JP7203968B2 - 環状ギャップミル - Google Patents

Description

本発明は、アジテータミル、特に環状ギャップミルのロータに関する。

アジテータミルは、既に液体中における固体の粉砕および分散において、幅広い用途を有している。アジテータミルは、たとえば接着材、印刷インキ、化粧品または医薬品の製造時に使用されている。慣用の構造形式は、環状ギャップミルである。環状ギャップミルでは、ロータとステータとの間の粉砕室において粉砕補助体により分散物が製造される。このためには、ロータおよび／またはステータに、たとえば円形ピンの形の粉砕工具が取り付けられていてよい。粉砕物は、供給通路を介して粉砕室内へとガイドされ、粉砕室内で粉砕され、粉砕補助体を抑留する分離領域（若しくは分離装置）を介して導出される。分離（セパレータ）装置は、分離スクリーンから成っていることが多いが、ギャップとして形成することもできる。

環状ギャップミルは、通常、製品の長い滞留時間と、内部における詰め込み流を有している。引きずり力により、出口側に特に多くの粉砕体があり、これによりこの箇所において、分離領域だけではなくステータ、ロータおよびロータに取り付けられた工具の高められた摩耗が生じる。このことは、構成部材の非対称の摩滅につながり、このことは特定の構成群の頻繁な交換につながる。

したがって、本発明の目的は、構成部材、特にロータの使用期間を延長することである。この課題は、本発明により、独立請求項に記載の特徴により解決される。従属請求項は、本発明の実施形態を記載している。

本発明によれば、アジテータミルのための概して円筒形のロータが提供される。ロータは、ロータ壁と、該ロータ壁に取り付けられた複数の工具と、ロータ分離リングと、ロータハブと、少なくとも１つの引張りロッドとを有している。ロータ壁とロータ分離リングとは、引張りロッドによりハブ内に緊締されており、これにより結合される。ロータ分離リングは、回転対称の中空円筒体として構成されている。ロータ壁は、回転軸線に対して回転対称であり、かつ回転軸線に対して垂直な対称面に対して鏡像対称である。好適には、このことは、ロータ壁における工具の配置にも当てはまる。ロータ分離リングは、セラミック、硬質合金、硬化された金属等のような極めて耐久性のある材料から成形されていることが望ましい。

さらに、本発明に係るロータを備えた、流動性の粉砕物を加工するためのミルが提供される。ミルは、概して円筒形のステータ内壁を備えたステータと、製品供給部と、製品導出部とをさらに有している。ロータは、ステータの内側に配置されており、ステータ内壁とロータ壁との間には、粉砕室が形成されている。粉砕物は、製品供給部を介して粉砕室内へとガイドし、製品導出部を介して粉砕室からガイドすることができる。付加的に、ミルは、ステータ分離リングを有している。ステータ分離リングは、好適には実質的に粉砕室の側面を形成する。粉砕室の対応する側面は、特に好適には完全にステータ分離リングにより形成される。ステータ分離リングは、好適にはロータ分離リングと一緒に、ギャップを形成する。このギャップは、場合によっては粉砕室内に配置されている粉砕補助体からの粉砕物の分離のために役立つ。このギャップは、分離ギャップとも呼ばれる。ステータ分離リングは、好適には同様に回転対称の中空円筒体として構成されており、セラミック、硬質合金または硬化された金属から形成されている。

１つの実施形態によれば、ステータ内壁も、回転軸線に対して回転対称であり、かつ対称面に対して鏡像対称である。ステータ内壁にも粉砕工具が配置されている場合、これらの粉砕工具の配置も、回転軸線に対して回転対称であり、かつ対称面に対して鏡像対称であることが望ましい。

１つの実施形態によれば、粉砕ギャップ幅、つまり粉砕室の幅は、２０ｍｍ～６０ｍｍであり、ステータ内径に対するステータ長さの比は、２～４であり、かつ／または粉砕ギャップ幅に対するステータ長さの比は、１５～３０である。

ミルの構成部材が摩滅した場合、ミルのメンテナンス時に、対称的に構成された構成部材を回転させて再び挿入し、これにより引き続き使用することができる。このことは、ミルをメンテナンスするための本発明に係る方法により行うことができる。これにより、このような対称的に構成された構成部材、つまり特にロータ、ステータならびにロータ分離リングおよびステータ分離リングの使用期間を延長することができる。

別の特徴、利点および詳細は以下の図面から判る。同一の参照符号は、同一または類似のエレメントを示す。

本発明の実施形態による環状ギャップミルを示す図である。 ロータ分離リングおよびステータ分離リングを備えた、図１に示した環状ギャップミルの分離ギャップを示す部分図である。 図１に示した環状ギャップミルのロータ構成群を示す図である。

