JPS60261554A - 高性能撹拌ボ−ルミル - 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】 この発明は、液体中に懸濁する被粉砕材を連続的に微粉
砕して且つ分散させるＪＬｉ”’／礫シイ−ミル関する
。該！ｉルは半径方 向に外側に向って突出する回転子攪拌部材を有する回転
可能に配設された回転子と、半径方向に内側に向って突
出する固定子攪拌部材を有する、前記回転子を囲んで固
定して配設さ九た固定子と、前記回転子と固定子の間に
配設されていて少なくとも一部分に粉砕体をつめである
粉砕室と、回転子を冷却するための回転子冷却袋：ｌ　
置と固定子全冷却するだめの固定子冷却装置とを有する
。この種の゛稀キー≠−−ノミルは特に食品工業、化学
工業及び染色工業における粘性、流粉砕体がつめられて
いて、のちに固定子と称するたて型の粉砕容器とこの粉
砕容器中で回転する、好都合な形の攪拌部材を有する回
転子とから構成されている。前記の攪拌部材はスチール
、ガラス、陶土、セラミック或いは類似の材料でできて
いる球形粉砕体を回転させる。固定子と回転子との間に
設けである粉砕室に同時に被粉砕体がポンプ供給される
。前記被粉砕体は回転する粉砕体充填による通過中に剪
断及び圧縮の負荷を受ける。前記の負荷は懸濁液の固体
粒子に大きな粉砕作業の影響を及ぼす。生成する摩擦熱
は固定子と回転子の冷却によって除がなければならない
。

粉砕室の被粉砕材出口には、被粉砕材は通すが、粉砕体
は通さない分離装置を設けである。

粉砕力は無論被粉砕材にのみ作用するのではなく、粉砕
体、攪拌部材、壁部のようなミルの活動部分も消耗が激
しい。従って炭化タングステン或いは類似の硬質金属の
ような極めて消耗しにくい材料で粉砕体を作ることが提
案されている。

しかしその場合には一方で、一般に固定子、回転子及び
攪拌部材を作る軟鋼は損耗が激しく、磨滅し、流動材中
に埋設された硬い粉砕体による永久打撃応力を受けるこ
とを覚悟しなければならない。

細かさの程度に関して所望の粉砕能力を得るために、即
ち分散と装入性能を得るためには次のような多数の媒介
変数が決定的要素となっている。即ちミルの大きさの選
定、粉砕体の充填管とボールの直径、回転子の回転数、
攪拌部材の形状と相互間隔、粉砕容器内の被粉砕材料の
圧力と滞留時間等である。

今迄に知られているミル構造では壁部、攪拌部材、粉砕
体の消耗挙動によって前記の決定的要素の変更を任意に
行なって性能の改善を図ることにも、ミルの寿命が短か
すぎると不経済なのでこれを防止しようとすると限界が
ある。

前記の種類の　（Ｈ、＋ルの場合には、円筒状の攪拌回
転子の直径を少なくとも固定子直径の部分の−にするこ
とによって、できる限シ一様な速度と圧力を得るために
リング状の粉砕室横断面を作ることが知られている。同
時にこの対策を通じて、冷却された回転子を介しての熱
除去のための冷却面の著しい改善も達成される（ドイツ
連邦共和国特許出願公告第１２１４５１６号公報、同第
１２３３２３７号公報、同公開第２４４３７９９号公報
、スイス特許第４５９７２４号公報、同第４００７．３
４号公報）。

回転子の運動エネルギーを粉砕体充填に伝達する攪拌部
材は一般的に指形、翼形、歯形の工具として容易に交換
できるように回転体にとシ付けられる。

粉砕と分散の効果を改善するために固定子の内壁部も類
似の形状の工具を担持している。これらの工具には、攪
拌部材と充填された粉砕体との間の相対的運動を促進す
るという課題がある。

