(57)【要約】【課題】まったく新しい独創的な方法として認識される、原材料を生成するための、反転可能または非反転性の、二次ハンマミルおよび三次ハンマミル両方のハンマミルを提供すること。【解決手段】ホッパー（１０）とハウジング（８）を有する二次または三次ハンマミルであって、ハンマ（３）が半径方向に配置された第一下側ロータ（１）と、ブレード（６）が半径方向に配置された上側ロータ（５）とが、ロータの回転時、粉砕する材料が第二ロータによって第一ロータ上に投入されるように、配置されている。ブレードの数は、ハンマの数に等しく、第一ロータと第二ロータの直径の間の関係は、ミルが二次ミルである場合は１．５〜２：１であり、ミルが三次ミルである場合は４〜７：１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料を生成するための、２基以上のハンマを有する反転可能および非反転性のミルであって、当該ミルが、窓（９）を有する負荷ホッパー（１０）とハウジング（８）とで構成され、当該ハウジング（８）に、主ロータ（１）と、相対周囲軌道（１’）と、耐磨耗保護部（２）と、ハンマ（３）と、外装（４）と、第二ロータ（５）と、相対周囲軌道（５’）とが含まれる、ミルにおいて、
前記２基のロータ、すなわち大きい方の下側の前記主ロータ（１）と小さい方の上側の前記第二ロータの周囲軌道（１’）の直径の比が、扱う原材料のサイズに応じて可変であり、二次ミルの場合に約１．５〜２、三次ミルの場合に約４〜７であり、
前記２基のロータ（１）、（５）の周囲軌道（１’）、（５’）が、互いに非常に接近して配置され（約２〜３ｃｍ）、
第二ロータに、前記主ロータの前記ハンマの数に等しい数のブレードと、内部に傾斜する上端部（７’）を有する１つまたは２つの横部誘導曲線部（７）が設けられ、かつ周囲軌道（５’）に接線方向に結合され、
前記ハンマと前記外装壁が従来のように接近しておらず、
前記ハンマから前記外装壁までの距離を大きく設定し（少なくとも４ｃｍ）、
前記耐磨耗保護部（２）が、前記ミルの内部幅に等しい幅を有する、
ことを特徴とする、ミル。
【請求項２】
２基以上のハンマを有する二次または三次の請求項１によるミルにおいて、前記２基のロータ、すなわち任意の時点において前記主ロータ（１）と前記第二ロータ（５）の同期状態を回復できるようにするための適切な基準切り欠きが付加されることにより、機械を反転性にできることを特徴とする、ミル。
【請求項３】
２基以上のハンマを有する二次または三次の請求項１によるミルにおいて、前記第二ロータ（５）に、頭部側の寸法が小さくなるような長手方向沿いの直線テーパー形状を有する前記ブレード（６）が設けられていて、従って前記ホッパー（１０）からの原材料の流れとの干渉が起きないことを特徴とする、ミル。
【請求項４】
２基以上のハンマを有する非反転型の二次または三次の請求項１によるミルにおいて、長方形の形状および断面の前記ブレード（６’）が、取り外し可能であり、かつ回転軸のブレードホルダに取り付け可能であり、当該ブレードホルダが、望ましい傾きとして約５０％の傾斜した頭部を有する、ことを特徴とする、ミル。
【請求項５】
２基以上のハンマを有する非反転型の二次または三次の請求項１と４によるミルにおいて、２つの誘導部（７）の一方の下端に、前記ハンマの前面に原材料を向ける機能の装置（１１）が取り付けられることを特徴とする、ミル。
【請求項６】
２基以上のハンマを有する非反転型の二次または三次の請求項１、４、５によるミルにおいて、前記ハンマ（３’）がテーパー状（片面が他方の面に対して傾いている）に実現されることを特徴とする、ミル。
【請求項７】
２基以上のハンマを有する二次または三次の請求項１〜６のいずれか１つまたは複数によるミルにおいて、上から（前記負荷ホッパーから）落下する原材料が前記第二ロータ（５）の前記ブレード（６）、または非反転性ミルの場合には前記ブレード（６’）によってインターセプトされ、当該ブレード（６）または（６’）が、原材料を大きな速度で円軌道に導き、ただちに重心ポイントＬから前記ハンマの前面に接線方向に発射し、このとき前記投入速度の成分が前記ハンマの前記周速度に加わることによって衝撃速度が増大する（前記三次ミルにおいてはこの速度は９０ｍ／ｓ以上にできる）、ことを特徴とする、ミル。
【請求項８】
２基以上のハンマを有する二次または三次の請求項１〜７のいずれかによるミルにおいて、前記ブレード（６）または非反転性ミルの場合には前記ブレード（６’）からの原材料のインターセプトを容易にするために、上記の前記投入速度の前記成分を利用することで、前記衝撃速度を増大させずにそのままとし、前記主ロータ（１）と前記第二ロータ（５）の前記周速度、または前記ロータ自体の回転数を減じる（特に前記二次ミルの場合は約半分にできる）ことが可能であることを特徴とする、ミル。
