JP3600324B2 - 攪拌ミル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、攪拌ミル（攪拌式粉砕機）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
欧州特許出願公開第００５８８８６号明細書（米国特許第４４９６１０６号明細書に対応する）により、粉砕補助体戻し管を備えた攪拌ミルが知られている。この粉砕補助体戻し管は粉砕補助体分離装置の手前で粉砕容器から出口が開口し、粉砕容器の他端で再び粉砕室に入口が開口している。この入口開口のすぐ手前で、粉砕物質供給管が粉砕補助体戻し管に開口している。粉砕補助体と、まだ充分に粉砕されていない粉砕物質が、攪拌装置によって生じる遠心作用に基づいて粉砕補助体出口から外へ押し出され、粉砕補助体戻し管を通って戻される。粉砕物質供給管内への粉砕補助体戻し管の開口によって吸引作用が発生する。この吸引作用は遠心作用によって助長される。更に、粉砕物質供給管内で粉砕物質と粉砕補助体の良好な予備混合が発生する。公知の攪拌ミルのこの構造によって、粉砕補助体の確実な循環が達成できないことが判った。粉砕補助体は粉砕補助体戻し管内で付着し、そこに留まる。多量の粉砕物質を加工するときには、粉砕室内の粉砕補助体が分離装置へ搬送され、このような攪拌ミルはその基本コンセプトから大きな利点を有するが、この種の攪拌ミルは実際には世の中に認められなかった。というのは、粉砕補助体の循環が充分でなかったからである。
【０００３】
欧州特許第０３７００２２号明細書（米国特許第５０６２５７７号明細書に対応する）により、円筒状の内側ステータを有する円筒状の粉砕室を備えた攪拌ミルが知られている。壁の内側ステータの間の環状室内には、鉢状のロータが挿入されている。このロータは環状の外側粉砕室と環状の内側粉砕室を画成している。この両粉砕室はロータの自由端の範囲において偏向室によって互いに接続されている。ロータの底の範囲には複数の溢流通路が形成されている。この範囲には更に、粉砕物質入口領域が付設されている。更に、流れ方向においてこの溢流通路の範囲の後方には、粉砕補助体通過阻止装置が設けられている。粉砕物質入口領域を通って粉砕物質が供給され、この粉砕物質は粉砕補助体と共に、外側粉砕室、偏向室および内側粉砕室を通って流れる。この場合、ロータの回転に基づいて、粉砕物質は粉砕補助体と協働して粉砕され、分散される。粉砕補助体は粉砕補助体通過阻止装置に達する前に溢流通路を通って粉砕物質入口領域に戻される。粉砕物質は粉砕補助体通過装置から排出される。この構造により、きわめて均一な微細粉砕物質が得られると同時に、粉砕補助体通過阻止装置の摩耗が充分に防止され、それによって運転の故障が生じない。
【０００４】
欧州特許第０１４６８５２号明細書により、円筒状の内壁を有する粉砕室と、円筒状の攪拌装置を備えた攪拌ミルが知られている。この場合、攪拌装置と粉砕容器の内壁との間に、環状円筒の形をした粉砕室が形成されている。攪拌装置はその自由端に中空室を備えている。この中空室内には分離装置が達している。この領域において攪拌装置は分離装置の周りに環状に複数の切欠き備えている。この切欠きにより、軸の自由端部の端側から中空室内に達した粉砕補助体は半径方向に向かって隣接する粉砕室に再び流出することができる。軸の自由端部の範囲において、すなわち中空室の周りにおいて、粉砕補助体が押圧される危険がある。
【０００５】
