(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物を３つの分級物に分級する風分級機であって、該風分級機は１つのケーシング内で片側を支承されていてモータで駆動可能な２つの羽根車型分級機ロータ（５，９）を有し、該羽根車型分級機ロータ（５，９）はそれぞれ１つの接線方向分級空気供給部（１９，２０）を有しており、該分級空気供給部（１９，２０）は前記各羽根車型分級機ロータ（５，９）の高さのところに配置されていて、不動の案内羽根環（２８，２９）を有しており、該案内羽根環（２８，２９）は前記羽根車型分級機ロータ（５，９）の円周から半径方向の間隔をおいて配置されており、更に該風分級機は、分級物供給部（１７）と、微粒物、中粒物及び粗粒物のための各取り出し機構（３２，３３，１８）と、分級領域（３０）とを有し、該分級領域を通って、分級物が前記羽根車型分級機ロータ（５，９）の軸方向の延びの方向に流動する形式のものにおいて、前記各羽根車型分級機ロータ（５，９）が、その軸方向の第１の端部において閉じられたカバー円板（１６，１５）を有し、かつその軸方向の、前記第１の端部と逆の側の第２の端部において微粒物若しくは中粒物の取り出し機構（３２，３３）を有しており、その際前記羽根車型分級機ロータ（５，９）の両方の前記第１の端部は端面が互いに向き合うように配置されていて、前記両方の羽根車型分級機ロータ（５，９）間に半径方向の流動すき間（３１）を形成していることを特徴とする、風分級機。
【請求項２】
流動すき間（３１）の軸方向の大きさが調整可能であることを特徴とする、請求項１記載の風分級機。
【請求項３】
流動すき間（３１）の軸方向の大きさが、分級される最大の粒子直径の５倍の値であることを特徴とする、請求項１又は２記載の風分級機。
【請求項４】
流動すき間（３１）の半径方向の寸法が制限されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の風分級機。
【請求項５】
流動すき間（３１）の半径方向の寸法が、少なくとも一方のカバー円板（１６，１５）の段部によって制限されていることを特徴とする、請求項４記載の風分級機。
【請求項６】
流動すき間（３１）を通って、付加的に入れられた流体が半径方向で内方から外方に向かって流動することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の風分級機
【請求項７】
少なくとも一方のカバー円板（１６，１５）が表面に粗面性を有していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の風分級機。
【請求項８】
微粒物及び中粒物の取り出し機構が共通の取り出し機構にまとめられていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の風分級機。
【請求項９】
ケーシングが流動すき間（３１）の平面内で分割可能に構成されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の風分級機。
【請求項１０】
第１の羽根車型分級機ロータ（５）がトルク伝達部を介して第２の羽根車型分級機ロータ（９）によって駆動されることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の風分級機。
【請求項１１】
トルクが羽根車型分級機ロータ（５，９）の端面におけるカップリングを介して伝達されることを特徴とする、請求項１０記載の風分級機。
【請求項１２】
両方の羽根車型分級機ロータ（５，９）が互いに逆向きに駆動されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の風分級機。
【請求項１３】
前記２つの羽根車型分級機ロータ（５，９）のうちの１つの羽根車型分級機ロータ（５）は上方のリング通路（２３）を有しており、該リング通路（２３）内に、前記１つの羽根車型分級機ロータ（５）に対して同軸的に延びる、分級物の分配及び分散のための装入物分配器（２２）が配置されていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の風分級機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載した、粒状物を３つの分級物に分級するための風分級機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