図１に図示された環状ギャップミルは、通常、粉砕室７を有している。この粉砕室は、ステータ内壁２１と、ロータ１のロータ壁１１との間に形成されている。ロータ１は、長手方向軸線１９を中心として回転可能に支承されている。ロータ壁１１には、粉砕室７内に突入する複数の粉砕工具１３が取り付けられていてよい。これらの粉砕工具１３は、たとえば円形ピンとして構成されていてよいが、別の形状が目的にかなっていることもある。任意に、付加的にステータ内壁２１にも工具を取り付けることができる。

製品は、製品供給部４１を介して粉砕室７内に到達し、この粉砕室７内で粉砕補助体３により分散もしくは粉砕される。製品流は、黒い矢印で示されている。粉砕補助体３が完成した製品と一緒に製品導出部４２に到達することを阻止するために、流出側でロータ１にも、ステータ２にも、分離リング１２，２２が取り付けられている。これらの分離リング１２，２２が、ギャップｓを形成する。このギャップｓは、粉砕補助体３が粉砕室７を出ることができないように、寸法設定されている。したがって、特にギャップもしくは分離ギャップｓは、使用される粉砕補助体３の直径よりも小さい。つまり、たとえば２ｍｍの典型的な直径を有する粉砕補助体が使用される場合、分離ギャップｓは、対応して２ｍｍよりも小さく形成されていて、たとえば約１ｍｍであることが望ましい。同様の関係は、対応して異なって寸法設定された粉砕補助体３にも当てはまる。粉砕補助体３の直径は、用途および使用されるミルに応じて、数マイクロメートル～数ミリメートルまで変えることができる。

分離ギャップとも呼ばれるギャップｓを備えた分離領域が、図２に示されている。図２は図１の詳細図である。分離リング１２，２２は、セラミック、硬化された金属、硬質合金等のような好適には極めて耐久性のある材料から成形されている。粉砕時に発生する引きずり力に基づいて、ロータ分離リング１２およびステータ分離リング２２により形成された分離領域において粉砕補助体３の濃度は特に高い。このことは、分離リング１２，２２と、分離領域の近傍に位置する粉砕工具の列１３と、場合によってはステータ内壁２１に配置された粉砕工具と、出口側のロータ表面およびステータ内壁表面における高い摩耗をもたらす。特に、分離領域の最も近傍に配置されている粉砕工具の最初の２～３つの列の領域ならびにロータ分離リング１２もしくはステータ分離リング２２の、粉砕室７に面した側が高い摩耗に曝される。

摩耗は片側で、ひいては非対称に発生するので、従来のミルにおける構造に基づいて、分離ギャップｓとは反対側のあまり摩耗していないか、または全く摩耗していない構成部材も交換しなければならなかった。集中的に摩耗した構成部材、つまりロータ壁１１、ステータ内壁２１、ロータ分離リング１２およびステータ分離リング２２をより長く使用することができるようにするために、これらの構成部材は、本発明によれば対称的に構成されている。特に取り付けられた工具１３を備えたロータ壁１１は、回転対称であり、かつ回転軸線１９に対して垂直な対称面もしくは切断面に対しても対称的に構成されている。さらに、場合によっては配置された工具を備えたステータ内壁２１も、このステータ内壁２１を、回転軸線１９に対して垂直な軸線回りに１８０°だけ回転した後に再び組み込むことができる。したがって、ステータ内壁２１を備えたステータ２は、アジテータミルのカバーと出口フランジとの間に形成され、これらにより規定されているステータセットとして構成されている。カバーは、アジテータミルの製品入口側に配置されており、出口フランジは、製品流出部側に配置されているが、このことは、単に用語的な定義であり、構造的な定義ではない。ステータ内壁２１は、同様に、回転軸線１９に対して垂直な切断面に対して鏡像対称である。ロータ分離リング１２およびステータ分離リング２２は、回転対称な中空円筒体として構成されている。ロータ分離リング１２およびステータ分離リング２２も、回転させて、再び組み込むことができる。

これにより、摩耗発生時に、設備を分解し、該当する構成部材、つまりロータ１およびステータ２ならびにロータ分離リング１２およびステータ分離リング２２を反転させ、再び使用することができる。このことは、それぞれの構成要素の使用期間を２倍にし、これにより従来の設備に比べて著しく持続的な使用を提供する。

