JPH1028891A - 懸濁液を処理するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純な構造で粉砕法に対して付加的に、粉砕
法と関連した不均一系反応の実施を可能にし、かつ正圧
運転および負圧運転のために使用できるようにする。 【解決手段】 粉砕システムが、駆動軸２２によって中
央で貫通された粉砕バスケット１９によって形成されて
おり、該粉砕バスケットが、全体的に管状の挿入体１１
に、該挿入体の横断面を埋めるように配置されており、
挿入体の内部に、しかも粉砕バスケット１９の上面また
は下面に隣接して撹拌機構および／またはフィード機構
が配置されており、撹拌機構および／またはフィード機
構としてプロペラ撹拌機２６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、懸濁液を処理する
ための装置であって、粉砕システムと撹拌システムとが
設けられており、両システムが、懸濁液のための循環案
内路に組み込まれており、さらに反応容器が設けられて
おり、該反応容器に、該反応容器と共に１つの構成ユニ
ットを形成するように前記粉砕システムと前記撹拌シス
テムとが配置されており、しかも循環案内路を収容する
前記反応容器が、前記粉砕システムおよび前記撹拌シス
テムと共に、不連続的な運転のための閉じられたシステ
ムとして形成されている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】懸濁液を処理するためには、特に懸濁液
の固形物成分を微細粉砕するためには、分散装置の他に
ボールミルが組み込まれているような循環案内路に、処
理したい懸濁液が施されるような粉砕設備が知られてい
る。分散装置をボールミルに結合する管路に適当な個所
で挿入されているフィードポンプを介して、懸濁液はこ
の循環案内路の内部で循環させられる。このような粉砕
設備は、たとえば塗料や顔料ペーストを処理するために
使用される。

【０００３】液体中の固形物を不連続的に処理するため
に使用される粉砕設備の別の例は、ハイドロリック式に
操作される昇降コラムによって、処理したい懸濁液を有
する容器内へ降下可能な撹拌機構付ミルユニットから成
っている。この撹拌機構付ミルユニットの構造は公知の
ディソルバ（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｒ）に相当している。ス
クリーンバスケットの回転によって懸濁液には循環作用
が加えられ、このような容器は温度限界値を維持する目
的で冷却可能に、つまり二重壁に形成されていてよい。
さらに、シールされた容器カバーを介して、十分に放出
物の少ない微細粉砕を達成することができる。このよう
な撹拌機構付ミルユニットは、たとえばネッチュ社（Ｆ
ｉｒｍａ ＮＥＴＳＣＨ）のパンフレット「ネッチュ―
ターボミル（ＮＥＴＳＣＨ―Ｔｕｒｂｏｍｉｌｌ）に基
づき公知である。

【０００４】これらの公知の粉砕設備は、その特徴とし
て比較的複雑な構造を有しているか、または粉砕方法の
一部が開いたシステムで実施される。これに加えて多く
の場合、不十分な循環作用、ひいては制限された粉砕作
用しか得られない。このような不都合は困難なレオロジ
を有する物質系ではますます問題となる。たとえば、特
定の系はポンプ循環時に溶剤希薄化の傾向を示し、この
ような溶剤希薄化は焼付きや閉塞や沈積の原因となる。

【０００５】ドイツ連邦共和国実用新案第２９５１８９
８７号明細書に基づき公知の分散装置は、鉛直方向に配
置された円筒状の容器の内部に高さ調節可能に配置され
た撹拌機構付ボールミルを有している。この撹拌機構付
ボールミルの下方には、容器に対して相対的に固定の高
さ位置で、ディソルバとして形成された流れ発生装置が
取り付けられている。この撹拌機構付ボールミルは、ス
クリーン状に目打ちされたケーシングを有しており、こ
のケーシングは、容器の軸線に対して同軸的に延びるト
ラス状の環状通路の形に形成されている。この環状通路
の外周面はケーシングの内面に対して間隔を置いて保持
されている。この環状通路は中央の開口を取り囲んでお
り、この開口を通じて、ディソルバの、容器の軸方向に
延びる駆動軸が貫通案内されている。この駆動軸は容器
の上端部で中空軸内に案内されており、この中空軸によ
って、撹拌機構付ボールミルの内部に設けられた、円環
状ディスクシステムによって形成された撹拌機構が駆動
可能となる。この撹拌機構とディソルバとは、それぞれ
容器の外部に設けられた駆動装置によって駆動可能であ
るが、しかし両装置のために１つの共通の駆動装置を設
けることもできる。撹拌機構付ボールミルは容器の内部
でロッドに懸吊されており、高さ調節のために働く別の
駆動装置が設けられている。ディソルバは分散物の予分
散を生ぜしめ、この場合、撹拌機構付ボールミルは持ち
上げられた位置、つまり分散物の外側に位置している。
撹拌機構付ボールミルの降下によって、粉砕作用と共に
微分散も行われる。この降下された状態では、撹拌機構
付ボールミルのスクリーン状のケーシングが、ディソル
バによって回転流を加えられた分散物に突入し、この場
合、形成された流域は循環案内路を形成する。この循環
案内路は前記ケーシングを部分的に貫通する。この公知
の装置の利点は、前記循環案内路が完全に反応容器内部
に形成されている点にある。しかし、分散過程が主体と
なっており、達成可能な粉砕作用は、循環案内路内部で
の流れ案内路の具体的な構成に関連している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の装置を改良して、この装置が単純な構造
において粉砕法に対して付加的に、粉砕法と関連した不
均一系反応の実施を可能にし、かつ特に正圧運転および
負圧運転のために適しており、上で挙げた、物質系のレ
オロジ問題をも考慮しているような装置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、粉砕システムが、駆動軸によって
中央で貫通された粉砕バスケットによって形成されてお
り、該粉砕バスケットが、全体的に管状の挿入体または
バイパス管路内に、該挿入体またはバイパス管路の横断
面を埋めるように配置されており、前記挿入体または前
記バイパス管路の内部で前記粉砕バスケットの上面また
は下面に隣接して撹拌機構および／またはフィード機構
が配置されているか、または前記バイパス管路内で前記
粉砕バスケットに対して上流側および／または下流側で
撹拌機構および／またはフィード機構が配置されてお
り、前記撹拌機構および／またはフィード機構として、
プロペラ撹拌機、錨形撹拌機またはタービン撹拌機が設
けられているようにした。

