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この項目の情報は公開日時点(1995年7月18日)のものです。
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目的

材料を加熱及び粉砕するための方法及び装置を提供する。

構成

熱気体を材料の床に導入してその床を加熱及び流動し;その床の低い領域でその材料を粉砕し;その床に新鮮原材料を導入し;そしてその床から粉砕及び加熱した材料をその床からの重力流によって取り出すことを含む材料を加熱及び粉砕する方法、及び材料の流動床を含むように適応させ穴のあいていないベースを有する容器;その容器の低い領域にある粉砕又は混練装置;原材料を床に供給するための材料供給路;容器を貫通して伸びその低い領域の開口部で終わる1以上の管を含む熱気体供給路;及びせき又は他の重力流装置を含む床から材料を取り出すための手段;を含む材料を加熱及び粉砕する装置。

概要

背景

概要

材料を加熱及び粉砕するための方法及び装置を提供する。

熱気体を材料の床に導入してその床を加熱及び流動し;その床の低い領域でその材料を粉砕し;その床に新鮮原材料を導入し;そしてその床から粉砕及び加熱した材料をその床からの重力流によって取り出すことを含む材料を加熱及び粉砕する方法、及び材料の流動床を含むように適応させ穴のあいていないベースを有する容器;その容器の低い領域にある粉砕又は混練装置;原材料を床に供給するための材料供給路;容器を貫通して伸びその低い領域の開口部で終わる1以上の管を含む熱気体供給路;及びせき又は他の重力流装置を含む床から材料を取り出すための手段;を含む材料を加熱及び粉砕する装置。

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請求項1

熱気体を材料の床に導入してその床を加熱及び流動し;その床の低い領域でその材料を粉砕し;その床に新鮮原材料を導入し;そしてその床から粉砕及び加熱した材料をその床からの重力流によって取り出すことを含む材料を加熱及び粉砕する方法。

請求項2

原材料が流動床に導入されるに従って、加熱及び粉砕した材料がそれに相応してその床の上部の高さを決定するオーバーフローによって放出されることを特徴とする請求項1記載の方法。

請求項3

熱気体が、床に開口し下方に貫通して伸びる1以上の管を通して床の低い領域に導入されることを特徴とする請求項1又は2記載の方法。

請求項4

流動床を支持するベースの部分を形成又は構成する粉砕面協同する回転粉砕要素によって材料を粉砕することを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の方法。

請求項5

材料が気体によって供給される熱によって床の温度で反応されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の方法。

請求項6

材料が焼成中に気体又は蒸気を発生する石膏又はその他の焼成可能な材料であり、かかる気体又は蒸気が材料の床の流動化に寄与することを特徴とする請求項5記載の方法。

請求項7

材料の流動床を含むように適応させ穴のあいていないベースを有する容器;その容器の低い領域にある粉砕又は混練装置;原材料を床に供給するための材料供給路;容器を貫通して伸びその低い領域の開口部で終わる1以上の管を含む熱気体供給路;及びせき又は他の重力流装置を含む床から材料を取り出すための手段;を含む材料を加熱及び粉砕する装置。

請求項8

容器のベースが粉砕装置を構成する回転粉砕要素と協同するテーブルを含むことを特徴とする請求項7記載の装置。

請求項9

粉砕機械が回転粉砕テーブルの回りに配置された回転可能な粉砕ローラーを有する水平ローラーミルであることを特徴とする請求項8記載の装置。

請求項10

容器が粉砕又は混練装置の高さの上方でテーパー壁を有しており、材料の流動床の上部の領域における容器の断面積が粉砕又は混練装置の高さにおけるそれより実質的に大きいことを特徴とする請求項7,8又は9記載の装置。

請求項11

加熱手段が容器を通ってその低い領域の開口部に下降する管内に装着されたバーナーである請求項7〜10のいずれか記載の装置。

請求項12

下降管がその下端において粉砕要素に隣接する開口端を容器の低い領域に有する複数の第2の管に分割されていることを特徴とする請求項11記載の装置。

請求項13

オーバーフローが流動床の上部の高さを確立するために調節できるせきを容器の側面に含むことを特徴とする請求項7〜12のいずれか記載の装置。

請求項14

材料供給路が原材料を容器の低い領域へ供給するために配置した供給スクリューを含む請求項7〜13のいずれか記載の装置。

請求項15

実質的に明細書中に記載される材料を加熱及び粉砕するための方法。

請求項16

実質的に明細書中に記載される材料を加熱及び粉砕するための装置。

--

0001

本発明は流動床に保持することができる材料を加熱及び粉砕するための方法及び装置に関する。それは少なくとも処理中の材料の床を流動化する部分において気体又は蒸気を発生する石膏の如き材料を焼成及び粉砕するのに特に好適なものである。

