JP2008518763A - 塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する装置用の分級ロータならびに分級機 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な摩耗によるより長い工具寿命、より細かい分級境界ならびにより一層微細な完成材料を保証されうる分級ロータを提供する。
【解決手段】駆動軸を収容するための同心の芯部（３）もしくはスピゴットを有するほぼシリンダ状のボディ、シリンダ円周上に分布した多数の流れ開口部ならびに微細材料出口（４）から成る、粒子形状、粒度および密度の影響下における沈降速度に従って塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する装置用の分級ロータ（８０）において、シリンダ状のボディは一体構造のブロックから成り、その際、シリンダ外被（５）の壁厚がシリンダ外径の０．１倍〜０．４倍、特に０．１２５倍〜０．３倍、の範囲内であり、流れ開口部の間にブリッジ状部（７）がシリンダ外被（５）に残されており、かつ流れ開口部がシリンダ縦軸（２）方向に走るスリット（６）および／または半径方向に向けられた多数の穿孔（９）として形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求項１の上位概念に記載の、駆動軸を収容するための同心の芯部もしくはスピゴットを有するほぼシリンダ状のボディ、シリンダ円周上に分布した多数の流れ開口部（Ｓｔｒoｍｕｎｇｓoｆｆｎｕｎｇｅｎ）ならびに微細材料出口から成る、粒子形状、粒度および密度の影響下における沈降速度に従って塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する装置用の分級ロータと、特許請求項１２記載の分級機とに関する。

空気分級は塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する方法であることは明らかであり、その際、その分級は粒子形状、粒度および密度の影響下における沈降速度に従って行なわれる。

空気分級機の品質基準は、分級境界より大きいできるだけ全ての粒子が粗大材料に、より小さな粒子が微細材料に送られる分級作用である。

空気分級機には例えば鋼もしくはセラミックス製のいわゆる分級ロータが使用され、その際、性能アップを達成するために複数の分級ロータを一装置に取り付けることも可能である。

Ａｌ_２Ｏ_３もしくはＳｉＣ製の分級ロータが分級機の相応のライニングとともに使用されることによって、鉄の摩擦屑不含（ｅｉｓｅｎａｂｒｉｅｂｆｒｅｉｅ）の粉体の処理を達成することができる。常用される分級ロータは底板と天板を有するほぼシリンダ形を有し、その際、通常底板中または底板表面にモーター駆動装置用、殊に駆動軸用の収容部が備えられている。

スペーサを介して相互に離された板の間に多数のコンベヤプレート（Ｆoｒｄｅｒｓｃｈａｕｆｅｌｎ）が存在し、これらコンベヤプレートは必要な材料の流れを前記駆動装置と組み合わされて引き起こす。それぞれの分級ロータの技術的に有意義な工具寿命を達成するために、供給された材料と組み合わされた該プレートは殊に高い回転数で非常に安定かつ耐摩耗でなければならない。

流れ室（Ｓｔｒoｍｕｎｇｓｋａｍｍｅｒ）を備えた分級機ヘッド内における分級ロータの使用に関して、独国特許出願公開第１００４５１６０号明細書による粉砕、分級、混合および／またはデアグロメレーションのための多機能装置について注意を喚起しておくこととする。そこに記載の装置の場合にも、半径方向に向けられた多数のプレートを向き合った２つの円形の面の間に有する分級ロータが使用されている。その公知の分級機は微細材料用のスパイラル出口（Ｓｐｉｒａｌａｕｓｔｒｉｔｔ）を有する分級機ハウジングで構成されかつ扉で閉鎖可能な穿孔を有し、その際、分級ロータは調整可能に回転可能に該扉に支承されており、該扉は外側で電気モーター駆動装置に接続されている。このようにして、分級ロータそのものだけが分級すべき材料と接触しかつ軸または分級ロータ用の収容部の損傷が十分に排除されうることが保証されている。

しかしながら、公知の分級ロータが分級能（Ｔｒｅｎｎｓｃｈaｒｆｅ）、微細材料収量および工具寿命に関して種々の適用における全ての要求を未だ満たしていないことは判明している。殊に通常の分級ロータの場合には殊に微細材料出口にほとんど避けられない著しく激しい摩耗が生じ、これには分級ロータの多少とも頻繁な交換およびしたがって生産の中断が必要になるという結果が伴う。

