(57)【要約】【課題】粉砕工程時に粉砕チャンバ内に残留する残留物を、従来技術よりも迅速かつ効率的に粉砕チャンバから除去できるよう粉砕工程を最適化する。【解決手段】本発明は、異なる粉砕性を有する成分より成る原料混合物における粉砕困難な部分を、粉砕、分離、及びスパイラルジェットミルから排出するための方法に関する。本発明に係る方法において、粉砕困難な部分は、少なくとも１個の付加的な排出ノズルを介して工程チャンバから排出する。更に、本発明は、粉砕原料を粉砕及び分級するためのスパイラルジェットミルに関する。本発明に係るスパイラルジェットミルは、ハウジングに包囲された少なくとも１つの工程チャンバと、その少なくとも１つの工程チャンバ内に通じる少なくとも１つの粉砕原料供給部と、少なくとも２個の粉砕ノズルと、分離ホイールによって半径方向に包囲された微細原料出口とを備え、少なくとも１個の排出ノズルが、工程チャンバに割り当てられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる粉砕性を有する成分より成る原料混合物における粉砕困難な部分を、粉砕、分離、及びスパイラルジェットミルの工程チャンバから排出するための方法であって、容易に粉砕可能な部分を、微細原料出口を介して前記スパイラルジェットミルから放出し、
前記粉砕困難な部分を、流体により、少なくとも１個の付加的な排出ノズルを介して前記工程チャンバから排出する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記粉砕困難な部分を、粉砕流体により、前記工程チャンバから排出する方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、前記排出ノズル及び／又は粉砕原料供給部を、粉砕工程中は閉鎖する方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法であって、前記排出ノズルを、自動的に開放することができる方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の方法であって、粉砕原料の供給を、自動的に中断することができる方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の方法であって、粉砕工程中に、前記方法における様々な作動パラメータを検出する方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、検出した前記作動パラメータにおける所定の値の範囲から逸脱したときに、粉砕原料の供給を中断する方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の方法であって、検出した前記作動パラメータにおける所定の値の範囲から逸脱したときに、前記排出ノズルを開放する方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の方法であって、前記排出ノズルの開放時間が1〜10秒であり、及び／又は、粉砕原料の供給の中断が1〜10秒である方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の方法であって、前記排出ノズルの開放、粉砕原料の供給の中断を同期的に実施する方法。
【請求項１１】
粉砕原料を粉砕及び分級するためのスパイラルジェットミル（１）であって、ハウジング（５）に包囲された少なくとも１つの工程チャンバ（３）と、前記少なくとも１つの工程チャンバ（３）内に通じる少なくとも１つの粉砕原料供給部（２）と、少なくとも２個の粉砕ノズル（４）と、微細原料出口（７）と、前記微細原料出口（７）を半径方向に包囲する分離ホイール（８）とを備え、
少なくとも１個の排出ノズル（９）が、前記工程チャンバ（３）に割り当てられているスパイラルジェットミル。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスパイラルジェットミル（１）であって、前記排出ノズル（９）及び／又は前記粉砕原料供給部（２）が、閉鎖要素（14，15）によって閉鎖可能であるスパイラルジェットミル。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のスパイラルジェットミル（１）であって、作動パラメータを検出するための測定機器が設けられているスパイラルジェットミル。
