JPH04258367A

JPH04258367A - 粉粒体の清浄方法及び装置

Info

Publication number: JPH04258367A
Application number: JP22362591A
Authority: JP
Inventors: Hans-Klaus Schott; ハンス・クラウス・ショット
Original assignee: Kuettner GmbH and Co KG
Current assignee: Kuettner GmbH and Co KG
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1992-09-14
Also published as: EP0483933A3; EP0483933A2; MX9101506A; DE4035263C2; RU2044576C1; CA2053184A1; BR9103860A; DE4035263A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、汚れた粉粒体の粒子表面（単・
複）の（機械式）清浄方法、特に熱的に（予備）再生し
た砂、特に鋳物古砂の（再）清浄方法に関する。本発明
は更に、粉粒体入口と粉粒体出口とを備えた容器を有し
、流動層を形成する目的で前記容器がガス透過性流入底
を備えており、該底に流動化ガス源から流動化ガスを負
荷することができるようになった前記方法を実施する装
置に関する。

【０００２】当該専門業界では十分に知られているよう
に、（例えば、そして特に砂等の）粉粒体を使用したき
わめてさまざまな技術プロセスにおいて当該プロセスの
実施後この粉粒体は一般に汚れた形で発生し、従ってこ
の場合以前は廃産物と判定されるだけでなく、塵捨て場
に投棄又はその他の方法で除去（そして場合によっては
一部再利用のため抽出）することにより、適宜に処理さ
れた。

【０００３】このことがあてはまるのは例えば、そして
特に、以前からそして益々大量に発生する鋳物古砂であ
り、これは成型材料として有機系粘結剤及び／又は無機
化学粘結剤で処理してあり、鋳造後には特に予め添加し
た粘結剤によって汚れ、鋳物古砂はかかるものとして（
即ち再生することなくしては）容易には再利用すること
ができない。汚れた粉粒体の再生、従って（少なくとも
部分的）回収は、前記例示の場合、実質的に石英からな
る砂粒子の粘結剤外被及びその他の不純物が砂粒子から
分離除去されることを前提とする。

【０００４】成型砂を有機的に結合した鋳物（古）砂の
場合かかる粘結剤外被を生じるのは特に、一般に成型物
質として添加されるベントナイトが──鋳造時の熱負荷
に依存して──シャモット化（オーライト化）により砂
粒子の表面に実質的に殻状に固着する理由からである。更に光沢炭素及びこれを形成する添加剤が引き続き、鋳
造に使用した成型砂（＝鋳物古砂）の不純物となる。

【０００５】そのかぎりでドイツ特許公開明細書第　４
　００８　８４９号に要約して説明してあるように、ド
イツ特許公開明細書第　３１　０３　０３０号、第　３
８　１５　８７７号、第　３０　１９　０６９号及び米
国特許明細書第　２　７８３　５１１号に既に鋳物古砂
を再生する技術が提案されているが、しかしそれらは技
術的観点の下でも経済的観点の下でも満足のゆく結果を
生じなかった。ドイツ特許公開明細書第　４　００８　
８４９号自身にも鋳物古砂を再生する方法及び装置が提
案してあるが、これは先行技術に比べ著しい技術的向上
、従って又経済的向上をもたらすのであるが、この技術
も以下明らかとなるようになお改善の余地があることが
判明した：さまざまな成型法に（可能なかぎり）無制限
に再利用できるかどうかの点で再生物の品質はなかんず
く、そして特にパラメータ −ｐＨ値 −オーライト化 −スラッジ物質 −総炭素含量 −灼熱減量 −粒径＜９０μ によって特徴付けられ、これらのパラメータの（許容）
限界値は各成型法ごとにそれ相応の経験を基に定義し又
は確定してある。これらのパラメータ限界値を超えると
、再生した鋳物古砂の再利用が基本的にはやはり可能で
あり、但し適宜ないわゆる成型物質循環路においてのみ
可能である。

