JP2023511383A - 撹拌式ボールミル、撹拌式ボールミル撹拌機構、および粉砕材料を粉末化するための方法 - Google Patents

撹拌式ボールミル、撹拌式ボールミル撹拌機構、および粉砕材料を粉末化するための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、粉砕容器(2)と、少なくとも3つの撹拌シャフト(3)と、駆動装置(4)とを備える撹拌式ボールミル(1)に関し、粉砕容器(2)は、主方向に配置され、粉砕材料および粉砕補助を受け入れるのに適した粉砕チャンバ(5)を有する。少なくとも3つの撹拌シャフト(3)の各々は、粉砕容器(2)の主方向に平行に配置された中心軸(X)を有し、粉砕容器(2)内のフレームに固定され、中心軸(X)を中心に回転可能なねじとして設計されている。駆動装置(4)は、それぞれの中心軸(X)を中心に少なくとも3つの撹拌シャフト(3)を回転させるように設計され、少なくとも3つの撹拌シャフト(3)は、互いに接触せず、少なくとも3つの撹拌シャフト(3)の中心軸(X)は、プリズムの側縁として配置される。本発明はまた、そのような撹拌式ボールミル(1)用の撹拌式ボールミル撹拌機構、および粉砕材料を粉末化するための方法に関する。【選択図】図2b

Description

本発明は、粉末化技術の分野にあり、粉砕ジャー、撹拌機シャフトおよび駆動装置を備える撹拌式ボールミルに関する。このタイプの撹拌式ボールミルでは、粉砕ジャーは、主方向に配置され、粉砕材料を受け入れるための粉砕チャンバを有し、撹拌機シャフトは、粉砕ジャーの主方向に平行に配置された中心軸を有し、中心軸を中心に回転することができるねじとして構成され、駆動装置は、その中心軸を中心に撹拌機シャフトを回転させるように構成される。さらに、本発明は、このタイプの撹拌式ボールミル用の撹拌式ボールミル撹拌ユニット、および粉砕材料を粉末化するための方法に関し、方法は、粉砕液に粉末化される粉砕材料を懸濁し、粉砕材料分散液が得られることと、粉砕材料分散液を、撹拌式ボールミルの粉砕補助要素が充填された粉砕チャンバの下部セクションに連続的に導入することと、粉砕材料分散液の一部を粉砕チャンバの下部セクションから粉砕チャンバの上部セクションに連続的に垂直に搬送することであって、処理された粉砕材料分散液が得られ、粉砕補助液中に分散された粉砕材料の少なくとも一部が粉末化されることと、粉砕チャンバの上部セクションから処理された粉砕材料分散液の一部を連続的に排出することと、最後に、排出された処理された粉砕材料分散液から粉末化された粉砕材料を分離することとを含む。
撹拌式ボールミル(撹拌式ボールミル、撹拌式ミル、撹拌機ミル)は、粉砕材料として固体を粉末化および/または均質化するための装置である。この目的のために、粉砕材料は、粉砕補助要素(粉砕要素、粉砕ボール)と混合され、この混合物は、撹拌式ボールミルの粉砕チャンバ内のステアリングユニットを用いて移動される。この移動中、粉砕補助要素および粉砕材料は、互いにおよび粉砕チャンバの境界壁に繰り返し衝突する。移動中に生じる力(粉砕材料と粉砕補助要素との間、および粉砕材料と撹拌式ボールミルとの間に生じる衝撃応力およびせん断力による衝撃力)の結果として、粉砕材料は粉末化され、したがって撹拌式ボールミルは特殊な形態のボールミルである。このタイプの粉砕アセンブリは、例えば、鉱物原料および顔料の加工において使用されるが、ハーブ原料の加工、例えば製紙産業または食品産業においても使用される。撹拌式ボールミルは、脆性破壊挙動を有する粉砕材料を粉末化する場合、本質的に特に多くの利点をもたらす。
撹拌式ボールミルは、垂直または水平に配置することができる粉砕ジャーを有する。粉砕ジャーの内部空間(粉砕チャンバ)は、円筒形、多角柱形、またはそれに由来する形状の形態を有することが多い。動作中、内部空間は、典型的には内部空間の容積の約70%~90%の球状またはボール状の基本形状を有する粉砕補助要素で主に充填される。粉砕補助要素は、原則として、粉末化される材料に対して化学的に不活性であり、低摩擦性であり、耐摩耗性であるべきセラミック、金属、または鉱物材料からなる。粉砕補助要素および粉砕材料の集中的な移動および完全混合は、粉砕ユニットの撹拌機シャフトによって行われ、撹拌機シャフトは適切な撹拌機要素を有する。
水平に(水平状態または横に)配置された粉砕ジャーは、好ましくは、高い移動度を有する粉砕材料分散液の湿式粉砕中に使用される。さらに、垂直に(直角または直立に)配置された粉砕ジャーは、移動度が低く流動挙動が悪いシステムに使用することもできる。特定の用途に応じて、垂直に配置された粉砕ジャーは、粉砕材料分散液のための「湿式」動作モード(湿式動作)で使用することができ、または微細粉砕材料のための「乾式」動作モード(乾式動作)で使用することができる。粉砕作業の場合、ある程度の細かさを有する粉砕材料を工業的に安価に得るために、垂直に配置された粉砕ジャーを有する撹拌式ボールミルが好ましく使用される。
垂直に配置された粉砕ジャーを有する撹拌式ボールミルの湿式動作中、伝達される粉砕材料(粒子またはチャンクの形態、「粒子」または「チャンク」という用語は、ここでは同義的に使用される)は、分散液(懸濁液、スラリー)として粉砕ジャーに導入される。ここで、材料の投入は、原則として、例えば粉砕ジャーの下端壁の入口を介して粉砕チャンバのベースエリア内で連続的に行われる。ここで、このタイプの粉砕材料分散液中に分配される固体画分は、粉砕補助要素を用いて粉末化および分散される。撹拌式ボールミルのそれぞれの構成に応じて、粉末化された粉砕材料の排出は、原則として粉砕ジャーの上部領域において入口の上方で行われる。粉砕補助要素は、典型的には、例えばスクリーンを用いて、粉砕ジャーの排出時に粉末化された粉砕材料から分離される。このタイプの手順の場合、生成物(すなわち、伝達された粉砕材料)は、プロセスに起因してサイズ分布で存在する。
粉砕材料を粉末化するために必要な衝撃力およびせん断力は、ステアリングユニットによって撹拌式ボールミルに投入される。ステアリングユニットは、典型的には、撹拌機シャフトおよび駆動装置を有する。撹拌機シャフトは、例えば、軸方向に配置されたねじ山ターン(シングルスタートまたはマルチスタートねじとして)、通路開口部を有する撹拌機シャフト上に平行に配向された複数のディスク、または撹拌機シャフト上に半径方向に配向されたピンなどの撹拌機要素を備える。撹拌機要素は撹拌機シャフトを介して回転運動され、その結果、粉砕補助要素と粉砕材料分散液中に分配される粉砕材料の集中的な完全混合が起こり、その場合、粉砕材料は解凝集および粉末化される。撹拌機シャフトの回転運動は、原則として適切なモータである駆動ユニットを有する適切な駆動装置を介して保証される。
撹拌式ボールミルの動作中、粉砕補助要素は、集中的な完全混合の結果として機械的に大きく負荷され、したがって時々交換する必要がある。粉砕ジャーの内壁および撹拌機シャフトおよび撹拌機要素に対する摩擦を低く保つために、内壁および撹拌機シャフトは通常、低摩擦性および耐摩耗性材料から作製された高強度ライニングまたはコーティングを有する。
例えば、鉱石などの鉱物粉砕材料の微細粉砕には、例えば垂直に配置された粉砕ジャーを有する撹拌式ボールミルが使用され、そのステアリングユニットは、撹拌要素として1つまたは複数のねじ山ターンを有する撹拌機シャフトを備え、その結果、撹拌機シャフトは、同様に垂直に配置されたねじ(ウォーム、ヘリックス、コイル、螺旋)として、またしばしばマルチスタートねじとして構成される。このねじは、粉砕補助要素からなるボールベッド内で回転し、粉砕材料分散液は、個々の粉砕補助要素間の空間内で粉末化される粉砕材料と共に位置する。ねじの回転運動の結果として、粉砕補助要素が運動し、その結果、力の作用が粉砕材料分散液に及ぼされ、この力の作用は粉砕材料の粉末化をもたらす。特に、このタイプの用途には、高い駆動力出力を確保するステアリングユニットを備えた撹拌式ボールミルが必要である。
撹拌式ボールミルの撹拌ユニットに適した駆動ユニットは、典型的には、約1500HP(1120kWに相当)の最大駆動力出力を有し、特殊な用途では、最大4500HP(3360kWに対応)の駆動力出力を有する撹拌ユニットも時折使用することができる。しかしながら、このタイプの駆動ユニットの動力出力は、粉砕補助要素と粉砕材料分散液の混合物があまり移動しない場合(すなわち、例えば、大きい直径および不規則な形状の粉砕補助要素または粉砕材料粒子との高い固形分割合を有する混合物、および/または混合物の移動される質量全体が高い混合物、したがって高い移動度を有する混合物、すなわち、例えば、液相の容積割合が比較的高く、分散した粉砕材料粒子と粉砕補助要素の両方が比較的滑らかで十分に小さく、混合物の移動される質量全体が十分に低い混合物とは対照的)、特定の限界内で撹拌式ボールミルのスループットの変動を可能にするためには十分ではない。このタイプの混合物は、特に、鉱物原料の処理においても発生し得る。したがって、正確には、移動度が低いこのタイプの混合物の場合、比較的強力な撹拌式ボールミルは、現在市販されている駆動ユニットによって容易に実現することができず、特に大きい粉砕エネルギーまたは粉砕性能が投入され、特に高いスループットを有する撹拌式ボールミルを移動度が低いこのタイプの混合物のために構築することを可能にするために、撹拌機シャフトの直径、すなわちねじのねじ山ターンの回転の直径は、原則として増加する。しかしながら、ねじの質量はねじ直径の2乗で上昇するため、比較的大きいねじを駆動するためには、駆動ユニットにかなり大きい動力が必要となる。このタイプの強力な駆動ユニットの選択は市場では少なく、そのため、ここではカスタムメイドのモデルを通常使用しなければならない。したがって、比較的高い性能を有する撹拌式ボールミルを技術的に実現することができれば、これは不釣り合いに高いコストを伴う。
代替として、撹拌機シャフトのねじ直径を増加させる代わりに、高い回転速度(毎分回転数)で撹拌機シャフトを駆動することができる駆動ユニットを使用することによって、撹拌式ボールミルのスループットを増加させることも可能である。駆動アセンブリの回転速度を変更するために、より強力な駆動ユニットに加えて、対応して可変周波数変換器も必要とされる。しかしながら、このタイプのより強力な駆動ユニットに伴うコストのために、可変周波数変換器の使用は経済的理由から適切ではない。したがって、現在の撹拌式ボールミルでは、一定の回転速度を有する駆動ユニットのみが使用されており、プロセス制御がより困難になる。
したがって、本発明の目的は、これらの欠点を排除する撹拌式ボールミルを提供することであり、撹拌式ボールミルは、特に移動度が低い混合物に従来の駆動ユニットを使用する場合であっても、特に高いスループットおよび/または特に大きい粉砕エネルギーもしくは粉砕性能の投入を簡単な方法で可能にし、撹拌式ボールミルは、とりわけ、回転速度の調節も可能にする。
この目的は、独立請求項に指定された特徴を有する撹拌式ボールミル、撹拌式ボールミル撹拌ユニット、および粉砕材料を粉末化するための方法によって達成される。有利な発展は、従属請求項、以下の説明、および図面から生じる。
