JP2021030228A - 撹拌ボールミル用の撹拌シャフト - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスの手間がかからず、かつ経済的な撹拌ボールミル用の撹拌シャフトの提供。【解決手段】撹拌ボールミル用のモジュール式撹拌シャフト２０に関する。このモジュール式撹拌シャフト２０は、ロータ２２及び中実シャフト２４で構成されている。ロータ２２及び中実シャフト２４上には、少なくとも２個の粉砕要素２６が配置されている。少なくとも２個の撹拌要素２６は、少なくとも中実シャフト２４領域にて少なくとも２個のモジュール２８上に配置されている。少なくとも２個のモジュール２８は、中実シャフト２４領域にて撹拌シャフト２０に形状係合的及び／又は摩擦係合的に取り外し可能に接続されている。【選択図】図１ｂ

Description

本発明は、撹拌ボールミル用のモジュール式撹拌シャフトに関する。モジュール式撹拌シャフトは、ロータ及び中実シャフトで構成されている。ロータ及び中実シャフト上には、幾つかの粉砕要素が配置されている。

撹拌ボールミルは、固体粒子を粉砕して均一化するために使用されるものである。この場合、鋼又は耐摩耗性セラミック材料で構成された補助粉砕体を撹拌機で集中的に移動させる。これにより、固体粒子は、衝撃、圧力、せん断、摩擦に起因して粉砕される。粉砕容器内における補助粉砕体の活性化は、ロッド又はディスクなどの撹拌体を有し得る撹拌機によって生じる。

使用される補助粉砕体は、特に粉砕容器及び撹拌機の摩耗をもたらす。従って、過去においては、必要に応じて交換可能な摩耗保護要素を容器壁に設けることが提案された。撹拌ボールミルは、例えば、特許文献１（独国特許出願公開第102011051041号明細書）に開示されており、容器内壁に取り付け可能な摩耗保護要素が固定システムにより配置されている。この場合、固定システムは、固定ピン及び固定凹部で構成され、その固定ピン及び固定凹部は、固定ピンが固定凹部内にガイドされることによって摩耗保護要素が一方向に移動して容器壁に固定可能となるよう、容器内壁及び／又は摩耗保護要素の後側に配置されている。

撹拌機は、補助粉砕体を活性化させる機能も発揮するため、特に大きな摩耗を被る。従って撹拌ボールミルの一定の作動時間後に撹拌機の交換が必要となり、多大なコストがかかる。このコストを低減するために、例えば、撹拌機の撹拌体を撹拌シャフトに交換可能に取り付けることが従来技術に既知である。例えば、特許文献２（独国実用新案第202008006745号明細書）には、環状体及び複数のカムを備える粉砕ディスクが開示されている。この場合、カムは、環状体に取り外し可能に接続されている。カムは、好適には、セラミックで構成されると共に、環状体にねじ込むことができる。このように、有利には、摩耗した個々のカムだけが環状体から取り外されて新しいカムと交換されることにより、環状体を除去することなく撹拌体が容易に交換可能であることが望ましい。

特許文献３（独国特許第102014101727号明細書）には、モジュール本体を含む撹拌機を備える撹拌ミル、特に撹拌ボールミル用の摩耗保護アセンブリが開示されている。そのモジュール本体により、モジュール式撹拌機全体に効果的な摩耗保護が提供される。その目的のために、特許文献３に開示の発明によれば、撹拌機には、少なくとも１つの端部セクションの正面において粉砕ディスクを形成する少なくとも１個のモジュール本体が設けられ、それらモジュール本体は、クランプ装置によって軸線方向にクランプ状態で配置されている。クランプ装置には、カバーとしての保護体が設けられ、モジュール本体、クランプ装置、並びに保護体にシール手段が割り当てられている。

独国特許出願公開第102011051041号明細書 独国実用新案第202008006745号明細書 独国特許第102014101727号明細書

本発明の課題は、メンテナンスの手間がかからず、かつ経済的な撹拌ボールミル用の撹拌シャフトを提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する撹拌シャフトにより解決される。

本発明に係る更なる構成は、各従属請求項に記載した通りである。

本発明は、撹拌ボールミル用のモジュール式撹拌シャフトに関する。モジュール式撹拌シャフトは、ロータ及び中実シャフトで構成されている。ロータ及び中実シャフト上には、少なくとも２個の粉砕要素が配置されている。少なくとも２個の撹拌要素は、少なくとも中実シャフト領域にて少なくとも２個のモジュール上に配置されている。少なくとも２個のモジュールは、中実シャフト領域にて撹拌シャフトに形状係合的及び／又は摩擦係合的に取り外し可能に接続されている。

