(57)【要約】撹拌型ボールミルは、粉砕容器（４）内に粉砕要素（６）を有する撹拌シャフト（８）が配置され、粉砕チャンバ（10）が粉砕容器（４）及び撹拌シャフト（８）間に形成されている。粉砕チャンバ（10）内には、前記粉砕要素（６）が延び、被粉砕物用の入口チャネル（12）が開口し、かつ、粉砕補助体用の動的分離装置（14）が設けられている。分離装置（14）には、粉砕補助体を戻すことにより粉砕補助体を粉砕チャンバ（10）内でより良好に分布させるための凹部（16）が形成される。そのために、本発明では、撹拌シャフト（８）に、分離装置（14）を延長すると共に粉砕チャンバ（10）内に延びる少なくとも１つの凹部（18）が形成されている。【選択図】図１ａ
2016528032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕容器（４）を備える撹拌型ボールミル（２）であって、前記粉砕容器（４）内に粉砕要素（６）を有する撹拌シャフト（８）が配置されることにより、粉砕チャンバ（10）が前記粉砕容器（４）及び前記撹拌シャフト（８）間に形成されており、該粉砕チャンバ（10）内には、前記粉砕要素（６）が延び、被粉砕物用の少なくとも１つの入口チャネル（12）が開口すると共に、粉砕補助体用の動的分離装置（14）が配置されており、該分離装置（14）に、粉砕補助体を戻すための凹部（16）が形成されている撹拌型ボールミルにおいて、
前記撹拌シャフト（８）には、前記分離装置（14）を延長すると共に軸線方向において前記粉砕チャンバ（10）内に延びる少なくとも１つの凹部（18）が形成されていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記動的分離装置（14）における前記凹部（16）の領域が、軸線方向において、前記延長凹部（18）を有する領域よりも小さいことを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項３】
請求項２に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記延長凹部（18）が、前記撹拌シャフト（８）の回転軸線と平行に延びていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項４】
請求項１に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記延長凹部（18）が、前記撹拌シャフト（８）の回転軸線周りで少なくとも部分的につる巻状に延びていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記延長凹部（18）が、前記撹拌シャフト（８）の全長に亘って延びていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記延長凹部（18）が、流動チャネルとして形成されていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項７】
請求項６に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記流動チャネル（18）が、前記撹拌シャフト（８）の少なくとも一部に溝として形成されていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項８】
請求項７に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記流動チャネル（18）が、前記撹拌シャフト（８）の少なくとも一部に軸線方向孔（28）として形成されていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項９】
請求項６〜８の何れか一項に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、前記流動チャネル（18）の個数が、前記分離装置（14）における凹部（16）の個数に等しいことを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか一項に記載の撹拌型ボールミル（２）であって、複数の前記流動チャネル（18）が、互いに平行に延びていることを特徴とする撹拌型ボールミル。
【請求項１１】
撹拌型ボールミル（２）を使用する粉砕方法であって、入口チャネル（12）を介して被粉砕物を供給し、該被粉砕物を、撹拌シャフト（８）及び粉砕容器（４）間に形成された粉砕チャンバ（10）内にて動的分離装置（14）に向けて搬送し、該分離装置（14）により、被粉砕物に含まれる粉砕補助体を前記粉砕チャンバ（10）内に向けて半径方向に逆送させる方法において、
前記粉砕補助体を、前記撹拌シャフト（８）に形成されて前記分離装置（14）を延長するセクションに通過させて、前記粉砕チャンバ（10）内に前記粉砕補助体を付加的に流入させることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記粉砕補助体の流出領域を、前記撹拌シャフトの回転数、凹部（18）の断面形状及び／又は該凹部（18）の方位に応じて調整することを特徴とする方法。
