JP3159870B2 - 材料の微粉砕および超微粉砕を行うために連続的に作動する撹拌装置ボールミル - Google Patents

材料の微粉砕および超微粉砕を行うために連続的に作動する撹拌装置ボールミル

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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • B02C17/163—Stirring means

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  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、材料を微粉砕および超微粉砕す
るための攪拌機ボールミル並びにその方法、つまり請求
項１の上位概念に基づく攪拌機ボールミル並びに請求項
１０の上位概念に基づく方法に関する。
【０００２】撹拌機ボールミルは、例えば液相にある固
体の粉砕および分散あるいは微生物の砕解に使用され
る。
【０００３】市販されており、また連続的作動に対して
提供される撹拌機ボールミルは円筒状または円錐状で水
平軸または垂直軸を備えた粉砕室を有するが、そのハウ
ジングはひとつの側壁面とこの壁面の両端に配置された
二つの端壁面からなる。ここで一方の端壁面には粉砕材
料を供給するための材料入り口が、また他方の端壁面に
は材料を排出するための材料出口が設けられている。
【０００４】さらに粉砕室には室軸のまわりに回転でき
る撹拌装置が設置されているが、これは粉砕室内にある
粉砕体を径方向に撹拌シャフトへ運び、それにより粉砕
室に連続的に装入された材料を衝撃力および剪断力によ
り破砕する機能を果たす。そのために、公知の撹拌機ボ
ールミルに組み込まれた撹拌装置は室軸と同軸のいくつ
かの回転可能な撹拌部材を有する。それらは例えば本質
的に円形の回転線を持つ円板の形状をしており、またこ
の回転線に通じるスリットにより鋭角で接線方向に延び
る歯に分けられている。
【０００５】公知の水平軸および垂直軸の撹拌機ボール
ミルの連続運転の際に、粉砕体は撹拌されるべき材料の
流れにより材料出口の方向に共に引きずられるが、それ
により粉砕体は材料出口付近に堆積し、それらの粉砕お
よび分散作用はそれらが撹拌装置の撹拌部材によりもは
や動かされないことにより失われるのである。粉砕およ
び分散工程中に材料出口付近に堆積する粉砕体は製品流
の連続排出を阻害するが、それにより粉砕室内圧が増大
することになる。この粉砕室内圧の増大は最終的に、粉
砕体および撹拌部材も粉砕および／または分散工程中に
比較的大きな機械的摩耗にさらされること、また粉砕室
から均一に排出される製品流を維持するために撹拌部材
の運動に必要な撹拌装置性能が増加されなければならな
いことを惹起する。材料出口付近での粉砕体の堆積はさ
らに粉砕温度の上昇をもたらすが、それは製造されるべ
き製品の品質に対して不利に作用する恐れがある。
【０００６】本発明の目的は、公知の撹拌機ボールミル
の短所を持たない撹拌機ボールミルを製作すると共に、
特に材料を保護的かつ均一に粉砕することにある。
【０００７】この目的は、請求項１の特徴を備えた撹拌
機ボールミルにより達成される。
【０００８】本発明はさらに、この攪拌機ボールミルに
より実施可能であって請求項１０の特徴により定義され
る方法に関する。
【０００９】この撹拌機ボールミルおよび方法の有利な
構成は、従属する各請求項から明らかとなる。
【００１０】以下に図面に基づいて、本発明のいくつか
の実施態様が説明される。
【００１１】図１において一部のみが図示されて全体が
１で表された撹拌機ボールミルの粉砕室は、水平軸３を
備えたハウジング２を有する。ハウジング２は長めで本
質的に円筒状の側壁面４とこの側壁面４の両端に配置さ
れた端壁面５および６を有するが、これらの端壁面のう
ちの端壁面５は粉砕材料を供給するための材料入り口８
を、また端壁面６は材料を排出するための材料出口９を
具備している。
【００１２】内室７にはさらに撹拌装置１０が設置され
るが、それは軸３に沿って配置された四つの羽根車状の
撹拌部材１２を具備し、また図面には示されていない駆
