JP5286362B2 - アジテータミル - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分（プリアンブル部分、所謂おいて部分）に記載されたアジテータミルに関する。

この種類のアジテータミルは、特許文献１から公知である。このアジテータミルでは、ケージを支承する最後尾の撹拌機ディスクと、隣接する撹拌機ディスクとの間の距離は、残りの撹拌ディスクの互いとの距離よりも相当小さい。その理由は、最後尾の撹拌機ディスクを除く各撹拌機ディスク間の距離が、各々の場合に、いわゆる編組状流れ（Zopfstroemungen、braided flows）が発生し、すなわち、撹拌機ディスクに隣接して、撹拌機ディスクによって適用される接線運動量の結果として粉砕材料が補助の粉砕体と共に外向きに流れるようなものであることにある。隣接する撹拌機ディスクの間の中央領域では、粉砕材料及び補助粉砕体は、撹拌機シャフトに向かって後方に流れる。前述の編組状流れが発生できるように、隣接する撹拌機ディスクの間の距離は十分に大きくなければならない。この距離はまた、２つの線によって囲まれるいわゆる分離角度によって定義される。一方の線は、撹拌機シャフトの撹拌機ディスクの半径方向内側の端部の間に延びる。他方の線は、撹拌機シャフトの軸に対し平行に延びる。このような編組状流れの発生のために、分離角度は、３０°〜６０°でなければならない。まだ十分に粉砕されていない粉砕材料粒子を含む粉砕材料からの補助粉砕体の特に優れた分離を達成するために、最後尾の撹拌機ディスクと隣接する撹拌機ディスクとの間の距離は、著しく低減され、この結果、予備篩分けが分離装置の上流で行われる。これによって、補助粉砕体の及びまだ十分に粉砕されていない粉砕材料粗粒子の少なくとも実質的な部分が、最初に分離装置に入らないことが達成され、次に、この分離装置で、残りの補助粉砕体及び粉砕材料粗粒子の二次分離が行われる。このことは、これらの措置により、能動的な粉砕室のサイズ低減及び分離面積全体の拡大がもたらされるという不都合を有する。

欧州特許第０７５１８３０Ｂ１号明細書

本発明の目的は、補助粉砕体及び十分に粉砕されていないすべての粉砕材料粗粒子の優れた分離を同時に可能にしつつ、装置の全長を拡大することなくより強い粉砕及び分散プロセスが行われるように、一般型のアジテータミルを設計することである。

上記目的は、本発明に従って請求項１に記載の特徴部分の特徴によって達成される。本発明の措置によって、強い粉砕及び分散プロセスが最後尾のディスクと隣接する撹拌機ディスクとの間でも行われ、プロセスに必要な編組状流れが同様にこの領域に形成されることが達成される。このことは、最後尾の撹拌機ディスクの凹部によってもたらされる。補助粉砕体及び十分に粉砕されていないすべての粉砕材料粗粒子の分離は、先行する接線方向の加速のもとで離装置内で行われ、このプロセス中に、補助粉砕体及びまだ十分に粉砕されていないすべての粒子は、ケージ内の開口部を通して遠心分離して実質的に半径方向に排出され、これに対し、微細に粉砕されまた分散された粉砕材料は、ケージ内で再び方向付けられ、篩を通して排出される。

従属請求項は、有利な実施態様を含む。

本発明の追加の利点、特徴及び詳細は、図面を参照して実施形態の次の説明から明らかになるであろう。

アジテータミルの部分的に切り開いた概略側面図である。 アジテータミルの出口領域の第１の実施形態の図面である。 アジテータミルの出口領域の第２の実施形態の図面である。 アジテータミルの出口領域の第３の実施形態の図面である。 アジテータミルの出口領域の第４の実施形態の図面である。 アジテータミルの出口領域の第５の実施形態の図面である。 撹拌機ディスクの斜視図である。 ケージを有する最後尾の撹拌機ディスクの斜視図である。 撹拌機ディスクの追加の実施形態の図面である。 ケージを有する最後尾の撹拌機ディスクの追加の斜視図である。 図１０の断面線ＸＩ−ＸＩに沿った最後尾の撹拌機ディスクの部分断面図である。

