JPS62129155A - 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等の粉砕媒体
（以下、ボールという。）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
させ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おる。符号１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１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
を陥えている。

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。この輌２図（ａ
）の従来装置においては、ボールは回転皿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２図（ｂ）は従来の竪型ボールミルの他の講成例を示
す概略的な新面図である。この第２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ボールはこの
円錐形状部５の側面Ｃに当った後、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１．４の側面ＡとボールとのｌＨ動に
より行なわれる、いわゆる摩砕方式で必る。この１と勅
には、ボールが側面Ａを這い上がる上下方向の１冨動と
、回転皿側面Ａの円周方向の速度とボールの回転朋］又
は４軸心回りの円周方向速度との速度差に起因する１召
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１
．４の側面Ａも回転皿４の一部をなしているから、側面
Ａはボ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とボ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１．４０回転によりボールには遠心力が付
与され、ボ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、このボールが得た位置エネルギーは
、ボールが固定カバ−３下面から離脱して落下し底面已
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下面から落下するボー
ルは円錐形状部５の側面Ｃで跳ね返されてボールに半径
方向の力が付与されるから、ボ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、ボールが側面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装
置においては、粉砕ならびに摩砕作用が弱い、或いは装
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。

［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設置された固定
環とを備え、装置内部にボールを収容して構成されてい
る。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ＩＩＩＩ面及び固定環の内壁面
は、それぞれ凹に湾曲した鉛直断面形状をなすとともに
、この皿面と固定環の内壁面とは迎、続的な円滑面を形
成している。更に、この回転皿、固定Ｎおよび駆動装置
等扮砕装置を積載する共通台盤を、水平面に対して所望
の角度だけ傾動させる装置が設けられている。

［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、ボールと側面との円周方向速度差が大ぎくな
り、この側面部分における粉砕作用が著しく大きくなる
。

また、ボールが回転皿の皿面に沿って転勤するので、ホ
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。

更に、装置を積載する共通台盤が、水平面に対して所望
の角度に傾き、しかも、時間の経過とともに刻々その傾
動角が変化するので、粉砕装置内のホールと被゛扮砕物
貿の動きが不規則となり、）分砕効率が一段と向上され
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）は本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の断面図である。各図において、符号６は回転
皿でおり、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は固定環でおり、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おり、固定環７の下部と回転
皿６の外周縁部とはｌ駆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、例えば、最小ボール径の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の内型面Ｅは、共に凹に
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との接触部は滑かに連続した面を形成している。

第１図（ａ）においては、回転皿６および回転皿６を駆
動回転させる可変速電動［３０ならびに固定環７と固定
環７を枢支する間隔管３１は支持脚３２上に締付固定さ
れている。

更に、この支持脚３２は共通台盤３３上に積載され締付
固定される。

一方、前記共通台盤の一端には、共通台盤が傾動自在に
可動できるよう回転ピン３４により軸承され、基盤フレ
ーム３５上に設置された可変速電動鍬３６の軸端に布設
され、可変速電動は３６により駆動されるカム３７によ
り、共通台盤３３を含む前記回転皿６、可変速電動１３
２３０、固定環７、間隔管３１、支持脚３２が同時一体
となって、水平の状態から所望の傾動角θまで、時間の
経過とともに刻々変化しつつ１頃動する。

この場合、共通台盤を傾動させるメカニズムは本実施例
に示したカム殿構の他、他のに肴、たとえばクランク数
構あるいはスコツト・ラッセルの近似直線機構などを使
用してもよい。また、所望の傾動角θは被粉砕物の粉砕
特性に応じてたとえば１０’ないし３０’程度の間で還
択するとよい。

また、傾動角θの経時パターンは、たとえば第１図（Ｃ
）のようにθ＝Ｏ°（水平状態）を基点とする正弦波等
の滑かな波形に変動させるほが第１図（ｄ＞　　（ｅ）
等鋸歯状形変化、波状波形変化を被粉砕物質の性状に合
わせて使い分けることもできる。

次に上記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、水平面と共通台盤３３とのなす
角（傾動角）θが、ｏｌすなわち装置の粉砕部が水平の
状態における、粉砕部内ボールの運動について、第１図
（ｂ）を参照して説明する。

第１図（ｂ）において、回転皿６と固定環７とで囲まれ
る：扮砕空内のポールを収容し、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固定環
７へむけて移動される。

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
を伺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６０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、この内型面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
成速度かそのまま内壁面Ｅとホ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ーロスが極めて少
ない。更に、皿面りを転勤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、ホール
に一旦付与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、皿面りにそって降下する際は、ポールはこ
の皿面りと摺動するから、この降下運動中においても原
料の粉砕が行なわれる。