さて、粉砕室内の相対的運動が強まると粉砕性能が良く
なるが、しかし同時に攪拌部材と壁部の消耗と桧粉砕材
の熱も上ることが判った。

とれによって生産の経済性の限界と被粉砕材の最高許容
温度も屡々過剰になる。

この発明の目的は、粉砕の際及び新しい粉砕手段とりつ
ける際の案内によって常にこれ迄と同じようにきちんと
した心出しが行々われるようにすることにある。これは
特に回転子（回転子が環状要素から構成されていてもい
なくても）には重要なことである。伺となればこのよう
にして回転子をたとえば浄化の目的のためにとり外して
またあらたにつけなおす場合には保持手段に対する心出
しが確保されるからである。

この目的は本発明によって次のようにして達成される。

即ち固定された支持具： 回転軸の周りを回転するように前記支持具に：；　よっ
て回転可能に支持された駆動手段、前記回転軸の周シを
回転するように前記駆動手段に取り外し可能に連設され
た回転子、前記支持手段に取り外し可能に連設された固
定子、粉砕エレメントによって少くとも部分的に充満さ
れる空間を限定する前記回転子及び固定子、前記生成物
を前記空間内に供給するための供給手段、前記空間内で
該粉砕エレメントを保持するための保持手段、前記回転
軸を囲みかつ分散された生成物を含有する流体を通過を
可能とするも、該粉砕エレメントを保持しうる該エレメ
ントよりも小径の開口部、前記支持手段の少くとも１つ
に配設された案内手段及び前記取り外し可能部材の少く
とも１つを案内するための駆動手段とより成る。

従来は消耗性を低くするために主として建築用鋼材が回
転子及び固定子を作るのに利用された。熱論それらの材
料には表面硬度の点で限界があった。何となればそのよ
うな材料は従来の成形技術に従って削り出し加工可能で
且つ部分的には溶接可能でもなければならず、他方は摩
擦力及び圧縮力としてのみ長もちしなければならなかっ
たからである。

この、加工性と要求の条件を回避するこの発明による新
規な応用技術と成形技術とによって材料の選択には大き
な余裕が出来る。更に、回転子熱を冷却手段に伝達する
面を拡大するための冷却リプの応用によって大量の熱の
排除が可能になるので、高価な材料が許容限界ぎりぎり
迄負荷がか＼シ、粉砕能力を著しく強化することができ
る。環状部材がまた交換可能なので、過度の消耗を伴う
回転子過負荷の場合にも冷却ミルの操作準備の再開の対
策は簡単である。

この発明のこのようないくつかの特徴はいくつかの一連
の変形例において得られるものであるが、そのうち最も
重要なものを以下に掲げる。

好ましい一例では、鋳造回転子・攪拌部材を担持する回
転子・環状部材が円筒状回転子・案内管上に並べられて
いて、回転子・冷却管路をその内側面で限界にしている
。やはり冷却手段逆もどり管として役立つ中央案内管は
引張緊張を受けており、回転子・環状要素を圧縮するた
めに必要な圧縮力を供給する。言い換えると、回転子・
環状部材は引張ボルトによって、回転子・案内管の両端
部にとり付けられた二つのフランジの間で圧縮される。

引張ボルトは、接目圧の変更を最小限度にした場合の回
転子環の熱膨張を吸収するために、強い引張緊張を受け
ている。環状要素の相互突合面はバッキング又はバッキ
ング材料によって冷却材ろう出が防がれている。これら
の面ははんだ付けしても、又接着してもよい。

回転子案内管と回転子・環状要素の間に設けてあって冷
却剤が貫流する環状室を区分けするためにある回転子・
冷却リブはらせん状にすることができるので、冷却の観
点から見れば好都合な、らせん状に連続する回転子・冷
却管路を構成する。回転子・冷却リブは直接環状要素又
は案内管と共に鋳造するが或いは任意の横断面積の型鋼
を環状部材又は案内管に溶接することによって、或いは
屑出し加工によって形成することができる。

固定子はやはり環状部材で構成することができる。これ
らの環状部材は一つの外側案内管中に相隣接して並んで
いて、この管と半径方向リブと共にらせん状の固定子・
冷却管路を形成する。この場合も環状部材は合目的に形
成された鋳付けされた攪拌部材を担持していて、引張材
によって保たれる。