図面に示したアジテータミルは、粉砕容器２が着脱自在に取り付けられる機械フレーム１を有する。機械フレーム１には、ベルト駆動部４を介してアジテータ６の撹拌機シャフト５を駆動する駆動モータ３が配置される。撹拌機シャフト５は、機械フレーム１内の軸受７に回転可能に支持される。粉砕容器２それ自体の中では、具体的に機械フレーム１の反対側の粉砕容器の端部で、撹拌機シャフト５は支持されず、すなわち、撹拌機シャフトは機械フレーム１に片持ちで支持される。

粉砕容器２は、撹拌機シャフト５が貫通するカバー８によって機械フレーム１に対しシールされ、この場合、シールはシャフトシール９によって行われる。カバー８の領域において、粉砕材料入口１１は、粉砕容器２によって囲まれる粉砕室１０内に開く。粉砕材料入口１１の反対側の粉砕容器２の端部から、粉砕室を閉じる底部１２から粉砕材料排出ポート１３が外側に開く。

撹拌機シャフト５には、アジテータ６の部分として、撹拌機ディスク１４の形態でそれぞれ形成された撹拌機器具又は撹拌機工具が固定され、この場合、撹拌機ディスクはそれらの外周領域に開口部１５を有する。撹拌機シャフト５の軸１６の方向に隣接する各撹拌機ディスク１４の間の距離ａは、各々の場合に同一である。カバー８から、カバー８のすぐ隣の隣接する撹拌機ディスク１４の距離のみが距離ａよりも小さい。

図２から理解できるように、底部１２に隣接するアジテータ６の最後尾の撹拌機ディスク１７は、締結ねじ１８によって撹拌機シャフト５に締結される。アジテータ６の隣接する最後から２番目の撹拌機ディスク１４からのこの撹拌機ディスク１７の軸方向距離ａ’は、隣接する各撹拌機ディスク１４の間の前述のそれぞれの軸方向距離ａと同一である。すべての攪拌機ディスク１４の直径ｂ及び撹拌機ディスク１７の直径ｂ’は、同様に同一である。

最後尾の撹拌機ディスク１７の外周に、最後尾の撹拌機ディスク１７と一体に形成できる円筒状ケージ１９が形成される。円筒状ケージは、その周囲にわたって分布された複数の開口部２０を有する。最後尾の撹拌機ディスク１７の撹拌機シャフト５に隣接して形成される通路２２は、撹拌機ディスク１７とケージ１９とによって囲まれる分離室２１内に開く。

底部１２の分離室２１に、軸１６と同心に篩分け装置２３が配置される。篩分け装置２３は底部１２に締結される。具体的には、篩分け装置２３は、底部１２から解放した後に引き抜くことができるよう締結される。したがって、篩分け装置は、回転できないように粉砕容器２に接続される。粉砕材料排出ポート１３は、篩分け装置２３の内部２４から外側に開いている。篩分け装置２３は、公知の方法で当該篩分け装置の円筒状周囲に狭い間隔で配置される複数の環状ディスクによって形成することができる。撹拌機ディスク１７の内部、ケージ１９及び篩分け装置２３は、このように分離装置２５を形成する。撹拌機ディスク１７に隣接して、篩分け装置２３は閉鎖エンドプレート２６を有する。篩分け装置２３の内部２４は、このように篩分け装置２３のみを介して分離室２１に接続される。

撹拌機ディスク１７に、最も近い隣接する撹拌機ディスク１４に面して、開口部１５と同一の断面を有するが、分離室２１内に通じない、撹拌機ディスク１４の開口部１５とそれぞれ同一形状の凹部／溝２７が形成される。すなわち、凹部２７は分離室２１側で閉じられる。凹部は、通路２２の半径方向外側に位置する。