そして、本発明においては、例えば第１図（ａ）に示す
ように、共通台盤を含む前記回転皿６、可変速電動ま３
０、固定環７、間隔管３１、支持脚３２等が一体で同時
に、時間の経過とともに、水平の状態から所望の角θの
間まで刻々傾動変化させることにより、水平のみの状態
にくらべてポールと被粉砕物質との接触頻度が高められ
る。

また、ポールの全体的な循環運動にも不規則［生が付与
される。これにより、粉砕作用が著しく向上される。

なあ、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おるが、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、ポールの運動に強い不規則＋１が与えられ、
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おる。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）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、これを操り返す。同（ｄ）においては、回転δ館ま
鋸歯状波形に従って変動する。

また、同（ｅ）においては、鋸歯状波形に変化をつけて
Ｒ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、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。Ｒ１及びＲ３は、それぞれの円弧を描く
半径を示している。また、回転皿６の下端部の外径をＲ
２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△ＲをΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２
とすると面の連続が滑らかとなって好適でおることも認
められた。

なお、上記実施例においては、回転１１１１１６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
内型面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
位置に記ニする占う構成しても良い。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、対向部位下が最
低レベル部位Ｓよりも内周側に配＝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。バ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１読式の゛灼砕装置は、次の第６
図に例示される。

第６図は本発明装置を実際に稼動させる場合の装置全体
構成の一例を示づ断面図である。

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は運、情部材９を介してケーシング８の内部
に取り付（プられている。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、（区支している。回
転ｉ！Ｉ！Ｉ１２は、減速は溝等を介して電乃殿等の原
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１斗の投入管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にグクト１４か接続
されている。

固定環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３Ωされている。

固定環７外面の底部とケーシング８内面との間には側面
カバー１６が周設されており、この側部カバー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の上端はケーシング８
の上部内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、最小ボール径の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、おるいは空気
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Ｉ（ｒ送用の管路２１が接続され、この管路２
１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法用用の
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、グクト１４はパック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。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細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が
ら空気導入室１７及び底一部カバー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
って扮砕苗内に流入し、粉砕によって生じた捨末を伴っ
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。

なお、ダクト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
を通って扮砕空から扱は出た粒子は、管路２１により、
粉砕空白に戻される。

この装はは、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。

［発明の効果］ 本発明の遠心流動粉砕装置においては、他の型式の粉砕
１世に比較すると次の特徴がおる。

すなわち、ボールミル等の模型の粉砕はでは回転数が大
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に、溝上、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おまり早い回転速度
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（固定環）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、縄を伺う様なボール運動を高速で採用
できるので、本発明の装置にあける特色でおる、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、固
定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、固定環内壁面から離月凭して皿面
上に着床したポールが有する運動エネルギーおよび位置
エネルギーを半径方向の運動エネルギーのみに変換でき
るので、装置内に投入されたエネルギーのロスが極めて
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
秦される。

また、粉砕室が時間の経過とともに、水平の状態から所
望の角度まで傾動を繰返すので、ポールと被：粉砕物質
との接触頻度が高められ、同時に、ポールの全体的な循
環運動に不規則性が付与され、一段と粉砕作用が向上す
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ている
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に係る遠心流動
粉砕装置の断面図、第１図（Ｃ）、（ｄ）（ｅ）は本発
明装置の傾動角変化説明図、第２図（ａ＞、（ｂ）はそ
れぞれ従来の粉砕装置の溝成を示す慨略的な断面図、第
３図（ａ）〜（ｅ）は回転皿回転速度の説明図、第４図
、第５図及び第６図は異なる実施例装置の打所面図でお
る。 １．４．６・・・回転皿、７・・・固定環、Ｄ・・・１
′０′１面、Ｅ・・・固定環の内！面、３３・・〜共通
金型、３４・・・回転ピン、３６・・・可変速電動似、
３７・・・カム、θ・・・傾動角 特許出願人　　　宇部興産株式会社 第１図 （ａ）　　　　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ） °Ｉ ＋ｌゴｒ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
吟関第４図 戸 第５図 （−，３Ｃｖ１ 培　　　　　　　　　　昧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   体が収容されてあり、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、前記回転皿、固定環および回転皿駆動用電動機を
   積載する共通台盤を備え、共通台盤の一端を回転自在に
   軸承し、他端を駆動装置により上下往復可能に設け、共
   通台盤を水平状態から所望の角度まで、時間の経過とと
   もに刻々傾動させうるように設けたことを特徴とする遠
   心流動粉砕装置。