JPS5998745A - 流動可能な粉砕材料の粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉砕材料と粉砕材料の中で自由に移動可能に
設けられた粉砕体とを収容しかつ固定子と回転子との間
の中心に形成された粉砕空間と、材料入口と、材料出口
と、この材料出口の前に接続されて粉砕体を分離する分
離装置と、分離された粉砕体を材料入口の範囲へ返還す
る返還装置とを持つ、流動可能な粉砕材料の粉砕機に関
する。

この種のボール粉砕機はドイツ連邦共和国特許出願公開
第２８１．１８９９号明細書から公知である。

この場合、粉砕材料および粉砕ボールは、横断面が２つ
のボール面により制限される粉砕空間内において、回転
子の楔状断面の排出環の回りを循環せしめ、られ、材料
入口と同じく材料出口も粉砕機軸に比較的密接して設け
られているので、分離装置により分離された粉砕ボール
が、返還通路を通って、流入する粉歿材料に再び付加さ
れ得る。この返還通路は回転子の円板を横断し、かつ供
給が遠心作用により行なわれるように、半径方向に向け
られている。

このような粉砕機にお（・て粉砕材料および粉砕体をあ
る程度均一に分布させるために、粉砕材料および粉砕体
の通過速度は互いに特定比でなければならない。粉砕材
料の通過速度は、例えば供給圧力および回転子回転数に
より影響を及ぼされる。粉砕体は粉砕材料により連行さ
れるが、しかし連行作用はとりわけ粉砕材料の粘性によ
り影響を及ぼされる。回転子回転数も、粉砕材料および
粉砕体の循環速度に、限られた影響を及ぼす。しかし循
環速度の一定比が得られないので、粉砕結果は常に成る
程度変動する。

ここにおいて返還通路の可変寸法により粉砕ボールの循
環速度を袈えることを試みたが、しかしこのような切換
えは大抵機械が空になっている場合にしか停止により行
なうことができない。

さらに、こうして行なわれた整合もまだ非常に不充分で
ある。

本発明は別の道を進み、そして冒頭に述べたような粉砕
機を改ヒして、粉砕材料および粉砕体の循環速度の整合
を一層簡単かつ正確にすることにより粉砕過程を均一化
しかつ粉砕結果を改善すべきといつ課題を追求する。

この課題は本発明によれば、返還装置が、粉砕材料の循
ｆｊＡａ度に対する粉砕体の返還速度の正の変化をさせ
るために、回転子駆動装量と異なる速度で運転可能な供
給駆動装置の別体の供給（幾構を少なくとも１つ備えて
いることによって解決される。

こうして他のすべての駆動過程および速度と関係なく粉
砕体の循環速度に良い影響を及ぼしかつ最適−の運転値
に近づけることができる。連続運転に大抵あてはまるよ
うに、粉砕機の他の運転状態が一定であれば、循環速度
は完全に一定の値において生ずる。運転開始の際に最終
製品の検査により供給機構のその都度の運転速度および
粉砕体の必要な循環速Ｋを容易に設定することができか
つ場合によってはさらに検丘あるいは測定を行なうこと
によりこれらの運転状態の変化を監視しかつ再び補償す
ることができる。

この場合、粉砕体が返還装置の前において成る程度滞留
し、この滞留が粉砕区域内へ深く入り込むほどに大きな
返還速度を得るように努めている。返還速度が大きすぎ
る場合は、ボールの押圧力が小さくなりすぎ、粉砕機の
粉砕効果が粉砕機電動機の消費電力の減少により悪化す
る。それに対して返還が遅すぎる場合は、滞留が大きす
ぎる。それによってボールが互いにあまりに強く押圧し
合い、そして相互にかつ粉砕空間の壁に沿ってあまりに
少ししがころがらないので、粉砕出力が減少しかつ粉砕
温度が摩擦により高くなる。本発明によれば、滞留およ
び押圧力が、選ばれた返還速度により直接影響を及ぼさ
れる。

