JPH06198207A

JPH06198207A - 攪拌製粉機

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Publication number: JPH06198207A
Application number: JP25079593A
Authority: JP
Inventors: Armin Geiger; アルミン・ガイガー; Andreas Wiedmer; アンドレアス・ヴイートマー
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1994-07-19
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: DE4332549C2; DE4332549A1; CH689798A5; JP3454879B2

Abstract

(57)【要約】【目的】種々の運転モードに対して粉砕原料２１、ロー
タ３の外面、粉砕容器１の内壁６および分離装置１１の
摩耗を最小にする円錐状攪拌製粉機を提供する。【構成】製粉機の始動時の大きな摩耗を防止するため、
粉砕原料収容装置８を設ける。この収納装置には、各運
転期間の終わりで粉砕原料２１を収容し、ロータ３が所
要の回転数に達したら、粉砕原料２１を再度粉砕室７に
押し込む。周知の円錐状攪拌製粉機の運転期間中では、
粉砕原料２１が製粉品の流れにより分離装置１１に押し
付けられ、この流れの不均一の分布により分離装置１１
の領域や、当然粉砕原料２１自体にも著しい摩耗を生ず
る。粉砕室を特別な幾何学形状にすることにより、粉砕
原料の分布がほぼ粉砕室７の全域にわたって均一にな
り、運転時の摩耗が最小になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、円錐状内部輪郭の粉
砕容器と、その中に配設された回転軸の周りを回転する
円錐状外部輪郭のロータとを備え、互いに対向する粉砕
原料導入口と製粉品排出口を設け、しかも粉砕原料を装
填して製粉品を処理するために使用される円錐状平均輪
郭のリング状粉砕室が粉砕容器とロータの間に形成され
ている攪拌製粉機に関する。

【０００２】

【従来の技術】攪拌製粉機は既に数多く知られており、
例えば顔料の製造や食品加工の分野等を始め広い範囲で
使用されている。攪拌製粉機は、粉砕原料が製粉品の中
を移動し、ステータに対するロータの運動が製粉品に大
きな剪断応力を与えて、液体の中で製粉品である粒子や
凝集体を粉砕し、分散する。できる限り大きな剪断応力
を発生させるには、粉砕室の少なくともその一部にロー
タとステータの間で狭い幅の間隙がある。粉砕原料の運
動は往々粉砕室に突出したステータやロータの突起で強
化される。

【０００３】ドイツ特許第 28 48 479号明細書によれ
ば、円錐状の粉砕容器と同じく円錐状のロータとを備え
た攪拌製粉機が知られている。回転軸は垂直で、製粉品
は攪拌製粉機を下から上に通過する。この製粉機の構造
からして粉砕原料の装填は運転中に限られる。粉砕原料
を取り出すには攪拌製粉機の解体が必要な筈である。解
体には大きな労力を必要とするので、その回数を減らせ
ば、避け難い運転休止の後に攪拌製粉機の運転を、場合
によっては、付着した粉砕原料を入れたまま再開するこ
とになり、運転休止の回数が増える程、磨耗部品に特に
大きな負担が掛かるので、粉砕原料や粉砕室の内壁が著
しく摩耗する。

【０００４】ドイツ特許第 34 48 302号明細書によれ
ば、その攪拌用ロータと粉砕容器はその一端でテーパを
益々急にしている。モデル計算と実験の結果、このよう
なテーパ比の増加は決して磨耗の減少を保証するもので
はないことが判明した。反対に分離装置に向かってテー
パを緩やかにした場合には、一定のテーパの場合に比べ
て粉砕原料、粉砕室の内壁および分離装置の摩耗に関し
て不利な影響を与える可能性があり、その結果粉砕原料
の補給回数を増やすか、あるいは交換しなければならな
くなることが確認された。

【０００５】一回の粉砕工程が終わった後では、ロータ
とステータとの間に粉砕原料だけでなく被粉砕物の一部
が残り、これが例えば塗料の場合のように乾燥すると、
そのため粉砕原料が互いに、また一部はステータやロー
タと粘着する。この状態で攪拌製粉機を始動しようとす
れば、この粘着した状態をほぐすために非常に大きな力
が必要となり、大きな磨耗を覚悟するか、あるいは先ず
分解掃除してからでなければ、製粉機が始動できない危
険が常に付きまとう。更に過負荷によって駆動モータ、
変速機、粉砕原料、あるいは取り付けてある攪拌機、ロ
ータやステータを損傷する恐れがある。

【０００６】一定のテーパ比の粉砕室でも、また端部に
向かってテーパを急にした粉砕室の場合でも、粉砕原
料、粉砕室内壁および分離装置には、運転段階並びに運
転中断後の始動段階の両方に由来する大きな摩耗作用が
働くことが判明した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、運転中や始動段階での摩耗を最低に抑えて全体の
摩耗を減少することにある。その場合、粉砕効率、製粉
品の品質が変わらず、高い水準に維持されていなければ
ならない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類の攪拌製粉機にあって、少な
くとも一つの製粉品導入口９を最大円周の粉砕室領域
に、また少なくとも一つの製粉品排出口１０を最小円周
の粉砕室領域に配設し、下記構成 a) 最大円周のロータ底面４の直ぐ対向位置に粉砕室端
部にある調節可能の粉砕原料収容装置８、 b) 前記粉砕室輪郭２９と前記回転軸２の間隔 rが前記
回転軸２に沿った座標 xの函数で実質上冪函数、 r ＝ a・(x＋c)^b であり、b は 1より小さく 0より大きく、a とc とは運
転パラメータに依存し、製粉品排出口１０のある粉砕室
端部から製粉品導入口９のある粉砕室端部に向けて減少
するテーパ比の粉砕室輪郭２９、の少なくとも一方を備
えている攪拌製粉機によって解決されている。