0002

石膏産業では伝統的に原料の石膏を都合の良い大きさに破壊又は粉砕し、次いで硫酸カルシウム半水和物(又は無水物)を生成するために焼成し、次に意図する最終用途に適切な粒径と他の特性を有する製品を得られるように脱水した材料を混練(粉砕)することを実践している。

0003

単一の装置でかかる材料の焼成及び粉砕を結合することが既に提案されている。例えば、米国特許US−A−1984201では細分割された石膏を熱気体の流れでミルに供給し、粉砕及び焼成した材料を冷気体の流れとともに熱気体に連行させている。微細に焼成された材料は粗い材料をミルに戻す間、その気体の流れに連行して装置を去る。

0004

いわゆる流動床を使用する技術は他の産業において知られている。英国特許GB−A−1193761及びヨーロッパ特許出願公告EP−A−0039270では乾燥及び/又は加熱及び粉砕されるべき材料を粉砕装置を含むチャンバー内へ熱気体による空気導管を通って供給される。粉砕された製品は排気ガスに連行してチャンバーの上部から放出されるが、そのヨーロッパ特許出願では(一連横断棒を設けた)チャンバーの上部の横断部における制限のために粉砕した材料を粉砕領域に充分にもどすことができない。

0005

英国特許GB−A−1080605に記載の初期の装置では、材料の流動床に全体的に又は部分的に浸漬した衝撃粉砕機を有する流動化反応器において粘土の如き凝集材料を粉砕、分類、及び乾燥している。この装置では、反応器ベース流動床反応器の古典的な方法で穴があけられており、穴のあいたベースを通って反応器に入ってくる熱気体は床の材料を流動化するだけでなく、反応器の上部から製品を運び去るようになっている。

0006

これらの、及び同様のシステムでは、材料が少しでも規定しうる床を形成する場合は、材料は相対的に低い濃度の気体と固体の混合物(即ち、固体対気体の比率が低い)中に存在し、固体対気体の比率は粉砕した材料が気体とともに排気されるチャンバーの上部においてずっと低い。かかるシステムは気体の流れから粉砕した材料を回収するための大きな固体−気体分離器を要求する。

0007

我々は石膏の連続焼成のための様々なシステムを発明した。それらのシステムでは石膏の床は少なくとも脱水中に発生した水蒸気によって流動化条件では保持されている(GB1018464,1488665及び2043319参照)。これらのシステムは通常の焼成反応より熱効率が大きく、維持コストが減じられ、投下資本も少ない。それらは広くその産業で採用されている。これらの流動床システムと上述の気体連行システムの間の重大な違いは、前者が相対的に濃い床(即ち、固体対気体の比率が高い)を使用し、重力によって、例えばオーバーフロー又はせきによって容易に放出されうることである。両者を比較すると、上述の固体と気体の相対的に低い濃度の流れは低い効率と高いコストを内在するものである。低濃度固体含有気体流で使用するのに好適な技術は固体富含の流動床に使用されるそれとは異なり、異なった状況において作用することを期待できない。

0008

我々は回転粉砕又は混練機械が、床が粉砕領域で作用する実質的な背圧と床の濃度にかかわらず、相対的に濃い流動床の底部において十分に機能することを発見した。この発見のおかげで我々は焼成と粉砕を分離する装備又は予め利用できる気体連行加熱及び粉砕装備を越えた優れた潜在的な利点を有する加熱及び粉砕システムを開発できるようになったのである。

0009

本発明は熱気体を材料の床に導入してその床を加熱及び流動し、その床の低い領域でその材料を粉砕し、その床に新鮮原材料を導入し、そしてその床から粉砕及び加熱した材料を取り出すことを含む材料を加熱及び粉砕する方法において、その材料が確立した床を形成し、そこから少なくとも取り出された材料の大部分がその床からの重力流によって放出されることを特徴とする材料を加熱及び粉砕する方法を提供するものである。

0010

また、本発明は材料の流動床を含むように適応した容器、その容器の低い領域の粉砕又は混練装置、その床への原材料供給路、その床への熱気体供給路、及び加熱及び粉砕した材料をその床から取り出すための手段を含む材料を加熱及び粉砕するための装置において、その容器が穴のあいていないベースを有しており、熱気体供給路が容器を貫通しその低い領域の開口部で終わる1以上の管を含み、そして材料を取り出すための手段がせき又は他の重力装置を含むことを特徴とする材料を加熱及び粉砕するための装置を提供するものである。

