JP5793087B2 - 攪拌ボールミル - Google Patents

Description

本発明は、粉砕チャンバを有する攪拌ボールミルに関する。前記攪拌ボールミルは、側壁と、各場合における入口側の１つの前壁および出口側の１つの前壁と、撹拌器と、粉砕材料および粉砕媒体用の入口と、粉砕材料出口とにより、境界付けられる。前記撹拌器は、前記粉砕チャンバ内に配置され、前記撹拌器は、回転可能に取り付けられかつ駆動される撹拌器シャフトと、前記撹拌器シャフト上に配置された加速器とを有する。前記粉砕材料および粉砕媒体用の入口は、前記入口側上の前壁の近隣に配置される。前記粉砕材料出口は、前記出口側の前壁内に配置され、篩によって前記粉砕チャンバから分離される。本発明はまた、前記攪拌ボールミルの粉砕材料出口の上流に配置された篩の目詰まりを防止する方法にも関し、前記方法は、前記粉砕材料入口から前記粉砕材料出口へと流れる粉砕材料および粉砕媒体の質量流量を前記篩の領域において屈折させ、前記流れ方向と反対方向に前記篩の外面に沿ってガイドすることを特徴とする。

この種の公知の攪拌ボールミルの場合、粉砕材料出口の上流に配置された篩の目詰まりが短時間の作動時間後に増加していき、これに伴い処理量が低下していき、最後には前記篩清掃のために作動を中断しなければならなくなるという、未だ満足に解決されていない深刻な問題がある。

この問題を解消するために、篩の上流に分離器を配置するなど、構造面からの多様な解決法が提案されている。この方向における最近の開発技術の１つについて、例えばＥＰ−７５１８３０中に記載がある。この開発技術の場合、前記篩の上流に配置された分離器および前記分離器の上流に加えて、粗粒子と微粒子との間のプレスクリーニングのための上流デバイスを配置する。このデバイスでは、この中間空間中の粉砕材料および粉砕媒体の混合物の加速が残りの粉砕チャンバ中の加速よりも高くなるように、撹拌器の最終ディスクと分離器との間の実質的距離を提供し、これにより、「プレスクリーニング」と呼ばれる分離が発生する。このようにして、前記篩に到達する粗粉砕媒体を低減またはゼロにすることが可能となる。

しかし、この解決法を用いた場合でも、作動が長引くと、篩の目詰まりが最終的に発生し得る。よって、本発明の目的は、上記とは異なるより効果的な方法によって篩の目詰まりを防止することである。

本発明によれば、以下の構成により、上記目的が達成される。すなわち、最遠位の下流に配置された加速器（すなわち、粉砕材料出口の最近位に配置された加速器）が、軸方向に延長され、前記篩の軸方向長さに沿って下流に延びる。このような様態で、本発明によれば、粉砕材料入口から粉砕材料出口へと流れる粉砕材料および粉砕媒体の質量流量が前記篩の領域において屈折され、前記篩の外面に沿って前記流れ方向と反対方向にガイドされる。

好適には、前記加速器は、ブレードホイールとして形成される。さらに、前記ブレードホイールのブレードは、最遠位の下流に配置され、前記篩の軸方向長さ全体にわたって延び、どんな場合においても、前記篩の長さの少なくとも半分にわたって延びる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記篩を環状に包囲する屈折管が、前記出口側の前壁内に配置される。デッドスペース低減のために、前記屈折管の形状は好適には、ｃを軸方向に垂直に半割りした形状に類似する。

本発明の特定の実施形態によれば、出口側の前壁に向かう方向において、前記篩が円錐形に幅広状となる。

本発明のさらなる好適な実施形態について、添付図面を参照して説明する。

本発明による攪拌ボールミルの、軸方向平面を通じた断面図である。 図１の攪拌ボールミルの平面Ａ−Ａに対して垂直な断面を示す。 本発明による攪拌ボールミルの別の実施形態を示す。 図３の攪拌ボールミルの平面Ａ−Ａにおいて軸に対して垂直な断面を示す。

本記載において、ミルからの粉砕材料の方向（すなわち、粉砕材料入口下流から粉砕材料出口への方向）に対する上流および下流という用語は、設計特徴についても用いられる。粉砕材料の流れは、黒矢印によって示す。