ソ連特許第７３７００４号明細書により、垂直型攪拌装置を備えた攪拌ミルが知られている。粉砕物質は粉砕容器の底の範囲から供給され、粉砕容器の蓋の下方で円筒スクリーンから排出される。攪拌軸は中空に形成され、底に隣接したその自由端部の方へ開放している。攪拌軸の高さ方向にわたって複数の穴が形成されている。この構造により、底に沈降した粉砕補助体は攪拌軸を通って上昇し、粉砕室の高さにわたって粉砕室に分配供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、粉砕補助体の押圧が回避される攪拌ミルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、円筒状の壁と第１の端壁（蓋）と第２の端壁（底）とによって粉砕室を画成する粉砕容器を具備し、更に、この粉砕容器内に設けられた攪拌装置を具備し、この攪拌装置が、粉砕室の外側で片持ち支承されかつ自由端が粉砕室内に達している攪拌軸と、この攪拌軸に取付けられた攪拌器具を備え、 更に、攪拌装置を高速回転駆動するための駆動モータを具備し、更に、第２の端壁に隣接したところで攪拌軸の自由端に取付けられた、内室を画成する籠状の部分を具備し、更に、内室を画成する籠状の部分と粉砕容器の壁との間に設けられた環状円筒の形をした粉砕物質−流入室を具備し、更に、少なくとも粉砕容器の第２の端壁に隣接して設けられ、環状円筒の形をした粉砕物質流入室に開口している粉砕物質供給口を具備し、更に、籠状部分の内室内に設けられた粉砕補助体通過阻止装置を具備し、更に、この粉砕補助体通過阻止装置に接続している、第２の端壁を貫通する粉砕物質出口を具備し、更に、攪拌軸内に形成された粉砕物質粉砕補助体−戻し室を具備し、この戻し室が粉砕容器の第１の端壁に隣接したところで攪拌軸内の少なくとも１つの流入通路を介して粉砕室に接続され、戻し室の開口部が籠状部分の内室に開口し、更に、籠状部分内に形成され、その内室と粉砕物質流入室を接続する通路を具備していることによって解決される。
【０００８】
粉砕物質供給口と粉砕物質出口は粉砕室の同じ端部に設けられている。籠状部分から出た粉砕補助体は粉砕物質流入室に達し、そこから粉砕物質流れによって本来の粉砕室内に達し、そこで粉砕プロセスが行われる。粉砕補助体通過阻止装置は、欧州特許第０３７００２２号明細書（米国特許第５０６２５７７号明細書に対応する）の場合と同様に、ほとんど粉砕補助体が衝突しないので、摩耗を生じない。他方では、本来の粉砕室内で、充分に均一な粉砕補助体分布が保証される。これは粉砕結果の最適化に寄与し、かつ処理量が多い場合にも故障のない運転に寄与する。というのは、システム全体で粉砕補助体の押圧が生じないからである。垂直型攪拌装置を備えた攪拌ミル、水平型攪拌装置を備えた攪拌ミルまたは水平または鉛直に対して傾斜した攪拌装置を備えた攪拌ミルの場合にも、本発明による手段を適用可能である。
【０００９】
本発明の有利な他の実施形は従属請求項から明らかである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の他の特徴、詳細および効果は、図に基づく、実施の形態の次の説明から明らかになる。
【００１１】
図に示した実施の形態は横型攪拌ミル（攪拌式粉砕機）である。この攪拌ミルは通常のごとく、床２に支持された台１を備えている。台１の前側３には支持アーム４が取付けられている。
【００１２】
台１内には、場合によっては回転数を調節可能である駆動モータ５が収納されている。この駆動モータはＶベルトプーリ６を備えている。このＶベルトプーリからＶベルト７と他のＶベルトプーリ８を介して、駆動軸９を回転駆動可能である。駆動軸９は複数の軸受１０によって台１に回転可能に軸受されている。
【００１３】
支持アーム４には、ほぼ円筒状の粉砕容器１２が適当な受け部材１１を介して支持されている。粉砕容器１２は円筒状の壁１３を備え、台１寄りの端部に蓋（第１の端壁）１４を備え、反対側の端部が底（第２の端壁）１５によって閉鎖されている。この粉砕容器は粉砕室１６を形成している。
【００１４】