【請求項１４】
請求項１１〜１４の何れか一項に記載のスパイラルジェットミル（１）であって、原料入口が、前記工程チャンバ内に供給される原料の計量を検出するための測定装置を有するスパイラルジェットミル。
【請求項１５】
請求項１１〜１５の何れか一項に記載のスパイラルジェットミル（１）であって、前記粉砕ノズル（４）が、前記工程チャンバ（３）の前記ハウジング（５）に対して接線方向に配置されているスパイラルジェットミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１及び請求項11の特徴に係る、粉砕困難な粒子をスパイラルジェットミルから排出するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパイラルジェットミルは、特許文献１（独国特許出願公開第4431534号明細書）などにおいて従来技術に既知である。これらスパイラルジェットミルは、様々な原料を粉砕するのに使用される。粉砕すべき粒子は、ガスジェットによって加速され、相互衝突することで粉砕される。更に、ガスジェットによって粒子が加速される箇所においては、粉砕工程に付加的に寄与するせん断力が生じる。
【０００３】
異なる成分を含む供給原料の場合、その成分の一部しかスパイラルジェットミルで粉砕されない可能性がある。十分に粉砕された粒子（微細原料とも称する）は、分離ホイールなどの分級機を通過して粉砕チャンバから放出された後、微細原料出口を介してスパイラルジェットミルから放出される。延性挙動又はより大きな硬度などの他の特性を有する成分は、粉砕チャンバ内に残留する可能性がある。これら粉砕困難な部分又は粗大部分は、粉砕工程が継続するに伴い粉砕チャンバ内に蓄積し、これにより実際は粉砕に使用されるべき粉砕チャンバの容積を減少させるため、スパイラルジェットミルのスループット能力が大幅に低下する。
【０００４】
従来技術のスパイラルジェットミルにおいて、これら粉砕困難な部分は、分離速度を低下させることでミルから排出されることが既知である。分離速度を低下させる場合の欠点は、システムが粗大粒子によって完全に汚染されることである。システムの汚染後、流動床が再び満たされなければならないため、最適な充填レベルに達するまで、粒子分布に遅延が生じるのみならずスループット能力が低下する。更に、システムを洗浄することにより、粗大粒子をシステムから除去しなければならない。このアプローチは、極めて非効率的であると共に多大な時間を要するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第4431534号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、粉砕工程時に粉砕チャンバ内に残留する残留物を、従来技術よりも迅速かつ効率的に粉砕チャンバから除去できるよう粉砕工程を最適化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１及び11に係る方法及び装置により解決される。本発明に係る更なる構成は、従属請求項に記載したとおりである。
【０００８】
本発明は、異なる粉砕性を有する成分より成る原料混合物における粉砕困難な部分を、粉砕、分離、及びスパイラルジェットミルの工程チャンバから排出するための方法に関する。原料混合物に含まれる成分の様々な特性に起因し、十分に粉砕された粒子（微細原料とも称する）は、分級後に、微細原料出口を介して工程チャンバから放出される。分級は、例えば、分離ホイールによって行われる。粗大部分とも称される粉砕困難な部分は、分級機を通過することができないため、工程チャンバ内に残留する。粗大部分が工程チャンバ内で蓄積するのを回避するため、粗大部分は、流体により、少なくとも１個の排出ノズルを介して排出される。
【０００９】
