JPS6362559A - 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、
外周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、内部に収容した銅球等の粉砕媒体
（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！ｌ１Ｉｂ２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）の従来装はにおいては、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から蔑脱して底面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、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コ 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
、ボールが側面Ａを這い上る上下方向の摺動と、回転皿
側面Ａの円周方向の速度とボールの回転皿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１．４の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は、ボ
ールが固定カバ−３下面から離脱して冬下し底面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の幾
らかは速度エネルギ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ロ
スがかなり大ぎなものとなる。

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。

［問題点を解決するための手段コ 本発明者は、上記問題点を解決する粉砕装置として遠心
流動粉砕装置を提案した（特願昭６０−２６５３７９等
）。

この特願昭６０−２６５３７９の遠心流動粉砕装置は最
も基本的なものであって、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設置された外周環とを備
え、回転皿と外周環とで囲まれる粉砕室の内部にボール
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。外周環は静止又は回転皿
と逆方向に回転駆動される。そして、回転皿の皿面及び
外周環の内壁面は、それぞれ凹に湾曲した鉛直断面形状
となっている。更に、この皿面と外周環の内壁面とは連
続的な円滑面を形成している。本発明は、この基本的な
遠心流動粉砕装置において、粉砕室の上部に微粉分の吸
引排出口を設けると共に、該排出口の下部に分級機を設
けたものである。

［作用］ 本発明の遠心流動粉砕装置では、上記の基本的な遠心流
動粉砕装置と同様に、粉砕室の外側面が固定面または逆
回転面になりているので、ボ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、ボールが回転皿の皿面に沿って泳動するので、ボ
ールが側壁を這い上る際に得た位置エネルギを速度エネ
ルギに効率良く変換することかでき、装置に投入された
エネルギのロスが極めて少ない。

加えて、本発明の遠心流動粉砕装置においては、分級機
によって分級を行ないながら粉砕を行なうので、過粉砕
が無く粉砕効率が高い。また、分級機を内蔵しているか
らコンパクトな構成となる。

このようなことから、本発明によれば、スラグ、ポルト
ランドセメントクリンカ、石灰石、石炭、雲母（マイカ
）、アルミナ等のセラミックなど、各種の物質を効率良
く粉砕できる。

［実施例コ 以下図面を参照して実施例について説明する。

まず、遠心流動粉砕装置の基本的な構成とその作動につ
いて説明する。第５図は基本的な遠心流動粉砕装置の一
例を示す断面図である。符号６は回転皿であり、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は外周環であり、回転皿６の外周を囲むように回
転皿６と同軸的に周設されている。外周環７は上方に向
って縮径する形状のものであり、外周環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、該外周環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１０〜３
０％程度のわずかなＣ京間をあけても良い。

回転皿６の皿面りと、外周ｙＪ７の内壁面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との接触部は滑らかに連続した面を形成している
。

次に上記遠心流動粉砕装置の作動について説明する。

回転皿６と外周ｙＪ７とで囲まれる粉砕室内にボールを
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、ボールは遠
心力により外周方向に８動され、この速度エネルギによ
）て外周環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８勤したボ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外周環７へ向けて移動される。

また、回転皿６を回転させると、ボールは回転皿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、
ボールは、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
を絢うような螺旋進行運動を行なう。（なお、かかるボ
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、ボールは回転皿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が固定されているとき、ボールの円周方
向速度（公転速度）及びボールの這い上り速度との合成
速度がそのまま内壁面Ｅとボールの速度差になる。また
、内壁面Ｅが逆回転しているときには、速度差はさらに
大きくなる。従って、ボールと内壁面Ｅとの速度差は、
極めて大きなものとなり、内壁面Ｅ上を移動する際のボ
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ボール
は、この皿面りに沿って滑らかに転がり落ちるので、ボ
ールが皿面りに衝突する際のエネルギロスが極めて少な
い。更に、皿面りを泳動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皿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、ボールに一旦
付与されたエネルギをいたずらに消費することなく、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、ボールはこの皿面り
と摺動するから、この降下運動中においても原料の摩砕
が行なわれる。

なお、このような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。回転数を変動させる
ことにより、ボールの運動に不規則性が与えられ、摩砕
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）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。同（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）においては
、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、−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３］７の下端部の内径をＲ
２とした場合、外周環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＝Ｒ＋−Ｒ２
とすると面の連続がなめらかとなって好適であることも
認められた。

第１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
、外周ｙＪ７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を取り巻くようにダ
クト１３が設けられ、このダクト１３に回転筒１４が接
続されている。

外周環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が穿設されている。外周環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
の側部カバー１６とケーシング８及び外周環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が
ら空気が導入可能とされている。なお、側部カバー１６
の上端は外周環７の側部外面に封若されている。

一方、回転皿６の外周縁と外周環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、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
は没入管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
。

ケーシング８の上面部を被うように蓋体２８が設けられ
ている。この蓋体２８の頂部中央には前記回転筒１４が
挿入されており、ベアリング２９によってこれを枢支し
ている。この回転筒１４は、例えばプーリ２９ａ及びベ
ルト２９ｂ等の適宜の動力伝達手段によって駆動装置（
図示せず）に接続されている。なお、この回転筒１４の
上端とダクト１３の下端とは回転自在に連結機構にて連
結されている。

