JPH11503359A - 粉末材料の分級装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 微細部分と粗部分とに粉末材料を分級する強制渦巻エアー型の装置であって、該装置は、a)実質的に円錐台形状の上方部（１０１）及びb)実質的に円錐台形状の下方部（１０３）からなり、該上方部（１０１）は、実質的に垂直軸の周りを回転する分離用車輪（１１１）、エアー流中に分散させて粉末材料を供給するための垂直に配置された入口パイプ（１０６）、エアー中に分散する分級された微細材料を取り出すための螺旋形状の出口（１０２）、及び円錐体形状の供給分配器（１０７）を有し、該供給分配器は、その先端が下方に向けられると共に該入口パイプ（１０６）及び該分離用車輪と実質的に同心的に配置されており、、該下方部（１０３）は、該分離用車輪（１１１）の回転方向と流れ的に同方向に第２エアーを供給するために、該下方部枠体（１０３）の外周に対してその接線方向に配置された第２エアー入口（１０５）を表出させている上部と、分級された粗粉末材料用の第２出口（１０４）とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】 粉末材料の分級装置 本発明は、請求項１の文末にあるように、粉末材料の分級装置に関する。 背景 粉末の分級過程は、多くの粉末化循環にとって非常に重要である。一般に、粉 末化循環におけるエネルギー消費は、分級効率が高ければ、劇的に減少され得る 。理想的な分級は、１つが微細材料（特定のサイズ以下）のみを含有し、第２の ものが粗材料のみ含有するように、２つの分画へ粉末を分離することとして定義 され得る。しかし、実際には、分級装置に供給された粉末は、ある程度の量、粗 い流れ及び細かい流れの両方に取り込まれ得る。粗い流れの中の微細材料の含有 量及び細かい流れの中の粗材料は、分級効率又は分級精度の尺度を与える。微細 分画中の粗材料の量は、主にローターの構造によって決定される。実際に、ロー ター分級装置（強制渦巻）では、細かい流れの中での粗材料の量はかなり低い。 一方、粗い流れの中での微細材料の量は、多くの分級装置においてその構造によ って、かなり差異がある。これが、分級効率の主要な指標である。 米国特許第４．２６０．４７８．号には、粉末を 分級するための装置が開示されている。この装置は、装置上部に微細粉末の出口 及び底部に粗粉末の出口を有する筺体からなる。分散された未分級の材料を含む エアー流は、垂直に配置された供給パイプを通って、分級区域に供給される。分 級区域には、同軸に配置された２つのローター及び分離用車輪が設けられており 、内側のローターには、ローターと同じく回転する供給円錐体が配置されている 。供給円錐体は、分級区域に材料を分散させるように配置されている。この構造 は、いくつかの欠点を有する。第１には、供給円錐体は、回転する供給円錐体と 未分級の材料の上昇流との間の高い衝撃的力によって、激しく疲労し易い。ある 運転時間の後、円錐体には、その外表面に不均一に分布した溝のようなものが現 れる。これは、ローター翼のベアリング及びそれに連結したエンジンに不安定性 及び疲労を生む。第２には、エアー及び分級された微細材料を分級区域から取り 出すための出口部は、一般的に９０°に屈曲されて形成されているが、これは摩 擦損失を生じ、そのため、エアー供給端において分級過程でより高いエネルギー を消費する結果となる。更に、供給円錐体の最大径は、内側ローター翼の下部の 径より小さいため、材料はローター翼と接触しその疲労を生む。 同様の装置が、米国特許第２．９６８．４０１．号に開示されている。ここに は、エアー供給パイプ は、分級区域内に垂直に配設されてなく、分級される材料は、エアー流中に分散 されて直接分級区域に供給される。後者の構造は、微細材料が未分級の材料と混 ざるため、低い分級効率を生む。最初に言及した従来技術の構造と同様に、供給 円錐体は、ローター翼に固定されており、ローターと同じく回転する。更に、分 級される材料の単一ポイント放射状供給は、低い程度の分散を生じる。しかし、 この構造には、微細材料用の螺旋形状の出口が設けられており、遠心力が単一方 向の動力学的なエネルギーに変換されるため、摩擦損失が減少する。 