JPH03503025A - 回転ケージ内に分離手段を有する攪拌ミル - 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】 回転ケージ内に分離手段を有する撹拌ミル本発明は、粉砕容器と、その内部に回 転可能に配置された撹拌軸とを具え、これらにより粉砕スペースを限定し、さら に、粉砕すべき材料の入口と、撹拌軸の一部として撹拌軸と共に回転するケージ と、ケージ内に配置された分離手段とを具え、該分離手段は、未処理の材料およ び必要に応じて粉砕補助媒体を保持すると共に処理済みの材料を材料出口まで流 出可能とする構成とし、さらに、粉砕スペースを、材料の入口に隣接して配置さ れると共にその全長の少なくとも大部分に亘って軸線方向に撹拌軸が配置された 入口ゾーンと、入口ゾーンに軸線方向に隣接してケージの周囲に配置された分離 ゾーンとに区分してなる撹拌ミルに関するものである。

上述した形式の既知の撹拌ミル（ヨーロッパ特許第０１４６８５２Ｂ１号参照） において、分離ゾーンは、粉砕スペースの全長の最大２５％に亘って延在する配 置とされており、その全長の少なくとも７５％は入口ゾーンによって占められて いる０分離手段の有効面積は、一般的には粉砕スペースを限定する粉砕容器の内 部面積の５〜１０％とされている。その結果、分離手段は、粉砕すべき材料の排 出を相当に阻害する。したがって、粉砕容器の軸線方向における材料の流れの速 度成分は比較的小さく、粉砕すべき材料の各個別的粒子は材料入口と分離手段と の間の長い経路上で所望の寸法まで漸減される確率が高い。しかし、既知のミル の所定の全体寸法に対して、単位時間当たりの処理量は非常に高いとは言いがた い。これは、撹拌ミルの粉砕スペースを通しての材料の単一処理では所要の粉砕 を十分に達成し得ないため、材料を吸引して粉砕スペースに数回にわたり循環さ せる必要があること、または材料を供給容器および粉砕スペースの間で反復的に 往復吸引する必要があることから明らかである。

本発明の基礎をなす課題は、単位時間当たりの粉砕性能を大幅に向上することが でき、粉砕すべき材料の特に均一な粉砕処理を可能とする撹拌ミルを提案するこ とにある。

この課題を解決するために本発明は、冒頭に記載した形式の撹拌ミルにおいて、 分離ゾーンを粉砕スペースの全長の４０〜８０％に亘って延在させると共に、分 離手段の有効面積を、粉砕スペースを限定する粉砕容器の内部面積の少な（とも ２０％としたことを特徴とするものである。

本明細書において、分離手段の有効面積とは、篩メツシュまたは分離リングの間 に位置する環状ギャップが設けられた分離手段の表面積を意味している。

本発明による撹拌ミルは、分離ゾーンが比較的長く、分離手段のを効面積が比較 的大きいことにより、比較的急速に通過し得るものであり、したがって粉砕すべ き材料の各個別的粒子にとって粉砕スペースの１回の通過により適切に粉砕され る確率は非常に低い。したがって、材料の個別的粒子は、統計平均的見地からは 、所望の粒度まで粉砕されるためには、前文に記載した既知の撹拌ミルにおける よりも遥かに頻繁に粉砕スペースを通過させる必要がある。それにも拘わらず、 本発明の撹拌ミルによれば、前文に記載した既知の撹拌ミルにおけるよりも相当 に高い粉砕動力を達成し得るという、驚くべき効果が確認されたのである。粉砕 の一様性は更に高めることができる。撹拌ミル内での個別的粒子の平均滞留時間 が短いため、材料が過熱により損傷する危険は公知技術におけるよりも本質的に 少ない。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。第１図〜第１１図の各図 は、それぞれ撹拌ミルを継断面で示すものである。

図示の各撹拌ミルは、内部に撹拌軸１２が同軸的に取付けられた略円筒状の粉砕 容器１０と、粉砕すべき材料の入口１４と、分離手段１６とを具え、分離手段の 下流側に材料の出口１８を配置したものである。粉砕容器１０と撹拌軸１２との 間に粉砕室、すなわち粉砕スペース２０を形成し、同スペースは、図示の各撹拌 ミルにおいては、人口ゾーン２２および分離ゾーン２４を含むものとする入口ゾ ーン２２は、材料の入口１４を含むものとしく第１図および第７図〜第１１図） 、または軸線方向で前記入口に接続する（第２図〜第６図）。分離ゾーン２４を 軸線方向で入口ゾーン２２に接続するようケージ２５の周囲に配置し、同ケージ は、撹拌軸１２上に形成し、かつ、少なくとも略円筒状をなして分離手段１６を 包囲すると共に一端側で開放する構成とする。なお、分離ゾーン２４の長さは、 ケージ２５の長さと一致させる。

