JP2022153641A - 分級機、粉砕機、および気体固体混合物を分級する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分離度が改善された、供給材料と分級空気とが一緒に導入される分級機を提供する。【解決手段】分級機ケーシング２０と、分級機ケーシング２０内に配置された、回転軸線Ｘを有する分級機ホイール３０と、分級機ケーシング２０内に配置されたガイドベーンアセンブリ５０と、を備え、径方向Ｒで回転軸線Ｘに対して垂直に、ガイドベーンアセンブリ５０と分級機ケーシング２０との間に環状室２６が設けられていおり、分離度を改善するために、鉛直方向で、ガイドベーンアセンブリ５０と蓋２４との間に、周方向に延在する環状間隙２８が設けられている分級機とする。【選択図】図１

Description

本発明は、分級機、分級機を備える粉砕機、および気体固体混合物を分級する方法に関する。

分級とは、通常は、質量密度または粒径などの特定の基準に基づく固体の分離と解される。風力分級は、分級方法の１つの群であり、風力分級では、この分離を達成するために、気体の流れ、いわゆる分級空気が使用される。作用原理は、細かいまたは小さな粒子が、粗いまたは大きな粒子よりも、気体の流れにより、より強く影響が及ぼされ、粒子が運ばれることに基づいている。

風力分級機は、たとえば粉炭または粉砕機の別の粉砕材料を分類するために使用される。その際の目的は、粉砕プロセス後、充分に小さく粉砕された粒子と、引き続き粉砕しなければならない粒子とを相互に分離することである。これらの両方の粒子群は、細粉および粗粉とも称される。原則として、分級機は、別の起源の固体を分離するまたは分類するために使用することも可能である。

様々な種類の風力分級機が存在する。分離されるべき固体、つまり供給材料、および分級空気が分級機内へ導入される態様が主な判別基準である。ゆえに固体と分級空気とを互いに別個にまたは一緒に導入することができる。

固体と分級空気とが一緒に導入される風力分級機が、米国特許出願公開第２０１０／０２３６４５８号明細書において公知である。開示された風力分級機は、粉炭の分級のために使用される。粉炭と分級空気とから成る混合物は、下方から分級機ケーシング内に進入させられる。気体固体混合物の進入体積流は、完全に外側からガイドベーンアセンブリの内側へ流れる。ガイドベーンアセンブリは、複数の変向要素を有し、変向要素の間を混合物が貫流する。変向要素は、水平線に対して５０°～７０°傾斜して固定されている。ガイドベーンアセンブリの内側に、分級機ホイールが位置する。分級機ホイールは、回転駆動させられる。分級機ホイールは、ほぼ鉛直に延在する複数の薄片を有する。細かい粒子は、流れに基づき、かつ分級機ホイールの回転にもかかわらず、分級機ホイールの薄片の間を通過して、次いで上方へ吸い出される。粗い粒子は、薄片に衝突し、そうして跳ね返され、最終的に重力により下方へ落下する。

別の風力分級機では、たとえば国際公開第２０１４／１２４８９９号において、ガイドベーンアセンブリのガイドベーンが、鉛直に配置されている。そこに設けられたガイドベーンは、真っ直ぐであってもよいまたは曲がっていてもよい。同様の風力分級機は、文献としての欧州特許第１２３９９６６号明細書、欧州特許出願公開第２６５９９８８号明細書、独国特許発明第４４２３８１５号明細書および欧州特許出願公開第１１５３６６１号明細書において公知である。欧州特許出願公開第２６５９９８８号明細書の場合、薄片が調整可能である。欧州特許出願公開第１１５３６６１号明細書では、鉛直の薄片も水平の薄片も使用され、これにより総じて流れの均一化がもたらされるはずである。

供給材料と分級空気とが一緒に導入される従来慣用の風力分級機の欠点は、分離度とも称される、粗粉と細粉との分離が不十分であることにある。たとえば分級空気の流れ方向が供給材料の落下方向に対して横向きである別の作用原理を有する風力分級機は、供給材料の渦流形成を引き起こし、これにより粗粉と細粉とのより良好な分離が行われる。上述の風力分級機では、供給材料と分級空気とから成る混合物は、完全にガイドベーンアセンブリを通って流れ、極めて均一に分級機を通って流れる。したがって、特に細粉粒子が粗粉に行き着く誤った分級が一層多く生じる。