デンマーク特許第９２０．４７０．号には、上記のものと同型の粉末分離装置 が開示されている。しかし、この構造は、このような装置の初期の段階を代表す るものであり、主に分級に利用できる体積が少ないため、低い分級効率を生む。 この構造においてもまた、ローター翼は、粉末状の供給物が翼に直接接触するの で、疲労し易い。 近似した従来技術が米国特許第４．５２８．０９１．号に代表されていると考 えられる。それは、商業的利用、特に分級効率に関しては好ましい構造である。 分級区域には、水平平面上に相互に等しい間隔をもって分配されている４つのロ ーターユニットが設けられている。ローターは、水平軸の周りを回転する。ここ で、不動の供給円錐体は、ローターの下方に設けられている。第２分級区域の下 からエア ー流中に分散されて入る、部分的に分級された材料用の供給パイプが、垂直に配 置され供給円錐体の下に位置している。供給パイプは、先端が切られた円錐体形 状の上方部及び第２分級区域上に末端がある円筒形状の下方部に表出している。 第２分級区域には、その接線方向に流れ込むエアーが供給される。また、装置本 体の長軸と同軸的に配置された更なるローターユニットが設けられている。 分級される材料は、スクリュー搬送装置を有する分級区域に供給され、装置の 内部区画と供給パイプの外表面とで作られる環状部分へ供給される。 この構造にも、また、いくつかの欠点がある。第１には、末端への材料供給は 、結果として粉末材料のエアー中への低い分散となる。これは、また、低い分級 効率ともなる。第２には、第２分級区域の配設は、エアー及び分散された粉末材 料の回転軸において、不動（非回転）の区域を作る。これは、また、分級効率を 減少させる。 従って、装置にとって、高い分級効率に加えて、現存する技術的解決手段と比 較して、低いコストを提供できる技術が必要である。 目的 本発明の目的は、各々の構造と関係する欠点を回避した上記型の装置を提供す ることにある。 発明 上記目的は、請求項１の特徴となる部分に従う装置をもって達成される。また 、好ましい実施形態は、従属請求項から明らかである。 本発明は、粉末材料を微細部分と粗部分に分級するための強制渦巻エアー型の 装置に関する。 この装置は、実質的に垂直軸の周りを回転する分離用車輪（１１１）、エアー 及び分級される粉末材料の入口部、及びエアーと分級された微細材料の第１出口 （１０２）を有する、実質的に円錐台形状の上方部（１０１）と、 分級された粗粉末材料用の第２出口（１０４）及び第２エアー入口（１０５） を有する、実質的に円錐台形状の下方部（１０３）とからなる。該下方部は、該 上方部と流体的に連絡されており、下端の径より大きい上部の径を有している。 本発明によれば、エアー中に分散する分級された微細材料を取り出すための上 記出口（１０２）は螺旋形状であり、 エアー流中に分散させて粉末材料を供給するための入口パイプ（１０６）は、 その長軸が実質的に垂直で、分級装置の枠体内に配置されると共に、上記分離用 車輪（１１１）の下から離れて、分級装置の該枠体（１０１，１０３）の下方部 （１０３）を通り下方へ伸長しており、 供給分配器（１０７）は、その先端が下方に向け られると共に上記入口パイプ（１０６）及び上記分離用車輪と実質的に同心的に 配置されており、少なくとも棒のような２つの連結部材（１０８）によって該入 口パイプ（１０６）の上端に付随的に連結されており、該分離用車輪（１１１） の向こうに分級されていない材料の供給を方向づけるように、該分離用車輪の下 方に距離をおいて広げられ且つ配置されており、 第２分級区域が、漏斗形状の下方部枠体（１０３）と、上記分離用車輪（１１ １）の回転方向と流れ的に同方向に第２エアーを供給するために、該下方部枠体 （１０３）の外周に対してその接線方向に配置された第２エアー入口（１０５） を表出させている上部とを有しており、 上記装置は、これらを具備してなる粉末材料の分級装置である。 。 上記分級装置は、本発明によれば、その構造のため、高い分級効率を提供でき る。 実質的に垂直に配置された上記入口パイプは、送られたエアー中で供給物の良 い分散を与える。 