分離手段１６は複数の個別的な分離リングにより又は篩メツシュにより構成し得 るものであり、図示の全実施例においては、少なくとも略円筒状に形成すると共 に有効長をケージ２５の長さ、したがって分離ゾーン２４の長さと一致させる０ 図示の全実施例において、撹拌軸１２の軸線方向に測った分離手段１６の長さを 、粉砕スペース２０の全長の約１７２（第１図〜第８図、第１０図および第１１ 図）〜約２７３（第９図）とする、処理量に対して決定的な役割を演じる分離手 段１６の作動面の外径は、ケージ２５の内径より僅かに小さく設定する。分離手 段１６の作動面の長さおよび直径の積は、粉砕容器１０の長さおよび内径の積の 約２０〜２５％とする。

第１図〜第５図および第７図〜第１１図に示す撹拌ミルは、撹拌軸１２が水平に 配置される横置き形式とする。これに対して、第６図は縦置き形式とした撹拌ミ ルを示すものである。

第１図に示す撹拌ミルにおいて、材料の入口１４を撹拌軸１２の孔により形成す る。入口ゾーン２２の開始部から端末部に向かう領域では、撹拌軸１２を小径と する：すなわち、その外径を粉砕容器１０の内径の約１ノ４〜１／３とする。入 口ゾーン２２の端末部に向けて、撹拌軸１２の外径を粉砕容器１０の内径の約２ ７３まで徐々に増加させる：撹拌軸１２は、その大径を分離ゾーン２４において 保持する構成とする。

入口ゾーン２２内に配置される撹拌軸１２の領域により撹拌素子２６を支持する ：撹拌素子は、第１図の実施例では、粉砕容器１０の円筒状内壁に向けて延在す る長い半径方向ビンにより形成する。分離ゾーン２４内に配置される撹拌軸１２ の領域におけるケージ２５によっても撹拌素子２８を支持し、同撹拌素子は短い 半径方向ピンにより形成する。第１図に示すように、粉砕スペース２０は、粉砕 すべき材料３０および粉砕補助媒体３２によって部分的に満たす。

ケージ２５は、第１図の実施例においては、軸線と平行なスロット３４を具え、 かつ、材料の出口１８と対向する端部で開放する構成とする０分離手段１６は、 撹拌軸１２と同軸的に配置されて粉砕容器１０に取付けられた円筒状の篩により 形成する。分離手段１６と同軸をなす充填体３６を同手段の内部に配置し、この 充填体は、分離手段１６との間に、材料の出口１８に向けて拡大する比較的狭い 環状スペース３８を残存させる配置とする。

粉砕すべき材料３０は主として入口ゾーン２２において処理され、同人ロゾーン では粉砕支援媒体、すなわち補助媒体３２が長い撹拌素子２６により強力に活性 化される。それにも拘わらず、材料の入口１４は、比較的十分な防護策が講じら れているため、高速運動を行う粉砕支援媒体３２と多数回の衝突を生じて栄、速 に摩耗する虞れはない。分離ゾーン２４内における短い撹拌素子２８は、実質的 には、粉砕支援媒体３２の凝集を回避または解消する機能をもっばら発揮するも のである。

粉砕支援媒体３２と混合された材料３０は、入口ゾーン２２から分離ゾーン２４ を経て流れ、撹拌軸１２の開放端部を通過してそのケージ２５内に流入する。ケ ージからは、処理された材料３０は分離手段１６および環状スペース３８を通過 して材料出口１８まで流れる。