動装置により回転できる。軸３と同軸の撹拌装置１０の
シャフト１１は、端壁面６を貫通するその端を以て駆動
装置に固定される。
【００１３】図１および図２からみてとれるように、各
撹拌部材１２は端壁面６に面した円板１２ａ、この円板
に平行に設置されて端壁面５に面すると共に軸３と同軸
の開口１２ｄを持つリング状の円板１２ｂ、並びに両円
板１２ａおよび１２ｂと互いに結合されて羽根１２ｃと
して形成されたいくつかの推進要素を有する。これらの
推進要素は縦断面が弓状であり、円板１２ａと１２ｂを
互いに結合する。
【００１４】粉砕室１の端壁面６には出口管１５を介し
て出口９と接続され、ここでは環状隙間１４として形成
された分離機構が存在するが、それは粉砕された材料は
内室７から流出できるが、粉砕の機能を果たす粉砕体１
３は抑止されるようなサイズとされる。
【００１５】粉砕室１を有する撹拌機ボールミルの運転
時には、粉砕されるべき材料または液体に分散されるべ
き液体状材料が入り口８を通って粉砕室１の内室７に供
給され、そこから出口９へ送られる。ここで対象とされ
るのは、色素懸濁液、塗料、染料、農芸薬品、充填材懸
濁液、ビデオテープ被膜剤、化粧品、栄養剤、微生物な
どである。粉砕室１の内室７に存在する粉砕体１３は撹
拌機ボールミルの運転中に粉砕室１に連続的に供給され
る材料を粉砕および／または分散するが、その後に粉砕
室で生成された製品は連続液体流の形状で分離機構１４
により内室から出て行く。
【００１６】粉砕および／または分散工程中に矢印方向
１６に回転する撹拌部材１２は、粉砕体１３と粉砕され
るべき材料および／または分散されるべき材料とからな
る混合物の一部が継続的に矢印方向１７へ外側に向かっ
て径方向に推進され、その後に混合物の少なくとも一部
が矢印方向１８へ開口１２ｄに向かい、そこから両円板
１２ａと１２ｂとの間の中間室に流入し、またはその中
へ吸入されるような構造および大きさとされる。それに
より、また前記の混合物が径方向に動く速度は好ましく
は粉砕室１を貫流する材料の速度よりも大きく、そのた
め軸方向に流動する材料による粉砕体１３の移動が回避
されるが、それにより内室７における粉砕体１３の均一
な分布が達成できる。そこで粉砕体１３が径方向に動く
速度は、粉砕されるべき材料が粉砕室１を貫流する速度
よりも例えばおよそ係数３ないし７だけ大きくすること
ができる。
【００１７】図３および図５に示されて全体として２１
で表された粉砕室は図１に基づいて説明された粉砕室１
と同様に形成されており、それと同じく側壁面２３と二
つの端壁面２４および２５からなるハウジング２２並び
に水平に支持された撹拌装置２６を有する。
【００１８】図３において撹拌装置２６はいくつかの羽
根車状の撹拌部材２７を有するが、これらの部材はそれ
ぞれ本質的に丸い円板２７ａ、それに平行に配置された
円板２７ｂおよび２７ａと２７ｂとの間に配置されたい
くつかの羽根２７ｃからなる。図４に正面が示された撹
拌部材２７が撹拌部材１２と異なる点は、円板２７ａお
よび２７ｂが端壁面２４に対して傾斜していること、並
びに材料入り口８に面した円板２７ｂが中央開口２７ｄ
を有するため、撹拌機ボールミルの運転時に撹拌部材に
より径方向に動かされるべき混合物がそれぞれ撹拌部材
２７の端壁面２４に面した側で吸入されることである。
撹拌部材２７の湾曲形状は付加的な利点をもたらす、す
なわち撹拌部材２７が矢印方向２８に回転する際に開口
２７ｄから吸入された粉砕体が撹拌部材２７から矢印方
向２９へ、つまり材料の流動方向とは逆方向に放出され
るが、それにより粉砕されるべき材料および／または液
体中に分散されるべき材料の軸方向速度が比較的大きい
場合にも内室７における粉砕体１３の均一な分布が達成
できる。
【００１９】図５において撹拌装置２６は、２種類の撹
拌部材すなわちプロペラ状の撹拌部材３０と羽根車状の
撹拌部材３６を具備している。
【００２０】撹拌部材３０は、ひとつのプロペラ３１と
二つの円板３２および３３から構成される。両円板は支
持アーム３４により粉砕室２１の内壁に固定されてお
り、それぞれ室軸と同軸の穴３２ａおよび３３ａを有す
るが、これらの穴を通って撹拌装置２６のシャフトが挿
入されている。図６に正面が示されたプロペラ３１は推
