JP3095937B2 - 流動層噴流粉砕法および流動層噴流粉砕装置 - Google Patents

流動層噴流粉砕法および流動層噴流粉砕装置

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JP3095937B2 JP05321787A JP32178793A JP3095937B2 JP 3095937 B2 JP3095937 B2 JP 3095937B2 JP 05321787 A JP05321787 A JP 05321787A JP 32178793 A JP32178793 A JP 32178793A JP 3095937 B2 JP3095937 B2 JP 3095937B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ノズルから出る高速の
ガス噴流または蒸気噴流を、粒子状材料から成る流動層
に導入する、流動層噴流粉砕法に関する。
【０００２】さらに本発明は、この方法を実施するため
の流動層噴流粉砕装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】噴流の周囲に位置する粒子は、高速に加
速されて、静止状態またはこの粒子に向かって飛ぶ粒子
に吹き当てられると粉砕されるようになっている。特に
微粉砕に適したこのような方法は、例えばドイツ連邦共
和国特許第５９８４２１号明細書に基づき既に公知であ
る。
【０００４】しかしながら、この公知の方法において
は、噴流によって導入された運動エネルギが、粉砕のた
めに一部しか使用されないという欠点がある。図１で概
略的に示したように、この噴流は、均一な速度分布２を
有する流出横断面１を介して、材料層３に流入する。こ
の噴流における圧力が材料層に対して負圧であるので、
すぐに粒子４は材料層から噴流に吸い込まれて、加速さ
れる。このことは、２つの粒子４の間の間隔が増大する
ことによって顕著になる。しかしながら、このようなパ
ルス変化は噴流の外縁部範囲、つまりほぼ、この縁部範
囲の周壁ラインと考えられるライン５，６の間でしか生
じないことが確認できた。この公知の方法の場合、噴流
速度も、この噴流が前進すると著しく減少する。このこ
とは噴流横断面１ａ，１ｂ，１ｃにおける速度分布２
ａ，２ｂ，２ｃから認識できる。この噴流のコア範囲７
は事実上、粉砕材料から隔離されているので、この範囲
における噴流運動エネルギは広くは使用されないままで
あり、このことから粉砕時の不満足な効率が生じてしま
う。
【０００５】すでに、ドイツ連邦共和国特許出願公開２
０４０５１９号明細書において、粉砕材料を機械的なフ
ィード手段により側方から噴流に圧送されることが開示
されている。しかしながらこのような手段は、機械的か
つエネルギ的に著しい手間を必要とする。さらに、フィ
ード手段に著しい摩耗を計算に入れなければならない。
例えば米国特許第１９３５３４４号明細書に基づき公知
のインジェクタ式の噴流粉砕装置も同様の欠点を有して
いる。この噴流粉砕装置の場合には、粉砕材料が噴流形
成の前に、加速ノズルにおいてガスまたは蒸気と混合さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、噴流によって導入された運動エネルギをより良好に
使用するために、流動層粉砕に使用されるガス噴流また
は蒸気噴流への、粉砕材料の負荷を高くすることであ
る。特に、粉砕材料を噴流のコア範囲に運んで、これに
よりこの場所に提供された運動エネルギを最適に使用で
きる可能性が与えられることが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明においては、吹当て粉砕のために、流動化され
た粉砕材料層に導入された高速のガス噴流または蒸気噴
流において、公知のノズルの流出横断面積を維持しつ
つ、噴流パルスの大きさを局所的に変化させ、この場
合、噴流パルスの高い区域と低い区域とが生じるように
し、さらに、これらの区域を次のように、すなわち、噴
流パルスの大きさが、流出横断面の周囲範囲では、最小
値と最大値との間で少なくとも２回だけ変化し、横断面
のコア範囲では、前記最小値に等しいか、または該最小