0011

粉砕機械又はミルの好ましい形としては、回転可能な粉砕ローラーが回転粉砕テーブルの回りに配置されスプリング又は油圧システムによってテーブル上で弾力的に原材料と接触するように促されている水平ローラーミルが挙げられる。このようなテーブルは流動床を支持する容器のベースの部分を形成又は構成することができる。他に水平ボールリングミルを使用することができるが、そのミルでは粉砕ボールはスプリング又は油圧を適用する固定上部リングの圧力下で駆動下部リングと協同する。

0012

容器の好ましい形としては、粉砕又は混練機械の高さの上方の領域において、テーパー壁を有しており、好ましくは切頭円錐体の形状であり、材料の流動床の上部の領域における容器の断面積が粉砕又は混練機械の高さにおけるそれより実質的に大きいようなものである。

0013

容器中の材料は例えば燃料として気体を使用する好適なバーナーによって加熱することができ、そのバーナーは容器を通ってその低い領域における開口部に下降する管内に装着することができる。下降管は容器内の中央に配置することができ、その下端において粉砕又は混練機械のベースの近くの開口部に下降する枝管又は複数の小管に分割することができる。バーナーを有する複数の下降管をその代わりに使用することもできる。例えば化学石膏を原材料として使用する場合に原材料を床に導入するために簡単なシュートを設けることができるが、一般には容器の低い領域に、好ましくは粉砕要素の近傍に、例えば供給スクリューの如き機械的手段によって粒状原材料を供給するのが好ましい。

0014

望ましい粒径の加熱及び粉砕した材料の放出はせきの如きオーバーフローシステムによって都合良く達成される。流動した材料の確立した床のある場所では、材料供給路を通る新鮮な材料の導入はせきを越えた床に相当する量に取って代わるだろう。これらの状況ではせきが床の上部の高さを決定又は調整し、床の上方の領域から材料を運びだすことができ、またはいかなる高さにおいても所望の粒径を有する材料を見つけることができる。もしオーバーフローにおいて取り出された製品が少し過大の材料を含むなら、それを篩分けすることができ過大の材料は供給材料に戻される。同様に、重力によって取り出される製品の本体が床に残っている場合には、微粉を排気ガスで外に出すことができ、それらを通常の集塵器によって分離することができる。かかる微粉は製品に加えることができるが、本発明のシステムでは処理される材料の少量だけが実施される。

0015

本発明の方法と装置は床の温度で反応し気体又は蒸気を発生する材料を加熱及び粉砕するのに特に好適である。それらは粒状岩石石膏又は化学石膏の形で石膏を乾燥、焼成及び粉砕するのに特に有益である。

0016

本発明による方法及び装置は図1図3によって説明される。図1及び図2に示す装置では容器10は水平ローラーミル11の上部に装着された開放型の底部を有する逆切頭円錐体の上部を含んでおり、従ってミルは完成した容器の下部を構成する。ミルはプリンス上にささえられた円筒ハウジング12と固形ベース13を含み、ハウジング壁12の上端は容器10の円錐部分の下端に連結リング14によって結合されている。ミル内の粉砕要素は1対の対立したテーパー粉砕ローラー15から構成される。これらのローラーはローラーのテーパー角と一致するように傾けられた各軸のまわりの軸受け上を回転し、この例では横断スプリング16によって圧力を受けるようになっている。ローラーはベース13内でささえられプリンス内の駆動メカニズムによって回転される回転粉砕テーブル17と協同する。このようにしてテーブルは容器の底部を構成する。

0017

容器の壁の底端と回転テーブル構造の間の材料の逃避を防止するためにシール要素18が設けられる。固体又は気体がシールを通っていずれの方向にも行かないように実際には容器の底部は閉じられている。

0018

バーナー管20は容器の蓋21の中心を通って容器の軸方向に伸びており、その下部領域で二つの枝管又は脚22に分割され、それらは図に示すように圧力スプリング16をまたぎ、粉砕ローラー間に対照的に回転テーブル17近傍の開口部に伸びている。それらはブラケット19によって支えられている。空気は入口23によってバーナー管に入り燃料気体は管24によって導入され、それはまたバーナーの点火のために電極に運ばれる。バーナーノズル25は容器内の流動床の上部のほぼ高さで管20内に装着されており、燃焼火炎中央管内のノズルから下方に伸びている。

0019

シュート26は蓋21を突き抜けており、容器の円錐部分とミルのハウジングの間の連結リング14の領域に向かって容器内を通って下方に伸びている。細分割された原材料は例えば供給スクリュー又はベルトのような都合の良い手段によってこのシュートの上部に供給することができる。