【請求項９】
２基以上のハンマを有する二次または三次の請求項１〜８のいずれかによるミルにおいて、前記ホッパー（１０）内の原材料の送りの流れが、前記窓（９）が存在する側とは反対の壁沿いに維持され、かつ当該流れの幅が既知のタイプと比較してずっと狭く、より詳細には、原材料の前記流れが前記ホッパーの左側の壁沿いに落下する場合には、前記ブレードの回転方向は左回りであり、逆に原材料の前記流れが前記ホッパーの右側の壁沿いに落下する場合には、前記ブレードの回転方向は右回りであり、これらのことによって前記ブレードによる原材料のインターセプトが向上する、ことを特徴とする、ミル。
【請求項１０】
２基以上のハンマを有する二次または三次の請求項１〜９のいずれかによるミルにおいて、粉砕する原材料の分割を避けるために前記外装壁（４）が前記ハンマから離れていて、従って、原材料の生成が完全な衝撃により起こる（破断張力のタイプが接線方向ではなく法線方向）、ことを特徴とする、ミル。
【請求項１１】
２基以上のハンマを有する二次または三次の請求項１〜９のいずれかによるミルにおいて、原材料をハンマ（３）または（３’）の前面に投入することと、２つの周囲軌道（１’）と（５’）の間の距離が短いこととによって、投入と衝撃の位相が最適化される（制御不能時の影響が低減され、衝撃の到着点が最大の精度となる）、ことを特徴とする、ミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明が属する技術分野）
本発明は、原材料を生成するための、反転可能および非反転性の、二次ハンマミルおよび三次ハンマミル両方のハンマミルにおける改良であって、原材料の送りの流れをインターセプトするための特殊な回転装置を使用し、当該回転装置が、回転の周速度が小さく自由端の厚さが薄いテーパー状のブレードを有し、かつ、ハンマが通過する瞬間のみ不連続的に原材料をハンマの前面に激しく発射できる、改良に関する。
【０００２】
（従来の技術）
現在、原材料の生成に使用される衝撃式ハンマミルは、二次および三次のいずれについても大きな問題点がある。すなわち、再循環の割合が高く、生産性に影響を及ぼしていること、得られる生成物におけるダストの割合が高いこと、作動時にミルによって放出される莫大な量のダストに起因する環境に与える影響と作業環境における作業者の健康の保護の問題、得られる生成物の粒度分布が悪く、多面性を持つ（細粒が少なくダストが過剰）こと、ハンマと外装壁の大きな磨耗である。
【０００３】
効率の悪い主な原因は、原材料を粉砕するために必要なハンマの周速度が大きく、原材料を容易にはハンマの前面に通過させることができないことである。従来の粉砕システムに代わり、原材料がハンマの前面によって打撃されるため（出願者によって行われた研究に示されている）、上記の問題点すべてが解決された。
【０００４】
三次ミルにおいては、最大３０ｍｍまでの直径の砕石を処理するためには、約７０ｍ／ｓの周速度に達する必要があり、最大で数百ｍｍのオーダーの砕石の場合には約４０ｍ／ｓに達する必要がある。このような速度は、これらのサイズの原材料が極めて短い時間に（三次ミルの場合に約０．０３秒、二次ミルの場合にその約２倍）ハンマの前面を通過するには高すぎる。
【０００５】
例えば砂を生産するための２基のハンマを有する三次ミルなど、ミルの動作のシミュレーションがパーソナルコンピュータによって行われ、確認すべき物理現象が明確になった。ミルの中に砕石が入ると、ただちに一定量の原材料がハンマによって打撃され、そのハンマが、すぐ上の落下中の砕石粒子と干渉し、粒子の自由落下速度が遅くなる。すなわち、インターセプトされていない上の粒子の間との干渉現象が生じ、この現象の存在は、前述した（特に）回転の周速度と、ハンマの頭部の厚さと、上から自由落下により送られる砕石の流れの幅とに強く関連する。これらの砕石の粒子は、単位時間あたりにハンマが打つ頻度が高い（２基のハンマの三次ミルの場合に約３０回／秒）ため、一様にはならない。さらに、特にハンマの縁に磨耗の丸みが付き出すと、砕石がハンマの前面によってほとんど捕捉されないようになり、砕石は浮遊し、ロータの周囲軌道とミルの外装壁との間の溝に入り、粉砕サイズを決める次第に狭くなる空間を通って落下する。このことから、従来のミルでは、ハンマの周囲軌道に外装壁を接近させて設計する必要がある（この間隔が粉砕される原材料のサイズを決めるためと、ハンマの上部の磨耗を補正するため）。
【０００６】