【０００８】

【発明の効果】本発明の出発点は、閉じられた反応室の
周囲を仕切りかつ、装置の主要構成要素、つまり粉砕シ
ステムと撹拌システムとを有している反応容器である。
反応容器は耐圧性に形成されていて、正圧運転のために
も負圧運転のためににも設計されている。処理したい懸
濁液が施される循環案内路は、外室に対して密に閉鎖さ
れたこの反応室に収納されているので、懸濁液は粉砕シ
ステムと撹拌システムとの間で確実に強制案内を受ける
ようになり、こうして有効な粉砕作用を受ける。この閉
鎖されたコンパクトなシステムは、外部反応ループを通
過させる必要なしに、反応容器の内部で固形物と液体と
気体との間の不均一系反応をも実施することを可能にす
る。粉砕システムとしては、反応容器に結合された定置
の粉砕バスケットが使用される。この粉砕バスケット
は、たとえば１〜５ｍｍの直径を有する複数の粉砕ボー
ルから成る充填物を保持している。これらの粉砕ボール
はこの粉砕バスケットを約８０％の充填度で満たすこと
ができる。粉砕体もしくは粉砕ボールの大きさや材料の
選択は、粉砕したい固形物や所望の粉砕品質、特に懸濁
液中に案内された粒子の微細度に関連して行われる。本
発明によれば、粉砕バスケットは管状の挿入体内に設け
られている。この挿入体は反応容器の上側から、反応容
器に設けられた開口にシールされて挿入されていると有
利である。このシールの品質は粉砕プロセスのプロセス
パラメータに関連して、特に正圧運転および負圧運転
や、処理したい懸濁液の特性を考慮して選択されてい
る。この挿入体の内部では粉砕システムが挿入体の端範
囲に配置されており、さらに少なくとも１つの撹拌機構
および／またはフィード機構が設けられている。この撹
拌機構および／またはフィード機構は粉砕システムに隣
接して配置されていると有利である。このようなフィー
ド機構が管状の挿入体の内部に配置されていることによ
り、処理したい懸濁液に加えられる改善されたフィード
作用が得られる。こうして、この懸濁液は強力な循環作
用にさらされる。これに対して択一的に、粉砕バスケッ
トはバイパス管路に設けられていてもよい。この場合、
端面側で同じくたとえばスクリーンプレートによって仕
切られた粉砕バスケットの片側または両側には撹拌機構
および／またはフィード機構が設けられている。本発明
によれば、撹拌機構および／またはフィード機構とし
て、種々異なるタイプの撹拌機、たとえばプロペラ撹拌
機、錨形撹拌機またはタービン撹拌機が使用される。具
体的に使用される撹拌機タイプの選択は、目的設定に応
じて行なわれ、つまり一方では、処理したい懸濁液のた
めの強制案内を確保し、ひいては循環運動を確保する目
的で行なわれ、他方では懸濁液内に申し分のない分散状
態を維持し、これによって特に固形物の沈積を阻止する
目的で行われる。比較的低速で回転する錨形撹拌機、羽
根形撹拌機または格子形撹拌機の通常の運転回転数が、
比較的高速で回転するプロペラ撹拌機およびタービン撹
拌機の通常の運転回転数とは異なるので、具体的に使用
される撹拌機タイプに関連して、個々の事例において種
々異なる駆動装置が必要となる。

【０００９】請求項２および請求項３に記載したよう
に、粉砕システムおよび撹拌システムは共通の駆動ユニ
ットを有していてよいし、両システムのためにそれぞれ
別個の専用の駆動ユニットが設けられていてもよい。そ
れぞれ別個の専用の駆動ユニットが設けられていると、
撹拌プロセスおよび粉砕プロセスのために重要となるパ
ラメータの十分な制御の利点が得られる。

【００１０】請求項４および請求項５に記載したよう
に、反応容器は回転対称的な容器として形成されている
と有利である。この容器の内部には粉砕システムおよび
撹拌システムが同心的もしくは同軸的に配置されている
か、または偏心的に配置されていてもよい。この場合、
粉砕システムおよび撹拌システムはコンパクトな１つの
構成ユニットとして形成されていてもよいし、また両シ
ステムは循環案内路内で互いに別個に反応容器内部に配
置されていてもよい。撹拌システムの機能エレメントが
粉砕システムのすぐ近くに配置されていてもよい。懸濁
液のための前記循環案内路に沿って撹拌システムの機能
エレメントを分配するためには、懸濁液のレオロジ特性
が重要となる。このレオロジ特性に前記機能エレメント
は構造的に適合されている。すなわち、懸濁液内では申
し分のない分散状態が維持されなければならない。ま
た、この懸濁液が前記循環案内路の内部で粉砕システム
の粉砕床を通るように強制案内を受けることが確保され
ていなければならない。

【００１１】請求項６に記載の構成では、粉砕システム
の軸線は反応容器の軸線に対して平行に延びている。こ
のことは、両軸線の１つの有利な配向ではあるが、しか
し反応容器の具体的なジオメトリ構成に関連して、粉砕
システムの軸線を反応容器の軸線に対して任意の角度配
置で延びるように配置することも可能である。

【００１２】請求項７に記載の構成では、前記駆動ユニ
ットが、反応容器の外側、特に反応容器の反応室の外側
に配置されている。このことは適当なシール部材の使用
を必要とするか、または耐圧性であることや漏れがない
ことが特に要求される場合には分割ポット（Ｓｐａｌｔ
ｔｏｐｆ）を備えた駆動装置もしくは磁気駆動装置の使
用を必要とする。駆動ユニットは一般にモータ・伝動装
置ユニットから成っており、この場合、回転数制御を実
現するために変速機を使用することができる。しかし、
純電気的な回転数制御、たとえば単層交流モータまたは
多層交流モータの場合には周波数制御を主体とした回転
数制御が特に有利である。しかし原則的には回転数制御
可能な直流駆動装置も考えられる。

