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JP2929078B2 - 細砕ビーズ用セパレータを備えた攪拌ミル - Google Patents

細砕ビーズ用セパレータを備えた攪拌ミル

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JP2929078B2
JP2929078B2 JP8016962A JP1696296A JP2929078B2 JP 2929078 B2 JP2929078 B2 JP 2929078B2 JP 8016962 A JP8016962 A JP 8016962A JP 1696296 A JP1696296 A JP 1696296A JP 2929078 B2 JP2929078 B2 JP 2929078B2
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Japan
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stirring
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バルテルメス ウルリッヒ
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Omya GmbH
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Omya GmbH
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6537543&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2929078(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • B02C17/161—Arrangements for separating milling media and ground material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、細砕ビーズをこし
取るためのセパレータを備えた撹拌ビードミルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック、ペンキ、調合薬、食品等
の製造では、様々な物質を微細粒径に砕いて、それらを
混合するか、あるいは流体に分散させる必要がある。例
えば製紙では、製紙機から送り出される紙ウェブを約５
μｍの粉末度の石灰懸濁水で被覆する。この被覆物質
（以下の説明では「スラリー」と呼ぶ）を作製するに
は、採石場または鉱山から出た破砕石灰石をさらに細か
く、上記粉末度になるまで砕く。
【０００３】この種の細粒物、特にスラリーの製造に
は、撹拌ビードミルが用いられる。粉末度が高くなるほ
ど、２つの細砕ビーズとまだ粗い粒子との間の接触面積
を小さくし、それによって細砕作用を強めるため、より
小さい細砕ビーズが使用される。しかし、ビーズが細か
くなるほど、十分に細かい石灰石粒子だけが懸濁水と共
に細粒物すなわち最終製品を構成し、細砕ビーズが入ら
ないように、それらを細砕タンク内に引き止めることが
困難になる。細砕ビーズが作動中にさらに細かく磨滅す
るほど、この困難度が増す。
【０００４】本発明の開発中に、細砕ビーズがほぼ同じ
大きさではなく、様々な大きさのビーズをミル内で一緒
に使用した時に、細砕作用が改善されることがわかった
が、これは、様々な大きさの石灰石粒子がそれに一致し
た大きさの細砕ビーズ間で細砕される、すなわち大きい
粒子は大きい細砕ビーズ間で粉砕され、小さい粒子は小
さい細砕ビーズ間で細砕される確率が高くなるためであ
る。
【０００５】石灰石粒子の粉末度が高くなるほど、ます
ます微細な細砕ビーズが存在することも、重要である。
同時に、細砕処理では、細砕ビーズが磨滅によってさら
に細かくなることも考慮に入れる必要がある。
【０００６】ミルが作動する間、適当に大きな初期直径
の細砕ビーズを、実際には細砕すべき粗い分散物質と共
に添加することができ、ミル内で作動するのに伴って、
絶えず小さくなり、大きいものから中間、さらには細か
