JPH0227018B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固定子と回転子との間に同心的に形
成されて粉砕材料とこの粉砕材料中を自由に移動
可能な粉砕体とを収容する粉砕空間と、材料入口
と、材料出口と、材料出口の前に接続されて粉砕
体を粉砕材料から分離する分離装置と、回転子ま
たはこれと共に回転する部分に形成されて回転子
軸線に対し少なくとも一部半径方向に延びる返還
通路を通つて分離された粉砕体を遠心力の作用で
材料入口の範囲へ返還する返還装置とを有する、
流動可能な粉砕材料の粉砕機に関する。

この種のボール粉砕機はドイツ連邦共和国特許
出願公開第2811899号明細書から公知である。こ
の場合、粉砕材料および粉砕ボールは、横断面が
２つのボール面により制限される粉砕空間内にお
いて、回転子の楔状断面の排出環の回りを循環せ
しめられ、材料入口と同じく材料出口も粉砕機軸
に比較的密接して設けられているので、分離装置
により分離された粉砕ボールが、返還通路を通つ
て、流入する粉砕材料に再び付加され得る。この
返還通路は回転子の円板を横断し、かつ供給が遠
心作用により行なわれるように、半径方向に向け
られている。

このような粉砕機において粉砕材料および粉砕
体をある程度均一に分布させるために、粉砕材料
および粉砕体の通過速度は互いに特定比でなけれ
ばならない。粉砕材料の通過速度は、例えば供給
圧力および回転子回転数により影響を及ぼされ
る。粉砕体は粉砕材料により連行されるが、しか
し連行作用はとりわけ粉砕材料の粘性により影響
を及ぼされる。回転子回転数も、粉砕材料および
粉砕体の循環速度に、限られた影響を及ぼす。し
かし循環速度の一定比が得られないので、粉砕結
果は常に或る程度変動する。ここにおいて返還装
置の可変寸法により粉砕ボールの循環速度を変え
ることを試みたが、しかしこのような切換えは大
抵機械が空になつている場合にしか停止により行
なうことができない。さらに、こうして行なわれ
た整合もまだ非常に不充分である。

本発明の課題は、粉砕物および粉砕体の循環速
度を整合させて、粉砕過程を均一化させ、粉砕結
果を改善する、こじんまりした構造の粉砕機を提
供することである。

この課題を解決するため本発明によれば、返還
装置が、粉砕材料の循環速度に対して粉砕体の返
還速度を変化するため、回転子駆動装置とは異な
る速度で運転可能な供給機構用供給駆動装置を持
ち、供給機構が遠心ポンプとして粉砕機軸線に対
して同心的に回転するポンプ羽根車を持ち、この
ポンプ羽根車は回転子と固定子との間に密封され
て挿入されている。

こうして分離装置から材料入口の範囲への遠心
力による粉砕体の返還を遠心ポンプで行ない、こ
の遠心ポンプを回転子駆動装置とは異なる速度で
回転させることにより、粉砕体および粉砕物の循
環速度を整合させて、粉砕過程を均一化すること
ができる。しかも遠心ポンプのポンプ羽根車が回
転子と固定子との間に同心的に密封して設けら
れ、したがつてこのポンプ羽根車は、半径方向に
延びる返還通路の範囲を利用して設けることが可
能になるので、粉砕機の構造をこじんまりしたも
のとすることができる。

本発明の第１の実施例によれば、供給駆動装置
が回転子駆動装置とまつたく関係なく設けられて
いる。この構成は簡単であるが、しかし制御を困
難にする。

それに対して、回転子駆動装置に対する一定の
あるいは可変の特定変速比により運転される供給
駆動装置は、製造において一層費用がかかりかつ
制御において一層正確である。例えば回転子およ
び供給機構は変速装置を介して共通の駆動装置に
接続され得る。

供給ポンプは、供給すべき粉砕体の最大の１倍
あるいは２倍の横断面寸法よりあまり大きくない
内径を持つ個々の供給通路を形成して、通路に粉
砕体が詰まりあるいははさまるのを確実に防止し
なければならない。この場合同時に唯１つあるい
は４つないし５つの粉砕体が通過できるようにす
るのが有利である。

さらに、遠心機構の出口および材料入口をほぼ
同一周面において軸線方向に密接して設けること
が好ましい。この場合粉砕材料および粉砕体は半
径方向に粉砕空間内へ導入される。

