JP2006247646A - バルク原料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルク原料を、混合、粉砕、計量、および／または篩別によって処理するための、ユニット内の処理器具と駆動装置が着脱でき、清浄性を高めた装置の提供。
【解決手段】容器４０と容器内で外部の回転駆動装置１０によって1本の水平軸の周囲を回転するように駆動される処理器具３０を有するバルク原料処理装置において、容器４０と回転駆動装置１０の間に1個の連結ユニット２０が配置され、該ユニットに容器４０が着脱可能な態様で固定されること、該ユニット内で処理器具３０の駆動軸３３が着脱可能な態様で保持されること、および該ユニット内で1個のラビリンスシール５０が容器４０を器具駆動軸３３に対してシールするために緩く組み込まれる。
【選択図】図１

Description

本発明はバルク原料を、たとえば混合、粉砕、計量および／または篩別によって処理するための装置であって、容器と、容器内にあり、外部の回転駆動装置によって1個の水平軸の周囲を回転するように駆動される処理器具とを有する装置に関する。

この種の装置は、これまでに多岐にわたる実施形態で開示されている。たとえばスイス特許第692,274号（特許文献１）には、容器と、その中にあって水平軸の周囲を回転する処理器具とを有する連続混合機として形成されている装置が記述されている。基本的には同一構造であるが、形状の異なる処理器具を備えた装置も、これまでに粉砕、計量および／または篩別といった目的用に何種類も開示されている。

これまでに開示されている上述の種類の装置は、特に工業用として考えられており、したがって寸法が比較的大きく、構造が頑丈であり、かつ強力な駆動手段を備えている。それらに関連する長所は、連続運転が可能であることと共に、処理されるべき原料も密閉型の配管系を通じて装入および／または排出され得ることである。これらの装置においては、容器と処理器具は「永続的に」設置されており、それ故に少なくとも使用者の手では、容易に着脱することができない。そのため処理器具を交換して、たとえば混合機を裁断機または計量機に変換することも、容易には実行できない。もっとも、大抵の工業設備に関連してこのような変換が求められることもない。

一方、該装置の容器と可動部分の処理器具についての、特に汚れ除去という目的のための簡単で目的に適った解決策は、いわゆる厨房用電動調理器の場合に従うのが一般である。これらについては、種々の、相互に交換可能な処理器具がキットの形で供給されていることさえ稀ではない。厨房用電動調理器の場合には、容器は通常竪型であって底部が閉じられており、上端は開いていて、必要ならば蓋で閉じることができる。処理器具は容器内で、実質的に垂直な軸の周囲を回転する。軸が垂直に向いているため、運転中における容器のシールの問題は、バッフルを形成することにより、また重力効果を利用して、簡単に解決することができる。また、竪型構造であるため、連続処理でなく、回分仕込み（すなわちバッチ）方式で処理する必要が生じ、その結果、処理される原料が周辺の空気と接触することが実用上不可避である。もっとも、厨房という環境内では、これは全く問題とならない。
スイス特許第６９２２７４号明細書

本発明は、バルク原料の処理、たとえば混合、粉砕、計量および／または篩別のためという既存の応用面に対しては、従来記述されている工業用装置も厨房用調理器も、適切に作られてはいないという認識に由来している。この場合、特に関心が持たれる実験室的な応用においては、大量の処理は行われないが、特にたとえば医薬分野では、清浄性に関して最大限の要求が課せられる事情、および／または処理される原料は、たとえばその毒性がきわめて強いために、いかなる場合にも周囲の環境に触れてはならない事情が伴う。したがって本発明の目的は、そのような応用に適する装置を提供することである。

この目的は、本発明に従って、特許請求の範囲に示される特徴によって達成される。

それ故、先に述べた種類の装置の核心部に、本発明においては、容器と回転駆動装置の間に1個の連結ユニットを配置し、該ユニットに容器が着脱可能な態様で固定されており、該ユニット内には処理器具の駆動軸が保持されて回転駆動装置に着脱可能な態様で結合されており、該ユニット内で、容器をシールするためのラビリンスシールが、処理器具駆動軸に緩く組み合わされている。