【請求項１３】
撹拌型ボールミル（２）用の撹拌シャフト（８）であって、軸線方向に延びると共に、動的分離装置（14）に結合される少なくとも１つの凹部（18）が形成されていることを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項１４】
請求項１３に記載の撹拌シャフト（８）であって、前記延長凹部（18）が、溝及び／又は孔（28）として形成されていることを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の撹拌シャフト（８）であって、前記凹部（18）が、流動チャネル（18）として形成されていることを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項１６】
請求項１５に記載の撹拌シャフト（８）であって、前記流動チャネル（18）において半径方向に延びる長手方向壁（24）の少なくとも１つが、角度付きで延在することを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項１７】
請求項１３に記載の撹拌シャフト（８）であって、粉砕要素が、粉砕ディスク（38）として構成されると共に中央部近傍に少なくとも１つの開口（40）を有し、前記粉砕ディスク（38）間にスペーサブッシュ（42）が配置されていることを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項１８】
請求項１７に記載の撹拌シャフト（８）であって、前記スペーサブッシュ（42）が、多角形断面を有することを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項１９】
請求項１８に記載の撹拌シャフト（８）であって、前記スペーサブッシュ（42）が、正方形断面を有することを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項２０】
請求項１７に記載の撹拌シャフト（８）であって、前記粉砕ディスク（38）が、半径方向凹部（48）を有することを特徴とする撹拌シャフト。
【請求項２１】
請求項１７に記載の撹拌シャフト用のスペーサブッシュ（42）であって、多角形断面を有することを特徴とするスペーサブッシュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕容器を備える撹拌型ボールミルに関する。本発明は、特に、粉砕容器内に粉砕要素を有する撹拌シャフトが配置されることにより、粉砕チャンバが前記粉砕容器及び撹拌シャフト間に形成されており、該粉砕チャンバ内には、前記粉砕要素が延び、被粉砕物用の少なくとも１つの入口チャネル及び出口チャネルが開口すると共に、粉砕補助体用の動的分離装置が配置されており、該分離装置に、粉砕補助体を戻すための凹部が形成されている撹拌型ボールミルに関する。更に、本発明は、上記撹拌型ボールミルを使用する粉砕方法にも関する。この方法においては、入口チャネルを介して被粉砕物を供給し、この被粉砕物を撹拌シャフト及び粉砕容器間に形成された粉砕チャンバ内にて動的分離装置方向に搬送する。更に分離装置により、被粉砕物に含まれる粉砕補助体を、粉砕チャンバ内に向けて半径方向に逆送させる。
【背景技術】
【０００２】
撹拌型ボールミルは、固体粒子の粉砕及び均一化のために使用される。粉砕及び均一化に際しては、撹拌シャフトにより、粉砕補助体に活発な運動を生じさせる。これにより、固体粒子に衝突力、圧力、せん断力及び摩擦力が作用して粉砕が生じる。原則的に、撹拌型ボールミルは、粉砕チャンバが水平方向又は垂直方向に配置されているか否かによって区別される。粉砕補助体は、ロッド又はディスクなどの撹拌要素が設けられた撹拌シャフトにより作動させることができる。通常、粉砕チャンバ内には、寸法範囲が0.03 mm〜9 mmの粉砕補助体が70％〜90％の割合で充填される。
【０００３】
被粉砕製品は、製品入口から粉砕チャンバを通って製品出口に至るまで、軸線方向に搬送される。被粉砕製品が出口領域に到達した後、分離システムにより、搬送された粉砕製品から粉砕補助体が分離される。
【０００４】
スループットと粉砕体寸法は、閉鎖された撹拌型ボールミル内における分離装置によって制限される。この分離装置により、粉砕容器内の粉砕体を高い信頼性で引き止め、スループット率が大きい場合でも粉砕体の圧縮又は詰まりを回避する必要がある。分離装置は、既知の態様で、分割システム、遠心システム又は外部分離システムとして構成することができる。既知のシステムには、例えば、粉砕チャンバの異なる箇所に配置可能なシーブカートリッジ又は分割チューブが含まれる。
【０００５】