【０００６】それ故、常に具体的課題を点検しなければ
ならず、若しくは具体的課題を考慮して具体的適用事例
でどの限界値を維持しなければならないのかを点検しな
ければならない。

【０００７】鋳物古砂の熱的再生法から得た再生物は基
本的に、又は一般に、既に比較的高品質であるが、しか
しいまなお炭化樹脂の諸成分、添加物質及び／又は粒子
表面上のシャモット及び（障害となるので）望ましくな
い微粒分を含有している。それ故再生物のそれ自体望ま
しい又は必要な品質を最適に調整するには、再生物から
これらの不純物を少なくとも一部でも又は殆ど取り除く
ことが必要であり又はきわめて望ましいことであろう。明らかにその他の再生法についても同様である。

【０００８】かかる（再）清浄において機械式（再）清
浄を考えるとき確認しなければならない点として、粉粒
体の常に望ましい、粒子を保護した機械式清浄の場合清
浄効果が達成されるのは実質的に研磨効果又は摩擦効果
によってであり、つまり個々の粉粒体（つまり前記例の
場合砂粒子）が互いに研磨しつつ相対移動するときであ
ること自体は周知である。粉粒体の粒子相互の相対速度
或いはその他の清浄要素に対する相対速度が過度に大き
いことは、被（再）清浄粉粒体の粒子が過度に強く運動
すると粒径が低減し粒子が破壊され及び／又は粒子表面
が損傷するとともに又特にそれ相応の（過度に高い）パ
ルスエネルギーでの衝突効果により清浄部品がかなりの
磨耗性破壊を生じることがあるかぎり、危険である。

【０００９】かかる不純物の機械式除去を行う方法及び
装置が幾つか知られている。装置の固定部品又は可動部
品で起きるのと同様に砂粒子相互の衝突効果及び研磨効
果が引き起こされる。ここで例として挙げるならインパ
クトクラッシャ、ボールミル、振動容器、タンブラ、そ
して特に頻繁に使用されるヤコブ式、シンプソン式及び
ウェーバック式衝突清浄装置がある。粒子の破損や破壊
をできるだけ小さく抑えるため一般に好適な措置により
、例えば衝突面の斜位置等により、衝突力を低く押さえ
且つ研磨効果をより効果的にする試みがなされる。

【００１０】これらの装置又はこれで実施する方法の全
てに共通する著しい欠点として粒子の破壊が比較的大き
く、この破壊は再生物に要求される品質条件が厳しけれ
ば厳しいほど一般に大きい。なぜなら品質条件が比較的
厳しいと、より論理的に、従ってそれ自体一貫して衝突
速度がそれ相応に高く設定され又は清浄装置に通す回数
が高まり、だがその際同時に不可避的に、清浄効果が比
較的良好となる他、粒子破壊の度合いが高まるからであ
る。

【００１１】そこで本発明の課題は、粉粒体の汚れた粒
子表面を効果的にそして尚且つ粒子を保護して（機械式
に）清浄又は再清浄することのできる冒頭述べた種類の
方法及びそれを実施するのに適し又そのために指定され
た装置を提供することである。

【００１２】上記課題の方法に係わる部分の解決策とし
て本発明によれば、清浄又は再清浄にすべき粉粒体に超
過圧下のガス流が負荷され、このガスの負荷により粉粒
体が流動状態とされ、固定配置した壁又は可動壁で粒子
が衝撃荷重又は衝突荷重を受けるのを防止して粒子の研
磨性又は摩擦性（表面）応力のみによって清浄が行われ
、他方この課題の装置に係わる部分の解決策は前記方法
を実施する類概念による装置において、流入底より上に
配置して加圧ガス源と接続し、その加圧ガス流を流動層
の内部に向けた少なくとも１個のノズルを特徴としてい
る。