いもの及び最小の細砕ビーズまで生じる。しかし、最初
に様々な大きさのものを混合した細砕ビーズをミルに装
填することもできる。
【０００７】特に、細砕ビーズがミル内で完全に磨滅し
た時、すなわち所望の細粒懸濁物質、すなわち最終製品
の最大粒径に達するまで、細砕ビーズをミル内に保持す
る時、最良の細砕作用が得られることが、認識されてい
る。従来技術のミルでは、これを達成することが困難で
ある。
【０００８】それは、細砕ビーズをこし取るふるいが、
細砕室と細粒物出口との間の細砕タンクの排出端部に配
置されているからである。このため、ふるい目が、細粒
物の粒子の大きさを決定する。大きい粒子はふるいで残
され、細かいものはそれを通過する。実際に使用できる
最も細かいふるいのふるい目は約 100μｍである。この
ことは、通過する細砕ビーズの粉末度と共に石灰粒子の
粉末度が約 100μｍになることを意味している。この粒
径は、多くの用途には大き過ぎて、40μｍ以下のもっと
小さい粒径が求められる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、作動中に、ふ
るい目及びふるいそのもの全体が詰まってしまう。そし
て、ふるい上にブランケットが形成され、これがフィル
タとして作用する。このことは、ふるいの上にブランケ
ットが形成され、それが詰まる段階が進行するのに伴っ
て、圧力損失が増大することを意味している。その結
果、生産量、すなわち単位時間当たりに製造される最終
製品の量が低減する。従って、ブランケットすなわちフ
ィルタの固まりを除去するためにふるいに逆噴流を頻繁
に加える必要があり、その間が休止時間になって、生産
性の損失が生じる。
【００１０】このような問題を伴うことから、ふるいや
フィルタを用いないで細砕ビーズを残留させる試みが何
十年も前に行われている。
【００１１】ドイツ特許公報第2020649 号には、請求項
１の導入部分に従ったセパレータを備えた撹拌ビードミ
ルが開示されている。このセパレータは、実質的に円筒
形リングで形成されており、一連のほぼ半径方向の内孔
がその円周全体に均等に分散配置されている。この半径
方向に穿孔されたリングの下端部にハブが形成されてお
り、これによってセパレータが軸に固定されている。セ
パレータの上縁部とミルの上カバーとの間にガスケット
が配置されている。
【００１２】そのようなセパレータによって、細砕ビー
ズは遠心力だけで細砕室内に引き止められるため、上記
問題を伴ったふるいまたはフィルタを無くすことができ
た。しかし、このセパレータは実用化されていない。
【００１３】これは、半径方向内孔が、多数ではある
が、一般的にそれらへ流れる細粒懸濁物質の割には断面
がはるかに小さすぎるためであろう。多くの比較的小さ
い内孔の各々の断面がそれに応じて小さくなるため、流
速がそれに応じて高速になり、遠心力がその効力を生じ
ることができない。この場合、遠心力が半径の二乗の割
合で増大する、すなわち半径方向外側で最も大きく、半
径方向内向きに二乗の割合で減少することを考える必要
がある。従って、遠心力が最も大きいほぼ外周部分だけ
で残留が起こる。粒子が半径方向内孔に引き込まれる
と、それらは直ちに二乗の割合で低下する遠心力を受け
る一方、狭い断面に一致して流れる力は高い。粒子が半
径方向孔に捉えられると、それらは外方へ投げ出される
機会が全くなくなる。このことは、本発明の実施例に従
って、セパレータ本体をふるいまたはフィルタで包囲し
ている、すなわち各半径方向内孔がフィルタで覆われて
いる場合に、特に当てはまり、粒子は、いやしくも内孔
を半径方向に通過できた場合でも、ふるいによって再び
弾き戻されなければならないだろう。
【００１４】ふるいやフィルタを用いないでビーズを保
持しようとする他の従来の試みとして、互いに狭い間隔
で複数のプレートを細砕室と出口室との間に設けて、そ
の間に隙間を形成する。隙間の幅は、残留しようとする
ビーズより小さく、それより小さいビーズは、細粒物と
共に隙間を通り抜けることができる。しかし、多数のそ
のようなプレートまたは隙間を用いても、流れ面積が小
さすぎるため、作動上の問題が生じる。
【００１５】このような事情に鑑みて、本発明は、分離
限界が細粒の上限粒径に一致し、またふるいまたはフィ
ルタを用いることなく、細砕室に細砕ビーズを残留させ