この従来の粉砕システムでは、（従来の技術）の冒頭に述べた多数の欠点が避けられない。
【０００７】
（課題を解決するための手段）
本発明の目的は、前述したさまざまな問題点すべてを、異なる生成システム（全体としては従来の粉砕を用いた打撃ではなく、ハンマーの前面で打撃を与える）を通じて完全に解決することのできる、まったく新しい独創的な方法として認識される、原材料を生成するための、反転可能または非反転性の、二次ハンマミルおよび三次ハンマミル両方のハンマミルである。
【０００８】
干渉現象、従って粉砕を左右する前述の問題点（回転の周速度が大きいこと、ハンマの頭部が厚いこと、送られる材料の流れの幅）を念頭に置いて、原材料のインターセプト用の特殊な回転装置を使用する。この回転装置は、従来のミルの回転装置と似ているが、インターセプトする部品（ブレード）を有し、回転の周速度が小さいこととを特徴とし、頭部の厚みが薄く、すべての材料が幅狭の送りの流れによって送られる。インターセプトされた原材料は、ハンマの前面に激しく発射できる。この発射は不連続に、すなわちハンマが通過する瞬間（このとき頭部に原材料が当たっていない）にのみ起こり、このために、ハンマーの頭部が通過する原材料に当たらない。従って原材料の粒子間に干渉が生じない。このように原材料の効果的なインターセプト装置を採用することによって、ハンマの前面での打撃が確保され、従って干渉の問題が解決される。
【０００９】
ハンマの前面での打撃を達成することにより、粉砕を行う従来のシステムに関連する前述した問題点すべてが解決される。すべては、コンピュータによる動作のシミュレーションを使って行われた研究のみならず、実現したハンマミルの試作品に実施されたテストから、出願者が得た結果によって完全に確認された。
【００１０】
以下に、このように得られた特別に優れた結果を、一般的な従来のミルとの比較において示す。
【００１１】
−  生産量が、約２倍（新しいハンマの従来のミルと比較して）〜約３倍（消耗したハンマの従来のミルと比較して）に増大。
−  再循環がほとんどゼロに近い。
−  同じ生産を行うのに要する電気エネルギが約半分に低減。
−  最終生成物におけるダストが約７０％低減。
−  ミルから外部環境に放出されるダスト量がほぼゼロ（環境への影響の大幅な低減と、作業環境における作業者の健康の保護）。
−  良好な多面性生成物が得られる。
−  原材料の粒度分布が良好。砂の細粒の割合が上昇。異なる粒度分布を得ることができ、これは衝撃の速度によって決まる（モーターのプーリーを変える）。
−  ハンマと外装壁の磨耗の減少。具体的には、従来のシステムにおいて磨耗が発生する程度と比較して、生産、電気エネルギ、ダスト、多面性、粒度分布などにおける安定性に関して何らの不都合も生じない程度に減少する。
【００１２】
この新規の（完全に衝撃式の）システムは、従来の粉砕システムに関連する大きな問題点すべてを上記のように完全に解決することに加えて、多数の利点を有し、以下にこれを説明する。
【００１３】
この革新的なミルは、ハンマを有する従来のロータ以外に、その上にわずか数センチメートルの距離を隔てて、第二ロータ（インターセプト用の回転装置）を有し、その直径は、扱う原材料のサイズ（二次ミルの場合はやや小さく、三次ミルの場合はずっと大きい）によって決まる。この第二ロータには、歯式伝動装置（ｔｏｏｔｈｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の特殊な部品を通じて主ロータと同期する（単位時間あたりの回転数が同じ）、ハンマの数に等しい数の特殊なブレードセットが設けられている。この第二ロータの主要な特徴は、上からの原材料を受け取り、円軌道に導き、それをミルのハンマの前面にほぼ垂直に発射することである。図１で留意すべき点として、ハンマの速度の方向におけるベクトル成分は、投入の速度の同じベクトルと比較してわずかに小さい（約５〜７％）。つまり、投入の速度は、強度と方向で、原材料を打つハンマの周速度にほぼ完全に加わる。第一衝撃においてすでに材料の粉砕が約７０％に達していることを考慮すると、上述されている特徴の主な結果は次のようになる。
【００１４】
−  投入の速度が加わることを考慮すると、原材料を破壊するために必要な衝撃の速度を維持しながら、ミルの回転の周速度を大きく低減でき、特に二次ミルではほぼ半分にできる。これにより主な利点として、原材料をハンマの前面に容易にかつコントロールして送ることができる（干渉現象の原因である大きな回転周速度を低減する方法については前述のとおり）。さらに、三次ミルにおいては、このシステムでは、小さなサイズ（約１０ｍｍ）の砕石を使用して運転できる。ミルの回転の周速度を低減させずに（原材料が小さいときにはインターセプト用の回転装置内を容易に通過できるため低減させる必要はない）、前述の投入によって追加される速度を利用すると、現時点で達成されている速度（９０ｍ／ｓ以上）に達することができる。これらのことから、実際に市販されている衝撃式ミルでは得ることのできない細かい砂を生成できる。