粉砕容器１２と駆動軸９の共通の縦中心軸線１７と同心的に、攪拌軸１８が粉砕室１６内に設けられている。この攪拌軸１８は蓋１４を貫通している。粉砕室１６は蓋１４と攪拌軸１８の間でシール１９によってシールされている。攪拌軸１８は片持ち支承されている。すなわち、底の範囲では支承されていない。攪拌軸は攪拌室１６内にその全長にわたって、攪拌器具２０を備えている。本実施の形態の場合には、攪拌器具は攪拌円板２１である。攪拌円板２１内には通常のごとく、穴２２が形成されている。底１５には、壁１３に隣接した位置で、粉砕物質供給管２３が取付けられている。この粉砕物質供給管は粉砕室１６に開口している。図２から判るように、供給管２３の粉砕物質供給口２４は円環部分を介して粉砕室１６内へ延びている。
【００１５】
攪拌軸１８は中空に形成されている。すなわち、攪拌軸はその全長にわたって延びる内側の粉砕物質−粉砕補助体−戻し通路２５を備えている。この戻し通路は粉砕物質−粉砕補助体−戻し室としての働きをし、粉砕容器１２の蓋１４に隣接したところで流入通路２６によって粉砕室に接続されている。この流入通路２６は、図１からはっきりと判るように、粉砕室１６から粉砕物質−粉砕補助体−戻し通路２５に向けて底１５の方へ傾斜している。底１５に隣接した攪拌軸１８の自由端には、内室２８を画成する籠形の部分２７が取付けられている。この籠形の部分２７は攪拌軸１８に取付けられた環状円板２９と、この環状円板から底１５まで延びる円筒部材３０とによって形成されている。この円筒部材には、縦方向中心軸線１７に対して平行に延びる通路３１が形成されている。通路３１を備えた籠形の部分２７は、壁１３に対して、環状の粉砕物質流入室３２を画成している。この粉砕物質流入室には粉砕物質供給口２４が開口している。この粉砕物質供給口は粉砕物質流入室３２の半径方向幅全体にわたって形成されている。円筒部材３０が底１５のすぐ近くまで延びているので、籠２７の開放端部でリング３３によって閉鎖された円筒部材３０と底１５との間には、非常に狭い幅ａの隙間３４が存在する。この隙間は１ｍｍ以下から数ｍｍ、例えば３ｍｍの範囲である。籠２７の内室２８内には粉砕補助体通過阻止装置（粉砕補助体分離装置）３５が設けられている。この粉砕補助体通過阻止装置は円筒状の隙間スクリーン３６である。この隙間スクリーンには、底１５を貫通する粉砕物質出口３７が接続している。
【００１６】
籠２７の内室２８への攪拌軸１８の中空室２５の入口３８の前方に、偏向円板（偏向装置）３９が環状円板２９に取付けられている。この偏向円板は円筒部材３０の近くまで延びている。
【００１７】
粉砕室１６の主要な部分には、直径が０．２ 〜３．０ ｍｍ、通常は２．０ ｍｍのオーダーの粉砕補助体４０が充填されている。
粉砕物質は貯蔵容器４１からポンプ４２によって粉砕物質供給管２３を通って流入室３２に供給される。粉砕物質は粉砕補助体４０と共に流れ方向矢印４３に沿って粉砕室１６を蓋１４の方へ流れる。この場合、粉砕物質と粉砕補助体４０は高速回転駆動される攪拌器具２０によって動かされる。それによって、公知のごとく、粉砕−および分散プロセスが生じる。蓋１４の手前で粉砕物質−粉砕補助体−流れは方向を変え、流入通路２６を通って攪拌軸１８の粉砕物質−粉砕補助体−戻し通路２５内へ案内される。この混合物は籠２７の内室２８に流入するまでこの戻し通路を流通する。偏向円板３９により、粉砕物質−粉砕補助体−流れは半径方向外側へ方向を変える。この場合、粉砕物質と粉砕補助体４０は環状円板２９と偏向円板３９の間の隙間４４内で攪拌軸１８の回転方向４５に加速される。粉砕補助体４０が円筒部材３０に隣接したところで隙間４４から籠２７の内室２８に入るときに、中心軸線１７に対して半径方向外側へ通路３１を通って粉砕物質流入室３２内に遠心加速される。これに対して、粉砕物質は隙間スクリーン３６を通過し、続いて粉砕物質出口３７を経てミルから排出される。粉砕物質流入室３２内に達した粉砕補助体４０は、流入管２３を通って供給された粉砕物質によって捕らえられ、再び粉砕室１６に運ばれる。