上記公知の装置から、したがって本発明の課題は、粒子形状、粒度および密度の影響下における沈降速度に従って塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する装置用のさらに発展した分級ロータであって、その際、この分級ロータが従来技術に比してより均一な摩耗によるより長い工具寿命、より細かい分級境界ならびにより一層微細な完成材料（Ｆｅｒｔｉｇｇuｔｅｒ）を保証すべきであり、その際、殊に後者の品質基準がより高い回転数で保証されうる分級ロータを提供することである。さらに、比較的高い効率を有しかつ支障のない作動を可能にする分級機が提供されるべきである。

本発明の課題の解決は、特許請求項１の特徴部組合せによる分級ロータならびに請求項１２の分級機を用いて行なわれ、その際、従属請求項には少なくとも合目的的な形態および発展が含まれる。

この提案された分級ロータの場合には自体公知のほぼシリンダ状のボディが基本になっており、その際、該シリンダ状のボディは、特にモーター駆動装置用の、駆動軸を収容するための同心の芯部もしくはスピゴットおよびシリンダ円周上に分布した多数の流れ開口部ならびに微細材料出口を有する。

本発明によれば該シリンダ状のボディは一体構造のブロックから成り、その際、シリンダ外被の厚さは従来技術よりもかなり大きく選択されている。シリンダ外被の厚さはシリンダ外径の０．１倍〜０．４倍、特に０．１２５倍〜０．３倍の範囲内である。

例えばフライス削りによって設けられた流れ開口部の間に有意なブリッジ状部がシリンダ外被に残されており、その結果、摩耗に対する十分な強度に配慮がなされている。流れ開口部は本発明によれば、シリンダ縦軸方向に走るスリットおよび／または半径方向に向けられた多数の穿孔として形成されている。

本発明の有利な形態の場合にはスリットの幅は残っているブリッジ状部の幅より小さく定められている。

スリットは、場合によってはサポートリングによって中断されながら、シリンダのほぼ全体の長さにわたって延びている。

流れ開口部が穿孔として形成される場合には実施変形形態では穿孔縦軸はそれぞれシリンダの縦軸に向けられている。

これとは別に、穿孔縦軸を一定の角度に傾けて配置することが可能であり、その際、仮想の延長された穿孔縦軸はシリンダ縦軸の外側で交差する。

穿孔の斜めの配置または斜めの方向づけは好ましくは分級ロータの回転方向になっている。

シリンダ縦軸に原点をもつデカルト座標系に対して穿孔の傾斜角は３０°〜６０°、特に４０°〜５０°、の範囲内である。

円周方向に隣り合う穿孔列における各穿孔は発展させてずらして配置されている。

駆動装置側の端部にシリンダ状ボディは面取り部を有する、この面取り部は通常斜めになっていてもよいし、円弧の一部として形成されていてもよい。

シリンダ状ボディは有利な実施の形態の場合にはプラスチック、特に硬質ポリマー、から成る。

さらにシリンダ状ボディは、これまた駆動軸の収容に使用される金属芯挿入物を含む。

自明のことながら分級ロータは、本発明の基本思想を逸脱することなく、金属材料もしくはセラミック材料から製造することもできる。

本発明による分級ロータの使用により、多数の流れ開口部、特に穿孔、によって流動空気ないしは製品?空気混合物が著しく均一に該ロータの外周面全体にわたって分布することが判明した。このことによってロータ即ちロータ表面の著しく均一で全体として少ない負荷が結果的に得られ、その際、本質的に比較的長い工具寿命が得られる。

穿孔が一体構造のボディに本質的に穿孔と残っているブリッジ状部の約１：１の面積比で配置されていることによって回転ロータ（Ｌａｕｆｒａｄ）の比較的高い強度が得られ、そのことによって６０ｍ／ｓｅｃ以上の比較的高い周速が可能となる、即ちなお一層微細な完成材料を空気分級機への該分級ロータの使用により達成することができる。

総じて上記の分級ロータの使用によって改善された分級能、比較的高い微細材料収量が得られ、そのことによってこれまた微細材料の少ない粗大材料が得られる。

さらに本発明は、粒子形状、粒度および密度の影響下における沈降速度に従って塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する分級ロータを備えた分級機に関し、その際、該分級ロータは駆動軸を収容するための同心の芯部もしくはスピゴットを有するほぼシリンダ状のボディで構成され、かつシリンダ円周上に分布した多数の流れ開口部ならびに微細材料出口を有する。本発明によれば、流れの断面が材料供給側から微細材料出口に向かって縮小するようにして分級ロータは分級室中に非中心的に取り付けられている。