DE 41 12 018 A1から粒状物を少なくとも３つの分級物に分級する分級機が公知であり、この分級機は、鉛直に配置された１つのケーシング内に、複数の分級機車を有しており、これらの分級機車は同心的に互いに内外に組み込まれて、互いに間隔をおいて配置されている。この分級機においては、分級機車を順次に通って分級空気が流動し、各分級機車には固有の粒状物取り出し部が所属せしめられている。別の構成においては、分級機車はケーシング内で別個にかつ互いに無関係に駆動可能に支承されている。このような分級機においては、最大の直径を有する最も外側の分級機車における第１の分級段において、第１の分級が行われ、その際微粒分級物及び中粒分級物が粗粒分級物から分離される。別の微粒分級物はそこではもっぱら第１の分級段から得られた微粒分級物及び中粒分級物から得られる。したがって粗粒分級物はただ１つの分級段を受けるに過ぎない。質的に高価値の粗粒物を得ようとすれば、粗粒物の強度の分級が必要である。
【０００３】
普通は、微粒物のない、したがってダストのない、粗粒分級物を生ぜしめるためには、装入物若しくは粗粒物の強度のほぼ完全な分級を可能にする分級機が使用される。
【０００４】
DE 40 40 890 C1から公知の風分級機は、装入物を最適な分級効率で少なくとも３つの、粒度分布の異なる物質流に分割するのに役立つ。この分級機は同心的に互いに内外に組み込まれた２つの分級機車を有しており、そのロータ羽根環は大きな軸方向の構造高さを有している。この配置によって、装入物は長い距離にわたって分級領域内に滞在し、したがって充分にすべての微粒物及び中粒物を分離することができる。しかしこの場合においても別の微粒分級物は、もっぱら第１の分級段から得られた微粒及び中粒の分級物から得られる。粗粒物の第２の後分級は行われない。
【０００５】
EP 0 277 744 B1からは遠心力分級機が公知であり、この遠心力分級機はほぼ直方体形のケーシングを有しており、このケーシング内に、複数の、別個に駆動可能な分級機ロータが配置されていて、これらの分級機ロータはそれぞれ１つの別個の分級空気微粒物出口に接続されている。並列又は直列に互いに並んであるいは互いに上下に配置されている複数の分級機ロータによって、同時に複数の粒度の分級物を生ぜしめることのできる大きな出力の分級機が創出される。
【０００６】
この分級機においては、装入物は順次に複数の分級機ロータに供給することができ、したがって粗粒の分級物を繰り返し分級することが可能である。しかしながら分級機ロータは比較的にわずかな相互間隔でかつ常に互いに並んで配置されているので、分級機ロータは相互に干渉し合う。
【０００７】
このことは著しい欠点である。例えば各分級機ロータは固有の別個の分級空気供給部を有しておらず、それぞれの個々の分級機ロータの分離境界を正確に調整することが困難である。分級機ロータが同じ平面内で立体的に配置されていること、及び間隔の詰まった構造形式によって、１つの分級機車からはじかれて、半径方向で外方に向かって強く跳ね飛ばされる粗粒物は不都合にも隣接の分級機車内に侵入し、したがって飛散粒としてこの分級機車の微粒分級物内に達することがある。このことは本来はこの分級機車において調整されている分離境界によって、あってはならないことである。この構造によって微粒及び中粒の分級物は粗粒物（飛散粒）を不都合にもかなりの割合で有している。
【０００８】
これらの欠点は、DE 39 24 826 A1に記載されている分級機ロータが互いに間隔をおいて上下に配置されている分級機を使用することによって、回避することができる。このような分級機は粒状物を少なくとも３つの分級物に分級するのに役立ち、微粒物、中粒物及び粗粒物のための取り出し部を有するほぼ鉛直に配置されたケーシングから成り、その際各分級機ロータは、分級空気供給のための固有の導管と分級空気排出のための固有の導管とを有している。
【０００９】
多段の分級で、それぞれ狭い粒度スペクトルを有している微粒物及び粗粒物を得るためには、つまり個々の分級が極めて鮮明な分離をもって行われるようにするためには、普通は複数の分離された分級機械が使用され、これらの分級機械は、１つのプロセス設備内で、例えば管導管のような搬送装置によって、流動化された状態で、あるいはまた流動化されていない状態で、プロセス工学的に互いに接続されている。これによって、１つの分級機械から別の分級機械への搬送中に、分級空気内で分級物の完全な改めての分散が行われる。このことは次の分級段において分級物の完全な分級を行うための最適の前提を生ぜしめるために、必要なことでもある。
【００１０】
複数の分級段が１つの分級機ケーシング内にまとめられている場合には、管導管内で分級物が分散する可能性はない。そこで２つの分級段の間で分級物を分散させるための別の解決策を実現しなければならない。DE 39 24 826 A1では、第１の分級段からその下方の第２の分級段への移行範囲内において、移行範囲がホッパ形に構成されているいことによって、分級物の転がし及びほぐしが達成される。別の構成では、このホッパ形の移行範囲内に、粒状物跳ね飛ばし羽根あるいは粒状物跳ね飛ばし円板が取り付けられており、これによって粒状物の塊がくだかれ、かつ又は粉砕される。
【００１１】