粉砕要素を有するモジュールは、少なくとも１個のベースプレート及び少なくとも２個のセグメントで構成されている。本発明によれば、少なくとも２個のセグメントは、接続手段により、少なくとも１個のベースプレートに接続されている。セグメントは通常、粉砕要素を取り付けるモールドとする。セグメントにより、粉砕要素は、ベースプレートと確実に作動接続されると共に、ベースプレートに取り外し可能に接続されていることが保証される。

ベースプレート及びセグメントが接続された接続手段は、ねじ、ピンリテーナなどとすることができる。また、接着又はプレス成形のみならず、モジュールの一体的な構成も可能である。

本発明においては、少なくとも１個の爪が設けられ、その少なくとも１個の爪により、少なくとも２個のモジュールが中実シャフト領域にて形状係合的及び／又は摩擦係合的に接続可能である。撹拌ボールミルの大きさ及び構成に応じて、爪の個数を異ならせてもよい。本明細書に記載されているように、少なくとも２個のモジュールが使用される場合には、基本的に、２個の爪も設けられている。

中実シャフトには、第１レセプタクルが設けられ、その第１レセプタクルにより、少なくとも２個のモジュールが中実シャフト領域にて形状係合的又は摩擦係合的に接続可能である。本発明に係る撹拌シャフトのロータには、第２レセプタクルが設けられている。少なくとも２個のモジュールは、第１レセプタクル及び第２レセプタクルにより、中実シャフト領域にて本発明に係る撹拌シャフトに形状係合的かつ摩擦係合的に接続されている。少なくとも２個のモジュールには、第１マウント及び第２マウントが設けられている。第１マウント及び第２マウントは、第１レセプタクル及び第２レセプタクルのカウンターピースとして機能する。第１及び第２マウントを第１及び第２レセプタクルに接続するか又は連結するときに生じる作動接続により、少なくとも２個のモジュールは、中実シャフトに形状係合的及び／又は摩擦係合的に取り外し可能に接続されている。

特定の実施形態において、少なくとも２個のモジュールは、対称的に構成されている。この特殊な構成により、少なくとも２個のモジュールは同様であり、従って第１レセプタクル及び第２レセプタクルは同一である。これにより、第１レセプタクル及び第２マウント、並びに第２レセプタクル及び第１マウントを作動接続することが可能である。従って、少なくとも２個のモジュールの耐用期間を特定の条件下でほぼ２倍にすることができる。更に、モジュールの対称性により、モジュールの取り付け時のエラーを回避することができる。

各モジュールの第１マウントは、第１レセプタクルに形状係合的かつ摩擦係合的に作動接続され、各モジュールの第２マウントは、第２レセプタクルに形状係合的かつ摩擦係合的に接続されている。少なくとも２個のモジュールは、それぞれ、１個の構成要素として構成することができる。各モジュールが１個の構成要素として構成されていることは、各モジュールが一体的に構成されていることを意味する。この設計により、モジュールを、例えば、セラミック、プラスチック、又はダイカストで製造することが可能である。これら材料の選択は決定的なものではなく、新たに開発された技術に基づいて何時でも拡張可能であることは言うまでもない。

撹拌シャフトの一実施形態（詳細に図示せず）において、爪の動きを電気的又は油圧的に実現することも可能である。この場合、外部スピンドル及びプラグの使用が不要であり、メンテナンスの手間を軽減することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の例示的な実施形態及びその利点を詳述する。図面における個々の要素間の寸法比は、実際の寸法比を必ずしも表すものではない。これは、明瞭性を高める見地から幾つかの要素の形状が簡略表示されており、他の幾つかの要素の形状が拡大表示されているからである。

図1a及び図1bは、本発明に係る撹拌シャフト20の構成を好適な第１実施形態で示す略図である。 図2a及び図2bは、撹拌シャフトの構成を好適な第２実施形態で示す略図である。 図3a及び図3bは、少なくとも１個のモジュールが、中実シャフトに加えて、ロータ上に延在する更なる実施形態の構成を示す略図である。 図4a及び図4bは、少なくとも１個のモジュールが、中実シャフトに加えて、ロータ上に延在する更なる実施形態の構成を示す略図である。 図5a及び図5bは、幾つかの部品で構成可能な本発明に係るモジュールの構成を示す略図である。 図3a〜図4bを参照して記載した本発明に係るモジュールの構成を示す説明図である。 本発明に係るモジュールを一体的な構成要素として示す説明図である。

同一要素又は同一作用を有する要素については、同一参照符号で表すものとする。更に、明瞭性を高める見地から、各図面における参照符号は、各図面の記載にとって必要なものに限定してある。

