JPH0640970B2 - 粉砕機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は密閉型のミル内に原料スラリーを連続的に供
給して粉砕メディア（以下単にメディアという）ととも
に加圧状態で攪拌し、原料を微細に粉砕する湿式タイプ
の粉砕機に関する。

従来技術 粉砕機には種々のタイプのものがあり、湿式タイプの粉
砕機にも、ミルが上部を開放した開放型のものと加圧容
器を使用した密閉型のもの、原料スラリーが上部より供
給される上部供給方式と下部より供給される下部供給方
式のものなど種々のタイプがあるが、一般にはスラリー
原料が密閉型のミル下部より連続的に供給されてミル内
でメディアとともに加圧状態で攪拌され、粉砕されなが
らミル内にメディアを残して製品スラリーをミル上部よ
りオーバーフローさせて排出するようにしたものが多
い。いづれにしてもミルより排出される製品はスラリー
は、メディアと分離させる必要があり、そのため多くの
場合、排出口にスクリーンを設け、これを通して製品ス
ラリーを排出させるようにしているが、この場合、とく
に原料スラリーが加圧状態で攪拌されるためスクリーン
で目詰まりを生じ易いという難点がある。スクリーンを
使用する以外にも排出口にロータを嵌合して回転駆動さ
せ、ロータの周りのクリアランスより製品スラリーを排
出させるようにしたものもある。この場合、目詰りは生
じにくいが、排出口の周縁やロータの摩耗に対しクリア
ランスの調整が行われない為、有効メディアが排出され
易く、またロータの回転によりメディアの噛み込み現象
を生じるおそれがあり、噛み込んだメディアがセラミッ
クの場合損壊し易くなるという難点があった。

発明が解決しようとする第一の問題点 第一の発明の目的は、上記の問題を解消すること、すな
わち湿式タイプの粉砕機における技術的課題の一つであ
る排出口の目詰りの防止をロータの使用によることなく
防止することができるようにすることにある。

問題点の解決手段 第一の発明によればそのため排出口に進退可能に遊嵌
し、断面を先端に向って漸次小さく形成したコーン状の
バルブと、ミル内の圧力によってバルブを進退せさる作
動手段とよりなり、ミル内の圧力に応じてバルブが進退
すると、バルブの周りのクリアランスが変化するように
した圧力制御バルブ装置が提供される。

ここで作動手段としては、バネ装置、ミル内の圧力検知
装置及び該装置によって検出された圧力に応じて作動
し、バルブを進退させる作動機構とよりなるものを例と
して挙げるこができる。

原料供給方式は上部供給方式でも下部供給方式でもよ
い。

バルブは攪拌装置の軸心部よりも偏心した箇所、とくに
周辺部のように軸心より離れた箇所に１乃至複数設ける
のが望ましい。攪拌作用が大きくなり、排出口における
流動性が増して通液性がよくなるからである。

バルブはまた圧力に応じて進退するほか常時若くは所要
時回転若くは振動し或いは回転とともに振動させるよう
にしてもよい。これにより次のような作用を生じる。す
なわち、クリアランスの増大に伴いクリアランス上の通
常では排出し得ない粒径の比較的大きな粒子も一緒に排
出されようとするが、大きな粒子がクリアランスを通る
ときバルブが圧力低下に伴い上昇すると該粒子が狭まっ
たクリアランスでつかえ、バルブの上昇を防げようとす
る。バルブが回転若くは振動し、或いは回転とともに振
動することによってクリアランスに狭まる粒子がミル内
に或いはミル外にはじき出されるようになる。

作用 製品スラリーは第７図に示されるように、クリアランス
でメディア（メディアのサイズは通常クリアランスの５
〜100倍程度である）と分離され排出されるが、微粉化
されていない粒子や屑メディアによりクリアランス上で
目詰りを生じたときには圧力が上昇し、それによってバ
ルブが後退し、クリアランスを増大させる。これにより
排出量が増加し、詰りが解消される。これに伴いミル内
の圧力が低下し、バルブが前進してクリアランスを元の
状態に復元させる。

発明が解決しようとする第二の問題点 上述のバルブ装置によれば、バルブは圧力変動の生じな
い限り静止状態にあるためメディアの噛み込みが生じに
くゝ、クリアランスの増大により万一噛み込まれるよう
なことがあったとしても挟まったまゝとなり、メディア
がセラミック製であっても損壊することはないが、メデ
ィアの粒径は通常の製品のサイズの数十乃至数万倍もあ
るためメディアが噛み込むようなことがあるとクリアラ
ンスが大きくなって排出されるスラリー量が多くなり、
その結果、液面レベルの維持が困難となるとともにミル
内の原料スラリーの滞留時間が少なくなり、１パスで所
望粒度の製品が得られなくなる問題を生じる。