本明細書中では、「着脱可能な態様で固定されている」という表現は、僅かな手作業で特別な工具を必要とすることなく、かつ規則が求めるところに従い、損傷を与えることなく取り外すことができ、その後大きな困難なしに再度組み立て得るような種類の締結を意味すべく用いられる。また「緩く組み合わされている」という表現は、ラビリンスシールに関して、これが連結ユニット内に複雑な態様で取り付けられ固定されているのではなく、ほぼ単一の手作業で該ユニットに挿入したり、抜き取ったりできることを示すと理解すべきである。

本発明によって得られる利点は、特に、処理器具と容器、またそれと共にラビリンスシールも取り外し容易であり、したがって容易に、かつそれぞれの場合、個々に汚れを除去することができる事実に見ることができる。これまでに開示されてきた工業用の装置では、リップシールまたはそれに類するものがシールの目的に使用されるのが通例であるが、それとは対照的に、本発明に従ってラビリンスシールを使用する場合には、処理器具の駆動軸を簡単に差し込んだり抜き取ることができ、しかもそれに伴ってシールを傷つける危険は皆無である。処理器具の着脱が容易であるため、種々異なった処理作業のために異なった、相互に交換可能な処理器具を使用することもできる。処理器具の駆動軸が横型に配置されているために、容器に上から仕込みを行い、底部から取り出しを行うことが容易にできる。処理器具の駆動軸が横型に配置されているために、バッチ方式の他に、選択肢として連続方式の作業も可能である。容器ならびに処理される原料を装入し排出するための全システムは気密シールされるので、原料が環境に触れることはあり得ない。処理器具の駆動軸が連結ユニット内で、したがって容器の外で回転駆動装置と連結されているために、実質的に容器の全容積を処理用チェンバとして利用することが可能である。ラビリンスシールが連結ユニット内で緩く組み合わされ、該ユニットに関し着脱可能である事実は、ラビリンスシールの検査と汚れ除去を［連結ユニットの］外で実施できることを意味する。リップシールのような伸縮性があり、摩滅し易い部品は一切不要であり、容器ならびに処理器具はたとえばすべて金属材料で構成され得るために、汚れ除去はきわめて有効に行われる。さらに、上記の理由から、ラビリンスシールを容器ならびに処理器具を装着したまま、オートクレーブ内で高温滅菌（たとえば130℃で）することもできるであろう。このようにして、特に医薬関係の応用で処理される原料に接触する該装置のあらゆる部品に要求される衛生状態を規定し、保証し、また実証することができる。この場合ラビリンスシールは、装置の衛生的な部分と駆動部分の間の隔離要素を構成する。駆動部分に関しては、清潔さについて、それほど厳しい要求が課せられることはない。

第1の好ましい実施形態においては、連結ユニットは外部ケーシングを有し、これに容器がフランジを介し、取り外し可能な態様で取り付けられている。別の好ましい実施形態においては、処理器具の駆動軸は連結ユニット内でソケットを介して回転駆動装置の駆動用差込みと着脱可能な態様で接続されている。

外部ケーシングが存在するため、ソケットは外部ケーシング内で、好ましくは容器に近接する末端の近傍で支持され得る。

処理器具の駆動軸がソケット内に、処理器具が既存のもの以外に支持手段を一切必要としないような横方向の安定性をもって保持される限り、処理器具は容器内で自由端を持つことができる。軸受のような更なる支持手段が末端近くに設けられていても、処理器具を取り外す目的でそれを分解する必要はない。また、他の支持手段を設けなければ、装置の汚れ除去をより容易かつ迅速に実行することが可能になる。