この移行範囲を大きな摩滅に対して保護するために、ケーシングの内壁面には大きな耐摩耗性を有する衝突板が取り付けられている。しかしながら分級物の所望のほぐしのほかに、粒状物の粒子がケーシング内壁面に強く打ち当たることによって、特に別の粒状物粒子がケーシング内壁面に打ち当たることに、ケーシング内壁面からの粒状物粒子の搬出が不充分であるか、行われないことが結び付くことによって、付着物の形成及び塊の再形成も行われる。分級される粒状物が極めて敏感で、微粒物だけが所望の分級物ではない場合、例えばトナーを生産する場合には、分級物の付加的な粉砕が分級中に生じることは、望ましいことではない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、１つのケーシング内で各分級物の極めて鮮明な分離を可能にするような、粒状物を３つの分級物に分級するための風分級機を創出することである。この場合生ずる別の課題は、分級物が保護されること、特にそれ以上の粉砕が回避され、分級物が両方の分級段の間で最適に分散せしめられ、場合により存在する塊がほぐされ、分散領域における摩滅が減少せしめられることによって、鮮明な分離が行われるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この課題は最初に述べた形式の風分級機において、請求項１の特徴によって解決される。
【００１４】
本発明の出発点となる分級機は、１つのケーシング内で片側を支承されていてモータで駆動可能な２つの羽根車型分級機ロータを有し、これらの羽根車型分級機ロータはそれぞれ１つの接線方向分級空気供給部を有しており、この分級空気供給部は各分級機ロータの高さのところに配置されていて、不動の案内羽根環を有しており、この案内羽根環は分級機ロータの円周から半径方向の間隔をおいて配置されている。風分級機は、少なくとも１つの分級物供給部と、微粒物、中粒物及び粗粒物のための取り出し機構と、分級領域とを有し、この分級領域を通って、分級物が分級機ロータの軸方向の延びの方向に流動する。
【００１５】
両方の分級段の間の移行範囲内で、保護された分散が行われるようにするために、それらの軸方向の第１の端部においてそれぞれ閉じられたカバー円板を有し、かつそれらの軸方向の第２の端部においてそれぞれ部粒物若しくは中粒物の取り出し機構を有している分級ロータが使用される。これらの分級ロータは共通のケーシング内で次ぎのように、すなわち分級ロータの両方の第１の端部の端面が互いに向き合って配置されているように、配置されている。この配置によって両方の分級ロータの間に半径方向の流動すき間が形成され、この流動すき間は分級ロータの立体的な配置によって、両方の分級段の間の範囲内に位置することになる。
【００１６】
両方の分級段の間に自由な流動すき間が生じ、この流動すき間は上方の回転壁と下方の回転壁とによって制限される。カバー円板の粗面性によって、接する空気層の壁面付着が生ずる。接する壁面は分級ロータのカバー円板を形成しており、カバー円板は回転するので、この回転は部分的に接している空気層に伝達される。生ずる遠心力によって、縁部に近い空気層は半径方向で外方に向かって跳ね飛ばされる。これらの縁部に近い空気層は流動すき間を出て、有利には分級物流に対して垂直の流動方向で、分級物流と交差する。分級物流と交差するこの空気流は両方の分級段の間で分級物を渦運動させ、分散させる。
【００１７】
この渦運動は、流動すき間の中央の半径方向範囲内の、流動すき間の内方に向いた空気流によって助長される。壁の近くで跳ね飛ばされて、流動すき間から引き出された層空気量は、同じ大きさの空気量によって補充しなければならない。このことは、層空気を分級領域から流動すき間の中央の半径方向範囲内に吸い込むことによって行われる。この場合、有利には特に微細な粒子も流動すき間内に搬送される。
【００１８】
流動すき間の高さのところで、流動すき間の上方及び下方の半径方向範囲内の外方に向いた空気流動及び流動すき間の中央の半径方向範囲内の内方に向いた空気流動によって、流動すき間の高さのところで分級領域内に回転する渦流が生じ、この渦流は分級物を空気流動によって特に強力に分散させる。分級物が分散せしめられるために、そこの渦流によって両方の分級段の移行範囲内における分級物の滞在時間も長くなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
分散を、分級物に関する特別な必要に合わせて調節し適合させるために、必要な渦流を強化させ、あるいは弱化させることができる。
【００２０】
このことは、流動すき間の軸方向の高さを変化させることによって行うことができる。しかしこの軸方向の高さは、分級される最大の粒子直径の少なくとも５倍の値であるようにする。
【００２１】
流動すき間内への、半径方向で内方に向いた方向での、微粒物粒子の可能な侵入深さを変化させることは、流動すき間の最大の半径方向の寸法を変化させることによって行うことができる。