粗大部分を工程チャンバから排出する流体は、工程チャンバ内に突入する粉砕ノズルによって供給される。これらノズルは、粉砕工程時に、ガスジェットを供給することにより、原料の粒子が粉砕される。工程チャンバ内における負圧又は正圧に起因し、粗大部分は、粉砕ガスにより、少なくとも１個の排出ノズルを介して工程チャンバから排出される。
【００１０】
本発明に係る方法を更に最適化するため、排出ノズルは、粉砕工程中は工程チャンバに対して閉鎖されており、粗大部分の排出段階時にのみ手動又は自動で開放される。
【００１１】
粉砕原料の供給の手動的又は自動的な中断は、本発明に係る方法の更なる利点である。これにより、粉砕チャンバ内の排出工程時、又は粉砕チャンバ内からの粉砕困難な部分の排出時に、未粉砕原料が粉砕原料入口を介して粉砕チャンバ内に供給されるのが回避される。粉砕原料供給部を介した工程チャンバへの粉砕原料の供給は、計量ユニット、例えば、ロータリーフィーダ又は計量ポンプによって行われる。
【００１２】
排出ノズル及び粉砕原料供給部は、閉鎖要素により、工程チャンバに対して閉鎖することができる。閉鎖要素は、例えば、フラップ、ゲート、又はロータリーフィーダとして構成することができる。
【００１３】
粉砕原料の供給の中断をより適切に調整可能とするため、本発明に係る方法における少なくとも１つの作動パラメータが少なくとも１個のセンサによって検出される。重要な作動パラメータとしては、例えば、ミルの充填レベル、粉砕原料の供給量及び速度、使用される粉砕流体の量、圧力及び速度、分離ホイールの速度、分離ホイールを駆動するモータの消費電力、並びに粉砕原料のスループットを挙げることができる。
【００１４】
様々なパラメータ、特に、ミルの充填レベル及び粉砕原料の供給は相互作用するものである。ミルの充填レベルは、分離ホイールの消費電力によって制御される。粉砕済み原料が分離ホイール及び微細原料出口を介して工程チャンバから放出される場合、工程チャンバ内における粉砕原料はより少ないため、分離ホイールに衝突する粉砕原料の粒子もより少ない。これにより、分離ホイールにおける一定速度を維持するのに必要な電力が低下し、分離ホイールを駆動するモータの消費電力も低下する。消費電力が最小値、例えば、分離ホイールを駆動するモータにおける最大出力の60％を下回ると、増加する原料との衝突に起因して分離ホイールを駆動するモータの消費電力が再び所定の最大値、例えば、分離ホイールを駆動するモータの最大出力の65％に達するまで、粉砕原料が粉砕原料供給部を介して工程チャンバ内に供給される。供給される原料に応じて、分離ホイールを駆動するモータの消費電力の上限を変化させることができる。最小値については、例えば、30％〜80％、特に40％〜60％の値が想定可能である。分離ホイールを駆動するモータの消費電力の最大値については、50％〜100％、特に60％〜80％が想定可能である。
【００１５】
粉砕困難又は粉砕不可能な部分を含まない粉砕原料の場合、上述した粉砕原料の供給の工程は一定の間隔で生じる。これは、粉砕原料の供給の停止と粉砕原料の開始との間隔、及び粉砕原料の供給時間がほぼ周期的であることを意味する。この点は、粉砕困難又は粉砕不可能な部分を含む原料の場合にはその限りではない。
【００１６】
粉砕原料における粉砕困難又は粉砕不可能な部分が蓄積すれば、工程チャンバから放出される粒子が通常よりも少なくなる。これにより、分離ホイールを駆動するモータの消費電力も、所定の最小値未満に急激に低下することがない（この点は、供給される粉砕原料の遅延とも相関する）。粉砕困難又は粉砕不可能であると共に、工程チャンバ内に残留する粉砕原料の部分は、分離ホイールを通過せずにそのホイールに引き続き衝突するため、分離ホイールを駆動するモータの消費電力は、粉砕困難又は粉砕不可能な部分を含まない通常の粉砕原料の場合のように低下することはなく、粉砕原料の供給の停止と粉砕原料の供給の開始との間隔が増加する。この間隔の増加とは対照的に、粉砕原料の供給時間は低下する。なぜなら、分離ホイールを駆動するモータにおける消費電力の所定の最小値を下回った後、工程チャンバ内により多くの粒子が残留しているが故に、対応の最大値により迅速に到達するからである。
【００１７】
上述した粉砕困難又は粉砕不可能な粉砕原料の挙動に起因し、粉砕時間の増加が生じると、スループットの大幅な低下が顕在化する。このスループットの低下は、好適には、粉砕困難又は粉砕不可能な部分をミルから排出するための制御値として利用することができる。