国際公開第２０１４／１２４８９９号は、この問題を、バッフルにより解決しようとしている。バッフルは、分級域とも称される、ガイドベーンアセンブリと分級機ホイールとの間の領域に配置されてもよい。バッフルの目的は、均一の流れに対抗して、ひいては供給材料に渦流を形成することである。しかし、バッフルは、付加的な抵抗により、特に分級機の割合高い所要出力または割合低い処理量を示す、分級機の効率低下を招いてしまう。
欧州特許出願公開第０２０４４１２号明細書は、分級機ケーシングと、分級機ケーシング内に配置された分級機ホイールとを有する分級機を開示している。分級機ホイールの径方向外側に、ガイドベーンを有するガイドベーンアセンブリが配置されている。材料流は、完全に、ガイドベーンを通って分級ホイールへ向けて行われ、そこで分級が行われる。
英国特許出願公開第２４１２８８８号明細書は、分級機が組み込まれた粉砕機を開示している。分級機は、複数の羽根を具備する分級機ホイールと、径方向外側に位置するガイドベーンアセンブリとを有する。ガイドベーンアセンブリの下方に、分配プレートが配置されており、分配プレートは、ガイドベーンアセンブリに対して鉛直方向の間隔を有する。
独国実用新案登録第２９６２３１５０号明細書において、分級機ケーシングと、分級機ケーシング内に配置された回転する分級機ホイールとを有する風力分級機が公知である。分級機ホイールの径方向外側に、ガイドベーンを有するガイドベーンアセンブリが配置されている。材料流は、ここでも外側からガイドベーンを通って分級機ホイールの方向に行われ、そこで材料流が分級される。
独国実用新案登録第９３１３９３０号明細書は、分級機が組み込まれた粉砕機を開示している。分級機は、分級機ホイールを有し、分級機ホイールは、径方向外側でガイドベーンアセンブリにより包囲されている。分級機の下方に、ミル機構を有するミルディスクが配置されている。ガイドベーンアセンブリとミルディスクとの間に、鉛直の中間室が存在する。
独国特許出願公開第３８０８０２３号明細書も、回転する分級機ホイールと、径方向外側に位置するガイドベーンアセンブリとを有する分級機を開示しており、この分級機では、分級されるべき材料流の材料の流れは、ガイドベーンアセンブリの径方向外側からガイドベーンアセンブリを通って貫流し、このようにして回転する分級機ホイールに至る。
欧州特許出願公開第０１７１９８７号明細書において、分級機が明記されており、分級機は、分級機ケーシングと、分級機ケーシング内に配置された分級機ホイールとを有する。ただし、そこに開示された分級機は、ガイドベーンを有しない。水平に延在するベーンが設けられているだけであり、ベーンは、分級機ホイールと一緒に回転する。

本発明の課題は、供給材料と分級空気とが一緒に導入される分級機の分離度を改善することである。

この課題は、請求項１による分級機により、請求項１４による粉砕機により、また請求項１５による分級方法により解決される。

好適な改良形は、従属請求項の対象である。

本発明に係る分級機は、分級機ケーシングを有し、分級機ケーシング内に、分級機ホイールおよびガイドベーンアセンブリが配置されている。分級機ホイールは、回転軸線Ｘを有する。回転軸線Ｘに対して垂直の径方向Ｒで、ガイドベーンアセンブリと分級機ケーシングとの間に、環状室が設けられており、ガイドベーンアセンブリと分級機ホイールとの間に、分級域が設けられている。

分級機は、ガイドベーンアセンブリと蓋との間に、鉛直方向で、周方向に延在する環状間隙が設けられていることを特徴とする。

回転軸線Ｘは、好適には鉛直方向に延在している。

冒頭で述べた分級機は、通常は縦置きに配置されている。したがって、以下「鉛直」方向とは、重力の方向に対して平行の方向を意味している。「水平」とは、これに対応して、重力の方向に対して垂直の方向を意味している。

環状間隙は、環状室と分級域とを接続している。

環状間隙は、進入体積流を分割することができるという利点を有する。第１の部分体積流は、環状間隙を介して上方から分級域に至り、第２の部分体積流は、ガイドベーンアセンブリを通って分級域に至る。２つの部分体積流は、相互に分級域において合流し、これにより、渦流が形成され、ひいては改善された分級をもたらす。このようにして、分級の分離度を改善することができる。

環状間隙は、好適には所定の高さＨＲを有する。

好適な改良形では、ガイドベーンアセンブリおよび／または蓋は、回転軸線Ｘの方向で可動であり、これにより環状間隙の高さＨＲが調整可能である。このようにして、第１の部分体積流の量を調整することが可能である。したがって、第１の部分流と第２の部分流との間の比を変化させることができる。

好適には、高さＨＲは、５０ｍｍ～１０００ｍｍ、特に好適には２００ｍｍ～１０００ｍｍである。

蓋は、ケーシング蓋、または分級機蓋、または分級機の蓋領域における組付け部材であってもよい。

ケーシング蓋は、分級機ケーシングの一部であり、分級機ケーシングを上端で閉じる。ケーシング蓋は、分級機の動作中は定位置である。ケーシング蓋は、上方へ湾曲していてもよく、これは、分級域への第１の部分体積流の変向を促進する。

好適には、分級機蓋は、分級機ホイールと結合されているので、分級機蓋は、分級機ホイールと一緒に回転する。好適には、分級機蓋は、単なる環状円盤である。分級機蓋は、好適には分級機ホイールの上縁と同一平面上に配置されている。ガイドベーンアセンブリと分級機蓋との間の環状間隙は、環状室における流れの均一性にポジティブに作用する。このようにして、環状室における滞留を阻止するまたは低減することができる。

好適には、環状室は、上向きに先細りになっている。ガイドベーンアセンブリを通る気体固体混合物の貫流により、上向きの体積流が減少するので、環状室の横断面積を上方へ向けて漸次減少させて、これによりガイドベーンアセンブリにおける均一の貫流を可能とすると有利である。これは、先細りにより達成される。