【００２２】
特に敏感な分級物が強力な分散を許容しない場合には、付加的な空気を流動すき間の半径方向で内方の端部に供給することによって、渦流を減少させることができる。それは、付加的に供給される空気量によって、わずかな空気が分散範囲の分級領域から内方に向かって流動すき間内に吸い込まれるに過ぎないからである。
【００２３】
本発明による風分級機において、迅速かつ頻繁な生産切り替えを容易にするために、全体のケーシング構造は特に接近容易に構成されており、このことは分級機の容易で迅速な掃除を可能にする。例えば停止時間ひいては経費が最低限になる。
【００２４】
したがって有利な実施形態では２つの分級機ロータはそれぞれ独自の軸受け部及び又は駆動部を備えている。単に１つの駆動部を使用する場合には、トルクは両方の分級機ロータに伝動装置又はカップリングを介して伝達される。最も簡単な場合には、両方の分級ロータを同じ回転数で運転するために、分級機ロータはそれらの端面側のカバー円板において剛性的なカップリングによって結合されており、このカップリングは同時に流動すき間の半径方向の寸法を制限するために役立つ。
【００２５】
ケーシングは流動すき間の平面内で分割可能なケーシングとして構成されている。両方のケーシング半部は開き旋回可能に、あるいは軸方向にしゅう動可能に、構成されており、その際これらの組み合わせも有利であり、その場合一方のケーシング半部がまず軸方向のしゅう動によって他方のケーシングから分離され、次の段階で分離されたケーシング半部を開き旋回させることができる。旋回可能なかつ又はしゅう動可能な構成によって、分級機ロータ及びケーシング内部は検査及び掃除のために容易に接近可能である。
【００２６】
風分級機を鉛直に配置する場合には、分級物の装入は分級物供給部を介して上方から行われる。分級物供給は本発明による風分級機においては、直接に中央で上方から行うことができないので、分級物供給部は円周範囲の１つの箇所において配置されている。分級機ロータの円周に沿って一様に分級物を分配し得るようにするためには、分級物は既に分級領域内に入る前に円周に沿って分配されていなければならない。このようにすることによってのみ、分級に負の影響を与える局所的な分級物の集中を回避することができる。
【００２７】
この課題を解決するために、分級機ロータの上方で分級機ロータに対して同軸的に装入物分配器がリング通路内に設けられており、このリング通路内で分級物が円周に沿って一様に分配されてから、分級領域内に達する。分配のためには回転する内蔵体が役立ち、この内蔵体は有利な実施形態では回転する分級ロータに固定されている。
【００２８】
分級物は内蔵体の上方のリング円板上に達し、内蔵体の回転によって全周に沿って一様に分配される。回転及びそれによって生ずる遠心力によって分級物粒子は半径方向で外方に向かって搬送され、重力によって、回転する内蔵体とケーシング壁との間のすき間を通って、内蔵体の下方に、しかしまだ分級機ロータの上方にある段部上に落下する。リング円板の下側には円周に沿って一様に分配された羽根エレメントが取り付けられており、これらの羽根エレメントは回転流を生ぜしめて、分級物を回転させ、分散させる。
【００２９】
この配置によって、分級物の性質に特別な影響を及ぼすことなしに、分級物粒子が一様に分配され、分散せしめられる。例えば分級物は粉砕せしめられることもなければ、塊を形成することもない。しかしながらリング通路内の滞在時間を意識的に長くする場合には、リング円板の上方のカバー面に羽根エレメントを設けて、付加的な遠心作用を分級物粒子に及ぼすことができる。これによって、塊を付加的にほぐすこともできる。装入物分配器は同じような形式で単に１つの分級ロータを有する風分級機においても使用することができる。
【００３０】
分級物の供給を搬送空気の供給と一緒に行う場合には、装入短管を、有利には分級機ロータの回転方向に対して接線方向の方向成分を有する配置で、角度を持たして立体的に配置することもできる。特に有利なのは、分級機ロータの軸線に対して直角に延びる接線方向の配置である。それは、分級物の速度成分によって、装入物分配器の回転方向とは逆方向に強力な分散及び装入物分配器と同じ回転方向に保護作用のある分散が行われるからである。
【００３１】
【実施例】
以下においては図面に示した実施例に基づいて、本発明の構成を具体的に説明する。
【００３２】
図１のａに示した風分級機１は、分割可能なかつちょう番２を介して開き旋回可能なケーシングから成っており、このケーシングは上方のケーシング半部３と、下方のケーシング半部４とを有しており、これらのケーシング半部は２つの分級機ロータ５及び９を受容している。第１の分級機ロータ５は上方のケーシング半部３内で駆動軸７を軸受け部６内に回転可能に受容されている。分級機ロータ５の駆動は駆動モータ８によって行われ、この駆動モータは駆動軸７を介して分級機ロータ５と接続されている。