第二の発明の目的はメディアの噛み込みが生じたとして
も上記のような問題が生じることのないようにすること
にある。

問題点の解決手段 第二の発明はそのため排出口とのバルブのうち、いづれ
か一方若くは双方を軟質体で形成したものである。

作用 メディアが噛み込んだ場合、その一部が排出口とバルブ
のうち、いづれか一方若くは双方に埋まった状態とな
り、クリアランスがメディアの粒径分よりも狭まくな
る。

なお排出口若くはバルブを軟質体とするには全体若くは
所要部を例えばテフロンやウレタンゴム等で形成すれば
よい。

本発明において、排出口は孔縁が狭くナイフエッジ状を
なしているのが望ましい。孔縁が狭くなればなる程メデ
ィアに接触可能な面積が少なくなり（ナイフエッジでは
一点）、噛み込みにくゝなる。この場合、排出口は剛体
であってもよいし、弾力性を有していてもよい。弾力性
を有する場合、メディアか仮に噛み込むようなことがあ
っても第５図に示すように上下に跳ねて噛み込んだメデ
ィアをはじき飛ばすようになる。

発明が解決しようとする第三の問題点 粉砕機において望まれることの一つにまた、一度の攪拌
処理、すなわち１パスで原料スラリーを所望の粒度に効
率よく粉砕することがある。この点に関し、本発明者は
原料スラリーがミル上部より連続的に供給される上部供
給方式の粉砕機について種々実験を重ねた結果、ミル内
のメディアは粒径の分布形態が第４図に示すように、上
部では大なるものが集まり、下方に向うに従い漸次小さ
なものが多くなっていくこと、すなわち粉砕が進むに従
ってメディアの粒径が漸次小さくなるため効果的な粉砕
が行われること、ミル下部に小メディアが集まるため屑
メディアの分離が連続的に行われ、ミル内での粉砕性の
変化が少なく安定した運転が行えること、メディア自体
の重量と下向きに移動する原料スラリーが有する運動エ
ネルギーとでメディアの充填密度が向上するとともにメ
ディア間圧力が増大し、またメディアの充填密度の向上
によりショートパスが解消されて効果的な粉砕が行われ
ること、とくに加圧方式による粉砕機においてより一層
効果的な粉砕が行われること等を知得した。

次頁に示す表は原料スラリーをミル下部から供給する従
来の一般的な方式によるものと上部から供給する上部供
給方式の比較実験を行った結果を示すものである。

使用した原料はいづれの場合も炭酸カルシウムCaCo
₃で、原料NO.1は最大粒径35μ、平均粒径2.3μ、原料N
O.2は最大粒径100μ、平均粒径13μである。またいづれ
の場合もミル動力は1.5KWとなるよう回転数を設定し
た。上部供給方式は以上の表から見られるように、下部
供給方式に比し回転数を低く設定する必要があった。こ
のことは上部供給方式の方がメディアの充填密度が高く
なることを表わし、ミル内でのスラリーのショートパス
が少なくなることを示している。その結果、ミル内の粒
度分布もシャープになったものと判断される。

本発明者は上部供給方式による上記利点に着目し、これ
を利用することを考えたが、それには製品スラリーをい
かにして排出するかが問題であることが判明した。すな
わち製品スラリーや屑メディアをスクリーンを通して排
出させるようにした場合、スクリーンのメッシュを密に
すれば目詰りが生じ易くなり、逆にメッシュを荒くすれ
ば、有効メディアが排出され、しかも抜けるスラリー量
が多くなって上記と同様の問題、すなわち液面レベルの
維持が困難で、ミル内での原料スラリーの滞留時間も少
なくなり、１パスで所望粒度の製品が得られなくなるほ
か使用可能な有効メディアまで廃棄せねばならなくな
り、再使用しようとすればメディア分離システムが必要
となる。ロータを使用した場合も同様、液面レベルの維
持、摩耗による有効メディアの洩れが問題となる。

問題点の解決手段 第三の発明は上記の問題を第一の発明に示されるような
圧力制御用バルブを使用することにより解決したもので
ある。すなわち本発明は原料スラリーがミル上部より連
続的に供給される粉砕機において、ミル下部の排出口に
断面が先端に向って漸次小さく形成されるコーン状のバ
ルブを進退可能に遊嵌し、かつ該バルブの進退をミル内
の圧力によって作動手段を介して行うようにしたもので
ある。

