JPS62501617A - 円板粉砕機のといし車の装着法 - 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】 円板粉砕機のといし車の装着法 本発明はどいし車、より詳細には円板粉砕機ザなわちアトリシコンなどの高速粉 砕機のといし車の装着法に関する。

円板粉砕機は初期のブーアストーン製石うすの現代版であり、といしに代えて高 速瓜回転用の鋼製円板を用いるので、応用範囲がさらに拡大している。といしが これまで高速回転で使用されなかったのは、遠心力と熱応力荷重に対する強度不 足のためである。ゴム、プラスチック、木材バルブなどの有機材料の粉砕のよう に、さまざまな用途で、若しといしが高速回転で使用できれば、金属製円板より 優れている。本発明の目的は成形といし車またはビトリフン？イドといし車のい ずれか一方を用いた円板粉砕機すなわちアトリションミルの高速運転法を提供す ることにある。

背　景　技　術 従来、といし車を支持部材の適所に把持するためにフランジとといし車自体の間 隙に溶融したいおう、鉛などをｔ１人していた。といし車の取付は部の直径はわ ずかに拡大しであるので、溶融材はといし車をより確実に把持し、といし車が脱 落する危険がなくなる。この装着法は米国特許第１，８１４，５８７号に開示さ れている。

といし車を支持板に固定する別の方法は、粉砕によるひずみとａＶを軽減するク ッションとして、ゴムなどの特殊加工材の層を用いる。さらに、高応力と大トル ク負荷が予想される場合は、といし車の外径にワイヤなど適切なパインディング を配設づる。この方法は軟質で強度の低いといし車を把持する場合にも用いられ る。

異なる粒度の粒状物質の製造法には多数の公知技術があり、代表的な方法はクン バランド式チ〕ツバなどの簡単な機械式チョッパである。ただし、クンバランド 式チコツパの用途は粒度の比較的大きい粉末の製造に限られてＪ３す、また保守 費が２２ｊ高である。当業者による別の方法は、液体窒素または液体炭酸を含む 極低温粉砕を行い、次に機械的手段で低温脆性粒子を粉砕する。この方法は技術 的には有効であるが、一般の粉砕用には高価過ぎるという欠点がある。また別の 方法では、２個のロール粉砕機を用いる。この方式では、表面をのこ歯形に加工 した２個の金属製ロールの間隙に被粉砕物を供給する。ロール粉砕機に供給され た粒子はロールが与える引張りおよび引裂作用で粉砕される。ロールを通過した 粒子は所望の粒度にふるい分けされるが、粒度は通常は、４０−５０メツシユで ある。

また別の先行技術は、米国特許第４，０４９，５８８号中に開示されたように、 湿式粉砕法である。この特許では、硫化ゴムを粉砕して微粉にするとき、先ずゴ ムを膨潤液で予め膨潤し、次に膨潤粒子を分散させたのち、分散、膨潤した粒子 を粉砕する。米国特許ｊ￥！４，０４６，８３４号に記載された湿式粉砕法では 、ゴム粒子の水性混合物を２偶の円板（１個は回転式とし、他の１１１１１１は 固定式）の間を通過させる。

２個の円板粉砕機を用いた湿式粉砕法によって微粉はｙＩられるが、この方法の 欠点は生産性が低いことである。

すなわち、生産性向上のために大直径のといし車が必要であるが、大直径のとい し車の強度は高速回転で生ずる応力に耐えられない。米国特許第３，６１５，３ ０４号は成形されたといし車の欠点について記載すると共に、といし車の破壊防 止法を開示している。この防止法では、ガラスファイバと樹脂から作られたバン ドをといし車の円周部分に用いている。

したがって本発明の目的は、成形されたといし車を高速粉砕機に装着する方法を 提供することにある。

本発明の別の目的はといし車が回転軸の端部の適所に装着でき７７いとき、最適 の装着法を提供することにある。

本発明によるといし車は装着前に２個またはそれ以上にセグメント化できる。

また本発明の目的は硫化ゴム、プラスチックなどの有機物を高速回転のといし車 で粉砕する手段を提供することにある。本発明の他の諸目的は次に詳述する説明 を理解することによって当業者に明らかになるであろう。