環状室は、幅Ｂを有する。幅Ｂは、一定であってもよいまたは鉛直方向で変化してもよい。分級機の設計に際して、幅Ｂと高さＨＲとの比に影響を及ぼすことが可能である。好適には、Ｂ：ＨＲの比は、０．２～５であり、特に好適には０．５～２である。幅Ｂが一定でない場合には、比の計算に幅Ｂの平均値が用いられてもよい。

ガイドベーンアセンブリは、高さＨＬを有する。好適には、ＨＬ：ＨＲの比は、０．５～１０であり、特に２～５である。このようにすると、充分に、供給材料がガイドベーンアセンブリと環状間隙との両方を通って分級域に至る。

ガイドベーンアセンブリは、好適には、ガイドベーンアセンブリの周にわたって均一に分配して配置された複数の鉛直のガイドベーンを有する。ガイドベーンアセンブリに付加的な変向要素が装着されると、第２の部分体積流の量がより簡単にかつより正確に調整されることが判明している。

好適には、少なくとも、隣り合う鉛直の２つのガイドベーンの間に少なくとも１つの変向要素が配置されており、変向要素は、少なくとも１つの下向きの湾曲部および／または屈曲部を有する。下向きの湾曲部および／または屈曲部により、分級機の分級域への気体固体混合物のコントロールされた変向が可能である。屈曲部とは、変向要素の、角度付けられた真っ直ぐな部分と解される。

好適には、隣り合うそれぞれ２つの鉛直のガイドベーンの間に、少なくとも１つの変向要素が配置されている。

これらの変向要素の別の利点は、すでにガイドベーンアセンブリの内側で、気体固体混合物の流れに、付加的に水平のかつ／または鉛直に下向きに向けられた運動成分を付与することができることにある。このことにより、分級域内で、分級ホイールへの流れの改善された接近がもたらされ、これは同様に分級機の分離度を高める。

分級機に複数の変向要素が設けられるとき、変向要素は、同一であってもよいまたはそれぞれ異なっていてもよい。好適には、分級機内の全ての変向要素は、同一であり、これにより生産コストを削減することが可能である。ただし、分級機にそれぞれ異なって構成された変向要素を使用して、これにより分級機内の様々な箇所でそれぞれ異なる効果を引き起こすことが有利であり得る。

１つの変向要素に関して以下に記述される特徴は、本発明に係る分級機の同一の１つの形態における他の変向要素にも、好適にはこの形態の全ての変向要素にも適用されてもよい。

好適には、変向要素の少なくとも１つは、隣り合う２つのガイドベーンの間の全幅にわたって延在している。このようにして、分級域へのコントロールされない流入を生じさせるおそれがある、ガイドベーンアセンブリ内の領域が回避される。

好適な改良形では、変向要素の少なくとも１つが、ガイドベーンアセンブリから分級域内にかつ／または環状室内に延在することが想定されている。

特に、環状室内への延在が有利である。というのもこの場合、気体固体混合物が、すでに環状室内で変向要素に衝突して、変向させられるからである。

これにより、極めて効果的に、第２の部分体積流用に、気体固体混合物の一部を分岐することが可能となる。環状室内に突出する変向要素の長さにより、第２の部分体積流の量をさらに的確に調整することが可能である。したがって、部分体積流の比に関する２つの調整可能性、つまり一方では環状間隙幅の調整に関する、他方では変向要素の配置および構成に関する調整可能性が存在する。これにより、構造的な状況に応じて、たとえば粉砕機に組み込んだ状態でも、一方または他方または両方の調整可能性を利用することが可能である。

均一の変向を可能にするために、変向要素の少なくとも１つは、ガイドベーンアセンブリの径方向Ｒで、少なくとも一部の部分に、変化する曲率半径を有する。好適には、変向要素の少なくとも１つは、径方向Ｒで、全長にわたって変化する曲率半径を有する。

好適には、変向要素の少なくとも１つは、第１の端部分を有する径方向内側端部および／または第２の端部分を有する径方向外側端部を有する。この場合、用語「径方向内側」および「径方向外側」は、ガイドベーンアセンブリに関する。ガイドベーンアセンブリは、好適には円筒形の基本形状を有する。端部分は、様々な形で構成されてもよく、これについては以下に詳説する。

端部分は、好適には、変向要素の全長の４０％未満、特に２０％未満の長さを有する。

分級機の好適な改良形では、端部分の少なくとも１つは真っ直ぐである。この場合、部分が湾曲部を有しないとき、部分は真っ直ぐである。この構成は、特に径方向内側端部の第１の端部分において有利である。径方向内側端部では、気体固体混合物は、分級機ホイールの方へ、その際できるだけ均一に流れる。第１の端部分の真っ直ぐな構成は、均一な流れを促進する。

真っ直ぐな端部分は、好適には屈曲されており、つまり角度付けられていて、ひいては屈曲部を形成している。

好適には、端部分の少なくとも１つは、水平に配置されている。特に好適には、この端部分は、径方向内側端部の第１の端部分である。これもまた分級機ホイールへ向かう均一な流れの形成に役立つ。

