JP2650672B2 - 材料分離器装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過大な粒子が空気流か
ら選択的に分離され、ミクロン単位の細かさにまで更に
粉砕するため装置のバイパスに戻される等速分離器手段
での粒子選別に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭、岩石、及び粒径を小さくする必要
のあるこれらと同様の粒状物のような粒状材料の処理に
おいて、米国特許第4,993,647 号、米国特許第4,830,29
0 号、米国特許第4,778,061 号、米国特許第4,641,788
号、米国特許第4,602,744 号、米国特許第4,566,639
号、及び米国特許第4,522,343 号に示された特徴を持つ
装置がつくりだされた。以上の従来技術に開示された装
置の各々は、遠心式の又はスピナ分級器の特徴を持つモ
ータ駆動式分離器内に連結された入口と組み合わせた衝
撃ハンマーミル又はロータ粉砕ミルのいずれかを具体化
する。

【０００３】従来技術の問題点は、遠心式分離器装置は
何らかの種類のモータ駆動装置を必要とし、これによっ
て動力消費が増大することである。更に、この装置は、
大きな粒子即ち所望の受け入れられる小さなミクロン単
位の粒径に十分に粉砕されていない即ち微細にされてい
ない粒子を分離する目的で粉砕ミルの出口で粒状物を分
級するように作動する。こうした装置は、大きな粒子を
来入材料に対し向流をなして強制的に落下させ、前記向
流は、装置の能力に干渉し、実際に装置の能力を低下さ
せ、動力消費を所望の生産に合わせて増大する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ミル
からのアウトプットが実質的に干渉を受けないように即
ちミルのアウトプット粒子に対して向流の関係をなして
落下する過大な部分の戻りによってその運動が実質的に
妨げられないように、材料の過大な部分をミルからの材
料の上方への流れとは異なる戻り行路を流れるように再
び差し向けるための手段を提供することによって、衝撃
ハンマーミル又はロータ粉砕ミルのいずれかを使用して
微細にする必要のある所望粒径の材料を効率的に生産す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉砕ゾーンか
ら排出された材料を微細な部分と過大な部分に分級する
ための材料分離器装置において、粉砕されるべき材料を
受入れるための入口及び粉砕済みの材料用の出口を有す
る材料粉砕手段と、微細な部分と過大な部分との間で分
級されるべき粉砕済みの材料を受入れるため、前記粉砕
手段の前記出口に作動的に連結された回転式分級器手段
と、出口を有し、粉砕済み材料の分級が行われる内部空
間が形成され、前記内部空間及び前記材料粉砕手段と連
通した外部空間を有する、前記回転式分級器手段用の包
囲体手段と、前記粉砕手段及び前記回転式分級器手段を
通る材料の流れをつくりだすための、前記回転式分級器
手段と関連した空気移動手段とを有し、前記流れは、微
細な粒子を前記出口に通し、過大な材料を前記外部空間
に遠心力の作用で放出して前記材料粉砕手段に戻し再度
粉砕するため、前記回転式分級器手段を所定速度で回転
させる力をつくりだす上で有効である、材料分離器装置
を提供する。

【０００６】本発明の他の特徴を以下に詳細に説明す
る。

【０００７】

【実施例】図１では、材料粉砕手段１０は、回転ハンマ
ー１３が材料を材料受入れ通路１５を通して投げ上げる
ようにケージ１２内で回転するハンマーロータ１１を受
入れるのに適した包囲体を形成する。通路１５には、ベ
ンチュリ区分１６が形成され、このベンチュリ区分は、
ホッパ２０内に置かれた材料を通路１５内に移動するた
めの、モータ１９で駆動されるコンベヤスクリュー１８
を収容した材料供給導管１７の下方に位置決めされてい
る。包囲体１０は、通路１５上に取付けられた遠心式分
離器装置２１を支持する。遠心式分離器装置２１は、円
筒形内部隔壁２３を取り囲み、内部空間２５と連通した
開口部２４を持つ拡大ケーシング２２によって形成され
ている。このケーシング２２は、空間２７を通って移動
しシステムから排出するためのブロワー２９の吸引入口
に連結された導管２８を通って流れる粒子を集めるよう
なに形成された頂部２６で閉じられている。