従来技術において、動的分離装置としての遠心システムも既知である。この場合、粉砕補助体を半径方向に加速させることにより、粉砕補助体を遠心力により粉砕容器内に搬送する。このような形式の動的分離装置は、例えばシーブ周りに回転するケージとして構成され、とりわけ大きなスループット率の場合に、又は極めて小さな粉砕体を用いる場合に使用することができる。
【０００６】
例えば、特許文献１（ドイツ特許出願公開第102007043670号明細書）に開示されている撹拌型ボールミルにおいては、駆動部に結合された撹拌シャフトにより、駆動エネルギの一部が粉砕補助体に伝達される。これにより、被粉砕物出口内への粉砕補助体の侵入が回避される。
【０００７】
特許文献２（旧東ドイツ経済特許第256460号明細書）には、分離システムを備える他の撹拌型ボールミルが開示されている。この撹拌型ボールミルは、粉砕補助体を粉砕チャンバ内に保持するための分離シーブを備える。そのために、粉砕体分離システムは、矩形ボックス状のシーブフレームと、矩形状に構成され、かつ曲げ部を有する下側分離シーブと、下側分離シーブの下方に離間配置された粉砕体シーブトラップとで構成されている。この場合に粉砕体の分離は、シーブフレームの互いに対向する側に保持要素で固定された矩形状の分離シーブによって行われる。シーブフレームは、閉じたモジュールユニットとして、両方のシーブと共に粉砕容器内に組み込まれている。
【０００８】
特許文献３（ヨーロッパ特許出願公開第1468739号明細書）には、動的分離システムを備える撹拌型ボールミルが開示されている。この場合、分離装置が被粉砕物出口に配置され、分離要素及びこの分離要素を駆動する駆動要素で構成されている。分離要素は、チャンバ軸線と同軸状に配置された２個の円形ディスクを含む。これらディスク間には、複数の搬送要素又はウィング要素が配置され、ディスクの中心点周りに均一に分布させると共にディスク外縁部から内方に向けられている。上記の搬送要素又はウィング要素により、撹拌型ボールミルの作動時に、被粉砕物及び粉砕補助体より成る混合物に対して逆圧が生じるため、粉砕補助体が製品から分離し、遠心力及び異なる特定密度により、ボールミル内部に逆送される。
【０００９】
撹拌型ボールミル用の従来既知の分離装置により、粉砕補助体が製品出口に到達することが回避されるが、これまでの知見では、粉砕補助体が分離装置領域に集中することが判明している。しかしながら、実際の粉砕工程は、この領域ではなく、分離装置前方における粉砕チャンバ領域で行われる。粉砕が効果的に行われる領域において、粉砕補助体の集中度が小さければ粉砕効率が低下し、所要の粉砕結果得られない可能性がある。
【００１０】
従って、粉砕チャンバ内で粉砕補助体をより良好に分布させる分離システムを備える撹拌型ボールミルを提供することが望ましい。この場合、粉砕チャンバ内における粉砕補助体の所望かつ均一な分布は、粉砕チャンバの構成を変更せずに生じさせるのが好適である。しかるに、上述した既知の分離装置は、粉砕補助体を均一に分布させるのに必ずしも適切とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第102007043670号明細書
【特許文献２】旧東ドイツ経済特許第256460号明細書
【特許文献３】ヨーロッパ特許出願公開第1468739号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような背景技術に鑑み、本発明の課題は、粉砕補助体を粉砕チャンバ内でより良好に分布させることのできる、冒頭に記載した形式の装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、本発明によれば、前記撹拌シャフトに、動的分離装置を延長すると共に、軸線方向において粉砕チャンバ内に延びる少なくとも１つの凹部が形成されている構成により解決される。
【００１４】
本発明は、粉砕補助体を粉砕チャンバ内にて均一に分布させるために、分離装置及び撹拌シャフトを適切に構成・結合し、これにより粉砕補助体を粉砕チャンバ内に戻すことの有効性に着目したものである。この粉砕補助体の逆送は、可能な限り、コストをかけて粉砕容器の構成を変更したり、粉砕補助体を粉砕容器の外部にて迂回させたりせずに行うのが望ましい。
【００１５】
このような着想を具体化するためには、動的分離装置を撹拌シャフトに結合することにより、分離装置に形成される少なくとも１つの凹部を軸線方向に延長し、これにより軸線方向における延長凹部が撹拌シャフト領域において粉砕チャンバ内に延びる構成とすればよい。そのために、撹拌シャフトには凹部が形成され、これら凹部が分離装置の凹部に結合されることにより分離装置が延長される。これにより、ミルの作動時に、粉砕補助体の一部を、撹拌シャフトにおける凹部を通過して粉砕チャンバ内に逆送可能である。
【００１６】
分離装置の凹部領域は、軸線方向において、延長凹部を有する領域よりも小さくするのが好適である。このように、分離領域が短縮され又は分離領域外における領域が延長されることにより、粉砕補助体が粉砕チャンバ内にて軸線方向により広範に搬送され、従って粉砕補助体が粉砕チャンバ内で滞留する時間が効果的に増加する。
【００１７】
