JP2823099B2 - 微粉砕設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，炭酸カルシウム，トナ
ー，塗料，顔料の分野や，鉄鋼，金属，非鉄金属材料，
食品，薬品等のすべての粉体工業に使用され，塊や粒状
の原料を効率良く，たとえば，１０数ミクロン〜サブミ
クロンに微粉砕する微粉砕設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】石灰石や高炉スラグ，セメント原料など
の化学品を細かく粉砕し粉体とする粉砕機の一種とし
て，図３に示すように，回転テーブルと粉砕ローラとを
備えた竪型粉砕機１が広く用いられている。この種の粉
砕機は，円筒状ケーシング１５の下部においてモータ２
Ａにより減速機２で駆動されて低速回転する円盤状の回
転テーブル３Ａと，その上面外周部を円周方向へ等分す
る箇所に油圧などで圧接されて従動回転する複数個の粉
砕ローラ４とを備えている。

【０００３】粉砕ローラ４はケーシング１５に軸６によ
って揺動自在に軸支されたアーム５とアーム７を介して
油圧シリンダ９のピストンロッド１０に連結されてお
り，油圧シリンダ９を作動させることにより，粉砕ロー
ラ４を回転テーブル３Ａ上に押圧して原料への粉砕圧力
を与えている。３Ｂは回転テーブル３Ａの外周縁に設け
られ原料層厚を調整するダムリング，１４は回転テーブ
ル３Ａ周囲のガス吹上用環状空間通路，１４Ａはガス供
給路，１３は羽根１３Ａにより粉砕された原料を分級す
る回転セパレータ，１６はガスと共に製品を取出す排出
口，１７は原料投入シュートである。

【０００４】このような竪型粉砕機において，回転テー
ブルの中央部へ原料投入シュート１７で供給された原料
は，回転テーブル３Ａの回転によりテーブル半径方向の
遠心力を受けて回転テーブル３Ａ上を滑るときに回転テ
ーブル３Ａにより回転方向の力を受け，回転テーブル３
Ａとの間で滑って回転テーブル３Ａの回転数よりいくら
か遅い回転を行なう。以上２つの力，すなわち，半径方
向と回転方向の力とが合成され，原料は回転テーブル３
Ａ上を渦巻状の軌跡を描いて回転テーブル３Ａの外周部
へ移動する。この外周部には，ローラが圧接されて回転
しているので，渦巻線を描いた原料は粉砕ローラ４と回
転テーブル３Ａとの間へローラ軸方向とある角度をなす
方向から進入して噛込まれて粉砕される。

【０００５】一方，ケーシング１５の基部にはダクトに
よって空気，あるいは熱風などのガスが導かれており，
このガスが回転テーブル３Ａの外周面とケーシングの内
周面との間の環状空間部１４から吹き上がることによ
り，粉砕された微粉体はガスに同伴されてケーシング１
５内を上昇し，上部に位置するセパレータ１３の羽根１
３Ａにより分級作用を受け，所定粒度の製品はガスと共
に排出口１６から排出され次の工程へ送られる。

【０００６】近年粉砕原料の製品粒度への要求は年々高
まり，微粉砕あるいは超微粉砕と称されるように，益々
製品粒度の微細化が望まれるようになった。そこで単一
の粉砕機でその要求に応じることは困難になり，このた
め，たとえばボールミルや遠心流動粉砕装置等の仕上ミ
ルに原料を投入する前に予備粉砕機として竪型粉砕機を
使用し，竪型粉砕機の粉砕産物を振動篩でふるい分けし
て微粉のみを仕上ミルへ供給する方法が採用されるよう
になった。

【０００７】図７は遠心流動装置４００の全体縦断面図
を示すもので，その構造について説明すると，符号４０
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４０７は連結部材４０９を介してケーシング４０８
の内面に取付けられている。符号４１０は脚柱であっ
て，ベアリング４１１を介して回転皿４０６を枢支して
いる。回転軸４０２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４０８の天井中
央部分には原料の投入管４１２が設置されており，かつ
この投入管４１２を取巻くように開口４１３が設けら
れ，この開口４１３にダクト４１４が接続されている。