そして、上記供給物と分級された粗い流れとの衝突を生じさせない。従って、 入口パイプは、結果として高い分級効率を生む。 微細分画用の上記螺旋形状の出口は、回転するエアー流を直進且つ実質的に揺 動する流れに変換する 。このことは、直線状パイプ又は一般的な屈曲状の形の出口部品でみられる摩擦 による損失を減らす。 第２エアーの供給は、上方部を通った後下方部を通り落下する粗材料に付着す る何れの微細材料をも分離することによって、高い分級効率を提供できる。 そして、上記供給円錐体は、上記入口パイプに密着しており、ローターの周り で供給材料の一様な分配を与え、分級開始前にエアー中で良い分散を与える。該 供給円錐体は、該ローター及び未分級の材料を含むエアー供給に対して不動なた め、きわめて少ない疲労しか該供給円錐体の表面に現れない。また、該分離用車 輪に対する該供給分配器の配置は、分級される粉末が該分離用車輪と衝突するこ とを防ぐ。このように、分級区域における粉末材料の適切な分散を確立し、分離 用車輪の疲労を避けている。 以下に、本発明は、図面を参照して更に詳細に説明される。 図１は、長手方向断面における本発明の装置の一実施形態を示す概略図である 。 図２は、図１のＡ−Ａ線断面図で、装置の長軸に対して垂直で、エアー及び粗 材料用の螺旋形状の出口のものである。 図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図で、装置の長軸に対して垂直で、第１分級区域 のものである。 図４は、図１のＣ−Ｃ線断面図で、装置の長軸に 対して垂直で、第２エアー入口のものである。 図５は、本発明の装置及び従来技術の装置を用いた分級によって得られる粉体 サイズの分布を示す線図である。 図１によれば、供給材料は、エアーと混ぜ合わされて、垂直パイプ１０６を通 って分級装置に入る。ついで、該分級装置の上方部１０１内に供給分配器１０７ によって分配される。材料が、軸１１２を介してドライブ手段（図示せず）に連 結されているローターに近ずくと、微細材料は、エアー流によって捉えられて、 ローター翼１１１ａを抜けて、開口１１３を介して螺旋形状の出口１０２に移動 し、エアーの本流と共に分級装置を離れる。 好ましい実施形態を示す図１において、上記供給分配器は、先端が下方に配置 され且つ上端の径が分離用車輪の外径よりも少し小さい円錐体として記載されて いる。該供給分配器は、該分離用車輪の下方に適当な距離をあけて配設されてお り、そのため、現実の該円錐体１０７の拡張として確立された想像上の円錐体（ 図示せず）が、該分離用車輪の下端を覆うか少なくとも該下端に接触する。この ように、分級される粉末材料は、該分離用車輪に近ずくように配向されるが、該 分離用車輪と衝突することは避けられる。しかしながら、該供給分配器の形状及 び配置は、エアー速度及び該分配器の疲労耐久性に依存している。 従って、比較的小さい径を有する供給円錐体は、上記分離用車輪の下方により 大きな距離をあけて配置されるべきである。そして、該分離用車輪と同じ径を有 する供給円錐体は、該分離用車輪にかなり近づけて配置され得る。しかしながら 、他の形状も考えられ、長手方向にアーチにされた表面を有する円錐体で、同じ 高さ及び径で且つ平らな表面を有する円錐体より、流れをより放射状に向けるよ うにしたものもよい。 後者の構造は、上記供給分配器が上記分離用車輪に近づいて配置されることを 可能にする。 粗材料は、遠心力のため上記ローター１１１の外へ排除され、粗分画の回収区 域１１０、更には放出区域１０３へ落下する。粗分画の回収区域１１０の後に、 材料は、付加的に第２エアー１０５によって微細粉末がそそぎ出される。該微細 粉末は、下方部又はそれて放出円錐体１０３へ入る。該第２エアー入口１０５に おける上記供給パイプ１０６の存在は、従来技術の項で論じたように、不動のエ アー区域の確立を妨げる。該粗粉末の表面から離された該微細粉末は、第１分級 区域に上流するエアーによって、ローター領域に取り込まれ得る。 図２は、装置の長軸に対して放射方向に取った分級装置の出口１０２を示す。 該出口は、開口１１３を介して、出口枠体１０２の下部において、第１分級区域 に連絡している。上記ローター又は分離用車 輪１１１の軸は、１１２で示されている。