本発明は、粉砕ジャーと、少なくとも3つの撹拌機シャフトと、駆動装置とを備える撹拌式ボールミルであって、粉砕ジャーは、主方向に配置され、粉砕材料および粉砕補助要素を受け入れるように適合された粉砕チャンバを有し、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々は、粉砕ジャーの主方向に平行に配置された中心軸を有し、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられ、中心軸を中心に回転することができるようなねじとして構成され、駆動装置は、それぞれの中心軸を中心に少なくとも3つの撹拌機シャフトを回転させるように構成され、少なくとも3つの撹拌機シャフトは、互いに接触せず、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸は、プリズムの側縁として配置される、撹拌式ボールミルを備える。
撹拌式ボールミルは、粉砕材料として固体を粉末化および/または均質化するための当業者に知られているすべての構造を意味すると理解され、その構造の場合、粉砕材料は、撹拌機シャフトおよび少なくとも1つの駆動装置を有するステアリングユニットによって粉砕補助要素と共に粉砕ジャーの内部で運動される。このタイプの撹拌式ボールミルは、例えば、不連続的(例えば、バッチ動作において)、連続的(例えば、時間的に一定の可変の投入および排出を伴って)、または準連続的に動作することができる。
粉砕ジャーはハウジングであり、その内部空間は粉砕チャンバとして構成され、したがって第1の粉砕材料または粉砕材料分散液と第2の粉砕補助要素の混合物を受け入れるように適合される(加えて、粉砕作業に応じて、混合物はさらなる構成部分、例えばセメント製造中の添加剤または補助材料などの機能変更成分を有することもできる)。粉砕ジャー(したがって粉砕チャンバ)は、それが配置される主方向(主延在方向)を有する。水平に配置された粉砕ジャーの場合、粉砕ジャーの主方向は水平(または水平から最大10°の偏差で少なくとも実質的に水平)であり、垂直に配置された粉砕ジャーの場合、粉砕ジャーの主方向は垂直(または垂直から最大10°の偏差で少なくとも実質的に垂直)である。さらに、例えば粉砕ジャーの「傾斜」配向など、他の配置も可能であり、他の配置の場合、粉砕ジャーの主方向は垂直方向および水平方向とは異なるか、または粉砕チャンバの範囲にわたって変化する配向を有する配置である。粉砕ジャーは、基本的に任意の所望の方法で構築することができ、例えば、そのハウジングシェルは、個々のセグメントから形成することができ、または単一部品構成とすることができる。粉砕ジャーは、湿式動作または乾式動作用に構成することができる。本発明は、好ましくは、垂直に配置された粉砕ジャー、特に湿式動作用に構成された粉砕ジャーを有する撹拌式ボールミルに関する。
粉砕チャンバは、通常、円筒形または多角柱形の形状(したがって、粉砕チャンバの主方向は、前記幾何学的構造の軸の方向に延びる)またはそれに由来する形状を有するが、他の形状を有することもできる。連続動作または準連続動作のために、粉砕チャンバは、取入口および排出口を有することができる。「新鮮な」粉砕材料は、取入口を介して粉砕チャンバに導入され、粉末化された粉砕材料は、排出口を介して粉砕チャンバから排出される。湿式動作において垂直に配置された粉砕ジャーを有する撹拌式ボールミルの場合、粉砕材料は分散形態で供給され、粉砕材料分散液は粉末化された粉砕材料と共に排出される。粉末化された粉砕材料と共に粉砕チャンバから排出される粉砕材料分散液は、サイズ分離動作に供給することができる。サイズ分離動作の場合、最大でそれぞれの所望の目標サイズを有する粉砕材料粒子は、より大きい粉砕材料粒子から分離され、後者は再び粉砕チャンバに戻される。排出時に粉砕チャンバから排出される粉砕材料分散液またはその一部が出口流から分岐され、再び粉砕チャンバに戻される場合、戻される粉砕材料分散液は、戻される前に新鮮な粉砕材料(原則として、分散液の形態で)と混合することができ、次いで、組み合わされた材料は、共通の取入口を介して粉砕チャンバに導入される。当然のことながら、新鮮な粉砕材料を別々に供給することもでき、材料の流れを戻すために別々の戻り取入口を設けることができる。垂直に配置された粉砕ジャーの場合、取入口は粉砕チャンバの下部領域(例えば、粉砕チャンバの底部または底部に近い粉砕チャンバの側壁)に位置することが多く、排出口は粉砕チャンバの上部領域(例えば、粉砕チャンバの側壁)に位置する。したがって、粉砕チャンバにおいて、粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物は、重力に逆らって底部から上部に向かって搬送される。垂直に配置された粉砕ジャーの他の実施形態の場合、取入口は粉砕チャンバの上部領域に位置することもでき、排出口は粉砕チャンバの下部領域に位置することができる。
排出口は、粉砕補助要素が粉末化された粉砕材料および粉砕補助液からなる排出される粉砕材料分散液から分離され、粉砕チャンバ内に保持され得るスクリーンデバイスを有することができ、このタイプの分離は、基本的に粉砕ジャーの外側でのみ行うこともできるが、その目的のためには、排出された粉砕補助要素の別々の戻しが必要となる。粉砕チャンバへの新鮮な粉砕補助要素の追加は、別々の取入開口部を介して行うことができるが、他の構成も可能である。例えば、粉砕材料分散液は、例えば粉砕チャンバへの導入前に粉砕補助要素と既に混合することができ、次いで、粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物は、取入口を介して粉砕チャンバに導入することができる。
さらに、撹拌式ボールミルは、少なくとも3つの撹拌機シャフトおよび駆動装置を有する。駆動装置は、少なくとも1つの駆動ユニットを有し、さらに、さらなる要素、例えば回転速度変更ユニット(例えば、周波数変換器)、駆動ユニットを制御するための制御ユニット(例えば、制御電子機器または論理回路によって)、または運動変数を変更するための機械要素(例えば、ギア機構)を備えることができる。駆動装置は、撹拌機シャフトに動作可能に接続され、その結果、駆動装置によって提供される駆動力が撹拌機シャフトに伝達される。撹拌機シャフトと駆動装置との間の動作可能な接続は、任意の所望の構成とすることができ、例えば、直接結合(例えば、撹拌機シャフトが駆動装置のシャフトまたは車軸にフランジ接続されることによって)またはギア機構を介した結合を含むことができる。ここで、結合は、例えば、撹拌機シャフトの一方の端部セクションで、または撹拌機シャフトの2つの端部セクションを介して行うことができる。回転軸、例えばモータを中心とした回転運動において動作可能に接続された1つまたは複数の撹拌機シャフトを設定するように構成され、適切である(特に、その出力の設計に関して)すべての機械は、基本的に駆動ユニットとして設けることができる。
撹拌機シャフトは、回転軸を中心に回転することができるように構成された細長い要素であり、駆動装置から粉砕ジャーの粉砕チャンバ内の粉砕補助要素と粉砕材料または粉砕材料分散液の混合物に回転運動およびトルクを転送するのに適している。ここで、撹拌機シャフトの回転軸は、原則として、その主延在方向に平行に配置され、撹拌機シャフトの中心軸を表す。撹拌機シャフトは、粉砕補助要素と粉砕材料または粉砕材料分散液の混合物に浸漬するように適合された撹拌機セクションを有し、その外側エンベロープ形状は、円筒形または円錐形セクションの形状と同様の構成であることが多い。撹拌機シャフトの回転可能な取り付けは、1つの点で、または複数の点として行うことができ、垂直に配置された粉砕ジャーを有する撹拌式ボールミルの撹拌機シャフトの場合、撹拌機シャフトは、それらの上端にのみ取り付けられることが多いが、ここでは他の実施形態も基本的に可能である。
必須の機能的構成部分として、撹拌機シャフトは、中心軸を中心とする撹拌機シャフトの回転中に駆動装置によって導入された駆動エネルギーを媒体に伝達する撹拌機要素を有し、この中心軸は回転軸として構成され、媒体は粉砕チャンバ内で完全に混合され、すなわち、粉砕補助要素と粉砕材料または粉砕材料分散液の混合物である。ここで、混合物を運動させると、混合物の構成部分が完全に混合される。この場合、撹拌要素は、撹拌機シャフトが撹拌機シャフトの中心軸を中心に回転することができるねじとして構成されるように形成され、その結果、ねじの中心軸は撹拌機シャフトの中心軸/回転軸と一致する(したがって、2つの中心軸は、任意の割合で、ねじの外径の数パーセント、特にねじの外径の5%未満の小さな位置ずれを有する。)。すべての慣用的な実施形態は、ねじ(ウォーム、ヘリックス、コイル、螺旋)として基本的に適しており、シングルスタートねじまたはマルチスタートねじ、例えば2条ねじ、3条ねじ、または4条ねじであってもよく、上述のねじは、例えば、円筒形の基本形状を有するもの、およびわずかに円錐形の基本形状を有し、中心領域が充填されているか、または中心領域が充填されていない(「コアを有する」または「コアを有さない」)もの、それぞれの適切なヘリカル曲線、ヘリカル面またはコイル面、ねじ高さおよびねじ角度の左ねじと同様の右ねじであり、利用可能な駆動力に応じて、混合物の組成および達成される完全混合は、当業者に知られている方法で適切に選択することができる。ここで、少なくとも3つのねじは、例えばねじのタイプ、ねじの幾何学的形状(ねじ山ターンの幾何学的形状)またはねじの寸法、すなわち、例えば、それらの全長またはそれらの直径に関して、同一または異なる構成とすることができる。ウェブ挙動を改善するために、力の伝達中に特に負荷される撹拌機シャフトの領域は、低摩耗構成とすることができ、例えば、高強度のねじ山ターンコーティングおよび/または先端コーティングを有することができる。
ここで、粉砕材料が粉砕チャンバまたはねじの全範囲にわたって均一に粉末化されるのではなく、むしろ粉砕プロセスに適した装填空間が、とりわけ、ねじの外側の狭い領域に位置することが発見された。さらに、撹拌機シャフトを介して駆動装置によって粉砕材料/粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物に投入される粉砕エネルギーは、ねじとして構成された撹拌機シャフトの外周に比例することが発見された。したがって、投入される粉砕エネルギーはねじの直径と共に直線的に上昇するが、このタイプの撹拌ユニットの空間要件(必要とされるベース側、すなわち、垂直に配置された粉砕ジャーを有する撹拌式ボールミルの場合にはそれらのベースエリア)は、ねじの直径の2乗で上昇する。ここで、第1に駆動ユニットと撹拌機シャフトとの間、第2に粉砕材料/粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物の間のトルクの効率的な伝達は、高エネルギーの投入を必要とし、そのため撹拌機シャフトは、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられなければならず、その内部空間は粉砕チャンバとして構成される。フレームに固定されているとは、フレームに対する位置が変化しないシャフトを示す(機械フレーム、すなわち撹拌式ボールミルおよびその粉砕ジャーの耐荷重部、特に粉砕チャンバ)。これは、当然のことながら、その中心軸を中心としたシャフトの回転運動を排除するものではない。このため、撹拌機シャフトも循環シャフトとすることができず、したがって、機械フレームにおける粉砕チャンバ内の円形経路上を循環することができず、その結果、例えば、プラネタリーギア機構(エピサイクリックギア機構)の循環部分上のシャフトの配置は、ここでは基本的に不可能である。