【００１８】
監視される作動パラメータにおける少なくとも１つの所定の値範囲、例えばスループットからの逸脱が生じると、原料の供給が自動的に停止される。排出ノズルの開閉も、原料の供給と同様、やはり作動パラメータに応じて制御することができる。粉砕原料の供給の中断又は開始、及び排出ノズルの開放又は閉鎖は、互いに適合させることもできる。少なくとも１つの作動パラメータにより、例えば、粉砕原料の供給だけを制御することができる。少なくとも１つの作動パラメータ、例えば、スループット能力、又は原料供給の間隔時間が所定の値範囲から逸脱すると、粉砕原料の供給が中断される。これに応じて、排出ノズルの開放を同時に又は時間をずらせて作動させることができる。同様に、少なくとも１つの作動パラメータにより排出ノズルだけを制御し、これに応じて粉砕原料供給部を作動させることも想定可能である。このように、粉砕工程に関しては、安定的であるだけでなく対応の粉砕原料に適合する条件を、自動的に発動させることが可能である。作動パラメータに対応する値範囲は、原料及び粉砕流体に応じて選択される。
【００１９】
粉砕原料に応じて、排出ノズルの開放時間及び粉砕原料の供給の中断が個別に調整される。排出ノズルの開放時間は、1〜10秒とするのが好適である。粉砕原料の供給の中断は、1〜10秒とするのが好適である。
【００２０】
本発明に係る方法の有利な実施形態において、排出ノズルの開放及び粉砕原料の供給の中断、並びに排出ノズルの閉鎖及び粉砕原料の供給の開始は、互いに適合するよう実施される。粉砕原料の損失を回避するため、排出ノズルの開放前に粉砕原料の供給が中断されるのが有利である。これにより、まだ粉砕されていない原料を粉砕することが可能であり、また工程チャンバ内に依然として存在すると共に、目標粒径に粉砕された粒子を放出することが可能である。
【００２１】
本発明に係る方法の例示的なシーケンスは以下のように記載することができる。
１.粉砕原料における粉砕困難又は粉砕不可能な部分の蓄積により、少なくとも１つの作動パラメータが所定の値範囲から逸脱する。
２.粉砕原料の供給が中断する。
３.工程チャンバ内に依然として存在する粉砕原料を粉砕及び放出する。
４.排出ノズルを開放し、粉砕原料における粉砕困難又は粉砕不可能な部分を工程チャンバから排出する。
５.排出ノズルを閉鎖する。
６.粉砕原料の供給を開始し、粉砕工程を継続する。
【００２２】
上述した方法ステップの幾つかは、好適には、所定の持続時間を有する。例えば、工程チャンバに依然として存在する粉砕原料における粉砕可能な部分の粉砕及び放出には、1秒〜５分、特に1〜60秒を要する。排出ノズルの開放時間は、1秒〜1分、特に1〜10秒である。排出ノズルが閉鎖された後、粉砕原料の供給を再び開始することができる。これら２つの方法ステップ間の時間は、0.5〜60秒、特に0.5〜5秒とすることができる。
【００２３】
本発明に係る方法は、部分的に粉砕可能かつ分級可能な原料を衝突させるためのスパイラルジェットミルによって実施される。このようなスパイラルジェットミルは、ハウジングに包囲された工程チャンバを備える。工程チャンバには少なくとも２個の粉砕ノズルが突入し、これら粉砕ノズルを通して、粉砕流体が粉砕工程時に工程チャンバ内にガイドされる。
【００２４】
スパイラルジェットミルにおいて、工程チャンバは、平坦かつ円形に回転対称的に構成され、また半径方向に延在し、かつ上部及び底部が円形領域によって画定されたハウジング壁を有する。この場合、シリンダの高さは、直径よりも小さい。粉砕ノズルは、ハウジング壁に接線方向に配置されている。粉砕ノズルは更に、工程チャンバの中央部に位置する分離ホイールと同一平面上に配置されている。分離ホイールも、平坦かつ円形に回転対称的に構成され、また半径方向に延在し、かつ上部及び底部が円形領域として構成されたプレートによって画定されたラメラを有する。この場合も、シリンダ本体の高さは、直径よりも小さい。
【００２５】
粉砕原料及び粉砕流体に応じて、粉砕流体が粉砕ノズルを通して工程チャンバ内にガイドされる設定圧力は、0.1〜40 bar（g）の間で変化する。典型的な粉砕流体としては、空気、窒素、蒸気、及びアルゴンやヘリウムなどの希ガスを挙げることができる。