発明の開示 前述した本発明の諸目的は、工作機械業界で通常用いられるテーバと類似するテ ーバを用いて達成できることが明らかになった。適当なテーバは用途によって次 の二杆類のいずれか一方を選択する。自己保持型テーバは、「保持手段を用いる ことなく、摩擦によって適所に把持するための最小限の角度を備えるテーバ（通 常、緩やかなテーバと呼ぶ）」と定義される。また急傾斜のテーバは「釈放が容 易または自動的に釈放するために十分な角度を備えるテーバ」と定義される。前 述のようにテーバの使用は公知の業界技術であり、テーバの使用についてのより 詳細な説明は「機械ハンドブック（ＨＡＣＨＩＮＥＲＹ’５ＨＡＮＤＢＯＯＫ） 　Ｊ　（第１９版１６１８−・１６９２頁）にある。テーバ利用の一例として、 別個の部品がストレート形といし車の外径と係合すると同時に、該部品の外径に 適当なデーパが付けられている。工作機械業界では、これらの工具要素をドリル 、テーバ、旋盤センタなどの小型工具と機械部品の一部に用いて、主軸またはソ ケットの整合テーバに密接するように配慮し、それによって工具、または機械部 品とその支持部材を正確に整合すると共に、工具駆動のための摩擦抵抗をいくぶ んなりとも与える。工作機械業界において上記の両テーパ要素は通常小型で金属 製であり、しかも摩擦抵抗は考虞するが、お１部分への圧縮荷重が無視されてい る。

圧縮強さは大きいが引張り強度が極めて低いといし車に対して、上記テーバの圧 縮特性を応用する。すなわち金属製の外部めすテーバ要素を用いてといし車に元 応力を与える。この場合、該要素はといし車自体と比べてモジュラスが高い。テ ーバによってといし車にかかる圧縮荷重は、めす要素による引張応力と平衡する ので、といし車は一体構造の必要性がなくなり、２個またはそれ以上のセグメン トで構成できる。この装着法と対照的な通常の方法は、主軸に設けた中央アーバ 取付穴によるものである。アーバ軸は通常ねじ付でナツトを備えており、該ナツ トは一対のフランジを側面に締付けて、といし車を駆すＪする。

本発明による好ましい実廠例において、装着手段は鋼製テーパリングを含む。該 リングはその内径がストレートに切削され、といし車の外径と整合する。またリ ングの外径は１／３．４２（１フィート当り３％インチ）のテーパを付ける。リ ングの肉厚はといし車の肉Ｊ９によって異なり、またリング全体にわたりデーパ は上端縁から始まる。

リングは直径に沿って二分割されるほか、各端部から６．３５　ｍｍ　（ｚイン チ）切削されている。２個のセグメント、リングと共に第三のリングが設けられ ている。該リングの内面はしグメント、リングと同一のテーパに切削されている 。該リングはまた埋込み式取付ボルトを備えている。該リングをセグメントリン グに装着したのち固定式または回転式支持板にボルト締めすると、該リングがセ グメントリングをといし車に圧縮し、といし車を圧縮状態に置く。これによって といし車を外部から駆動できる。従ってデーパによってといし車にかかる圧縮荷 重はといし車の回転時の遠心力によって生ずる引張り応力と平衡する。