【００１３】請求項８に記載の構成では、粉砕システム
が択一的に、反応容器に接続されたバイパス管路に収納
されている。原則的に反応容器には、複数のバイパス管
路を対応させることもできる。これにより、特に強力な
粉砕作用を発生させることができる。この場合、各バイ
パス管路は２つの接続点を介して反応容器に接続されて
おり、これらの接続点の複数の対が、有利には周方向で
均一に分配されて反応容器に対応している。粉砕システ
ムのこのような配置により、保守や管理の目的のための
粉砕システムへの接近性が改善される。

【００１４】請求項９〜請求項１１には、処理方法時に
おける懸濁液の調温手段が記載されている。こうして熱
担持媒体を介して反応室に熱を導入するか、または反応
室から同じく熱を取り出すことができる。特に低沸点成
分において使用することのできる別の熱取出し手段は、
１つ以上の還流冷却器を配置することである。

【００１５】請求項１２に記載したように粉砕バスケッ
ト内部に配置された複数の粉砕ディスクは、スリット
形、渦巻き形、十字形等の形状の貫通孔を備えていて、
回転運動時に粉砕ボールに連行作用を加える。

【００１６】請求項１３に記載の構成では、粉砕バスケ
ットが、処理したい懸濁液のための、スクリーン面によ
って形成された流入開口と流出開口とを備えていて、粉
砕システムの軸線に対して回転対称的に形成されてい
る。

【００１７】請求項１４および請求項１５には、懸濁液
を粉砕床に通して案内するために働く、粉砕バスケット
に設けられた上記開口の配置形式が記載されている。こ
れらの開口は粉砕バスケットが円筒状に形成されている
場合には粉砕バスケットの端面か、またはこの端面にそ
れぞれ隣接した周面区分に配置されていてよい。後者の
場合、つまり開口を端面に隣接した周面区分に配置する
場合、円形プレートとして形成された端面における粉砕
システムもしくは撹拌システムの駆動軸の好都合な支承
手段と、圧力損失を減少させるための、より大きなスク
リーン面とが得られる。

【００１８】請求項１９および請求項２０に記載の構成
では、粉砕バスケットが管室に収納されており、この管
室の横断面はバイパス管路のその他の管路区分に比べて
拡張されているので、十分な粉砕室容積が提供されてい
る。このことはさらに粉砕床の内部で、減じられた流
速、高められた滞留時間、ひいては改善された粉砕作用
の利点をもたらす。

【００１９】この管室には、たとえば円錐状の移行管区
分が続いている。請求項２１に記載の構成では、前記撹
拌機構および／またはフィード機構が、この移行管区分
の外側に配置されており、したがってバイパス管路内部
のその他の適当な個所に配置されている。

【００２０】請求項２２には、バイパス管路の、より正
確な構成が記載されている。このバイパス管路は、たと
えば互いに等しい管ベンドを有していてよい。これらの
管ベンドは反応容器の前記接続点に取り付けられてお
り、しかも円錐状に拡張する管区分を挟んで、上記管室
もしくは粉砕室に対する接続を形成している。

【００２１】請求項２３には、反応容器の、ジオメトリ
的に見て極めて単純な機械的構造が記載されている。特
に底範囲が円錐状または球面状に形成されていることに
より、固形物沈積物の形成が阻止される。この場合、懸
濁液に導入されるこのような流れ作用が底面の各範囲を
均一に捕捉するように撹拌機構が選択されると望まし
い。

【００２２】請求項２４には、処理したい懸濁液に加え
たい分散作用の別の改善手段が記載されている。こうし
て、互いに異なる室で使用される撹拌機構の適当な選択
により、別の乱流を流れに導入することができ、このよ
うな乱流は固形物沈積物の形成を阻止する。

【００２３】請求項２５に記載の構成では、挿入体もし
くは粉砕バスケットが、粉砕ボールを取り出すためか、
もしくは粉砕ボールを装入するためのサービス開口を備
えている。特に、粉砕バスケットが、反応容器に対する
バイパス管路に配置されている場合には、粉砕体の取出
しや粉砕体の装入と関連した保守作業が比較的簡単にな
る。

【００２４】請求項２６に記載の構成では、反応容器が
蒸気状の反応生成物のための搬出管路を備えている。反
応容器は、熱供給や熱導出を可能にし、ひいては特に沸
点近くの高い作動温度での処理方法を可能にする、密に
閉じられたシステムであるので、この搬出管路に配置さ
れた凝縮器を介して蒸気状の反応生成物を液体の形で得
ることができる。部分凝縮を実施するために設計された
還流冷却器を前置することにより、凝縮器で得られる液
状生成物の、より大きな「純度」のための、反応生成物
の蒸留処理が可能となる。択一的に貫流凝縮器の代わり
に、清留塔を使用することもできる。この清留塔は、よ
り高い純度で揮発性の反応生成物の分離を可能にする。

【００２５】請求項２７には、液状の反応生成物のため
の搬出機構や、処理したい懸濁液のための供給機構の配
置形式が記載されている。本発明による反応容器は原則
的に、粉砕システムを有する循環路内部で、処理したい
懸濁液を複数回循環させるような不連続的な運転のため
に設計されている。

【００２６】しかし原則的には、この反応容器を連続的
な粉砕方法において使用することも可能である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００２８】図１には符号１で、適当な形式で位置固定
的に立て置かれた耐圧性の反応容器が示されている。こ
の反応容器１は不連続的な運転のために使用される。こ
の反応容器１には、上側の範囲に配置された供給管片
（図示しない）を介して、処理したい物質、たとえば懸
濁液が供給される。処理の行われた後に底部２の最も低
い地点に配置された搬出機構３を介して、一般に流動性
の物質を搬出することができる。軸線４に関して回転対
称的な反応容器１にはレベル５にまで懸濁液が供給され
る。上側の範囲６はガス状の反応生成物、たとえば蒸気
のための流出導管７を備えていてよい。この流出導管７
はまず還流冷却器８に通じており、この還流冷却器８で
は部分凝縮が行われる。この場合、蒸気の成分が凝縮し
て、反応容器１に戻る。残った蒸気状の生成物は引き続
き凝縮器９で凝縮されて、個所１０において場合によっ
ては後処理可能な液体生成物として提供される。