本発明の第１の実施例によれば、供給駆動装置が回転子
駆動装置とまった（関係な（設けられている。この：溝
或は簡単であるが、しかし制御を困難にする。

それに対して、回転子駆動装置に対する一定のあるいは
可変の特定変速比により運転される供給駆動装置は、製
造において一層費用がががりかつ制御において一層正確
である。例えば回転子および供給機構は変速装置を介し
て共通の駆動装置に接続され得る。

供給機構は遠心ポンプとして構成されるのが有利であり
、この遠心ポンプは直接粉砕体に作用することができか
つ例えば粉砕機軸線を中心にして回転するポンプ羽根車
を持っている。成る程度通常の運転の際にポンプ羽根車
の回転速度が回転子の回転速度の範囲にありかつ調整の
ためだけの回転数の上方あるいは下方への変化が選ばれ
、したがって粉砕体が突然速度変化せしめられないよう
に、ポンプ羽根車の寸法および配置を選ぶことができる
。

中心配置は、特にポンプ羽根車が密封されて回転子と同
定子との間にはめ込まれている場合に、実に小じんまり
したかつ機能どおりの構造様式を可能にする。この場合
回転子用駆動装置と反対側のポンプ羽根車用駆動装置と
が接続されているのが好ましい。

供給ポンプは、供給すべき粉砕体の最大の１倍あるいは
２倍の横断面寸法よりあまり太き（ない内径を持つ個々
の供給通路を形成して、通路に粉砕体が詰まりあるいは
はさまるのを確実に防止しなければならない。この場合
同時に唯１つあるいは４つないし５つの粉砕体が通過で
きるようにするのが有利である。

さらに、遠心機構の出口および材料入口をほぼ同一周面
にお（・て軸線方向に密接して設けることが好ましい。

この場合粉砕材料および粉砕体は半径方向に粉砕空間内
へ導入される。

粉砕機構が材料入口の前に接続される場合は、この粉砕
機構がポンプ羽根車と粉砕機）・ウジングとの間に構成
されるのが有利である。材料入口がポンプ羽根車と粉砕
機ノ・ウジングとの間に環状間隙ノズルを形成し、この
環状間隙ノズルが、粉砕機の停止の際の粉砕体の逆流を
防止しかつポンプ羽根車および粉砕機ノ・ウジングにお
ける１組の共同作用する粉砕面につながっているのが有
利である。この場合両方の粉砕面の少なくとも一方が歯
付きコロイド粉砕機様式の歯を持つことができる。

環状間隙の内径は粉砕体寸法のたかだか半分の大きさで
ある。さらに、環状間隙内径および（あるいは）粉砕間
隙内径を、特に共通の粉砕環を軸線方向に移動させるこ
とにより、変えることができる。

この場合粉砕機運転値および（あるいは）粉砕材料の特
性と関係して供給駆動装置を特に自動制御するための制
御装置が使用されるのが特に有利である。このような制
御装置を、例えば、粉砕駆動装置の駆動出力、トルクお
よび（あるいは）回転数を検出する少なくとも１つの測
定値発信器に接続することができる。さらに制御装置”
を、粉砕材料の粘性あるいは圧力を検出する少なくとも
１つの測定値発信器に接続することができる。この場合
、粉砕過程後に得られた粘性と同じく初期粘性も重要で
あり、また両方の粘性の比も重要である。粉砕材料の他
の特性あるいは状態値および他の粉砕機運転値も重要で
あることは自明である。

考慮すべき種々の測定値は供給駆動装置のまったく異な
る制御を形成することができるから、複数の測定値発信
器を、例えばコンピュータを含む平均化装置に接続する
ことができ、この平均化装置は、所定の関数にしたがっ
て種々の測定値から、供給駆動装置用の生ずる制御値を
形成する。

１ｉ＜１面に本発明の実施例が示されている。

第１図に示されているボール粉砕機の固定子１は、はぼ
水平な分離面２により、下部の粉砕機ハウジング３と蓋
４とに分割され、これらは密封するようにフランジで締
め合わされかつねじ５により締め付けられている。これ
らの締付はフランジの間に環状中間部材６を挿入するこ
とができ、これらの中間部材を密封環および（あるいは
）中間環として構成して、固定子における回転子の軸線
方向位置を変えることができる。