て最終細粒物製品に細砕ビーズまたは分散物の粒子が混
入しないようにする細砕ビーズ用セパレータを備えた撹
拌ミルを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題が、請求項に記載の構成により達成することが可能と
なり、実質的には、セパレータを遠心力シフターのシフ
ティングロータのような構造にすることによって解決さ
れる。
【００１７】ロータの底部は、撹拌部材軸に取り付けら
れた底ディスクによって閉鎖されている。ミルに下方か
ら送り込まれる粗い懸濁物質は、上方へ移動する間に所
望の細かさに細砕され、ハウジング壁とシフティングロ
ータとの間の上方環状空間（外側の環状室）に流れ込
む。
【００１８】細砕された物質は、それに含まれている細
砕ビーズと共に、上方環状空間内で円周方向に加速さ
れ、それによって円周方向の流れが大きくなる。細砕ビ
ーズはまだ粗すぎる物質の粒子と共に、それらの質量が
大きいことから、外側環状空間内に、すなわち細砕タン
ク内に遠心力によって引き止められる。細粒物流と共に
ロータ円周付近まで進んだ各ビーズは、そこを支配して
いる周速度／ロータ速度によって円周方向に加速され
る、すなわち粒子は外側へ行くほど強い遠心力の作用を
受ける、すなわちそれが細砕タンク内に引き止められ
る。しかし、細粒物は、シフター／セパレータロータの
２つのパドル間を通過して半径方向内側の出口室へ、さ
らにそこから出口管内へ進む。
【００１９】遠心力シフターによって、約40μｍ以下の
必要な低分離限界で粗粒を分離または引き止めることが
容易に可能となる。遠心力は回転速度及び半径の二乗と
一致して増大するため、遠心力ロータの分離限界は、も
ちろん回転速度及び半径が増加するほど低くなる。この
ように、回転速度が上がり、半径が大きくなるほど、細
かい粒子が、真空または吸い込みによって出口管内に発
生した流れに逆らって遠心力によって引き止められる。
【００２０】この時、シフティングロータの外周上で分
離または残留が行われる。このため、シフティングロー
タの半径及び軸方向高さに対応した比較的大きい分離表
面積上に均一な分離状態が得られるため、不規則な流れ
または不規則な遠心力の場合に大きすぎる粒子が細粒物
に引き込まれる可能性が少なくなる。その結果、細粒物
の中に大きすぎる粒子（細砕ビーズまたは石灰粒子）が
入ることがほとんど、または全くなくなる。
【００２１】シフティングロータ用の個別の駆動装置が
不必要になるように、適当な大きさのロータを撹拌機構
の軸に直接に固定できるようにすれば好都合である。し
かし、この形式の構造では、シフティングロータの回転
速度が細砕機構の回転速度と同じであるので、所望の約
40μｍの細かさの分離限界を達成するためには、ロータ
の半径を細砕機構の半径より大きくしなければならな
い。従って、請求項２に記載の構成のように、シフティ
ングロータは、かなり大きな寸法のハウジングの上部分
か、ハウジングの上に載置されたユニット内に収容され
ている。均一な流れを得るため、特にシフティングロー
タによって排除された粒子を落下させるため、シフティ
ングロータとハウジング壁との間の環状空間を比較的大
きくすることが望ましい。
【００２２】しかし、相当大きい寸法のハウジング上部
内に、複数の小型シフティングロータを収容して、その
各々を撹拌機構から独立的に所望速度で個別に駆動する
こともできる（請求項３）。
【００２３】あるいは、シフティングロータを撹拌機構
の軸上に軸支して、個別の駆動装置で、または撹拌部材
軸によって副軸を介して駆動する（請求項４）。
【００２４】実際の検査では、驚くべきことに、シフテ
ィングロータを通過した細粒の中に比較的細かいグレイ
ン、すなわち特大グリットが存在することが分かった。
この非常に重要な結果は、とりわけ以下の効果によって
生じると言えるであろう。摩擦によって、ミル内の温度
が 100゜Ｃ以上に上昇する。従って、その時までに蒸気
の泡がミル内に形成されている。蒸気泡がミルの出口の
流れの邪魔をするため、流れが不規則になって、速度が
変化するため、粗粒が様々な地点で押し引きされて、ふ
るいまたはふるいの一部の被覆部分を通過する。
【００２５】しかし、本発明に従って使用されるシフテ
ィングロータは、圧力を増大させるために遠心力を利用
している。従って、作動時に、細砕室内のシフティング