回転子と固定子の環状要素への区分は、鋳付けされた攪
拌部材を担持する環状要素が攪拌部材のない環状要素に
交互に続くという風に行なうことができる。これに従っ
て管状部材を担持する回転子の環状要素に対して固定子
の滑らかな環状要素が設けてあり、又その逆になってい
る。消耗した環状要素を交換する際にはこのようにして
異なる消耗度を良く計算に入れる。ことができる。

この回転子構造のもう一つの利点は、回転子・攪拌部材
の異なる空間構成の可能性にある。

４　従って環状要素の簡単な相互捩れによってたとえば
相互に互いちがいにするか、或いは回転子軸に平行に一
線上に並ぶかするように環状部材を配列することができ
る。

このように構成されたこの発明のアトリションミルは、
鋳造方法又は研磨法でのみ作られる攪拌部材を有する環
状要素の製造のための極めて硬い材料の選択を可能にす
る。

回転方向に見て前方の攪拌部材縁辺部は、連続的反撥と
粉砕体の変更とによって特に強い疲労衝撃応力に遭う。

従って公知の構造では、このような攪拌部材は回転子シ
リンダーと固定子シリンダーに組み込まれた交換可能な
硬化スチールピンとして形成される。この場合にも材料
の硬度の選択は固定と生成応力の加工性によって制限さ
れていた。

この発明の更に別の変形例は、環状要素に鋳付けされた
支持歯を有する攪拌部材を形成する。

この支持歯には回転方向に見て前方縁辺部に交換可能な
作動部材が固定されている。この作動部材の材料は支持
歯のそれより硬い。

交換可能な作動部材は横断面が円形又は他の形状をして
いる、硬質材料製の一本の棒の形で支持歯上に載置しで
あるが固定しであるのが良い。

硬質金属の公知の重い形状を考えて、棒状の作動部材は
特にろう付けされるが、接着されるか或いは鋲どめされ
る。

支持歯には、圧縮応力に適した載置面を硬質金属作動部
材に提供して、脆くない材料から彎曲応力の負荷を著し
く除去するという課題がある。

引張応力はないので、特にはんだ付は結合及び接着結合
が適している。このようにして支持歯の装着には、２３
００ビツカース迄の硬さを有する酸化アルミニウム（ｈ
ｔ２ｏ３）或いは酸化第二ジルコン（ｚｒ０２）のよう
な酸化セラミツｊ材料も使用することができる。結局酸
化アルミニウムとタングステンカーバイドとのような焼
結混合材料も作動部材としての接着に使用することも考
えられる。

支持歯の脚部では硬質金属工具がきくぎ９式に挿入され
る。このようにして、攪拌ピンと円Ｊ 筒状の回転子面との間の載置間隙が粉砕体に洗われて連
続的に拡大されるという公知の構造の周知の不利な現象
が回避される。

粉砕過程のできる限り強力な冷却と関連して、耐摩耗性
の大きい材料が特に酸化セラミック材料もスチールよシ
遥かに低い熱伝導率を有することが不利な作用をする。

このような事情には次のような場合に遭う。

即ち環状要素から冷却媒体に到る熱伝導面は回転子側及
び固定子側で半径方向リブの構造によって拡大される場
合である。一方では作動部材と支持歯の間の、またもう
一方では支持歯と環状要素との間の熱伝導面はやはシ簡
単な半径方向ピンの周知の接触面よシ遥かに拡大しであ
る。

今迄に知られているアトリションミルト比較したこの発
明の利点を要約すると次のようになる。即ち （ａ）　壁部部材、攪拌部材、作動要素を作っている耐
摩耗性の大きい硬質材料が使えること、（ｂ）　作動部
材固定の確実さが大きいこと。固定４ 手段は主に圧縮応力にのみ遭うこと。