値よりも小さいように配置した。
【０００８】
【発明の効果】これにより低い噴流パルスを有する範囲
では、噴流がノズルから流出した後すぐに、流れ方向に
対して横方向の流れ通路が、噴流の周囲からコア範囲へ
の圧力降下によって形成されるので、この流れ通路にお
いて、粉砕材料の粒子は噴流中心部にまで吸い込まれる
ことが分かった。噴流がさらに進む経過で、個々の噴流
範囲のオーバラップに基づく混合動作によって、噴流横
断面にわたる噴流パルスの均一化が生じ、単純な噴流
（図１に相当する）において得られるような、噴流横断
面にわたる速度分布が形成されると、粒子は、この粒子
の粉砕のために必要な吹当て速度に加速される。噴流の
コア範囲に粉砕材料を吸い込むことによって、単純な噴
流において得られるよりも著しく高い材料量が捕えら
れ、これらの材料粒子はより高速に加速される。
【０００９】このことを実現させる可能性は、例えば、
ノズル内部において、つまり噴流がノズルから流出する
前に局所的に吸い取られることにある。
【００１０】本発明の有利な手段は、請求項２以下に記
載されている。請求項２および３は、噴流パルスおよび
噴流区域の大きさの特性に関するものであり、請求項４
〜７は、個々の噴流区域における噴流方向に関するもの
である。これらの解決手段は、噴流の開角に影響を与え
るか、もしくは、標準化された速度分布を備えた噴流横
断面を噴流方向に移動して、これにより、粉砕室の大き
さもしくは粉砕材料特性に適合させるために噴流の形を
変化させることができる。請求項５に記載された本発明
の有利な方法では、ノズル横断面の各部分範囲において
流出する流れを、中心ノズル軸線から離れる方向に向け
る。請求項６に記載された本発明の別の有利な方法で
は、ノズル横断面の各部分範囲において流出する流れ
を、中心ノズル軸線に向かって方向付ける。請求項７に
記載された本発明のさらに別の有利な方法では、ノズル
横断面の各部分範囲から流出する流れを、中心ノズル軸
線における共通の点に向ける。請求項８に記載された本
発明による流動層噴流粉砕法を実施する装置において
は、保持部材に挿入可能な、噴流形成のためのノズル部
材が設けられていて、該ノズル部材が、ノズル部材の横
断面にわたって均一に分配された少なくとも２つの流出
開口を備えていて、該流出開口が種々異なる形と大きさ
とを有している。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面につき詳しく説
明する。
【００１２】技術的に極めて簡単で有利な手段は、流出
横断面にわたって均一に分配された流出開口を使用する
ことである。構成され、かつテストされたノズルとし
て、例えば保持装置に挿入可能なノズル部材が使用され
る。このノズル部材は、円形の横断面を有する４つの流
出開口８を備えていて、これらの流出開口８のそれぞれ
の中心が１つの円を成すように配置されており、この円
の直径は１つの流出開口の直径のほぼ２．５倍に相当す
る。この場合、各流出開口から出た流れは、中心ノズル
軸線９における共通の点に向けられている。図２は、流
出横断面１０と噴流横断面１１ｃにおける流れ特性を、
概略的に示した斜視図である。この噴流横断面１１ｃに
は、図１に示した噴流横断面１ｃにおけるように、標準
的な速度分布が既に形成されている。この場合、コア範
囲に対する吸込み作用は最適である。
【００１３】図３には、中心ノズル軸線９と、２つの流
出開口８の間の真ん中とに置かれた平面１３内に生じる
流れ特性が示されている。流出横断面１０の各２つの流
出開口８の間に直接、半径方向に向けられた流れ通路が
形成される。これらの流れ通路は、噴流方向に、噴流横
断面１１（速度分布１２を備えた）にまで達する。この
噴流横断面１１では個々の噴流範囲がオーバラップし始
める。図３では、噴流横断面１１ａ，１１ｂ，１１ｃに
おける速度分布１２ａ，１２ｂ，１２ｃが更なる噴流経
過を示している。図２における矢印１４は、上に述べた
流れ通路によって形成された横方向流を示している。こ
の横方向流は中心ノズル軸線９にまで粒子４を搬送す
る。
【００１４】まず標準のノズル部材を流動層向流粉砕装
置に装備し、次いで本発明により構成されたノズル部材
を流動層向流粉砕装置に装備して粉砕比較すると、他の