【０００９】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。

【００１０】

【作用】この発明による第一段階では、運転中の摩耗は
実質的に粉砕室の幾何学的形状ないしはリング状空間の
テーパ比を最適に形成することにより減少でき、また始
動時の摩耗の減少は実質的に粉砕原料を粉砕室から単に
取り除くだけで粉砕室の形状と除去装置との構造的共同
作用により達成されることが確かめられる。

【００１１】この発明による第二段階では、モデル計算
と実験によって最適のテーパ比の形成と粉砕原料を排除
する装置の特性が定められる。最適のテーパ比または粉
砕原料の排除がどの程度摩耗の低減に寄与するかは、攪
拌製粉機の運転モードに依存する。中断回数の多い運転
では粉砕原料の除去が主として摩耗の低減に寄与し、一
方粉砕サイクルの長い場合には最適のテーパ比が重要に
なる。この発明の攪拌製粉機が実質的に両方の運転モー
ドの一方にのみ使用されるならば、その場合の磨耗低減
に支配的な特徴のみを備えれば十分であるが、全ての運
転モードに使用される攪拌製粉機では両方の特徴を具備
することが好ましい。

【００１２】この発明による粉砕室は円錐状の外側部を
取り囲むリング状空間として形成され、回転軸との間隔
は回転軸に沿って減少する。製粉品は大きい半径の粉砕
室の端部から小さい半径の端部に向けて流れる。この粉
砕室の形状により、好ましい水平回転軸の場合でも、ロ
ータから粉砕原料に与える回転軸周りの回転運動または
これによる遠心力が、（例えば、粉砕室の外側の境界面
で）粉砕室の方向への運動の方向転換により、第一の力
でリング状の全空間の粉砕原料を大きい半径のリング状
空間の端部の方向に加速する。大きい半径の粉砕室の端
部から小さい半径の端部に向かう製粉品の流れは第二の
力として粉砕原料に反対方向に作用する。好ましくは、
粉砕室の幾何学形状（あるいはテーパ比の変化の様
式）、ロータの回転数、製粉品の装填量、製粉品の粘度
および粉砕原料の粒度を最適に選定して、合成された加
速度が平均して全粉砕室中で低減するように、互いに逆
方向の力を調節する。これは、回転軸に沿った粉砕粒の
圧力が一定であり、粉砕原料が全粉砕室に一様に分布す
ることを意味する。こうして、分離装置の前で粉砕原料
が集まることはない。

【００１３】製粉品がその中を通過する、粉砕原料によ
って回転して流れる粉砕原料にほぼ作用する力に対する
釣合い条件から、微分方程式が、 G₂・r²・r′- G₁＝ 0 が導かれる。 G₁と G₂の意味は後で説明する。解の函
数ｒとその空間的導函数ｒ′の意味は以下に説明する解
法により明白になる。微分方程式の解の外に、非釣合い
状態の、つまり粉砕室の最適でない幾何学形状のモデル
計算を実施した。増加するテーパ比を正確に決めること
が決定的に重要であることは、計算の外に種々の形状の
粉砕室を用いた実験が示している。この発明による攪拌
製粉機と円筒形の攪拌製粉機を比較すると、同じ粉砕性
能の場合、粉砕原料の飛翔時間は円筒形製粉機に比べて
５倍も長くなり、それに応じて、粉砕室の内壁や分離装
置の摩耗がそれだけ減少する。目的とする最小の磨耗
は、粉砕室の平均輪郭または粉砕室の外側および主に内
側の境界と回転軸ｘとの間隔ｒが上記微分方程式の解と
して冪函数 r ＝ a・(x＋c)^b の形で形成されるときに認められる。この場合、最大の
間隔が製粉品の導入口側で、また最小の間隔が製粉品の
排出口側にある。パラメータ bは 1より小さく 0より大
きく、好ましくは 0.25 〜0.4 の範囲であり、特によい
結果を得るには bをほぼ 1/3 に選定する。

【００１４】パラメータ aと cは攪拌製粉機の運転パラ
メータに依存する。これは、一定の寸法が実質上一定の
組の運転パラメータに対して最適であることを意味す
る。次の運転パラメータが寸法決定に影響を与える。

【００１５】s 隙間の幅 ρ_k 粉砕原料の密度ｄ_k 粉砕原料の直径 ρ 有効密度（ほぼ粉砕原料の密度、場合によって
は、製粉品の密度で補正） ρ_g 製粉品の密度 η 製粉品の動的な粘度 ω 粉砕原料の平均角速度（ロータの角速度のほぼ 1
/2)

【００１６】

【外３】 ε 充填粒の多孔度（空体積／全体積）これ等の運転パラメータに対応する粉砕室の最適輪郭を
得るには、a と cを次のように選定する必要がある。つ
まり、 a ＝ (3・G₁/G₂)^1/3 および c ＝ r₀ ³/a ここで、