好適な改良形では、第２の端部分の少なくとも１つまたは第２の端部分の接線方向の延長部は、水平線Ｈに対して所定の角度αを成して延在しており、その際α≧２０°が成り立つことが想定されている。第２の端部分は、それぞれ変向要素の外側端部に配置されている。気体固体混合物は、規定通りの使用時に、下方から変向要素に至る。したがって、第２の端部分が２０°以上である角度αを成して下方へ向けられていると特に有利である。特に好適には、さらにα≦６０°が成立する。

接線方向の延長部とは、アーチ状の部分の、この部分の終端点における曲率に関する接線である真っ直ぐな延長部を意味している。アーチ状の部分は、接線方向の延長部を特定するために、好適には横断面で観察される。

気体固体混合物の変向の特徴は、分離度への影響を有する。変向が強すぎると、渦流が形成されるまたは滞留が生じるおそれがある。小さすぎる変向では、効果がないままである。

したがって本発明の好適な改良形では、変向要素の少なくとも１つの第１の端部分または第１の端部分の接線方向の延長部と、同一の変向要素の第２の端部分または第２の端部分の接線方向の延長部とが、所定の角度βを成して相互に延在しており、その際、β≧９０°が成立する。特にβ≧１２０°が成立する。特に好適には、さらにβ≦１６０°が成立する。

どの固体が分級されるべきか、また気体固体混合物に含まれる粒子分布がどのようであるかに応じて、第１の端部分を水平線Ｈに対して０°より大きな角度で配置することが有利であり得る。好適な改良形では、第１の端部分の少なくとも１つまたは第１の端部分の接線方向の延長部が、水平線Ｈに対して所定の角度γを成して延在しており、その際、γ≧１０°が成立することが想定されている。より多くの粗粉が細粉に行き着くことを回避するために、このようにして、気体固体混合物を、変向要素により、下方へ、ひいては、粗粉が最終的に至るべき方へ変向させることが可能である。ただし、角度γは、過度に大きく選択してはならない。好適には、γ≦４５°、特にγ≦３０°が成立する。

角度α、β、γに関して、特に好適には、α＋β＋γ＝１８０°が成立する。好適には、この角度は、同一の水平線Ｈの下に位置する。

すでに、隣り合うそれぞれ２つの鉛直のガイドベーンの間のそれぞれ１つの変向要素により、流れ特性に関する良好な結果を得ることができることが判明している。

分級機の好適な改良形では、隣り合うそれぞれ２つの鉛直のガイドベーンの間に、それぞれ少なくとも３つ～５つの変向要素が配置されていることが想定されている。このようにすると、隣り合うそれぞれ２つの鉛直のガイドベーンの間を通って流れる気体固体混合物が部分流に分割され、これにより、渦流形成が回避され、流れが均一化される。

好適な改良形では、ガイドベーンアセンブリが、少なくとも１つのスワールブレーカを有する。スワールブレーカは、ガイドベーンアセンブリの周方向の流れを阻止し、こうして気体固体混合物の流れを均一化する。

課題は、本発明に係る分級機と組み合わされた粉砕機によっても解決される。粉砕機は、好適には、スイング粉砕機またはローラ粉砕機である。好適には、分級機が粉砕機に組み込まれている。

本発明に係る、気体固体混合物を分級する方法は、以下のステップ：
気体固体混合物から成る進入体積流Ｑを、分級機ホイールと、ガイドベーンアセンブリと、分級機ホイールとガイドベーンアセンブリとの間に配置された分級域と、を備える分級機内へ導入する、ステップと、
進入体積流Ｑを、第１の部分体積流Ｑ１と第２の部分体積流Ｑ２とに分割する、ステップと、
ガイドベーンアセンブリを迂回して、分級域内へ第１の部分体積流Ｑ１を導入する、ステップと、
ガイドベーンアセンブリを通って、分級域内へ第２の部分体積流Ｑ２を導入する、ステップと、を有する。

好適には、進入体積流は、ガイドベーンアセンブリと蓋との間に環状間隙を設けることにより分割される。

好適には、第１の部分体積流Ｑ１は、上方から分級域内へ導入される。これにより、第１の部分体積流Ｑ１の材料は、分級域全体を上方から下方へ貫流することが可能である。このようにして、材料が分級される、つまり具体的には粗粉と細粉とに分けられる確率がより大きくなる。これは、分離度を改善する。

好適には、第１の部分体積流Ｑ１または第２の部分体積流Ｑ２は、ほぼ重力Ｆの方向に、分級域内に導入される。

進入体積流は、規定通りの使用時に、まず入口から分級機ケーシングとガイドベーンアセンブリとの間の環状室内へ流れる。従来慣用の分級機では、気体固体混合物は、続いて完全にガイドベーンアセンブリを通って流れる。環状間隙に基づいて、第１の部分体積流Ｑ１は、ガイドベーンアセンブリの傍を通って上方から分級域内へ流れる。気体固体混合物の第２の部分体積流Ｑ２は、ガイドベーンアセンブリを通って分級域内へ流れる。