【００２６】
工程チャンバに連通している粉砕原料入口から導入された粉砕原料は、粉砕流体ジェットによって捕捉され、加速され、粒子間の衝突により粉砕される。これは、粉砕原料による自律的な粉砕である。各粒子は、粉砕流体により、例えば周波数制御されたモータで駆動される分離ホイールに運ばれる。微細原料における所望の細かさは、分離ホイールの速度によって予め調整される。微細原料は、分離ホイールを通過した後、微細原料出口を介して機械から放出される。粗大粒子又は十分に粉砕されていない粒子は、分離ホイールを通過することができず、製品で充填された粉砕原料ジェットに戻され、粉砕原料ジェットが再び作用する。このように、工程チャンバ内で粉砕原料の循環運動が生じる。
【００２７】
工程チャンバ内に蓄積すると共に、粉砕原料における粉砕困難又は粉砕不可能な部分を工程チャンバから排出するため、工程チャンバに連通する排出ノズルが設けられている。この排出ノズルは、工程チャンバに対して手動又は自動で閉鎖可能であり、粉砕工程中は閉鎖されている。
【００２８】
部分的に粉砕可能かつ分級可能な原料を衝突させるための本発明に係る機械は、粉砕工程の作動パラメータを検出する測定機器を備える。関連する作動パラメータとしては、例えば、単位時間当たりにおける粉砕原料のスループット、粉砕原料の供給の量及び速度、使用される粉砕流体の量、圧力及び速度、分離ホイールの速度、並びに分離ホイールを駆動するモータの消費電力を挙げることができる。本発明に係る機械は、工程チャンバ内に供給される粉砕原料の計量を検出かつ制御するための測定装置を更に備える。
【００２９】
本発明に係る方法は、上述した特徴の代替又は付加として、上述した装置における１つ以上の特徴及び／又は特性を有することができる。同様に、本発明に係る装置は、上述した特徴の代替又は付加として、上述した方法における１つ以上の特徴及び／又は特性を備えることができる。
【００３０】
本発明に係る出発混合物及びその出発混合物を生成するためのシステムに関連して記載した全ての態様及び実施形態は、本発明に係る方法の態様にも同様に当てはまる場合があることに留意されたい。従って、明細書又は特許請求の範囲において、本発明に係る出発混合物及び／又はシステムに関する特定の態様及び／又は関連及び／又は効果について言及される場合、その特定の態様及び／又は関連及び／又は効果は本発明に係る方法にも同様に当てはまる。逆もまた然りであり、本発明に係る方法に関連して記載した全ての態様及び実施形態は、本発明に係る出発混合物及びシステムの態様にも同様に当てはまる場合があることに留意されたい。従って、明細書又は特許請求の範囲において、本発明に係る方法に関する特定の態様及び／又は関連及び／又は効果について言及される場合、その特定の態様及び／又は関連及び／又は効果は本発明に係る出発混合物及びシステムにも同様に当てはまる。
【００３１】
以下、添付図面に基づいて本発明の例示的な実施形態及びその利点を詳述する。図面における個々の要素間の寸法比は、実際の寸法比を必ずしも表すものではない。これは、明瞭性を高める見地から幾つかの形状が簡略表示されており、他の幾つかの形状は拡大表示されているからである。
【００３２】
本発明の同一要素又は同一作用を有する要素については、同一参照符号で表すものとする。更に、明瞭性を高める見地から、個々の図面における参照符号は、個々の図面の記載にとって必要なものに限定してある。図面における各実施形態は、本発明に係る方法及び装置を例示するものに過ぎず、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】粉砕原料供給部を備えるスパイラルジェットミルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、粉砕原料供給部２を備えるスパイラルジェットミル１の断面図を示し、粉砕原料10は、工程チャンバ３内にガイドされる。計量、即ち粉砕原料10の供給は、計量ユニット（図示せず）、例えば回転ベーン又はポンプ装置を介して行われる。
【００３５】