【００１３】従って本発明はいわばドイツ特許公開明細
書第　４０　０８　８４９号（特に例２及びこの印刷物
にこれに関連して記載された技術参照）に記載された熱
的再生のきわめて有利な補足物として、本発明により、
以下なお詳しく述べるように被清浄粉粒体又は被再清浄
粉粒体を流動層状態にするよう提案する。

【００１４】その際、ノズル前の前圧が絶対圧約２．３
ｂａｒのとき（流動層の背圧が絶対圧約１．１５　ｂａ
ｒのとき）ノズル内でガス音速が既に達成され、前圧の
上昇に伴い流入速度（＝音速）が一定し、他方圧力の上
昇に伴い流入するガス質量（従ってパルス）が（尚且つ
）上昇することを指摘しておく。

【００１５】その際特に重要な点として、前述の先行技
術の方法とは異なり、この摩擦効果が有効となる滞留時
間は事実上任意に延長することができる。そのことから
わかるように本発明方法によれば、求める理想的種類の
機械式砂再生が専ら付着した粘結剤の殻又はその他の不
純物の摩擦により達成される。

【００１６】本発明の１構成では、逆向きの空気噴流に
より加速された砂流の衝突が起きないようノズルが上下
方向及び／又は横方向でずらして配置しておくことがで
きる。

【００１７】本発明方法は更に清浄プロセスを熱中でも
経過させる可能性を提供する。これにより例えば合成樹
脂系粘結剤の残留物から有機成分を熱的に除去すること
ができる。こうして、流動層から排気と一緒に排出され
る粉塵を汚染するかかる有機化合物を燃焼させて無害な
残留物質とすることも可能である。つまり本発明方法は
、この変種により、根本的砂再生の熱的工程と機械的工
程を単一の工程に組合せる可能性を提供する。

【００１８】この経済的にきわめて肯定的な可能性が幾
つかのなお重要な利点によって補足される。つまりここ
で特に注意しなければならない点として流動層は空気圧
搬送とは異なる別の法則に従う。そのことから本質的に
好ましい運転様式が生じる。というのも固形物の流動化
に比較的小さなエネルギー支出が必要であるにすぎない
からである。横から流入する空気量にとって、上述の流
れ現象を流動層内で生成するのにはやはり僅かなエネル
ギーで十分である。そのことから全体として本発明方法
にとって生じるエネルギー支出は従来の空気圧法に必要
なエネルギー消費量の約２０％にすぎない。これらの経
済的利点が、僅かな粒子損失で質的に貴重な再生砂が多
く生産される利点によって補足される。

【００１９】他方、大きな利点は粒子破壊が少なく、従
って運搬、新砂、廃棄の経費が少ない点にある。破壊さ
れる粒子は約１５重量％少ない。平均粒径＞０．０９の
割合は清浄時間１時間の場合清浄の過程で約１０％低下
する。

【００２０】方法の点で好ましくは加圧ガス流を少なく
とも１つの負荷箇所で被清浄粉粒体の表面／内部に案内
するようになっており、その際特に好ましくは前記少な
くとも１つの負荷箇所が各被清浄粉粒体量の縁範囲に配
置され、但しわかるようにその内部にも設けることがで
きる。

【００２１】更に、──場合によっては複数箇所又は複
数の「原因箇所」で引き起こされて──被清浄粉粒体が
（少なくとも）第２の実質的に逆向きのガス流の範囲に
位置し又従って特に強力に（再）清浄にされるよう少な
くとも１つの第１加圧ガス負荷箇所に少なくとも１つの
第２加圧ガス負荷箇所を実質的に対向配置するのが望ま
しいことが判明した。その際、（多かれ少なかれ弛緩し
た）層の流動状態とガス噴流パルス（ノズル前の前圧）
を単に層中へのさまざまな浸透深さに応じて選択するこ
とにより（壁や組込機構でではなく）粒子間の（正確に
）配量することのできる衝突効果が研磨効果又は摩擦効
果に重ね合わされる。