図１中の軸方向断面図に図示される攪拌ボールミル１は、ハウジングを有する。前記ハウジングは、円筒状側壁２と、入口側の平面前壁３と、出口側上の平面前壁４とを含む。前記側壁および前記前壁により、粉砕チャンバ５が規定される。前記粉砕チャンバ中において、撹拌器が前記ハウジング軸に対して同軸方向に配置され、前記撹拌器は、入口側の前壁内に回転可能に取り付けられた撹拌器シャフト６と、ブレードホイール７、８および９の形態の３つの加速器とからなる。ブレードホイール７、８および９は、前記撹拌器シャフト上に等距離に配置される。

前記入口側および中央ブレードホイール８上のブレードホイール７は同一であり、中央ディスク１０からなる。中央ディスク１０は、撹拌器シャフト６に固定的に接続され、撹拌器シャフトの近隣に配置された軸方向に平行の穴１１と、中央ディスクの両側に配置された環状ディスク１２とを有する。環状ディスク１２において、複数の羽根１３がこれらのディスク間において等しい角距離において配置される。外側ディスク１２は、撹拌器シャフト６の周囲において環状に延びる開口部１４を有する。

あるいは、これらのブレードホイールを異なる様態で構成してもよく、その場合、これらのブレードホイールは、例えば、２つの平行ディスクと、前記平行ディスク間に配置されたブレードとからなる。また、これらの穴１１は、軸に対する角度において延びる。このようにして、粉砕媒体の圧縮に対する反作用が得られる。これらの穴は、スロット状に形成してもよい。

出口側上に配置されるかまたはそれぞれ最遠位の下流に配置されたブレードホイール９はまた、中央ディスク１５を有する。中央ディスク１５は、撹拌器シャフト６に固定的に接続され、穴１６’を有する。これらの穴１６’は、軸方向に平行であるか、または、軸に対して角度を以て延び、出口側の撹拌器シャフト端部の近隣に配置される。粉砕チャンバに向かって、その他のブレードホイールと同様に、環状ディスク１６が距離を以て配置され、複数の羽根１７により中央ディスク１５に接続される。中央ディスク１５の他方側において、環状ディスク１８もある。しかし、これは、前記中央ディスクからより遠位距離において、出口側の前壁の近隣に配置される。このような、軸に対して角度を以たより大きな遠位距離は、各中央ディスクからの横方向環状ディスクの距離の少なくとも２倍である。これら２つディスクの間にも、複数の羽根１９が延びる。これらの羽根の形状を図２中に示す。図２は、図１中の線Ａ−Ａに沿った断面を示す。これらの羽根は、撹拌器シャフトに対してらせん形状に形成される（すなわち、半径方向に対して曲線状かつ角度オフセットされる）。

入口側の前壁３において、入口管２０が配置される。入口管２０は、撹拌器シャフト６の近隣において開口して、粉砕チャンバ内へと繋がる。出口側の前壁４の中央において、出口管２１が撹拌器シャフトと同軸方向に配置される。この出口管は、環状ギャップ２２を介して粉砕チャンバへと接続され、前記粉砕チャンバと前記ギャップへの入り口との間において、篩２３が配置される。篩２３により、粉砕媒体および粗粉砕材料粒子が出口へと通過するのが防止される。

さらに、出口側の前壁において、屈折管２４を包囲する篩が設けられる。前記屈折管は、弓型形状の断面を有し、例えば、ほぼトロイド形状の環状くぼみとして前壁中に存在する。前記屈折管の最低領域が、羽根１９の中央のほぼ反対側に配置される。前記屈折管の半径方向の外側縁部は、粉砕チャンバの外周に対応し、これにより、流線形の遷移が得られる。前記屈折管の形状および配置に起因して、デッドスペースが防止され、粉砕材料および粉砕媒体の流れが最適化される。

また、前記加速器の間に、前記撹拌器シャフト上にディスクを配置することができ、これらのディスクにより、粉砕が不十分な粉砕材料が撹拌器シャフトに沿って流れるのが防止される。

上記したように、前記攪拌ボールミルの構造部品とは別に、図１は質量流量も示す。黒矢印２５は、生成された質量流量（すなわち、粉砕媒体を含まない粉砕材料）を示す。線で描いた矢印２６は、粉砕チャンバ内において行われる粉砕材料および粉砕媒体の混合の回路を示す。従って、粉砕部材として機能するブレードホイールの領域において、公知の回路が発生し、ここで、前記粉砕媒体の作用により、粉砕材料が粉末状にされる。

