JP4879947B2 - 攪拌装置ボールミル - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの粉砕物入口および少なくとも１つの粉砕物出口を有する円筒形の粉砕容器と、粉砕物出口の手前に配置された分離装置とを有する攪拌装置ボールミルにおいて、粉砕物容器内に、駆動部に結合された攪拌軸が配置されており、この攪拌軸が、駆動エネルギーの一部を、粉砕容器内にばらばらに配置された粉砕補助体に伝達する攪拌装置ボールミルに関する。

この種類の攪拌装置ボールミルは、欧州特許出願公開第１４６８７３９号明細書から公知である。この水平に配置された攪拌装置ミルでは、粉砕容器は、粉砕物入口と粉砕物出口とに接続されている。粉砕容器自体の中に、駆動部に結合された攪拌軸が位置している。粉砕室の中に充填された粉砕補助体が、攪拌素子によって加速されて、その結果、粉砕補助体間にある粉砕物は、細かく砕かれるか、または、分散される。この攪拌装置ボールミル内で生成される製品の細かさは、用いる粉砕補助体の寸法に大きく左右される。粉砕補助体を粉砕物から分離させるために、粉砕容器の終端部には粉砕物出口に接続された分離装置が設けられている。この分離装置は、２枚の円盤間に配置された多数の弓状の運搬または羽根素子を有している。これら羽根素子は、円盤の外縁部から円盤の中央部に向かって延びており、これらの素子は、粉砕物出口から部分的に異なる間隔で終端している。

羽根素子間の粉砕補助体が移動する必要のある距離が短いため、分離装置が停止している間に、粉砕補助体が粉砕出口内に侵入することを回避できない。
欧州特許出願公開第１４６８７３９号明細書

従って本発明の課題は、極めて小さい粉砕体にも対応できるように分離装置を改善し、攪拌装置ボールミルの開始動作段階および流出動作段階の間でも、粉砕補助体が粉砕物出口内に侵入することを回避することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。本発明によるさらなる実施形態が、従属請求項の特徴部に記載されている。

従って本発明によって、少なくとも１つの粉砕物入口および少なくとも１つの粉砕物出口を備える円筒状の粉砕容器を有する攪拌装置ボールミルが形成される。ここでは、実施形態に示したような水平に配置された粉砕容器は、駆動部に結合された攪拌軸を有しており、攪拌軸は、駆動エネルギーの一部を粉砕補助体に伝達している。粉砕補助体を粉砕物から分離するために、少なくとも１つのスパイラルを有する分離装置が嵌め込まれる。

極めて小さい粉砕体の場合に用いられる好ましい一形態では、分離装置は、２つのスパイラルから構成されている。

有利なさらなる一形態では、これらスパイラルは、互いに一定の間隔で配置されている。

極めて小さい粉砕体では、スパイラルを互いに対して異なる間隔で配置することが有利な場合がある。

本発明の有利な別の一形態は、分離装置が停止している場合に粉砕補助体が互いに自動的に止めあうことを実現するためのものである。ここでは、スパイラルの半径方向内側端部が、直接に粉砕物出口まで延びている。

攪拌装置ボールミル内の処理量を向上させるために、粉砕物出口は、スパイラルの縦方向中心から両側に延びていてもよい。

粉砕補助体の粉砕物からの分離は、スパイラルが攪拌軸の縦軸の周りに少なくとも３６０°の円周分だけ延びている場合に確実に行われることが分かった。

ミルの稼動時の処理量に関連して、スパイラルの幅をその直径の少なくとも３分の１にすることが有利であり得る。

このスパイラルによって、少ない回転数であっても粉砕補助体を粉砕物から確実に分離させることが保証されるので、スパイラルを、独立した駆動部を介して回転させることが有利であり得る。

外端部の過度の摩滅からスパイラルを保護する有利な配置では、スパイラルは、攪拌軸表面と攪拌軸の縦軸との間に位置している。攪拌軸の檻状部分の内部では、攪拌軸はこの領域内に半径方向の開口部を有している。