原則的に、第１の部分体積流Ｑ１は、さらに重力に基づいて、分級域を通って下方へ移動する。

２つの部分流Ｑ１，Ｑ２に分割する別の利点は、部分流Ｑ１，Ｑ２が相互に分級域において分級させられることにある。この自己分級は、分級域内での気体固体混合物の渦流形成において生じる。このようにして、細粉と粗粉とが相互により良好に分離される。

第１の部分体積流Ｑ１と第２の部分体積流Ｑ２との比を調整することが可能である。好適な改良形では、第１の部分体積流と第２の部分体積流との比Ｑ１：Ｑ２は、２０：８０～８０：２０であり、特に４０：６０～６０：４０であることが想定されている。

良好な自己分級に関して、両方の部分体積流Ｑ１，Ｑ２が、これらの部分体積流が分級域において相互に所定の角度δを成して合流するように導かれ、その際、４５°＜δ＜１３５°、特に７０°＜δ＜１１０°が成立すると有利である。流れ角度δは、好適には変向要素を用いて調整することが可能である。

本発明を、図面に基づいて例示し、説明する。

分級機を概略側面断面図で示す。 図１の分級機が組み込まれた粉砕機を断面図で示す。 図１の分級機の上側部分を概略側面部分断面図で示す。 別の形態による分級機を概略側面断面図で示す。 ガイドベーンアセンブリを斜視図で示す。 図５のガイドベーンアセンブリを平面図で示す。 図５および図６に示されたガイドベーンアセンブリの一部を拡大図で示す。 変向要素の様々な形態を側面図で示す。 変向要素の様々な形態を側面図で示す。 変向要素の様々な形態を側面図で示す。 変向要素の様々な形態を側面図で示す。 変向要素の様々な形態を側面図で示す。 変向要素の様々な形態を側面図で示す。 変向要素の様々な形態を側面図で示す。 粒径に関する全体分布が記入された線図を示す。

図１には、分級機１０が示されている。分級機１０は、分級機ケーシング２０を有する。下側の領域で、分級機ケーシング２０は、気体固体混合物１００の体積流Ｑのための入口２１を有する。

分級機ケーシング２０内に、分級機ホイール３０およびガイドベーンアセンブリ５０が配置されている。分級機ホイール３０とガイドベーンアセンブリ５０とは、共通の主軸線を有し、主軸線は、分級機ホイール３０では、回転軸線Ｘである。回転軸線Ｘは、重力Ｆの方向に延在している。回転軸線Ｘに対して垂直に、径方向Ｒが延在している。径方向Ｒで、ガイドベーンアセンブリ５０と分級機ケーシング２０との間に、環状室２６が設けられている。分級機ホイール３０とガイドベーンアセンブリ５０との間の領域は、分級域３２を形成している。

分級機ホイール３０は、駆動装置４０により回転駆動させられるので、分級機ホイール３０は、回転軸線Ｘを中心に回転する。

ガイドベーンアセンブリ５０とケーシング蓋２４との間に、環状間隙２８が配置されている。下方から環状室２６内に流入する体積流Ｑは、２つの部分体積流Ｑ１，Ｑ２に分割され、その際、部分体積流Ｑ１は、環状間隙２８を介して上方から分級域３２内に進入する。部分体積流Ｑ２は、ガイドベーンアセンブリ５０を貫流し、この経路に沿って分級域３２に至る。したがって、両方の部分体積流Ｑ１，Ｑ２は、分級域３２で再び合流する。

分級機ホイール３０の上方に、第１の出口２２が配置されている。第１の出口２２は、負圧を発生させる吸引装置（図示されていない）と接続されている。第１の出口２２を通って、規定通りの使用時に、第１の粒種１０１、具体的には細粉が吸い出される。

分級機ホイール３０の下側にホッパ２５が配置されている。ホッパ２５は、第２の出口２３に通じている。第２の出口２３を通って、規定通りの使用時に、第２の粒種１０２、つまり粗粉が導出される。分級機ホイール３０は、大きな粒子１０２を弾く。大きな粒子は、ホッパ２５に至り、そこから第２の出口２３に至る。

分級機ケーシング２０は、上端で、ケーシング蓋２４により閉鎖されている。

図２には、粉砕機１１０が示されており、粉砕機１１０は、スイング粉砕機として構成されている。ケーシング１１２は、上側で粉砕機蓋１１４により、下側で粉砕機底１１６により閉じられており、ケーシング１１２内に、複数のスイングミル１２０を有するミル装置１１８が存在する。ミル装置１８の上方で、分級機１０が、粉砕機ケーシングに組み込まれている。粉砕機ケーシング１１２とガイドベーンアセンブリ５０との間に、環状室２６が位置する。環状間隙２８は、ガイドベーンアセンブリ５０と粉砕機蓋１１４との間に位置する。

図３には、分級機１０の上部が示されている。分級機ホイール３０は、ガイドベーンアセンブリ５０の内側に配置されている。分級機ホイール３０とガイドベーンアセンブリ５０との間に、分級域３２が位置する。円筒形の分級機ケーシング２０は、円錐形に形成されてもよい。そのような円錐形の分級機ケーシング２０’（破線で示されている）により、上向きに先細りの環状室２６が形成される。