同一の空間要件を有するが異なる撹拌機シャフト直径を有する撹拌機シャフトシステムの投入エネルギーを比較する場合、1つのより大きい撹拌機シャフトよりも複数のより小さい撹拌機シャフトを使用することがより有利であることがわかっており、例えば、いずれの場合もdS,k=Dの直径を有する撹拌機シャフトとして4つの小さいねじからなる第1のシステムでは、4つのより小さい撹拌機シャフトの全周US,kは、US,k=4×(πD)として計算され、一方、第1のシステムと同じ空間要件を有するdS,g=(2D)の直径を有する撹拌機シャフトとしての大きいねじからなる第2のシステムは、US,g=1×(π(2D))の撹拌機シャフトの円周US,gを有する。エネルギーの投入は撹拌機シャフトの全周に比例するため、第1のシステムに対するエネルギーの投入は第2のシステムに対するエネルギーの投入の2倍であり、同一の空間要件を有する。所与のベース側および容積の粉砕チャンバ内で特に大きい粉砕エネルギーまたは粉砕性能が実現される場合、したがって、単一のより大きい撹拌機シャフトの代わりに複数のより小さい撹拌機シャフトを利用可能な粉砕チャンバ内で使用することが適切であり、その結果、複数のより小さい撹拌機シャフトへの分配の結果として性能効率を高めることができる。
したがって、このタイプの配置では、撹拌式ボールミルは3つ以上の撹拌機シャフト、すなわち少なくとも3つの撹拌機シャフトを有するが、例えば4つの撹拌機シャフト、5つの撹拌機シャフト、または6つの撹拌機シャフトなど、より多くの撹拌機シャフトを設けることもできる。撹拌機シャフトは、適切な形態で任意の所望の方法で構造的に構成することができるねじとして設計され、例えば、撹拌機シャフトは、中空シャフトまたは中実シャフトを有することができる。ここで、駆動装置は、それぞれの中心軸を中心に少なくとも3つの撹拌機シャフトを回転させるように構成され、この目的のために、各撹拌機シャフトは別々の駆動ユニットを有することができるが、複数の撹拌機シャフトまたはすべての撹拌機シャフトさえも共通の駆動ユニットを有することができる。撹拌機シャフトは互いに接触せず、その結果、2つの隣接する撹拌機シャフトの間にギャップがある。ここで、隣接するねじはまた、特に、それらのねじ山ターンが互いに係合しないように、または互いに貫通しないように配置され得る。撹拌式ボールミルでは、異なる撹拌機シャフト間のギャップは、いずれの場合も等しいサイズであり得、または異なるサイズで構成され得る。撹拌機シャフトの中心軸は、いずれの場合も粉砕ジャーの主方向に平行に粉砕ジャーの粉砕チャンバ内に配置され、その結果、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸も同様に互いに平行に延びる。ここで、平行なコースは、正確に平行な配向から最大5°の偏差を有するコースであるとみなされる。ここで、前記少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸は、プリズムの側縁として(多角形配置として)配置される。この場合、プリズムは多面体を意味すると理解され、その形状は、変位線としての直線に沿ったベースエリアとしての規則的または不規則な多角形の平行変位中に得られ、直線は多角形の平面内に存在せず、直線プリズムの場合、変位は多角形の平面に対して直角に起こり、傾斜プリズムの場合、変位は直角とは異なる角度で起こる。ここで、多角形は、このタイプのプリズムのベース面および上面であり、残りの境界面はシェル面を形成し、いずれの場合も、2つのシェル面は、ベース面の角から上面の角に向かって延びる1つの側縁を介して互いに接続されている。側縁は互いに平行であり、すべて同じ長さを有する。上面のベース面は、原則として一致しているが、例外的に、互いに対して回転させることもできる(その結果、「プリズム」という用語は準柱体も含むことができる)。少なくとも3つの撹拌機シャフトが配置される側縁としてのプリズムは、規則的な構造(したがって、そのベース面は規則的な多角形、例えば正三角形、正方形、正五角形、正六角形などである)または不規則な構造(したがって、そのベース面は不規則な多角形、例えば不等辺三角形、特に二等辺三角形、不等辺四辺形、特に不等辺長方形、平行四辺形または台形、および他の不規則な閉じた多角形曲線である)を有することができ、その結果、したがってプリズムは、直方体、三角柱、五角柱、六角柱なども含む。プリズムの側縁として少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸を配置することは、3つの撹拌機シャフトのトルクを粉砕動作に関して可能な限り効果的に使用することを可能にするために必要であり、これは、例えば、隣接する撹拌機シャフト間の近傍ゾーンの数が少ない(隣接する撹拌機シャフト間の「ギャップ」において、隣接するねじの外側が互いに接近し、粉砕材料および粉砕補助要素が異なる撹拌機シャフトの影響を受ける)ために、したがってすべての近傍ゾーンの全体面積が小さいために、純粋に直線的な配置の場合には不可能である。
適切な幾何学的構成に加えて、粉砕材料および粉砕補助要素を受け入れるための粉砕チャンバの適合は、原則として、粉末化される材料に対して低摩擦性および耐摩耗性である適切な化学的に不活性かつ機械的に耐久性のある材料の使用も含む。内部空間の内壁には、典型的には、この目的のために対応する高強度コーティングまたはライニングが設けられ、前記ライニングは、例えば、セグメント化されるか、またはフルライニング要素として構成されることが可能である。対応する高強度ライニングまたはコーティングも同様に、撹拌機シャフト、特にその中心軸、そのねじ山ターンおよびその先端に使用される。このタイプのライニングまたはコーティングの材料は、原則として、相互摩耗の影響を最小限に抑えるために、粉砕補助要素の材料に従って選択される。このタイプの摩耗に曝される要素の表面は、典型的には、金属または合金、例えば高合金鋼、特にクロム鋼などのディール、セラミック材料または鉱物、例えば炭化物材料、特に炭化タングステン、炭化クロム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化チタン、炭化ハフニウムまたはそれらの混合炭化物、酸化物材料、特にコランダム(とりわけ、焼結コランダム)、二酸化チタンまたは二酸化ジルコニウム(例えば酸化イットリウムもしくは酸化スカンジウムで安定化された形態で、または非安定化形態で)、瑪瑙またはフリント、および複合材料、例えば硬質金属からなる。
ここで、粉砕補助要素自体は、撹拌式ボールミルの必須の構成部分ではなく、動作において不可欠である。粉砕補助要素が典型的に使用され、その外側は、運動挙動を均質化するために丸みを帯びた形態を有し、例えば球状またはボール状の粉砕補助要素、円筒形の粉砕補助要素(「シルペッブ」)および楕円形、卵形またはスピンドル形状の粉砕補助要素などである。動作中、それらは典型的には、粉砕チャンバの容積の約70%~90%を占め、この量比は製品品質にかなりの影響を及ぼす。粉砕材料の最終的に達成されるサイズ分布は、とりわけ、粉砕補助要素のサイズおよび形状ならびに粉砕材料自体(例えば、その密度、硬度、脆性破壊挙動、結晶性および結晶形態、ならびに供給される粉砕材料のサイズ)に依存する。粉砕補助要素の材料選択は、原則として、コーティングの材料に従って選択される。
最も単純な実施形態では、少なくとも3つの撹拌機シャフトのすべてが同じ駆動ユニットによって駆動される。さらなる態様によれば、撹拌式ボールミルは、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々のための駆動装置が専用の駆動ユニットを備えるように構成される。このようにして、各撹拌機シャフトを個々に作動させることができ、これにより、特に汎用的なプロセス制御が可能になる。回転速度制御手段が少なくとも1つの駆動ユニット(場合によってはすべての駆動ユニットにも)に追加的に設けられる場合、粉末化された粉砕材料の一時的に一定でない粉砕条件(例えば、供給される粉砕材料の品質の変化)の場合でも、一定の形態を動的に確保することができる。さらに、撹拌機シャフトごとに別々の駆動ユニットを使用することにより、市販の駆動ユニットによって可能な限り高いエネルギーの全体的な投入を達成することが可能になり、その結果、特に高い粉砕性能を実現することができる。ここで、駆動ユニットは、同一の構成であってもよいし、異なっていてもよい。後者は、例えば、すべての撹拌機シャフトが同じねじ直径または同じねじの幾何学的形状を有するわけではなく、むしろ直径または幾何学的形状に関して少なくとも2つの異なるタイプに起因する場合でも適切であり得る。
代わりに、撹拌式ボールミルは、少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも2つに対する駆動装置が共通の駆動ユニットを備えるように構成することもでき、その結果、各撹拌式ボールミルの場合、少なくとも2つの駆動ユニットが設けられる。3つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの場合、結果として、2つの撹拌機シャフトが共通の駆動ユニットによって駆動され、最後の撹拌機シャフトは専用の駆動ユニットを有する。4つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの場合、3つの撹拌機シャフトは共通の駆動ユニットによって駆動され、残りの撹拌機シャフトは専用の駆動ユニットを有するか、または2つの撹拌機シャフトは共通の駆動ユニットによって駆動され、残りの2つの撹拌機シャフトはそれぞれ専用の駆動ユニットを有するか、または代わりに第2の共通の駆動ユニットによって駆動される。したがって、これは、4つを超える撹拌機シャフト、すなわち、例えば、5つの撹拌機シャフト、6つの撹拌機シャフトまたは7つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルに適用される。このタイプの実施形態の場合、粉砕チャンバ内の粉砕材料/粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物内の負荷速度の変化を保証するために、少なくとも2つの駆動ユニットのうちの1つのみが制御可能な回転速度(毎分回転数)で動作するように構成されれば十分である。このタイプの実施形態は、各撹拌機シャフトが専用の駆動ユニットを有する場合の実施形態よりも少ない駆動ユニットを有し、そのため、空間要件もより低くすることができ、この実施形態はまた、駆動ユニットの数がより少ないため、より安価にすることができる。しかしながら、同時に、この実施形態はまた、すべてが単一の駆動ユニットによって駆動される少なくとも3つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルよりも著しく強力なプロセス制御を提供し、そのため、この変形例は適切な妥協点である。
さらなる態様によれば、撹拌式ボールミルは、駆動装置が、少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも1つの撹拌機シャフトを、少なくとも3つの撹拌機シャフトの他の撹拌機シャフトの回転速度とは無関係に制御することができる回転速度で駆動するように構成されるように構成される。これは、例えば、互いに独立して切り替えることができる個々の駆動ユニットまたは撹拌機シャフトギア機構を使用することによって達成することができる。このようにして、特に個々のプロセス制御を達成することができる。