粉砕機ハウジングは、下方において先細になる、環状構
形ハウジング壁７を持っており、このハウジング壁は蓋
４にある切欠き８と共に２重円錐状粉砕空間９を外部に
対して区画している。

ハウジング壁７は外部を冷却空間１１により包囲され、
この冷却空間は、底１３と環状壁１４．１５とを持つ冷
却ノ・ウジング１２により区画されている。

原則として、粉砕機ハウジング３と一体に形成されたこ
の冷却ハウジング１２により粉砕機全体を保持すること
ができる。しかし粉砕機ハウジング３／を、固定子に固
定的に設けられる蓋に吊すこともできる。

別の冷却空間１０が蓋４に形成されており、この蓋の支
持スリーブ１７が、公知の、したがって図示してないや
り方で回転子軸１９を回転可能に保持しており、この回
転子軸の下端が回転子２２の壷状ボス２１にはまり、こ
の回転子とねじ山２３によりねじ止めされかつねじ２４
により抜は止めされている。

回転子２２は、壷状ボス２１から出発する回転子円板２
６を持っており、この回転子円板は外縁に、ハウジング
壁７の形状に適合せしめられた、２重円錐断面を持つ環
状中空排出体２７を持っている。この排出体は粉砕空間
９に没入しかつこの粉砕空間においてハウジング壁７と
共に、はぼ不変の間隙幅ａを持つ粉砕間隙９１を形成し
ていろ。

排出体２７の内部空間／は、回転子円板２６から出発す
る、はぼ円筒状の隔壁２８により分割されている。この
隔壁はこの内部空間の環状底２９からＬｏ（１離すを置
いて終わっており、この内部空間は回転子の内部冷却ま
たは冷却媒体の循環のための内側および外側環状室３］
、３２に分割されている。内側工１１状室３１は回転子
円板２６の主として半径方向に延びる通路３３を介して
回転子軸１９の外側環状通路３４とつながっている。外
側環状室３２は、比較の対象に７’ｊりつる通路３５を
介して回転子軸１９の中心孔３６につながっている。通
路３３および３５は直径上に設けられているから、冷却
流体は内側環状室３】内では下方へ流れかつ外側環状室
３２内では上方へ流れ、かつ少なくとも隔壁２８の半周
の回りを接線方向に流れて、再び外方へ行く。回転する
冷却流、したがって一層良好な均一化を実現するために
、入口および出口を接線方向に設けることもできる。

粉砕機軸線３７に対して中心に、回転子円板２６と粉砕
機ハウジング３の高所にある内側フランジ３８との間に
ポンプ羽根車３９が支持されており、このポンプ羽根車
は、内側フランジ３８上に着座しかつなるべく軸線方向
に移動できる、同じ円筒面４２における粉砕環４１で終
わっている。ポンプ羽根車３９は適切な駆動装置、特に
供給電動機４４の電動機軸４３上にキー止めされて：ｉ
６す、この、駆動装置は中間環４５を介して内側フラン
ジ３８に掛けられている。この場合、部分３８，４１．
３９および４５の間に、滑り環状密封片４６により、回
りを閉鎖された環状空間４７が形成され、この環状空間
へ下側から供給管路４８が開口し、かっこの環状壁間は
出口側において、粉砕環４］とポンプ羽根車３９との間
に環状間隙として形成された材料人口４９を介して、粉
砕空間９とつながっている。

さらに前粉砕装置５１が材料人口４９の前に接続されて
おり、この前粉砕装置は、粉砕環４１およびポンプ羽根
車３９に形成された２つの歯付き部によりコロイド粉砕
機として構成されている。