粉砕機構が材料入口の前に接続される場合は、
この粉砕機構がポンプ羽根車と粉砕機ハウジング
との間に構成されるのが有利である。材料入口が
ポンプ羽根車と粉砕機ハウジングとの間に環状間
隙ノズルを形成し、この環状間隙ノズルが、粉砕
機の停止の際の粉砕体の逆流を防止しかつポンプ
羽根車および粉砕機ハウジングにおける１組の共
同作用する粉砕面につながつているのが有利であ
る。この場合両方の粉砕面の少なくとも一方が歯
付きコロイド粉砕機様式の歯を持つことができ
る。

環状間隙の内径は粉砕体寸法のたかだか半分の
大きさである。さらに、環状間隙内径および（あ
るいは）粉砕間隙内径を、特に共通の粉砕環を軸
線方向に移動させることにより、変えることがで
きる。

この場合粉砕機運転値および（あるいは）粉砕
材料の特性と関係して供給駆動装置を特に自動制
御するための制御装置が使用されるのが特に有利
である。このような制御装置を、例えば、粉砕駆
動装置の駆動出力、トルクおよび（あるいは）回
転子を検出する少なくとも１つの測定値発信器に
接続することができる。さらに制御装置を、粉砕
材料の粘性あるいは圧力を検出する少なくとも１
つの測定値発信器に接続することができる。この
場合、粉砕過程後に得られた粘性と同じく初期粘
性も重要であり、また両方の粘性の比も重要であ
る。粉砕材料の他の特性あるいは状態値および他
の粉砕機運転値も重要であることは自明である。

考慮すべき種々の測定値は供給駆動装置のまつ
たく異なる制御を行うことがあるので、複数の測
定値発信器を、例えばコンピユータを含む平均値
形成装置（以下平均化装置と称する）に接続する
ことができ、この平均化装置は、所定の関数にし
たがつて種々の測定値から平均値を形成し、この
平均値が供給駆動装置用の制御値として用いられ
る。

図面に本発明の実施例が示されている。

第１図に示されているボール粉砕機の固定子１
は、ほぼ水平な分離面２により、下部の粉砕機ハ
ウジング３と蓋４とに分割され、これらは密封す
るようにフランジで締め合わされかつねじ５によ
り締め付けられている。これらの締付けフランジ
の間に環状中間部材６を挿入することができ、こ
れらの中間部材を密封環および（あるいは）中間
環として構成して、固定子における回転子の軸線
方向位置を変えることができる。粉砕機ハウジン
グは、下方において先細になる、環状楔形ハウジ
ング壁７を持つており、このハウジング壁は蓋４
にある切欠き８と共に２重円錐状粉砕空間９を外
部に対して区画している。

ハウジング壁７は外部を冷却空間１１により包
囲され、この冷却空間は、底１３と環状壁１４，
１５とを持つ冷却ハウジング１２により区画され
ている。原則として、粉砕機ハウジング３と一体
に形成されたこの冷却ハウジング１２により粉砕
機全体を保持することができる。しかし粉砕機ハ
ウジング３を、固定子に固定的に設けられる蓋に
吊すこともできる。

別の冷却空間１０が蓋４に形成されており、こ
の蓋の支持スリーブ１７が、公知の、したがつて
図示してないやり方で回転子軸１９を回転可能に
保持しており、この回転子軸の下端が回転子２２
の壷状ボス２１にはまり、この回転子とねじ山２
３によりねじ止めされかつねじ２４により抜け止
めされている。

回転子２２は、壷状ボス２１から出発する回転
子円板２６を持つており、この回転子円板は外縁
に、ハウジング壁７の形状に適合せしめられた、
２重円錐断面を持つ環状中空排出体２７を持つて
いる。この排出体は粉砕空間９に没入しかつこの
粉砕空間においてハウジング壁７と共に、ほぼ不
変の間隙幅ａを持つ粉砕間隙９１を形成してい
る。

排出体２７の内部空間は、回転子円板２６から
出発する、ほぼ円筒状の隔壁２８により分割され
ている。この隔壁はこの内部空間の環状底２９か
ら距離ｂを置いて終わつており、この内部空間は
回転子の内部冷却または冷却媒体の循環のための
内側および外側環状室３１，３２に分割されてい
る。内側環状室３１は回転子円板２６の主として
半径方向に延びる通路３３を介して回転子軸１９
の外側環状通路３４とつながつている。外側環状
室３２は、比較の対象になりうる通路３５を介し
て回転子軸１９の中心孔３６につながつている。
通路３３および３５は直径上に設けられているか
ら、冷却流体は内側環状室３１内では下方へ流れ
かつ外側環状室３２内では上方へ流れ、かつ少な
くとも隔壁２８の半周の回りを接線方向に流れ
て、再び外方へ行く。回転する冷却流、したがつ
て一層良好な均一化を実現するために、入口およ
び出口を接線方向に設けることもできる。