【０００８】ケーシング２２の内部にあり且つ円筒形隔
壁２３を包囲する空間２５は、過大で十分に粉砕されて
いない材料を収集するようになっている。かくして、ケ
ーシング２２には、収集した材料をハンマーミル１１に
再び入れるため、収集した材料を包囲体１０と関連した
排出通路３１内に差し向けるテーパを持つスカート３０
が形成され、これによって過大な材料が内部通路１５の
空気システム内に入らないようにする。

【０００９】分離器装置２１は、図２及び図３でわかる
ように、半径方向に差し向けられた一連のブレード３３
を持つ回転インペラー３２を取り付けることによって、
作動状態にされる。これらのブレードは、回転軸線Ｘ−
Ｘに近い基部で軸線方向に幅広になっており且つ隔壁２
３の開口部２４と向き合った円形の行路内を移動する先
端部分まで半径方向外方にテーパした特殊な複合曲面３
４を有する。換言すると、曲面３４は、被駆動シャフト
３５と隣接した基端部近くに拡大面（図２参照）を有し
この面が先端面に外方に近づくにつれて幅狭になる形状
を有する。ブレードの面３４には大型の、即ち過大な粒
子が衝突するため、衝突時にロータのインペラー３２に
エネルギが幾らか与えられる。しかしながら、回転力の
一つの源は、先ず第１に、空気を導管３６から通路１５
を通して空間２７内に、次いでブロワー２９と関連した
導管２８及び遠心式分離器４１を通して引き込むブロワ
ー２９によって生ぜしめられた空気流によって得られ
る。二次的には、インペラー３２は、適当なギアボック
ス４０を通してシャフト３９を駆動するモータ３８に連
結されている。シャフト３９は、シャフト３５に取付け
られたロータ３２を駆動するため、ギアボックス４０を
介して作動する。

【００１０】ロータ３２は、図１及び図２でわかるよう
に、シャフト３６に取付けられたハブ３５を有する。こ
のハブは下ディスク３６Ａ及び上ディスク３６Ｂを有す
る。夫々のブレード要素３３は、上ディスク３６Ｂ及び
下ディスクに溶接された内方突出部３７を有する。これ
らの突出部は間隔を隔てられて開放空間を残し、重量を
軽減する。

【００１１】適当なモータ４１がハンマーロータ１１を
駆動し、分離器モータ（図示せず）がブロワー２９を駆
動するということは理解されよう。

【００１２】ブロワー２９によって生ぜしめられた空気
流が材料をロータ３２内に持ち上げる。ここで、所望の
小さな粒子はロータブレード３３を通過するが大型の粒
子はブレード３３に衝突し、ブレード先端に向かって半
径方向外方に案内され、ケーシング空間２５内を通り、
この空間で漏斗形状スカート３０を通って重力によって
落下し、ハンマーケージ１２に再び入る。ロータを分離
器として即ち粒径選別器として有効に使用するため、ブ
レードの表面３４には、小さな粒子だけがブレード間に
空間を見つけることができるように回転速度が選択され
ているため空気により推進された小さな粒子が通過でき
るが大型の粒子はブレード面３４に遮られこれに当たっ
て上述の結果をもたらすように、複合曲線形状がつけら
れている。

【００１３】所望の大きさの粒子がロータ３２を通過
し、遠心式分離器４１に収集されるようにするため、空
気流の速度とブレード３３の回転速度とを調整しなけれ
ばならない。一つの調整は、ロータ３２が空気速度に応
じて回転するように、モータ３８及びギアボックス４０
をフリーにした状態でブロワー２９を駆動することによ
って得られる。図３は、空気がロータ３２の下から上に
流れている状態でロータ３２を上から見た図である。か
くして、ロータ３２は空気により反時計廻り方向に駆動
され、回転速度は空気の流速の関数である。ロータブレ
ード３３を通過する粒子が所望の等速反応を保持するま
で、速度をブロワー２９のところで調節する必要があ
る。即ち、ブレード３３を横切る粒子の運動はブレード
の半径方向長さに沿ってほぼ同じである。かくして、ブ
レードの基端部のところの粒子及びブレードの先端部の
ところの粒子はほぼ同じ速度で移動し、即ちこれらの粒
子は同じ動きをし、このため、等速作用が得られる。等
速作用に反応できない大きさの粒子は、一つ又はそれ以
上のブレード３３に沿って半径方向に移動し、遠心力の
作用で開口部２４を通って環状空間２５内に通り、粒径
を更に小さくするため、ハンマーロータ１１内に落下し
て戻る。