而して、この回転筒１４の下端に分級機３０が連設され
ている。本実施例において、分級機３０は上下１対の回
転円板３１．３２、該円板３１．３２の縁部に挟設され
た第１の羽根３３、円板３１の縁部に立設された第２の
羽根３．４、円板３２の縁部に垂設された第３の羽根３
５を備えている。また、分級機３０を取り囲むように攪
拌ブレード３６が設けられている。このブレード３６は
図示しないステーを介して円板３１．３２に連結され、
分級機３０と共に回転するようになっている。

この分級機３０においては、粉砕物を含む空気は、第３
の羽根３５及び攪拌ブレード３６によって粒子が分散さ
れた後、第１の羽根３３で分級され、微粉分は円板３１
．３２間の中央に流入し、回転筒１４へ抜仕出される。

一方、第１の羽根３３で分級された粗粉は第２の羽根３
４の循環ファン効果により蓋体２８の内面に沿うように
流れて粉砕室２７に戻される。この分級１３０は、分級
作用を行なう第１の羽根３３が円板３１．３２で挟まれ
ているので、気流の乱れが少ない。

また、分級された粗粉が流入気流と対向接触することな
く粉砕室２７に戻される。そのためこの分級機３０は極
めて分級効果に優れたものとなっている。

なお、ダクト１３はバッグフィルタ等の粉体捕集手段を
経て吸引ブロワ（図示せず）に接続されている。

このように構成された粉砕装看において、原料は投入管
１２から粉砕室２７内に投入される。−方、回転皿６の
回転に伴ってボール２３は粉砕室２７内において、外周
環７と皿面６ａ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絢うような螺旋運動
を行ない、その間で原料の粉砕を行なう。また、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を通って粉砕室２７内に流入し、粉砕によって生じ
た粉末を伴って分級ｍ３０に到達し、分級作用を受け、
粗粉分は再度粉砕室２７に戻され、細粒分は回転筒１４
及びダクト１３を経て捕集手段へ送られ、捕集機におい
て捕集される。

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３３から抜は出た粒子は、管路２１およ
び投入管１２により、粉砕室２７内に戻される。

この装置は、例えば、２００〜３００Ｏｒｐｍで回転さ
れる。また、ボールは３〜７０ｍｍ程度の直径のものが
好適である。

なお、上記実施例では、原料を連続的に投入して連続運
転できるようになっているが、本発明の遠心流動粉砕装
置は、バッチ運転でも稼動できる。

また、本発明では、外周環や仕切環を回転皿と逆方向に
回転駆動しても良い。

［発明の効果］ 本発明の如き遠心流動粉砕装置においては、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
なると粉砕媒体が朋体内面について回るため、この臨界
回速数置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、ボール
を押し分ける様にして撹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、あ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（外周環）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、縄を絢う様なボ
ール運動を高速で採用できるので、本発明の装置におけ
る特色である、摩砕作用に対して極めて有利である。

また、遠心流動粉砕装置においては、外周環内壁面とボ
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、外周環内壁面から離脱して皿面上に着床したボー
ルが有する運動エネルギおよび位置エネルギを半径方向
の運動エネルギのみに変換できるので、装置に投入され
たエネルギのロスが極めて少ない。更に、皿面に沿って
摺動するボールによフても粉砕作用が奏される。

加えて、本発明の遠心流動粉砕装置においては、粉砕室
内の上部に分級機が設けられているから、過粉砕等がな
く、粉砕効率が高い。また、連続運転も可能である。さ
らに、本発明では、分級機を内蔵しているからコンパク
トであり、設置スペースが小さくて足りる等の実用上の
効果も大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る遠心流動粉砕装置の断面
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
転皿回転速度の説明図、第４図及び第５図は基本的な遠
心流動粉砕装置の縦断面図である。 １．４．６・・・回転皿、　　７・・・外周環、Ｄ・・
・皿面、　　　　　　　Ｅ・・・外周環の内壁面、２８
．２９・・・仕切環、　　３０・・・分級機、３１．３
２・・・円板、 ３３．３４．３５・・・羽根。

Claims (2)

【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周設され、静止もし
   くは前記回転皿と逆方向に回転駆動する外周環と、 これら外周環と回転皿とで囲まれる粉砕室内に収容され
   た粉砕媒体とを具備し、 前記回転皿の皿面及び外周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いる遠心流動粉砕装
   置であって、 粉砕室の上部に微粉分の吸引排出口を設けると共に、該
   排出口の下部に分級機を設けたことを特徴とする遠心流
   動粉砕装置。
2. （２）前記分級機は、上下１対の回転円板と、該回転円
   板間の外縁部に挟設された第１の羽根と、該上側の回転
   円板の上面縁部に立設された第２の羽根と、該下側の回
   転円板の下面縁部に垂設された第３の羽根とを具備して
   成り、かつ該回転円板の間の部分が前記排出口に連通さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の遠心流動粉砕装置。