別の好ましい実施形態においては、処理器具の駆動軸は非固定的な嵌合だけでソケット内に、軸方向に確保されている。この場合、処理器具を組み付けるために必要なことは、処理器具を駆動軸と共にラビリンスシールを通し、受け入れソケットに差し込むだけである。逆に分解するためには、処理器具を受け入れソケットから、止めねじ等を外す必要なしに引き抜くことができる。

もし回転駆動装置に駆動用差込みが取り付けられているならば、特に簡単な構造が得られる。この場合、処理器具全体を十分に安定な態様で受容ソケット内に保持するために必要なことは、連結ユニットのケーシング内に前記の差込みを受けるための支持具を設けることだけである。

容器を処理器具の駆動軸に対してシールする目的で備えられるラビリンスシールは、それがオーバーサイズであるため、処理器具の駆動軸は特別な操作を行う必要なく容易にシールを通して差し込み、また抜き出すことができる。さらに、オーバーサイズであるために存在する隙間を容器内で処理されるバルク原料に対してシールするために、ラビリンスシールにパージ用のガスを用いて容器方向の圧を加えることもできる。

特に、処理器具へのアクセス、および処理器具の組み立てや分解を容易にする目的で、容器の回転駆動装置から遠い側の面に前蓋を設けることもできる。

さらに別の好ましい実施形態では、容器が上部に1個の仕込み口、下部に1個の取り出し口を備え、かつそれらの少なくとも一方が、好ましくは1個以上の封止エレメントにより、処理されるバルク原料に対してシールの態様で閉鎖できるようになっている。また、これら2個の開口の少なくとも一方は、それに配管を接続できるように形成されている。

工業的使用に供せられるべき上記の装置とは対照的に、本発明による装置は、好ましくは容器の容積が0.1〜100リットル、特に1〜10リットルであるような寸法に作られる。回転駆動装置は、最大トルクが0.1〜300 Nmであるように設計することができる。

対応する構成部品は、図中の同一参照数字によって識別される。
図１に、本発明の第1実施形態を、一部断面図の形として示す。装置は回転駆動装置10、連結ユニット20、処理器具30および容器40を含む。

回転駆動装置10は、例えば一体化された変速機11を備えた、平歯車でバックギヤリングされている電動機である。参照数字12は、回転駆動装置10と変速機11の動きを伝える駆動用の差込みを示し、この差込み部分は連結ユニット20内に突出している。また参照数字13は変速機のフランジを示す。回転駆動装置は、支持架14の所定位置に固定されている。

容器40は閉鎖空間である処理チャンバ41を囲んでおり、上部に仕込み口42、下部に取り出し口43の、2個の開口を有する。仕込み口42の開口は、取り外し可能な蓋44によって閉鎖される。もう1個の蓋45が容器40の自由端の壁46にフランジによって取り付けられ、そこに存在する開口を閉鎖している。この開口の直径は、ほぼ処理チャンバの直径に相当する。処理チャンバの取り出し口側境界は、1個の格子47によって限られる。処理された原料を集める受器（図示されていない）は、取り出し口43の下に位置させることができる。

図１中の処理器具30は、バルク原料を粉砕するために備えられ、その目的に適合している、複数個のパドルまたは衝撃バー32を持つ器具ヘッド31、および器具駆動軸33を含む。器具ヘッド31はそれに付属するパドルまたは衝撃バー32と共に容器40の処理チャンバ41内に嵌合されており、該チャンバ内で横向きの駆動軸の周りに回転することができる。器具ヘッド31は、器具駆動軸33を介して容器40外から保持されているだけである。この目的のために、器具駆動軸33は容器40の回転駆動装置に近接する端面の壁48に設けられた開口を通って、連結ユニット20内に貫入している。また、この開口は、ほぼ処理チャンバ41の直径に相当する直径を有する。