この檻状領域内の粉砕補助体の流出を促進するために、スリット状の開口部は、攪拌軸の回転方向に向かって傾斜している。

製品がどの程度の粘性値を有しているかに応じて、攪拌軸の開口部を、攪拌軸の縦軸に対して接線方向に、または、縦軸に対して非対称に形成することが有利であり得る。

排出口の領域における粉砕補助体の集合体をほぐすために、スパイラルの領域の攪拌軸に、攪拌素子を設けることが有利であり得る。これら攪拌素子は、攪拌棒またはカムからなり、少なくとも４５°互いにずらして配置されている。

さらなる有利な一形態では、スパイラルが薄板からなる通常の実施形態とは異なり、スパイラルは互いに離間された棒およびリブからなる。これら棒およびリブは、互いに接触式に接続されていてもよいが、しかしながら、接続されていなくてもよい。

スパイラルの直径が粉砕室の直径の少なくとも３０％であることが、さらに好ましい。

さらなる一変化形態では、スパイラルの直径は、攪拌軸内の中空室直径の少なくとも３０％である。

分離装置が、攪拌軸とは無関係に配置された駆動部によって動作されるならば、スパイラルを、２つの完全な面状の終端面の間に設置すると有利な場合がある。

粉砕補助体の逆流を改善するために、スパイラルの側部に位置する終端面が、開口部を有していると有利な場合がある。これらの開口部を通って、粉砕補助体は粉砕室に流れ戻ることができる。

出口の領域における流れ方向に影響を与えるために、スパイラルには、側方に配置された突出部がはめ込まれると有利であり得る。

本発明を、以下に図面を参照しながら、実施形態に基づいて実例を挙げてさらに詳細に説明する。

本発明による攪拌装置ボールミルは、電動機の形の駆動部１２が配置されたケーシング１０から構成されている。この駆動部は、駆動ベルト１４によって、駆動軸１６に結合されている。この駆動軸は支承軸１８に移行し、支承軸１８は攪拌軸２０に接続されている。軸受ケーシング２２の上側には、粉砕物入口２４が位置している。粉砕室４８は、攪拌軸２０を取り囲む粉砕容器２６と粉砕容器底部２８とによって制限されている。攪拌軸２０の内部には、粉砕補助体５４を粉砕物から分離する分離装置３０が配置されている。粉砕容器を冷却または加熱するために、粉砕容器は、二重壁式に冷却可能または加熱可能なカバー３２により取り囲まれている。粉砕物は、攪拌軸から支承軸を介して駆動軸まで延びる中央の粉砕物出口を通って、粉砕容器から放出される。図２は、攪拌軸２０の内部のスパイラル３６の構成を示す。攪拌軸の表面には、攪拌棒３８がはめ込まれている。粉砕物は、管路４２に移行する導管４０を介して粉砕容器２６から中心を通って流出する。

図３では、例えば粉砕補助体を粉砕物から分離するために用いられるスパイラルの構成を開示する。ここでは、このスパイラル３６は、７２０°にわたって延びている。スパイラル内に流入した粉砕物は、管路４０を通って粉砕物出口まで達する。分離装置の負担を軽減させるために、粉砕補助体は、らせん状経路４４の中に入り込む前に既に、攪拌軸内の通路４６を介して、粉砕室４８内に送り戻される。

図４および図５にはスパイラルの配置の実施形態が示されており、スパイラル３６はそれぞれ３６０°だけ延びている。スパイラルは、図４では棒から形成されており、図６では三角形の横断面を有する棒から形成されている。広い意味で言えば粗いと表現できる、スパイラルのこのような内部表面によって、攪拌軸が停止している間に生じる自動止め作用が助長される。図４および図６のスパイラルの構成では、スパイラルを長くすることによって、自動止めの作用を向上させることが可能である。