さらなる態様によれば、撹拌式ボールミルは、少なくとも3つの撹拌機シャフトに加えて、撹拌式ボールミルが、いずれの場合も粉砕ジャーの主方向に平行に配置された中心軸を有する少なくとも1つの内側撹拌機シャフトを有し、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられ、中心軸を中心に回転することができるねじとして構成され、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトは、少なくとも3つの撹拌機シャフトと接触せず、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトの中心軸は、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸によって形成されるプリズム内に配置されるように構成される。したがって、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトは、プリズムの側縁に配置されず、そのシェルは、少なくとも3つの(外側)撹拌機シャフトによって画定される。ここで、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトは、少なくとも3つの(外側)撹拌機シャフトからの1つの撹拌機シャフトまたは複数の撹拌機シャフトと同一の構成であってもよく、または、例えばねじのタイプ、ねじの幾何学的形状(ねじ山ターンの幾何学的形状)またはねじの寸法、すなわち、例えば、それらの全長またはそれらの直径に関して、それらと異なっていてもよい。2つ以上の内側撹拌機シャフトが設けられる場合(例えば、2つの内側撹拌機シャフトまたは3つの内側撹拌機シャフト)、それらは同一または異なる構成とすることができる。この実施形態は、外側撹拌機シャフト間の内側領域が、外側撹拌機シャフトの回転の結果として粉砕材料を欠くことがなく、その結果、デッドボリュームまたはデッドゾーンとして「空の内側領域」が生じないという利点をもたらす。少なくとも1つの内側撹拌機シャフトを有する配置は、4つを超える外側撹拌機シャフトが設けられる場合、内側領域の容積も大きくなるため、すなわち、例えば、5つの撹拌機シャフト、6つの撹拌機シャフト、7つの撹拌機シャフト、または8つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの場合には、さらに適切である。
ここで、撹拌式ボールミルは、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトの場合に回転速度を低下させるか、または回転運動を防止するように構成された制動デバイスをさらに備えることができる。例えば、機械的制動システム、磁気制動システム、電気制動システム、流体制動システムなど、あらゆる適切な制動デバイスを基本的にこの目的のために使用することができる。このようにして、回転可能な内側撹拌機シャフトは、動作中に目標とする方法で制動することができ、その結果、少なくとも3つの(外側)撹拌機シャフト間の内部空間内の粉砕材料/粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物の流れに直接影響を与えてそこでデッドゾーンの構成を局所的に打ち消すことができ、または追加の乱流(例えば、撹拌式ボールミルを始動もしくは停止するとき、または動作中、混合物のカスケード運動、カタラクト運動または遠心分離への移行を強制または防止するために)によってエネルギーの投入およびトルクの伝達に影響を与えることができる。
ここで、撹拌式ボールミルは、その中心軸を中心に少なくとも1つの内側撹拌機シャフトを回転させるために、駆動装置が駆動ユニットを有するように構成することができる。前記駆動ユニットは、別々の駆動ユニットまたは共通の駆動ユニットであってもよく、それを介して、少なくとも1つまたは複数の外側撹拌機シャフトおよび内側撹拌機シャフトも駆動され、例えば、前記共通の駆動ユニットは、直接または対応するギア機構を介して内側撹拌機シャフトに接続することができる。エネルギーの投入は、この実施形態によって内側駆動シャフトを介して行うこともでき、さらに、これは、デッドゾーンを回避することを可能にするために、粉砕チャンバ内の粉砕材料/粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物の流れのさらにより目標とする影響を可能にする。しかしながら、代わりに、撹拌式ボールミルは、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトが駆動装置に接続されないように構成することもできる。この実施形態の場合、その中心軸を中心とした内側撹拌機シャフトの回転は、粉砕材料/粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物の流れ運動における内側撹拌機シャフトの非動力共回転によって受動的に達成される。このようにして、内側撹拌機シャフトは、粉砕チャンバ内を循環する材料の流れを均質化する役割を果たし、したがって、粉砕動作の受動的安定化をもたらすことができ、さらに、デッドゾーンの構成を打ち消すことができる。
ここで、少なくとも3つの撹拌機シャフトは、基本的に同一の回転方向(いずれの場合も時計回り方向または反時計回り方向)または異なる回転方向の回転運動に適合させることができる。ここで、特定の回転方向に対する撹拌機シャフトの適合は、主に、そのねじ形状、右ねじまたは左ねじとしての構成に関係し、さらに、対応する適合はまた、それぞれの回転方向に対する駆動装置、すなわち制御ユニット、駆動ユニット、ならびに/または動力伝達および/もしくはトルク伝達のための任意の要素(例えば、駆動アセンブリと撹拌機シャフトとの間に配置されたギア機構)の構造的構成にも関係する。
少なくとも3つの撹拌機シャフトが異なる回転方向に適合される場合、少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも1つの撹拌機シャフトは、右ねじであり、少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも1つの撹拌機シャフトは、左ねじである。結果として、偶数の撹拌機シャフトの場合、各撹拌機シャフトが、それに隣接する2つの撹拌機シャフトの回転方向とは異なる回転方向を有することが可能である。隣接する撹拌機シャフトが異なる回転方向を有する場合、それらのねじの外側は、それらが互いに接近する(すなわち、隣接する撹拌機シャフト間の「ギャップ」において)互いに同じ延在方向に延在し、その結果、特に均質な粉砕条件がこれらの点で局所的に優勢である。しかしながら、代わりに、撹拌式ボールミルは、少なくとも3つの撹拌機シャフトが同じ回転方向の回転運動に適合するように構成することもできる。隣接する撹拌機シャフトが同じ回転方向を有する場合、それらのねじの外側は、近傍ゾーンにおいて互いに対して異なる延在方向に延在する。その結果、異なる撹拌機シャフトの影響を受ける固体構成部分(すなわち、粉砕材料および粉砕補助要素)は、近傍ゾーンにおいて互いに対して局所的な相対速度を有し、その相対速度は、近傍ゾーンの外側の撹拌機シャフトの流れにおける固体構成部分の速度のほぼ2倍である。これにより、このゾーンで局所的な衝撃力およびせん断力が著しく大きくなり、したがって、従来の単軸撹拌式ボールミルの場合よりもアセンブリに大きい面積を必要とせずに粉砕エネルギーの投入も大幅に高くなり、その結果、このタイプの実施形態はかなりの利点をもたらす。
同じ回転方向を有する少なくとも3つの(外側)撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの場合、撹拌機シャフト間の内側領域にデッドゾーンが構成されるリスクが特に高い(例えば、ドーナツ効果による渦形成に従って)。したがって、撹拌式ボールミルが、同じ回転方向の回転運動に適合された少なくとも3つの(外側の)撹拌機シャフトを有する場合、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトもさらに設けられていることが適切であり得る(上述のように)。ここで、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトは、少なくとも3つの(外側)撹拌機シャフトと同じ回転方向の回転運動に適合させることができる(少なくとも1つの内側撹拌機シャフトが少なくとも3つの(外側)撹拌機シャフトとは異なる回転速度を有することが確実に可能である)。このようにして、内側撹拌機シャフトのない配置と比較して追加の近傍ゾーンが得られるため、エネルギーの投入をさらに増加させることができる。しかしながら、代わりに、撹拌式ボールミルは、少なくとも3つの撹拌機シャフトが同じ回転方向の回転運動に適合し、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトが少なくとも3つの撹拌機シャフトの回転方向とは異なる回転方向の回転運動に適合するように構成することもできる。このようにして、同じ回転方向を有する少なくとも3つの(外側の)撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの場合と同じ高粉砕エネルギーの投入が行われ、デッドゾーンの構成は打ち消される。
さらなる態様によれば、撹拌式ボールミルは、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々の外径が粉砕チャンバの最大内部幅の最大半分であるように構成することができる。このようにして、エネルギーの投入の大部分は、単一の撹拌機シャフトを介してではなく、実質的に少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々を同様の割合で介して行われることが保証され、その結果、スループットおよび/または粉砕エネルギーまたは粉砕性能の最適な増加を達成することができる。
