端内周面とは、皿面りと固定環内壁面Ｅ
とが形成する凹曲面の最低レベルの部位において対向し
ている。しかしながら、本発明においては、第５図に示
すように、該対向部位を該最低レベルと異なる位置に配
置するよう構成しても良い、第５図（ａ）においては、
対向部位Ｔが最低レベル部位Ｓよりも外周側に配置され
ており、同（ｂ）においては、対向部位Ｔが最低レベル
部位Ｓよりも内周側に配置されている。

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。パ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の上部開口に開閉自在な蓋体７ａ
を装着すれば良い、連続式の粉砕装置は、次の第６図、
第７図に例示される。

第６図および第７図は本発明装置を実際に稼動させる場
合の装置全体構成例を示す断面図である。

符号８は粉砕装置の本体部分を覆うケーシングであって
、固定環７は連結部材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。回転軸２は
、減速機構等を介して電動機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にタクト１４が接続さ
れている。

固定Ｊｉ７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
１５が穿設されている。また、固定環７の内方位置には
、′・°上極部材Ｆがアーム３０に支持されて配設され
ており、極性を交番させることのできる高圧電源４０．
４ＯＡ−４０Ｅによって高電圧が印加されて固定環７と
電極部材Ｆ間に電場を形成するようになっている。電極
部材Ｆ、固定環７の構成は前述の第１図（ａ）（Ｃ）と
同様である。

固定環７外面の底部とケーシング８内面との間には側部
カバー１６が周設されており、この側部カバ−１６とケ
ーシング８及び固定環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。なお、側部カバー１６の上端は固定環７の側
部外面に封着されている。

一方、回転皿６の外周縁と固定環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がこのクリアランス１９
の下側を覆うように周設されている。なお、本実施例で
は、側部カバー１６に透孔を開設するか、あるいは空気
導入管を接続するなどして、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
、回転皿６の外周縁下側には、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、タフ）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から装置内に投入され
る０回転皿６の回転に伴ってポール２３は固定環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。また、が（ネＩあ
るいは粉砕された原料粉体は固定環７と゛上極部材Ｆ間
に作用する電場の影響を受けて固定環７の内周面に一時
的に引き止められて粉砕が一層進む。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（なお
第７図では図面を明瞭とするために、固定環７に形成さ
れている小孔１５は図示されていないがこの第７図の実
施例でも、小孔１５が設けられている。）を通って粉砕
室内に魔人し、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。また本実施例では、小孔１５、クリアランス
１９からの空気流が固定環７内周面位置の原料（原料粉
体）を吹き飛ばすよう作用するが、原料と固定環７との
間に作用する吸引力によってこの影響が少なく、効率の
よい粉砕が可能となる。

なお、タクト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、　２００〜３００　Ｏｒ　ｐｍで
回転される。また、ポールは３〜７０　ｍ　ｍ程度の直
径のものが好適である。電極部材と固定環との間に印加
する電圧は１例えば２万〜５０万ポルト程度とされる。

なお上記説明は固定環を静止させた型式の遠心流動粉砕
装置に関するものであるが、本発明の遠心流動粉砕装置
においては、固定環を回転皿と逆方向に回転させるよう
構成しても良い。

［、Ｓ明の効果］ 本発明の遠心流動粉砕９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ＩＦ４体内面について回るため、この
臨界回速数以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撹拌棒又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ｌ＋Ｉ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
」二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、縄を鞠う
様なポール連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−１−の通り、本発明の遠心流動粉砕装置においては
、固定環内壁面とポールとの速度差が太きくなり、粉砕
作用が優れている。また、固定環内壁面から離脱して皿
面上に着床したポールが有する連動エネルギー及び位置
エネルギーを半径方向の連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１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。

また、原料（原料粉体）が粉砕作用の著しい固定環内周
面に滞留されるので粉砕効率が一段と向ヒされる。

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）は本発明の第１の実施例に係る遠
心流動粉砕装置の断面図、第１図（Ｃ）はその電極の極
性変化状態を示すフローチャート、第１図（ｄ）は本発
明の第２の実施例に係る遠心流動粉砕装置の断面図、第
１図（ｅ）はその装置内部に生ずる電場の大きさを示す
図、第１図（ｆ）は本発明装置の作動説明図、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Ｉ１１回転
速度の説明図、第４図、第５図、第６図及び第７図は異
なる実施個装との縦断面図である。 ■、４，６・・・回転皿、　７・・・固定環。 ４０．４０Ａ〜４０Ｅ・・・高圧電源、４２・・・極性
変換装置、　Ｄ・・・皿面、Ｅ・・・固定環の内壁面、
　Ｆ・・・電極部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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
   ており、 かつ、前記固定環内方には、電圧印加により固定環との
   間に電場を発生させる電極部材が設けられていることを
   特徴とする遠心流動粉砕装置。