図３は、最終的に、図１に示したロータ構成群の構造を示している。このロータ構成群は、予め組み立てられたロータ構成群として供給することができる。これにより、交換は簡略化される。ロータ構成群１は、図示された実施形態によれば、取り付けられた粉砕工具１３を有するロータ壁１１およびロータ分離リング１２を有している。これらの構成部材は、ハブ１４上に位置固定されている。ハブ１４は、少なくとも１つの引張りロッド１５により結合される。引張りロッド１５は、ハブ１４の反対側に位置する部分を緊締し、ハブ１４と、反対側に位置する部分との間には、ロータ壁１１およびロータ分離リング１２が嵌め込まれていて、これにより、軸方向の緊締装置として働く。したがって、少なくとも１つの引張りロッド１５を解除することにより、構成群全体を極めて簡単に分解し、粉砕工具１３を有するロータ壁１１ならびにロータ分離リング１２の対称的な構造に基づいて、不均一な摩耗が生じた場合に、反転させて組み立てることができる。引張りロッド１５とは別の緊締装置が目的にかなっていることもある。

ロータ１の密閉性検査を、予め組み立てられた構成群において実施することができる。

粉砕時に熱が発生するので、構成部材への負荷、ひいては摩耗を減じるために、ロータ１もステータ２も冷却することができる。このためには、冷却材が冷却材供給部５１，６１によりロータ１の内部もしくはステータ２の内部へと案内される。熱交換が行われた後に、冷却材は、冷却材導出部５２，６２によりロータ１もしくはステータ２から導出され、冷却材回路に供給される。冷却材流は、図１では白い矢印で示されている。ステータへの冷却材供給部６１およびステータからの冷却材導出部６２は、それぞれステータの互いに反対側に位置する端部に、かつ中心長手方向軸線１９に回りに１８０°だけずらされて配置されていてよい。したがって、ステータ２の回転時に、供給部は導出部として、導出部は供給部として機能する。換言すると、ステータ２は、この構成では対角軸に対して鏡像対称である。

粉砕ギャップ幅Ｓ、つまりステータ内壁２１とロータ壁１１との間の粉砕室７の幅は、好適には２０～６０ｍｍの範囲、特に好適には３５～５５ｍｍの範囲であり、特に３６～４５ｍｍであってよい。Ｌは、ステータ内壁２１の長さを示しており、Ｄは、ステータの内径、ｄは、粉砕工具１３を除くロータ１の外径を示している。好適な比Ｌ／Ｄは、２～４の範囲であるか、または２．７～３．３の範囲である。比Ｌ／Ｓは、好適には１５～３０、または１８～２５の範囲にある。

ロータ１、ステータ２および分離領域の集中的に摩耗する構成部材の対称的な構造により、損傷または摩耗した構成部材を小さな手間で反転させ、引き続き使用することができ、ひいては使用期間を著しく延長することができる。このためには、さらにロータ構成群が、簡単かつ迅速な分解および組み替えを保証することができるように、軸方向の緊締装置を備えている。このことは、従来のアジテータミルと比べて、著しく資源を大切にする、経済的な作業形式を可能にし、これにより持続的な運転のために働く。さらに、摩耗に応じて、単にロータ構成群だけを替えることもできる。このことは、高い持続性の他に、アジテータミルの使用における高められたフレキシビリティも可能にする。

さらに、分離リング１２，２２のうちの１つの分離リングを交換することにより、分離ギャップ幅ｓを簡単に変更することができ、これにより種々異なる製品または粉砕補助体サイズに適合させることができる。

１ ロータ
１１ ロータ壁
１２ ロータ分離リング
１３ 粉砕工具
１４ ロータハブ
１５ 引張りロッド
１９ 回転軸線
２ ステータ
２１ ステータ内壁
２２ ステータ分離リング
３ 粉砕補助体
４１ 製品供給部
４２ 製品導出部
５１ 冷却材供給部 ロータ
５２ 冷却材導出部 ロータ
６１ 冷却材供給部 ステータ
６２ 冷却材導出部 ステータ
７ 粉砕室
ｄ ロータの外径
Ｄ ステータの内径
Ｌ ステータ内壁の長さ
ｓ 分離ギャップ
Ｓ 粉砕ギャップ

Claims (11)