【００２２】更に本発明の１構成で特別望ましいと判明
したのは、加圧ガスを少なくとも１つの加圧ガス負荷箇
所で被清浄粉粒体の外面に実質的に接線方向で案内する
ときであり、これにより──特にこの措置を２箇所以上
で実現するとき──被清浄粉粒体は求める効果に肯定的
に影響する回転運動を行わせることができ、これに適し
た磨耗壁又は磨耗組込機構で研磨効果を強めることがで
きる。

【００２３】加圧ガスの負荷をその都度の技術的課題に
最適に適合できるよう少なくとも１つの（好ましくは全
ての）加圧ガス負荷箇所の負荷強度が設定可能であると
、きわめて望ましいことが判明した。更に、加圧ガス・
圧縮空気を用いるときもそうであり、これは、ここで問
題にしている課題を最も望ましい仕方で解決するだけで
なく、更には安価に提供されており又は提供することが
できる。

【００２４】従って本発明装置では好ましくは少なくと
も１個の第１ノズルに対し流動層又は被清浄粉粒体の反
対側に少なくとも１個の第２ノズルが配置してあり、そ
の際少なくとも１個の（好ましくは全ての）ノズルの流
れの強さは設定可能、即ち調整可能又は調節可能とする
ことができる。

【００２５】既に先にプロセス技術的観点の下で述べた
ように本発明装置では好ましくは複数個のノズルを設け
ておくことができ、該ノズルはそれぞれ好ましくは対を
成して実質的に対向配置してあり、しかもノズルの中心
軸が平行線を成し、互いに角度を成し、だか又共通線上
にある。

【００２６】本発明のその他の好ましい諸構成が（方法
に関しても装置に関しても）従属請求項に明示してある
。以下図面を参考に１実施例を基に本発明を更に説明す
る。

【００２７】図１は熱的に（予備）再生した鋳物古砂２
を機械式に再清浄にする全体に符号１とした装置を示し
、この装置は詳しくは図示していない粉粒体入口と粉粒
体出口とを備えた容器３を有し、該容器は垂直な対称軸
４を中心に実質的に長方形又は円錐形である。

【００２８】再清浄すべき鋳物古砂２の範囲に流動層を
形成するため容器３がガス透過性流入底５を備えており
、この底は例えば球体床からなり、図示省略した圧縮空
気源から矢印７の方向に導管６を介し下から流動化渦空
気が負荷される。

【００２９】流入底５より上で流動層８の範囲に配置さ
れたノズル９はそれぞれ対を成して実質的に対向し、図
示省略した加圧ガス源から矢印１０の方向に共通の絞り
部材１１を介し供給され、該部材は圧縮空気供給管１２
内に配置してあり、ノズル９と接続してある環状管１３
に供給する。圧縮空気供給管１２、従って環状管１３は
、被清浄鋳物古砂２の負荷強度をどのノズル９でも均一
に設定できるよう個々の／単一の絞り部材１１と接続し
ておくことができる。しかし図２に示すように圧縮空気
供給管１２’から複数の（図２の例では平面図で示して
ある）圧縮空気供給管１２”を分岐させ、それらのなか
に各１個の絞り部材１１を配置しておくこともでき、こ
うして再清浄にする鋳物古砂２の負荷強度を流動層のさ
まざまな帯域で適宜に別様に設定することができる。見
てわかるように適宜な適合可能性は──図２に示す実施
例の場合のように──流動層のさまざまな帯域に設けて
おくことができるだけでなく、当業者にとって容易に認
めることができるように又従って明白であるように各ノ
ズル９の前に「独自の」絞り部材１１を直接設けるとき
場合によっては１帯域内にさまざまな負荷強度を設ける
こともできる。

【００３０】ここで指摘しておくなら容器３は横断面が
必ずしも長方形／円錐形でなくてもよく、例えば円形で
あってもよい。容器３の（少なくとも流動層８の範囲で
の）円形横断面が最も望ましいのは、特に、ノズル９の
少なくとも一部を、被清浄粉粒体２（又は流動層８）が
運転中例えば、そして特に、しばしば格別望ましいこと
があるが容器３の回転対称軸４を中心に回転運動を行う
よう配置してあるときである。