同様に、ケーシング蓋の変化形が破線で示されている。ケーシング蓋２４’は、上向きに湾曲しており、これは、部分体積流Ｑ１の変向を促進する。

鉛直方向で、ガイドベーンアセンブリ５０とケーシング蓋２４との間に、周方向に延在する環状間隙２８が設けられている。環状間隙２８は、高さＨＲを有する。環状室２６は、幅Ｂを有する。図示の形態では、Ｂ：ＨＲの比は、ほぼ１である。

ガイドベーンアセンブリ５０は、高さＨＬを有する。図示の形態では、ＨＬ：ＨＲの比は、約３．５である。

第１の出口２２は、分級機ホイール３０の内室と接続されている。

ガイドベーンアセンブリ５０は、複数の鉛直のガイドベーン５４を有する。隣り合う鉛直のガイドベーン５４の間に、５つの変向要素５３が配置されており、変向要素５３は、それぞれ下向きの湾曲部を有する。

分級機ホイール３０の上縁３４は、ガイドベーンアセンブリ５０の上縁５６より上に位置する。環状間隙２８の５０％超が、鉛直方向で完全に分級機ホイール３０の上縁３４より上に位置する。

気体固体混合物１００の体積流Ｑは、下方から環状室２６内へ流れる。環状間隙２８を通って第１の部分体積流Ｑ１が流れることが可能である。第１の部分体積流Ｑ１は、このようにして上方から分級域３２に至る。第２の部分体積流Ｑ２は、ガイドベーンアセンブリ５０を通って分級域３２内へ流れ、そこで第１の部分体積流Ｑ１と合流する。変向要素５３は、ガイドベーンアセンブリ５０を通って流れる気体固体混合物に、分級機ホイールへ向けられた流れ成分を付与し、これは、記入された矢印で示唆されている。部分体積流Ｑ１，Ｑ２は、相互に所定の角度δを成して合流する（図３の部分拡大図参照）。この角度δは、図示の形態では、約４５°である。

見やすさの理由から、Ｑ２で、第２の部分体積流Ｑ２の部分流に対して考えられるそれぞれ単一の流れ経路が表されている。ただし、第２の部分体積流Ｑ２は、全体として、環状室２６からガイドベーンアセンブリ５０を通って分級域３２内へ流れる全体の体積流を意味している。

細かい粒子１０１が、分級域３２から分級機ホイール３０の内室に至り、第１の出口２２を通って吸い出される。

図４は、分級機１０の別の形態を示している。分級機１０は、入口２１と第１の出口２２と第２の出口２３とを具備する分級機ケーシング２０を有する。

分級機ケーシング２０内に、分級機ホイール３０およびガイドベーンアセンブリ５０が配置されている。分級機ホイールは、回転駆動される。

分級機ホイール３０は、分級機蓋３６を有する。分級機蓋３６は、環状円盤の形状を有する。分級機蓋３６の中心に、貫通開口３８が位置する。貫通開口３８を通って、材料が分級機ホイール３０の内室から第１の出口２２へ流れることが可能である。

分級機蓋３６は、分級機ホイール３０とともに回転する。鉛直方向で、分級機蓋３６とガイドベーンアセンブリ５０との間に、周方向に延在する環状間隙２８が設けられている。

ガイドベーンアセンブリ５０には、屈曲部を有する別の形態の変向要素５３が装着されている。さらに、変向要素５３は、環状室２６内に延在している。

図５は、図３のガイドベーンアセンブリ５０を斜視図で示している。図６は、図５に示されたガイドベーンアセンブリ５０を平面図で示している。

ガイドベーンアセンブリ５０は、多数の鉛直のガイドベーン５４を有し、この場合、それぞれ隣り合う２つのガイドベーン５４の間に、それぞれ５つの変向要素５３が配置されている。各々の変向要素５３は、２つの鉛直のガイドベーン５４の間の全幅にわたって延在している。変向要素５３は、鉛直方向で等間隔に配置されている。

外側の周面に、ガイドベーンアセンブリ５０は、図３のガイドベーンアセンブリ５０とは異なり、複数のスワールブレーカ５２を有する。スワールブレーカ５２は、環状室２６内に突出し、周方向の流れに対抗する。スワールブレーカ５２は、矩形の基本形状を有し、金属薄板から製作されている。スワールブレーカ５２は、径方向Ｒで、ガイドベーンアセンブリ５０から離反する方向に突出するとともにガイドベーンアセンブリの全高にわたって延在している。

図７には、図５に示されたガイドベーンアセンブリ５０の一部が拡大図で示されている。

変向要素５３は、下向きの湾曲部を有する。各々の変向要素５３は、径方向内側端部５５と径方向外側端部５６とを有する。径方向内側端部５５は、図示の形態では、分級域３２内に突出していない。

各々の変向要素５３の径方向内側端部５５に、第１の端部分５７が配置されており、各々の変向要素５３の径方向外側端部５６に、第２の端部分５８が配置されている。両方の端部分５７，５８は、湾曲している。