【００１７】

【外４】パラメ cは更にもう一つの構造的境界条件、即ち製粉品
排出口の粉砕室端部の粉砕室半径 r₀ ³にも依存する。

【００１８】運転中断後の始動期間の摩耗を実質上減少
する、この発明による実施態様は、攪拌製粉機の大きい
底面、つまり製粉品導入口の側に配置された調節可能な
粉砕原料収容室を有する。粉砕工程の終わりに製粉品の
供給を止めると、粉砕室に沿った遠心力成分のため粉砕
原料に粉砕原料収容室に対する力が働く。この力は全体
の粉砕室の中で粉砕原料収容室の方向にのみ作用し、ロ
ータの回転軸に沿った特別な経過がないので、テーパ比
の種類についての特別な条件がない。従って、一定のテ
ーパ比でも、また粉砕室の一端に向けて増加するテーパ
比でもよい。粉砕原料収容室の体積は調節可能なピスト
ンによって変わる。ピストンの第一終端位置では、粉砕
原料収容室の体積は小さく、最大量の粉砕原料が粉砕室
内にある。ピストンの第二終端位置では、粉砕原料収容
室が主に粉砕原料の一部、場合によっては、全部を収容
する。ピストンを動作させるため、主に機械的な調節装
置、場合によっては、油圧または空圧の加圧装置を設け
る。

【００１９】この粉砕原料収容装置は、粉砕原料収容
室、ピストンおよび調節装置で構成され、主に保持装置
で、粉砕原料収容装置を除去する時に重い部品を外して
運ぶ必要がなく、しかもロータに自由に接近できるよう
に攪拌製粉機に固定される。この保持装置は少なくとも
一個の案内部、場合によっては一個の直線案内部、好ま
しくは少なくとも三個の回転案内部、または、場合によ
っては、一個の直線案内部と一個の旋回案内部から成る
複合案内部を有する。この案内部は固定部品を外した後
で粉砕原料収容装置を回転軸の方向に製粉機から離し、
次いで好ましくは回転軸から離す運動を助ける。

【００２０】この調節可能な粉砕原料収容室は一定のテ
ーパ比、従って最適でないテーパ比の場合にも、著しい
磨耗の低下を与えることが判る。これは、特に粉砕や分
散工程でしばしばこれ等の工程を中断させる。更に調節
装置、特に加圧装置の付加的な利点は、粉砕室中で粉砕
原料を密度を高めて、高い粉砕効率を得る可能性にあ
る。粉砕原料の高い密度にもかかわらず、粉砕原料の分
布が遠心力により一様にされるため、粉砕効率に対して
少ない摩耗が観察されている。この観察結果は一定のテ
ーパ比の場合にも認められるが、冪函数により変えたテ
ーパ比の場合に相当顕著になる。

【００２１】間隙の幅が一定の粉砕室の形状は、リング
状空間の半径方向の全長にわたってほぼ同じような剪断
構造が存在し、粉砕原料が集まる死空間が生じないこと
を確実にする。間隙の幅が一定の円錐状粉砕室では、ロ
ータの周回速度がロータの半径の減少と共に低下するの
で、回転軸に沿った剪断力の勾配（粉砕室の内外界面の
速度差と間隙の幅の比）が変化する。粉砕室の全体にわ
たりほぼ一定の回転による剪断力の勾配を発生させるに
は、間隙の幅 sも回転軸に沿って大きい円周の粉砕室端
部から小さい円周の端部に減少させてもよい。ここで注
意すべきことは、間隙の幅をｘ軸に垂直ではなく、当該
個所のロータ外面や粉砕室の内面にそれぞれほぼ垂直に
測る必要がある。剪断力の勾配、 D ＝ω・r(x)/s を一定にするという要請を満たすには、間隙の幅 s(x)
は以下のように変化する必要がある。

【００２２】s(x) ＝ D・r(x)/g ここで、ωは粉砕原料の平均角速度である。このこと
は、間隙の幅も回転軸と粉砕室の間隔 r(x) と同じよう
に冪函数に従って減少するのが好ましいことを意味す
る。

【００２３】粉砕工程が終ると粉砕原料をリング状空間
から除去するのに、大抵製粉品の流れを止めるので、遠
心力と重力だけが粉砕原料に働く。水平な回転軸の場合
には、粉砕室の方向の重力の成分が無視できる。垂直な
回転軸の場合には、粉砕原料収容装置を下に配置する必
要がある。場合によっては、ロータを止めた時、粉砕原
料が重力によらないで収容室から出るように、上置きの
粉砕原料収容装置にオーバーフローを設ける。粉砕原料
を粉砕原料収容装置に移動させるには、遠心力の作用を
下に向けるか、または重力を上回るように上方に向ける
必要がある。

【００２４】

【実施例】次に、この発明による種々の実施態様を示す
図面に基づき、この発明をより詳しく説明する。

【００２５】図１のこの発明による攪拌製粉機の実施例
は、実質的に円錐状粉砕容器１、この中で回転軸２の周
りに回転可能に配設された広い底面４と狭い底面５を有
する円錐台形状のロータ３、粉砕容器内壁６とロータ３
の間にあるリング状粉砕室７、およびロータ３の広い底
面４に接続する粉砕原料収容装置８で構成されている。
製粉品は導入口９を経由して粉砕室７に、つまりロータ
の広い底面４のある粉砕室の端部のところに達する。粉
砕室７を通過した後、製粉品は、ロータの狭い底面のあ
る粉砕室端部のところの排出口１０を経由して粉砕室７
を離れる。粉砕室７の中の粉砕原料２１を粉砕室７から
排出しないため、排出口１０のところに、主にステータ
分離リング１２とロータ分離リング１３から成る分離装
置１１を設ける。