工程チャンバ３には、互いに適切な距離を置いて位置決めされた粉砕ノズル４が突入している。この適切な距離は、粉砕ノズル４の個数に応じて異なるものであり、工程チャンバ３を包囲するハウジング５によって規定される円形経路上に粉砕ノズル４が均等に分布するよう選択されるのが好適である。従って図１の例であれば、粉砕ノズル４は、互いに90°の角度でオフセット配置され、粉砕ノズル４の長手方向軸線41は、ハウジング５内の各粉砕ノズル固定部領域における接線13と共に、10°〜60°の範囲にあるのが望ましい角度αを描いている。用途との関連において、粉砕ノズル４がハウジング５に不均等に配置されていてもよい。
【００３６】
粉砕ノズル４は、粉砕流体６を工程チャンバ３内に供給する。この粉砕流体６は、粉砕原料10に作用して粉砕原料10を粉砕するのに機能する。用途及び供給される粉砕原料10に応じて、圧力、量、温度、及び噴射角などのパラメータを粉砕流体に適合させる必要がある。粉砕流体６としては、例えばガス、特に、アルゴン、ヘリウム、及び窒素などの保護ガスを使用することができる。
【００３７】
工程チャンバ３の中央部には、ハウジング５のリッド又は底部を通して粒子を工程チャンバ３の外部にガイドする微細原料出口７が配置されている。工程チャンバ３内における粉砕によって所要の微細さが得られた粒子、即ち粉砕原料における粉砕済み部分11は、粉砕原料出口７から放出される。所要の微細さを有する粒子だけを工程チャンバ３から放出可能とするため、分離ホイール８が微細原料出口７周りに配置されている。分離ホイール８は、回転すると共に可変速度で作動する。これにより、粉砕原料における粉砕済み部分11に関して、所要の微細さを調整することができる。粗大過ぎる粒子が回転分離ホイール８を通過しようとする場合、分離ホイール８による遠心力で再び工程チャンバ３内に戻され、流体が再度作用する。粒子が十分に微細に粉砕されている場合、即ち十分に微細な粒径を有する場合、微細原料出口７を通して、粉砕原料における粉砕済み部分11の流体ジェットと共に工程チャンバ３から放出可能である。
【００３８】
即ち、粉砕原料における粉砕困難又は粉砕不可能な部分12は、粉砕工程が継続するに伴い工程チャンバ３内に残留して蓄積する。これら粒子を工程チャンバ３から排出するために、粉砕原料供給部２は、工程チャンバ３に対して閉鎖される。この閉鎖と同時に、又は所定の時間的ずれの後に排出ノズル９が開放される。この排出ノズルは、粉砕工程の間、閉鎖要素14、例えばフラップ又はゲートで工程チャンバ３に対して閉鎖されている。閉鎖要素14は、排出ノズル９内に任意に配置可能であり、例えば、ハウジング５の外側スリーブと同一平面上に当接させるか、又はハウジング５の内側に取り付けて工程チャンバ３と同一平面上に設けることができる。工程チャンバ３内における−500 mbar（g）〜＋600 mbar（g）の正圧又は負圧により、工程チャンバ３内に存在する全ての粒子が排出ノズル９を介して洗浄される。
【００３９】
一定時間、例えば1〜60秒の経過後か、又は工程チャンバ３内の充填レベルを監視し、従って粉砕原料における粉砕困難又は粉砕不可能な部分12の全てが工程チャンバから排出されたか否かを確認するセンサからの通知後、閉鎖要素14によって排出ノズル９が再び閉鎖される。その後、粉砕原料供給部２が再び開放され又は粉砕原料の供給が再び開始され、粉砕工程が継続される。
【００４０】
任意的に、粉砕原料供給部２は、排出ノズル９における閉鎖要素14の場合と同様、更なる閉鎖要素15によって工程チャンバ３に対して閉鎖することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１     スパイラルジェットミル
２     粉砕原料供給部
３     工程チャンバ
４     粉砕ノズル
５     ハウジング
６     粉砕流体
７     微細原料出口
８     分離ホイール
９     排出ノズル
10     粉砕原料
11     粉砕原料における粉砕済み部分
12     粉砕原料における粉砕困難又は粉砕不可能な部分
13     接線
14     閉鎖要素
41     粉砕ノズルの長手方向軸線
【図１】
2020028877.tif 000003
【外国語明細書】
2020028877000001.pdf