粉砕機軸線３７に対して中心に、回転子円板２
６と粉砕機ハウジング３の高所にある内側フラン
ジ３８との間にポンプ羽根車３９が支持されてお
り、このポンプ羽根車は、内側フランジ３８上に
着座しかつなるべく軸線方向に移動できる、同じ
円筒面４２における粉砕環４１で終わつている。
ポンプ羽根車３９は適切な駆動装置、特に供給電
動機４４の電動機軸４３上にキー止めされてお
り、この駆動装置は中間環４５を介して内側フラ
ンジ３８に掛けられている。この場合、部分３
８，４１，３９および４５の間に、滑り環状密封
片４６により、回りを閉鎖された環状空間４７が
形成され、この環状空間へ下側から供給管路４８
が開口し、かつこの環状空間は出口側において、
粉砕環４１とポンプ羽根車３９との間に環状間隙
として形成された材料入口４９を介して、粉砕空
間９とつながつている。

さらに前粉砕装置５１が材料入口４９の前に接
続されており、この前粉砕装置は、粉砕環４１お
よびポンプ羽根車３９に形成された２つの歯付き
部によりコロイド粉砕機として構成されている。

管路４８から供給された原料は環状空間４７お
よび前粉砕装置５１を通つて環状間隙材料入口４
９へ流れる。環状間隙の内径は粉砕材料の横断面
寸法よりはるかに小さいので、ただそれだけでも
粉砕機の停止の際の逆流が防止される。さらに、
材料入口の内径および前粉砕装置の粉砕間隙の内
径は、中間環により粉砕環４１を軸線方向に移動
させることによつて変えられる。材料入口から、
粉砕材料が粉砕間隙９１の内部において円錐のら
旋上を通つて下方へ行き、排出体２７の外面上に
おいて再びら旋状に下方へ行きかつ粉砕間隙にお
いて回転子円板２６の上面を通つて半径方向へ達
する。その間に、粉砕材料内にほぼ均一に分布さ
れた粉砕ボール５２が連行される。これらの粉砕
ボールは回転子との一時的接触により何度も回転
せしめられかつ粉砕間隙９１の固定および回転区
画面上を相互にころがつて行く。

排出体２７全体が循環されるから、限られた空
間において粉砕ボールと粉砕材料の粒子との間に
非常に多くの個別接触が行なわれる。この場合粉
砕材料の循環流は大体において供給管路４８内の
吐出圧力により決められ、ボールに及ぼされる連
行力は、供給される粉砕材料の粘性により著しく
影響を及ぼされる。しかし粉砕材料供給とは著し
く無関係の粉砕ボールの駆動が行なわれ、これら
の粉砕ボールは、追いかけるようにして前方のボ
ールを粉砕間隙の間隙部分９２を介して半径方向
内方へ押し付ける。

この場合比較的軽い粉砕材料が円錐面５３に沿
つて上昇する間、大きい方の粉砕ボールは回転子
円板２６の上面に密接して扁平な円錐凹所５４に
留まり、または分離装置を形成する出口間隙５５
内に引き留められ、この出口間隙は分離空間５８
を外部に対して区画する。したがつて出口間隙を
通つて、粉砕体から離れた材料が、支持スリーブ
１７から外方へ導かれた出口管路５９に入り、こ
の出口管路は回転子軸１９およびこの回転子軸の
駆動装置から遮蔽されている。

引き留められた粉砕ボールは矢印６３の方向に
分離空間５８から回転子円板２６の切欠き６４を
経てこの回転子円板とポンプ羽根車３９との間の
環状空間６５に入る。この環状空間６５から、少
なくとも一部半径方向に向いた供給通路６６が環
状間隙状の材料入口４９の上に密接して共通の外
側円筒面４２まで通じている。この場合通路６６
の横断面は、挿入される最大粉砕ボールの直径よ
り大きく定められており、これらの粉砕ボールは
半径速度の小さいポンプ羽根車３９の回転により
外方へ投げ飛ばされる。高い供給圧力を受けてい
る粉砕材料が投げ飛ばし方向とは反対に通路６６
ないし６３を通つて出口間隙５５に達しないよう
にするために、この供給圧力とポンプ羽根車３９
の主として回転速度により決められる遠心力とが
互いに合わされなければならない。しかしポンプ
羽根車３９の回転数ｎ２を少なくとも回転子２２
の回転数ｎ１に合わせなければならない。さら
に、材料内に均一な分布を維持するために粘性に
合わせることもできなければならない。