図1a及び図1bは、本発明に係る撹拌シャフト20の構成を好適な第１実施形態で概略的に示す。撹拌シャフト20は、撹拌ボールミル（図示せず）の一部であり、その撹拌シャフト20は、中実シャフト24領域において、駆動シャフト12を介して撹拌ボールミルのハウジング10に接続されている。実際の撹拌シャフト20は、ロータ22及び中実シャフト24で構成されている。撹拌シャフト20全体には、粉砕要素26が設けられている。中実シャフト24領域において、粉砕要素26は、１個以上のモジュール28上に配置されている。モジュール又は複数のモジュール28は、第１マウント46及び第２マウント44を有する。モジュール28の第１マウント46及び第２マウント44は、第１レセプタクル42が設けられた爪40、並びに第２レセプタクル48が設けられた中実シャフト24を介して、中実シャフト24に形状係合的かつ摩擦係合的に接続されている。この形状係合的かつ摩擦係合的な接続を実現するために、第１マウント46及び第１レセプタクル42、並びに第２マウント44及び第２レセプタクル48は作動接続される。この状態でスピンドル14が回転方向16に移動すると、爪40がモジュール28から遠ざかるよう方向17に向けて移動する。爪40が遠ざかることにより、第１マウント46と第１レセプタクル42との間の作動接続、並びに第２マウント44と第２レセプタクル48との間の作動接続が解除される。マウント46，44とレセプタクル42，48との間の作動接続が解除された後、モジュール28が中実シャフト24から方向18に向けて分離可能である。図1a及び図1bに関して記載した実施形態において、モジュール28は対称的に構成されているため、第１マウント46及び第２マウント44は均一に設計されており、従って交換することができる。この均一構成により、中実シャフト24上でモジュール28を回転させ、従って第１マウント46を第２レセプタクル48に作動接続し、第２マウント44を第１レセプタクル42に作動接続することが可能である。これにより、粉砕要素26が摩耗した場合にモジュール28を回転させ、場合によってより長期間使用することが可能である。

図2a及び図2bは、撹拌シャフト20の構成を好適な第２実施形態で概略的に示す。図1a及び図1bに示す実施形態との違いは、第１レセプタクル42が中実シャフト24の一部だということである。図示の実施形態において、モジュール28を中実シャフト24から分離するには、少なくとも１個のスピンドル14を回転方向16に移動させてロータ22を方向17にシフトさせる必要がある。ロータ22が方向17に向けて移動することにより、第１マウント46と第１レセプタクル42との間の作動接続、並びに第２マウント44と第２レセプタクル48との間の作動接続が解除される。その後にモジュール28は、中実シャフト24から方向18に向けて分離することができる。図2bには、ロータ22を取り付けるためのねじ60及びスピンドル14を覆うためのプラグ62が表されている。ロータ22を中実シャフト24から分離するには、ねじ60を取り外す必要がある。ロータ22及び中実シャフト24の大きさ及び構成に応じて、これら構成要素の接続には２個以上のねじ60を使用してもよい。撹拌ボールミルの動作中、プラグ62は、スピンドル14のヘッド部を摩耗及び補助粉砕要素の侵入から保護するよう機能する。

図3a〜図4bは、少なくとも１個のモジュール28が、中実シャフト24に加えて、ロータ22上に延在する更なる実施形態の構成を概略的に示す。図3a及び図3bにおいて、モジュール28は、爪40により、撹拌シャフト20に形状係合的かつ摩擦係合的に接続されている。モジュール28の第１マウント46は、爪40の第１レセプタクル42によって取り付けられている。第２マウント44は、第２レセプタクル48によって撹拌シャフト20に形状係合的かつ摩擦係合的に接続されている。スピンドル14を回転方向16に向けて回転させることにより、爪40が方向17にシフトし、従ってモジュール28を撹拌シャフト20から方向18に向けて分離することができる。スピンドル14を回転可能とするには、先ずプラグ62を取り外す必要がある。図4a及び図4bの実施形態は、第１レセプタクル42が中実シャフト24の一部であることを除いて、図３の実施形態に類似している。この構成により、付加的な爪40は不要である。スピンドル14を回転方向16に回転させることにより、レセプタクル48が方向17に向けてシフトし、従ってモジュール28を取り外すことができる。

図5a及び図5bは、幾つかの部品で構成可能な本発明に係るモジュール28の構成を概略的に示す。モジュール28は、ベースプレート30及び少なくとも１個のセグメント32で構成されている。セグメント32は、粉砕要素26を受けると共に、それら粉砕要素26をベースプレート30に固定するよう機能する。セグメント32は、接続手段34によってベースプレート30に接続されている。第１マウント46及び第２マウント44は、モジュール28の外側に配置されている。図5aに示すモジュール28は対称的に構成されているため、第１マウント46及び第２マウント44が均一に設計されており、交換可能に使用することができる。