図面の簡単な説明 第１図はテーパといし車を装着した場合の断面図である。

第２図は従来のといし車を別個のテーパ要素と共に装着した場合の断面図である 。

第３図はテーパ部にかかる種々の力と支持反作用を示すＦＡ図である。

第４図はテーパ部にかかる種々の力と支持反作用をめるための力の多角形ぐある 。

第５図は圧縮応力を発生するようにといし車を流体式クランプと共に装着した場 合の断面図である。

図面の簡単な説明 第１図はテーパといし車を示す。通常のといし車（１）の外周（２）に本発明に よるテーパが付けられている。といし車（１）は回転式テーブル（３）上に配置 され、該テーブルは軸（４）の周りを回転づる。といし車（１）は支持リング（ ６）によってテーブル（３）上に装着され、該支持リングはといし車（２）のテ ーパと整合り゛るように切削済みである。また支持リング（６）はねじ付ねじ（ ７）で回転式デープル（３）上に取付けられているが、該ねじ（７）は支持リン グ（６）のねじ穴（８）を通り、回転式テーブル（３）のねじ穴（９）にねじ込 まれる。といし車（１）をテーブル（３）にしっかりと固着するために、適当数 の取付ねじ（７）を支持リング（６）の周りに配置する。作動について説明する と、図示のといし車（１）の上に別個のテーパといし車を配設し、といし車間距 離は粉砕作用を行うために十分なものとする。上部といし車は非回転式保持板に 固定されるので、下部回転といし車とＦ部固定といし車の間隙で粉砕作用が行わ れる。

第２図に示す別の実施例において、従来のといし重（１）はテーパがない通常の 円筒形状である。第１図と同じく、第２図のといし車（１）は支持リング（６） によって回転式テーブル（３）に装着され、また複数個のねじが支持リング（６ ）を貫通し、支持リング（６）を回転式デープル（３）に固定している。しかし 、第２図では別個の割リング（１１）が配設してあり、該リング（１１）は支持 リング（６）とテーパ係合する。該リング（１１）はといし車（１）を囲続づる リングであり、１１１銅、ステンレス鋼などの適当な材料から作られる。またリ ング（１１）の内周はといし車（１）の外周よりわずかに小さい。またリング（ １１）とといし車（１）の１着を容易にするために、リング（１１）の円周に約 ３、Ｔ７５＃ｌ＋１（％インチ）の切れ目を設ＧＪる。といし車（１）とリング （１１）をデープル（３）上に配置したのち、支持リング（６）を締めイ」りる と、リング（１１）の切れ目が挟まり、といし車（１）がテーブル（３）にしっ かりと固着される。

第１−２図の両実施例において支持リング（６）の目的はといし車に均等に元応 力を与え、それにより引張り力がといし車の全周にわたり均等に働くようにする 。支持リング（６）がといし車（１）に元応力を与えると、といし車（１）は回 転時に発生する遠心力を平衡できる。

第３図は第１図のといし車または第２図のリング（１１）のデーパ部に働く種々 の力と反作用を示す線図である。

第３図に示す力は下記の公式に従ってテーパ部に作用する： テーパをＰの方向に移動し、力１」を相殺するために要する力Ｐは第４図に示す 力の多角形を用いて決定できる。

三角形の三面のＦｉ！擦角はａｔ、ａ２、ａｔである。反作用Ｋｌ、Ｋ２、Ｋ３ も第４図のノｊの多角形から決定できる。

緩やかなテーパすなわち非釈放形テーバを得るためｂの値を８１とａｔの合計値 より大きくづる必要がある。

表現を変えれば、ｂの値はａの値の２倍以上とする。一方、自動釈放形テーパを 与えるため、ｂの値は２ａの値ずなわちａ　Ｉ　＋８３の値以下にする必要があ る。

またといし車に圧縮荷重を加えるために外部要素と共に液体式または空気式クラ ンプ装置を用いることも本発明の範囲内である。

第５図に示す流体操作式クランプは、といし車の装着時Ｊ３よびＰ２速回転時に といし車の円周に圧縮荷重を加えるためのものである。第２図の場合のように、 従来型といし車（１）は締め付はリング（６）によって回転テープル（３）上に 装着される。該締め付はリング（６）はテーブル（３）に固着しである。しかし 、第５図に示す締め（ｑけリング（６）は流体用伸縮管（２１）を保持してＪ３ す、該伸縮管（２１）は弁（２２）と連通′丈る。さらに弁（２２）は照号（２ ３）の部分で適当な圧力源と３！ｉ！絡するので、該伸縮管（１１）を押し広げ て締め付はリング（６）に密着させると共にといし車の円周をも囲繞させること ができる。締め付はリング（６）の目的は第１図と第２図の実施例のように、元 応力をといし車に均等に加えることにある。圧力を加えて所望の元応力荷重に達 すると、弁（２２）が閉じて、といし車の回転時でも元応力が保持されるので、 前述のように回転時に発生する遠心力と平衡できる。