【００２９】既に上で説明したように、還流冷却器８の
代わりに、その都度の分離問題を解決するために適した
清留塔を使用することもできる。

【００３０】特に低沸点成分の場合には、こうして付加
的にかつ極めて有効にプロセス熱を反応容器１から除去
することができる。

【００３１】符号１１で示した、軸線４に対して回転対
称的な円筒状の挿入体は、上側の範囲６を貫いて反応容
器１に突入していて、しかも底部２の手前で間隔を置い
て開口している。この挿入体１１は下側で開いた端面１
２を有している。この挿入体１１の周壁区分は上側の範
囲６の近くで、有利には全周にわたって均一に分配され
て配置された、横断面円形の一列の開口１３を備えてい
る。これらの開口１３は挿入体１１の内室１４と、挿入
体１１の外面と反応容器１の対応する内面との間に延び
る環状室１５との間に一貫した接続部を形成している。
挿入体１１は、反応容器１の上側の範囲６に加工成形さ
れた開口１６に密に挿入されていて、上側で円形の閉鎖
プレート１７によって同じく密に閉鎖されている。この
閉鎖プレート１７は組付け目的や検査目的のために、挿
入体１１に着脱可能に固定されていると有利である。

【００３２】符号１８で示したシステムは、反応容器１
の外周面を均一にカバーする、熱担持媒体を案内するた
めに働く半割蛇管のシステムから成っている。これらの
半割蛇管は閉じた管路システムを形成しており、この管
路システムは適当な熱源またはヒートシンクに接続され
ている（図示しない）。このシステム１８は、反応容器
１の内部で行われるプロセスに応じて前記懸濁液の加熱
または冷却のために働く。反応容器１は熱担持媒体を案
内するための二重壁式の外周壁を備えていてもよい。反
応容器１は前記システム１８を含めて、断熱作用を有す
る被覆体を備えているので（図示しない）、反応容器１
内のプロセス温度は周囲温度とはほとんど無関係に制御
可能となる。

【００３３】符号１９で示した円筒状の粉砕バスケット
は、挿入体１１に下側の範囲で配置されているか、もし
くは挿入されており、この粉砕バスケット１９は挿入体
１１の横断面を満たしている。粉砕バスケット１９の上
側の端面２０と下側の端面２１とはスクリーンプレート
によって形成される。

【００３４】下側の端面２１は挿入体１１の下側の端面
１２に対して小さな間隔を置いて延びている。

【００３５】符号２２で示した駆動軸は、反応容器１の
外側に配置された駆動ユニット２３に作用結合されてい
て、閉鎖プレート１７を貫いて延びている。この駆動ユ
ニット２３としては、原則的に有利には回転数制御可能
な全ての電気駆動装置を使用することができる。この場
合、回転数制御は調節伝動装置を介して行われるか、ま
たは電気駆動装置の形式に応じて純電気式に、たとえば
周波数制御装置を介して行うことができる。

【００３６】軸線４に対して同軸的に延びる駆動軸２２
は、粉砕バスケット１９の両端面側のスクリーンプレー
トを貫いて延びていて、この粉砕バスケットおよび／ま
たは挿入体１１に適当な形式で支承されている。駆動軸
２２は粉砕バスケット１９の内部に、軸方向で互いに間
隔を置いて配置されかつ有利には孔付ディスクとして形
成された複数の粉砕ディスク２４を有している。これら
の粉砕ディスク２４の各周面は粉砕バスケット１９の対
応する内面に対して間隔を置いて延びている。

【００３７】粉砕バスケット１９の内部には多数の粉砕
ボール２５が設けられている。これらの粉砕ボール２５
は、たとえば１〜５ｍｍの直径を有していてよく、材料
的にはセラミックス、たとえば酸化アルミニウムまたは
酸化ジルコニウムを主体としたセラミックス、ガラスま
たは金属、たとえば特殊鋼またはその他の鋼から成って
いてよい。これらの粉砕ボール２５は、たとえば粉砕バ
スケット１９の容積の約８０％を満たすことができる。

【００３８】粉砕ディスク２４に設けられた孔は任意の
ジオメトリ形状、たとえばスリット形状、渦巻き形状、
十字形状等によって形成することができる。この孔の目
的は、駆動軸２２に相対回動不能に結合された粉砕ディ
スク２４の回転運動を粉砕ボール２５に伝達して、粉砕
バスケット１９によって運動させられる固形物に粉砕作
用を加え、粉砕床による懸濁液の流れ抵抗を減少させる
ことにある。

【００３９】同じく駆動軸２２にはフィード機構が相対
回動不能に結合されており、このフィード機構は、たと
えば下側の、つまり下側の端面２１の下方に位置するプ
ロペラ撹拌機２６および上側の、つまり上側の端面２０
の上方に位置するプロペラ撹拌機２７として形成されて
いる。このプロペラ撹拌機２６，２７の回転方向および
たとえばプロペラ撹拌機２６，２７の羽根の上昇角度
は、反応容器１を満たす懸濁液内に挿入体１１内で、矢
印２８の方向で下方から上方へ向けられた流れ、つまり
粉砕床を貫流する流れが生ぜしめられるように選択され
ている。

【００４０】プロペラ撹拌機２６，２７のフィード作用
は、これらのプロペラ撹拌機が挿入体１１の周壁の内側
に配置されているので、懸濁液流に案内作用が加えられ
ることにより助成される。

【００４１】符号３′では、フローブレーカ（Ｓｔｒｏ
ｍｂｒｅｃｈｅｒ）として働く条片が示されており、こ
の条片３′は挿入体１１の内部で上側の端面２０の上方
に配置されている。