図８～図１４には、変向要素５３の様々な形態が示されている。変向要素５３は、それぞれ径方向内側端部５５と径方向外側端部５６とを有する。径方向内側端部５５は、第１の端部分５７を有し、径方向外側端部５６は、第２の端部分５８を有する。変向要素５３は、下向きの湾曲部（図８～図１２）を有するまたは下向きの屈曲部（図１３および図１４）を有する。

変向要素５３は、分級機ホイール（ここでは図示されていない）の回転軸線Ｘに対して相対的に配置されており、この場合、変向要素５３と回転軸線Ｘとの間の間隔は、図示の理由から短縮して示されている。

図８～図１４に示された形態は、特に端部分５７，５８の構成でそれぞれ異なっている。端部分５７，５８は、両方が湾曲していてもよく（図８～図１０参照）または両方が真っ直ぐであってもよく（図１２および図１４参照）、この場合、真っ直ぐな端部分および／または湾曲した端部分も、湾曲した中間部分を介して相互に結合されてもよい。図１３および図１４は、屈曲部を有する変向要素５３を示している。

各々の変向要素５３の第１の端部分５７または第１の端部分５７の接線方向の延長部（図１１参照）は、水平線Ｈに対して所定の角度γを成して配置されている。角度γは、図示の形態では、０°（図８参照）～約２８°（たとえば図１２参照）である。径方向Ｒに相応する水平線Ｈは、回転軸線Ｘと直角を成している。

各々の変向要素５３の第２の端部分５８または第２の端部分５８の接線方向の延長部（図８、図９、図１１、図１２参照）は、水平線Ｈに対して所定の角度αを成して配置されている。角度αは、図示の形態では、約３５°（たとえば図９参照）～約６５°（図８参照）である。

変向要素５３の第１の端部分５７と第２の端部分５８とは、または第１の端部分５７および第２の端部分５８の接線方向の延長部は、角度βを成している。角度βは、図示の形態では、約１０８°（図１２参照）～約１５３°（図１０参照）である。

角度α，β，γは、図示の形態では、合計１８０°となる。図１０の角度γを除いて、角度α，β，γは、下向きに向けられている。

図１５は、粒子径に関する全体分布の線図を示している。２つの分級の分布、つまり第１の分布Ｖ１および第２の分布Ｖ２が示されている。第１の分布Ｖ１は、点で表されていて、第２の分布Ｖ２は、三角で表されている。第１の分布Ｖ１では、環状間隙を有しない分級機が使用された。これに対して第２の分布Ｖ２は、環状間隙を有する分級機を使用した分級の結果を示している。

両方の分級では、同一の原材料が使用された。

同一の原材料において、原則として、より急なカーブは、あまり急でないカーブよりも、よりポジティブに評価されることが認められる。分級において所望される結果は、通常は、細粉である。たとえば粉砕機において本発明による分級機を使用する場合、細粉が取り出され、粗粉が粉砕機へ戻され、これにより新たにまたは再び粉砕される。実際には細粉に属するが、粗粉に行き着いてしまう粒子により、追加的な時間およびエネルギが必要となる。というのもその粒子が新たに粉砕機のサイクルを通過しなければならないからである。実際には粗粉に属するが、細粉に行き着いてしまう粒子は、さらに厄介である。というのもその粒子が最終製品の品質（細粉）に直接にネガティブな影響を及ぼすからである。したがって、同一の原材料では、細粉の割合が少ない分級がポジティブである。第１の分布Ｖ１では、２μｍよりも小さな粒子全体は、０．３４４である。環状間隙の使用（第２の分布Ｖ２）により、この割合は、約１０％低下させ、０．３１２へ低下させることができた。特に、より大きな粒径（＞３μｍ）の範囲で、第２の分布Ｖ２がより急であり、ひいては有利であることが判明している。

１０ 分級機
２０ 分級機ケーシング
２０’ 円錐形の分級機ケーシング
２１ 入口
２２ 第１の出口
２３ 第２の出口
２４ ケーシング蓋
２４’ 湾曲したケーシング蓋
２５ ホッパ
２６ 環状室
２８ 環状間隙
３０ 分級機ホイール
３２ 分級域
３４ 上縁
３６ 分級機蓋
３８ 貫通開口
４０ 駆動装置
５０ ガイドベーンアセンブリ
５２ スワールブレーカ
５３ 変向要素
５４ ガイドベーン
５６ 上縁
１００ 気体固体混合物
１０１ 第１の粒種（細）
１０２ 第２の粒種（粗）
Ｂ 環状室の幅
Ｆ 重力
Ｈ 水平線
ＨＬ ガイドベーンアセンブリの高さ
ＨＲ 環状間隙の高さ
Ｑ 進入体積流
Ｑ１ 第１の部分体積流
Ｑ２ 第２の部分体積流
Ｒ 径方向
Ｖ１ 第１の分布
Ｖ２ 第２の分布
Ｘ 回転軸線
α 角度
β 角度
γ 角度
δ 角度

Claims (19)