これとは対照的に、粉砕補助媒体または粉砕支援媒体３２はスロット３４を経て 外方に向けて投射された後、そのサイクルを反復する。

第２図の実施例による撹拌ミルは、材料の人口１４を粉砕容器ｌＯの端部側に配 置して粉砕スペース２０内に直接開口させた点で第１図に示したものと相違して いる。また、粉砕容器１ｏの入口ゾーン２２内における円筒状内壁に対向素子４ ０を取付け、これら対向素子は半径方向ピンとして形成して撹拌素子２６０間で 撹拌軸１２の直前まで延在させる。さらに、撹拌軸１２には冷媒流路４２を形成 する：この流路は、撹拌軸１２の図面における左端の駆動側から充填体３６内ま で延在させ、同充填体は、第２図の実施例では撹拌軸１２と一体的に形成し又は 撹拌軸上に取付ける。第２図の実施例における分離手段も篩で構成するが、第１ 図におけるとは異なり、篩は、分離手段１６を撹拌軸１２と共に回転させるよう 、粉砕容器１０の代わりに撹拌軸１２に取付ける。

第３図の実施例では、撹拌素子２６を、入口ゾーン２２において撹拌軸１２に取 付けられた円形または非円形のディスクにより形成する。分離手段１６は、第１ 図におけると同様に粉砕容器１０に取付けるが、第３図の例では個別的リングの 間に半径方向のギヤツブを有するリング装置により形成する０分離ゾーン２４で は、撹拌軸１２に撹拌素子を設けない：しかじ、分離手段１６の周囲にケージ２ ５を配置したことに伴い、そのスロット３４により、粉砕すべき各種の材料に対 して十分な運動を材料３０および粉砕補助媒体３２に行わせることができる。

第４図に示す実施例は、特に、人口ゾーン２２においてディスク状撹拌素子２６ の間で固定対向素子４０を撹拌容器１０に取付け、同対向素子を第２図における と同様に半径方向のピンにより形成した点で、第３図に示すものと相違している 。第４図に示すように、撹拌軸１２に中実シャフトコア４４を設け、このコア上 にディスク状撹拌素子２６、撹拌素子間に配置されるスペーサブツシュ４６、並 びにケージ２５を支持する中空軸部分４８を取付ける。

第４図に示す撹拌軸１２の外径輪郭形状は第３図に示すものと同一とする。しか し、第４図の左側に位置するディスク状撹拌素子２６には、形状および配列がピ ン状の対向素子と対応する半径方向スロット５０を形成する。これらスロットは 、シャフトコア４４を既に粉砕容器１０内に組込んだ状態で、またはシャフトコ ア４４を第４図に示すように右側から左側まで挿入するに先立って、撹拌素子２ ６をシャフトコア４４上に嵌合可能とするために必要とされるものである。

第１図〜第４図および第６図〜第１１図に示す撹拌ミルが粉砕補助媒体を使用し て作動させることを意図したものであるのに対し、第５図に示す撹拌ミルは、歯 付き分散ディスクとして形成した撹拌素子２６を設けて粉砕支援媒体を使用しな い作動を可能としたものである０分離手段１６は、第３図および第４図における と同様に形成するが、第５図の例では材料の粗粒子を保持すると共に処理された 材料のみを材料出口１Ｂに到達可能とする機能を発揮するものである。

図示の全ての実施例において、撹拌軸１２はカンチレバー状に取付けられており 、したがって軸受５２および軸シール５４は図示のごとく粉砕容器１０の一端部 のみに配置されている。この端部またはその近傍に通常の構成の駆動装置を結合 し、または結合可能とする。第１図〜第５図および第７図〜第１１図に示す各撹 拌ミルにおいて、分離手段１６は、駆動装置およびマウントから離れた粉砕容器 １０の半部内に配置する。

しかし、第６図に示す縦置き形式の撹拌ミルにおいては、分離手段１６を、粉砕 容器１０の駆動装置側半部内に配置すると共に、軸シール５４に隣接する排出室 ５６を介して材料出口１８に接続する。

したがって、撹拌素子２６は、撹拌軸上２の遊端またはその近傍に取付ける。

第７図に示す撹拌ミルにおいて、撹拌軸１２は、入口ゾーン２２の開始部に至る 軸受５２および軸シール５４の領域のみにおいて小径とする。その直径は、粉砕 容器１０の内径の約１／４〜１／３程度とする。軸シール５４から軸線方向に僅 かに離れた位置で、撹拌軸１２の一部を構成する円錐部分５８を開始させ、この 円錐部分と、これに対応する円錐形状に形成された粉砕容器１０の内側端壁とに より円錐状の摩擦ギャップ６２を限定する。材料人口１４を、軸シール５４に近 接する円錐状摩擦ギャップ６２０半径方向内側領域内に開口させる０円錐状摩擦 ギャップ６２には略同−幅の円筒状摩擦ギャップ６４を接続し、この円筒状摩擦 ギャップは入口ゾーン２２の終端部まで延在させる。粉砕すべき材料３０は、摩 擦ギャップ６２．６４を限定する粉砕容器および撹拌軸の壁との摩擦により、当 該摩擦ギャップ内で活性化される。分離手段１６の周囲における分離ゾーン２４ 内で、撹拌軸１２の外径は、円錐部分５８の最大径よりも若干小さく設定する。