【００４２】こうして、懸濁液はプロペラ撹拌機２６，
２７のフィード作用の影響を受けて下側の端面１２を介
して挿入体１１に流入して、粉砕床を貫流し、このとき
に回転運動に基づき常時互いに転動する粉砕ボール２５
の粉砕作用を受け、そして挿入体１１から上側の開口１
３を通じて半径方向外側に向かって、つまり環状室１５
の方向へ流出し、これによりこの環状室１５を介して再
び底部２へ戻るようになる。底部２が少なくとも部分的
に球面状に形成されており、しかも特に底部２のすぐ上
にプロペラ撹拌機２６が配置されていることに基づき、
この個所では乱流と負圧とが生ぜしめられる。これによ
って、反応容器１の底範囲に固形物が沈積することは阻
止される。

【００４３】反応容器１は既に述べたように耐圧性に形
成されていて、システム１８に流入する熱担持媒体に応
じて加熱されるか、または冷却され得る。反応容器１は
密に閉鎖されたシステムを形成し、このシステムの内部
では粉砕プロセスと同時に不均一系反応の進行が真空条
件下または正圧条件下に実施可能となる。反応容器１は
単純でかつコンパクトな反応システムを形成し、この反
応システムは外部装置を必要とせず、また特にレオロジ
的に困難な物質系において使用可能となる。

【００４４】以下に説明する粉砕反応器の実施例におい
て、図１に示した実施例の場合と同一の機能要素は同じ
符号を備えているので、これらの構成要素に関する説明
は省略する。

【００４５】図２に示した反応容器１の特徴は、軸線４
に対して同軸的に延びる挿入体２８′である。この挿入
体２８′の内部には、やはり軸線４に対して同軸的に延
びるように駆動軸２９が支承されている。この駆動軸２
９には、軸方向で互いに間隔を置いて配置された複数の
粉砕ディスク２４が相対回動不能に結合されている。こ
れらの粉砕ディスク２４の特性および目的規定は図１に
示した粉砕ディスクと同様である。

【００４６】挿入体２８′はその下側に、円錐状の拡張
部３０を有している。さらに挿入体２８′の内部には下
側の範囲に粉砕バスケット３１が設けられている。この
粉砕バスケット３１の上側の端面３２と下側の端面３３
とは、やはりスクリーンプレートとして形成されてい
る。しかし全体的に両端面３２，３３と、対応する周壁
面とから成る容器型の粉砕バスケットの代わりに、構造
的に単に前記両端面３２，３３によって、残りは挿入体
２８′の周壁を利用して容器もしくはスクリーンバスケ
ットの形の粉砕バスケットを形成することもできる。図
２に示した実施例では、下側の端面３３が挿入体２８′
の閉鎖部をも形成している。しかしこのことは必ずしも
必要であるわけではない。

【００４７】両端面３２，３３によって軸方向で仕切ら
れた室は、粉砕ボール２５を収容するために役立つ。駆
動軸２９の下端部の端面は、下側の端面３３の上方で間
隔を置いて終わっており、つまり粉砕バスケット３１の
内部で終わっている。この駆動軸２９は中空に形成され
ていて、別の駆動軸３４を同軸的に収容するために働
く。この第２の駆動軸３４は第１の駆動軸２９の全長を
貫いて、つまり粉砕バスケット３１を貫いて延びてお
り、第２の駆動軸３４の、下側の端面３３から突出した
端部は、錨形撹拌機３５の形の撹拌機構を保持してい
る。この撹拌機構の撹拌羽根は挿入体２８′の下端部を
間隔を置いて取り囲んでいて、挿入体２８′の外面と、
反応容器１の対応する内面との間に存在する環状室３６
に突入している。符号３′′で、環状室３６の内部に配
置された、フローブレーカとして働く別の条片が示され
ている。この条片は錨形撹拌機３５の撹拌羽根のすぐ近
くに延びている。

【００４８】第１の駆動軸２９には、上側の端面３２の
すぐ上でプロペラ撹拌機３７の形のフィード機構が、第
１の駆動軸２９に相対回動不能に結合されて取り付けら
れている。このプロペラ撹拌機３７は第１の駆動軸２９
の回転方向と相まって、反応容器１の懸濁液内で挿入体
２８′の内部で、つまり挿入体２８′の粉砕床を貫流す
るように、矢印２８の方向で上方に向けられた流れを発
生させる特性を有している。この流れにより、懸濁液は
開口１３を介してオーバフローして環状室３６に流入
し、さらに環状室３６内で挿入体２８′の下側の端面３
３に向かう方向で全体的に降下する流れが生ぜしめられ
る。この流れにはプロペラ撹拌機３７の作用に基づき吸
込作用が発生させられる。錨形撹拌機３５の羽根および
その他の構造部分は、反応容器１の底部２と周壁とから
小さな間隔を置いて案内されているので、この撹拌機の
回転運動に基づき、固形物の沈積物形成は阻止される。
錨形撹拌機は一般にプロペラ撹拌機よりも低い回転数で
作動させられるので、図２に示した実施例では、これら
の互いに異なるタイプの撹拌機のために互いに別個の専
用の駆動装置が設けられている。

【００４９】粉砕機構、つまりプロペラ撹拌機３７を含
めた粉砕ディスク２４の粉砕システムと、錨形撹拌機３
５とのためには、それぞれ専用の駆動装置が設けられて
おり、これらの駆動装置はやはり回転数制御可能に形成
されていると有利である。すなわち、符号３８では第２
の駆動軸３４に結合された駆動ユニットが示されてい
る。符号３９では別の駆動ユニットが示されており、こ
の駆動ユニットは図面では単に、第１の駆動軸２９に相
対回動不能に結合された駆動車により概略的にしか図示
されていない。

【００５０】このような構成のために重要となるのは、
両駆動軸２９，３４をその互いに異なる目的規定に応じ
て互いに異なる回転数で、かつ必要に応じて互いに異な
る回転方向でも作動させることができることである。こ
うして、反応容器１内で処理したい懸濁液のレオロジ特
性に応じて流域を精密に調節することが可能となる。