出願人の知識によれば、中心取り付けの場合には分級ロータの周囲における気流の分布が著しく不均一であることが明らかである。これは、分級ロータの周囲の流れにより恒常的にガスないしは空気が循環する流れから取り除かれることに起因する。公知の分級機の場合には流れの断面がロータの周囲で一定であるため、減少した流量に基づいて流速が変化する。

流れの断面が材料供給側から微細材料出口に向かって縮小する場合には、一定した流速が達成される。このことによってロータ円周のほぼ全体にわたって一定したコンディションと、したがって微細材料の一貫した生産とが達成される。周囲を流れる速度が不変であることから結果的に粒子の一定した遠心力が得られ、このことによって粗粒（Ｇｒｏｂａｎｔｅｉｌｅ）が分級ロータに対して一定した距離をとるという結果が得られる。そのことによってこれら粗大材料はもはや分級ロータと接触することはなく、そこで摩耗の原因とは成り得ない。

さらに本発明によれば吸引位置の配置は分級室に対して接線となっており、しかも殊に前記の分級ロータの非中心的な配置を伴う。この技術上の解決によって、分級材料、粉砕球（Ｍａｈｌｋｕｇｅｌｎ）または異物（Ｆｒｅｍｄｔｅｉｌｅ）の直接の衝撃によるロータの高められた摩耗ないしは破壊が排除されていることが保証される。進入してくる比較的粗大な粒子ないしは異物分は分級室の内側で減速される。このように速度が遅くなった粒子はその小さくなった運動エネルギーを理由に粗大材料ゾーンにおけるわずかな摩耗の原因にしかならない。

したがってロータの本発明による更なる発展によって分級ロータの全周における均一な流れの分布が生じ、より高い効率が保証され、摩耗をよりわずかになり、その際、分級機中の殊に粉砕球または著しく粗大な材料によって障害はもたらされない。

次に本発明を実施例につき、かつ図を用いて詳説する。

実施例に示された分級ロータは、フランジ状に形成された底部を有するほぼシリンダ形を有し、その底部はシリンダ縦軸２に示されていない駆動軸を収容するための鋼芯挿入物３を有する。

シリンダ状の分級ロータの底部に向き合う端にこの分級ロータは、微細材料出口として使用される開口部部分４を有する
殊に図１〜４の表示から、公知の従来技術と異なりシリンダ外被の壁厚もしくは厚さが著しく厚く選択され、例えばシリンダ外径の０．１倍〜０．４倍、特に０．１２５倍〜０．３倍の範囲内であることが明らかである。

シリンダ外被５に、図から明らかなように、流れ開口部が設けられている。

図１および２によれば流れ開口部はスリット６の形で実施されている。それぞれ隣接するスリットの間にブリッジ状部７が残されており、このブリッジ状部のブリッジ幅は、示された実施例の場合にはスリット幅より大きい。

スリットは、図２による実施例の場合にはサポートリング８によって中断されており、その結果、分級ロータの必要な全体安定性が比較的大きな縦寸法の場合にも得られる。

スリット６がシリンダ状のボディの、底部１を除く全長にわたっていることが好ましい。

分級ロータの有利な回転方向は、図１〜３のそれぞれ左部分に矢印の表記で表わされている。

図１でわかるように、スリット６を斜めにして実施することも可能である。このことは、図１による実施の形態と異なり、スリット６の仮想の縦軸はシリンダ軸２に一致しないかないしはこれに交差しないことを意味する。
シリンダ縦軸２にその原点を有する仮想の座標系に対してスリット６は、図１の表示によれば例えば４５°の角度になるように向けられている。

図３の図面による表現に従った実施の形態の場合には、同様に底部１、シリンダ縦軸２、鋼芯挿入物３および開口部部分４を有する多孔型分級ロータが基本になっている。

この実施の形態の場合にもシリンダ外被５は比較的大きな厚さすなわち壁厚を有する。

シリンダ外被５には、第１の実施例に対する変更形態として穴状の穿孔９が設けられている。

これら穿孔９の縦軸はそれぞれシリンダの縦軸に向けられていてもよいし（示されていない）、所定の角度（図３、図の左部分を参照）がつけられていてもよい。

したがって穿孔９の穿孔縦軸は一定の角度に傾けて配置されており、その際、仮想の延長された穿孔縦軸はシリンダ縦軸２の外側で交差する。

穿孔９の斜めの方向づけは、好ましくは分級ロータの回転方向になっている（矢印の表記を参照）。

シリンダ縦軸２に原点をもつデカルト座標系に対して穿孔９の傾斜角は３０°〜６０°、特に４０°〜５０°の範囲内である。

円周方向に隣り合う穿孔列における各穿孔９は、図３、図右部分から明らかなように、ずらして配置されている。

駆動装置側の端部に、実施例によるシリンダ状ボディは面取り部１０を有する。

通常の分級ロータに比べ、本発明による実施の形態の場合には、殊に多数の穴または穿孔を有する実施の形態の場合には摩耗が生じるのがより少なくかつ円周上でより均一であり、したがってより長い工具寿命が得られる。