【００１８】
上記の手段により、粉砕室１６の全長にわたって流れ方向矢印４３に粉砕補助体４０の内部循環が生じる。粉砕物質供給管２３と籠２７の内室２８との間で短絡が生じることはない。
【００１９】
図３には、攪拌軸１８内に形成された粉砕物質と粉砕補助体４０の粉砕物質−粉砕補助体−戻し通路２５を洗浄するための装置４６が示してある。駆動軸９は攪拌軸１８と同様に、中空軸として形成され、攪拌軸１８に相対回転しないように連結されている。駆動軸内で、摺動スリーブ４７が縦方向中心軸線１７の方向に摺動可能に案内されている。この摺動スリーブは駆動軸９、ひいては攪拌軸１８と相対的に回転不可能である。
【００２０】
攪拌軸１８の外側および駆動軸９の外側に位置する摺動スリーブ４７の端部には、管継手４８が軸受４９によって回転可能にかつシール５０によってシールされて固定されている。駆動軸９と攪拌軸１８が回転駆動されるときには、この管継手４８は動かないよう固定保持可能である。
【００２１】
管継手４８はホースをねじ込み可能なホース接続口５１を備えている。このホースを通って、洗浄のために圧縮ガスまたは圧力下の洗浄液を供給可能である。摺動スリーブ４７は駆動軸９と攪拌軸１８の間の連結部材５２を越えて延びている。この場合、摺動スリーブ４７のこの端部には、環状の閉鎖ピストン５３が取付けられている。閉鎖ピストン５３は戻し通路２５の内壁５４に対してシールするよう接触している。そのために、閉鎖ピストンは適当な材料、例えばＰＴＦＥ等からなっている。中心軸線１７方向の閉鎖ピストン５３の長さｂは少なくとも流入通路２６の直径ｃまたは中心軸線１７方向の流入通路の長さよりも幾分大きい。従って、流入通路２６は、図３の下側に示すように、閉鎖ピストン５３によって閉鎖可能である。摺動スリーブ４７は図３において上側と下側に示したその両端位置の間で摺動距離ｄだけ摺動可能である。この摺動距離は、図３の上側に示した、閉鎖ピストン５３の端位置において流入通路２６にかぶさらないような大きさである。この端位置において、閉鎖ピストン５３は駆動軸９の隣接する端部と流入通路２６との間にある。図３の下側に示した他の端位置では、摺動スリーブ４７は攪拌軸１８の戻し通路２５内に達し、環状の閉鎖ピストン５３が流入通路２６にかぶさっている。
【００２２】
流入通路２６が閉鎖ピストン５３によって閉鎖されている、図３の下側に示した状態において、洗浄媒体としての圧縮ガスまたは圧力下の洗浄液が管継手４８と摺動スリーブ４７を通って戻し通路２５に供給されると、この洗浄媒体は戻し通路２５だけを通って流れ、戻し通路から粉砕補助体４０と粉砕物質を洗浄除去する。更に、籠状の部分２７の内室２８と粉砕補助体通過阻止装置３５も洗浄される。更に、場合によっては、粉砕物質流入室３２の一部も洗浄される。駆動軸９と摺動スリーブ４７の間のシール５５により、圧縮ガスまたは圧力下の洗浄液が駆動軸９と摺動スリーブ４７の間から外部に流出することが防止される。
【００２３】
これに対して、摺動スリーブ４７が駆動軸９から外へ最大限に引き出されていると、閉鎖ピストン５３は図３の上側に示した位置にある。そのとき圧縮ガスまたは圧力下の洗浄液が供給されると、その一部が戻し通路２５を通って流れ、前述の洗浄過程を行う。洗浄媒体の他の部分は流入通路２６を通って流れ、この流入通路を洗浄し、そして粉砕室全体を流れる。この場合、粉砕室とそこにある粉砕補助体４０が洗浄される。前記の両洗浄過程の際に、攪拌軸１８は駆動される。
【図面の簡単な説明】
【図１】攪拌ミルの概略的な垂直縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った攪拌ミルの横断面図である。
【図３】攪拌ミルの中空軸を洗浄するための装置を示す図である。
【符号の説明】
５ 駆動モータ
１２ 粉砕容器
１３ 円筒状壁
１４ 第１の端壁（蓋）
１５ 第２の端壁（底）