【００５１】図１および図２に示した実施例の大きな特
徴は、粉砕バスケットが反応容器１に対して同心的に、
しかも反応容器１の軸線４に関して同軸的に配置されて
いることである。それに対して図３に示した実施例で
は、粉砕バスケット４０を有する挿入体４１はたしかに
円筒状に形成されているが、しかし反応容器１に対して
偏心的に配置されている。ただし、挿入体４１の軸線４
２は反応容器１の軸線４に対して平行に延びている。こ
の軸線４２の方向で駆動軸４３が延びており、この駆動
軸４３は挿入体４１の上側の閉鎖プレート４４を貫通し
ており、駆動軸４３の下端部は粉砕バスケット４０の内
部で終わっている。この駆動軸４３の、粉砕バスケット
の内部に延びる区分は、やはり一連の粉砕ディスク２４
を保持している。

【００５２】駆動軸４３は粉砕バスケット４０の上側の
端面４５の上方にプロペラ撹拌機４６を保持している。
このプロペラ撹拌機４６は駆動軸４３の回転方向に合わ
せて調整されていて、懸濁液内に矢印２８の方向で上方
に向けられた吸込みを発生させ、ひいては懸濁液が粉砕
床を貫流するように形成されている。

【００５３】符号４７では粉砕バスケット４０の下側の
端面が示されている。

【００５４】駆動軸４３は挿入体４１の外側で駆動ユニ
ット４８に結合されており、この駆動ユニット４８は駆
動ユニット２３（図１）と同様に形成されていてよい。

【００５５】挿入体４１は反応容器１の上側の範囲６に
偏心的に設けられた開口４９に密に挿入されており、こ
のことは図示の実施例の場合にように、たとえば反応容
器１に設けられた、軸線４２に対して同軸的に延びる管
片５０に設けられたリングフランジ状の載着部を介して
行うことができる。

【００５６】重要となるのは、挿入体４１のこのような
載着部および取付け部が耐圧性に形成されていることで
ある。

【００５７】符号５２では、反応容器１の軸線４に対し
て同軸的に延びる駆動軸が示されている。この駆動軸５
２の、底部２に隣接した下端部は、タービン撹拌機５１
の形の撹拌機構を保持している。この駆動軸５２は反応
容器１の外側で駆動ユニット５３に結合されており、こ
の駆動ユニット５３は第１の駆動ユニット４８と同様に
形成されていてよい。互いに異なる撹拌機タイプに対応
して、この実施例の場合にもそれぞれ別個の専用の駆動
装置が設けられている。挿入体４１の偏心的な配置は反
応容器１の内部でいわばフローブレーカのように作用す
る。タービン撹拌機５１は、挿入体４１を通る、つまり
粉砕床を通る懸濁液流を助成する流域を発生させる。

【００５８】図４に示した実施例の大きな特徴は、やは
りスクリーンプレートによって形成された上側の端面４
５と下側の端面４７とを有する粉砕バスケット５４が、
反応容器１の外側に設けられた円筒状の管室５５に配置
されていることである。ただし、管室５５の軸線は反応
容器１の軸線４に対して平行に延びている。管室５５は
それぞれ端面４５，４７に続いて上方および下方で先細
りになっていて、管ベンド５６，５７と接続管片５８，
５９とを介して反応容器１の内室に連通している。した
がって、上側の端面４５の上方に配置されかつ駆動軸４
３に相対回動不能に結合された、プロペラ撹拌機４６の
形で形成されたフィード機構と相まって、懸濁液流は反
応容器１から矢印６０の方向に分岐され得る。この懸濁
液流は粉砕バスケット５４の粉砕床を通過して、反応容
器１に戻される。

【００５９】符号６１で示したインサートは軸線４に対
して回転対称的に形成されていて、底部２に向かう方向
で円錐ホッパ状に引き込まれており、さらに端部におい
て中央の円形の開口６２を有している。この開口６２を
貫いて、駆動軸５２が延びている。この駆動軸５２は開
口６２の下方では錨形撹拌機６３として形成されたフィ
ード機構を保持していて、開口６２の上方ではタービン
撹拌機６４として形成されたフィード機構を保持してい
る。インサート６１の上面に沈積する固形物は、重力の
作用を受けてこの面に沿って下方に滑動し、これにより
開口６２を介して錨形撹拌機６３の作用範囲に流入す
る。この錨形撹拌機６３によって形成される遠心力領域
に基づき、固形物は反応容器１の半径方向外側の範囲で
濃度増加し、この範囲から接続管片５９を介して粉砕床
に供給される。したがって、錨形撹拌機６３は矢印６０
の方向で流れを促進する。インサート６１の働きは、錨
形撹拌機６３によって捕捉される範囲において反応容器
１の内壁に沿った懸濁液の上昇を制限し、これによって
やはり矢印６０の方向で加えられるフィード作用を改善
する点にある。

【００６０】図５に示した実施例の大きな特徴は、閉じ
られた円形プレートによって形成された上側の端面６６
と下側の端面６７とを有する粉砕バスケット６５にあ
る。しかし、両端面６６，６７に続く周壁区分６８，６
９はスクリーン状に形成されているので、これらの周壁
区分６８，６９を介して懸濁液流が可能となる。周壁区
分６８，６９はそれぞれ回転対称的な配置で、挿入体の
拡張された円筒状の区分７０，７１に突入しており、こ
の挿入体の内部には、図１に示した実施例と同様に駆動
軸２２が延びている。この駆動軸２２には、それぞれ粉
砕バスケット６５の上方と下方とでプロペラ撹拌機２
７，２６が相対回動不能に結合されている。円筒状の区
分７０，７１と粉砕バスケット６５とによって形成され
た挿入体１１′は機能的には図１に示した挿入体１１に
相当している。

【００６１】プロペラ撹拌機２６，２７を介して加えら
れるフィード作用に応じて、処理したい懸濁液は挿入体
１１′の下側の端面１２を介して円筒状の下側の区分７
１に流入して、半径方向で周壁区分６９を介して粉砕床
に導入される。この粉砕床から懸濁液は粉砕バスケット
６５の上端部でやはり半径方向で流出し、これにより懸
濁液は円筒状の区分７０に流入して、半径方向に向けら
れた開口１３を介してこの区分７０から流出する。こう
して、反応容器１内に設けられた外側の環状室１５には
全体的に、軸方向で下方に向けられた流れが生ぜしめら
れる。