さらに、本発明は、上述の撹拌式ボールミル用の撹拌式ボールミル撹拌ユニットを備え、撹拌式ボールミル撹拌ユニットは、少なくとも3つの撹拌機シャフトと、駆動装置とを備え、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々は、中心軸を有し、中心軸を中心に回転することができるねじとして構成され、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられるように構成され、駆動装置は、それぞれの中心軸を中心に少なくとも3つの撹拌機シャフトを回転させるように構成され、少なくとも3つの撹拌機シャフトは、互いに接触せず、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸は、互いに平行に配向され、プリズムの側縁として配置され、特に、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々に対する駆動装置は、専用の駆動ユニットを備えることが可能であり、または少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも2つに対する駆動装置は、共通の駆動ユニットを備えることが可能であり、特に、駆動装置は、ここでは少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも1つを、少なくとも3つの撹拌機シャフトの他の撹拌機シャフトの回転速度とは無関係に調節することができる回転速度で駆動するように構成されることが可能であり、特に、撹拌式ボールミルステアリングユニットは、少なくとも3つの撹拌機シャフトに加えて、いずれの場合も粉砕ジャーの主方向に平行に配置された中心軸を有し、中心軸を中心に回転することができるねじとして構成され、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられるように構成された少なくとも1つの内側撹拌機シャフトを有することが可能であり、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトは、少なくとも3つの撹拌機シャフトと接触せず、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトの中心軸は、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸によって形成されるプリズム内に配置され、ここでは特に、駆動装置は、その中心軸を中心に少なくとも1つの内側撹拌機シャフトを回転させるために、少なくとも1つの撹拌機シャフトに接続されないか、または駆動ユニットを有することが可能であり、ここでは特に、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトの場合に回転速度を低下させるか、または回転運動を防止するように構成された制動デバイスを備えることが可能であり、特に、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々の外径は、粉砕チャンバの最大内部幅の最大半分であることが可能である。
したがって、撹拌式ボールミル撹拌ユニットは、少なくとも3つの撹拌機シャフトおよび駆動装置を備える。少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々は、中心軸を有し、中心軸を中心に回転することができるねじとして構成される。さらに、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々は、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられるように構成される。駆動装置は、それぞれの中心軸を中心に少なくとも3つの撹拌機シャフトを回転させるように構成される。少なくとも3つの撹拌機シャフトは、互いに接触せず、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸は、互いに平行に配向され、プリズムの側縁として配置される。
少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々のための駆動装置は、専用の駆動ユニットを備えていてもよく、または少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも2つのための駆動装置は、共通の駆動ユニットを備えることができる。さらに、駆動装置は、特に、少なくとも3つの撹拌機シャフトの少なくとも1つを、少なくとも3つの撹拌機シャフトの他の撹拌機シャフトの回転速度とは無関係に制御することができる回転速度で駆動するように構成されていてもよい。ここで、撹拌式ボールミルステアリングユニットは、少なくとも3つの撹拌機シャフトに加えて、いずれの場合も粉砕ジャーの主方向に平行に配置された中心軸を有する少なくとも1つの内側撹拌機シャフトを同様に有していてもよい。この場合、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトは、中心軸を中心に回転することができるねじとして構成され、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられるように構成され、前記内側撹拌機シャフトは、少なくとも3つの撹拌機シャフトと接触せず、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトの中心軸は、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸によって形成されるプリズム内に配置される。さらに、駆動装置は、その中心軸を中心に少なくとも1つの内側撹拌機シャフトを回転させるために、ここでは駆動ユニットを有していてもよく、あるいは少なくとも1つの内側撹拌機シャフトに接続することができない。駆動装置はまた、少なくとも1つの内側撹拌機シャフトの場合に回転速度を低下させるか、または回転運動を防止するように構成された制動デバイスを同様に備えていてもよい。最後に、少なくとも3つの撹拌機シャフトの各々の外径はまた、粉砕チャンバの最大内部幅の最大半分であってもよい。対応するステアリングユニットは、撹拌式ボールミルの説明に関連して既により詳細に説明されている。
最後に、本発明は、湿式動作において垂直に配置された粉砕ジャーを用いて撹拌式ボールミル内で粉砕材料を粉末化するための方法を含み、方法は、(i)粉砕補助液に粉砕材料を懸濁し、粉砕材料分散液が得られることと、(ii)粉砕材料分散液を、撹拌式ボールミル、特に上述の撹拌式ボールミルの粉砕補助要素が充填された粉砕チャンバの下部セクションに連続的に導入することと、(iii)フレームに固定して取り付けられ、互いに接触せず、互いに少なくとも実質的に垂直に平行に配向され、その中心軸がプリズムの側縁として配置された少なくとも3つの回転する垂直撹拌機シャフトによって、粉砕材料分散液の一部を粉砕チャンバの下部セクションから粉砕チャンバの上部セクションに連続的に垂直に搬送することであって、処理された粉砕材料分散液が得られ、粉砕補助液中に分散された粉砕材料の少なくとも一部が粉末化されることと、(iv)粉砕チャンバの上部セクションから処理された粉砕材料分散液の一部を連続的に排出することと、(v)最後に、排出された処理された粉砕材料分散液から粉末化された粉砕材料を分離することとを含む。
したがって、粉末化される粉砕材料は、まず粉砕補助液に懸濁され、粉砕材料分散液が得られる。すべての適切な液体、純粋な物質、溶液、混合物、および分散系は、粉砕補助液、特に粉砕材料の粉末化される構成部分に対して化学的に不活性なタイプの液体として使用することができる。これは、例えばその中の汚染物質が粉砕材料から分解または放出され、何らかの他の方法で吸着または結合され、したがって粉砕材料から分離されることが可能であることによって、粉砕補助液体が場合によっては粉砕材料の洗浄および再調整にも使用されるという事実によって影響されない。
粉砕材料が鉱物原料である場合、粉砕材料は、ここでは多くの場合、以前に制動装置(例えば、旋回粉砕機)で粉砕され、分類のために分離装置(例えば、分類器またはスクリーン)に供給された粉砕された岩であり、所望の粒径を有する粉砕された岩は、最終的に粉砕材料として粉砕材料分散液に導入される前に、さらなる予備粉末化手段、例えば水平ボールミルまたはローラミルに供給される可能性がある。次いで、懸濁は、撹拌式ボールミルの粉砕チャンバへの導入の少し前に、またはその直前に、例えば混合チャンバまたは粉砕材料分散液タンク内で行うことができる。撹拌式ボールミル内で粉砕材料を粉末化する前に、例えば粉砕材料の調製、洗浄または予備粉末化のためのさらなる方法ステップを行う場合、粉砕補助液中の粉砕材料の懸濁は、粉砕材料分散液を撹拌式ボールミルに導入する前に時間的にプロセスシーケンスで行うことができる。粉砕材料分散液は、典型的には、既に所望の目標サイズを有する粉砕材料部分を分離するために、撹拌式ボールミル(例えば、遠心分離機、例えばハイドロサイクロン)に導入する前に前分類に供される。分離後、粉砕材料分散液は、撹拌式ボールミルシステムから生成物分散液として既に所望の目標サイズを有する粉砕材料と共に排出することができ、さらなる使用のために供給することができる。
懸濁後、粉砕材料分散液(またはその粗画分)は、撹拌式ボールミルの粉砕チャンバの下部セクションに連続的に導入される。この目的のために、粉砕材料分散液は、典型的には、撹拌式ボールミルの上流にパイプラインを通して粉砕ジャーの入口に位置決めされたポンプによって搬送され、そこから粉砕チャンバに供給される。粉砕補助要素(以前に粉砕チャンバに供給され、まだそこから出ていない生成物分散液と共に)は、既に粉砕チャンバ内に位置している。ここで、粉砕補助要素は、粉末化される粉砕材料よりも大きい寸法を有するように選択されることが多い。ここで、実際の撹拌式ボールミルは、上記で既に詳細に説明した実施形態のうちの1つを有することができる。
粉砕チャンバでは、撹拌機シャフトがそれぞれの中心軸を中心に回転する間、粉砕材料分散液は、粉砕チャンバの下部セクションから粉砕チャンバの上部セクションに垂直方向に連続的に搬送される。この目的のために、少なくとも3つの撹拌機シャフトは、互いに少なくとも実質的に垂直に平行に配向され、それらが互いに接触しないようにフレームに固定して取り付けられ、少なくとも3つの撹拌機シャフトの中心軸は、プリズムの側縁として配置される。少なくとも3つの撹拌機シャフトが中心軸を中心に回転運動されると、粉砕材料分散液の一部が上方に搬送され、プロセス中に発生する衝撃応力およびせん断応力の結果として粉砕補助要素によってここで粉末化される。ここで、処理された粉砕材料分散液が得られ、粉砕補助液中に分散された粉砕材料の少なくとも一部が(最初に供給された粉砕材料の粒径に関して)粉末化されている。とりわけ、既により小さい粒径を有する粉砕材料の部分は上方に搬送され、粉砕補助要素と同様に、より大きい粒径を有する粉砕材料の部分は、とりわけ、粉砕チャンバの下部に残る。多くの撹拌式ボールミルの場合、粉砕材料分散液用のポンプは、取入システム内にのみ設けられ、対照的に、粉砕材料分散液の除去は、排出システムにさらなるポンプを設けることなく、オーバーフローシステムを介して受動的に行われる。したがって、粉砕チャンバ内の粉砕材料の平均滞留時間は、とりわけ、吸気流中のポンプの調整可能なポンプ動力出力によって制御することができる。
垂直移送セクションを通過した後、処理された粉砕材料分散液の一部は、粉砕チャンバの上部セクションから連続的に排出される。排出部(出口、ドレイン)は、典型的にはスクリーン装置を有し、その結果、より大きい粉砕補助要素は排出部を介して粉砕チャンバから出ることができず、粉砕チャンバ内に留まる。代替的または追加的に、排出部はまた、粉砕容積より上の実際の粉砕容積(撹拌機シャフトの撹拌機要素が配置され、粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物の顕著な完全混合をもたらす粉砕チャンバの部分領域)から十分な間隔で粉砕チャンバ内に配置することができ、その結果、粉砕補助要素は、それらの質量のために排出部を介して粉砕チャンバを出るのではなく、粉砕チャンバ内に留まる。粉砕補助要素はまた摩耗しやすいため、新しい粉砕補助要素を粉砕チャンバに導入することができ、その目的のために、例えば、粉砕チャンバの上部セクションに別々の粉砕補助要素入口を設けることができる。