図示のように、最遠位の下流に配置されたブレードホイール９（すなわち、出口側のブレードホイール）の領域において、同様に回路が発生し、ここで、粉砕材料および粉砕媒体の混合物が、ブレードホイールと側壁との間において、出口側の前壁への軸方向において実質的に流れ、ブレード周囲を流れて、篩２３とブレードホイールとの間において、軸方向と反対方向に戻る。このような反対方向に方向付けられた流れにより、矢印２７によって示される一部が前記ブレードを介して外部へと加速され、ここで、矢印２８によって示される他方の部分は、先ず前記篩に沿って流れ、その後、通常であれば前記篩の目詰まりの原因となっていたであろう前記篩の外面上に蓄積されるのが防止される。さらに上流において、部分２８が、やはり前記羽根により外側方向に回転される。

これと同時に、不十分に粉末状にされた粉砕粒子の粉砕も、最遠位の下流において配置されたブレードホイール９の領域内において、粉砕媒体との接触を通じて行われる。この接触は、この領域においても行われる。

前記屈折管の形成に起因して、前記流れ内のデッドスペースが防止され、これにより、前記回路内への粉砕媒体の再循環時において、ブレードホイールから粉砕媒体へと移動した運動エネルギーが保存される。従って、粉砕チャンバ全体が、粉砕材料の粉砕および分散のために用いられる。

図３に示す実施形態は、既述した攪拌ボールミル１と実質的に同じ構造を有するが、既述した攪拌ボールミル１と異なる点として、篩２３が円錐形に形成され、粉砕チャンバに向かってテーパー状となっている点がある。このような形状により、篩の洗浄を可能にする流れをより明確な様態でガイドすることが可能になる。

図示および記載された例示的実施形態の場合、３つのブレードホイールのみが撹拌器シャフト上において配置されるが、他の実施形態においてより多数のブレードホイールを設けることも可能である。また、混合物流れの屈折が可能である限り、前記屈折管の形状を異なる様態で構成することも可能である。ブレードホイールに設けられる羽根の数は、広範囲内において異なってよく、好適には５個〜２０個である。

Claims (2)

1. 粉砕チャンバ（５）を有する攪拌ボールミルであって、前記攪拌ボールミルは、側壁（２）と、各場合における入口側の１つの前壁（３）および出口側の１つの前壁（４）と、撹拌器と、粉砕材料および粉砕媒体の入口と、粉砕材料出口とにより境界付けられ、前記撹拌器は、前記粉砕チャンバ（５）内に配置され、前記撹拌器は、回転可能に取り付けられかつ駆動される撹拌器シャフト（６）と、前記撹拌器シャフト上に配置された一連の加速器（７、８、９）とを有し、前記粉砕材料および粉砕媒体の入口は、前記入口側上の前壁の近隣に配置され、前記粉砕材料出口は、前記出口側の前壁（４）内に配置され、かつ、篩（２３）によって前記粉砕チャンバ（５）から分離されている攪拌ボールミルにおいて、最遠位の下流に配置された前記加速器、すなわち前記粉砕材料出口に最も近い前記加速器が、ブレードホイール（９）として形成され、前記ブレードホイール（９）のブレードは、軸方向に延長されかつ前記篩の軸方向長さに沿って延びること、前記出口側の前記前壁内において、前記篩を環状に包囲する屈折管（２４）が配置されること、及び前記屈折管（２４）は、ほぼトロイド形状の環状くぼみを有することを特徴とする、攪拌ボールミル。
2. 攪拌ボールミルの粉砕材料出口の上流に配置された篩の目詰まりを防止する方法であって、前記攪拌ボールミルが、粉砕チャンバ（５）と、粉砕チャンバ内に配置された撹拌器を有し、前記撹拌器が、回転可能に取り付けられかつ駆動される撹拌器シャフト（６）と、前記撹拌器シャフト上に配置された一連の加速器（７、８、９）とを有し、粉砕材料入口から粉砕材料出口へと流れる粉砕材料および粉砕媒体の質量流量が前記篩の領域内において屈折され、前記篩の外面に沿って、前記流れ方向と反対の方向にガイドされることを特徴とする、方法。

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