延長凹部は、好適には、撹拌シャフトの回転軸線と平行に延びる構成とする。この場合、特に有利には、上記凹部を撹拌シャフトに形成するための製造コストが比較的安価なことである。
【００１８】
これに加えて、軸線方向における延長凹部の少なくとも一部が撹拌シャフトの回転軸線周りでつる巻状に延びる構成とするのが有利であることを確認した。これにより、例えば流動速度に、従って粉砕チャンバ内への粉砕補助体の流出箇所又は再流入箇所にも、望ましい影響を及ぼすことができる。例えば、つる巻状凹部が撹拌シャフトの回転方向とは逆向きに延びていれば、製品入口への流動速度が軸線方向に増加するため、粉砕補助体の再流入箇所を粉砕チャンバにおける製品入口近傍の前方領域に変位させることができる。
【００１９】
特に有利な実施形態において、延長凹部は、撹拌シャフトの全長に亘って延びる構成とする。これにより、粉砕補助体を撹拌シャフトの全長に亘って粉砕チャンバ内に分布させることもできる。
【００２０】
更に、延長凹部は、流動チャネルとして形成するのが有利である。この場合、例えばチャネルの断面を適切に形成すれば、粉砕補助体の分布に有利な影響を及ぼすことができる。
【００２１】
流動チャネルは、撹拌シャフトの一部に溝又は軸線方向孔として形成することができる。代替的に、流動チャネルは、例えば、分離装置近傍の軸線方向領域における撹拌シャフトに孔として形成し、製品入口近傍の領域における撹拌シャフトに溝として形成してもよい。これにより、粉砕補助体は、流動チャネルを軸線方向に搬送され、製品入口近傍に到達してから粉砕チャンバ内に再び流出する。
【００２２】
好適な実施形態において、流動チャネルの個数は、分離装置における凹部の個数に等しいものとする。粉砕補助体の均一な分布は、撹拌シャフトの周方向に形成された複数の流動チャネルにより更に向上させることができる。その意味において、流動チャネルを互いに平行に延びる構成としても有利である。
【００２３】
本発明によれば、粉砕チャンバ内における粉砕工程は、分離装置に結合された撹拌シャフトのセクションにより、粉砕補助体が粉砕チャンバ内に付加的に流入することで向上させることができる。これまでの知見によれば、本発明における分離装置及び撹拌シャフト間の結合がなければ、分離装置近傍にて粉砕補助体がより集中し、従って撹拌シャフト領域における粉砕補助体が減少する。しかしながら、粉砕チャンバ内にて粉砕補助体を可及的に均一に分布させ、これにより粉砕工程を効果的に行うのが望ましい。
【００２４】
撹拌型ボールミルの作動時には、例えば液状の被粉砕物が入口チャネルを介して粉砕チャンバ内に連続的に供給され、粉砕補助体と共に製品出口に向けて搬送される。その後に粉砕補助体は、製品出口領域における分離装置の使用により被粉砕物から分離され、被粉砕物が出口チャネルを介して粉砕容器から搬出される。既知の方法とは対照的に、本発明に係る方法においては、粉砕補助体は、撹拌シャフトに沿って分離装置から粉砕チャンバ内に逆送させることができる。なぜなら、連続的に搬送される被粉砕物によって生じる粉砕補助体への抵抗が、本発明に係る分離装置及び撹拌シャフトの実施形態により低減されるからである。
【００２５】
粉砕補助体の流出領域は、好適には、撹拌シャフトの回転数、戻しチャネルの断面形状及び／又はこの戻しチャネルの方位によって調整される。この場合の調整は、手動か又は制御ループを使用して自動で行うことができる。流出箇所は、とりわけスループット率、従って流動速度に左右されるものであり、またスループット率及び流動速度は、粉砕結果に関する所定の課題や要件に応じて粉砕工程毎に変更されるため、上記流出箇所は粉砕工程毎に適合可能とするのが望ましい。例えばこれまでの知見によれば、流出箇所は、スループット率が比較的大きい場合、分離装置方向に変位するために不利である。従って、撹拌シャフトの回転数及び／又は戻しチャネルの形態を適切に選択することにより、流出箇所の変位に対処することができる。
【００２６】
本発明に係る方法において、撹拌シャフトには、軸線方向に延びる少なくとも１つの凹部が形成され、この凹部が動的分離装置に割り当てられる。この凹部は、好適には、流動チャネルとして形成され、粉砕補助体を粉砕チャンバ内に効果的に逆送させる。特に、撹拌シャフトは、分離装置側にて、分離装置に形成される少なくとも１つの凹部を流動チャネルに結合させる端部を有する。
【００２７】
動的分離装置は、撹拌シャフトだけでなく、別途設けられる駆動装置によっても駆動可能である。この駆動装置により、粉砕補助体及び被粉砕物より成る混合物を、分離装置における凹部を介して製品出口に向けて流動させることができる。分離装置における凹部内への流入時に回転エネルギの一部が粉砕補助体に伝達され、その後に半径方向に作用する遠心力及び異なる密度により、粉砕に使用される粉砕体が被粉砕物から分離し、粉砕チャンバ内に再び搬送される。被粉砕物自体は、分離装置を通過後に出口チャネルを介して粉砕チャンバから搬出される。
【００２８】