−  材料がハンマの前面にほぼ垂直に投入されることにより、衝撃の段階における接線方向の張力（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｔｅｎｓｉｏｎ）を低減でき、この結果として、粉砕された原材料の多面性が向上し、ダストが減少する。
−  前述の２基のロータが非常に接近しているため、対象物の到着点（衝撃点）が最大の精度で保証され（わずか数センチメートル）、この結果として、投入と衝撃時の制御不能時の影響が改良される。
【００１５】
上記およびその他の特徴と利点は、添付されている図面と以下の説明から明らかになるであろう。各図は例示のみを目的とし、本発明はこれらの図面に限定されない。
【００１６】
（発明を実施するための形態）
以下の説明では、説明を簡潔にするため、図１と図２の二次ミルについて詳細に説明するが、この説明は、図３と図４の三次ミルにも一般的に当てはまる。図１および図３と、図２および図４では、機械の各部に同じ参照番号を使用した。
【００１７】
図１と図２の二次ミルにおいては、主ロータ（１）と、相対周囲軌道（１’）と、（カバーフライホイール）耐磨耗保護部（２）と、２基（が望ましいが３基以上でもよい）のハンマ（３）と、外装壁（４）と、現在のミルに含まれる他の機械的な部品（番号は付されていない）とが示されている。考慮すべき点として、従来のミルには必須である、ハンマに接近した外装壁は、粉砕に使用されないため存在する理由がない。この壁は、ハンマからできるだけ遠い距離に固定される（二次ミルと三次ミルのいずれの場合も約５０ｍｍで十分である）。ロータ（１）の上方のできるだけ近く、ロータ（１）から数センチメートルの距離に、別のロータがあり（インターセプト用の回転装置）、これはロータ（１）より小さく第二ロータ（５）と呼ぶ。この第二ロータは、相対周囲軌道（５’）を有し、ハンマと同じ数の特殊なテーパーブレード（６）（テーパーは材料を入りやすくする）と、２基（任意でよい）の上部内側の傾斜部（７‘）を有する横部円形誘導部（７）とが設けられている。横部円形誘導部（７）は、その縁の上部内側が傾斜し、周囲軌道（５’）の接線方向に配置されている（原材料が入りやすくするため）。上記のすべては、ミルのハウジング（８）の内側に含まれる。２基のロータは、結合され、歯式伝動装置（１１）の特殊な部品を通じて、強制的に単位時間あたり同じ数の回転を行う。この特殊な部品には、例えば時折はまり込むことのある大きな石や鉄片によって第二ロータが詰まった場合に自動的に作動を開始する、伝達の中断装置（ジョイント）が設けられている。伝達の部品には、等しいプーリーが設けられた回転の２つの弧を接続する単純な歯付きベルトを使用することもでき、この場合、第二ロータが急に詰まったときに容易に分解して交換できるように、ベルトが適切な構造である必要がある。
【００１８】
この装置の最後の要素である負荷ホッパー（１０）は、できるだけ狭く、扱う原材料の大きさに対応するサイズである（三次ミルの場合は数百ミリメートル、二次ミルの場合は約２倍）。ホッパーには、負荷の送り装置を挿入するための窓（９）が設けられる。
【００１９】
ミルの寸法、特に、大きい方の下側の主ロータと小さい方の上側の第二ロータ（インターセプト用の回転装置）の直径の比は、まず第一に、扱う原材料のサイズに依存する。この比は、二次ミル（砕石内の粉砕された石を変形する）の場合に約１．５〜２、三次ミル（砕石から砂を製造する）の場合に約４〜７の範囲で変化する。
【００２０】
次に、ミルの動作について説明する。
【００２１】
負荷ホッパー（１０）の窓（９）からの原材料（粉砕された石）は、第二ロータ（インターセプト用の回転装置）のインターセプトブレード（６）に達する。落下の高さ、従ってホッパーの高さは、打撃からブレードによる次のインターセプトまでの間の時間（二次ミルの場合は約０．０６秒、第三ミルの場合はその約半分）内に、原材料が重力自由落下する距離が、半径方向におけるブレードの長さに等しくなる必要があることを念頭において計算される。これにより、ブレードの全長が原材料によって覆われる。制御できない状況になる、すなわち粉砕する石片がたまたま誘導部（７）に侵入できなくなった場合にも、質量が適切に構成されたブレード（６）が、その石片を分割する。これがうまくいかない場合には、伝達の部品の中断装置（ジョイント）が自動的に作動開始する。