粉末化された粉砕材料を含む処理された粉砕材料分散液は、次いで、粉砕チャンバからの排出後、後分類手段に供給され、所望の目標サイズ(微細材料)を既に有する粉末化された粉砕材料の部分が、撹拌式ボールミルから生成物の流れとして排出されるように分離される。所望の目標サイズをまだ有していないが、依然としてかなり大きすぎる(粗材料)粉末化された粉砕材料の部分は、原則として再び粉砕チャンバに供給される。装置に関して、前分類と後分類が一緒に行われると、ここでは有利であることが判明した。この目的のために、粉末化された粉砕材料と共に粉砕チャンバから排出される粉砕材料懸濁液全体は、タンク内に直接導かれ、タンク内には、まだ粉末化されていない粉砕材料を含む新鮮な粉砕材料懸濁液も供給される。2つの粉砕材料懸濁液流はそこで互いに混合され、単一の分類装置(例えば、上述のハイドロサイクロン)に一緒に供給され、そこで前分類はその後、後分類と同時に行われる。
上述の方法シーケンスは、上述のステップ(i)、(ii)、(iii)、(iv)、および(v)がプロセスにおいて実現される限り、プロセスにおいて本発明から逸脱することなく、分離作業のためのそれぞれの境界条件に従って当業者に知られている方法で補足および修正することができ、最大の重要性はステップ(iii)に付随する。
本発明は、特に有利な例の添付の図面を参照して、前記例の基礎を形成する一般的な発明概念、さらなる利点、およびそれからさらに生じる可能な使用を制限することなく、以下の本文でより詳細に説明される。図面において、いずれの場合も概略的に以下が示される:
従来の撹拌式ボールミルの異なる概略図であって、従来の撹拌式ボールミルの横断面図である。 従来の撹拌式ボールミルの異なる概略図であって、従来の撹拌式ボールミルの簡略化された象徴的な側面図である。 従来の撹拌式ボールミルの異なる概略図であって、従来の撹拌式ボールミルの撹拌機シャフトの横詳細図である。 従来の撹拌式ボールミルの異なる概略図であって、従来の撹拌式ボールミルの簡略化された水平断面図である。 3つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略図であって、3つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの簡略化された象徴的な側面図である。 3つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略図であって、3つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの簡略化された水平断面図である。 4つの撹拌機シャフトの回転方向に関して異なる4つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図であって、第1の実施形態を示す図である。 4つの撹拌機シャフトの回転方向に関して異なる4つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図であって、第2の実施形態を示す図である。 4つの撹拌機シャフトの回転方向に関して異なる4つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図であって、第3の実施形態を示す図である。 4つの撹拌機シャフトの回転方向に関して異なる4つの撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図であって、第4の実施形態を示す図である。 5つの外側撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図である。 5つの外側撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図である。 内側撹拌機シャフトをさらに有する、5つの外側撹拌機シャフトを有する撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図である。
図1は、従来技術からの従来の撹拌式ボールミルの異なる概略図およびこの点に関する詳細を示す。ここで、図1aは、横断面図における従来の撹拌式ボールミル1’を示す。撹拌式ボールミル1’は、垂直に配向されたねじを有する撹拌式ボールミルである。撹拌式ボールミル1’は、粉砕チャンバ5’として構成された内部空間を有する垂直に配置された粉砕ジャー2’を有する。単一の撹拌機シャフト3’が粉砕チャンバ5’内に配置され、その中心軸は同様に回転軸として垂直に配向される。粉砕チャンバ5’は、単一の撹拌機シャフト3’用の駆動装置4’が位置するカバーによって上部に向かって覆われている。この目的のために、駆動装置4’は、電気モータとして構成され、撹拌式ボールミル1’の最上部終端である駆動ユニット6’を有する。さらに、駆動装置は垂直車軸を有し、それによって駆動ユニット6’は単一の撹拌機シャフト3’に動作可能に接続される。単一の撹拌機シャフト3’の上端は、駆動ユニット6’によって提供されるトルクが単一の撹拌機シャフト3’に伝達されるように、フランジ接続によって車軸の下端に締結される。個々の撹拌機シャフト3’は、ねじ、すなわち充填された中心領域を有する円筒形の基本形状のねじとして構成される。このねじは2つのねじ山ターン8’を有し、その結果、2条ねじである。駆動装置4’および撹拌機シャフト3’は、共に撹拌式ボールミル撹拌ユニットを形成する。粉砕チャンバ5’の取入口9’を形成する開口部が、粉砕ジャー2’のベース面として構成された底部に近い粉砕ジャー2’の側壁に設けられる。動作中、粉砕材料分散液と粉砕補助要素(図示せず)の混合物は、前記開口部を通って粉砕チャンバ5’に連続的に供給される。撹拌機シャフト3’の回転運動の結果として、粉砕チャンバ5’内の粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物は、垂直方向に下から上に搬送され、プロセスにおいて顕著な衝撃応力およびせん断応力を受け、粉砕材料は粉末化される。撹拌式ボールミル1’の摩耗を低減するために、粉砕チャンバ5’の壁は、高強度材料から作製された粉砕チャンバライニング11’で裏打ちされている。その上部領域において、粉砕ジャー2’は、粉砕チャンバ5’の排出部10’を形成するさらなる開口部を有する。前記開口部は、粉砕容積の外側に配置される。スクリーンが前記開口部の前に位置し、その結果、粉砕補助要素が粉砕チャンバ5’内に保持され、少なくとも部分的に粉末化された粉砕材料を含む粉砕材料分散液のみが排出部10’を介して粉砕チャンバから排出される。
図1bは、従来の撹拌式ボールミル1’(図1aに示す)の簡略化された象徴的な側面図を示す。図1bでは、多くの構造要素は、明瞭性を向上させるために省略されており、示されているのは、内部空間5’内にねじ山ターン8’を有する単一の撹拌機シャフト3’が位置し、撹拌機シャフト3’が粉砕ジャー2’上に配置された駆動装置4’を介して回転運動される粉砕ジャー2’を有する撹拌式ボールミル1’のみである。駆動装置4’および撹拌機シャフト3’は、共にここでも撹拌式ボールミル撹拌ユニットを形成する。
図1cは、従来の撹拌式ボールミル(図1aに示す)の撹拌機シャフト3’の横詳細図を示す。撹拌機シャフト3’は、充填された中央領域を有する円筒形の基本形状の2条ねじとして構成される。耐摩擦性コーティングが設けられた2つのねじ山ターン8’は、撹拌機シャフト3’の中心軸を含む中央の中心領域のシェル側に配置される。撹拌機シャフト3’が駆動装置の車軸に直接接続されるフランジ接続部は、撹拌機シャフト3’の上端に示されている。
図1dは、従来の撹拌式ボールミル1’(図1aに示す)の簡略化された水平断面図を示す。図1bのように、ここでも同様に簡略化された図が選択されているが、ほとんどの構造要素は明瞭性のために示されておらず、その結果、本発明との実質的な違いをより明確に見ることができる。図1dは、撹拌機シャフト3’の水平状態における撹拌式ボールミル1’の水平断面図である。その内部空間が粉砕チャンバ5’として構成される撹拌機ジャー2’は、正方形の断面(輪郭)を有する。図1dでは、ねじ山ターンは、単一の撹拌機シャフト3’に対して別々に示されておらず、撹拌機シャフト3’によって主張される最大断面積、すなわち撹拌機シャフト3’のねじの外側境界のみが示されている(したがって、これは撹拌機シャフト3’自体の交差断面積ではなく、図の平面上への撹拌機シャフト3’の投影である)。さらに、撹拌機シャフト3’の有効直径は、二重矢印として示されており、撹拌機シャフト3’の図の平面に対して直角に延在する中心軸は、十字として示されており、撹拌機シャフト3’は、単一の矢印によって表される回転方向に前記中心軸を中心に回転する(ここでは、時計回り方向に)。
図2は、本発明の一実施形態による撹拌式ボールミルの概略図であり、撹拌式ボールミルは、3つの撹拌機シャフトを有する。図2aは、3つの撹拌機シャフトを有するこのタイプの撹拌式ボールミルの簡略化された象徴的な側面図を示し、図は、図1bの図と同様に選択されており、その結果、多くの構造要素が明瞭性を向上させるために示されていない。垂直に配向された粉砕ジャー2を有する撹拌式ボールミル1は、図2aに見ることができ、その内部空間5内には、それぞれ1つのねじ山ターン8を有する粉砕ジャー2の3つの撹拌機シャフト3が位置する。撹拌機シャフト3は、三角形の形態で配置され、2つの撹拌機シャフト3は、図の平面に平行な同じ平面上に位置決めされ、さらなる撹拌機シャフト3は、観察方向においてそれらの前方の中央に位置決めされる。駆動装置4が粉砕ジャー2上に配置され、それによって3つの撹拌機シャフト3のための駆動装置が中心軸を中心に回転される。ここで、駆動装置4は3つの別々の駆動装置ユニットを備えるが、代わりに、ギア機構を介して3つの撹拌機シャフト3、または2つの駆動ユニットに接続された共通の駆動ユニットを設けることもでき、そのうちの1つの駆動ユニットが3つの撹拌機シャフト3のうちの2つを駆動し、第3の駆動ユニットが第3の撹拌機シャフト3を駆動する。各駆動ユニットは、専用のコントローラを有することができるが、同様に3つの撹拌機シャフトの回転速度の制御を含む共通のコントローラを設けることもできる。3つの撹拌機シャフト3の中心軸は、互いに平行に配向され、互いに接触しない。
図2bは、本発明の上述の実施形態による撹拌式ボールミルの簡略化された水平断面図を示す。図1dのように、これは同様に簡略化された図であり、ほとんどの構造要素は明瞭性の向上の理由で再現されておらず、その結果、従来の撹拌式ボールミル(図1dに示す)との実質的な違いがかなり明確に明らかになる。したがって、図2bはまた、3つの撹拌機シャフト3の水平状態における撹拌式ボールミル1の水平断面図である。内部空間が粉砕チャンバ5として構成される撹拌機ジャー2は、識別性を向上させるために正方形の断面を有するが、すべての他の適切な形態、例えば円形または卵形の断面、規則的または不規則な多角形の断面、例えば三角形、菱形、五角形、六角形、七角形、八角形なども基本的に可能である。図2bは、3つの撹拌機シャフト3のねじ山ターンを別々に示すのではなく、撹拌機シャフト3によって主張される最大交差断面積、すなわちねじの外側境界のみを示す(すなわち、図の平面上へのねじ山ターンの外縁の投影)。さらに、撹拌機シャフト3の図の平面に対して直角に延在する中心軸は、十字として示されており、その周りで撹拌機シャフト3は、いずれの場合も単一の矢印によって表される回転方向に回転する。図2bでは、3つの撹拌機シャフト3はすべて時計回り方向に同じ回転方向を有するが、3つの撹拌機シャフト3はすべて反時計回り方向に回転方向を有することもでき、またはいずれの場合も、3つの撹拌機シャフトのうちの2つは共通の回転方向を有することができ、第3の撹拌機シャフトは反対の回転方向を有することができる。3つの撹拌機シャフト3の中心軸は、三角柱の側縁として配置される。