被粉砕物は、分離装置を通過するときに、分離装置の回転によって生じる遠心力に抗して、相対圧力を超過する必要がある。この相対圧力は、撹拌型ボールミルの入口チャネルに接続されたフィードポンプによって生じる。他方で、粉砕補助体は、フィードポンプによって生じる流れに抗して、粉砕チャンバ方向に逆送させる必要がある。この点は、既知の撹拌型ボールミルにおいて、通常は、分離装置領域にて粉砕補助体の蓄積を引き起こす原因になる。粉砕チャンバ内にて軸線方向に延びる本発明の撹拌シャフトに凹部を形成すれば、粉砕補助体は、その凹部を介してフィードポンプによって生じる相対圧力の影響を回避することができる。一方では被粉砕物の流動が、他方では粉砕補助体の流動が、半径方向に両側から生じることにより、粉砕補助体が延長凹部内にて粉砕チャンバ内に逆送され、好適には、粉砕にとって特に効果的な撹拌シャフト領域に逆送される。
【００２９】
撹拌シャフトの延長凹部は、好適には、溝状及び／又は孔状の流動チャネルとして形成される。これにより、粉砕補助体は、特定方向に流動すると共に、例えば溝及び孔を適切に組み合わせることにより、特定箇所に到達するまで撹拌シャフトから流出することがない。
【００３０】
他の好適な実施形態において、流動チャネルに形成され、かつ半径方向に延びる少なくとも１つの長手方向壁は角度付きとすることにより、流動チャネル内の粉砕補助体には、遠心力だけでなく、角度付きの長手方向壁による半径方向力が付加的に作用する。これにより、例えば粉砕補助体が流動チャネルから比較的迅速に流出することで、粉砕補助体の蓄積が回避される。上述した角度付きの長手方向壁により、粉砕補助体が半径方向に更に加速することで、これら粉砕補助体が半径方向に粉砕チャンバ内のより遠方箇所まで搬送され、従って粉砕補助体を粉砕チャンバ内にてより良好に分配することができる。代替的には、少なくとも１つのチャネル壁が軸線方向につる巻状に延びる構成とすれば、粉砕補助体が例えば粉砕チャンバ内の特定領域に到達するまで再び流出することがないか、又は特定領域に到達するまで再び流出しないよう助長することができる。
【００３１】
代替的又は付加的な実施形態において、有利には、撹拌シャフトの粉砕要素は、粉砕ディスクとして構成され、少なくとも１つの開口を中央部近傍に有する。この場合に開口は、通過凹部として設けられる。また粉砕ディスク間には、スペーサブッシュが配置される。粉砕ディスクは、スペーサブッシュにより軸線方向に固定され、動的分離装置と結合する撹拌部を構成する。この場合、戻しチャネルは、粉砕ディスクに設けられた開口を通過して軸線方向に延びる構成とする。
【００３２】
スペーサブッシュは、好適には、多角形の断面、特に正方形の断面を有するが、他の断面形状としてもよい。ただし、スペーサブッシュの断面は、非円形に形成する必要がある。これは、円形断面形状とした場合には、半径方向へのポンプ作用が得られないからである。
【００３３】
粉砕ディスクの中央部近傍に開口を設けることにより、この中央部近傍の開口を通過する粉砕補助体は、スペーサブッシュにより、捕捉され、加速され、更には半径方向外方に搬送される。スペーサブッシュは、好適にはそのエッジの少なくとも一部が、特に好適にはそのエッジの全部が、撹拌シャフトの回転時に開口を覆うよう構成される。
【００３４】
有利には、粉砕ディスクは、半径方向凹部を更に有することができる。これら半径方向凹部は、主に粉砕補助体を活性化させるために機能するが、これら粉砕補助体の本発明に係る付加的な逆送を可能にするものでもある。
【００３５】
本発明による利点は、特に、戻しチャネルにより、分離装置領域における粉砕補助体がフィードポンプによる相対圧力の影響を被ることがなく、従って粉砕補助体の局所的な蓄積が回避されることである。効果的な粉砕工程にとって望ましい粉砕補助体の均一な分布は、粉砕チャンバ内に軸線方向に延びる凹部によって実現することができる。これに加えて、上述した撹拌シャフトの構成の適合化、及び／又は、回転数及びスループット率などの粉砕パラメータにより、粉砕補助体の分布を所定の課題に適合させることができる。上述した有利な効果は、実質的に撹拌シャフトの特殊な構成に基づくため、更なる利点が得られる。即ち、構成上の条件及び／又は適切なアダプタ部材が存在する場合、撹拌型ボールミルに修正を加えることもできる。
【００３６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１ａは、撹拌シャフトが結合された動的分離装置を備える撹拌型ボールミルを、撹拌シャフトに溝として形成された戻しチャネルによって動的分離装置の凹部が軸線方向に延長された状態で示す概略断面図、図１ｂは、図１ａの撹拌型ボールミルを分離装置領域及び撹拌シャフト領域で示す概略断面図である。
【図２】図２ａは、撹拌シャフトが結合された動的分離装置を備える図１ａと実質的に同一の撹拌型ボールミルを、撹拌シャフトに溝として形成された戻しチャネルによって動的分離装置の凹部が軸線方向に延長され、かつ分離装置の凹部が孔を介して戻しチャネルに接続された状態で示す概略断面図、図２ｂは、図２ａの撹拌型ボールミルを分離装置領域及び撹拌シャフト領域で示す概略断面図である。