通路６６の横断面は、同時に唯１つあるいは４
つないし５つのボールが通過できるように選ばれ
なければならない。第１の場合は、大抵円筒状に
構成された通路の直径が粉砕体の1.2および1.4倍
の間の直径に選ばれ、第２の場合は2.2ないし2.4
倍の粉砕体直径の通路直径が選ばれる。こうし
て、粉砕体が通路においてはさまれないで、大き
な壁圧力なしに速かに通過することが一層確実に
できる。

第２図により回転子軸１９を伝動ベルト６８を
介して駆動する粉砕機６７は、原則として不変の
回転数を持つことができる。この場合は大抵調整
駆動装置が設けられる。しかし供給電動機４４は
平均化装置６９を介して制御され、この平均化装
置は第１の目標値を導線７１を介して計算装置７
２から受け、この計算装置は導線７３を介して第
１の測定値発信器７４と接続されており、この測
定値発信器は、常に第１の粘性値を第１の粘性測
定器７５から供給し、この粘性測定器は供給管路
４８に接続されている。

別の導線７６が、出口管路５９のところにある
第２の粘性測定器７８の第２の測定値発信器７７
へ通じており、第３の導線７９が、間接的にある
いは直接粉砕機電動機６７に設けられた測定値発
信器８０へ導かれ、この測定値発信器は、例えば
電動機の目下の出力、電動の強さおよび（あるい
は）回転子に関する測定値を供給する。これらの
量のうちのいくつかを別体の測定装置により検出
しまたは測定値発信器へさらに送ることができ
る。

さらに、平均化装置６９が導線８１を介して計
算装置８２に接続されており、この計算装置は、
３つの導線を介して、供給管路４８における圧力
ｐ１の測定値発信器８３、粉砕室９の入口部分に
おける圧力ｐ２の測定値発信器８４および粉砕室
の出口部分における圧力ｐ３の測定値発信器８５
と接続されている。

供給電動機４４の回転数のみを制御すべきであ
るから、種々の情報から適切な平均値を形成する
必要がある。これは特に電子計算装置により種々
の方法で行なうことができ、これらの計算装置は
唯１つの情報量を、かつ平均化装置６９を介して
唯１つの制御命令を供給電動機４４へ伝える。

第２図によれば、計算装置７２および８２が所
定の関数にしたがつて第１の出力値を形成し、こ
れらの出力値は共通の平均化装置６９において新
たに平均化される。平均値を形成しかつ増幅後供
給電動機４４へ供給する共通の計算機へすべての
検出値を供給する場合は、第２図に示された分割
を省略することができる。

このような中央計算機８６が第３図により設け
られている。しかしそこでは供給電動機４４の代
わりに無段変速装置８８用調整装置８７が制御さ
れ、この変速装置が、ポンプ羽根車３９へ案内さ
れている中空軸８９に接続されており、この中空
軸を通つて回転子軸１９が下方へ延びている。こ
こでは、粉砕機電動機６７へ導かれる導線７９が
節約され。なぜならば原則として粉砕機電動機と
供給駆動装置の回転数との関連があるからであ
る。したがつて、再調整が他の検出値により必要
でない限り、粉砕機電動機の回転数が変化する場
合は、再調整の必要がない。ここにおいても、挙
げられた検出器すべてが接続される必要があると
は限らない。時には、再制御を行なう唯１つの検
出器で足りる。