管路４８から供給された原料は環状空間４７および前粉
砕装装置５１を通って環状間隙材料人口４９へ流れる。

環状間隙の内径は粉砕材料の横断面寸法よりはるかに小
さいので、ただそれだけでも粉砕機の停止の際の逆流が
防止される。さらに、材料入口の内径および前粉砕装置
の粉砕間隙の内径は、中間環（・てより粉砕環４１を軸
線方向に移動させることによって変えられる。材料入口
から、粉砕材料が粉砕間隙９１の内部において円錐のら
旋上を通って下方へ行き、排出体２７の外面上において
再びら旋状に下方へ行きかつ粉砕間隙において回転子円
板２６の上面を通って半径方向へ達する。その間に、粉
砕材料内にほぼ均一に分布された粉砕ボール５２が連行
される。これらの粉砕ボールは回転子との一時的接触に
より稠度も回転せしめられかつ粉砕間隙９１の固定およ
び回転区画面上を相互にころがって行（。

排出体２７全体が循環されるから、限られた空間におい
て粉砕ボールと粉砕材料の粒子との間に非常に多くの個
別接触が行なわれる。この場合粉砕材料の循環流は大体
において供給管路４８内の吐出圧力により決められ、ボ
ールに及ぼされる連行力は、供給される粉砕材料の粘性
により著しく影響を及ぼされる。しかし粉砕材料供給と
は著しく無関係の粉砕ボールの駆動が行なわれ、これら
の粉砕ボールは、追いかげるようにして前方のボールを
粉砕間隙の間隙部分９２を介して半径方向内方へ押し付
ける。

この場合比較的軽い粉砕材料が円錐面５３に沿“つて上
昇する間、大きい方の粉砕ボールは回転子円板２６の上
面に密接して扁平な円錐凹所５４に留まり、または分離
装置を形成する出口間隙５５内に引き留められ、この出
口間隙は分離空間５８を外部に対して区画する。したが
って出口間隙を通って、粉砕体から離れた利料が、支持
スリーブ１７から外方へ導かれた出口管路５９に入り、
この出口管路は回転子軸１９およびこの回転子軸の駆動
装置から遮蔽されている。

引き留められた粉砕ボールは矢印６３の方向に分離空間
５８がら回転子円板２６の切欠き６４を経てこの回転子
円板とポンプ羽根車３９との間の環状空間６５に入る。

この環状空間６５から、少なくとも一部半径方向に向し
・た供給通路６６が環状間隙状の材料入口４９の上に密
接して共通の外側円筒面４２まで通じている。この場合
通路６６の横断面は、挿入される最大粉砕ボールの直径
より大ぎ（定められており、これらの粉砕ボールは半径
速度の小さいポンプ羽根車３９の回転により外方へ投げ
飛ばされる。高い供給圧力を受けている粉砕材料が投げ
飛ばし方向とは反対に通路６６ないし６３を通って出口
ｈｉＪ隙５５に達しないようにするために、この供給圧
力とポンプ羽根車３９の主として回転速度により決めら
れる遠心力とが互いに合わされなければならない。しか
しポンプ羽根車３９０回転数ｎ２を少なくとも回転子２
２０回転数ｎ１に合わせなけ牙ｔばならない。さらに、
材料内に均一な分布を維持するために粘性に合わせるこ
ともできなければならない。

通路６６の横断面は、同時に唯］つあるいは４つないし
５つのボールが通過できるように選ばれなければならな
い。第１の場合は、大抵円筒状に構成された通路の直径
が粉砕体の１，２および１．４倍の間の直径に選ばれ、
第２の場合は２．２ないし２４倍の粉砕体直径の通路直
径が選ばれる。こうして、粉砕体が通路においてはさま
れないで、大きな壁圧力なしに速かに通過することが一
層確実にできる。

第２図により回転子軸１９を伝動ベルト６８を介して駆
動する粉砕機６７は、原則として不変の回転数を持つこ
とができる。この場合は大抵詞整駆動装置が設けられる
。しかし供給電動機４４は平均化装置６９を介して制御
され、この平均化装置は第１の目標値を導線７１を介し
て計算装置７２から受け、この計算装置は導線７３を介
して第１の測定値発信器７４と接続されており、この測
定値発信器は、常に第１の粘性値を第１の粘性測定器７
５から供給し、この粘性測定器は供給管路４８に接続さ
れている。