【００１４】ロータ３２の速度を高くするか或いはその
速度を低くしてロータ３２を通過する粒径を予め実質的
に決定するようにモータ３８の制御を適当にプログラム
することができる。更に、ロータ３２の速度を制御する
ことによって、及び装置２１を通る空気流を使用するこ
とによって、供給導管１７のところでミルに供給された
材料並びにスカート３０によって収集された再循環され
た過大な材料の粒径を小さくする工程を行うのに必要な
動力を節約することができる。

【００１５】図４は、図１の実施例の変形例であり、同
様の部品には同じ参照番号が附してある。相違点は、ハ
ンマーロータが配置された包囲体１０内に空気を圧送す
るため、導管３６に連結されたブロワー２９Ａを使用す
るということである。この実施例の導管２８Ａは、所望
の微細な粒子を便利な送出場所（図示の必要はない）ま
で送出する。図１及び図４のいずれの実施例でも、シス
テムを通して空気を移動する上でロータ３２がブロワー
２９又は２９Ａを補助し、これと同時に、ロータブレー
ド３３が過大な材料を所望の微細な材料の流れから外に
遠心力で放出する。ロータ駆動モータ３８の速度を制御
することによって、ロータ３２はミルのアウトプットを
移動する上でブロワー２９又は２９Ａの仕事を助け、遠
心力で放出された過大な材料は、システムでの抵抗を大
きく減少させるため、外側に除去される。

【００１６】次に、装置の別の実施例を示す図５を参照
する。この図では、包囲体４５は、通常の空気供給バッ
スル４７と回転ゲート４９を持つ材料供給入口４８とを
備えたローラミル組立体４６を受け入れている。駆動モ
ータ（図示せず）は、粉砕ローラ５１をブルリング５２
に対して駆動するための駆動シャフト５０に連結されて
いる。空気によって持ち上げられた粉砕済み材料は、入
口５４で分離器装置５３に入り、遠心式分離器５７と関
連したブロワー５６の吸引効果で排出導管５５内に引き
込まれる。ローラミルの詳細は、米国特許第4,522,343
号に示されている。

【００１７】分離器装置は、図２に示す種類のロータを
包囲する円筒形隔壁５９を取り囲む外ケーシング５８を
備えて形成されている。ロータ５３は、ロータシャフト
６２に変速機６１を通して作動的に連結されたモータ６
０によって駆動される。ロータ５３は、回転軸線に隣接
して厚味があり、隔壁５９の開口部６４と隣接した軌道
内を移動する薄い外先端までテーパした上述の複合曲面
を持つ半径方向に差し向けられたブレード６３を有す
る。過大な粒子は、遠心力で放出され、開口部６４を通
過し、外ケーシング５８内の空間６４Ａ内に収集され
る。ケーシング５８内に収集された材料はシュート６５
内に重力で落下し、このシュートのところで、このよう
な過大な材料を更に粉砕するため、ローラミル４６にこ
のような過大な材料を戻すように入口４８内に案内され
る。図示の必要はないが、シュート６５に対する変形例
では、過大な材料をローラ５１の軌道内に案内する側壁
６６でミル４５に入るようにシュート６５を形成しても
よい。

【００１８】ミル４５及び分離器装置５３の作動は、空
気をバッスル４７に引き入れるブロワー５６によって得
られる。バッスル４７のところでは、上方への流れが装
置５３を駆動する傾向を持ち、そのため、モータ６０へ
の電力供給を減少させることができる。ブレード６３が
複合曲率半径を備えて形成されているため、微細な材料
は排出導管５５に通過でき、ブレードに衝突した過大な
粒子は開口部６４のところで放出され、上文中で指摘し
たように、ロータの回転を補助する。排出導管５５内に
解放されるべき粒径を選択するため、モータ６０の速度
によってロータ６３の回転を制御することができる。