（Ｃ）載置面の沈下による作動部材固定部例かいの危険
がないこと。

（ｄ）　ｉ状部材の簡単で容易な交換。

（０１作動部材から支持歯へ、支持歯から環状部材へ、
環状部材から冷却面への熱伝達が良好々こと。

（ｆ＞　ｉ状部材取外後の冷却表面の機械的浄化の可能
性 である。

実施例を示した図について詳しく説明する。

？トリジョン 第１図に示した？≠＝ｌミルは外側へ向って突出する回
転子・攪拌部材２を有する回転可能に支承された回転子
１と、内側に向つそ突出する固定子・攪拌部材４を有す
る、前記回転子１を囲む固定配設された固定子３とから
構成されている。回転子１は回転子案内管５の上に、１
　回転子・攪拌部材２を担持する回転子・環状要素６を
並べている。前記回転子環状部材６は回転子・端部片７
とブツシュ８の間で圧縮されて駆動軸端部９に押し付け
られている。この目的に必要な圧縮力はたとえば引張部
材として形成されていて、駆動軸端部９に固定的に結合
された回転子・案内管５によって供給される。該案内管
の端板１０は一定数のねじ１１を介して回転子・端部片
７に連結されている。ねじ１１を引きしめることによっ
て回転子案内管５は引張負荷を受けて、回転子・環状要
素６が圧縮される。ケーシングカバー１２は端部環１３
を介して、鎖線で示したねじによって固定＋６に固定的
に結合されている。回転子１は上部軸受カバー１４に支
承された駆動軸端部９を介して、図示してないモータ・
伝動装置・ユニットによって回転させられる。上部軸受
カバー１４は上端部環１５を介して鎖線で示されたねじ
によって固定子３に固定的に連結されている。

回転子１と固定子３の間には充填された粉砕体（図示し
てない）を有する粉砕室１６がある。

下部カバー１２は被粉砕材導入口１７を有する。

回転子端部片７と、下部カバー１２・上端部環１３間に
固定配設された板１９の孔との間に合目的々に形成され
ている分離用間隙１Ｂは、粉砕室１６の出口で粉砕ボー
ルが出ないように、但し被粉砕材は妨げられないで通過
できるように働く役割を有する。

粉砕室１６の上端部には分離装置２０が配設されており
、この分離装置を介して被粉砕材が分離室２１内へ入れ
る。但し粉砕ボールは入れない。前記分離室は上部軸受
カバー１４に設けられた被粉砕材用出口２２に連通して
いる。

固定子３は固定子攪拌部材４を担持する交換可能な固定
子・環状要素２４を有する。これらの環状要素は固定子
案内管２６中に並べである。

該案内環は端部にこれと固定的に結合されて半径方向に
外側へ向って突出するフランジを有する。即ち下部フラ
ンジ２５と上部フランジ２６である。固定子・環状要素
２４は上端部環１３と上端部環１５との間に位置して、
一方では下部フランジ２５は上端部環１３と下部カバー
１２とに、もう一方では上部フランジ２６が上端部環１
５と上部軸受カバー１４、鎖線で示したねじとに結合さ
れている。回転子及び固定子・環状要素は、第２図に示
したような周知の態様によっても多数の軸平行なしめつ
けねじ１１１又は１４０によってしめつけることが出来
る。

回転子１の冷却に使われる回転子・冷却装置は供給管路
２７、回転子・冷却管路２８、これらの冷却管路を連結
する多数の連結管路２９、回転子・冷却管路２８に接続
された排出管路３０を有する。回転子・冷却管路２８は
回転子案内管５を中心にらせん状に取り巻いておシ、コ
方では回転子・環状要素６と共に注入されて、半径方向
に外側に向って突出するらせん状の回転子・冷却リプ３
１によって、又もう一方では回転子・環状要素６の内面
によって制限されている。排出管路６０は回転子１の軸
方向に中心を通っていて、駆動軸端部９を突き抜けてお
り、これに対して供給導管２７は駆動軸端部９内で排出
管路３０を囲む環状管路となっている。

固定子３の冷却のために設けられた固定子・冷却装置は
上部フランジ２６に供給孔３２、下部フランジ２５に排
出孔６３、これに結合されて、固定子・環状要素２４を
中心にらせん状に経過する固定子・冷却管路６４を有す
る。この固定子・冷却管路は一方では固定子・環状要素
２４と共に鋳造されて、半径方向に外側へ向って突出し
て、らせん状に経過する固定子・冷却リプ６５によって
、又もう一方では固定子・環状要素２４の外面と固定子
・案内管２３の内面とによって限定されている。