【００２２】
ブレードによってインターセプトされた原材料は、重心円軌道（５’’）に位置するように移動し、さらに遠心力によって最も外側のゾーンに位置し、ハンマの前面に向けて接線方向に発射される。
【００２３】
設計は、２基のロータの間の同期状態に関係するため、次のように行われる。衝撃ポイントＩを適切に確立した後、原材料が投入ポイントＬから衝撃ポイントＩまで移動するのに要する時間長を計算する。この時間（主ロータにも共通）に基づいて、投入時のハンマ（３）の位置を計算する。この時点において、基準切り欠きを付加し、これにより、任意の時点で、特に第二ロータ（５）の不定期な詰まりの場合には、歯式伝動装置（１１）の部品の中断装置（ジョイント）が自動的に駆動されて、同期状態を回復できる。明らかに、他の類似する基準切り欠きも、ミルが反転型として実現される場合に機械の回転の反転性を見失なわない役割を果たす。
【００２４】
最後に、ミルが反転するようには実現されない場合に、原材料のインターセプト用の回転装置がとる特定の形式について考察する。図５には、三次ミルのインターセプト用の回転装置の構造上の詳細、すなわち相対的な大きさが表されている。また以下の詳細な説明とサイズ構成は、二次ミルについても当てはまる。
【００２５】
図５で注意すべき点として、回転が一方向にのみ起こる場合、回転軸に固定されるブレードホルダーを採用することにより、インターセプト用ブレード（６’）を取り外せるようにすることができる。この方式では、材料が非常に粗いゾーンにおいて、ブレードが磨耗した後の交換が容易で経済的である。さらに、この場合、ブレードの自由端の厚さも薄くできるため、ブレードのホルダーの自由端に対する適切な傾き（望ましくは５０％）も実現できる。この傾きは、ブレードの回転速度と、原材料の重力自由落下の速度に比例する。これを保持することにより、重力落下する原材料の流れの厚さをさらに低減できることが予測される。負荷ホッパーの正面にわずかに当たる原材料は、最大限に狭い幅を通って落下する。機械が反転しないことから、明らかに、誘導部（７）のみで十分であるが、内部形状が完全に一定に曲がっている必要があるため、２つの誘導部を有する最適な解決策として、材料が入るための上側の進入口と下側の出口とを有する円形部品が選択され、これは鋳造において容易に実現できる。これにより、特に原材料が非常に研磨性を有する場合には、誘導部を左右入れ替えて利用することも考えるべきであろう（誘導部は水平方向に１８０°回転できるだけである）。ミルが非反転性として実現される場合には、必ず、誘導部の下端に特殊な投入補正器（１１）を設けて、原材料の粒子の一部がハンマの上部を通って衝撃点から逸脱することを回避することが可能である。
【００２６】
非反転性ミルによって提供される他の利点として、片面のみが衝撃に使用されるハンマをテーパー状（構造的にも望ましい形状）に実現できることと、その結果としての経済的な利点があげられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な反転可能の衝撃式二次ハンマミルの横断面図を示す。
【図２】図１のミルの縦断面図を示す。
【図３】一般的な反転可能の衝撃式三次ハンマミルの横断面図を示す。
【図４】図３のミルの縦断面図を示す。
【図５】一般的な非反転性の衝撃式三次ハンマミルの構造上の詳細を示す。
【国際公開パンフレット】
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2004524133.tif 000004
2004524133.tif 000005
2004524133.tif 000006
2004524133.tif 000007
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2004524133.tif 000011
2004524133.tif 000012
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2004524133.tif 000014
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2004524133.tif 000017
2004524133.tif 000018
2004524133.tif 000019
2004524133.tif 000020
【国際調査報告】
2004524133.tif 000021
2004524133.tif 000022