該開口１１３を通って該分離用車輪か らくるエアーは、該出口区域を通って流れる。ここでは時計回り方向に、遠心力 は、徐々に、直線方向の流れに変換される。そして、例えば、９０°に屈曲され て形成される出口で経験されるような摩擦損失が減少される。 図３は、図２と同様の図で、第１分級区域を示し、上方枠体は、１０１で示さ れており、上記ローター１１１は、実質的に放射状に配向された多数の翼と軸１ １２を有している。 図４は、図２及び３と同様の図で、第２分級区域を示し、上記第２エアー入口 は１０５で示され、上記下方部１０３の外周に対して接線方向に密着している。 エアー及び分級される材料用の上記入口パイプ１０６は、第２分級区域の中央部 を占めており、分級装置の動作を抑制するような不動のエアーは生じない。 実施例 本実施例は、本発明の装置の改良された機能を、前記米国特許第４．５２８． ０９１．によって代表される好ましい従来技術の装置と比較して示すためにある 。以下、該従来技術の装置は、アルパインシステムとして記載される。各々の装 置は、粉状のシリコンカーバイドを分級するために使用される。下記表に要約さ れている分級過程のパラメーターは、 可能な限り同一の条件（例えば、エアー／ローターの開口領域の値が同じ、エア ー流中の供給物が同密度）を得るために調整される。 図５は、分級の結果を示している。分級の間、かなり低い供給物の密度（０． １５ｋｇ／ｍ³）にも関わらず、従来技術の装置で分級された粗分画は、通常は 微細分画に分級されるべき微細粉末を多量に含有している。しかしながら、本装 置では、図から明かなように、粉末サイズの非常に狭い分布という結果を得られ た。しかし、微細分画に関する結果は、両装置において同じであった。 多くの製造者にとって、特に研磨剤の生産者にとって、分級された材料が狭い 粉末サイズの分布を示すことは、非常に重要である。より効率的な分級は、閉じ た循環内で動作する分級装置を採用した粉末化システムにおいて、粉末化する際 に高い許容量及 びエネルギー効率も与える。 従って、本発明は、より効率的な分級及び高品質の製造物を実現し、粗分画用 の出口、供給パイプ及び第２エアーを配置したため、摩擦損失が減少して、より 高いエネルギー効率の分級ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．実質的に垂直軸の周りを回転する分離用車輪（１１１）、エアー及び分級さ れる粉末材料の入口部、及びエアーと分級された微細材料の第１出口（１０２） を有する、実質的に円錐台形状の上方部（１０１）と、 分級された粗粉末材料用の第２出口（１０４）及び第２エアー入口（１０５） を有する、実質的に円錐台形状の下方部（１０３）とからなる、 微細部分と粗部分とに粉末材料を分級する強制渦巻エアー型の装置であって、 エアー中に分散する分級された微細材料を取り出すための上記出口（１０２） は螺旋形状であり、 エアー流中に分散させて粉末材料を供給するための入口パイプ（１０６）は、 その長軸が実質的に垂直で、分級装置の枠体内に配置されると共に、上記分離用 車輪（１１１）の下から離れて、分級装置の該枠体（１０１．１０３）の下方部 （１０３）を通り下方へ伸長しており、 供給分配器（１０７）は、その先端が下方に向けられると共に上記入口パイプ （１０６）及び上記分離用車輪と実質的に同心的に配置されており、少なくとも 棒のような２つの連結部材（１０８）によって該入口パイプ（１０６）の上端に 付随的に連結されており、該分離用車輪（１１１）の向こうに分級 されていない材料の供給を方向づけるように、該分離用車輪の下方に距離をおい て広げられ且つ配置されており、 第２分級区域が、漏斗形状の下方部枠体（１０３）と、上記分離用車輪（１１ １）の回転方向と流れ的に同方向に第２エアーを供給するために、該下方部枠体 （１０３）の外周に対してその接線方向に配置された第２エアー入口（１０５） を表出させている上部とを有しており、 これらを具備してなることを特徴とする粉末材料の分級装置。 ２．上記供給分配器（１０７）は、円錐体形状に形成され、その最大径が上記分 離用車輪（１１１）の外径と等しいことを特徴とする請求項１の装置。