処理される被粉砕材はポンプ圧を受けて被粉砕材人口１
７と分離間隙１８とを経て粉砕室１６の中へ供給され、
この中を垂直方向に分離装置２０迄貫流して、分離室２
１と出口２２を経てミルから出て行く。

粉砕材の通過中その懸濁固体部分は活動する充填粉砕体
中で強い摩擦と剪断の応力に大きな：′；　速度差で回
転する粉砕ボールの間で遭う。粉砕ボールの活動化には
回転子１と共に回転する回転子・攪拌部材２と対応する
固定子側の固定子・攪拌部材４が役立つ。

環状粉砕室１６を囲む環状要素６と２４は大きい耐摩耗
性の材料でできている。冷却リプ３１と３５によって冷
却手段と回転子１又は固定子３との間の熱伝達面は拡大
され、回転子冷却と固定子冷却が大きい粉砕能力のため
に増大する熱と耐摩耗性の大きい材料の伝熱能力の不良
にも拘わらず充分に行なわれる。環状要素６と２４は容
易にとシつけることができて且つ取外しも容易である。

環状部材は、冷却液が粉砕室１６の中へ出るのを防ぐた
めに、その端面の密封材料又ははんだ付けによって相互
に密閉することができる。

第２図には環状要素１０６及び１２４と、案内管１０５
と１２３に沿うその案内の構成の他の例を示しである。

回転子・環状要素１０６は滑らかな円筒状内面を有し、
たとえば円形の横断面の、らせん状に形成された回転子
・冷却リプ１３１は回転子・案内管１０５の上に載置さ
れておシ、これにはんだ付は又は溶接されていて、回転
子・環状要素１０６の隣接する面と共にらせん状の回転
子・冷却管路１２８を構成する。類似の態様で滑らかな
円筒状の外面と、たとえば矩形の横断面のらせん状に形
成された固定子・冷却リプ１３５は固定子・案内管１２
３中に装入されていて、これにはんだ付は又は溶接され
ており、固定子・環状要素の隣接する面と共にらせん状
の固定子・冷却管路１３４を構成する。

熱論回転子・冷却リプ１６１も矩形の横断面をもち、固
定子・冷却リプ１６５が円形又は他の任意の、合口的々
に選ばれた横断面を有することができて、且つ場合によ
っては当該案内管と共に一片で形成することができる。

更に第１図と第２図に示した二つの変形例の場合にはら
せん状の回転子・冷却管路及び（或いは）固定子・冷却
管路をいくつか設けることができる。

これの管路は多条ねじの態様に形成しである。。

第３図には固定子の別の変形例を示しである。

この例は支持能力のある片から構成された環状要素２２
４を有する。前記片はたとえばさびない、耐摩耗性の材
料を使って砂鋳物式にできており、その外面に注入され
たらせん状の固定子・冷却リプ２３５を有し、外側冷却
ジャケット２２６に囲まれている。環状要素２２４は冷
却ジャケット２２３で一本又は複数本のらせん状の固定
子・冷却管路２６４を囲んでおシ、該管路は入口３２及
び出口３３と連通している。冷却ジャケット２２３は環
状要素２２４に両端面側で冷却剤が出ないように密封し
てはんだ付けされている。

環状要素２２４は、半径方向に内側に突出する円筒状の
撹拌棒２３６，２３７，２３８を備えていて、そのうち
三つをそれぞれの固定方法で固定したものを示しである
。そして回転子・攪拌部材（図示してない）間に夫々の
平面に回転子軸に対して直角方向に設けることができる
。

材料は機械的に加工可能で、硬化可能で耐摩耗性の大き
いスチールを使うことができる。撹拌棒の収容のために
この例でも固定子９環状要素２２４にさら穴２３９があ
って、粉砕体と、被粉砕材の載置基礎面の腐蝕作用によ
る崩かいを防いでいる。撹拌棒２３７はたとえば、おね
じで固定子シリンダー２２４にねじ込まれている。