進要素として形成された４枚の回転翼を有するが、それ
らにより撹拌機ボールミルの運転中に粉砕室に装入され
た混合物は円板３２に供給される。材料入り口に面した
円板３３の穴３３ａの直径は、図５に示された実施態様
では好ましくは駆動シャフトの直径よりも大きく、例え
ばその２倍とされるが、そのため撹拌機ボールミルの運
転時にはプロペラから壁面３２へ供給された混合物の少
なくとも一部が継続的に径方向に転向され、さらに矢印
方向３５へ再び両円板３２と３３との間の中間部分に還
流できる。
【００２１】ここで留意すべきは、撹拌部材３０は種々
の観点から変更できることである。例えば、両円板３２
および３３の少なくとも一方は選択的に粉砕室２１の内
壁ではなく、撹拌装置２６のシャフトに固定することも
できる。粉砕室２１に装入された混合物を吸入する機能
を果たす支持アーム３４で固定されていない円板は、図
５に示された円板３３とは異なり、少なくともひとつの
中央開口またはいくつかの例えば環状に配置された個別
穴を有する。さらにいくつかのプロペラ状の撹拌部材を
互いに組み合わせることにより、それらのプロペラが互
いに反対の推進方向を生じることも可能である。
【００２２】図７に正面が示された羽根車状の撹拌部材
３６が撹拌部材１２および２７と異なる点は、それが三
つの互いに平行に配置された円板３７，３８，３９を有
すること、これらのそれぞれ二つの円板の間つまり円板
３７と３８および円板３８と３９との間に羽根４０が設
置されること、両方の外側円板３７および３９はそれぞ
れひとつの中央開口３７ａおよび３９ａを有すること、
および撹拌部材３６は中央円板３８により撹拌装置２６
のシャフトに固定されることである。
【００２３】粉砕および分散工程中に撹拌部材３６は矢
印方向４１に回転するため、粉砕体と粉砕すべき材料お
よび／または分散すべき材料からなる混合物の一部が継
続的に両穴３７ａおよび３９ａにより吸引され、羽根４
０から径方向に外側へ、さらに円板３７および３９の縁
を経て再び径方向に内側へ供給されるが、それにより撹
拌部材３６の両側において矢印４２で示された循環が生
じる。
【００２４】前記の撹拌部材１２，２７，３０，３６と
同じ目的のために使用される撹拌部材のさらに別の二つ
の実施態様が、図８および図９に示されている。これら
の図に示された羽根車状の撹拌部材４３および４４は図
１および図２に示された撹拌部材１２と本質的に同様に
構成されているが、それと異なる点は羽根４３ａおよび
４４ａの両側に配置された円板４３ｂと４３ｃおよび４
４ｂと４４ｃがそれぞれ少なくともひとつの穴を有する
ため、粉砕および／または分散工程時に粉砕室の内部に
存在する混合物は両側から吸引され、羽根４３ａおよび
４４ａにより径方向に外側へ、両円板の縁を経て径方向
に内側へ、続いて両円板４３ｂと４３ｃおよび４４ｂと
４４ｃとの間の中間部分へ再び供給されることである。
【００２５】このように本発明に基づく撹拌機ボールミ
ルは公知の撹拌機ボールミルと比べて、全粉砕工程およ
び／または分散工程中に出口に向かって密集しない均一
な粉砕体の分布が粉砕室において維持され、またそれに
より製品出口付近における製品の製造にとって不利な圧
力および温度の増大並びに装置の摩耗の増加が大幅に回
避できるという長所を有する。
【００２６】ここで指摘すべきは、図１ないし図７に基
づいて説明された粉砕室および撹拌部材は本発明のいく
つかの可能な実施態様のうちの一例にすぎず、種々の観
点において変更できることである。
【００２７】したがって、例えば前記の撹拌部材は任意
に互いにまたは他の撹拌部材と組み合わせることができ
る。
【００２８】そのほかに、例えば図１および図２に示さ
れた羽根１２ｃの軸３とは反対側の外面１２ｅは円板１
２ｂの内面と鋭角を形成できるのであり、そのため撹拌
部材１２により動かされた粉砕体１３は撹拌部材２７の
場合と同様に材料の流動方向とは反対方向に放出され
る。
【００２９】最終的に粉砕室の側壁面は円筒状外被によ
り付加的に被覆できるのであり、それは該壁面と共に断
面が円形の中間空間を限定するが、この空間には内室に
存在する材料を冷却または加熱するために冷却液または
加熱液を装入できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は円筒状粉砕室の一部の縦断面図である。