【００３１】なお指摘しておくなら、本発明の１構成に
おいて容器３内に、鎮静空間３’内で始まり流動層８の
流入底５の直前にまで達して容器内部の自由空間を少な
くとも２つ（場合によってはそれ以上）の部分に仕切る
仕切壁を配置しておくことができる。これでもって、既
に殆ど清浄にされた粉粒体と新たに装入された材料との
逆混合が防止されるはずである。同時にいわば複数の流
動層が相前後して設けられる。

【００３２】円形横断面の流動層の場合この仕切りは同
心範囲により、又は上下に配置した流動層により行うこ
とができる。更に指摘しておくなら、前記実施例の場合
ノズル９の吐出径は３．４　ｍｍであるが、それより小
又は大であってもよい。

【００３３】ちなみになお指摘しておくなら、容器３は
流動層９の範囲に周方向ゴム内張り１４を備えておくこ
とができ、流動層８の上側範囲、容器３のノズルより上
に単数又は複数の図示省略した熱交換器を配置しておく
ことができ、これでもって、特に熱的流動層の後段に再
清浄流動層が設けてあるとき、再清浄プロセスから再利
用可能又は継続利用可能な熱を獲得（回収）することが
できる。

【００３４】矢印７又は１０に従って、導管６又は１２
又は１２’を通して装置１内に導入されたガスは流動層
８から、従って被再清浄古砂２から進出した後、容器３
の部分３’で上昇し、最後には矢印１５に従って装置１
から進出する。

【００３５】最後に図２を参考になお指摘しておくなら
この図は好ましい構成の側面図（平面図ではなく）も示
すことができる。本発明でもって、一般に既に事前に技
術的に利用された被清浄粉粒体を最も望ましい仕方で、
しかも信じられないほど効果的な清浄効果で粒子を極端
に（調整可能に）保護して（機械式に）清浄にし又は再
清浄することができる方法及びそれを実施するのに最も
望ましい装置が提供されたのであり、本発明の対象は特
に、事前に熱的に（だが場合によっては別の）再生処理
された鋳物古砂の再清浄にとってもきわめて望ましいも
のであることを実証した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略側面図である。

【図２】特に加圧ガスの経路を明確に示す概略回路図で
ある。

【符号の説明】

１　　装置２　　鋳物古砂（予備再生済み）３　　容器３’部分（３の）４　　対称軸５　　流入底（３の）６　　導管７　　矢印８　　流動層９　　ノズル１０　　矢印１１　　絞り部材１２，１２’　　圧縮空気供給管１３　　環状管１４　　ゴム内張り１５　　矢印