【図３】図３ａは、撹拌シャフトが結合された動的分離装置を備える撹拌型ボールミルを、撹拌シャフトに溝及び孔として形成された戻しチャネルによって動的分離装置の凹部が軸線方向に延長された状態で示す概略断面図、図３ｂは、図３ａの撹拌型ボールミルを分離装置領域及び撹拌シャフト領域で示す概略断面図である。
【図４】図４ａは、撹拌シャフトが結合された動的分離装置及び付加的な動的要素を備える図１ａと実質的に同一の撹拌型ボールミルを、撹拌シャフトに溝として形成された戻しチャネルによって動的分離装置の凹部が軸線方向に延長された状態で示す概略断面図、図４ｂは、図４ａの撹拌型ボールミルを分離装置領域及び撹拌シャフト領域で示す概略断面図である。
【図５】図５は、撹拌シャフトが結合された動的分離装置を備える撹拌型ボールミルを、撹拌シャフトに溝として形成された戻しチャネルによって動的分離装置の凹部が軸線方向に延長され、かつ戻しチャネルが撹拌シャフト周りでつる巻状に延びた状態で示す概略断面図である。
【図６】図６は、撹拌シャフトが結合された動的分離装置を備える撹拌型ボールミルを、撹拌シャフトに溝として形成された戻しチャネルによって動的分離装置の凹部が軸線方向に延長され、かつ戻しチャネルが撹拌シャフト周りでつる巻状に延びた状態で示す概略断面図である。
【図７】図７は、撹拌シャフトが結合された動的分離装置を備える撹拌型ボールミルを、撹拌シャフトに溝として形成された戻しチャネルによって動的分離装置の凹部が軸線方向に延長され、かつ戻しチャネル及び凹部が撹拌シャフト周りでつる巻状に延びた状態で示す概略断面図である。
【図８】図８ａ〜８ｄは、異なる実施形態における撹拌シャフトの凹部を延長された状態で例示的に示す概略断面図である。
【図９】図９ａ〜９ｆは、粉砕ディスクとして構成された粉砕要素が中央部近傍に開口を有し、かつこれら粉砕ディスク間にスペーサブッシュが配置された撹拌シャフトを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１に係る撹拌型ボールミル２は、粉砕要素６が配置された撹拌シャフト８が設けられた粉砕容器４を備える。これにより、粉砕容器４及び撹拌シャフト８間に粉砕チャンバ10が形成され、その粉砕チャンバ10内に粉砕要素６が延びている。粉砕チャンバ10内には、被粉砕物のための少なくとも１つの入口チャネル12と、粉砕補助体用の動的分離装置14が設けられている。この場合、分離装置14には、粉砕補助体を戻すための凹部16が設けられ、また撹拌シャフト８には、分離装置14を延長する溝状凹部18が設けられている。これら溝状凹部18は、粉砕容器10内にて入口領域への被粉砕物の流動とは逆向きに、軸線方向に延びている。
【００３９】
製品出口チャネル20の上流には、シーブ22として構成された静的分離装置が配置されている。撹拌シャフト８に形成された溝状凹部18は、撹拌シャフト８の回転軸線と平行に延びており、粉砕補助体用の戻しチャネル18を形成している。この戻しチャネル18及び分離装置14の凹部16は互いに合流しているため、粉砕補助体は、ミル２の作動時に戻しチャネル18を介して製品入口方向に回避し、これにより粉砕チャンバ内に戻されて分散される。
【００４０】
撹拌型ボールミル２においては、入口チャネル12を介して、被粉砕物がポンプ（図示せず）によって粉砕容器４内に連続的に搬送され、粉砕補助体と共に粉砕チャンバ10内にて軸線方向に流動することで粉砕される。分離装置14領域において、被粉砕物は、粉砕体と共に凹部16を通過して分離装置14内に流動する。被粉砕物は、出口チャネル20を介して粉砕容器４から搬出され、また粉砕補助体は、動的分離装置14の回転に起因してこれら粉砕補助体に作用する遠心力により、半径方向外方に移動する。ただし、連続的に搬送される被粉砕物・粉砕補助体より成る混合物は、粉砕チャンバ10外方から分離装置14の凹部16内に流動するため、粉砕補助体の逆送が阻止される。従って、粉砕補助体は、撹拌シャフト８に形成された戻しチャネル18内に流動し、回転する撹拌シャフト８自体によって更に加速し、粉砕チャンバ10内に再び搬送される。
【００４１】
図１ｂは、図１ａに係る撹拌ボールミル２に関して、一方では分離装置14領域をＡ−Ａ断面として示し、他方では撹拌シャフト８領域をＢ−Ｂ断面として示す。図面に明らかなように、分離装置14は一種のケージとして構成され、被粉砕物・粉砕補助体より成る混合物が凹部16を通過するように流動できるため、ミル２の作動時に加速する。凹部16の断面形状（Ｖ字形状）は、撹拌シャフト８に形成された戻しチャネル18の断面形状（Ｖ字形状）に対応している。このＶ字形状に基づき、チャネル18において、角度付きで半径方向に延びる長手方向壁24により、粉砕補助体には、遠心力に加えて、半径方向外向きに更なる力が作用するため、粉砕補助体は、粉砕容器10内により強力に搬送される。
【００４２】
図２ａは、分離装置に形成された凹部16が、軸線方向に形成された孔26を介して、戻しチャネル18に結合された撹拌型ボールミル２を示す。代替的には、少なくとも１つの戻しチャネル18を、撹拌シャフト８の第１セクションにて孔として形成してもよい。この場合、チャネル18内を逆送する粉砕補助体は、製品入口近傍領域に到達してから粉砕チャンバ10内に流出する。粉砕補助体を粉砕チャンバ10内に選択的に流出させるために、孔26の代わりに、他の任意の凹部を形成することができる。この場合の凹部は、開放された領域又はセクションに粉砕補助体を搬送するのに適した構成とする。