【００２６】ロータ３は狭い底面５の側に取り付けた継
足軸１４のところで軸受装置１５により支承されている
だけである。これ反して、ロータの広い底面４の側は自
由である。ロータ３を駆動するために、動力伝達装置１
６を継足軸１４に設ける。粉砕作用を、特に粉砕媒１２
の激しい動きによるり強化するため、ロータ外面や粉砕
室の内面の少なくとも一部の領域に粉砕室７に向けて突
出する攪拌部材１７を設ける。

【００２７】粉砕原料収容装置８は、粉砕原料収容室１
８と、その中で移動可能なピストン１９と、油圧、空圧
あるいは機械的な調節部材を備えた調節装置２０で構成
されている。粉砕原料収容室１８はロータの広い底面４
ところで粉砕室７に接続している。粉砕期間が初めで
は、粉砕原料２１が主に粉砕原料収容室１８の中にあ
る。その際、ピストン１９は広い底面４とは反対の位置
にある。ロータを回転すると、ピストン１９は粉砕室７
で粉砕原料２１の所望の装填量に達するまで広い底面４
に向けて移動する。粉砕期間の終わりでは、製粉品の流
れが止まり、ロータを止める前に、ピストン１９を広い
底面４とは反対の位置に移動させるので、粉砕原料が広
い底面４に対して粉砕室７に沿った遠心力の成分のた
め、従って粉砕原料収容室に排出される。何故なら、粉
砕原料は製粉品の流れによって排出口１０に押されない
からである。

【００２８】ピストン１９と粉砕原料収容室１８を囲む
円筒壁２２との間には第一パッキン２３を設ける。空圧
または油圧調節装置２０の場合には、収容室１８と調節
装置２０の間に第二パッキン２４を設ける。第一パッキ
ン２３と第二パッキン２４との間には、場合によって
は、円筒壁２２に空気抜き２５を設ける。ピストン１９
をできる限り正確に位置決めするため、空圧または油圧
調整装置２０の場合には、主に圧力室２６を設置し、こ
の中に加圧ピストン２７と、圧力室に通じる圧力媒体の
供給や排出配管２８を設ける。機械的調節装置の場合に
は、ピストン１９を任意の所望位置に調節できるよう
に、主に手動操作用の把手とネジユニットを設ける。

【００２９】種々の粉砕期間の間で粉砕原料が常に粉砕
室７から除去されるので、粉砕原料２１、ロータ３、粉
砕容器１、分離装置１１および攪拌部材１７の磨耗は粉
砕原料収容装置８により著しく減少することが判る。粉
砕原料を除去することによって、攪拌製粉機を再度始動
する際、製粉品の付着した粉砕原料と粉砕室の内壁の間
に異常に大きな力、そのため材料による極端な過負荷が
生じることが防止される。材料による負荷の極大値を下
げると攪拌製粉機の寿命を著しく伸ばすことができる。
この粉砕原料収容装置は収容装置に向かって大きくなる
円錐状の粉砕室の形状と共に、粉砕原料２１を粉砕室７
から完全に除去できる可能性を初めて与える。

【００３０】図２のこの発明による実施態様では、粉砕
室７のテーパ比が回転軸に沿って変化している。回転軸
に沿った粉砕室の平均輪郭２９と座標軸 xの間隔 rは冪
函数 r ＝ a・(x＋c)^b の形となる。x 軸の原点は最小間隔の粉砕室の端部、従
って分離装置１１のところにある。正の x軸はロータの
広い底面に向かっている。パラメータ bは 1より小さく
0より大きく、好ましくは 0.25 〜0.4 の範囲にあり、
特によい結果を得るには bをほぼ 1/3 に選定する。

【００３１】パラメータ aと cは攪拌製粉機の運転パラ
メータに依存する。これは、特定な寸法が実質上運転パ
ラメータの特定な組に対して最適であることを意味す
る。これ等の運転パラメータは主として実験した応用分
野に対して、ほぼ下記の限界の間にある。即ち、間隙の幅 s : 0.01 - 0.05 m 粉砕原料の密度 ρ_k: 2500 - 5700 kg/m³ 粉砕原料の直径ｄ_k: 0.3 - 0.6 mm 有効密度（ほぼ粉砕原料の密度、場合によっては、製粉
品の密度で補正) ρ : 1500 - 5700 kg/m³ 製粉品の密度 ρ_g: 800 - 1500 kg/m³ 製粉品の動粘度 η : 0.2 - 0.8 kg/ms 粉砕原料の平均角速度（ロータの角速度のほぼ 1/2) ω : 50 - 110 s^-1

【００３２】

【外５】充填粒の多孔度（空体積／全体積） ε : 0.3 - 0.6 これ等の運転パラメータの値から aと cとを次のように
計算する。

【００３３】 a ＝ (3・G₁/G₂)^1/3 および c ＝ r₀ ³/a 但し、

【００３４】

【外６】パラメータ cは更にもう一つの構造的境界条件、即ち製
粉品排出口 x = 0の粉砕室端部の粉砕室半径 r₀にも依
存する。これは、製粉機の大きさが粉砕室端部の粉砕室
半径 r₀を介して粉砕室の輪郭に影響を与えることを意
味する。