【０００８】固定環４０７は本実施例ではライナが内張
りされると共に，その壁面を貫通するように多数のスリ
ットまたは小孔４１５が穿設されている。固定環４０７
外面の底部とケーシング４０８内面との間には側部カバ
ー４１６が周設されており，この側部カバー４１６とケ
ーシング４０８および固定環４０７外面との間に空気導
入室４１７が区画形成され，空気導入管４１８から空気
が導入可能とされている。なお，側部カバー４１６の上
端は固定環４１７の側部外面に封着されている。

【０００９】一方，回転皿４０６の外周縁と固定環４０
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４１９があいており，底部カバー４２
０がこのクリアランス４１９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４１６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４２０内へも空気が導入可能とされ
ている。

【００１０】底部カバー４２０および前記空気導入室４
１７には，粉粒体の抜出および搬送用の管路４２１が接
続され，この管路４２１は投入管４１２へ粉粒体を返送
可能に配設されている。また，回転皿４０６の外周縁下
側には，スクレーパ４２２が固設され，底部カバー４２
０内に落下した粉粒体を抜出用の管路４２１の接続部へ
向けて寄せ集めるよう構成されている。なお，ダクト４
１４は通常はバ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。）

【００１１】このように構成された粉砕装置において，
原料は投入管４１２から装置内に投入される。回転皿４
０６の回転に伴ってボール４２３は固定環４０７の内壁
面と皿面とを循環する円運動と，回転皿４０６の軸心回
りの公転運動との合成による縄を綯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４１
８から空気導入室４１７および底部カバー４２０内に導
入された空気は，クリアランス４１９，スリットまたは
小孔４１５を通って粉砕室内に流入し，粉砕によって生
じた粉末を伴ってダクト４１４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４１５，クリアランス４１９からの空気流が固
定環４０７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４０７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。

【００１２】なお，ダクト４１４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４１２を経て装置内に投入する。ま
た，スリットまたは小孔４１５あるいはクリアランス４
１９を通って粉砕室から抜け出た粒子は，管路４２１に
より，粉砕室内に戻される。この装置は，たとえば，２
００〜３０００ｒｐｍ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。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが，最近では，
粉砕原料の多様化や超微粉の需要の拡大とともに製品の
粒径分布に対する要求が高度化してきており，かなり細
かい平均粒径を要求されるばかりでなく，粒径分布の拡
がりがある範囲に限定されること，つまりシャープな粒
径分布曲線となることの条件も課せられるなど苛酷な製
品が要求されるようになった。それに伴って粉砕機の性
能向上とともに分級装置も高能力で，かつ，分級性能の
優れたものの出現が渇望され，これらをうまく組合わせ
たシステムとし，効率のよい微粉砕設備の到来が望まれ
ていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上述べた課題を解決す
るため，本発明における微粉砕設備においては，回転テ
ーブル外周部上面に複数個の回転自在な粉砕ローラを配
置し供給した原料を粉砕ローラに所定の粉砕圧力を与え
て回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕する
竪型粉砕機と，該竪型粉砕機の粉砕産物を含む含塵ガス
を導入して分級する分級装置と，該分級装置の分級後の
微粉を捕集する集塵装置ならびに吸引ファンと，該集塵
装置で捕集された微粉を供給され粉砕する遠心流動粉砕
装置と，該遠心流動粉砕装置の精粉を捕集する集塵装置
ならびに吸引ファンと，から構成される微粉砕設備であ
って，前記分級装置における分級後の粗粉を前記竪型粉
砕機へ再供給する輸送経路を備え，該分級装置は，円筒
および逆截頭円錐台形状からなるケーシングの中心に同
心円状に回転可能に軸支された中空管からなる駆動軸と
その周囲に一体的に回転する円周複数個の分級羽根とを
有し，該中空管の上方には分級後の微粉の排出管を備
え，該分級羽根の外周に含塵ガスに旋回を与えるための
竪軸回りに回動自在なガイドベーンを円周複数個該中空
管と同心円状に配設するとともに，該ガイドベーンの下
部に該ガイドベーンに連接して略逆截頭円錐台形状のガ
イドコーンを備えた分級装置であって，該ガイドベーン
の高さの該ケーシングに分級羽根の回転方向に向けて接
線方向に円周複数個の含塵ガスの供給管を配設し，前記
ガイドコーンに円周方向に沿う複数個の円弧状のスリッ
トを設けるとともに，前記ケーシングの逆截頭円錐台形
状を形成する個所より円周複数個の分級用空気の取入口
を該分級羽根の回転方向とは逆の接線方向に該ケーシン
グに配設した構成とした。