【００４３】
図２ｂは、図２ａの撹拌型ボールミル２に関して、一方では分離装置14領域をＡ−Ａ断面として、他方では撹拌シャフト８領域をＢ−Ｂ断面として示す。この場合、分離装置の凹部16及び戻しチャネル18間の結合部として形成された孔26は、軸線方向に見て角度付きで設けられている。これにより、分離装置14におけるこのセクションは、粉砕補助体用の付加的なポンプとして機能する。このポンプ作用により、粉砕補助体が分離装置14領域から吸い出され、撹拌シャフト８領域にて粉砕チャンバ内に搬送される。
【００４４】
図３ａは、図２ａに表すような分離装置14を備える撹拌型ボールミル２を示す。この場合、撹拌シャフト８は、軸線方向に延びる孔28が形成された戻しチャネル18を有する。これら戻しチャネル18は、複数のセクションにて途切れており、溝として形成された戻しチャネル18と同様に粉砕チャンバ10に向けて開放されている。撹拌シャフト８に形成された複数の孔28は、孔26と同様に、軸線方向に見て角度付きで設けられてポンプとして機能する。これにより、粉砕補助体は、戻しチャネル18における開放されたセクションを介して、粉砕チャンバ内に流出することができる。
【００４５】
図３ｂは、図３ａの撹拌型ボールミル２に関して、一方では分離装置14領域をＡ−Ａ断面として、他方では撹拌シャフト８領域をＢ−Ｂ断面として示す。
【００４６】
図４ａは、実質的に図１ａと同様の撹拌型ボールミル２を示す。即ち、図示の撹拌型ボールミル２は、溝状の戻しチャネル18を有する撹拌シャフト８に結合された動的分離装置14と、更には半径方向に延びるチャネル又はウィングが設けられた付加的な動的要素30とを備え、戻しチャネル18によって分離装置14の凹部16が軸線方向に延長されている。ミル２の出口側端部32及び隣接する動的要素30は、互いに円錐状に延びているため、ギャップ34が形成されている。このギャップ34により、動的分離装置14に向けて半径方向に流れが生じる。図１ａの撹拌型ボールミル２とは異なり、図示のミル２における戻しチャネル18は、軸線方向に見て、製品入口側が壁36によって閉鎖されている。この壁36により、製品入口側から戻しチャネル18内への被粉砕物の不所望な流動が抑制される。
【００４７】
図４ｂは、図４ａの撹拌型ボールミル２に関して、一方では分離装置14領域をＡ−Ａ断面として、他方では撹拌シャフト８領域をＢ−Ｂ断面として示す。この場合、分離装置14の凹部16は、半径方向に見て角度付きで形成されている。これにより、半径方向外方に付加的なポンプ作用が生じる。従って、スループット率が比較的大きい場合でも、十分に大きな逆流が生じて粉砕補助体が半径方向外方に搬送され、戻しチャネル18を介して、粉砕チャンバ10内に到達可能である。
【００４８】
図５は、軸線方向でつる巻状に延び、かつ溝状の戻しチャネル18が形成された撹拌シャフト８を備える撹拌型ボール２を示す。図示の実施形態においては、戻しチャネル18がつる巻状に形成されることにより、製品入口に向けて軸線方向に付加的な流れが生じる。分離装置14の凹部16は、戻しチャネル18とは逆に、撹拌シャフト８の回転軸線と平行に形成されている。
【００４９】
図６は、図５と同様の撹拌型ボールミル２を示す。ただし、図示の実施形態において、撹拌シャフト８に形成された戻しチャネル18は１つだけであり、分離装置14に形成された１つの凹部16のみに結合している。代替的には、これら凹部16，18間において、周方向に延びる凹部を分離装置14又は撹拌シャフト８に形成してもよい。これにより、周方向に延びる凹部を介して、粉砕補助体が分離装置14に形成された全ての凹部16から戻しチャネル18に搬送される。
【００５０】
図７は、戻しチャネル18が分離装置14までつる巻状に形成された実施形態を示す。この場合、分離装置14には、戻しチャネル18に移行する凹部16が１つだけ形成されている。
【００５１】
図８は、撹拌シャフト８の様々な実施形態の断面を例示する。特に、図８ｄの実施形態では撹拌シャフト８に凹部18が形成されているが、他の図とは異なりチャネル18として形成されている訳ではない。この場合、ミル２の作動時に撹拌シャフト８が回転することにより、一種の戻しチャネル18が形成される。被粉砕物・粉砕補助体より成る混合物は連続的に変位するため、戻しチャネル18が形成された撹拌シャフト８と同様に、類似の構成を有する粉砕チャンバ10が実現される。この場合、粉砕補助体は、粉砕チャンバ10の下部において逆送させることができる。
【００５２】
図９は、中央部近傍に配置された少なくとも１つの開口40を有し、粉砕要素として機能すると粉砕ディスク38を示す。粉砕ディスク38間には、スペーサブッシュ42が配置されている。粉砕ディスク38及びスペーサブッシュ42は軸線方向に固定され、本発明に係る動的分離装置（図示せず）と共に撹拌シャフトを構成する。