実施例 第１図は原料スラリーがミル上部より連続的に供給され
る粉砕機を示すもので、加圧容器型のミル１内にはメデ
ィアが攪拌によって第４図に示されるような分布形態で
充填されている。ミル上部には、原料タンク２より原料
スラリーがポンプ３によって供給されるようになってお
り、供給された原料スラリーがメディアとともにモータ
４より回転駆動される攪拌装置５によって攪拌され、次
第に細かく粉砕されながら下向きに移動し、排出口６上
のメディア層を通って屑メディアとともに排出されるよ
うになっている。排出された製品スラリーは製品タンク
７を経てスクリーン８に通され、屑メディアを除去した
のちポンプ９で図示しない貯留タンクに送られるように
なっている。

排出口は第２図に示すように、ミル下端の弁座11に形成
され、孔縁がテーパ状をなして弁体（後述する）との間
のクリアランスが下方に向って拡大する円孔12からな
り、該円孔には円孔からの排出量を制御する圧力制御バ
ルブ装置13が設けられている。

圧力制御バルブ装置13は同図に示されるように、弁座11
が取付けられ、側面適所に流出口14を備えたハウジング
15と、該ハウジング15に上下方向にスライド可能に支持
される心棒17と、心棒上端に螺着され、弁座11の円孔12
に嵌合するコーン状の弁体18と、上記心棒17にスライド
可能に嵌挿されるとともにハウジング15に螺挿され、回
動によって心棒17に沿い進退して後述のコイルバネのバ
ネ圧を調整することができるナット19と、該ナットと弁
体18との間の心棒17に巻装されるコイルバネ20と、コイ
ルバネ20を囲うようにした弁体18とハウジング15を連結
し、製品スラリーが内部に入り込まないようにした伸縮
可能な蛇腹状のシール21とよりなり、ミル内の圧力によ
って弁体18が上下動し、弁座11との間のクリアランスが
変化するようになっている。

本装置は以上のように構成され、ミル内の圧力が一定に
保たれ、定常状態で運転されているときには弁座と弁体
との間のクリアランスが一定に維持されて製品スラリー
が屑メディアとともに定量づつ流出口14を経て排出さ
れ、上記製品タンク７に送られるが、クリアランスで詰
りを生じると、ミル内でのスラリー圧力が上昇するよう
になり、その結果弁体18がコイルバネ20の作用に抗し所
定量降下してクリアランスが増大し、これより排出量が
一挙に増加して詰りが解消される。詰りが解消され、ミ
ル内のスラリー圧力が低下すると弁体18が上昇する。し
かして排出量が一時的に増加するが、詰りの解消後は定
常状態に戻される。

第３図は圧力制御バルブ装置の他の例を示すもので、ハ
ウジング23内のシールボックス24に回転可能に軸支され
る心棒25と、該心棒の上端に止着され、弁座26に嵌合す
る円錐形状の弁体27と、ハウジング外側に固着され、ミ
ル内の圧力を検出する図示しない圧力検知装置を組み込
んだ制御回路によって制御され、これにより正転或いは
逆転駆動されるモータ28と、上記シールボックス内に設
けられ、モータ28の軸29の回転により心棒25を上下にス
ライドさせるピニオン・ラック機構30とからなり、ミル
内の圧力変動によってモーータ28が正或いは逆転し、弁
体27が昇降して弁座との間のクリアランスが変化するよ
うになっている。

上記実施例では、以上述べたように弁体18、27がミル内
のスラリー圧力の上昇によって降下し、これによりクリ
アランスが増大して排出量が一時的に増加するようにな
っているが、クリアランスの増大に伴い弁座近くの通常
では排出し得ない粒径の比較的大きなものも一緒に排出
されようとする。そして排出量の一時的な増加による圧
力低下に伴い弁体が上昇しようとするとき広がったクリ
アランスより抜け出ようとする粒径の比較的大きな粒子
が弁座と弁体との間に狭まり、これでつかえた状態とな
って弁体が定常状態に戻り得なくなることが予測され
る。この問題を対処するため心棒17、25を例えば二重管
構造にしてその一方をバイブレータと回転駆動源のいづ
れか一方若くは双方に連結し、弁体18、27を振動若くは
回転或いは振動とともに回転させて弁座と弁体との間に
狭まる粒子をミル内に若くはミル外にはじき出すように
するのが望ましい。この際の弁体18、27の回転若くは振
動或いはその双方は所要時、すなわち弁体の昇降時にお
いてのみ行われるようにしてもよいし、常時行われるよ
うにしてもよい。

以上弁体を振動や回転させることによって粒子を弁座と
弁体との間のクリアランスよりはじき出すようにしてい
るが、弁座の孔縁をナイフエッジ状にして粒子を挟みに
くゝ、すなわち外れ易くしてもよい。ことにナイフエッ
ジに弾力性を持たせればより望ましい。仮に噛み込むよ
うなことがあっても第５図に示すように上下に跳ねては
じき飛ばすようになるからである。