1. 流動性の粉砕物を加工するためのミルであって、該ミルが、
   概して円筒形に形成されたロータ（１）であって、
   ロータ壁（１１）と、
   該ロータ壁（１１）に取り付けられた複数の工具（１３）と、
   ロータ分離リング（１２）と、
   ロータハブ（１４）と、
   少なくとも１つの引張りロッド（１５）と
   を有するロータ（１）と、
   ステータ内壁（２１）を備えた、前記ロータ（１）を内部に収容しているステータ（２）と、
   ステータ分離リング（２２）と、
   製品供給部（４１）と、
   製品導出部（４２）と
   を有しており、
   前記ロータ壁（１１）および前記ロータ分離リング（１２）が、前記引張りロッド（１５）により前記ロータハブ（１４）内に緊締されており、
   前記ロータ分離リング（１２）が、回転対称の中空円筒体として形成されており、
   前記ロータ壁（１１）が、回転軸線（１９）に対して回転対称であり、かつ前記回転軸線（１９）に対して垂直な対称面に対して鏡像対称であり、
   前記ステータ内壁（２１）と前記ロータ壁（１１）との間に、粉砕室（７）が形成されており、前記粉砕物を、前記製品供給部（４１）を介して前記粉砕室（７）内に導入し、かつ前記製品導出部（４２）を介して前記粉砕室（７）から導出することができ、
   前記ロータ分離リング（１２）と前記ステータ分離リング（２２）との間に、ギャップ（ｓ）が形成されており、該ギャップ（ｓ）を通じて、前記粉砕室（７）内に収容されている前記粉砕物が前記製品導出部（４２）へと導出され、
   前記粉砕室（７）の側面が、前記ステータ分離リング（２２）により形成され、該ステータ分離リング（２２）は、回転対称の中空円筒体として形成されており、かつ対称面に対して鏡像対称である、
   ミル。
2. 前記ロータ分離リング（１２）および／または前記ステータ分離リング（２２）が、セラミック、硬質合金または硬化された金属から形成されている、請求項１記載のミル。
3. 前記ステータ内壁（２１）が、前記回転軸線（１９）に対して回転対称であり、前記対称面に対して鏡像対称である、請求項１または２記載のミル。
4. 前記ロータ壁（１１）における前記工具（１３）の配置が、前記回転軸線（１９）に対して回転対称であり、前記対称面に対して鏡像対称である、請求項１から３までのいずれか１項記載のミル。
5. 前記ステータ内壁（２１）に配置された複数の粉砕工具をさらに備え、該粉砕工具の配置が、特に前記回転軸線（１９）の回りで回転対称であり、かつ前記対称面に対して鏡像対称である、請求項１から４までのいずれか１項記載のミル。
6. 前記粉砕室（７）の粉砕ギャップ幅Ｓが、２０～６０ｍｍである、請求項１から５までのいずれか１項記載のミル。
7. ステータ内径Ｄに対するステータ長さＬの比が、２～４であり、かつ／または前記粉砕室（７）の粉砕ギャップ幅Ｓに対するステータ長さＬの比が１５～３０である、請求項１から６までのいずれか１項記載のミル。
8. 前記粉砕室（７）に、少なくとも部分的に粉砕補助体（３）が充填されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のミル。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載のミルをメンテナンスする方法であって、以下のステップ、すなわち
   前記ミルからロータ（１）を取り外す、取外しステップ、
   引張りロッド（１５）を解除することによりロータハブ（１４）からロータ壁（１１）およびロータ分離リング（１２）を分離する、分離ステップ、
   前記ロータ壁（１１）および／または前記ロータ分離リング（１２）を、前記回転軸線（１９）に対して垂直に延びる反転軸線を中心として１８０°だけ回転させる、回転ステップ、
   前記ロータ壁（１１）および前記ロータ分離リング（１２）を反転させられた向きで前記引張りロッド（１５）により前記ロータハブ（１４）内に緊締する、緊締ステップであって、前記ロータハブ（１４）の、前記分離ステップ前に前記ロータ分離リング（１２）に隣接して配置されていた側が、当該緊締ステップ後に前記ロータ分離リング（１２）に同様に隣接して配置されている、緊締ステップおよび
   前記ミル内に前記ロータ（１）を組み込む、組込みステップ
   を有している、ミルをメンテナンスする方法。
10. 前記組込みステップと、前記取外しステップとの間に、さらに
    前記ミルからステータ内壁（２１）およびステータ分離リング（２２）を取り外す、取外しステップ、前記ステータ内壁（２１）および／または前記ステータ分離リング（２２）を、前記回転軸線（１９）に対して垂直に延びる反転軸線を中心として１８０°だけ回転させる、回転ステップおよび前記ステータ内壁（２１）および前記ステータ分離リング（２２）を反転させられた向きで前記ミル内に組み込む、組込みステップ
    をさらに有している、請求項９記載の方法。
11. 請求項１から８までのいずれか１項記載のミルにおいて使用するためのステータセットであって、該ステータセットが、ステータ（２）およびステータ内壁（２１）を有しており、該ステータ（２）および前記ステータ内壁（２１）が、カバーと、前記ステータセットの、それぞれ反対に位置する側に配置されている出口フランジとの間に配置されており、前記ステータ内壁（２１）が、前記回転軸線（１９）に対して垂直な対称面に対して鏡像対称である、ステータセット。

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