【００３５】粉砕室の幾何学的形状を上述のように選定
すると、粉砕原料２１は大体製粉品と一緒に分離装置１
１の方に運ばれて、そこに停滞することがなく、遠心力
の粉砕室の方向の成分によって粉砕室７の中に保持され
ることになる。粉砕原料２１を粉砕室７に保持すると、
粉砕原料が回転軸に沿って一様に分布する。

【００３６】図２のこの発明による実施態様では、好ま
しくは特に円錐状のロータおよび粉砕容器に適した冷却
流路系が設けてある。この冷却系は、ロータ３や粉砕容
器１の場合、中間にある円錐状の冷却中空空間を備えた
二重壁を有する。従って、粉砕容器７は粉砕容器の内壁
３０、粉砕容器の冷却室３１および粉砕容器の外壁３２
により取り囲まれている。同様に、ロータ３はロータの
内壁３３、ロータの冷却室３４およびロータの外壁３５
を有する。この粉砕容器やロータの冷却室には、好まし
くは気密部材３６が回転軸２の周りにらせん状に配置さ
れているので、らせん状の粉砕容器やロータの冷却流路
３７，３８が形成される。冷媒は分離装置のところの粉
砕容器の冷媒導入口３９を経由して粉砕容器の冷却流路
３７に達し、この流路の端部で粉砕容器の大きい端部の
粉砕容器の冷媒排出口４０を経由して流出する。ロータ
の冷却流路３８へ冷媒を供給したり排出するため、冷却
配管４１と４２に回転軸２を取り囲むロータの中心スピ
ンドル４３が設けてある。ロータの内部には、冷媒の溜
め４４があり、この溜めはロータの内壁３３、ロータの
スピンドル４３、およびロータの閉鎖蓋４５によって囲
まれており、この閉鎖蓋はロータのスピンドル４３に固
定され、ロータの広い底面４を形成する。

【００３７】ロータの閉鎖蓋４５はロータの内壁３３と
外壁３５を回転軸２に沿ってロータスピンドル４３と分
離装置１１にあるストッパに対して押し付ける。このス
トッパは、気密部材３６がロータの内壁３３と外壁３５
との間に挟まれ、冷却流路のずれが防止されるように選
定される。冷媒の溜め４４をロータの冷却流路３８に対
して気密にするには、ロータシールリング４８を設ける
のが好ましい。気密部材３６は粉砕容器の内壁３０と外
壁３２との間に挟持される。この場合、粉砕容器の内壁
３０はロータの閉鎖蓋４５を囲む粉砕容器の大きいリン
グ４６により粉砕容器の外壁３２にボルト止めされるの
で、気密部材３６が挟持される。粉砕容器の外壁３２と
粉砕容器の大きいリング４６との間には、粉砕容器のパ
ッキング４７が使用されている。分離装置１１のところ
には、粉砕容器の内壁３０が分離装置１１に当接するよ
うに、粉砕容器の小さいリング４９が粉砕容器の外壁３
２に固定されている。

【００３８】円錐状のリング空間を仕切る壁の間に気密
部材を挟持すると、形状が円錐状であるため、円錐ない
しは回転の軸に沿った力によって可能となり、この挟持
はこの発明としての全ての円錐状ロータと粉砕室に対す
る請求項１の構成に無関係に当てはまる。

【００３９】製粉品は、好ましくは粉砕容器の大きいリ
ング４６を経由して通じる少なくとも一つの導入流路５
０を通って、少なくとも一つの導入口９に達する。この
導入口９から、製粉品はロータにより攪拌された剪断流
の形になってリング状の粉砕室７を通過して分離装置１
１に流れる。この分離装置は実質上ロータに固定された
ロータの分離リング１３、粉砕容器に固定されたステー
タの分離リング１２およびその間に形成された分離隙間
で構成される。この分離装置に接続して製粉品のリング
状の溜め５１が配設されている。製粉品はこの溜め５１
から少なくとも一つの排出口１０を経由して排出流路４
９に達する。この排出流路４９は粉砕容器の小さいリン
グ４６を通って通じている。

【００４０】粉砕室７は最大円周の端部で粉砕容器の大
きいリング４６に固定された粉砕容器の閉鎖蓋５３によ
って遮断されている。この粉砕容器の閉鎖蓋５３を外せ
ば、ロータの閉鎖蓋４５に自由に接近できる。ロータの
閉鎖蓋４５を外した後、ロータの内壁３３、外壁３５お
よびロータの分離リング１３をロータスピンドル４３か
ら引き抜くこともできる。