別の導線７６が、出口管路５９のところにある第２の粘
性測定器７８の第２の測定値発信器７７へ通シテオリ、
第３の導線７９が、間接的にあるいはｉ白接粉砕機′Ｉ
−ｄ動機６７に設けられた測定値発信器８０へ導かｈ、
この測定値発信器は、例えば電動÷浅の目下の出力、電
動の強さおよび（あるいは）回転数に関する測定値を供
給する。これらの量のうちのいくつかを別体の測定装置
により検出しまたは？Ｉ′ｉＩｊ定値発信器へさらに送
ることができる。

さらに、平均化装置６９が導線８１を介して計算装置８
２に接続されており、この計算装置は、３つの導線を介
して、供給管路４８における圧力ｐ１の測定値発信器８
３、粉砕室９０入口部分における圧力ｐ２の測定値発信
器８４および粉砕室の出口部分における圧力ｐ３の測定
値発信器８５と接続されている。

供給電動機４４０回転数のみを制御すべきであるから、
種々の情報から適切な平均値を形成する必要がある。こ
れは特に電子計算装置により種々の方法で行なうことが
でき、これらの計算装置は唯１つの情報量を、かつ平均
化装置６９を介して唯１つの制御命令を供給電動イ幾４
４へ伝える。

第２図によれば、計算装置７２および８２が所定の関数
にしたがって第１の出力値を形成し、これらの出力値は
共通の平均化装置６９において新たに平均化される。平
均値を形成しかつ増幅後供給電動様４４へ供給する共通
の計算機へすべての検出値を供給する場合は、第２図に
示された分割を省略することができる。

このような中央計算機８６が第３図により設けられてい
る。しかしそこでは供給電動機４４の代わりに無段変速
装置８８用調整装置８７が制御され、この変速装置が、
ポンプ羽根車３９へ案内されている中空軸８９に接続さ
れており、この中空軸を通って回転子軸１９が下方へ延
びている。ここでは、粉砕機電動機６７へ導かれる導線
７９が節約される。なぜならば原則として粉砕機電動機
と供給駆動装置の回転数との関連があるからである。

したがって、再調整が他の検出値により必要でない限り
、粉砕機電動機の回転数が変化する場合は、再調整の必
要がない。ここにおいても、挙げられた検出器すべてが
接続される必要があるとは限らない。時には、再制御を
行なう唯１つの検出器で足りる。

なお、無段変速装置８８を粉砕機ハウジングの外側にお
いて電動機６７に接続することができ、したがって回転
子軸１９をこのハウジングに貫通させることが省略でき
る。

ともかくできれば、共通の境界面における不必要な相対
運動を回避するために、通常運転における回転子２２お
よびポンプ羽根車３９０回転数をほぼ同じにしなければ
ならない。粘性測定は連続的である必要はな（て、周期
的に行なうことができ、その除段階的に再制御が行なわ
れる。