図５は、通路４６の構成を明確に示すものである。通路の側面５０は、攪拌軸の中心軸に対して接線方向に向けられている。図７には、１つ以上のスパイラル３６を有する分離装置３０が示されている。１つの粉砕補助体が通るスパイラル内の経路の長さに応じて、粉砕補助体を粉砕物出口内に侵入させるために独立した駆動部５２が行う回転は、少なくなる。

図８では、同様に攪拌軸２０から分離された分離装置３０が駆動部５２によって回転させられる。加えてここでは、分離装置３０は攪拌軸２０の内部の中空室内に位置し、これにより、分離装置は、攪拌軸２０によって作動された粉砕補助体５４による過度の摩滅から十分に保護されている。本実施形態は、粉砕補助体の濃度が粉砕室４８から粉砕物出口３４の方向に向かって如何に低下するかをも概略的に示している。

図９および図１０では、右回転および左回転しているスパイラルを有する分離装置が機能していることが分かる。スパイラルが攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転することは、最終的な効果には重要ではない。スパイラルの機能は、攪拌軸の回転方向には無関係である。

図１１に示した攪拌装置ボールミルでは、分離装置３０は、攪拌軸２０と同期的に回転している。分離装置のスパイラル３６は、その左側が攪拌軸に接触し、右側が締め付け部材５６によって攪拌軸と一緒に締め付けられる。スパイラルの長さ半ばの中央部には、攪拌軸２０の縦軸の領域に粉砕物出口３４の入口５８が位置している。図１２は、この場合のスパイラル３６の長さを明確に示すものであり、ここでは、この長さは６３０°の範囲である。

図１３、図１４、および、図１５による分離装置の構成は、特に高粘性を有する材料のために調整されている。高粘性を有する材料は、製品と粉砕補助体との間の凝着力が非常に高いので、粉砕補助体を分離するにはより長い経路が必要である。それゆえ、図１３では２つのスパイラル３６を設けている。この場合、これらスパイラルの外部表面はどちらも、さらなるらせんの始端部まで、ディフレクタのように作用する。つまり、スパイラルの表面６０は、粉砕室の方向に脈動効果を生成して、これによって分離装置の周囲で、粉砕補助体が粉砕室の方向に向きを変えるように機能しているということである。さらに、粉砕補助体は、１０８０°にわたって延びるスパイラル経路を通る間に、スパイラルの壁との摩擦推力および逆の運搬方向により粉砕室に戻るよう常に強いられる。

図１４は、図１３に示したスパイラル３６を取り付けた部分を示す。分離装置は、ここでは、片持ち梁式に支承された攪拌軸２０の端面に直接に位置している。製品は、攪拌軸２０および軸受軸１８の中央を通って流出する。

図１５では、粉砕容器底部２８は突出部６０を有している。この領域では、スパイラル３６は突出部の方向に開口しており、これにより、粉砕補助体は、短い経路で粉砕室４８に流れ戻ることができる。スパイラル３６の外部領域は、リング６２により制限されている。

図１６および図１７は、２つのスパイラルを有する分離装置を示しており、これらスパイラルは、それぞれ、５００°の範囲、および、５６０°の範囲にわたって延びている。これら両スパイラルは、常に一定の内壁間隔Ａを有するらせん状経路を備えている。分離装置３０は、攪拌軸２０と共に回転しており、製品の排出は、攪拌軸２０および支承軸１８を介して行われる。粉砕物粉砕体の流れないデッドゾーンを回避するために、流れを形成するために用いられる突出部６０が、上記分離装置には構成されている。攪拌軸は、本実施形態では、粉砕ピン３１ではなくカム６２を有している。