第８図の実施例は、撹拌軸１２の外径が軸シール５４から僅かな軸線方向距離の 範囲内で顕著に減少する点で、第７図の例と対応するものである。入口ゾーン２ ２の大部分および分離ゾーン２４の全部分に亘り、撹拌軸１２の外径は、粉砕容 器１０の内径の約２／３程度とする。入口ゾーン２２および分離ゾーン２４にお いて、撹拌軸１２には比較的短い半径方向ピンよりなる撹拌素子２６を設ける。

しかし、同様に短い半径方向ピンとして粉砕容器の内壁に取付けられた対向素子 ４０は、入口ゾーン２２のみに配置する：このような対向素子４０は、分離手段 １６の周囲における分離シリンダ２４には配置されていない。

第９図に示す撹拌ミルは、円錐状部分５８および粉砕容器１０の内側端壁６０の 計上において、第７図の例と対応するものである。

すなわち、本例においても、円錐状摩擦ギャップ６２および円筒状摩擦ギャップ ６４を設ける。しかし、円錐状部分５８を軸線方向に狭いカラー６６で終止させ ると共に、その直後、すなわち第９図の右側にカラー６６よりも外径の小さいケ ージ２５を接続することにより、円筒状摩擦ギャップ６４は非常に短いものとす る。ケージ２５の長さ、したがって分離ゾーン２４の長さは、粉砕スペース２０ の長さの約３／４とする。ケージ２５にビン状の撹拌素子２８を取付けると共に 、これらに間で同様にビン状の対向素子４０を粉砕容器工０に取付けて半径方向 内側に向けて突出させる。その結果、材料３０および粉砕補助媒体３２が比較的 強力に活性化される。

しかし、このように活性化された粉砕補助媒体３２は、カラー６６により確実に 阻止されて材料人口１４の領域には到達しない。したがって、材料入口は、特に 効果的に摩耗から保護されるものである。

第１０図に示す実施例においては、ケージ２５をその開放遊端側から軸線方向に 相互に接続する３領域、すなわち開放ケージ端に近接する位置から開始すると共 に軸線方向と平行をなす半径方向連続スロット３４が設けられた領域６６と、か かるスロットが全く設けられていない閉鎖中央領域６８と、開放ケージ端から離 　゛れた位置に配置されると共に半径方向連続スロット３４が設けられた領域７ ０とに区分する。第１図におけると同様に、ケージ２５の閉鎖中央領域６８の長 さは、分離ゾーン２４の長さの約１７２とする。

第１１図に示す実施例においては、ケージ２５は、中央領域６８のみならず、開 放ケージ端に隣接する領域においても完全に閉鎖する。軸線方向と平行をなす半 径方向連続スロット３４等の開口は、これを通して粉砕支援媒体３２をケージ２ ５から排出可能とするものであるが、開放ケージ端から離れた領域７０のみに配 置すると共に、分離手段１６の端部領域７２の周囲に延在させる。