0020

せき28は容器の壁に装着されており、容器の円錐部分の底部の近くに取出し口30を有し、流動床が保持される高さにオーバーフローを有している。せきは流動床の上部の高さを変化できるように調整可能にすることができる。加熱され粉砕された材料は開口部32を通して放出され、エア−ランス( air - lance)33はせきを通る材料の自由な流れを助けるために設けることができる。

0021

排気ガスは蓋21にある別の開口部(図示せず)によって容器10を去り、微粉の除去のために通常の集塵器に導かれる。

0022

本発明の第2の実施例は図3に示され、相当する部分は図1及び図2と同じ番号によって示される。

0023

図3に示される装置と図1及び図2との第1の違いは原材料の供給システムにある。図3では供給シュート26は粒状原材料をスクリューフィーダー34に運び、そのフィーダーが材料をミルハウジング11の開口部を通って粉砕ローラー15の近傍の流動床の低い領域に供給する。

0024

他の違いは床における熱気体入口の配置にある。図3では熱気体管20の枝管22は複数の第2の管35で終わっており、それらのすべてが気体をベース13の近傍に運び開口している。図3では横断スプリング16が最初の具体例のように示されているが、これをローラー15のために油圧システムに置換することができる。容器の低部を横切るスプリングがない場合には、熱気体管20の低部を分割する必要はないが、その(各)管が図3の35で示す複数の第2の管で終わるようにするのが有利である。

0025

さらに他の違いは製品の回収のための装置に見つけることができる。好ましい粒径範囲を越えた粒子は製品の本体とともにオーバーフロー28を越えることができる。これらの過大の粒子を分離するためにスクリーン36を設けることができる。望ましい製品はスクリーンを通り抜け、分離された過大の粒子は供給シュート26に戻すことができる。

0026

容器の上部において集塵器の分離に必要とする微粉の量を減じるために排気ガスのための出口の上方に開放箱37を取りつけることができる。もし容器自体が高く作られるならそのような箱は必要でなく、その場合には好適な製品の粒径範囲内の最初に連行された材料が容器そのものの上部で解放されるだろう。しかしながら箱を準備するか否かはより安価になる方を二者択一すればよい。

0027

石膏の乾燥及び焼成のために図示された装置を操作するには、バーナー出力を小さな火炎で始め、120〜150℃に達すると、石膏の供給を始める。材料の最初の床は容器内で作りあげられ、それはバーナー管からの気体によってある程度流動化され、さらに焼成する石膏によって発生した水蒸気によって自己流動する。この時点でバーナーの火炎は増大され、その温度は所望の製品の性質に関して要求される温度又は約150℃の焼成整定値まで上昇される。

0028

せきで放出された焼成したスタッコは良好な品質を有することが判明した。また粉砕及び焼成パラメーターの調整により特定の特性を有するスタッコを例えばプラスターボードの製造又はバッグプラスターのような様々な用途のために製造することができる。

0029

ここで使用される型式の回転水平粉砕ミルは通常原材料の供給を調整した状態で操作される。このようなミルは普通材料が増えるとうまく作用しない。さらに、本発明において使用される種類の流動床、例えば石膏はそのベースにおいてかなりの圧力をうける。実際の例では石膏の流動床を伴うバーナー管(枝管)の出口における背圧は35インチ(890mm)WG以上であることができる。記載の粉砕又は混練装置は材料の流動床に浸漬される場合と圧力を受ける場合に満足すべく操作ができるものであり、このことは極めて驚くべきことである。一方、この型式の初期のミルは粉砕した粒子を分類装置に運び材料の逃避を防止するためにベースにおいて多量の空気を導入しており、かかる量の空気は本発明の流動床システムでは必要ないのである。

0030

本発明による装置は従来の装置より投下資本及び運転コストが少ない。さらに気体連行システムに比較して、大きくて高価な固体−気体分離システムを要求せず、集塵器は比較的小規模であり、通常の石膏焼成反応釜の使用に必要とされるそれに匹敵するものである。

図面の簡単な説明

0031

図1石膏を焼成するために好適な装置の1例の縦断面図である。
図2図1の装置を右側から見た装置の側面図である。
図3本発明による装置の第2の例の縦断面図である。

--

0032

10容器
11水平ローラーミル
12円筒ハウジング
13ベース
14連結リング
15粉砕ローラー
16横断スプリング
17 テーブル
18シール要素
19ブラケット
20 管
21 蓋
22枝管
23 入口
24 管
25ノズル
26シュート
28 せき
30 取り出し口
32 開口部
33 エア−ランス
34スクリューフィーダー
35 第2の管
36スクリーン
37 開放箱

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