【００４１】場合によっては、図３に示すように、ロー
タの閉鎖蓋４５を取り外した後、この蓋を固定するボル
ト８４を緩めて、ロータのスピンドル４３の自由端にス
ピンドル延長部４３′をネジ込む。ロータのスピンドル
４３とスピンドル延長部４３′は、ロータの内外壁３３
と３５がロータの両端にある案内部８５, ８５′を用い
てスピンドル延長部４３′を通して分離装置１１から離
し、粉砕容器１から引き出せるように形成する。スピン
ドル延長部４３′の自由端には、必要があれば、ロータ
の内壁３３と外壁３５をスピンドル延長部４３′から脱
落させないストッパ８６を設ける。ロータの分離リング
１３を外すには、好ましくはリング状の溝８７をロータ
の分離リング１３の内縁に接するスピンドルのところに
設ける。補助工具８８を用いて、溝８７のところで補助
工具８８をロータの分離リング１３の下に挿入し、この
分離リングを引き出すことができので、製粉品の溜め５
１にも接近できる。この簡単な解体により粉砕容器１の
全体、分離装置１１およびロータ３を完全に清掃でき、
点検し、必要に応じて、一部を交換できる。この解体に
あっては、最も摩耗し易い部品、つまりロータ３とロー
タの分離リング１３を直接取り外せる可能性がであると
有利である。更に、粉砕容器に比べてロータの方が軽
く、清掃のための取り外しの手間が少なくて済む。

【００４２】図４の攪拌製粉機には、テーパ比の増加す
る粉砕室７と粉砕原料収容装置８が設けてある。この粉
砕原料収容装置８は、粉砕容器の閉鎖蓋の代わりに、粉
砕容器の大きいリング４６に固定されている。粉砕原料
収容室１８の中に移動可能に配設されたピストン１９
は、主に手動で回転できる把手５５付きの機械的調節装
置５４により操作される。この場合、把手５５による左
右の回転はネジ機構５６によりピストン１９の往復運動
に変換される。

【００４３】粉砕室７の粉砕原料２１の有効充填度は、
ピストン１９の位置、使用される粉砕原料２１の数、お
よび損傷状態に依存する。所望の充填度を調節し、場合
によっては、摩耗による粉砕原料の全容積の減少の確認
できるために、充填量表示装置５７を設ける。この装置
は、実質的に目盛５８と直線案内部５９に沿って移動可
能な指針６０から成る。目盛５８と直線案内部５９は調
節可能なピストン２０と粉砕原料収容室１８、ないしは
この室の壁の相対移動可能の部品にそれぞれ固定されて
いる。目盛５８はピストン１９に、直線案内部は粉砕原
料収容室１８の壁に固定されているか、あるいはこれ等
の固定個所が入れ替わっている。ピストン１９をできる
限りロータ３に近づけた時、粉砕室の充填度が 100％と
なる。このピストンの位置では、指針６０が目盛５８の
100％を示すように調整されている。ピストン１９がで
きる限りロータ３に接近した時に指針６０が常に 100％
を示すか否かを、時々再検査できる。ピストンが 100％
を超えて移動すれば、これは摩耗によって粉砕原料の全
容積が減少したことを意味する。指針６０を新たに100
％に移動させて、粉砕原料の全容積が変化した場合で
も、改善された充填量表示を保証できる。

【００４４】この充填量表示により製粉品の一定品質が
得られる。運転を止めた後では、少くない充填量で、あ
るいは粉砕室中の粉砕原料を減らしてロータ３を始動で
きる。次いで、丁度製粉品の品質に必要な充填量になる
ようにピストンを移動させる。このようにして、ほぼ運
転開始以降、所望の品質が得られ、製粉品の品質を監視
し、所望の品質が得られるまでピストンの位置を調節す
る必要がない。

【００４５】この発明による攪拌製粉機は、図５によれ
ば、粉砕原料収容装置８用の案内装置６１を有する。こ
の案内装置６１は一方で第一固定点６２で粉砕容器の大
きいリング４６に、他方で第二固定点６３で粉砕原料収
容装置８に固定されている。両方の固定点は主に回転可
能の固定部として構成されている。第一固定点６２から
第一脚部６４が回転リンク６５まで伸び、そこから第二
脚部６６が第二固定点６３に達している。案内装置６１
に所要の安定性を与えるために、固定点６２,６３、脚
部６４，６６および回転リンク６５は、粉砕容器リング
４６と収容装置８との対向する両側にそれぞれ配設さ
れ、連結部品６７で互いに連結されている。この案内装
置６１は、収容装置８を出し入れする保持装置として使
用される。外す場合には、収容装置８をほぼ回転方向に
粉砕容器１からずれ、次いで、ロータ３に自由に接近で
きるため、好ましくは回転軸２から離れるように旋回す
る。案内装置は、場合によっては、単に一つの直線案内
部のみで、あるいは一つの直線案内部と一つの回転ない
し旋回案内部で構成できる。この支持装置を使用する
と、解体が容易になり、解体した部品を落とす恐れもな
くなる。

【００４６】図６の案内装置６１の実施態様は、回転可
能な固定点６２，６３、脚部６４,６６および回転リン
ク６５の外に、急速閉鎖機構６８も備えている。この急
速閉鎖機構６８は粉砕原料収容装置８を粉砕容器の大き
いリング４６に連結する多数のボルトで代用できる。急
速閉鎖機構６８は、場合によっては、二個または三個
の、好ましくは一個のロック装置を有し、これは粉砕容
器の大きいリング４６に固定された固定部品６９とこれ
に回転可能、あるいは場合によっては脱着可能に連結す
るクランプ脚部７０とを備えている。ロック機構７１は
クランプ脚部７０に沿って、好ましくはネジにより案内
装置６１の第二脚部６６に加圧できる。第二脚部６６に
より粉砕原料収容装置８は粉砕容器の大きいリング４６
に押圧される。粉砕容器リング４６と収容装置８の間の
接触領域７３が好ましくは円錐状に形成してあるので、
押し込む時、合わの問題が生じない。収容装置８を解体
または旋回して開くには、ロック機構を弛める必要があ
り、そして好ましくはロック機構を第二脚部から離れる
ように外向きに回転させるか、あるいは、場合によって
は、粉砕容器の大きいリング４６の脱着過程によりロッ
ク機構を外す必要がある。