なお、無段変速装置８８を粉砕機ハウジングの
外側において電動機６７に接続することができ、
したがつて回転子軸１９をこのハウジングに貫通
させることが省略できる。

ともかくできれば、共通の境界面における不必
要な相対運動を回避するために、通常運転におけ
る回転子２２およびポンプ羽根車３９の回転数を
ほぼ同じにしなければならない。粘性測定は連続
的である必要はなくて、周期的に行なうことがで
き、その際段階的に再制御が行なわれる。制御関
数が経験値により決められる場合は、大抵唯１回
の粘性測定で充分である。別の検出値、例えば分
離器空間５８内のボール滞留を利用することもで
きることは自明のことである。粉砕材料の一部が
ボールと共に再び材料入口へ供給される、すなわ
ち第２の処理過程を通る場合も、大抵不利ではな
い。粉砕体コンベヤによつても平均通過時間をか
なり増やすことができ、すなわち材料を平均1.5
ないし3.5回通過させることによりそれだけ良好
に均質にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるボール粉砕機の縦断面
図、第２図および第３図はその接続図である。 １…固定子、３…粉砕機ハウジング、２２…回
転子、３７…粉砕機軸線、３９…ポンプ羽根車、
４４，８８…供給駆動装置、４９…材料入口、５
２…粉砕体、６６…供給通路、６７，６８…回転
子駆動装置、７５，７８，８０…測定値発信器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定子と回転子との間に同心的に形成されて
   粉砕材料とこの粉砕材料中を自由に移動可能な粉
   砕体とを収容する粉砕空間と、材料入口と、材料
   出口と、材料出口の前に接続されて粉砕体を粉砕
   材料から分離する分離装置と、回転子またはこれ
   と共に回転する部分に形成されて回転子軸線に対
   し少なくとも一部半径方向に延びる返還通路を通
   つて分離された粉砕体を遠心力の作用で材料入口
   の範囲へ返還する返還装置とを有するものにおい
   て、返還装置が、粉砕材料の循環速度に対して粉
   砕体５２の返還速度を変化するため、回転子駆動
   装置６７，６８とは異なる速度で運転可能な供給
   機構用供給駆動装置４４，８８を持ち、供給機構
   が遠心ポンプとして粉砕機軸線３７に対して同心
   的に回転するポンプ羽根車３９を持ち、このポン
   プ羽根車３９が回転子２２と固定子１との間に密
   封されて挿入されていることを特徴とする、流動
   可能な粉砕材料の粉砕機。 ２ 供給駆動装置４４が回転子駆動装置６７と関
   係なく設けられていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項に記載の粉砕機。 ３ 供給機構用供給駆動装置８８が変速装置で、
   回転子２２と共に共通の駆動電動機６７に接続さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項に記載の粉砕機。 ４ 供給駆動装置４４が無段調整可能に構成され
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の粉砕機。 ５ 回転子２２用駆動装置６７と反対側のポンプ
   羽根車３９用駆動装置４４，８８とが接続されて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第４項に
   記載の粉砕機。 ６ 供給機構としての遠心ポンプが、供給すべき
   粉砕体５２の最大１倍あるいは２倍の横断面寸法
   よりあまり大きくない内径を持つ個々の供給通路
   ６６を形成することを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項に記載の粉砕機。 ７ ポンプ羽根車３９の出口および材料入口４９
   がほぼ同一周面４２において軸線方向に密接して
   設けられていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第Ｚ項に記載の粉砕機。 ８ 粉砕機が材料入口の前に粉砕機構５１を持
   ち、この粉砕機構５１が供給機構としてのポンプ
   羽根車３９と粉砕機ハウジング３との間に構成さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項に記載の粉砕機。 ９ 材料入口４９がポンプ羽根車３９と粉砕機ハ
   ウジング３との間に環状間隙ノズルを形成し、こ
   の環状間隙ノズルに、内側へ共同作用する、ポン
   プ羽根車３９および粉砕機ハウジング３における
   粉砕面５１が続いていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第７項あるいは第８項に記載の粉砕
   機。 １０ 両方の粉砕面の少なくとも一方が歯付きコ
   ロイド粉砕機様式の粉砕面としての歯５１を持つ
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第９項
   に記載の粉砕機。 １１ 材料入口としての環状間隙４９あるいは粉
   砕面としての粉砕間隙５１の内径が、共通の粉砕
   環４１の軸線方向移動により可変であることを特
   徴とする、特許請求の範囲第９項に記載の粉砕
   機。 １２ 粉砕機がその運転値あるいは粉砕材料の特
   性と関係して供給駆動装置４４を制御するための
   制御装置を持つていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項に記載の粉砕機。 １３ 制御装置が、駆動出力、トルク、回転数、
   圧力比あるいは供給出力を検出する少なくとも１
   つの測定値発信器８０，８３ないし８５に接続さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   ２項に記載の粉砕機。 １４ 制御装置が、粉砕材料の粘性を検出する少
   なくとも１つの測定値発信器７５，７８に接続さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   ２項に記載の粉砕機。 １５ 複数の測定値発信器７５，７８，８０が平
   均値形成装置６９，８２に接続され、この平均値
   形成装置が、所定の関数にしたがつて種々の測定
   値から、供給駆動装置４４用の生ずる制御値７１
   を形成することを特徴とする、特許請求の範囲第
   １３項に記載の粉砕機。