分級ロータは機械加工可能な鋼ならびにセラミックス、例えばＡｌ_２Ｏ_３、酸化ジルコニウム、ＳｉＣまたは類似物製であってもよいが、しかしまたポリウレタンまたはプラスチック製であってもよい。

ロータにおける穿孔またはスリットの形状寸法は、本発明による教示の範囲内では自由に選択可能であり、ロータの選択された材料に応じて切削法によって実現させることができる。

本発明による分級ロータを同じ分級ロータ回転数で用いた、空気分級機の使用下にカオリナイトを用いた試験によれば、最大の微細材料粉末度は本発明による多孔ロータＤ９５％で５．７μｍであることがわかった。これに対し通常のロータの場合の微細材料粉末度は８．０μｍである。

通常のロータの場合の過粗粒（Ｆｅｈｌｋｏｒｎａｎｔｅｉｌ）は３３％〜３４％の範囲内であり、これに対し本発明による多孔ロータの場合には３０％〜３２％の範囲内のみである。明らかにより細かい分級にもかかわらず、本発明による教示を利用することによってより良好な過粗粒が得られる。

砂を用いた別の試験により、顕著に改善された分級能およびしたがって微細材料収量が証明された。過粗粒はこの場合には通常のロータでは１５％〜１６％の範囲内であり、本発明による多孔ロータでは約５％であった。

図４の表示に従った本発明による分級機は、分級ロータ８０が分級室９０中に非中心的に取り付けられるように設計されている。

この取り付けは、流れの断面がサイド１００、即ち材料供給側、からサイド１１０へ、即ち微細材料出口に向かって、縮小するようにして行なわれる。流れの断面の１００から１１０に向かってのこの縮小によって一定した流速が達成される。このことによって分級ロータ８０の全周にわたって一定したコンディションと微細材料の一貫した生産とが得られるに至る。周囲を流れる速度が不変であることから結果的に粒子の一定した遠心力（図４の点による表現）が得られ、このことによって粗粒が分級ロータ８０に対して一定した距離をとるという結果が得られる。その際これら粗大材料はもはや分級ロータ８０と接触することはなく、摩耗の原因とは成り得ない。

吸引位置１２０は分級室９０に対して接線となるように向けられている。この措置によって、分級材料、粉砕球または異物の直接の衝撃による分級ロータ８０の高められた摩耗ないしは破壊が排除されていることが保証される。進入してくる比較的粗大な粒子１３０は分級室９０の内側で減速され、その結果、その運動エネルギーは有意義に減じられている。図４では微細材料出口には符号１４０、そしては粗大材料出口には符号１５０が付されている。

部分的な横断面ならびに部分的な縦断面でのスリット（Ｌaｎｇｓｓｃｈｌｉｔｚｅｎ）を有する分級ロータの図が示されている。 内側の補強リングを有する分級ロータを備えていることを除いて図１に類似の図が示されている。 部分的な横断面ならびに部分的な縦断面での多孔型分級ロータの図が示されている。 分級室中に偏心配置された分級ロータを備えた分級機の図が示されている。

符号の説明

１ 底部
２ シリンダ縦軸
３ 鋼芯挿入物
４ 開口部部分
５ シリンダ外被
６ スリット
７ ブリッジ状部
８ サポートリング
９ 穿孔
１０ 面取り部
８０ 分級ロータ
９０ 分級室
１００ 材料供給側
１１０ 微細材料出口方向
１２０ 吸引位置
１３０ 粒子
１４０ 微細材料出口
１５０ 粗大材料出口

Claims (24)