【図２】図２は図１に示された撹拌部材の平面図であ
る。
【図３】図３は第２の粉砕室の縦断面図である。
【図４】図４は図３に示された撹拌部材の平面図であ
る。
【図５】図５は第３の粉砕室の縦断面図である。
【図６】図６は図５に示された撹拌部材の一部の平面図
である。
【図７】図７は図５に示された別の撹拌部材の平面図で
ある。
【図８】図８は撹拌部材の別の実施態様の平面図であ
る。
【図９】図９は撹拌部材の別の実施態様の平面図であ
る。
【符号の説明】
１ 粉砕室 ２ ハウジング ３ 水平軸（粉砕室軸） ４ 側壁面 ５ 端壁面 ６ 端壁面 ７ 内室 ８ 材料入り口 ９ 材料出口 １０ 撹拌装置 １１ シャフト １２ 撹拌部材 １２ａ 円板 １２ｂ 円板 １２ｃ 羽根 １２ｄ 穴 １２ｅ 羽根表面 １３ 粉砕体 １４ 環状隙間 １５ 排出管 １６ 矢印方向 ２１ 粉砕室 ２２ ハウジング ２３ 側壁面 ２４ 端壁面 ２５ 端壁面 ２６ 撹拌装置 ２７ 羽根車状の撹拌部材 ２７ａ 円板 ２７ｂ 円板 ２７ｃ 羽根 ２７ｄ 穴 ２８ 矢印 ２９ 矢印方向 ３０ プロペラ状の撹拌部材 ３１ プロペラ ３１ａ 回転翼 ３２ 円板 ３２ａ 穴 ３３ 円板 ３３ａ 穴 ３４ 支持アーム ３５ 矢印方向 ３６ 羽根車状の撹拌部材 ３７ 羽根 ３８ 円板 ３８ａ 穴 ３９ 円板 ４０ 円板 ４０ａ 穴 ４１ 矢印方向 ４２ 矢印方向 ４３ 撹拌部材 ４４ 斜め開口 ４５ 撹拌部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルク・ヴェーデル フランス国68730 ブロツアン、リュ、 ジャン、メルモ ２ (56)参考文献 特開 平３−101820（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−75143（ＪＰ，Ｕ) 米国特許1340385（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B02C 17/00 - 17/24

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 材料の微粉砕および超微粉砕を行うため
    に連続的に作動する攪拌機ボールミルであって、粉砕体
    （１３）を収容するための円筒状または円錐状の粉砕室
    （１，２１）、この粉砕室（１，２１）の一端（５，２
    ４）に設置されて粉砕室（１，２１）の内室（７）に開
    口する材料入り口（８）、粉砕室（１，２１）の他端
    （６，２５）に設置されて内室（７）から外に延びる材
    料出口（９）、および粉砕体（１３）を動かすための攪
    拌部材（１２，２７，３０，３６，４３，４４）を有す
    る室軸（３）と同軸の攪拌装置（１０，２６）を具備
    し、前記攪拌部材（１２，２７，３０，３６，４３，４
    ４）は複数の推進要素を有して羽根車状またはプロペラ
    状に形成されている攪拌機ボールミルにおいて、前記 推進要素の両側の各々にそれぞれひとつの円板（１
    ２ａ，１２ｂ；２７ａ，２７ｂ；３２，３３；４３ｂ，
    ４３ｃ；４４ｂ，４４ｃ）が配置されており、両円板の
    少なくとも一方（１２ｂ，２７ｂ，３３，４３ｂ，４４
    ｂ，４４ｃ）は少なくともひとつの中央開口（１２ｄ，
    ２７ｄ，３３ａ）を有しており、この開口を通って粉砕
    体（１３）および粉砕されるべき材料からなる混合物が
    流動でき、前記攪拌部材（１２，２７，３０，３６，４
    ３，４４）は攪拌機ボールミルの運転時に前記混合物の
    一部が継続的に前記中央開口を有する円板（１２ｂ，２
    ７ｂ，３３，４３ｂ，４４ｂ，４４ｃ）の縁を経て径方
    向に内部に向かって中央開口（１２ｄ，２７ｄ，３３
    ａ）へ入り、そこから円板（１２ａ，１２ｂ；２７ａ，
    ２７ｂ；３２，３３；４３ｂ，４３ｃ；４４ｂ，４４
    ｃ）の間の中間部分に還流し、それにより粉砕室（１，
    ２１）の内室（７）における粉砕体の均一な軸方向分布
    が維持されることを特徴とする材料の微粉砕および超微