図６は、図3a〜図4bを参照して記載した本発明に係るモジュール28の構成を示す。この場合も、モジュール28は、ベースプレート30及び粉砕要素26を保持する少なくとも１個のセグメント32で構成されている。ベースプレート30及びセグメント32は、図示の実施形態においても、接続手段34により、形状係合的かつ摩擦係合的に互いに取り外し可能に接続されている。図示の実施形態において、第１マウント46及び第２マウント44は、ベースプレート30の下側領域に配置されている。図６に示す例示的な実施形態において、モジュール28は非対称的である。

図７は、一体的な構成要素として構成された本発明に係るモジュール28を示す。図示の例示的な実施形態において、粉砕要素26を有するモジュール28は、１個の構成要素として構成されている。第１マウント46及び第２マウント44も、この構成要素の不可欠な部分である。

以上、本発明を好適な実施形態を参照しつつ説明した。ただし、当業者であれば、添付の特許請求の保護範囲を逸脱することなく、本発明に対して修正又は変更を加えられることは自明のことであろう。

10 撹拌ボールミルのハウジング
12 駆動シャフト
14 スピンドル
16 回転方向
17 方向
18 取り外し方向
20 撹拌シャフト
22 ロータ
24 中実シャフト
26 粉砕要素
28 モジュール
30 ベースプレート
32 セグメント
34 接続手段
40 爪
42 第１レセプタクル
44 第２マウント
46 第１マウント
48 第２レセプタクル
60 ロータを取り付けるためのねじ
62 プラグ

Claims (10)

1. 撹拌ボールミル用のモジュール式撹拌シャフト（20）であって、前記モジュール式撹拌シャフト（20）が、ロータ（22）及び中実シャフト（24）で構成され、前記ロータ（22）上及び前記中実シャフト（24）上に、少なくとも２個の粉砕要素（26）が配置されている撹拌シャフトにおいて、
   前記少なくとも２個の撹拌要素（26）が、少なくとも前記中実シャフト（24）領域にて少なくとも２個のモジュール（28）上に配置され、前記少なくとも２個のモジュール（28）が、前記中実シャフト（24）領域にて前記撹拌シャフト（20）に形状係合的及び／又は摩擦係合的かつ着脱可能に接続されていることを特徴とする撹拌シャフト。
2. 請求項１に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記粉砕要素（26）を有する前記モジュール（28）が、少なくとも１個のベースプレート（30）及び少なくとも２個のセグメント（32）で構成され、前記少なくとも２個のセグメント（32）が、接続手段（34）により、前記少なくとも１個のベースプレート（30）に接続されていることを特徴とする撹拌シャフト。
3. 請求項１又は２に記載の撹拌シャフト（20）であって、少なくとも１個の爪（40）が設けられ、前記少なくとも１個の爪（40）により、前記少なくとも２個のモジュール（28）が前記中実シャフト（24）領域にて形状係合的及び／又は摩擦係合的に接続可能であることを特徴とする撹拌シャフト。
4. 請求項１又は２に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記中実シャフト（24）に、第１レセプタクル（46）が設けられ、前記第１レセプタクル（46）により、前記少なくとも２個のモジュール（28）が前記中実シャフト（24）領域にて形状係合的及び／又は摩擦係合的に接続可能であることを特徴とする撹拌シャフト。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記ロータ（22）に、第２レセプタクル（48）が設けられていることを特徴とする撹拌シャフト。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記少なくとも２個のモジュール（28）が、前記第１レセプタクル（42）及び前記第２レセプタクル（48）により、前記中実シャフト（24）領域にて前記撹拌シャフト（20）に形状係合的かつ摩擦係合的に接続されていることを特徴とする撹拌シャフト。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記少なくとも２個のモジュール（28）に、第１マウント（46）及び第２マウント（44）が設けられていることを特徴とする撹拌シャフト。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記少なくとも２個のモジュール（28）が、対称的であることを特徴とする撹拌シャフト。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記モジュール（28）の前記第１マウント（46）が、前記第１レセプタクル（42）に形状係合的かつ摩擦係合的に作動接続され、前記モジュール（28）の前記第２マウント（44）が、前記第２レセプタクル（48）に形状係合的かつ摩擦係合的に作動接続されていることを特徴とする撹拌シャフト。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の撹拌シャフト（20）であって、前記少なくとも２個のモジュール（28）が、それぞれ、１個の構成要素として構成されていることを特徴とする撹拌シャフト。