操作モードは次の通りである。操作中、粉砕室１０は、補助粉砕体２８によって相当程度に充填される。粉砕材料入口１１を通して、図示しないポンプによって、流動可能な粉砕材料が粉砕室１０を通して連続的にポンプ供給される。操作中、アジテータ６は、駆動モータ３によって回転駆動される。粉砕材料は、粉砕材料排出ポート１３によって形成される粉砕材料出口に向かって粉砕室１０を通して流れる。この流れの間、粉砕材料は、補助粉砕体２８による強力な剪断応力を受け、その結果、粉砕材料粒子が粉砕され、粉砕材料はさらに均質化される。このプロセスは、編組状流れ２９が、図１と図２に示したように隣接する撹拌機ディスク１４、及び１４と１７それぞれの間に発生するように行われる。編組状流れは、粉砕材料及び補助粉砕体２８が２つの隣接する撹拌機ディスク１４の間の中央領域におけるよりも、それぞれの撹拌機ディスク１４、及び１４と１７にそれぞれ隣接してより強い接線運動量を受けるものと説明することができる。この結果、撹拌機ディスク１４、及び１４と１７にそれぞれ隣接して、補助粉砕体２８及び粉砕材料は外側により多く流れ、これに対し、２つの隣接する撹拌機ディスク１４、及び１４と１７それぞれの間の中央領域では、補助粉砕体及び粉砕材料は、撹拌機シャフト５に向かって内向きに流れて戻る。この粉砕プロセス及び均質化プロセスは、それらのそれぞれの同一の距離ａとａ’及びそれらのそれぞれの同一の直径ｂとｂ’及びそれらの同一の回転数のため、全ての撹拌機ディスク１４、及び１４と１７それぞれの間で同一である。凹部３０により、最後尾の撹拌機ディスク１７’と、隣接する撹拌機ディスク１４との間においても、記載した編組状流れ２９が上述の編組状流れ２９と同一であることが保証される。

粉砕室１０を通して流れる時間単位当たりの粉砕材料の量に応じて、粉砕室１０を通した軸流が編組状流れ２９に重ね合わせられる。最後から２番目の撹拌機ディスク１４と撹拌機ディスク１７との間の最後の編組状流れ２９から、粉砕材料及び補助粉砕体２８の部分流が、撹拌機シャフト５に隣接する撹拌機ディスク１７の通路２２を通してケージ１９内の分離室２１に出る。これらの部分流の合計は、粉砕材料入口１１を通して供給されかつ粉砕材料排出ポート１３を通して排出される粉砕材料の体積流に実質的に一致する。部分流は、撹拌機ディスク１７と非回転の端部プレート２６とによって形成された間隙空間３０において、軸１６に対し接線方向に外側に再び方向付けられ、接線方向に加速される。撹拌機ディスク１７の回転運動の結果、粉砕材料及び補助粉砕体２８は、間隙空間３０で再び外向きに方向付けられた特に高い加速に駆動され、このことは、補助粉砕体２８及び潜在的になお残っている特に粗い粉砕材料粒子に特に当てはまる。これらの粉砕材料粒子及び補助粉砕体２８は、ケージ１９の開口部２０を通して外側に遠心分離して排出される。補助粉砕体２８及び十分に粉砕されていない粉砕材料粗粒子は、このように、編組状流れ２９に戻される。ケージ１９を通して遠心分離されない程度の粉砕材料は、端部プレート２６の外周２６ｂとケージ１９との間の環状間隙２６ａで軸流方向に再び方向付けられ、篩分け装置２３を通して排出される。補助粉砕体２８、及び適用可能な場合、すべての大きな粉砕材料粒子の分離は、したがって、分離装置２５内のみで行われる。

図３による実施形態は、間隙空間３０’がケージ１９により密接に接近するように、端部プレート２６’が篩分け装置２３を半径方向に越えてケージ１９の近傍に延びるという点で、上述の実施形態とは異なる。