    粉砕を行うために連続的に作動する攪拌機ボールミル。
  2. 【請求項２】 攪拌部材（１２，２７，４３，４４）は
    縦断面が弓状で円板縁に対して接線方向に延びる羽根
    （１２ｃ，２７ｃ，４０，４３ａ，４４ａ）を有し、こ
    れらの羽根は両円板（１２ａ，１２ｂ；２７ａ，２７
    ｂ；４３ｂ，４３ｃ；４４ｂ，４４ｃ）と共に一体構造
    をなすことを特徴とする請求項１記載の材料の微粉砕お
    よび超微粉砕を行うために連続的に作動する攪拌機ボー
    ルミル。
  3. 【請求項３】 両円板（１２ａ，１２ｂ）は室軸（３）
    に対して垂直に配置されることを特徴とする請求項２記
    載の材料の微粉砕および超微粉砕を行うために連続的に
    作動する攪拌機ボールミル。
  4. 【請求項４】 材料入り口（８）に面した円板（１２
    ｂ，２７ｂ）は中央開口（１２ｄ，２７ｄ）を有するこ
    とを特徴とする請求項２または３記載の材料の微粉砕お
    よび超微粉砕を行うために連続的に作動する攪拌機ボー
    ルミル。
  5. 【請求項５】 両円板はそれぞれひとつの中央開口を有
    することを特徴とする請求項２または３記載の材料の微
    粉砕および超微粉砕を行うために連続的に作動する攪拌
    機ボールミル。
  6. 【請求項６】 羽根（１２ｃ，２７ｃ）は両円板（１２
    ａ，１２ｂ；２７ａ，２７ｂ）に対して垂直であること
    を特徴とする請求項２ないし５のいずれか一に記載の材
    料の微粉砕および超微粉砕を行うために連続的に作動す
    る攪拌機ボールミル。
  7. 【請求項７】 室軸（３）とは反対側の羽根の外面は材
    料入り口に面した円板の内面と鋭角を形成することを特
    徴とする請求項２ないし５のいずれか一に記載の材料の
    微粉砕および超微粉砕を行うために連続的に作動する攪
    拌機ボールミル。
  8. 【請求項８】 攪拌部材（３６）は少なくとも三つの円
    板（３７，３８，３９）を有し、これらのそれぞれ二つ
    の円板（３７，３８；３８，３９）の間には縦断面が弓
    状で円板縁に対して接線方向に延びる羽根（４０）が設
    置され、および二つの外側円板（３７，３９）はそれぞ
    れひとつの中央開口（３７ａ，３９ａ）を有することを
    特徴とする請求項１記載の材料の微粉砕および超微粉砕
    を行うために連続的に作動する攪拌機ボールミル。
  9. 【請求項９】 攪拌部材の推進要素の両側に配置された
    円板（３２，３３）は室軸と同軸のそれぞれひとつの穴
    （３３ａ）を有し、この穴を攪拌装置（２６）のシャフ
    トが貫通しており、前記円板（３２，３３）は支持アー
    ム（３４）により粉砕室（２１）の内壁または前記シャ
    フトに固定されていることを特徴とする請求項１記載の
    材料の微粉砕および超微粉砕を行うために連続的に作動
    する攪拌機ボールミル。
  10. 【請求項１０】 攪拌部材（１２，２７，３０，３６，
    ４３，４４）は粉砕体（１３）の外側への径方向運動を
    生じる方向に回転される請求項１ないし９のいずれか一
    に記載の攪拌機ボールミルで材料の微粉砕および超微粉
    砕を行う方法において、粉砕体（１３）が径方向に動か
    される速度は粉砕されるべき材料が粉砕室（１，２１）
    を貫流する速度よりも大きいことを特徴とする材料の微
    粉砕および超微粉砕を行う方法。
  11. 【請求項１１】 粉砕体（１３）が径方向に動かされる
    速度は、粉砕されるべき材料が粉砕室（１，２１）を貫
    流する速度よりもおよそ係数３ないし７だけ大きいこと
    を特徴とする請求項１０記載の攪拌機ボールミルで材料
    の微粉砕および超微粉砕を行う方法。
JP13795894A 1993-06-01 1994-05-27 材料の微粉砕および超微粉砕を行うために連続的に作動する撹拌装置ボールミル Expired - Lifetime JP3159870B2 (ja)

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