【００１５】

【作用】本発明の微粉砕装置は，塊状または粒状の原料
を予め竪型粉砕機で粉砕し，粉砕産物である粉粒体を含
有したガスを分級装置に導入して分級し，分級後の粗粉
は再び竪型粉砕機へ再供給して粉砕するとともに，分級
後の微粉を集塵装置で捕集して，遠心流動粉砕装置へ供
給して粉砕する。したがって，遠心流動粉砕装置には一
定粒度以下の微粉を供給するので，遠心流動粉砕装置内
に収納される粉砕媒体のボール径を小径として，効率の
良い微粉砕が実施できる。粉砕された精粉は集塵装置で
捕集され製品となる。

【００１６】

【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。図１〜図５は本発明の実施例を示し，図１は
全体フローシート，図２は分級装置の縦断面図，図３は
図２のＩＩＩ−ＩＩＩ視の平面図，図４は図２のＩＶ−
ＩＶ視の平面図，図５は他の実施例を示す全体フローシ
ートである。

【００１７】図において，１は竪型粉砕機でその構造は
従来技術で説明したとおりのもの，１００は分級装置，
２００は集塵装置，３００は吸引ファン，４００は遠心
流動粉砕装置でその構造は従来技術で説明したとおりの
もの，５００は集塵装置，６００は吸引ファンである。
分級装置１００は図２〜図４に示すように，円筒のケー
シング１０２ａと逆截頭円錐台形状のケーシングコーン
１０２ｂとからなるケーシング１０２の中央上部に立設
する架台１０６に嵌装された上下一対の軸受１０４，１
０５に軸支された中空管１０３が回転駆動されるよう構
成されている。すなわち，中空管１０３の上端近くの外
周に固設されたチエンホイル１０７はローラチエン１０
８を介して可変速電動機１０９の出力軸に取付けたチエ
ンホイル１１０によって任意の回転数で回転駆動され
る。一方，中空管１０３の下方には複数段の水平円板１
１１の外周に垂直に円周複数個の分級羽根１１２が配設
され，さらに分級羽根１１２の外周には，サポート１１
４ａを介してケーシングコーン１１２ｂに固設された逆
截頭円錐形状のガイドコーン１１４の上端フランジに軸
受１１３ｂを介して回転自在に立設された回転軸１１３
ａ回りに回動調節できるガイドベーン１１３が複数個配
列されている。ガイドベーン１１３の傾きは，図３に示
すように，分級羽根１１２の回転方向（本実施例では時
計回り）に同調して流れ込む含塵ガスの気流を旋回流と
する方向にセットされる。同様に分級羽根１１２の傾き
もガイドベーン１１３の傾きと同一方向に配列され，ス
パイラル方向とされる。

【００１８】ケーシング１０２ａのガイドベーン１１３
に対向する位置には，図３に示すように，４本の含塵ガ
スの供給管１１６が接線方向に取付けられており，ほぼ
均等に各ガイドベーン間に含塵ガスが流れ込むようにな
っている。符号１１５は分級羽根１１２の上部を覆う天
板である。ガイドコーン１１４の途中には，図４に示す
ように，水平円弧状のスリット１１４ｂが円周等分に複
数個設けられ，このスリット１１４ｂに対向するケーシ
ングコーン１０２ｂの位置に分級用気流の取入口１１８
が供給管１１６とは逆の接線方向に複数個（本実施例で
は２個）配設されている。取入口１１８から流入した気
流はケーシングコーン１０２ｂおよびケーシング１０２
ａに沿ってガイドベーン１１３へ向かうとともに，ガイ
ドコーン１１４のスリット１１４ｂから侵入していずれ
もケーシング内面やガイドコーン内面を滑り落ちる粉体
のうち微粉を再び分級羽根１１２へ運ぶ働きをする。取
入口１１８の接線取付方向を供給管１１６の接線取付方
向と逆の方向（本実施例では反時計回り）にしたのは，
時計回りにスパイラル状に落下してくる粉体の凝集を破
壊し微粉を気流搬送しやすくするためである。