3つの撹拌機シャフトを有するステアリングユニットの構成とは別に、本発明による撹拌式ボールミル1の残りの要素は、基本的に従来の撹拌式ボールミルの要素と同様であるように選択することができる。可能な実施形態は、本発明の一般的な説明および図1の説明と併せて既に言及されている。
例えば、撹拌式ボールミルは、特に、水平に配置された粉砕ジャーまたは垂直に配置された粉砕ジャーを有することができ、湿式動作または乾式動作における不連続、連続、または準連続手順のために構成することができる。主方向に(垂直または水平に)配置された粉砕ジャーは、例えば、個々のセグメントから形成することができ、または一体に構成することができる。粉砕チャンバは、典型的には、円筒形または多角柱形に由来する形状を有し、その内壁は、低摩擦性および耐摩耗性材料から作製された高強度ライニングまたはコーティングを有することが可能である。原則として連続的に動作するように構成された垂直に配置された粉砕ジャーは、例えばベース面上またはベース面の近傍に1つまたは複数の取入口を有し、例えば粉砕ジャーの上部領域において、取入口の上方に排出口を設けることができる。さらに、粉砕ジャーは、さらなる要素、例えば新鮮な粉砕補助要素用の別々の供給開口部、粉砕補助要素を保持するためのスクリーンユニット、メンテナンス開口部などを有することができる。
撹拌式ボールミル撹拌ユニットは、3つの撹拌機シャフト3および駆動装置4を備える。ここで、駆動装置は、少なくとも1つの適切な駆動ユニット、例えばモータ、およびさらなる構成要素、例えば回転速度を変更するためのユニット、例えば周波数変換器、または他の制御ユニット、例えば制御電子機器もしくは論理回路を有するもの、または運動変数を変更するための機械要素、例えばギア機構を有する。例えば、各撹拌機車軸に対して別々の駆動ユニットを設けることができるが、複数の撹拌機シャフトまたはさらにはすべての撹拌機シャフトが共通の駆動ユニットを有することができ、異なる駆動ユニットの作動を、共通のコントローラを介して、または別々のコントローラを介して行うことが可能である。
3つの撹拌機シャフトは、いずれの場合も、粉砕ジャーの主方向に平行に配置され、3つの撹拌機シャフトがプロセス中に互いに接触することなく、その周りで撹拌機シャフトが回転可能に構成される中心軸を有する。撹拌機シャフトは、粉砕ジャー内のフレームに固定して取り付けられ、撹拌機要素としてねじ山ターンを有し、その結果、撹拌機シャフト全体がねじとして、例えば軸方向に配置されたシングルスタートまたはマルチスタートねじとして、例えば2条ねじ、3条ねじ、または4条ねじとして構成され、例えば、前記ねじは、円筒形の基本形状を有するものであり、わずかに円錐形の基本形状を有するものであり、充填された中心領域または充填されていない中心領域を有することが可能であり、それぞれの適切なねじ線、ねじ面、またはコイル面、リード線および角度の右ねじまたは左ねじであることが可能である。さらに、ねじ(とりわけ、それらのねじ山ターンおよび先端)は、低摩擦性および耐摩耗性材料から作製された高強度ライニングまたはコーティングを有することができる。以下のコメントに示すように、基本的に3つを超える撹拌機シャフトを設けることもでき(例えば、撹拌機シャフトについて、5つの撹拌機シャフトまたは6つの撹拌機シャフト)、その中心軸は、例えば三角形、正方形、五角形、六角形などの異なるベースエリアを有するプリズムの側縁を表すことができる。撹拌機シャフトは、同一または異なるように選択することができ、したがって異なる直径およびねじの幾何学的形状を有することもできる。
湿式動作で垂直に配置された粉砕ジャーを有するこのタイプの撹拌式ボールミルで粉砕材料を粉末化する場合、粉末化される粉砕材料はまず粉砕補助液に懸濁され、粉砕材料分散液が得られる。次いで、粉砕材料分散液は、上述の撹拌式ボールミルの粉砕チャンバの下部セクションに連続的に導入され、粉砕チャンバは粉砕補助要素で充填される。ここで得られた粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物は、フレームに固定して取り付けられ、互いに接触せず、互いに少なくとも実質的に垂直に平行に配向された3つの垂直撹拌機シャフトの回転運動によって撹拌/完全に混合され、中心軸はプリズム、すなわち三角柱の側縁として配置される。回転運動中、粉砕材料は粉末化され、同時に粉砕材料分散液の一部は、粉砕チャンバの下部セクションから粉砕チャンバの上部セクションに垂直に連続的に搬送される。このようにして得られ、粉砕補助液中に分散された粉砕材料の少なくとも一部が既に粉末化されている処理された粉砕材料分散液は、最終的に粉砕チャンバの上部セクションから連続的に排出される。ここで、粉砕補助要素は、例えば撹拌式ボールミルの排出口の前にあるスクリーンを用いて、粉砕材料分散液から分離することができる。最後に、粉末化された粉砕材料は、排出された粉砕材料分散液から分離される。このタイプの粉末化方法の可能な実施形態は、本発明の一般的な説明と併せて既に言及されている。
図3は、本発明のさらなる実施形態による撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図を示し、そこに示されている各撹拌式ボールミルは、いずれの場合も4つの撹拌機シャフトを有する。ここでは、簡略化された図の形態も選択されており、その形態は、いずれの場合も4つの撹拌機シャフト3の水平状態における撹拌式ボールミル1の水平断面図を示す。図3a、図3b、図3c、および図3dは、いずれの場合も撹拌機ジャー2を示し、その内部空間は、いずれの場合も正方形の断面を有する粉砕チャンバ5として構成される。ねじ山ターンは、4つの撹拌機シャフト3についていずれの場合も別々に示されておらず、ねじの外側境界のみが示されている。撹拌機シャフトの図の平面に対して直角に延在する中心軸は、十字として示されており、その周りで撹拌機シャフト3は、いずれの場合も特異点によって表される回転方向に回転する。4つの撹拌機シャフト3の中心軸は、いずれの場合も正方形のベースエリアを有するプリズムの側縁として配置される。図3の4つの部分図は、それぞれの4つの撹拌機シャフトの回転方向のみが異なる。図3aでは、4つの撹拌機シャフト3はすべて同じ回転方向(ここでは、時計回り方向に)を有し、図3bでは、3つの撹拌機シャフト3はいずれの場合も同じ回転方向(ここでは、反時計回り方向に)を有し、1つの撹拌機シャフト3はそれとは異なる回転方向(ここでは、時計回り方向に)を有し、図3cおよび図3dでは、いずれの場合も、2つの撹拌機シャフト3は一方の回転方向を有し、他の2つの撹拌機シャフト3は他方の回転方向を有し、同じ回転方向を有する2つの撹拌機シャフト3は、いずれの場合も図3cにおいて互いに隣接して配置されるが、隣接する撹拌機シャフト3はいずれの場合も図3dにおいて異なる回転方向を有する。3つの撹拌機シャフトの代わりに4つの撹拌機シャフト3を使用することとは別に、構造的実施形態および任意の設計自由度に関して図2に関連して述べられた考慮事項は、図3に示すさらなる実施形態にも適用され、同じことが粉砕材料を粉末化するための方法にも適用される。
図4は、本発明のさらなる実施形態による撹拌式ボールミルの概略的な簡略化された水平断面図を示し、各撹拌式ボールミルは、いずれの場合も5つの撹拌機シャフト3を有し、その中心軸は、正五角形のベースエリアを有するプリズムの側縁として配置される。ここでは、簡略化された図の形態も選択されており、その図は、いずれの場合も撹拌機シャフト3の水平状態における撹拌式ボールミル1の水平断面図を示す。図4a、図4b、および図4cは、いずれの場合も撹拌機ジャー2を示し、その内部空間は、いずれの場合も正方形の断面を有する粉砕チャンバ5として構成される。図4aは、五角形の配置の5つの撹拌機シャフト3のみを有する撹拌式ボールミル1を示す。図4bおよび図4cに示す撹拌式ボールミル1は、さらに、5つの外側撹拌機シャフト3によって画定される五角形の内部に内側撹拌機シャフト7として配置された第6の撹拌機シャフトを有する。ねじ山ターンは、図4の3つすべての撹拌機シャフト3、7についていずれの場合も別々に示されておらず、ねじの外側境界のみが示されている。撹拌機シャフト3、7の図の平面に対して直角に延在する中心軸は、十字として示されており、その周りで撹拌機シャフト3、7は、いずれの場合も単一の矢印によって表される回転方向に回転する。図4a、図4b、および図4cでは、回転方向は、いずれの場合も5つの外側撹拌機シャフト3について同一であるように選択されるが、基本的に異なるように選択することもできる。図4bでは、内側撹拌機シャフト7の回転方向は、5つの外側撹拌機シャフト3の回転方向とは異なるが、6つすべての撹拌機シャフト3、7の回転方向は、図4cにおいて同一である。図4bおよび図4cに示すように、内側撹拌機シャフト7は、さらに、5つの外側撹拌機シャフト3の直径とは異なる直径を有する(図4bでは、内側撹拌機シャフト7は5つの外側撹拌機シャフト3よりも小さい直径を有し、図4cでは、対照的に、より大きい直径を有する)。代わりに、内側撹拌機シャフトは、当然のことながら、外側撹拌機シャフトと同じ直径を有することもできる。2つ以上の内側撹拌機シャフトを、基本的に、外側撹拌機シャフトの中心軸によって画定されたプリズムの内部空間に設けることもできる。代替的または追加的に、(少なくとも1つの)内側撹拌機シャフトは、駆動装置(例えば、別々のまたは共通の駆動ユニット)に接続することができ、または駆動装置を有さなくてもよく、その結果、粉砕材料分散液と粉砕補助要素の混合物の流動運動のみを介して受動的に回転させることができる。さらに、(少なくとも1つの)内側撹拌機シャフトはまた、制動デバイス、例えば機械的制動システム、磁気制動システム、電気制動システム、流体制動システムなどを有することができる。これとは別に、構造的実施形態および任意の設計自由度に関して図2に関連して述べられた考慮事項は、同様に図4に示すさらなる実施形態にも適用され、同じことが粉砕材料を粉末化するための方法にも適用される。
1 撹拌式ボールミル
1’ 従来の撹拌式ボールミル
2 粉砕ジャー
2’ 従来の撹拌式ボールミルの粉砕ジャー
3(外側)撹拌機シャフト
3’ 従来の撹拌式ボールミルの(単一の)撹拌機シャフト
4 駆動装置
4’ 従来の撹拌式ボールミルの駆動装置
5 粉砕チャンバ
5’ 従来の撹拌式ボールミルの粉砕チャンバ
6’ 従来の撹拌式ボールミルの駆動ユニット
7 内側撹拌機シャフト
8 ねじ山ターン
8’ 従来の撹拌式ボールミルのねじ山ターン
9’ 取入口
10’ 排出口
11’ 粉砕チャンバライニング
X 中心軸

Claims (14)

  1. 粉砕ジャー(2)と、少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)と、駆動装置(4)とを備える撹拌式ボールミル(1)であって、
    前記粉砕ジャー(2)は、主方向に配置され、粉砕材料および粉砕補助要素を受け入れるように適合された粉砕チャンバ(5)を有し、
    前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の各々は、前記粉砕ジャー(2)の前記主方向に平行に配置された中心軸(X)を有し、前記粉砕ジャー(2)内のフレームに固定して取り付けられ、前記中心軸(X)を中心に回転することができるようなねじとして構成され、