【００６２】図５に示した実施例では両端面６６，６７
が円形プレートの形で中実に形成されていることに基づ
き、これらの円形プレートを通って貫通案内された駆動
軸２２のための改善された支承や、スクリーン面の増大
が可能となる。各挿入体は粉砕ボールの取出しや装入の
ための適当な開口を備えている。

【００６３】図４に示した実施例では、粉砕ボールを交
換しかつ挿入体もしくはその取付け部材において保守作
業を実施するための特に簡単な手段が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第５実施例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 反応容器、 ２ 底部、 ３ 搬出機構、 ３′，
３′′ 条片、 ４軸線、 ５ レベル、 ６ 上側の
範囲、 ７ 流出導管、 ８ 還流冷却器、９ 凝縮
器、 １０ 個所、 １１，１１′ 挿入体、 １２
端面、 １３開口、 １４ 内室、 １５ 環状室、
１６ 開口、 １７ 閉鎖プレート、 １８ システ
ム、 １９ 粉砕バスケット、 ２０，２１ 端面、
２２駆動軸、 ２３ 駆動ユニット、 ２４ 粉砕ディ
スク、 ２５ 粉砕ボール、２６，２７ プロペラ撹拌
機、 ２８ 矢印、 ２８′ 挿入体、 ２９ 駆動
軸、 ３０ 拡張部、 ３１ 粉砕バスケット、 ３
２，３３ 端面、 ３４駆動軸、 ３５ 錨形撹拌機、
３６ 環状室、 ３７ プロペラ撹拌機、３８ 駆動
ユニット、 ３９ 駆動ユニット、 ４０ 粉砕バスケ
ット、 ４１挿入体、 ４２ 軸線、 ４３ 駆動軸、
４４ 閉鎖プレート、 ４５ 端面、 ４６ プロペ
ラ撹拌機、 ４７ 端面、 ４８ 駆動ユニット、 ４
９開口、 ５０ 管片、 ５１ タービン撹拌機、 ５
２ 駆動軸、 ５３ 駆動ユニット、 ５４ 粉砕バス
ケット、 ５５ 管室、 ５６，５７ 管ベンド、５
８，５９ 接続管片、 ６０ 矢印、 ６１ インサー
ト、 ６２ 開口、６３ 錨形撹拌機、 ６４ タービ
ン撹拌機、 ６５ 粉砕バスケット、 ６６，６７ 端
面、 ６８，６９ 周壁区分、 ７０，７１ 区分

フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス メールヴァルト ドイツ連邦共和国 エッセン ベックメッ サーシュトラーセ ９