制御関数が経験値により決められる場合は、犬抵唯１回
の粘性測定で充分である。別の検出値、例えば分離器空
間５８内のボール滞留を利用することもできることは自
明のことである。粉砕材料の一部がボールと共に再び材
料入口へ供給される、すなわち第２の処理過程を通る場
合も、大抵不利ではない。粉砕体コンベヤによっても平
均通過時間をかなり増やすことができ、すなわち材料を
平均１５ないし３５回通過させることによりそれだけ良
好に均質にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるボール粉砕機の縦断面図、第２図
および第３図はその接続図である。 １・・・固定子、３・・・粉砕機）蔦つジング、２２・
・・回転子、３９・・・供給機構、４４．８８・・・供
給駆動装置、４９・・・材料入口、５２・・・粉砕体、
６６・・・供給通路、６７．６８・・・回転子駆動装置
、７５．７８．８０・・・測定値発信器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　粉砕材料と粉砕材料の中で自由に移動可能に設けら
   れた粉砕体とを収容しかつ固定子と回転子との間の中心
   に形成された粉砕空間と、材料入口と、材料出口と、材
   料出口の前に接続されて粉砕体を分離する分離装置と、
   分離された粉砕体を材料入口の範囲へ返還する返還装置
   とを持つ、流動可能な粉砕材料の粉砕機において′、返
   還装置が、粉砕材料の循環速度に対する粉砕体（５２）
   の返還速度の正の変化をさせるために、回転子駆動装置
   （６７，６８）と異なる速度で運転可能な供給駆動装置
   （４４，８８）の別体の供給機構（３９）を少な（とも
   １つ備えていることを特徴とする、流動可能な粉砕材料
   の粉砕機。 ２、供給駆動装置（４４）が回転子駆動装置（６７）と
   関係な（設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の粉砕機。 ３　回転子（２２）および（あるいは）供給機構（３９
   ）が変速装置（８８）を介して共通の駆動装置に接続さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の粉砕機。 ４、　供給、駆動装置（４４）が無段調整可能に構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のうち１つに記載の粉砕機。 ５、　供給機構（３９）が遠心ポンプとして構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
   項のうち１つに記載の粉砕機。 ６　供給機構（３９）が、粉砕機軸線を中心にして回転
   するポンプ羽根車を持っていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第５項のうち１つに記載の粉砕機
   。 ７、　供給機構としてのポンプ羽根車（３９）が密封さ
   れて回転子（２２）と固定子（１）との間にはめ込まれ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   粉砕機。 ８　回転子（２２）用駆動装置（６７）と返討側のボン
   プ羽根車（３９）用駆動装置（４４、ｓｓ）とが接続さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   の粉砕機。 ９　供給様構としての遠心ポンプ（３９）が、供給すべ
   き粉砕体（５２）の最大の１倍あＺ、いは２倍の慣ＩＦ
   ＞ｉ面寸法よりあまり大きくない内径を持つ個々の供給
   通路（６６）を形成することを特徴とする特許請求の範
   囲第５項ないし第７項のうち１つに記載の粉砕機。 】０　ポンプ羽根車（３９）の出口および材料入口（４
   ９）がほぼ同一周面（４２）において軸Ｄ異方向に密接
   して設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項ないし第９項のうち１つに記載の粉砕機。 １１、　　材料入口の前に粉砕機構（５１）が接続され
   ており、この粉砕機構（５１）がポンプ羽根車（３９）
   と粉砕機ノ・ウジング（３）との間に構成されて℃・る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１０項
   のうち１つに記載の粉砕機。 １２　　材料入口（４９）がポンプ羽根車（３つ）と粉
   砕機ハウジング（３）との間に環状間隙ノズルを形成し
   、この環状間隙ノズルに、内側へ共同作用する、ポンプ
   羽根車（３９）および粉砕機ノ・ウジング（３）におけ
   る粉砕面（５１）が続いていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１０項あるいは第１１項に記載の粉砕機。 １３、　　両方の粉砕面の少な（とも一方が歯付きコロ
   イド粉砕機様式の粉砕面としての歯（５１）を持ってい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の粉
   砕機。 １４　　材料入口としての環状間隙（４９）および（あ
   るいは）粉砕面としての粉砕間隙（５１）の内径が、特
   に共通の粉砕！　（４１）の軸線方向移動により可変で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の
   粉砕機。 １５　　粉砕機運転値および（あるいは）粉砕材料の特
   性と関係して供給駆動装置（４４）を特に自動制御する
   ための制御装置が設けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第１４項のうち１つに記載の粉
   砕機。 １６　　制御装置が、駆動出力、トルク、回転数、圧力
   比および（あるいは）供給出力を検出する少なくとも１
   つの測定値発信器（８０，８３ないし８５）に接続され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載
   の粉砕機。 １７　　制御装置が、粉砕材料の粘性を検出する少なく
   とも１つの４り定値発信器（７５，７８）に接続されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の
   粉砕機。 １８　　複数の測定値発信器（７５，７８，８０）が平
   均化装置（６９，８２）に接続され、この平均化装置が
   、所定の関数にしたがって種々の測定値から、供給駆動
   装置（４４）用の生ずる制御値（７１）を形成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１４項ないし第１６項の
   うち１つに記載の粉砕機。