    前記駆動装置(4)は、それぞれの中心軸(X)を中心に前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)を回転させるように構成され、
    前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)は、互いに接触せず、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の前記中心軸(X)は、プリズムの側縁として配置される、
    撹拌式ボールミル(1)。
  2. 前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の各々に対する前記駆動装置(4)は、専用の駆動ユニットを備える、請求項1に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  3. 前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の少なくとも2つに対する前記駆動装置(4)は、共通の駆動ユニットを備える、請求項1に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  4. 前記駆動装置(4)は、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の少なくとも1つの撹拌機シャフトを、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の他の撹拌機シャフトの回転速度とは無関係に調節することができる前記回転速度で駆動するように構成される、請求項1~3のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  5. 前記撹拌式ボールミル(1)は、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)に加えて、いずれの場合も前記粉砕ジャー(2)の前記主方向に平行に配置された中心軸(X)を有し、前記粉砕ジャー(2)に固定して取り付けられ、前記中心軸(X)を中心に回転することができるねじとして構成された少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)を有し、前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)は、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)と接触せず、前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)の前記中心軸(X)は、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の前記中心軸(X)によって形成される前記プリズム内に配置される、請求項1~4のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  6. 前記撹拌式ボールミル(1)は、前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)の場合に前記回転速度を低下させるか、または回転運動を防止するように構成された制動デバイスを備える、請求項5に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  7. 前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)は、前記駆動装置(4)に接続されていない、請求項5または6に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  8. 前記駆動装置(4)は、その中心軸(X)を中心に前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)を回転させるために、駆動ユニットを有する、請求項5または6に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  9. 前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)は、同じ回転方向の回転運動に適合され、前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)は、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の前記回転方向とは異なる前記回転方向の回転運動に適合される、請求項5~8のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  10. 前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)は、前記同じ回転方向の回転運動に適合される、請求項1~8のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  11. 前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の少なくとも1つの撹拌機シャフトは、右ねじであり、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の少なくとも1つの撹拌機シャフトは、左ねじである、請求項1~8のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  12. 前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の各々の外径は、前記粉砕チャンバ(5)の最大内部幅の最大半分である、請求項1~11のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)。
  13. 請求項1~12のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)用の撹拌式ボールミル撹拌ユニットであって、前記撹拌式ボールミル撹拌ユニットは、少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)と、駆動装置(4)とを備え、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の各々は、中心軸(X)を有し、前記中心軸(X)を中心に回転することができるねじとして構成され、粉砕ジャー(2)内のフレームに固定して取り付けられるように構成され、
    前記駆動装置(4)は、それぞれの中心軸(X)を中心に前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)を回転させるように構成され、
    前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)は、互いに接触せず、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の前記中心軸(X)は、互いに平行に配向され、プリズムの側縁として配置され、
    特に、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の各々に対する前記駆動装置(4)は、専用の駆動ユニットを備えることが可能であり、または前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の少なくとも2つに対する前記駆動装置(4)は、共通の駆動ユニットを備えることが可能であり、特に、前記駆動装置(4)は、ここでは前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の少なくとも1つを、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の他の撹拌機シャフト(3)の回転速度とは無関係に調節することができる前記回転速度で駆動するように構成されることが可能であり、
    特に、前記撹拌式ボールミルステアリングユニットは、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)に加えて、いずれの場合も前記粉砕ジャー(2)の主方向に平行に配置された中心軸(X)を有し、前記中心軸(X)を中心に回転することができるねじとして構成され、粉砕ジャー(2)内の前記フレームに固定して取り付けられるように構成された少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)を有することが可能であり、前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)は、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)と接触せず、前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)の前記中心軸(X)は、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の前記中心軸(X)によって形成されるプリズム内に配置され、ここでは特に、前記駆動装置(4)は、その中心軸(X)を中心に前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)を回転させるために、前記少なくとも1つの撹拌機シャフト(7)に接続されないか、または駆動ユニットを有することが可能であり、ここでは特に、前記少なくとも1つの内側撹拌機シャフト(7)の場合に前記回転速度を低下させるか、または回転運動を防止するように構成された制動デバイスを備えることが可能であり、
    特に、前記少なくとも3つの撹拌機シャフト(3)の各々の外径は、粉砕チャンバ(5)の最大内部幅の最大半分であることが可能である、
    撹拌式ボールミル撹拌ユニット。
  14. 粉砕材料を粉末化するための方法であって、
    粉砕補助液に粉末化される前記粉砕材料を懸濁し、粉砕材料分散液が得られることと、
    前記粉砕材料分散液を、撹拌式ボールミル(1)、特に請求項1~12のいずれか一項に記載の撹拌式ボールミル(1)の粉砕補助要素が充填された粉砕チャンバ(5)の下部セクションに連続的に導入することと、
    フレームに固定して取り付けられ、互いに接触せず、互いに少なくとも実質的に垂直に平行に配向され、その中心軸(X)がプリズムの側縁として配置された少なくとも3つの回転する垂直撹拌機シャフト(3)によって、前記粉砕材料分散液の一部を前記粉砕チャンバ(5)の前記下部セクションから前記粉砕チャンバ(5)の上部セクションに連続的に垂直に搬送することであって、処理された粉砕材料分散液が得られ、前記粉砕補助液中に分散された前記粉砕材料の少なくとも一部が粉末化されることと、
    前記粉砕チャンバ(5)の前記上部セクションから前記処理された粉砕材料分散液の一部を連続的に排出することと、
    最後に、前記排出された処理された粉砕材料分散液から前記粉末化された粉砕材料を分離することと
    を含む、方法。
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