【００１９】図１及び図５に示す装置の動的状態では、
ロータブレード３３又は６３の表面を横切る所望の粒径
の粒子の運動がブレードの半径方向長さに沿ったどの場
所でもほぼ均等である。図３に示すようにブレードに複
合曲線形状を与えることによって、過大な粒子をブレー
ドに沿って半径方向に移動させ、粉砕ミルと分離器通路
との間の通路の外側の空間に排出する。かくして、粉砕
ミルを離れる粉砕済み材料の上昇流に対し、過大な粒子
を向流をなして重力で移動させる上文中に記載した方法
をなくす。戻りの過大な材料の移動を空気によって持ち
上げられた微細な粒子及び過大な粒子の両方からなる粉
砕済み材料から分離することによって得られる利点は、
回転分離器での動力供給が減少するということである。
別の利点は、軽量の材料について、粉砕装置が排出した
柱状をなして移動する材料において微細な材料から過大
な材料を分離するためロータブレードを拘束なしで回転
させるのに十分な空気流をつくりだす外部のブロワー２
９、２９Ａ、又は５６のうちのいずれかでシステムを作
動させることができるということである。固体で重量の
ある材料については、過大な材料を遠心力で放出し、過
大な材料が所望の微細な材料に関して向流の関係にある
場合に受ける、流れ内での抵抗を大きく減じることによ
って、システムの出力性能を改善できるように、場合に
よっては、ロータ分離器を夫々のモータ３８又は６０で
駆動する必要がある。

【００２０】次に図６を参照すると、この図には、垂直
ケーシング７０の上端に組み込んだ構成要素の特徴に応
じて材料を幾つかの段階でミクロン単位の大きさにまで
粉砕するための装置６９の実施例が示してある。ケーシ
ング７０は、通常のブルリング７５に対して作用を及ぼ
す複数のローラ７４が枢着されたローラ駆動パイロン７
３が設けられた材料粉砕室７２を持つ代表的なローラミ
ル組立体を収容したミルフレーム７１の頂部に取付けら
れている。このミル組立体は、破砕済み材料を空気で持
ち上げるため、ローラと隣接した室７２を包囲するウィ
ンドボックス７６を有する。モータ駆動式シャフト７７
は、回転ヘッド７８と連結するためパイロンの上方に延
びている。

【００２１】図６の装置６９の重要な特徴は、上方に傾
斜した壁７９を形成するケーシング７０の形状の構成で
ある。壁７９は、逆向きに下方に傾斜した壁８０と合一
する。壁７９及び８０は、外ケーシングによって取り囲
まれ且つ外ケーシングから間隔を隔てられた円筒形の内
壁８１を包囲する。外ケーシングは、その頂部を形成す
る向き合った傾斜した壁７９を有する。ケーシングは、
内方に差し向けられた即ち先細の底壁８０を有する。ケ
ーシング７９は、出口導管８３を配置するためのカバー
８２を有する。円筒壁８１はモータ８４を適当な支持体
８５上に支持する。モータ駆動シャフト８６は、複数の
ブレード８７からなるインペラー組立体に連結されてい
る。インペラー組立体の上方には、下方に差し向けられ
たケージ８８が設けられ、このケージは、インペラー組
立体に連結された下ディスク９０上に支持された一連の
ブレード８９を有する。

【００２２】図６において、重要な特徴は、ブレードか
らなるインペラー組立体を上端で支持する円筒形内壁８
１の構成である。インペラー組立体は、部材８５上に支
持されたモータ８４によって駆動される。壁８１は外ケ
ーシング７９−８０、特定的には、外方に拡張した円錐
形の壁７９及びこれと協働する下方に先細になった壁８
０によって包囲されている。壁８０は、空間９２の底を
形成するテーパした閉鎖体壁閉鎖体９１を有する。かく
して、壁７９及び８０の構成は、円筒形の壁８１の外側
の周りに差し向けられた湾曲した壁９１によって閉鎖さ
れた底を有する。湾曲した壁９１及び先細の壁８０は、
下方に差し向けられた出口９３を内壁８１の各側に形成
するように成形されている。各出口９３は導管９４に連
結され、これらの導管９４は、過大な戻り粒子を更に粉
砕するためローラ７４の軌道内に差し向けるため、室７
２の下端内に開口している。