連結ユニット20、回転対称形で提灯に似た外部ケーシング21を持ち、このケーシングは両側にフランジ22および23備えている。外部ケーシング21は前記の変速機フランジ13にフランジ22を介して、また容器40端面の壁48にフランジ23を介してボルト締めにより固定されている。

器具駆動軸33は、同様に回転対称形の受け入れソケット24を通じて、連結ユニット20の構成要素である外部ケーシング21内で、回転駆動装置10の駆動用差込み12に回転方向にずれることがないように接続されている。この目的に応じて、駆動用差込み12と器具駆動軸33の一方の末端部分34（図３ｂ参照）は、いずれも多角形の断面を有しており、駆動手段に近接している受け入れソケット24の末端部に設けられている、同じく多角形に形成されている対応する凹部25に、両側から挿入されている。一方、器具駆動軸33の直径が大きくなっている部分35（図３ｂ参照）の断面は円形であり、受け入れソケット24の容器側末端の、同じく円形断面を有する腔26内に、実質的に遊びがない態様で嵌合されている。受け入れソケット24は、たとえば1個の止めねじによって駆動用差込み12に固定嵌合され、軸方向にずれないよう確保されている。一方、器具駆動軸33も受け入れソケット24内で軸方向にずれないよう確保されているが、これは単なる非固定嵌合、正確に言えば、器具駆動軸33に設けられ、傾いた側面を持つ溝36（図３ｂ参照）と噛み合う複数のばね付きスラストパッド27を介した確保にすぎない。この方法によれば、器具駆動軸33は、ある程度の引っ張り力を加えるだけで、受け入れソケット24から容易に抜き取ることができる。

受け入れソケット24は、連結ユニット20の外部ケーシング21内に、1個の深溝玉軸受28によって保持されている。その他に、回転駆動装置10の変速機11内にも、駆動用差込み12のための軸受が少なくとも1個存在するが、変速機の標準的な部品であるため、これは図示されていない。処理器具30には、これら軸受以外に一切の支持要素は追加設置されていない。特に、容器［壁］に近い処理器具の末端には支持要素が追加設置されておらず、自由端となっている。受け入れソケット24は外部ケーシング21に関し、リップシール29を用いてシールされている。

容器40端面の壁48を器具駆動軸33に対してシールするために、ラビリンスシール50が完全な嵌め合いではあるが、なお緩さを残して、容器側の端からケーシング21に挿入されている。その周縁51によってラビリンスシール50は外部ケーシング21に設けられた、周縁に合致する段と噛み合い、端面の壁48によって所定の位置に保持される。ラビリンスシール50は器具駆動軸33に対して、特に器具駆動軸33の直径が大きくなっている部分35に対してオーバーサイズになっている。こうすれば、器具駆動軸33をラビリンスシール50を通して妨げられることなく連結ユニット20内に導入し、受け入れソケット24に挿入することができる。全く同様にして、駆動軸を妨げられることなく元通りにラビリンスシール50を通して連結ユニット20及び受け入れソケット２４から抜き取ることができる。

容器40中で処理されている原料がシールされるべき隙間に侵入し得ないことを確実にするために、パージ用ガス接続口52を通じて加圧下に供給されるガスにより、この隙間を逆方向にパージングすることができる。上に述べたように、器具駆動軸33は受け入れソケット24にぴったり嵌合しており、かつ受け入れソケット24と外部ケーシング21の間にはリップシール29が存在するため、パージ用ガスはラビリンスシール内の隙間を通って容器40に流入する以外の経路をとり得ない。

Ｏリングまたはそれに類する形態のパッキングも、装置内の他の接続部分、特に連結ユニット20のフランジ22と変速機のフランジ13の間、および連結ユニット20のフランジ23と容器40端面の壁48の間に施されている。これらパッキングのために必要なパッキング溝だけが図中に示されている。

以上説明した実施形態は、図２に示す斜視図によって更に明らかにされる。

以上説明した本発明の装置においては、処理される原料と接触する装置の部品または構造単位は、たとえば洗浄する目的で容易に分解することができる。必要な分解手順を、以下、図３を参照しつつ説明する。