【００３３】
鏡像対称的に向き合っている下方のケーシング半部４においては、同じ形式で、第２の分級機ロータ９が固有の駆動軸１０を軸受け部１１内に回転可能に受容されている。分級機ロータ９の駆動は駆動モータ１２によって行われ、この駆動モータは駆動軸１０を介して分級機ロータ９と接続されている。
【００３４】
各分級機ロータ５及び９は片側を支承されている分級機ロータであり、その駆動軸７及び１０、微粒物取り出し室１４及び中粒物取り出し室１３並びに分級機ロータ軸受け部６及び１１は同一の側に配置されている。それぞれ逆の側で、分級機ロータ５及び９は閉じたカバー円板１５及び１６を有している。
【００３５】
第１の上方の分級機ロータ５の上側には短管１７が配置されており、この短管を介して、分級される粒状物が円周範囲の１つの箇所において装入される。粗粒物のための出口短管１８は下方の分級機ロータ９の下側に配置されている。分級空気の供給は、分級機ロータ５及び９の半径方向の円周において、両方の接線方向の分級空気供給部１９及び２０を介して行われる。
【００３６】
分級機ロータ５及び９は風分級機１内で鏡像対称的に向き合って配置されており、両方のカバー円板１５及び１６は間隔をおいて互いに平行な平面内にある。カバー円板１５及び１６のこの配置によってすき間が形成され、このすき間は図１のｂにおいて拡大して部分的に示されている。
【００３７】
図１のｂは分級物粒子を示し、これらの分級物粒子は両方の分級機ロータ５及び９の外周に沿って下方に落下する。両方の分級機ロータ５及び９並びにそれらの回転するカバー円板１５及び１６の回転によって、流動すき間内にある空気が回転するカバー円板１５及び１６の壁の近くで外方に向かって押し出され、そこで空気は分級物粒子をもぎ取り、流動すき間の中央範囲内で流動すき間内に運び込み、分散させる。
【００３８】
図２は分割可能なケーシングの開き旋回による開放段階を示す。
【００３９】
図３はしゅう動及び開き旋回による開放段階を示す。完全に開き旋回せしめられた状態では、分級機ロータは駆動軸から簡単に外すことによって上方に引き出して、ケーシングから取り外すことができる。全体のケーシング構造はアンダカット部を有していないので、迅速なかつ簡単な掃除が保証される。
【００４０】
図４においては、上方の分級機ロータ５は固有の駆動モータを備えていない。この分級機ロータ５は、カバー円板１５及び１６にあるカップリング２１を介して、駆動される分級機ロータ９と接続されている。
【００４１】
図５においては、風分級機１を軸方向で水平に延びる向きで運転するために有利であるような、分級物の装入のための短管１７及び粗粒物の取り出しのための出口短管１８の配置が示されている。
【００４２】
図６は分級物の分配及び分散のための内蔵体を有する装入物分配器２２を示す。リング通路２３の内部において、同軸的にかつ回転するように、リング円板２４が分級機ロータ５と結合されている。この装入物分配器には、ケーシングの壁における段部２５が所属している。リング円板２４の円周に沿って一様に分配された羽根エレメント２６はリング円板２４の下側に取り付けられている。選択的に、付加的な羽根エレメント２７を回転するリング円板２４の上側に取り付けておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａは本発明による分級機を示し、ｂは流動すき間の拡大図を示す。
【図２】分割可能なケーシングの開き旋回による開放段階を示す。
【図３】分割可能なケーシングのしゅう動及び開き旋回による開放段階を示す。
【図４】第１の分級機ロータがカップリングを介して第２の分級機ロータによって駆動される本発明による分級機を示す。
【図５】水平配置の本発明による分級機を示す。
【図６】分離物を分配しかつ分散させるための内蔵体を有する本発明による装入物分配器を示した図である。
【符号の説明】
１  風分級機、  ２  ちょう番、  ３  （上方の）ケーシング半部、  ４  （下方の）ケーシング半部、  ５  （第１の）分級機ロータ、  ６  軸受け部、  ７  駆動軸、  ８  駆動モータ、  ９  （第２の）分級機ロータ、  １０  駆動軸、  １１  軸受け部、  １２  駆動モータ、  １３  微粒物取り出し室、  １４  微粒物取り出し室、  １５  カバー円板、  １６  カバー円板、  １７  短管、  １８  出口短管、  １９  分級空気供給部、  ２０  分級吸気供給部、  ２１  カップリング、  ２２  装入物分配器、  ２３  リング通路、  ２４  リング円板、  ２５  段部、  ２６  羽根エレメント、  ２７  付加的な羽根エレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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