本発明によるといし車の装管法は広範囲のといし車のサイズと回転速度に応用可 能である。たとえば、代表的なといし車の直径は１５．２４　ｃｍ　〜９１．４ ４　ｃｍ　（６〜３６インチ）である。機械要素のめ覆部材は運転条件下で発生 する遠心力などの応力に耐えるように設計する必要がある。

本発明による方法は軟質といし車など引張強さの低い成形といしにも適用可能で あり、この種のといしの高速回転を可能にする。本発明により、圧縮強さが許す かぎり有効作業速度は最適のものを選択可能となった。最適速度はといし車の直 径によって異なるが、代表的な速度は毎分１２００〜３６００回転である。

本発明による粉末製品の生産母はといし車の直径の関数である。現在使用されて いるといし車は直径１５．２４　ｃｍ（６インチ）で、毎時的２９．４に’ｌ　 （６５ボンド）の粉末製品を生産づ−る。本発明による方法によって大直径のと いし車の使用が可能となり、生産Ｍは毎時的１５８．７Ｎｇ（３５０ボンド）に 達することが判明している。従来、大直径のといし車にＪ：る粉砕作業は鋼製の 円板を用いていたが大量の粉砕作業には強度が不十分であり、摩耗が甚だしい。

粉末製品の生産ムｌはまた、といし車の回転速度の関数である。従来の鋼製円板 は毎分３６００回転で回転可能であるが、といし車目速度による遠心力で破壊す るおそれがある。最適生産のための好ましい回転数は毎分３６００回転であるが 、回転数の厳密な規定は不要である。被粉砕物の種類、所望の粒度、といし車の １ナイズと成分などによって所要回転数が決まる。といし車にかかる応力はとい し車の泊径または回転数のいずれか一方の２倍に等しい。

粉砕要素は２個の間隔調節式といし車を含有し、その１個は固定式であり、残り １個は回転式である。代表的なといし車はビトリファイド炭化けい素を含む。と いし車の粒度は最終製品の所望の粒度によって１６〜１２０の範囲で決める。原 料をといしの中心から外周に移動するために、といし車に複数個のみぞを設る必 要がある。これらのみぞはといし車の中心から接線方向または半径方向に切欠さ れる。みぞの所要数はといし車の直径により異なる。直径１７．７８　ｃｍ　（ フインチ）のといし車を例にとれば、−１００メツシユのゴムを毎時２２．６８ 　Ｎ（５０ボンド）生産づるために、６個のみぞで十分である。ざらに大直径の といし車の場合、みぞの所要数は８−２４個に増加する。またみぞの深さは３． １７５−６．３５ｍ（１４−Ｈインチ）、幅は６．３５−１２．７Ｍ（メインチ ）の範囲内で選択できる。

本発明による方法は木材バルブと硫化ゴムの粉砕に用いられるほか、プラスチッ ク樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ タジェンブレフタレート、ポリボネート、テフロンなど）の粉砕に用いられる。

本発明によるゴムまたはプラスチックの粉砕工程は大も（の熱を発生づるので、 粉砕のときといし車を冷却および潤滑する潤滑材が必要である。水は優れた潤滑 材であり、また粒子をといし車へ移送する担体として動く。水の所要量は粉砕機 のサイズと処理能力の関数である。水は好ましい潤滑材および担体であるが、他 の流体、たとえば高沸点の有機流体、も使用できる。