【００２３】インペラーブレード８７は、環状上ディス
ク９５を持つ粒径調整ケージ８８を支持するディスク９
０を支持し、前記二つの構成要素９０及び９５はこれら
の構成要素間の一連のブレード８９とともに回転する。
図６及び図７（拡大図で示す）でわかるように、ブレー
ド８７のアレイは外ケーシング壁７９から間隔を隔てら
れている。図７では、ケージ８８は、頂部が環状リング
９５で保持された一連の平らなブレード８９で形成され
ている。ケージ８８の底部は、ロータディスク８７と係
合した平らなディスク９０によって形成される。ブレー
ド８７は、ブレード８９の角度位置の方向とは反対方向
に湾曲した形態で差し向けられているということは理解
されよう。ブレード８９及び８７を別々の位置に設ける
ことによって得られる効果は、円筒形の壁８１の内側を
上方に移動する粒子に衝突する表面を提供し、衝突した
粒子を半径方向外方に差し向け、所望のミクロン単位の
大きさの粒子の流れだけがケージ８８を通って出口８３
で出る行路を組立体に亘って形成することである。

【００２４】ロータ８７とケージ８８のブレード８９と
の間の協働作用は、小さな粒子をケージ８８内に通過さ
せると同時に大きな粒子をロータブレード８７によって
半径方向外方に空間９２内に移動させる等速作用をブレ
ード８９がつくりだすということである。大きな粒子
は、空間９２のところで圧力を受けて出口９３内に下方
に移動される。ロータ８７を通過する小さな粒子は、回
転ケージ８８の逆向きに角度を付けたブレード８９の表
面と出会う。ケージ８８の作用は、過大な粒子がブレー
ド８９を跳ね返り、微細な粒子がこれを通り出口８３を
通って流れるようにブレード８９を構成することであ
る。かくして、ロータブレード８７とケージ８８との所
望の協働は、大きさが十分に減少されていない粒子を分
離して出し、１００％−３０μｍの大きさのミクロン単
位の大きさの粒子を通過させる。大径の粒子は全て空間
９０に保持され、これらの粒子を出口９３及び導管９４
を通して粉砕機まで下方に移動させる（図６参照）のに
十分な、空間９０とミル空間７２との間の差圧がこれら
の粒子にこの空間で加えられる。

【００２５】この装置は、平らなブレードを持つケージ
８８を図８に示すような一連の正方形のバー９７を持つ
ケージ９６に代えることによって、−４０μｍ程度の大
きさにまで粉砕した材料を製造することができる。ケー
ジ９６は、ケージ８８と同様に、平らな下ディスク９０
及び平らな上リング９５を使用する。バー９７は、平ら
な表面１００がロータ８７からの空間９２内の粒子流に
向くように配向されている。バー９７は、−４４μｍの
粒子を通すのに十分な所定距離だけ周方向に間隔を隔て
られている。

【００２６】図６を考慮すると、−４４μｍの粒子は、
ケージ８８の内部から出口導管８３を通って流れる。ケ
ージ８８の組立体には、出口８３の周りに環状空間を構
成するため平らな上リング９５を緊密に包囲するカラー
１０１が設けられている。この空間は、任意の従来の空
気供給源に繋がった連結体１０３から空気が供給される
パイプ１０２からの適当な空気圧に維持される。パイプ
１０２は、カラー１０１内部の環状空間内に開口した幾
つかの枝連結体１０４を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】衝撃ミル即ちハンマーミルを部分断面で示す、
材料分級システムの一実施例の概略図である。