弁座と弁体との間のクリアランスに挟まれる粒子がメデ
ィアである場合、弁体が戻りにくゝなる問題のほか次の
ような問題を生じる。すなわちメディアのサイズは多く
の場合、製品のサイズの数十乃至数万倍もあるためメデ
ィアが噛み込むようなことがあるとクリアランスが大き
くなって排出されるスラリー量が多くなり、その結果、
液面レベルの維持が困難となるとともにミル内の原料ス
ラリーの滞留時間が少なくなり、１パスで所望粒度の製
品が得られなくなる。この問題に対処するには、上述す
るようにしてメディアの噛み込みを除去するのが最も望
ましいが、弁座と弁体のうち、いづれか一方若くは双方
を軟質体で形成してもよい。第６図に示すように、メデ
ィアの一部が軟質体内に押込められて埋まり、弁座と弁
体間のクリアランスをメディアの粒径よりも小さくする
ことができるからである。

発明の効果 第一の発明においては、バルブがミル内の圧力によって
進退し、これによりその周りのクリアランスが変化する
ようになっているもので、クリアランスで目詰りを生じ
たときには圧力が増大してクリアランスが大きくなる結
果排出量が増加して目詰りが解消される。

第二の発明においては、排出口とバルブのうち少なくと
も一方が軟質体であるので、メディアがクリアランス内
に噛み込むようなことがあってもメディアの押付けられ
る部分が窪んでメディアの一部が埋まった状態となり、
その結果、クリアランスがメディアの粒径分程拡がるこ
とはない。

第三の発明においては、上述するバルブを使用すること
により加圧方式の粉砕機による原料スラリーの上部供給
が可能となり、上述する上部供給方式による種々の利点
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粉砕機の概略図、第２図は同粉砕機における圧
力制御バルブ装置の断面図、第３図は別のバルブ装置の
断面図、第４図はミル内のメディアの粒径分布を示す
図、第５図は排出口の孔縁の作用説明図、第６図はクリ
アランスにメディアが噛み込んだ状態を示す図、第７図
は排出時における状態を示す図である。 １……ミル、５……攪拌装置、６……排出口 11、26……弁座、13……圧力制御バルブ装置 17、25……心棒、18、27……弁体、28……モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−216748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−216749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−65959（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉型のミルと、ミル内に設けられる攪拌
   装置とを有し、ミル内に原料スラリーを連続供給して粉
   砕メディアとともに加圧状態で攪拌し、原料を微細に粉
   砕して排出口より排出する湿式タイプの粉砕機におい
   て、上記排出口に進退可能に遊嵌し、断面を先端に向っ
   て漸次小さく形成したコーン状のバルブと、ミル内の圧
   力によってバルブを進退させる作動手段とよりなり、ミ
   ル内の圧力に応じてバルブが進退すると、バルブの周り
   のクリアランスが変化するように構成した圧力制御バル
   ブ装置を設けた粉砕機
2. 【請求項２】バルブは振動若くは回転或いは振動ととも
   に回転する特許請求の範囲第１項記載の粉砕機
3. 【請求項３】バルブは攪拌装置の回転中心より偏心した
   箇所に設けられる特許請求の範囲第１項記載の粉砕機
4. 【請求項４】密閉型のミルと、ミル内に設けられる攪拌
   装置とを有し、ミル内に原料スラリーを連続供給して粉
   砕メディアとともに加圧状態で攪拌し、原料を微細に粉
   砕して排出口より排出する湿式タイプの粉砕機におい
   て、上記排出口に進退可能に遊嵌し、断面を先端に向っ
   て漸次小さく形成したコーン状のバルブと、ミル内の圧
   力によってバルブを進退させる作動手段とよりなり、ミ
   ル内の圧力に応じてバルブが進退すると、バルブの周り
   のクリアランスが変化するように構成した圧力制御バル
   ブ装置を設け、しかも上記排出口とバルブのうち、いづ
   れか一方若くは双方を軟質体とした粉砕機
5. 【請求項５】排出口は孔縁がナイフエッジ状をなす特許
   請求の範囲第４項記載の粉砕機
6. 【請求項６】密閉型のミル内に原料スラリーを連続供給
   して粉砕メディアとともに加圧状態で攪拌し、原料を微
   細に粉砕して排出口より排出する湿式タイプの粉砕機に
   おいて、原料スラリーをミル上部から供給してミル下部
   の排出口より製品スラリーを排出するとともに排出口に
   進退可能に遊嵌し、断面を先端に向って漸次小さく形成
   したコーン状のバルブと、ミル内の圧力によってバルブ
   を進退させる作動手段とよりなり、圧力に応じてバルブ
   が進退すると、バルブの周りのクリアランスが変化する
   ようにした圧力制御バルブ装置を設けた粉砕機