【００４７】図７の攪拌製粉機では、ロータ軸受装置１
５がロータ３の広い底面４に続くスピンドル延長部１
４′に配設されている。ロータ３とロータ軸受装置１５
との間には軸封装置７４が配設されている。攪拌製粉機
の導入口側で支承されているので、製粉品排出口１０の
ところのロータの狭い底面５は自由面として形成されて
いる。従って、製粉品から粉砕原料２１を分離するには
分離スリットを使用する必要がなく、ロータの狭い底面
５に直接対向する分離篩を用いる。解体や組立を容易に
するため、粉砕原料収容装置８用の案内装置６１に似た
構造であるが、粉砕容器の大きいリング４６と粉砕容器
の外壁３２に固定された粉砕容器案内装置７６が設けて
ある。

【００４８】図７に示すように、軸受をロータの小さい
底面５の側に設けなければ、分離装置は図８のように、
粉砕原料が実質上遠心力と、場合によっては、篩により
製粉品から分離されるように構成できる。この場合、粉
砕室７の端部でロータ３に好ましくはリング状の通過室
７７を設け、この室を経由して製粉品がほぼ半径方向の
内側に流れる。リング室７７は回転軸２の方向の両側で
第一回転ディスク７８と第二回転７９により仕切られて
いる。第一回転ディスク７８がロータのスピンドル４３
に固定され、直接ロータの外壁３５に接続する。第一回
転ディスク７８と第二回転ディスク７９の間に、少なく
とも二個、特に三個、好ましくは４個の保持部品８０を
ディスクの周囲に沿ってほぼ同じ間隔で装着する。これ
等の保持部品８０はディスクの縁から半径方向に円筒状
の分離篩８１の外径の所まで延びている。円周方向に
は、保持部品８０が短い長さを有するので、製粉品は妨
げられずにディスクの円周から円筒形の篩８１に達す
る。粉砕原料２１が通過室７７に入ると、保持部品８０
と一緒に回転し、遠心力により外に振り飛ばされる。粉
砕原料の一部が振り飛ばされなければ、円筒篩８１の上
に残る。分離篩８１の内部には製粉品の溜め８２があ
り、製粉品はここから第二回転ディスク７９にある排出
口１０を通って排出管８３に達する。排出管８３のロー
タ３側の端面は第二回転ディスク７９と摺動接触してい
る。

【００４９】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
攪拌製粉機は、運転中や始動段階での粉砕容器部品の摩
耗を最低に抑えて全体の摩耗を減少でき、しかも、粉砕
効率や製粉品の品質に変化が生じることなく、これ等を
高い水準に維持している。