図１８、図１９、図２０、および、図２１は、複数のスパイラルを有する分離装置の位置および構成を示している。これらスパイラルの間隔は、図１８では一定であり、図１９では次第に減少しており、図２０では次第に増大している。ここでは、図１８は、間隔Ａが両スパイラル３６の全配置にわたって一定である図１６に対応している。図１９では、スパイラル３６は、間隔Ｂが粉砕室から出口に向かって減少するように配置されている。この変形例は、特に、低粘性の材料を使用し、攪拌装置ボールミルが短時間で故障することを想定する必要がある場合に用いられる。両スパイラル間の間隔が次第に減少していることにより、スパイラル壁部と粉砕補助体との間の自動止め作用は強化される。図２０による両スパイラルの配置によって、粉砕補助体から製品を分離した後に、製品をより迅速に排出することができる。両スパイラル３６の図示の幾何学形状は、間隔Ｃが粉砕室から粉砕物出口の方向に向かって拡大していることを示している。

上記分離装置の領域の粉砕補助体を、スパイラル経路から側方に粉砕室に戻るように運搬するさらなる一方法が、図２３に示されている。ここでは、分離装置３０は、攪拌軸の内部に一方側が開口した中空室６４の内部に配置されている。スパイラル３６は、攪拌軸２０によって保持されている。粉砕容器底部２８の方を向いたスパイラル３６の端面には、リング６６が位置し、このリングは各スパイラル経路を中空室６４に接続しおり、これによって、粉砕補助体がスパイラルから中空室を介して粉砕室４８の中に流れ戻る可能性を提供している。このリングは、スリット６８を有しており、このスリットを通って、粉砕補助体は、中空室６４を介して、上記粉砕室の中に流れ戻ることができる。加工された粉砕物は、スパイラル３６の内部の中心領域からチューブ７０を介して粉砕室から出る。図２２から明らかなように、この分離装置は、１つのスパイラル３６のみを有している。

攪拌装置ボールミルを示す概略的な側面図である。 攪拌装置ミルを示す概略的な側面図である。 スパイラル配置を示す縦断面図である。 らせん状案内路を示す縦断面図である。 スパイラル部分を有する攪拌軸の部分断面図である。 攪拌軸を示す縦断面図である。 攪拌装置ボールミルを示す概略的な側面図である。 攪拌装置ボールミルを示す概略的な側面図である。 攪拌軸を示す縦断面図である。 攪拌軸を示す縦断面図である。 粉砕容器を示す概略的な側面図である。 攪拌軸を示す側面図である。 分離装置の側面図である。 粉砕容器を示す概略的な側面図である。 分離装置を示す部分図である。 攪拌軸を示す縦断面図である。 粉砕容器を示す概略的な側面図である。 攪拌軸を示す側面図である。 攪拌軸を示す側面図である。 攪拌軸を示す側面図である。 粉砕容器を示す概略的な側面図である。 攪拌軸を示す側面図である。 粉砕容器を示す概略的な側面図である。

符号の説明

１０ ケーシング
１２ 駆動部
１４ 駆動ベルト
１６ 駆動軸
１８ 支承軸
２０ 攪拌軸
２２ 軸受ケーシング
２４ 粉砕物入口
２６ 粉砕容器
２８ 粉砕容器底部
３０ 分離装置
３２ カバー
３４ 粉砕物出口
３６ スパイラル
３８ 攪拌棒
４０ 導管
４２ 管路
４４ スパイラル経路
４６ 通路
４８ 粉砕室
５０ 側面
５２ 駆動部
５４ 粉砕補助体
５６ 締め付け部材
５８ 入口
６０ 突出部
６２ カム
６４ 中空室
６６ リング
６８ スリット
７０ チューブ

Claims (29)