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 懸濁液を処理するための装置であって、
   粉砕システムと撹拌システムとが設けられており、両シ
   ステムが、懸濁液のための循環案内路に組み込まれてお
   り、さらに反応容器（１）が設けられており、該反応容
   器（１）に、該反応容器（１）と共に１つの構成ユニッ
   トを形成するように前記粉砕システムと前記撹拌システ
   ムとが配置されており、しかも循環案内路を収容する前
   記反応容器（１）が、前記粉砕システムおよび前記撹拌
   システムと共に、不連続的な運転のための閉じられたシ
   ステムとして形成されている形式のものにおいて、 粉砕システムが、駆動軸（２２，２９，４３）によって
   中央で貫通された粉砕バスケット（１９，３１，４０，
   ５４，６５）によって形成されており、 該粉砕バスケット（１９，３１，４０，５４，６５）
   が、全体的に管状の挿入体（１１，２８′，４１，１
   １′）またはバイパス管路内に、該挿入体またはバイパ
   ス管路の横断面を埋めるように配置されており、 前記挿入体または前記バイパス管路の内部で前記粉砕バ
   スケット（１９，３１，４０，６５）の上面または下面
   に隣接して撹拌機構および／またはフィード機構が配置
   されているか、または前記バイパス管路内で前記粉砕バ
   スケット（５４）に対して上流側および／または下流側
   で撹拌機構および／またはフィード機構が配置されてお
   り、 前記撹拌機構および／またはフィード機構として、プロ
   ペラ撹拌機（２６，２７，３７，４６）、錨形撹拌機
   （３５，６３）またはタービン撹拌機（５１，６４）が
   設けられていることを特徴とする、懸濁液を処理するた
   めの装置。
2. 【請求項２】 粉砕システムと撹拌システムとのため
   に、１つの共通の駆動ユニット（２３，３８）が設けら
   れている、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 粉砕システムと撹拌システムとのため
   に、それぞれ別個の専用の駆動ユニット（３８，３９，
   ４８，５３）が設けられている、請求項１または２記載
   の装置。
4. 【請求項４】 反応容器（１）が、その軸線（４）に対
   して回転対称的な容器として形成されており、 粉砕システムと撹拌システムとが、前記軸線（４）に対
   して回転対称的な１つの構成ユニットとして形成されて
   おり、 該構成ユニットが、該構成ユニットを外側で取り囲む室
   （１５，３６）を残すように反応容器（１）の内部に配
   置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載
   の装置。
5. 【請求項５】 反応容器（１）が、その軸線（４）に対
   して回転対称的な容器として形成されており、 粉砕システムが、前記軸線（４）に対して偏心的に配置
   された構成ユニットとして形成されており、 撹拌システムを形成する構成要素が、粉砕システムの前
   記構成ユニットの内部にも外部にも配置されている、請
   求項1から３までのいずれか1項記載の装置。
6. 【請求項６】 粉砕システムの軸線（４２）が、反応容
   器（１）の軸線（４）に対して平行に延びている、請求
   項５記載の装置。
7. 【請求項７】 前記駆動ユニット（２３，３８，３９，
   ４８，５３）が、反応容器（１）の外部に配置されてお
   り、 粉砕システムおよび／または撹拌システムの駆動軸（２
   ２，２９，３４，４３，５２）が、反応容器（１）の耐
   圧性の壁貫通案内部を介して前記駆動ユニット（２３，
   ３８，３９，４８，５３）に結合されており、 前記駆動ユニット（２３，３８，３９，４８，５３）
   が、回転数制御可能に形成されている、請求項２から６
   までのいずれか１項記載の装置。
8. 【請求項８】 粉砕システムが、反応容器（１）に接続
   されたバイパス管路に配置されている、請求項５から７
   までのいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】 反応容器（１）が、冷却装置または加熱
   装置を備えている、請求項１から８までのいずれか１項
   記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記冷却装置または前記加熱装置が、
    反応容器（１）の、熱担持媒体を案内するために形成さ
    れた二重壁または外側に取り付けられた蛇管装置によっ
    て形成されており、 熱担持媒体が、ヒートシンクおよび／または熱源を有す
    る循環路に案内されている、請求項９記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記冷却装置が、少なくとも１つの還
    流冷却器（８）によって形成されている、請求項９また
    は１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記駆動軸（２２，２９，４３）に、
    軸方向で互いに間隔を置いて粉砕バスケット（１９，３
    １，４０，５４，６５）の内部に配置された複数の粉砕
    ディスク（２４）が相対回動不能に結合されており、 粉砕バスケットの内室が、選択可能な充填度に応じて粉
    砕ボール（２５）のような粉砕体で充填されており、 粉砕バスケットが、前記粉砕体の通過を阻止しかつ処理
    したい懸濁液を貫流させるための、入口側および出口側
    の開口を備えている、請求項１から１１までのいずれか
    １項記載の装置。
13. 【請求項１３】 粉砕バスケット（１９，３１，４０，
    ５４，６５）が、粉砕システムの軸線（４，４２）に対
    して回転対称的に形成されている、請求項１２記載の装
    置。
14. 【請求項１４】 前記開口が、粉砕バスケット（１９，
    ３１，４０，５４）の、スクリーンプレートとして形成
    された端面（２０，２１；３２，３３；４５，４７）に
    よって形成されている、請求項１２または１３記載の装
    置。
15. 【請求項１５】 前記開口が、粉砕バスケット（６５）
    の、スクリーン区分として形成された端部側の周面区分
    によって形成されている、請求項１２または１３記載の
    装置。
16. 【請求項１６】 前記挿入体（１１，２８′，４１，１
    １′）の下側の端面（１２）が、懸濁液のための流入開
    口もしくは流出開口を形成しており、前記挿入体の上側
    の、半径方向に向けられた開口（１３）が、懸濁液のた
    めの流出開口もしくは流入開口を形成している、請求項
    １２から１５までのいずれか１項記載の装置。
17. 【請求項１７】 粉砕バスケット（１９，３１，４０，
    ６５）が、前記挿入体（１１，２８′，４１，１１′）
    の、下側の端面（１２）に隣接した端部に配置されてい
    て、軸方向で前記挿入体の部分長さにわたって延びてい
    る、請求項１６記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記挿入体（１１，２８′，４１，１
    １′）が、反応容器（１）の上側の開口（１６，４９）
    に密に挿入されており、 前記挿入体（１１，２８′，４１，１１′）が上側で、
    前記駆動軸（２２，３４，４３）の案内のために働く閉
    鎖プレート（１７，４４）によって密に閉鎖されてい
    る、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の装
    置。
19. 【請求項１９】 粉砕システムの駆動軸（４３）が、前
    記バイパス管路に設けられた壁開口を通って密に案内さ
    れている、請求項１２から１５までのいずれか１項記載
    の装置。
20. 【請求項２０】 粉砕バスケット（５４）が、前記バイ
    パス管路の一体の構成部分を形成する管室（５５）に配
    置されており、 該管室（５５）が、粉砕システムの軸線（４２）に対し
    て同軸的に延びており、 前記管室（５５）が入口側および出口側で、先細りにな
    った管区分を介して引き続き前記バイパス管路の構造部
    分に移行している、請求項１９記載の装置。
21. 【請求項２１】 少なくとも１つの撹拌機構および／ま
    たはフィード機構が、先細りになった管区分の外側に配
    置されている、請求項２０記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記挿入体（１１，２８′，４１，１
    １′）の端面（１２）もしくはバイパス管路の一方の接
    続点が、反応容器（１）の底範囲に対して間隔を置いて
    配置されており、 前記挿入体（１１，２８′，４１，１１′）の開口（１
    ３）もしくはバイパス管路の他方の接続点が、反応容器
    （１）の上側の閉鎖壁から間隔を置いて配置されてい
    る、請求項１６から２１までのいずれか１項記載の装
    置。
23. 【請求項２３】 反応容器（１）の底部（２）と、上側
    の閉鎖壁とが、構造的に互いに等しく、つまり球面状ま
    たは円錐状に形成されている、請求項１から２２までの
    いずれか１項記載の装置。
24. 【請求項２４】 反応容器（１）の内部に、中央の開口
    （６２）を有する少なくとも１つのホッパ状のインサー
    ト（６１）が配置されており、該インサート（６１）
    が、反応容器（１）の内室を２つの室に分割しており、
    両室が、前記開口（６２）を介して懸濁液の貫流を可能
    にするように互いに接続されており、 前記駆動軸（５２）が、前記開口（６２）を通って貫通
    案内されており、 前記両室内で、互いに異なる撹拌機構（６３，６４）が
    前記駆動軸（５２）に相対回動不能に結合されている、
    請求項５から２３までのいずれか１項記載の装置。
25. 【請求項２５】 前記挿入体（１１，２８′，４１，１
    １′）もしくは粉砕バスケット（１９，３１，４０，６
    ５）が、粉砕体のための取出し・装入開口を備えてい
    る、請求項１６から２４までのいずれか１項記載の装
    置。
26. 【請求項２６】 反応容器（１）に、蒸気状の反応生成
    物のための搬出導管（７）が配置されており、 該搬出導管（７）の途中に少なくとも１つの凝縮器
    （９）が配置されている、請求項１から２５までのいず
    れか１項記載の装置。
27. 【請求項２７】 反応容器（１）の底部（２）に、流動
    性の反応生成物のための搬出機構が設けられており、 反応容器（１）の上側の範囲に、処理したい懸濁液のた
    めの供給機構が設けられている、請求項１から２６まで
    のいずれか１項記載の装置。