【図面の簡単な説明】

【図１】一定のテーパ比と粉砕原料収容装置とを備えた
攪拌製粉機の縦断面図、

【図２】一端に向かってテーパ比が増大する攪拌製粉機
の縦断面図、

【図３】ロータを取り出した攪拌製粉機の半分を示す縦
断面図、

【図４】一端に向かって増大するテーパ比と粉砕原料収
容装置とを備えた攪拌製粉機の縦断面図、

【図５】粉砕原料収容装置用の保持装置の図、

【図６】急速閉鎖機構付きの保持装置の図、

【図７】分離篩と広い底面側で支持したロータとを備え
た攪拌製粉機の縦断面図、

【図８】円筒形の分離篩と遠心力分離範囲とを備えた分
離装置の図である。

【符号の説明】

１粉砕容器２回転軸３ロータ４小さい底面５大きい底面６粉砕容器の内壁７粉砕室８粉砕原料収容装置９導入口１０排出口１１分離装置１２ステータの分離リング１３ロータの分離リング１４継ぎ足し軸１５軸受装置１６動力伝達装置１７攪拌突起１８粉砕原料収容室１９ピストン２０調節装置２１粉砕原料２２円筒壁２３，２４パッキング２５空気抜き２６圧力室２７加圧ピストン２８排出用配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円錐状内部輪郭の粉砕容器と、その中に
配設された回転軸の周りを回転する円錐状外部輪郭のロ
ータとを備え、互いに対向する粉砕原料導入口と製粉品
排出口を設け、しかも粉砕原料を装填して製粉品を処理
するために使用される円錐状平均輪郭のリング状粉砕室
が粉砕容器とロータの間に形成されている攪拌製粉機に
おいて、少なくとも一つの製粉品導入口（９）を最大円
周の粉砕室領域に、また少なくとも一つの製粉品排出口
（１０) を最小円周の粉砕室領域に配設し、下記構成 a) 最大円周のロータ底面（４）の直ぐ対向位置に粉砕
室端部にある調節可能の粉砕原料収容装置（８）、 b) 前記粉砕室輪郭（２９) と前記回転軸（２）の間隔
rが前記回転軸（２）に沿った座標 xの函数で実質上冪
函数 r ＝ a・(x＋c)^b であり、b は 1より小さく 0より大きく、a とc とは運
転パラメータに依存し、製粉品排出口（１０) のある粉
砕室端部から製粉品導入口（９）のある粉砕室端部に向
けて減少するテーパ比の粉砕室輪郭（２９) 、の少なく
とも一方を備えていることを特徴とする攪拌製粉機。
【請求項２】前記ロータ（３）の駆動装置（１６）と
軸受装置（１５) を a) 最小ロータ円周のロータ端部（５）に設け、好まし
くはスリット分離装置を設けるか、あるいは b) 最大ロータ円周のロータ端部（４）に設け、好まし
くは篩分離装置や遠心力分離装置を備えており、 c) 軸受装置（１５）の反対側のロータ端部が好ましく
は連結なしに構成されている、ことを特徴とする請求項
１に記載の攪拌製粉機。
【請求項３】粉砕室（７）の間隙の幅はほぼ一定であ
るが、場合によっては、小さい円周の粉砕室端部に向け
て減少し、ロータの周回速度が遅くてもほぼ一定の剪断
応力を保証することを特徴とする請求項１または２に記
載の攪拌製粉機。
【請求項４】粉砕容器の閉鎖面（５３）が最大内径の
側で少なくとも一部を取り外しでき、好ましくはロータ
（３，３３，３５）と、場合によっては、ロータの分離
リング（１３）も脱着可能で、粉砕容器（１）を外さな
くともこの容器から取り出せることを特徴とする請求項
１〜３のいずれか１項に記載の攪拌製粉機。
【請求項５】攪拌部材（１７）をロータ（３）の外側
面と、場合によっては、この面に対向する粉砕容器
（１）の内面に設けていることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１項に記載の攪拌製粉機。
【請求項６】ロータ（３）の回転軸（２）は好ましく
はほぼ水平であるか、場合によっては、ほぼ垂直である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
攪拌製粉機。
【請求項７】ロータ（３）や粉砕容器（１）には、リ
ング状粉砕室（７）に隣接する領域の少なくとも一部に
冷却または加熱媒体用の流路系（３８，３７) が設けて
あり、これ等の領域をそれぞれ二重壁に形成され、好ま
しくはせん状の流路（３７，３８）が回転軸（２）の周
りにらせん状に配設された機密部材（３６）に当たり、
この機密部材が円錐状二重壁（３０，３２，３３，３
５）の間で二重壁を回転軸（２）に沿って互いに押し付
けて挟持されていることを特徴とする請求項１〜７のい
ずれか１項に記載の攪拌製粉機。
【請求項８】粉砕室（１）の最大内径の底部の側に粉
砕原料収容装置（８）を設け、この装置が調節可能な体
積の粉砕原料収容室（１８）と体積調節装置、好ましく
は主に機械的、場合によっては、油圧または空圧の駆動
装置（５４，２０）を有する、粉砕原料収容室で案内部
に沿って調節可能なピストンを具備していることを特徴
とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の攪拌製粉
機。
【請求項９】a) 粉砕原料収容装置（８）用に攪拌製粉
機に連結する一個の案内装置（６１）を設け、該案内装
置（６１）は少なくとも一つの案内部、場合によって
は、直線案内部、好ましくは少なくとも三つの回転案内部
（６２，６３，６５）または、場合によっては、一つの
直線案内部と一つの旋回案内部から成る複合案内部を有
し、粉砕原料収容装置（８）を離れるとロータ（３）に
自由に接近でき、場合によっては、 b) 大きい粉砕室リング（４６）と前記案内装置（４
１）の間に急速閉鎖機構（６８）を設けていることを特
徴とする請求項８に記載の攪拌製粉機。
【請求項１０】粉砕原料収容装置（８）は目盛（５
８）と直線案内部（５９）に沿って調節可能な指針（６
０）を備えた充填量表示装置（５７）を有し、目盛（５
８）と指針案内部（５９）は制御可能なピストン（１
９）と粉砕原料収容室（８）の相互移動可能の部品にそ
れぞれ固定してあり、どのピストン位置にも対応する目
盛表示部が割り当ててあることを特徴とする請求項８に
記載の攪拌製粉機。
【請求項１１】テーパ比は冪函数で変化し、パラメー
タ bは 1より小さく0 より大きく、場合によっては 0.2
5 〜 0.4の範囲にあり、好ましくはほぼ 1/3であり、ま
たパラメータ aと cは以下の運転パラメータ、 s 間隙の幅 ρ_k 粉砕原料の密度ｄ_k 粉砕原料の直径 ρ 有効密度（実質的に粉砕原料の密度、場合によっ
ては製粉品の密度で補正） ρ_g 製粉品の密度 η 製粉品の動的な粘度 ω 粉砕原料の平均角速度（ロータ角速度のほぼ 1/
2) 【外１】 ε 充填粒の多孔度（空体積／全体積）に依存し、この依存性は好ましくは次のように、 a ＝ (3・G₁/G₂)^1/3 および c ＝ r₀ ³/a ここで、【外２】であり、 r₀ ³は一つの構造的境界条件を介して、製粉
品排出口の粉砕室端部での粉砕室半径として粉砕室の輪
郭に影響する、に選定することを特徴とする請求項１〜
７のいずれか１項に記載の攪拌製粉機。