図４による実施形態は、間隙空間３０’が前述の実施形態におけるよりも大きな軸方向幅を有するように、篩分け装置２３’が上述の実施形態におけるよりも小さな軸方向延長部を有するという点で、図２の実施形態とは異なる。この結果、粉砕材料は、補助粉砕体２８と共に、間隙空間３０’’の遠心場で、すでにより多くの時間を費やしており、この結果、粉砕材料及び補助粉砕体２８はすでに顕著な半径方向速度を有する。

図５による実施形態では、エンドプレート２６は、図４による実施形態と同様に配置され、さらに中間壁３１が撹拌機ディスク１７’とエンドプレート２６との間でアジテータ６に固定され、前記中間壁はアジテータ６と共に回転して、間隙空間３０’’を境界付け、この間隙空間で、粉砕材料及び補助粉砕体２８の混合物が、上述の実施形態の場合よりも大きく半径方向外向きに加速される。

図５による実施形態のこの中間壁３１は、締結ねじ１８によって撹拌機シャフト５に締結されるが、図６による実施形態の中間壁３１’は、周囲に分布される翼のようなスペーサ３２によって撹拌機ディスク１７に直接固定される。中間壁３１と３１’の各々は、少なくともエンドプレート２６を越えて半径方向に延び、この結果、ｃ≧ｄであり、ここで、ｃは中間壁３１又は３１’それぞれの直径であり、ｄはエンドプレート２６の直径である。好ましくはｃ＞ｄであり、この場合、対応する中間壁２７’は、ケージ１９から近接距離内に延びる。中間壁３１と３１’それぞれは、撹拌機ディスク１７、１７’と共に回転するので、粉砕材料及び補助粉砕体２８の加速は、この場合に特に高い。

図５と図６による実施形態では、ケージ１９を通して遠心分離しない程度の粉砕材料は、環状間隙３１ａ又は３１’ａそれぞれにおいて、外周３１ｂ又は３１’ｂあるいは中間壁３１又は３１’とケージ１９との間で、軸流方向に再び方向付けられ、篩分け装置２３を通して排出される。

編組状流れ２９の発生に関し、攪拌機ディスク１４、１７、１７’の直径ｂと、それらの軸方向距離ａ、ａ’との間の関連する相関関係を説明するために、定義のため、いわゆる分離角度α又はβが使用されていることを指摘したい。分離角度α又はβは、２つの線３３と３４の間に形成される。線３３は、撹拌機シャフト５の撹拌機ディスク１４の内側端部３５から、隣接する撹拌機ディスク１４の外縁３６に延びる。他方の線３４は軸１６に対し平行の線である。分離角度βは、最後尾の撹拌機ディスク１７又は１７’それぞれと、最も近い隣接する撹拌機ディスク１４との間の角度である。前記編組状流れ３２を発生するため、次のこと、すなわち３０°＜α＜６０°及び３０°＜β＜６０°が分離角度に適用される。言い換えれば、このことは、最後尾の撹拌機ディスク１７又は１７’と、最も近い隣接する撹拌機ディスク１４との間の分離角度βが、同様に、距離ａとａ’が同一でない場合であっても前記編組状流れ２９が発生するようなものであることを意味する。

水平軸１６を有するアジテータミルについて、提示した実施形態の各々に説明したが、当然、本発明は垂直軸を有するアジテータミルにも適用可能である。

撹拌機ディスク１４の開口部１５は、円断面を有することができる（図７から理解できるように）。撹拌機ディスク１７の凹部２７は、したがって、図８に示したように円形に形成される。

図９によれば、撹拌機ディスク１４の開口部１５’は、ほぼ外向きに拡がる台形断面を有することができる。同一のことが、図１０から理解できるように、対応する撹拌機ディスク１７の凹部２７’に当てはまる。