本発明の特徴などについて下記の実施例に基づいてさらに説明する。なおこの発 明はこれらの特定の実施例に制約されるものではない。

〔例工〕

この試験ではモアハウス社（ＨＯＲＥ　ＭＯＵＳＥ）製標準型コロイド粉砕ｉ　 （Ｂ／４００型）を使用した。本機の粉砕要素は２個の間隔調節式といし車から 成り、その１個は固定式で残り１個は毎分３６００回転で回転可能である。とい し車と回転部材との取付けは、通常のねじ付主軸ナツト配置による。回転式とい し車を取りはずし、外径（頂部の小径部）に％（１フィート当り　１３Ａインチ ）のデーパをつけた。テーバ加工は業界で使用される標準に基づき第１図に示す 方法で行われた。直径１７．７８　ｃＩｎ（フインチ）の鋼製リングは内径にイ の整合テーバを付けたのち、といし車に重着させ、プラテンにねじで固定された 。なお該リングを貫通する該ねじを締め何【プることによってといし車はテーバ 圧縮状態に置かれた。といし車間距離が最小限に調整されたのち粗粒の顔料が供 給された。本機にＪζる粉砕製品の均一度は予想通り極めて平滑であり、通常の といし装着法による製品と同等の品質が得られた。

〔例■〕

使用機械と手順は例■と同一であるが、相異点は回転式といし車を直径方向に分 割して２個のセグメントを作ったのち装着したことである。本機による最終製品 の均一度を調べたところ、非セグメントといしによる製品と同等であった。これ はといし車がテーバ圧縮を受けるため従来のひび割れ問題がなりつたことによる 。

〔例■〕

スブラウト、ワルドロン社（ＳＰＲＯＵＴ、Ａｌ０ＲＯＮ＆Ｃｏ、。

／ＮＣ）が製造した標準型で直径３０．４８ｃｍ（１２インチ）の研究室リファ イナ式アトリションミルを毎分３６００回転以下のさまざまな回転数で運転した 。本機は例工に記載の機械とほぼ同様であるが、相異点は標準品の粉砕要素が複 数個の金属板であり、該金属板は適所にポルｌ−締めされて固定式円板と回転式 円板とを形成する。両円板が耐えられる遠心力の大きさは下記の物理の一法則に 従って例■の遠心力の４倍以上である。（１）直径を一定にすると、応力は速度 の二乗に比例づる。（２）速度を一定にすると、応力は直径の二乗に比例する。

たとえば、回転速度がｆｎ分３６００回転のとぎ、直径３０．４８ｃｍ（１２イ ンチ）は直径１５．２４ｃｍ（６インチ）の２倍であるが、応力は４倍になる。

なＪ３ｍ械バルブを本機で粉砕する過程で、円板間距離を最小限にした場合、マ ット状のバルブ繊維を除去づるために、３回のパススルーが必要であった。

本機の金属板を取りはずして、直径３０．４ｃｍ（１２インチ）のといし車を装 した。固定式といし車と回転式といし車は外径にＭ（１フイートに対し３インチ ）のテーパが付けられ、直径３５．５６（１４インチ）の鋼製リングのテーパめ ず部分と整合する。といし車に圧縮荷重を与えるために、例と同一の装着方法が 用いられた。といし間距離を最小限にした場合でも、ワンパスでバルブが得られ 、繊維のマット化も起らなかった。

（例■） 例■と同様に、回転式といし車は２個のセグメントといしを用いた。最終製品は 例■の一体成形といしによる製品と同等であった。

〔例Ｖ〕

例■と同じメ−カーが造した３６−２型生産サイズのアトリシコンミルを使用し た。複数個の金属板を本機から取り除き、代わりに２個の直径６０．９６ｃｒｎ （２４インチ）のといし車の外径を側面に対して垂直に切削した。第２図に示ず ように、第三の金属製リング（１１）の外径に１／３．４２（１フィート当り３ ２インチ）のテーパを付け、といし車の外径と整合させ、該リング（１１）を直 径６６．０４ｃｎ（２６インチ）の１リングのテーパめづ部分とといし車との間 に配置した。この組立品は例に記載した方法で本機に装着された。また回転子は 毎分３６０回転の直径６０．９６ｍ（２１１インチ）のといし車を担持し、例■ に記載した物理学の法則に従う。金属板を備えた研究室リファイナーを用いたと き３回のパスを要したが、本機はワンパスで正常なバルブを連続生産した。