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　汚れた粉粒体の粒子表面（単・複）の
清浄方法、特に熱的に（予備）再生した砂、特に鋳物古
砂の（再）清浄方法において、清浄又は再清浄すべき粉
粒体に超過圧下のガス（＝加圧ガス流）を負荷し、この
（加圧）ガスの負荷により粉粒体を流動状態とし、固定
配置した壁又は可動壁で粒子が衝撃荷重又は衝突荷重を
受けるのを防止して粒子の研磨性又は摩擦性（表面）応
力のみによって清浄を行うことを特徴とする方法。
【請求項２】　　加圧ガス流を少なくとも１つの負荷箇
所で被清浄粉粒体の表面／内部に案内することを特徴と
する請求項１記載の方法。
【請求項３】　　前記少なくとも１つの負荷箇所を各被
清浄粉粒体量の縁範囲に配置することを特徴とする請求
項２記載の方法。
【請求項４】　　少なくとも１つの第１加圧ガス負荷箇
所に少なくとも１つの第２加圧ガス負荷箇所が対向し、
それらの軸線が角度を成し、平行線を形成し又は共通線
上に配置してあることを特徴とする先行請求項のいずれ
か１項又は複数項記載の方法。
【請求項５】　　加圧ガスを少なくとも１つの加圧ガス
負荷箇所で被清浄粉粒体／被清浄粉粒体量の外面／外側
範囲部分に実質的に接線方向で案内することを特徴とす
る先行請求項のいずれか１項又は複数項記載の方法。
【請求項６】　　加圧ガスとして圧縮空気を用いること
を特徴とする先行請求項のいずれか１項又は複数項記載
の方法。
【請求項７】　　加圧ガスの負荷強度が設定可能である
ことを特徴とする先行請求項のいずれか１項又は複数項
記載の方法。
【請求項８】　　汚れた粉粒体の粒子表面（単・複）の
清浄装置、特に熱的に（予備）再生した砂、特に鋳物古
砂の（再）清浄装置であって、粉粒体入口と粉粒体出口
とを備えた容器を有し、流動層を形成する目的で前記容
器がガス透過性流入底を備えており、該底に流動化ガス
源から流動化ガスを負荷することができるようになった
先行請求項のいずれか１項又は複数項記載の方法を実施
する装置において、流入底（５）　より上に配置して加
圧ガス源と接続し、その加圧ガス流を流動層（８）　の
内部に向けた少なくとも１個のノズル（９）　を特徴と
する装置。
【請求項９】　　少なくとも１個の第１ノズル（９）　
に対向して流動層（８）　又は被清浄粉粒体（２）　の
反対側に少なくとも１個の第２ノズル（９）　が割り当
ててあることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】　　少なくとも１個のノズル（９）　の
流れの強さが設定可能であることを特徴とする請求項８
又は９記載の装置。
【請求項１１】　　全てのノズル（９）　の流れの強さ
が設定可能であることを特徴とする請求項９記載の装置
。
【請求項１２】　　複数個のノズル（９）　が設けてあ
り、これがそれぞれ対をなして実質的に対向配置してあ
り又はそれらの中心線が平行線を成すことを特徴とする
請求項８〜１１のいずれか１項又は複数項記載の装置。
【請求項１３】　　流入底（８）　がそれ自体知られて
いる如く球体床等からなることを特徴とする請求項８〜
１２のいずれか１項又は複数項記載の装置。
【請求項１４】　　容器（３）　が少なくとも流動層（
８）　の範囲では実質的に円形横断面であることを特徴
とする請求項８〜１３のいずれか１項又は複数項記載の
装置。
【請求項１５】　　ノズル（９）　の少なくとも一部を
、被清浄粉粒体（２）　が運転中特に容器（３）　の回
転対称軸（４）　を中心に回転運動を行うことができる
よう配置したことを特徴とする請求項８〜１４のいずれ
か１項又は複数項記載の装置。
【請求項１６】　　容器（３）　が少なくとも流動層（
８）　の範囲では長方形横断面であることを特徴とする
請求項８〜１３のいずれか１項又は複数項、場合によっ
ては請求項１５記載の装置。
【請求項１７】　　容器（３）　内の少なくとも流動層
（８）　の範囲に仕切壁等が配置してあり、これが容器
内部の自由空間を少なくとも２つの部分に仕切ることを
特徴とする請求項８〜１６のいずれか１項又は複数項記
載の装置。
【請求項１８】　　ノズル（９）　の直径が約１〜２ｍ
ｍであることを特徴とする請求項８〜１７のいずれか１
項又は複数項記載の装置。
【請求項１９】　　容器（３）　の少なくとも流動層（
８）　の範囲を例えばゴム等の緩衝材（１４）で内張り
したことを特徴とする請求項８〜１８のいずれか１項又
は複数項記載の装置。
【請求項２０】　　清浄範囲より上に少なくとも１つの
熱交換器を配置したことを特徴とする請求項８〜１９の
いずれか１項又は複数項記載の装置。