【００５３】
図９ａ〜図９ｄの各粉砕ディスク38には、粉砕補助体が逆送できる開口40が合計４つ設けられている。これら粉砕ディスクの形状は破線によって明示され、またスペーサブッシュ42は多角形断面を有する。図９ａ〜９ｃに示すように、各開口40は、下側開口壁44がスペーサブッシュ42の面46と同一平面上に配置されるよう粉砕ディスク42に設けられている。スペーサブッシュ42のエッジは、撹拌シャフト８の回転時に開口40を完全に覆うよう構成されている。これに対して、図９ｄにおいては、スペーサブッシュ42のエッジが、軸線方向に見て、撹拌シャフト８の回転時に開口40の一部だけが覆われるよう延びている。
【００５４】
本発明に係る撹拌型ボールミル２を使用したところ、開口40を中央部近傍に配置すれば、粉砕補助体を粉砕チャンバ内に特に効果的に逆送させることができることが確認された。
【００５５】
図９ａ、図９ｃ及び図９ｄには、正方形断面のスペーサブッシュ42を有する粉砕ディスク38が表され、特に図9cの粉砕ディスク38は更に、４つの半径方向凹部48を有する。図９ｂには、断面が三角形であると共に、エッジが平坦化又は丸み付けされた粉砕ディスク38が表されている。この場合、スペーサブッシュ42の断面は、粉砕ディスク38に対応する形状を有する。
【００５６】
図９ｅ及び図９ｆは、中央部近傍に配置された開口40及びスペーサブッシュ42を有する粉砕ディスク38に関して、本発明に係る更なる実施形態及び配置を例示的に示す。図９の様々な実施形態は限定的なものではなく、粉砕補助体に関して本発明に係る逆送が保証される限り、異なる粉砕ディスク38及びスペーサブッシュ42を組み合わせることが可能である。
【００５７】
本発明の撹拌型ボールミル２は、特に、粉砕補助体を粉砕チャンバ10内で効果的に分布させることを目的としている。即ち、粉砕補助体を撹拌シャフト８に沿って分離装置14から粉砕チャンバ10内に軸線方向に逆送させることにより、粉砕補助体が分離装置14領域にて集中することが回避される。
【００５８】
更に、撹拌シャフト８に沿って撹拌型ボールミル２の入口領域から分離装置14に向けて軸線方向に中央部近傍を流動する未粉砕製品も、やはり半径方向に搬送され、粉砕チャンバ10の外側におけるより効果的な粉砕領域に逆送される。粉砕ディスク38を備える撹拌型ボールミル２の場合、半径方向凹部48を有する粉砕ディスク38を使用すれば、上述した未粉砕製品の逆送が特に有利に生じる。なぜなら、未粉砕製品は、特に粉砕ディスク38における凹部48の中央部近傍を通過して軸線方向に逆送させることができるからである。従って、未粉砕製品が出口チャネルまで到達するリスクが、スペーサブッシュ42のポンプ作用により最小化される。
【符号の説明】
【００５９】
２  撹拌型ボールミル
４  粉砕チャンバ
６  粉砕要素
８  撹拌シャフト
10  粉砕チャンバ
12  入口チャネル
14  動的分離装置
16  凹部（動的分離装置）
18  凹部（撹拌シャフト）
20  出口チャネル
22  シーブ
24  (軸線方向に延びる）長手方向壁
26  孔（動的分離装置）
28  孔（撹拌シャフト）
30  付加的な動的要素
32  出口側端部
34  ギャップ
36  壁
38  粉砕ディスク
40  中央部近傍開口
42  スペーサブッシュ
44  下側開口壁
46  スペーサブッシュ面
48  凹部（粉砕ディスク）
【図１ａ】
2016528032.tif 000003
【図１ｂ】
2016528032.tif 000004
【図２ａ】
2016528032.tif 000005
【図２ｂ】
2016528032.tif 000006
【図３ａ】
2016528032.tif 000007
【図３ｂ】
2016528032.tif 000008
【図４ａ】
2016528032.tif 000009
【図４ｂ】
2016528032.tif 000010
【図５】
2016528032.tif 000011
【図６】
2016528032.tif 000012
【図７】
2016528032.tif 000013
【図８ａ】
2016528032.tif 000014
【図８ｂ】
2016528032.tif 000015
【図８ｃ】
2016528032.tif 000016
【図８ｄ】
2016528032.tif 000017
【図９ａ】
2016528032.tif 000018
【図９ｂ】
2016528032.tif 000019
【図９ｃ】
2016528032.tif 000020
【図９ｄ】
2016528032.tif 000021
【図９ｅ】
2016528032.tif 000022
【図９ｆ】
2016528032.tif 000023
【国際調査報告】
2016528032.tif 000024
2016528032.tif 000025
2016528032.tif 000026
2016528032.tif 000027
2016528032.tif 000028
2016528032.tif 000029