たとえば、まず容器40から2個の蓋44および45を取り外す。次に、容器40と連結ユニットの間のフランジ連結48/23を分離する。処理器具30は連結ユニット20内の支点や軸受だけで保持され、その処理器具ヘッド31だけが容器40中に突出しているのであり、かつ容器端面の壁48の開口直径は、ほぼ処理チャンバ41の直径に相当するので、容器40は、いまや容易に一方に引き離すことができる。それによって生ずる状態を、図３ａ） に示す。

次いで、図３ｂ） に示すように、処理器具30を、明らかにそれが挿入されているだけの連結ユニット20から引き抜くことができる。先に概略説明したように、ラビリンスシール50はこれに関して全く妨げとはならない。最後にラビリンスシール50も連結ユニット20から取り外すことができる。

個々の部品の取り付けは、逆の順序で行われる。

この場合、個々の取り外された部品を新しい部品と交換することも、また異なった形態の部品と交換し、それによって本発明の装置を別種の処理作業に適応させることも可能である。これらの可能な変種を説明するために、図４〜７に本発明に従う別の4種の装置を示す。図４〜７のそれぞれの場合、同一の回転駆動装置10と同一の連結ユニット20が図示されており、これらに形態の異なる容器40が結合され、その容器内でそれぞれの場合に別の処理器具が使用できるようになっている。この種の処理器具30の一つが、図４の容器40内に破線で示されている。

図４は、本発明の装置における、バッチ（すなわち回分式）混合機としての実施形態を示す。この場合、容器40にはホッパー状の仕込み口と、これに対し垂直下方に配置された取り出し口43が設けられている。取り出し口43は、混合作業中は、破線で示されているフラップ47’ によって閉鎖することができる。

図５の装置は連続混合機であって、この装置では、容器40中で混合されるべき原料は混合作業中、混合器具30（これも破線で図示されている）が適切な形状に作られているため、駆動手段に近い容器末端の上方に配置されている供給口42から、反対側の末端下方に配置されている排出口43へと輸送される。

また、図５は、供給口42および排出口43にフランジ接続された配管61および62によって、装置を処理される原料の供給と取り出しに関し、必要な場合に閉鎖系として組み立てる方法をも例示している。基本的には、これに相当する配管を他の実施形態において設置することもできるであろう。

図６は本発明の装置における、計量機としての実施形態を示し、この装置における処理器具は、計量用螺旋体または計量スクリューの形に作られている。この螺旋体またはスクリューにより、バルク原料は均一な流れ（流量は回転数を変えることによって調整することができる）で容器40に、図１に示されている蓋45の代わりにフランジを介して取り付けられている横型管状のスリーブ49に輸送され、該スリーブの末端からバルク原料が排出される。

図７に示されている装置は、篩別用に形成されている。種々異なる粒径のものを含むバルク原料は、供給口42を通じて容器内に供給される。このバルク原料の細粒部分は排出口43.2を通じて、また粗粒部分は排出口43.1を通じて容器40から排出される。

以下、図面に例示される実施形態に沿い、本発明をより詳細に説明する。図面に示されているものは、次の通りである。
本発明の装置における、バルク原料粉砕用として意図された第1実施形態を一部断面で示した図である。 図１の装置を一部半裁して示した斜視図である。 図１の装置の部分的分解手順を示す、一部を断面とした分解組立図である。 図１の装置の部分的分解手順を示す、一部を断面とした分解組立図である。 本発明の装置における、バッチ混合機として意図された第２実施形態を示した図である。 本発明の装置における、混合される原料の供給と排出のための付属配管を備えた連続混合機として意図された第３実施形態を示した図である。 本発明の装置における、計量機として意図された第４実施形態を示した図である。 本発明の装置における、篩別機に適する第５実施形態を示した図である。