1. 分級機（１０）であって、
   分級機ケーシング（２０）と、前記分級機ケーシング（２０）内に配置された、回転軸線（Ｘ）を有する分級機ホイール（３０）と、前記分級機ケーシング（２０）内に配置されたガイドベーンアセンブリ（５０）と、を備え、
   径方向（Ｒ）で、前記回転軸線（Ｘ）に対して垂直に、前記ガイドベーンアセンブリ（５０）と前記分級機ケーシング（２０）との間に環状室（２６）が設けられている、
   分級機（１０）において、
   鉛直方向で、前記ガイドベーンアセンブリ（５０）と蓋（２４，３６）との間に、周方向に延在する環状間隙（２８）が設けられていることを特徴とする、分級機（１０）。
2. 前記環状間隙（２８）は、所定の高さ（ＨＲ）を有し、前記ガイドベーンアセンブリ（５０）および／または前記蓋（２４，３６）は、前記回転軸線（Ｘ）の方向で可動であり、これにより前記高さ（ＨＲ）が調整可能であることを特徴とする、請求項１記載の分級機。
3. 前記高さ（ＨＲ）は、５０ｍｍ～１０００ｍｍであることを特徴とする、請求項２記載の分級機。
4. 前記蓋（２４，３６）は、ケーシング蓋（２４）または分級機蓋（３６）であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の分級機。
5. 前記分級機蓋（３６）は、前記分級機ホイール（３０）と結合されており、これにより前記分級機蓋（３６）は、分級機ホイール（３０）とともに回転することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の分級機。
6. 前記環状室（２６）は、上向きに先細りになっていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の分級機。
7. 前記環状室（２６）は、所定の幅（Ｂ）を有し、Ｂ：ＨＲの比は、０．２～５であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の分級機。
8. 前記ガイドベーンアセンブリ（５０）は、所定の高さ（ＨＬ）を有し、ＨＬ：ＨＲの比は、０．５～１０であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の分級機。
9. 前記ガイドベーンアセンブリ（５０）は、複数の鉛直のガイドベーン（５４）を有し、少なくとも、２つの前記ガイドベーン（５４）の間に、少なくとも１つの変向要素（５３）が配置されおり、該変向要素（５３）は、少なくとも１つの下向きの湾曲部または屈曲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項記載の分級機。
10. 前記変向要素（５３）は、隣り合う２つの前記ガイドベーン（５４）の間の全幅にわたって延在していることを特徴とする、請求項９記載の分級機。
11. 前記変向要素（５３）の少なくとも１つは、前記ガイドベーンアセンブリ（５０）から分級域（３２）内にかつ／または前記環状室（２６）内に延在していることを特徴とする、請求項９または１０記載の分級機。
12. 前記変向要素（５３）の少なくとも１つは、前記ガイドベーンアセンブリ（５０）の径方向（Ｒ）で、少なくとも一部の部分で、変化する曲率半径を有することを特徴とする、請求項９から１１までのいずれか１項記載の分級機。
13. 前記ガイドベーンアセンブリ（５０）は、少なくとも１つのスワールブレーカ（５２）を有することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の分級機。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の分級機が組み込まれた、粉砕機、特にスイング粉砕機。
15. 気体固体混合物を分級する方法であって、
    気体固体混合物（１００）から成る進入体積流（Ｑ）を、分級機ホイール（３０）と、ガイドベーンアセンブリ（５０）と、前記分級機ホイール（３０）と前記ガイドベーンアセンブリ（５０）との間に配置された分級域（３２）と、を備える分級機（１０）内へ導入する、ステップと、
    前記進入体積流（Ｑ）を、第１の部分体積流（Ｑ１）と第２の部分体積流（Ｑ２）とに分割する、ステップと、
    前記ガイドベーンアセンブリ（５０）を迂回して、前記分級域（３２）内へ前記第１の部分体積流（Ｑ１）を導入する、ステップと、
    前記ガイドベーンアセンブリ（５０）を通って前記分級域（３２）内へ前記第２の部分体積流（Ｑ２）を導入する、ステップと、を有する、気体固体混合物を分級する方法。
16. 前記第１の部分体積流（Ｑ１）を上方から前記分級域（３２）内へ導入することを特徴とする、請求項１５記載の気体固体混合物を分級する方法。
17. 前記第１の部分体積流（Ｑ１）または前記第２の部分体積流（Ｑ２）をほぼ重力（Ｆ）の方向に前記分級域（３２）内へ導入することを特徴とする、請求項１５または１６記載の気体固体混合物を分級する方法。
18. 前記第１の部分体積流（Ｑ１）と前記第２の部分体積流（Ｑ２）との比Ｑ１：Ｑ２は、２０：８０～８０：２０であることを特徴とする、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の気体固体混合物を分級する方法。
19. 両方の前記部分体積流（Ｑ１，Ｑ２）を、該部分体積流（Ｑ１，Ｑ２）が前記分級域（３２）において相互に所定の角度（δ）を成して合流するように導き、その際４５°＜δ＜１３５°が成立することを特徴とする、請求項１５から１８までのいずれか１項記載の気体固体混合物を分級する方法。

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