〔例Ｖｌ） 例■と例ＩＶと同様に、回転式といし車は２個のセグメントといしを用いた。ワ ンパス当りのバルブは例Ｖに記載の一体成形といしによるバルブと同等品が得ら れた。

〔例Ｗ） バラエル・ブラザーズ社（ＢＡＵＥＲＢＲＯＴＨＥＲ３）が製作した１４８−２ 型直径２Ｇ、３２ｃｍ（８インチ）の粉砕機を使用し、直径１７．７８ｏｎ（フ インチ）のといし車を装備した。といし車の装着は例と第１図に説明よび図示し た方法で行った。本機は３０馬力、毎分３６０回転の電動機を動力源として装備 した。

といし間距離が密着状態になるように調整したのち、１０メツシユのタイヤ粉末 を毎時２７．２に９（４０ポンド）の割合で供給した。また毎分１９（０，５米 ガロン）の割合で木櫟に給水した。最終製品は粉度−１００メツシユの高粘度で クリーム状のペーストであった。

本発明の請求の範囲内で、以上に述べた以外の各種の手段を利用できることは当 業者によって了承されよう。

ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２゜ ＦＩＧ、３゜ ＦＩＧ、４゜ 補正″ｒＮ１の写しく翻ん（文〉提出書（特Ｗ１法第１８４条の７第１項）昭和 ６ｊ年　慢シ　５Ｂ 特許庁長官　黒　１月　明　雄　殿 １　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８６１００００８ ２　発明の名称 円板粉砕機のといし車の装着法 ３　特許出願人 （１所　アメリッツ合衆国フロリダ州３２０５５レイク・シブイー、レイク・モ ンゴメリー　・ドライブ　１０１６氏　名　ライン、ジＩ−ムズ・シー ４代理人 ０　所　東京都千代ＩＩＩ区永田町１丁目１１番２８号相互第１０ビルディング ８階 ６　添付書類の目録 １　円板粉砕機などの高速粉砕機において、従来の金属板と同等の力に耐えるよ うにといし車またはセグメントといしを装着する方法において、 といし車の装着時に径方向圧縮荷重を十分に与えて、運転中に生ずる引張荷重を 平衡させることを含む、改良した装着方法。

５　硫化ゴムを直径が少なくとも１５．２４　ｃｍ　（６インチ）の２個のとい し車の間隙で粉砕することを含み、しかも上記といし車が装着時に径方向圧縮荷 重を受けるとともに少なくとも毎分１２００回転の割り合いで回転することを特 徴とする硫化ゴムの粉砕方法。

手続補正書 昭和６１年　９月！９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １円板粉砕機などの高速粉砕機において、従来の金属板と同等の力に耐えるよう にといし車またはセグメントといしを装着する方法において、 といし車の装着時に十分な圧縮荷重を与えて、運転中に生ずる引張荷重を平衡さ せることを含む改良した装着方法。 ２請求の範囲第１項に記載の装着方法において、圧縮荷重がといし車自体を含む テーパ要素で与えられることを特徴とする装着方法。 ３請求の範囲第１項に記載の装着方法において、圧縮荷重がといし車以外のテー パ要素で与えられることを特徴とする装着方法。 ４請求の範囲第１項に記載の装着方法において、圧縮荷重が液体式または空気式 クランプで与えられることを特徴とする装着方法。 ５硫化ゴムを直径が少なくとも１５，２４ｃｍ（６インチ）の２個のといし車の 間隙で粉砕することを含む硫化ゴムの粉砕方法。 ６円板粉砕機などの高速粉砕機において、従来の金属板と同等の力に耐えるよう にといし車またはセグメントといしを取り付ける装置において、 といし車の装着時に十分な圧縮荷重を与えて、運転中に生ずる引張荷重を平衡さ せる手段を含む改良した装置。 ７請求の範囲第６項に記載の装置において、といし車に圧縮荷重を与える手段が テーパ要素であることを特徴とする装置。 ８請求の範囲第６項に記載の装置において、といし車に圧縮荷重を与える手段が クランプであることを特徴とする装置。