符号の説明

１０…回転駆動装置
１１…変速機
１２…駆動用差込み
１３…変速機のフランジ
１４…支持架
２０…連結ユニット
２１…連結ユニットの外部ケーシング
２２…ケーシングのフランジ
２３…ケーシングのフランジ
２４…受け入れソケット
２５…受け入れソケットに設けられた多角形断面の凹部
２６…受け入れソケットに設けられた円形断面の凹部
２７…ばね付きのスラストパッド
２８…深溝玉軸受
２９…リップシール
３０…処理器具
３１…処理器具ヘッド
３２…パドルまたは衝撃バー
３３…器具駆動軸 (implement shaft)
３４…器具駆動軸の末端部分
３５…器具駆動軸の部分
３６…器具駆動軸に設けられた溝
４０…容器
４１…処理チャンバ
４２…上部にある仕込み口（または供給口）
４３…下部にある取り出し口（または排出口）
４４…蓋
４５…蓋
４６…容器端面の壁
４７…格子
４７’…フラップ
４８…駆動手段に近い容器端面の壁
４９…管状のスリーブ
５０…ラビリンスシール
５１…ラビリンスシールの縁
５２…パージ用ガス接続口
６１…配管
６２…配管

Claims (12)

1. バルク原料を、たとえば混合、粉砕、計量、および／または篩別によって処理するための、容器 (40) と、容器内で外部の回転駆動装置 (10) によって1本の水平軸の周囲を回転するように駆動される処理器具 (30) を有するバルク原料処理装置であって、容器 (40) と回転駆動装置 (10) の間に1個の連結ユニット (20) が配置されており、該ユニットに容器 (40) が着脱可能な態様で固定されていること、該ユニット内で処理器具 (30) の駆動軸 (33) が着脱可能な態様で保持され、かつ取り外し可能な態様で回転駆動装置 (10) に接続されていること、および該ユニット内で1個のラビリンスシール（50）が、容器 (40) を器具駆動軸 (33) に対してシールするために緩く組み込まれていることを特徴とするバルク原料処理装置。
2. 連結ユニット (20) が外部ケーシング (21) を有し、該ケーシングに容器 (40) がフランジ取り付けによって着脱可能な態様で取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 器具駆動軸 (33) が連結ユニット (20)内で、受け入れソケット (24) を介して回転駆動装置 (10) の駆動用差込み(12) と着脱可能な態様で接続されていることを特徴とする請求項1または２に記載の装置。
4. 受け入れソケット (24) が外部ケーシング (21) の容器に近い末端領域で支持されていることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
5. 既に設置されている以外に、他の一切の支持手段を処理器具 (30) が要しないような横方向の安定性で、器具駆動軸 (33) が受け入れソケット (24) 内に保持されていることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
6. 器具駆動軸 (33) が非固定的な嵌合のみにより、受け入れソケット (24) で軸方向に確保されていることを特徴とする請求項３〜５に記載の装置。
7. 回転駆動装置 (10) の駆動用差込み(12) が、回転駆動装置 (10) 内部で支持されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の装置。
8. ラビリンスシール (50) が、パージ用ガスを用いて容器 (40) 方向にパージされ得ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 容器 (40) が、回転駆動装置 (10) に向いていない方の側に着脱可能な前蓋 (45) を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。
10. 容器 (40) が上部に原料取入口 (42)、下部に原料排出口 (43) を有し、それらの内の少なくとも一方は、1個以上の封止エレメント (44, 47’) を用いて処理中の原料が流出せぬように閉鎖され得ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
11. 容器 (40) が上部に原料取入口 (42)、下部に原料排出口 (43) を有し、それらの内の少なくとも一方を、1個以上の配管に連結できることを特徴とする請求項１〜１０の一つに記載の装置。
12. 容器 (40) が0.1〜100リットル、特に1〜10リットルの容積を有することを特徴とする請求項１〜１１の一つに記載の装置。

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