ロータの外側に数バールの超過圧力が（流れの方向に）
発生する。この超過圧力で、沸点がそれに対応して上昇
する。このため、蒸気泡の発生及びそれによって生じる
シフティングロータ内部への特大グリットの移動が、引
き止め手段として機能するシフティングロータによって
阻止される。
【００２６】別の実施の形態では、圧力降下によってロ
ータパドルの背後に発生する水蒸気を受け取って除去す
るため、蒸気出口を備えた拡張室がシフティングロータ
の出口側に設けられている（請求項５）。
【００２７】製品すなわち細粒物は、もちろんそれらの
使用方法に応じた様々な品質要件を満たさなければなら
ない。粗い、すなわち特大グリットが特に有害である場
合もある。
【００２８】従って、本発明のさらに別の実施の形態で
は、細砕タンクの出口側の（少なくとも）１つのシフテ
ィングロータによって除去された細粒が、先例のように
直接的に最終製品として用いられるのではなく、細かい
ふるいまたは遠心分離器へ送られる。この場合、この細
かいふるいまたは遠心分離器から得られた細粒が、粗い
グレインをすべて取り除いた最終製品となる。遠心分離
器からの粗いグリットはミルへ戻されるが、原材料の分
散物質と一緒であることが好都合である（請求項６）。
【００２９】シフティングロータの上端部リングとタン
ク上壁との間のシールは、技術状態で認められるいずれ
の方法によっても、例えばラビリンスシールによって行
うことができる。１つの特殊なシールは、シフティング
ロータの上端部リングの上に、半径方向に延在するロッ
ドからなるクラウンを細砕タンクの上部円形壁に対する
シールとして設けていることを、特徴としている（請求
項７）。
【００３０】同様に、撹拌軸とハウジングの上カバーと
の間のシールを、１組の半径方向の吊り下げロッドによ
って与えることもできる（請求項８）。
【００３１】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しなが
ら、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３２】撹拌ビードミルは、円筒形細砕タンク１に
よって構成され、このタンク内の細砕室は、小径部の攪
拌室と大径部の環状室７を一部含んでいる。本発明の実
施の形態ではこれは縦型であり、内部で撹拌部材が回転
できるようになっている。撹拌機構は撹拌軸２で構成さ
れており、これに半径方向に延出した撹拌部材３が設け
られている。細砕すべき懸濁原料は撹拌タンクの下端部
の接続部４から導入される。撹拌タンク内には、１回分
の細砕ビーズ５が入っており、これは作動中に磨耗また
は磨滅して、粒径が小さくなっていく。大径及び小径の
細砕ビーズの相互作用によって、細砕効果が向上する。
可能な限り、細砕ビーズは、小径ビーズが大径ビーズに
よって細粒物質の細かさに磨滅されるまで、ミル内に保
持されるものとする。本発明によれば、この目的のため
に、シフティングロータ６が出口端部に、本実施の形態
では細砕タンクの上端部に配置されている。
【００３３】図１及び図２に示されているように、シフ
ティングロータは撹拌機構の軸に固着されている、すな
わち、それは撹拌軸２によって駆動されるため、個別の
駆動装置を必要としない。遠心力を大きくし、従って分
離限界をさらに細かくするために、シフティングロータ
６の直径が撹拌部材３の直径すなわち半径方向長さより
大きくなっている。それに加えて、シフティングロータ
６を取り囲んでいる比較的幅広の環状室７が、分離作用
を助ける。従って、シフティングロータ６は、ハウジン
グの上部拡張部分８内に配置されており、細砕ビーズ及
び大きいグレインを引き止めるため、円錐形の移行部分
９が細砕タンクの通常の外径からそれより大きい外径ま
で延在している。
【００３４】シフティングロータ６のロータパドル10ま
たは羽根が、下端部リング11と上端部リング12との間に
固定保持されている。下端部リング11は、半径方向内側
縁部を撹拌軸２及びそれに密着状態にはめ付けられたス
リーブ２a に固定させた支持ディスク13に取り付けられ
ている。ロータの上端部リング12は、やはりスリーブ２
a に固定されたリング15に半径方向アーム14で連結され
ている。
【００３５】シフティングロータ６のロータパドル10ま
たは羽根が、下端部リング11と上端部リング12との間に