最後に、撹拌機ディスク１７、１７’の通路２２は、図１１のみに示されているように、能動的に搬送するように形成することができる。この場合の通路の壁部３７は、軸１６に対し平行に延びず、回転方向３８に対しかつ流れ方向３９において、すなわち、エンドプレート２６又は２６’に向かう方向に、あるいは中間壁３１に向かう方向において角度が付けられ、軸１６に平行な線に対し角度γだけ遅れて（傾斜して）いる。この結果、粉砕材料及び補助粉砕体２８は、通路２２に引き込まれて、通路を通して間隙空間３０に特定の強度で押入される。したがって、上述の部分流の合計は、実際に、粉砕材料入口１１を通して供給されかつ粉砕材料排出ポート１３を通して排出される粉砕材料の合計体積流にほぼ一致し、この場合、この領域では、存在する編組状流れ２９のため、補助粉砕体２８の通常の濃度が粉砕材料に存在し、補助粉砕体は同様に通路２２を通して移送される。上述の実施形態では、角度γ：γ＝０°が適用される。能動的に搬送する通路２２の実際の実施形態に関し、０°＜γ＜４５°が適用される。

Claims (6)

1. − 粉砕室（１０）を囲み、一方の端部で粉砕材料入口（１１）が開口し、他方の端部で粉砕材料排出ポート（１３）が開口する粉砕容器（２）を備え、
   − 軸（１６）を有し回転駆動可能な撹拌機シャフト（５）と、前記撹拌機シャフト（５）に固定され、かつ前記粉砕材料排出ポート（１３）に隣接して配置された直径ｂ’の最後尾の撹拌機ディスク（１７、１７’）と、前記最後尾の撹拌機ディスク（１７、１７’）の軸方向上流に互いに軸方向距離ａを置いて前記撹拌機シャフト（５）に固定された直径ｂの撹拌機ディスク（１４）と、を有し、前記粉砕室（１０）内に配置されたアジテータ（６）を有し、
   − 前記撹拌機シャフト（５）に隣接して前記最後尾の撹拌機ディスク（１７、１７’）に形成された、分離装置（２５）内に開く通路（２２）を有する
   アジテータミルであって、
   前記アジテータ（６）にあっては、隣接する上流の撹拌機ディスク（１４）同士が分離角度αを定義し、前記最後尾の撹拌機ディスク（１７、１７’）と前記隣接する撹拌機ディスク（１４）とが分離角度βを定義し、
   各分離角度α、βが、前記撹拌機シャフト（５）上の撹拌機ディスク（１４、１７、１７’）の半径方向内側の端部（３５）と、隣接する撹拌機ディスク（１４）の外縁（３６）との間の線（３３）と、前記軸（１６）に対し平行の線（３４）とによって形成され、
   ３０°＜α＜６０°が適用される、アジテータミルにおいて、
   ３０°＜β＜６０°が、前記最後尾の撹拌機ディスク（１７、１７’）と、前記隣接する撹拌機ディスク（１４）との間の分離角度βに適用されることと、
   前記最後尾の撹拌機ディスク（１７、１７’）の、前記隣接する撹拌機ディスク（１４）に面する側に凹部（２７）が設けられ、前記凹部（２７）が、前記最後尾の撹拌機ディスク（１７、１７’）における前記通路（２２）の半径方向外側に形成されること
   を特徴とする、アジテータミル。
2. 前記凹部（２７）が、開口部（１５）と同一の断面であることを特徴とする、請求項１に記載のアジテータミル。
3. すべての撹拌機ディスク（１４、１７、１７’）の直径ｂが同一であることを特徴とする、請求項１に記載のアジテータミル。
4. すぐ隣の隣接する撹拌機ディスク（１４）からの前記最後尾の攪拌機ディスク（１７、１７’）の距離ａ’が、すべての上流側撹拌機ディスク（１４）の互いからの距離ａと同一であることを特徴とする、請求項１に記載のアジテータミル。
5. すべての撹拌機ディスク（１４、１７）の直径ｂ、ｂ’が同一であることを特徴とする、請求項１に記載のアジテータミル。
6. 回転方向（３８）にて、前記通路（２２）が篩分け装置（２３）に向かって撹拌機シャフト（５）に傾斜するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載のアジテータミル。

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