【００１９】中空管１１３の上端には分級後の微粉の排
出管１１７が軸受１１９を介して固設される。また中空
管１１３の最下端には蓋１０３ａが設けられ，気流のシ
ョートパスを防ぐ。ケーシングコーン１０２ｂの下端に
はフランジを介して粗粉のサービスホッパ１２０が設け
られ，下流の図示しない粉砕機に連接される。

【００２０】次に，上記のように構成された本発明の分
級装置１００の作動について説明する。原料の粉体を含
む含塵ガスを供給管１１６より分級装置１００内へ導入
すると，ガイドベーン１１３の傾きおよび回転する分級
羽根１１２の作用により含塵ガスは旋回流を形成しなが
ら，ほぼ円周均等に分配され分級羽根１１２間に流入し
分級作用を受ける。分級の結果，分級点以下の微粉は中
空管１０３の内部を通って排出管１１７より排出される
が，分級点以上の粗粉や凝集を起こして見掛上分級点よ
りも大きな粒子群は分級羽根１１２に排除されはじき飛
ばされてケーシング１０２ａやガイドコーン１１４の内
面へ衝突し下方へ落下する。ところが本発明の分級装置
では，ケーシングコーン１０２ｂの途中に設けた取入口
１１８より空気を導入しており，この空気は含塵ガスと
同様に分級装置１００の下流に配置される吸引ファンの
吸引力によってケーシング１０２内およびガイドコーン
１１４のスリット１１４ｂから侵入してガイドコーン１
１４内を上昇するので，前記の落下する粗粒，粗粉に付
着または混入する微粉を随伴して再び分級羽根１１２に
搬送し分級作用を受けさせる。この結果，粗粒や粗粉中
の微粉を回収することが出来て，戻扮として粉砕機へ再
供給する原料の中の微粉を出来るだけ少なくすることが
できる。取入口１１８の接線取付方向を分級羽根１１２
の回転方向，すなわち，供給管１１６の接線取付方向と
逆にした理由は，既に述べたとおり，主として回転方向
にスパイラル状に落下してくる粉体の凝集体を破壊して
微粉をバラバラに分散して微粉の回収を容易にするため
である。このようにして戻扮の中の微粉が分級羽根１１
２によって分級作用を受けた後の挙動は前述したとおり
であり，分級点以下の微粉は排出管１１７から排出さ
れ，分級点以上の粗粉は排除され再び戻扮となる。分級
後ガイドコーン１１４やケーシングコーン１０２ｂを通
過した戻扮は図示しないサービスホッパに貯溜後再度粉
砕に供せられる。

【００２１】分級点の調整は分級羽根１１２の回転数制
御が主であり，補助手段としてガイドベーン１１３の傾
き角の変更も考えられるが，この作業は運転を中断して
手動により各々のガイドベーン１１３の傾きを変更しな
ければならないので煩雑であり多用できない。ガイドベ
ーン１１３の傾き角の変更を運転中，かつ，自動的に変
更したい場合が頻繁に起こる実機においては，ガイドベ
ーン１１３の回転軸１１３ａを軸承する軸受１１３ｂの
代りにマイクロモータを使用して遠隔操作で変更しても
良い。