固定保持されている。下端部リング11は、半径方向内側
縁部を撹拌軸２及びそれに密着状態にはめ付けられたス
リーブ２a に固定させた支持ディスク13に取り付けられ
ている。ロータの上端部リング12は、やはりスリーブ２
a に固定されたリング15に半径方向アーム14で連結され
ている。シフティングロータの上端部リング12の上に、
シフティングロータの上部を分離リングディスク17に対
して密封する半径方向ロッド16からなるクラウンが載っ
ており、分離リングディスク17は、細砕室７すなわち粗
粒室の上端部を別の細粒収集室（内側の出口室）18から
分離するものであり、細粒収集室18は、この分離リング
ディスク17と、円周壁19と、浅い円錐形の上ハウジング
壁20とによって形成されている。細粒管21がこの円周壁
に開口しており、ミル内で細砕されて、シフティングロ
ータ６によってまだ粗すぎる物質から分離された細粒ス
ラリーが、それを通って流出する。撹拌（及びシフティ
ング）軸２／２a は、上カバーの下にリングを支持して
いる。このリング22と上カバー20との間の空間内に、細
粒室18を外気に対して密封する半径方向ロッド23からな
る別のクラウンが配置されている。
【００３６】図６に示されている発明の形態では、シフ
ティングロータ６が２つの軸受24、25で撹拌機構の軸２
上に軸支されている。ミルに時々必要とされる水または
分散液等の噴流物質が、軸方向内孔26及び半径方向内孔
26a から供給される。
【００３７】シフティングロータの駆動は、撹拌軸また
はそれの駆動機構によって、例えば副軸を介して行うこ
とができ、そのため、撹拌軸の回転速度をシフティング
ロータに必要な高速回転まで高めることができる。
【００３８】図７では、シフティングロータからの出口
の上方に特別な拡張室すなわち蒸気室28が設けられてお
り、特にロータパドル10の背後での圧力降下によって発
生する水蒸気を受け取ることができる。懸濁細粒の表面
の上方に集まった水蒸気は、蒸気出口29から逃げること
ができる。
【００３９】偶然に、多数の粗い特大粒子がシフティン
グロータによって分離された細粒スラリー物の中に存在
しているかもしれない。これらの特大粒子の量は、作動
状態によって決まる。特に、生産率が高い場合、特大グ
リットの量が増加することを予想しなければならない。
一定の製品では、そのような特大物質が特に有害であ
る。
【００４０】そのような特大物質をなくし、それによっ
て難しい製品または状態の場合でも粗粒を戻すための手
段としてシフティングロータを使用することによって可
能になる最高の生産率を達成するため、本発明のさらな
る形態では、撹拌ミルの細粒物出口21を遠心分離器30に
接続し、それによってこれらの特大粒子を分離する。従
って、遠心分離器の粗粒物出口31が撹拌ミルの入口４に
接続される一方、遠心分離器の細粒物出口32が最終細粒
製品を送り出す（図７を参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシフター／セパレータを出口端部
に設けた撹拌ミルの軸方向断面図である。
【図２】本発明によるシフター／セパレータを設けた撹
拌ミルの上部分の拡大軸方向断面図である。
【図３】図２のIII-III 線に沿った半径方向断面図であ
る。
【図４】図２のIV-IV 線に沿った断面図、すなわちシフ
ティングロータとハウジングの上端部リングとの間のシ
ールを通る断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿った、軸と上ハウジングカ
バーとの間のシールを通る断面図である。
【図６】本発明の別の実施例の、図２と同様な図であ
る。
【図７】図６とほぼ同様なミルを備えたミル回路を示し
ている。
【符号の説明】
１ 細砕タンク ２ 撹拌軸 ３ 撹拌部材 ５ 細砕ビーズ ６ シフティングロータ ７ 外側環状空間 10 ロータパドル
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B02C 17/16 B02C 17/18

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口及び出口を備えた、多くの細砕ビー
    ズが装填されている細砕タンク内の細砕室で、撹拌部材