1. 少なくとも１つの粉砕物入口（２４）および少なくとも１つの粉砕物出口（３４）を有する円筒形の粉砕容器（２６）と、前記粉砕物出口（３４）の前に配置された分離装置（３０）とを備える攪拌装置ボールミルであって、前記粉砕物容器（２６）内に、駆動部（１２）に結合された攪拌軸（２０）が配置されており、該攪拌軸が、駆動エネルギーの一部を粉砕容器（２６）内にばらばらに配置された粉砕補助体（５４）に伝達する形式のものにおいて、
   前記分離装置（３０）は、少なくとも１つのスパイラル（３６）から構成されていることを特徴とする攪拌装置ボールミル。
2. 前記分離装置（３０）は、２つのスパイラル（３６）から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
3. 前記スパイラル（３６）は、互いに一定の間隔で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
4. 前記スパイラル（３６）は、互いに異なる間隔で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
5. 前記スパイラル（３６）の半径方向内端部は、前記粉砕物出口（３４）で直接に終端していることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
6. 前記粉砕物出口（３４）は、前記スパイラル（３６）の縦方向中央から両側に延びていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
7. 前記スパイラル（３６）は、少なくとも１８０°の円周分だけ延びていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
8. 前記スパイラル（３６）は、少なくとも３６０°の円周分だけ延びていることを特徴とする、請求項７に記載の攪拌装置ボールミル。
9. 前記スパイラル（３６）の幅は、前記スパイラルの直径の少なくとも３分の１であることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
10. 前記スパイラル（３６）は、前記攪拌軸（２０）から独立した駆動部（５２）によって回転させられることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
11. 少なくとも１つのスパイラル（３６）からなる分離装置（３０）は、攪拌軸表面と攪拌軸（２０）の縦軸との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
12. 前記攪拌軸（２０）は、スパイラル（３６）の領域が中空に形成されており、開口部を有していることを特徴とする、請求項１１に記載の攪拌装置ボールミル。
13. 通路（４６）が、平行なスリットとして形成されており、前記通路の傾斜は、攪拌軸（２０）の回転方向と逆方向に向けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の攪拌装置ボールミル。
14. 前記通路（４６）は、攪拌軸（２０）内では、前記攪拌軸の縦軸に接線方向に、または、前記縦軸に対して非対称に延びていることを特徴とする、請求項１３に記載の攪拌装置ボールミル。
15. 前記攪拌軸（２０）は、スパイラル（３６）の領域に、攪拌棒（３８）を有していることを特徴とする、請求項１１に記載の攪拌装置ボールミル。
16. 前記攪拌棒（３８）またはカム（６２）は、少なくとも４５°互いにずらして配置されていることを特徴とする、請求項１５に記載の攪拌装置ボールミル。
17. 前記スパイラル（３６）は、攪拌軸（２０）に接続されていることを特徴とする、請求項１１に記載の攪拌装置ボールミル。
18. 前記粉砕物出口（３４）は、攪拌軸（２０）によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
19. 前記粉砕物出口（３４）は、スパイラル（３６）の中心に配置された静止状態のチューブ（７０）によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。
20. 前記スパイラル（３６）は、いくつかの互いに離間された棒からなることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
21. 前記スパイラル（３６）の直径は、粉砕室の直径の少なくとも３０％であることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
22. 前記スパイラル（３６）の直径は、前記攪拌装置ボールミル内の中空室の直径の少なくとも３０％であることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
23. 前記スパイラル（３６）は、側方で、２つの完全に面状の終端面の間にはめ込まれていることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
24. 前記スパイラル（３６）が、一方側または両側に、開口部を備える終端面を有していることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
25. 前記スパイラル（３６）の側方には、突出部（６０）が噛み合っていることを特徴とする、請求項１から２４のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
26. 前記粉砕容器（２６）は、水平に配置されていることを特徴とする、請求項１から２５のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
27. 前記スパイラル（３６）の少なくとも１つの側方保持体に、前記粉砕物出口（３４）に対して半径方向の間隔で１箇所以上にスリット（６８）が設けられていることを特徴とする、請求項１から２６のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
28. 前記スパイラル（３６）の内部表面または外部表面のうちの少なくとも１つの表面は、パターン形成された表面構造部を有することを特徴とする、請求項１から２７のいずれか１項に記載の攪拌装置ボールミル。
29. 複数の上記スパイラル（３６）の半径方向の外端部は、少なくとも９０°互いにずらして配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置ボールミル。

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