点では運転パラメータが同じであり、しかも固有エネル
ギ消費量（ｋＷｈ／ｔ）がほぼ同じである場合、本発明
のように装備された粉砕装置の方が、標準的に装備され
た粉砕装置に比べて、同じ粉砕細度で、２倍以上の処理
量が得られた。つまり、粉砕効率は、殆ど２．５倍だけ
改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による流動層噴流粉砕装置における噴
流の速度分布を示した図である。
【図２】本発明による流動層噴流粉砕装置の流れ特性を
示した概略図である。
【図３】本発明による流動層噴流粉砕装置における速度
分布を示した図である。
【符号の説明】
１ 流出横断面、 １ａ，１ｂ，１ｃ 噴流横断面、
２ａ，２ｂ，２ｃ 速度分布、 ３ 材料層、 ４ 粒
子、 ５，６ ライン、 ７ コア範囲、 ８流出開
口、 ９ 中心ノズル軸線、 １０ 流出横断面、 １
１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 噴流横断面、 １２，１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ 速度分布、 １３ 平面、 １
４ 矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−11047（ＪＰ，Ａ) 米国特許3734413（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B02C 19/00 B02C 19/06

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ノズルから出る少なくとも１つの高速の
    ガス噴流または蒸気噴流を、流動化された粉砕材料層に
    導入する方法において、ノズルから出る時の噴流パルス
    の大きさを、ノズル横断面の周囲範囲では、最小値と最
    大値との間で少なくとも２回だけ変化させ、ノズル横断
    面のコア範囲では、周囲範囲の前記最小値と等しくする
    か、または該最小値よりも小さくすることを特徴とす
    る、流動層噴流粉砕法。
  2. 【請求項２】 噴流パルスの大きさを、前記最小値の個
    所でゼロの値にする、請求項１記載の流動層噴流粉砕
    法。
  3. 【請求項３】前記ノズル横断面の、最大噴流パルスを有
    するすべての部分範囲を互いにほぼ同じ大きさにし、前
    記ノズル横断面の、最小噴流パルスを有するすべての部
    分範囲を互いにほぼ同じ大きさにする、請求項１または
    ２記載の流動層噴流粉砕法。
  4. 【請求項４】 ノズル横断面の各部分範囲において流出
    する流れを、中心ノズル軸線（９）に対して平行にす
    る、請求項１から３までのいずれか１項記載の流動層噴
    流粉砕法。
  5. 【請求項５】 ノズル横断面の各部分範囲において流出
    する流れを、中心ノズル軸線（９）から離れる方向に向
    ける、請求項１から３までのいずれか１項記載の流動層
    噴流粉砕法。
  6. 【請求項６】 ノズル横断面の各部分範囲において流出
    する流れを、中心ノズル軸線（９）に向かって方向付け
    る、請求項１から３までのいずれか１項記載の流動層噴
    流粉砕法。
  7. 【請求項７】 ノズル横断面の各部分範囲から流出する
    流れを、中心ノズル軸線（９）における共通の点に向け
    る、請求項６記載の流動層噴流粉砕法。
  8. 【請求項８】 請求項１から７までのいずれか１項記載
    の流動層噴流粉砕法を実施する装置であって、保持部材
    に挿入可能な、噴流形成のためのノズル部材が設けられ
    ていて、該ノズル部材が、ノズル部材の横断面にわたっ
    て均一に分配された少なくとも２つの流出開口（８）を
    備えていて、該流出開口が種々異なる形と大きさとを有
    していることを特徴とする流動層噴流粉砕装置。
  9. 【請求項９】 流出開口（８）が円形横断面で形成され
    ている、請求項８記載の流動層噴流粉砕装置。
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