【図２】図１のミルのロータブレードの拡大部分断面図
である。

【図３】図２の３−３線に沿ったロータの一部の平面図
である。

【図４】図１と同様の、材料分級装置の別の実施例の概
略図である。

【図５】ローラミルを使用した材料分級装置の一実施例
の概略図である。

【図６】材料をミクロン単位の大きさにまで粉砕するた
めの装置の別の実施例の概略図である。

【図７】図６の７−７線での回転ファンの横方向部分図
である。

【図８】別の回転分離器装置の図６の８−８線での部分
図である。

【符号の説明】

１０ 材料粉砕手段 １１ ハンマーロータ １２ ケージ １３ 回転ハンマー １５ 材料受入れ通路 １６ ベンチュリ区分 １７ 材料供給導管 １８ コンベヤスクリュー １９ モータ ２０ ホッパ ２１ 遠心式分離器装置 ２２ ケーシング ２３ 円筒形内部隔壁 ２４ 開口部 ２５ 内部空間 ２６ 頂部 ２７ 空間 ２８ 導管 ２９ ブロワー ３０ スカート ３１ 排出通路 ３２ 回転インペラー ３３ ブレード ３４ 複合曲面 ３５ 被駆動シャフト ３６ 導管 ３７ 内方突出部 ３８ モータ ３９ シャフト ４０ ギアボックス ４１ 遠心式分離器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉砕ゾーンから排出された材料を微細な部
   分と過大な部分とに分級するための材料分離器装置にお
   いて、 ａ） 粉砕されるべき材料を受入れるための入口および
   粉砕済みの材料の出口を有する材料粉砕手段と、 ｂ） 微細な部分と過大な部分とに分級されるべき粉砕
   済みの材料を受取るため、前記粉砕手段の前記出口に作
   動自在に連結された等速回転式分級器手段と、 ｃ） 出口を有し、粉砕済み材料の分級が行われる内部
   空間が形成され、前記内部空間及び前記材料粉砕手段と
   連通した外部空間を有する、前記回転式分級器手段用の
   包囲体手段と、 ｄ） 前記粉砕手段及び前記回転式分級器手段を通る材
   料の流れをつくりだすための、前記回転式分級器手段と
   協働する空気移動手段であって、前記流れは、微細な粒
   子を前記包囲体手段の出口に通し、過大な材料を前記外
   部空間に遠心力の作用で放出して前記材料粉砕手段に戻
   し再度粉砕するよう、前記回転式分級器手段を所定速度
   で回転させる力をつくりだす空気移動手段と、 を備えたことを特徴とする材料分離器装置。
2. 【請求項２】前記等速回転式分級器手段は、水平な行路
   内を移動自在なブレードを有するロータであって、前記
   ブレードは微細な材料部分を前記包囲体手段の出口に通
   過させ、過大な部分を前記外部空間内に差し向ける表面
   を構成するように成形されていることを特徴とする、請
   求項１記載の材料分離器装置。
3. 【請求項３】前記包囲体手段の出口に微細な材料を通過
   させる上で前記空気移動手段を補助するため、モータ手
   段が前記等速回転式分級器手段に作動自在に連結されて
   いることを特徴とする、請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】粉砕ゾーンから排出された材料を微細な部
   分と過大な部分に分級するための材料分離器装置におい
   て、 ａ） 粉砕されるべき材料を受入れるための入口および
   粉砕済みの材料の出口を有する材料粉砕手段と、 ｂ） 内側の通路および前記内側の通路の外側に配置さ
   れた材料収集空間とを形成する包囲体と、前記内側の通
   路に作動自在に支持されたブレードを有するロータと、
   所望の微細さを有する分級された材料の出口と、を有
   し、前記材料粉砕手段の出口に接続される分級器手段
   と、 ｃ） 前記粉砕手段と前記材料収集空間を連結する手段
   と、 ｄ） 粉砕された材料を前記粉砕手段から前記分級手段
   へと移動させ、かつ、粉砕された材料を前記包囲体の出
   口から排出されるべき所望の微細さを有する等級のもの
   と、前記粉砕手段からの粉砕された材料の動きに対する
   抵抗を減少させるため前記材料収集空間内に除去される
   べき過大な粒子の等級のものと、に分離するように前記
   ブレードを有するロータを駆動するために、この材料分
   離器装置に接続される空気移動手段と、 を備えたことを特徴とする材料分離器装置。