1. 駆動軸を収容するための同心の芯部もしくはスピゴットを有するほぼシリンダ状のボディ、シリンダ円周上に分布した多数の流れ開口部ならびに微細材料出口から成る、粒子形状、粒度および密度の影響下における沈降速度に従って塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する装置用の分級ロータにおいて、
   該シリンダ状のボディは一体構造のブロックから成り、その際、シリンダ外被の壁厚がシリンダ外径の０．１倍〜０．４倍、特に０．１２５倍〜０．３倍、の範囲内であり、流れ開口部の間にブリッジ状部がシリンダ外被に残されており、かつ、流れ開口部がシリンダ縦軸方向に走るスリットおよび／または半径方向に向けられた多数の穿孔として形成されていることを特徴とする塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する装置用の分級ロータ。
2. スリットの幅が残っているブリッジ状部の幅より小さいことを特徴とする請求項１記載の分級ロータ。
3. スリットが、場合によってはサポートリングによって中断されながら、シリンダのほぼ全体の長さにわたって延在して配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の分級ロータ。
4. 穿孔の縦軸がそれぞれシリンダの縦軸に向けられていることを特徴とする請求項１記載の分級ロータ。
5. 穿孔縦軸が一定の角度に傾けて配置されており、その際、仮想の延長された穿孔縦軸がシリンダ縦軸の外側で交差することを特徴とする請求項１記載の分級ロータ。
6. 穿孔の斜めの方向づけが前記ロータの回転方向になっていることを特徴とする請求項５記載の分級ロータ。
7. シリンダ縦軸に原点をもつデカルト座標系に対して穿孔の傾斜角が３０°〜６０°、特に４０°〜５０°、の範囲内であることを特徴とする請求項５または６記載の分級ロータ。
8. 円周方向に隣り合う穿孔列における各穿孔が相互にずらして配置されていることを特徴とする請求項１、４、５、６または７記載の分級ロータ。
9. 駆動装置側の端部にシリンダ状ボディが環状の面取り部を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の分級ロータ。
10. シリンダ状ボディがプラスチック、特に硬質ポリマー材料、から成ることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の分級ロータ。
11. シリンダ状ボディが金属芯挿入物を含むことを特徴とする請求項１０記載の分級ロータ。
12. 粒子形状、粒度および密度の影響下における沈降速度に従って塵状、繊維状もしくは粒状の材料を分級する分級ロータを備えた分級機であって、該分級ロータが駆動軸を収容するための同心の芯部もしくはスピゴットを有するほぼシリンダ状のボディと、シリンダ円周上に分布した多数の流れ開口部と微細材料出口とで構成された分級機において、
    流れの断面が材料供給側から微細材料出口に向かって縮小するようにして分級ロータが分級室中に非中心的に取り付けられていることを特徴とする分級機。
13. 分級ロータのシリンダ状のボディが一体構造のブロックから成り、その際、シリンダ外被の壁厚がシリンダ外径の０．１倍〜０．４倍、特に０．１２５倍〜０．３倍、の範囲内であり、流れ開口部の間にブリッジ状部がシリンダ外被に残されており、かつ、流れ開口部がシリンダ縦軸方向に走るスリットおよび／または半径方向に向けられた多数の穿孔として形成されていることを特徴とする請求項１２記載の分級機。
14. スリットの幅が残っているブリッジ状部の幅より小さいことを特徴とする請求項１３記載の分級機。
15. スリットが、場合によってはサポートリングによって中断されながら、シリンダのほぼ全体の長さにわたって延在して配置されていることを特徴とする請求項１３または１４記載の分級機。
16. 穿孔の縦軸がそれぞれシリンダの縦軸に向けられていることを特徴とする請求項１３記載の分級機。
17. 穿孔縦軸が一定の角度に傾けて配置されており、その際、仮想の延長された穿孔縦軸がシリンダ縦軸の外側で交差することを特徴とする請求項１６記載の分級機。
18. 穿孔の斜めの方向づけが前記ロータの回転方向になっていることを特徴とする請求項１７記載の分級機。
19. シリンダ縦軸に原点をもつデカルト座標系に対して穿孔の傾斜角が３０°〜６０°、特に４０°〜５０°、の範囲内であることを特徴とする請求項１７または１８記載の分級機。
20. 円周方向に隣り合う穿孔列における各穿孔が相互にずらして配置されていることを特徴とする請求項１３、１６、１７または１８記載の分級機。
21. 駆動装置側の端部にシリンダ状ボディが環状の面取り部を有することを特徴とする請求項１３から２０までのいずれか１項に記載の分級機。
22. シリンダ状ボディがプラスチック、特に硬質ポリマー材料、から成ることを特徴とする請求項１３から２１までのいずれか１項に記載の分級機。
23. シリンダ状ボディが金属芯挿入物を含むことを特徴とする請求項２２記載の分級機。
24. 吸引位置が分級室に対して接線となるよう配置されていることを特徴とする請求項１２記載の分級機。

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