【００２２】集塵装置２００，５００はバッグフィルタ
や電気集塵機が採用される。吸引ファン３００，６００
はいずれも粉砕後の微粉を空気搬送するためのものであ
る。

【００２３】以上のように配置された各機器によって構
成された本発明の微粉砕装置の作動について説明する。
まず，粉砕原料を図示しない輸送手段により，外部と気
密を保ちながら，竪型粉砕機１へ供給する。竪型粉砕機
１では従来技術で述べたとおりの粉砕が行なわれ，生成
した微粉は空気搬送により竪型粉砕機１の下流の分級装
置１００へガスとともに供給され，分級される。分級点
以上の粗粉は竪型粉砕機１へ戻され，分級点以下の微粉
は集塵装置２００で捕集され，直下に配置された遠心流
動粉砕装置４００へ投入される。遠心流動装置４００で
粉砕された精粉は空気とともに集塵装置５００で捕集さ
れて最終製品となる。以上は図１に示すフローシートを
有する本発明の実施例における原料流れであるが，さら
に，製品の微粉の粒度構成について厳しい条件が要求さ
れる場合には，図５に示すフローシートのように，必要
に応じて分級装置２００と同一構造を有する分級装置７
００を遠心流動装置４００と集塵装置５００との間に配
置して規定の条件を満足するよう分級点の調整を行なっ
てから製品として抽出する。

【００２４】本発明の微粉砕装置では，竪型粉砕機で塊
または粒状の大径の原料を予め微粉末としたうえ，遠心
流動装置に供給するので粉砕比の大きな，たとえば１０
数ミクロン〜サブミクロンの微粉の製品が得られるばか
りでなく，竪型粉砕機と遠心流動装置との間に高性能の
分級効率の高い分級装置を配したので，優れた粉砕効率
を有する微粉砕設備とすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の微粉砕設
備においては，粉砕比の大きな粉砕が行なわれ，かつ，
粒径分布の拡がりがある範囲に限定されたシャープな粒
径分布曲線を有する平均粒径の小なる微粉が得られると
ともに，分級性能が高いため効率の良い粉砕が実施され
るから，ランニングコストが低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微粉砕設備の実施例を示す全体フロー
シートである。

【図２】本発明の実施例に係る分級装置の縦断面図であ
る。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ視の平面図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ視の平面図である。

【図５】本発明の微粉砕設備の他の実施例を示す全体フ
ローシートである。

【図６】従来の竪型粉砕機の全体縦断面図である。

【図７】従来の遠心流動粉砕装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 竪型粉砕機 １００ 分級装置 １１２ 分級羽根 １１３ ガイドベーン １１４ ガイドコーン １１４ｂ スリット ２００ 集塵装置 ３００ 吸引ファン ４００ 遠心流動粉砕装置 ５００ 集塵装置 ６００ 吸引ファン ７００ 分級装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転テーブル外周部上面に複数個の回転
   自在な粉砕ローラを配置し供給した原料を粉砕ローラに
   所定の粉砕圧力を与えて回転テーブル上面と粉砕ローラ
   周面との間で粉砕する竪型粉砕機と，該竪型粉砕機の粉
   砕産物を含む含塵ガスを導入して分級する分級装置と，
   該分級装置の分級後の微粉を捕集する集塵装置ならびに
   吸引ファンと，該集塵装置で捕集された微粉を供給され
   粉砕する遠心流動粉砕装置と，該遠心流動粉砕装置の精
   粉を捕集する集塵装置ならびに吸引ファンと，から構成
   される微粉砕設備であって，前記分級装置における分級
   後の粗粉を前記竪型粉砕機へ再供給する輸送経路を備
   え，該分級装置は，円筒および逆截頭円錐台形状からな
   るケーシングの中心に同心円状に回転可能に軸支された
   中空管からなる駆動軸とその周囲に一体的に回転する円
   周複数個の分級羽根とを有し，該中空管の上方には分級
   後の微粉の排出管を備え，該分級羽根の外周に含塵ガス
   に旋回を与えるための竪軸回りに回動自在なガイドベー
   ンを円周複数個該中空管と同心円状に配設するととも
   に，該ガイドベーンの下部に該ガイドベーンに連接して
   略逆截頭円錐台形状のガイドコーンを備えた分級装置で
   あって，該ガイドベーンの高さの該ケーシングに分級羽
   根の回転方向に向けて接線方向に円周複数個の含塵ガス
   の供給管を配設し，前記ガイドコーンに円周方向に沿う
   複数個の円弧状のスリットを設けるとともに，前記ケー
   シングの逆截頭円錐台形状を形成する個所より円周複数
   個の分級用空気の取入口を該分級羽根の回転方向とは逆
   の接線方向に該ケーシングに配設してなる微粉砕設備。