    を備えた撹拌軸を回転させることができ、その軸に細砕
    ビーズを引き止めるためのセパレータを攪拌出口側の前
    方に取り付け、セパレータの半径方向開口を、前記細砕
    室の一部である半径方向外側の環状室と、撹拌軸を環状
    に取り囲むセパレータ内側の出口室との間に設けている
    撹拌ミルであって、 前記セパレータは、遠心力シフティングロータ(6) の形
    式によるロータによって形成されており、各対のシフテ
    ィングロータのロータパドル(10)間の隙間に前記半径方
    向開口を形成していることを特徴とする撹拌ミル。
  2. 【請求項２】 シフティングロータ(6) は、細砕タンク
    (1) の大径の上部分(8) または拡張したハウジング上部
    内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の
    撹拌ミル。
  3. 【請求項３】 入口及び出口を備えた、多くの細砕ビー
    ズが装填されている細砕タンク内で、撹拌部材を備えた
    撹拌軸を回転させることができ、細砕ビーズを引き止め
    るための装置が細砕タンクの出口側に設けられている撹
    拌ミルであって、 少なくとも１つの個別に駆動されるシフティングロータ
    (6) が、細砕タンク(1) の大径の上部分(8) または拡張
    したハウジング上部内に配置されていることを特徴とす
    る撹拌ミル。
  4. 【請求項４】 シフティングロータ(6) は、撹拌軸(2)
    に軸支されて、個別の駆動装置によって、または撹拌軸
    の副軸等の部材を介して駆動されることを特徴とする請
    求項３に記載の撹拌ミル。
  5. 【請求項５】 蒸気出口(29)を備えた拡張蒸気収集室(2
    8)が、シフティングロータ(6) の出口側に設けられて、
    ロータパドル(10)の背後での圧力降下によって発生する
    水蒸気を受け取って除去するようにしたことを特徴とす
    る請求項１ないし４のいずれかに記載の撹拌ミル。
  6. 【請求項６】 撹拌ミルの細粒物出口(21)は、遠心分離
    器または他の分離器(30)に連結しており、この分離器の
    粗粒物出口(31)が撹拌ミルの入口(4) に連結しているの
    に対して、前記分離器の細粒物出口(32)が細粒最終製品
    を送り出すようにしたことを特徴とする請求項１ないし
    ５のいずれかに記載の撹拌ミル。
  7. 【請求項７】 シフティングロータ(6) の上端部リング
    (12)の上に、細砕タンク(1) の上部円形壁(170) に対す
    るシールとして、半径方向に延出したロッド(16)からな
    るクラウンが設けられていることを特徴とする請求項１
    ないし５のいずれかに記載の撹拌ミル。
  8. 【請求項８】 撹拌軸(2) と上部ハウジング壁(20)との
    間のシールとして、撹拌軸を取り囲む支持リング(22)上
    に配置された半径方向ロッド(23)からなるクラウンが設
    けられていることを特徴とする請求項７に記載の撹拌ミ
    ル。
JP8016962A 1994-12-31 1996-01-04 細砕ビーズ用セパレータを備えた攪拌ミル Expired - Fee Related JP2929078B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4447321A DE4447321C2 (de) 1994-12-31 1994-12-31 Rührwerksmühle für die nasse Feinzerkleinerung, mit Separator zur Zurückhaltung von Mahlperlen
DE4447321.4 1994-12-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08229419A JPH08229419A (ja) 1996-09-10
JP2929078B2 true JP2929078B2 (ja) 1999-08-03

Family

ID=6537543

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