１６ 粉砕室
１８ 攪拌軸
２０ 攪拌器具
２４ 粉砕物質供給口
２５ 粉砕物質−粉砕補助体−戻し室
２７ 籠状部分
２８ 内室
３１ 通路
３２ 粉砕物質流入室
３５ 粉砕補助体通過阻止装置
３６ 円筒スクリーン
３７ 粉砕物質出口
３８ 開口部
３９ 偏向円板
４６ 戻し室洗浄装置
４７ 摺動スリーブ
４８ 管継手
５３ 閉鎖ピストン

Claims (10)

1. 円筒状の壁（１３）と第１の端壁（１４）と第２の端壁（１５）とによって粉砕室（１６）を画成する粉砕容器（１２）を具備し、
   更に、この粉砕容器（１２）内に設けられた攪拌装置を具備し、この攪拌装置が、粉砕室（１６）の外側で片持ち支承されかつ自由端が粉砕室（１６）内に達している攪拌軸（１８）と、この攪拌軸に取付けられた攪拌器具（２０）を備え、 更に、攪拌装置を高速回転駆動するための駆動モータ（５）を具備し、
   更に、第２の端壁（１５）に隣接したところで攪拌軸（１８）の自由端に取付けられた、内室（２８）を画成する籠状の部分（２７）を具備し、
   更に、内室（２８）を画成する籠状の部分（２７）と粉砕容器（１２）の壁（１３）との間に設けられた環状円筒の形をした粉砕物質流入室（３２）を具備し、
   更に、少なくとも粉砕容器（１２）の第２の端壁（１５）に隣接して設けられ、環状円筒の形をした粉砕物質流入室（３２）に開口している粉砕物質供給口（２４）を具備し、
   更に、籠状部分（２７）の内室（２８）内に設けられた粉砕補助体通過阻止装置（３５）を具備し、
   更に、この粉砕補助体通過阻止装置（３５）に接続している、第２の端壁（１５）を貫通する粉砕物質出口（３７）を具備し、
   更に、攪拌軸（１８）内に形成された粉砕物質−粉砕補助体−戻し室（２５）を具備し、この戻し室が粉砕容器（１２）の第１の端壁（１４）に隣接したところで攪拌軸（１８）内の少なくとも１つの流入通路（２６）を介して粉砕室（１６）に接続され、戻し室の開口部（３８）が籠状部分（２７）の内室（２８）に開口し、
   更に、籠状部分（２７）内に形成され、その内室（２８）と粉砕物質流入室（３２）を接続する通路（３１）を具備していることを特徴とする攪拌ミル。
2. 粉砕補助体通過阻止装置（３５）が、内室（２８）内に達する円筒スクリーン（３６）として形成されていることを特徴とする請求項１記載の攪拌ミル。
3. 内室（２８）への戻し室（２５）の開口部（３８）と、粉砕補助体通過阻止装置（３５）との間において、偏向装置（３９）が籠状部分（２７）に取付けられていることを特徴とする請求項１記載の攪拌ミル。
4. 偏向装置が偏向円板（３９）として形成されていることを特徴とする請求項３記載の攪拌ミル。
5. 偏向装置（３９）が粉砕補助体通過阻止装置（３５）にかぶさっていることを特徴とする請求項３または４記載の攪拌ミル。
6. 籠状部分（２７）が粉砕容器（１２）の端壁（１５）に密接するまで延びていることを特徴とする請求項１記載の攪拌ミル。
7. 攪拌軸（１８）が戻し室（２５）を洗浄するための装置（４６）を備えていることを特徴とする請求項１記載の攪拌ミル。
8. 戻し室洗浄装置（４６）が粉砕容器（１２）の外側に設けられた管継手（４８）を備えていることを特徴とする請求項７記載の攪拌ミル。
9. 戻し室洗浄装置（４６）が戻し室（２５）内に設けられた閉鎖ピストン（５３）を備え、この閉鎖ピストンが少なくとも一つの流入通路（２６）を開放する端位置と流入通路を閉鎖する端位置の間で摺動可能であることを特徴とする請求項７または８記載の攪拌ミル。
10. 閉鎖ピストン（５３）が摺動スリーブ（４７）の一端に取付けられ、この摺動スリーブの他端に管継手（４８）が固定されていることを特徴とする請求項９記載の攪拌ミル。

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