第１０図および第１１図に示すケージ２５の構成によれば、比較的長くて大面積 の分離手段の周囲での流れの一様性を向上し、これにより単位時間当たりの粉砕 動力を更に増大することが可能となる。材料３０および粉砕支援媒体３２は、ケ ージの中央領域において半径方向への流れが阻止される。その中央領域において は、はぼ半径方向成分を含まない流れのみを生じさせることができる。その結果 、分離手段１６とケージ２５の内壁との間の環状スペース３８内における閉塞を 防止することができ、いかなる常用作動条件下でも、分離手段に、その全長に亘 って最高効率を発揮させることが可能となるものである。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．粉砕容器（１０）と、その内部に回転可能に配置された撹拌軸（１２）とを 具え、これらにより粉砕スペース（２０）を限定し、さらに、粉砕すべき材料の 入口（１４）と、撹拌軸（１２）の一部として撹拌軸と共に回転するケージ（２ ５）と、ケージ（２５）内に配置された分離手段（１６）とを具え、該分離手段 は、未処理の材料（３０）および必要に応じて粉砕補助媒体（３２）を保持する と共に処理済みの材料（３０）を材料出口（１８）まで流出可能とする構成とし 、さらに、粉砕スペース（２０）を、材料の入口（１４）に隣接して配置される と共にその全長の少なくとも大部分に亘って軸線方向に撹拌軸（１２）が配置さ れた入口ゾーン（２２）と、入口ゾーン（２２）に軸線方向に隣接してケージ（ ２５）の周囲に配置された分離ゾーン（２４）とに区分してなる撹拌ミルにおい て、前記分離ゾーン（２４）を粉砕スペース（２０）の全長の４０〜８０％に亘 って延在させると共に、前記分離手段（１６）の有効面積を、粉砕スペース（２ ０）を限定する粉砕容器（１０）の内部面積の少なくとも２０％としたことを特 徴とする撹拌ミル。 ２．請求項１記載の撹拌ミルにおいて、前記分離手段（１６）の有効面積を、粉 砕スペース（２０）を限定する粉砕容器（１０）の内部面積の２５〜５０％とし たことを特徴とする撹拌ミル。 ３．請求項１または２記載の撹拌ミルにおいて、前記粉砕容器（１０）および撹 拌軸（１２）を、撹拌軸（１２）の全駆動動力のうちの少なくとも９０％が入口 ゾーン（２２）内で、また最大１０％が分離ゾーン（２４）内で、粉砕すべき材 料（３０）に対して導入されるよう形成したことを特徴とする撹拌ミル。 ４．請求項１〜３のいずれか一項に記載の撹拌ミルであって、撹拌軸（１２）に より撹拌素子（２６）を支持すると共に、該撹拌素子に関連させて対向素子（４ ０）を粉砕容器（１０）に取付けたものにおいて、対向素子（４０）をもっぱら 入口ゾーン（２２）内に配置したことを特徴とする撹拌ミル。 ５．請求項１〜３のいずれか一項に記載の撹拌ミルであって、撹拌軸（１２）に より撹拌素子（２６）を支持するものにおいて、撹拌素子（２６）をもっぱら入 口ゾーン（２２）内に配置したことを特徴とする撹拌ミル。 ６．請求項１〜５のいずれか一項に記載の撹拌ミルにおいて、材料入口（１４） に近接する入口ゾーン（２２）内における撹拌軸（１２）の直径を、分離ゾーン （２４）における直径よりも相当に小さく設定したことを特徴とする撹拌ミル。 ７．請求項６記載の撹拌ミルにおいて、前記撹拌軸（１２）の直径を、入口ゾー ン（２２）の全長の少なくとも一部に亘り、入口ゾーン（２２）における撹拌軸 （１２）の最小直径の少なくとも２倍まで分離ゾーン（２４）の方向に徐々に増 加させたことを特徴とする撹拌ミル。 ８．請求項６または７記載の撹拌ミルにおいて、撹拌軸（１２）には、入口ゾー ン（２２）内で平滑な円錐状部分（５８）を設けたことを特徴とする撹拌ミル。 ９．請求項８記載の撹拌ミルにおいて、円錐状部分（５８）は材料入口（１４） に直接隣接させて配置したことを特徴とする撹拌ミル。 １０．請求項１〜９のいずれか一項に記載の撹拌ミルにおいて、撹拌軸（１２） には、分離ゾーン（２４）に近接する入口ゾーン（２２）の端部領域で、ケージ （２５）の直径より大きな直径を有するカラー（６６）を設けたことを特徴とす る撹拌ミル。 １１．請求項１〜１０のいずれか一項に記載の撹拌ミルにおいて、ケージ（２５ ）を中央領域（６８）において閉鎖形状に形成し、該中央領域を分離ゾーン（２ ４）の全長の少なくとも１／４に亘つて延在させることを特徴とする撹拌ミル。 １２．請求項１１記載の撹拌ミルにおいて、ケージ（２５）の閉鎖領域（６８） を分離ゾーン（２４）の全長の１／３〜２／３に亘って延在させることを特徴と する撹拌ミル。 １３．請求項１２記載の撹拌ミルにおいて、ケージ（２５）を、もっぱらケージ （２５）の開放端部から離れた端部領域（７２）の周囲で、半径方向外方に向け て開放した形状に形成したことを特徴とする撹拌ミル。