撹拌棒２６６はピン２４０による固定方法を示している
。前記ピンは固定子シリンダーにねじ込まれている。結
局結合は逆にも外すことができる。即ちねじピン２４１
が固定子シリンダーに入って溶接されており、撹拌棒２
３８は、めねじてねじどめされている。

場合によっては環状要素２２４は滑らかな外面を有し、
横断面が円形又は矩形の冷却リプ２５５は冷却ジャケッ
ト２２３又は環状要素。

２２４にはんだ付は又は溶接することができる。

これは既に第２図ρ例で示した通シである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第一実施形の回転子と・（固定□
とヤ有す６！　ｉ　／ｌ／。縦断つ図、第２図は第二実
施形の縦断面図、第６図は撹拌棒固定の変形例と共に示
した第三実施形の固定子の縦断面図である。 図中符号 １・・・回転子 ２・・・回転子・攪拌部材 ろ・・・固定子 ４・・・固定子・攪拌部材 ５．１０５・・・回転子・案内管 ６．１０６・・・回転子・環状要素 ７・・・回転子・端部片 ８場・・ブツシュ ９・・・駆動軸終端部 １０・・・端板（案内管） １１・・・ねじ １２・・・下部カバー １３・・・下端部項 １４・・・上部軸受カバー １５・・・上端部環 １６・・・粉砕室 １７・・・入口 １８・・・分離板 １９帝−・板 ２０・・・分離装置 ２１・・・分離室 ２２中・・出口 ２３．１２３・・・固定子案内管 ２４．１２４．２２４・・・固定子・環状要素２５・・
・下部フランジ ２６・・・上部フランジ ２７・・・供給管路 ２８．１２８・・・回転子・供給管路 ２９・・・結合管路 ６０・・・排出管路 ３ｉ、ｉｘｉ・・・回転子・冷却リプ ３２・・・供給孔 ろ３・・・排出口 ３４．１３４，２３４・・・固定子・冷却管路３５．１
３５，２３５・・・固定子・冷却リプ１１１．１４０・
・・締めねじ ２２３　・・・外側冷却ジャケット ２６６．２３７，２３８・・・撹拌棒 ２３９・・・さら穴 ２４０．２４１・・・ねじボルト 代理人　江崎光好 代理人　江　崎　光　史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体中の生成物を継続的に微粉砕かつ分散するアト
   リションミルにおいて、固定された支持具＼ 回転軸の周りを回転するように前記支持具によって回転
   可能に支持された駆動手段、前記回転軸の周りを回転す
   るように前記駆動手段に取り外し可能に連設された回転
   子、前記支持手段に取り外し可能に連設された固定子、
   粉砕エレメントによって少くとも部分的に充満される空
   間を限定する前記回転子及び固定子、前記生成物を前記
   空間内に供給するための供給手段、前記空間内で該粉砕
   エレメントを保持するための保持手段、前記回転軸を囲
   みかつ分散された生成物を含有する流体を通過を可能と
   するも、該粉砕エレメントを保持しうる該エレメントよ
   りも小径の開口部、前記支持手段の少くとも１つに配設
   された案内手段及び前記取り外し可能部材の少くとも１
   つを案内するための駆動手段とよυ成るアトリションミ
   ル。 ２）前記案内手段は少くとも前記駆動手段に配設されて
   いる、特許請求の範囲第１項に記載のアトリションミル
   。 ３）前記案内手段は前記固定子の少くとも１つ及び前記
   回転子を同軸的に収納する管部材から成る、特許請求の
   範囲第１項に記載のアトリションミル。 ４）前記固定子の少くとも１つ、及び回転子は前記管上
   に配列された複数の独立した環状要素から成る、特許請
   求の範囲第３項に記載のアトリションミル。 ５）前記取り外し可能な部材に軸方向に圧力を加えるた
   め前記管部材に設けられた締付は手段を具備する特許請
   求の範囲第３項に記載のアトリションミル。 ６）前記締付は手段を固着するため、前記管部材に設け
   られた固着手段を具備する特許請求の範囲第５項に記載
   のアトリションミル。 ７）？＋媒用の管路手段を具備し、該管路手段は前記管
   部材によって部分的に限定される、特許請求の範囲第６
   １項、に記載のア）　ＩＪジョンミル。