JP3482503B2 - 渦流式空気分級機 - Google Patents
渦流式空気分級機Info
- Publication number
- JP3482503B2 JP3482503B2 JP30559993A JP30559993A JP3482503B2 JP 3482503 B2 JP3482503 B2 JP 3482503B2 JP 30559993 A JP30559993 A JP 30559993A JP 30559993 A JP30559993 A JP 30559993A JP 3482503 B2 JP3482503 B2 JP 3482503B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- velocity
- classifier
- air
- rotor blade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、セメント、炭酸カル
シウム、セラミックス等の粉粒体原料の分級に用いる渦
流式空気分級機に関するもある。
シウム、セラミックス等の粉粒体原料の分級に用いる渦
流式空気分級機に関するもある。
【０００２】
【従来の技術】従来の渦流式空気分級機では、分級原料
は上部から供給され、分散板で分散されながら分級空間
に入る。一方、分級に必要な空気は、分級機の全周に固
定．配列されたガイドベーンを通して分級機後方のファ
ンにより吸引される。この時、分級空気は、このガイド
ベーンによって均一な渦運動を開始し、さらにロータブ
レードによって分級に必要な速度まで加速される。
は上部から供給され、分散板で分散されながら分級空間
に入る。一方、分級に必要な空気は、分級機の全周に固
定．配列されたガイドベーンを通して分級機後方のファ
ンにより吸引される。この時、分級空気は、このガイド
ベーンによって均一な渦運動を開始し、さらにロータブ
レードによって分級に必要な速度まで加速される。
【０００３】すなわち、ガイドベーンとロータブレード
との間の空間を分級空間と定義すると、そこでの気流は
二次元の渦気流と見なすことができる。分級空間に供給
された粒子は、この渦気流とともに渦運動を開始し、そ
のとき粒子に働く遠心力と抗力のバランスによって分級
される。その結果、前記両力のバランスによって定まる
分離粒径より小さい粒子はロータの内部に入り、出口ダ
クトを経由して排出・捕集される。
との間の空間を分級空間と定義すると、そこでの気流は
二次元の渦気流と見なすことができる。分級空間に供給
された粒子は、この渦気流とともに渦運動を開始し、そ
のとき粒子に働く遠心力と抗力のバランスによって分級
される。その結果、前記両力のバランスによって定まる
分離粒径より小さい粒子はロータの内部に入り、出口ダ
クトを経由して排出・捕集される。
【０００４】一方、大きな粒子は、分級空間の中を繰り
返し分級作用を受けながら重力によって落下し、粗粉排
出口から排出される。なお、分離粒径のコントロール
は、ロータの回転数または分級空気流量、すなわち、粒
子に与えられる遠心力または抗力によって行なわれる。
返し分級作用を受けながら重力によって落下し、粗粉排
出口から排出される。なお、分離粒径のコントロール
は、ロータの回転数または分級空気流量、すなわち、粒
子に与えられる遠心力または抗力によって行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ロータ外周部におい
て、空気速度の分級機接線方向速度成分と粒子速度の分
級機接線方向速度成分が等しいことが理想的である。し
かし、実際の分級機では粒子の慣性が原因で、空気に対
する粒子速度が遅く、空気の速度は、ロータの接線方向
速度成分と同じであるため、次のような問題が発生す
る。
て、空気速度の分級機接線方向速度成分と粒子速度の分
級機接線方向速度成分が等しいことが理想的である。し
かし、実際の分級機では粒子の慣性が原因で、空気に対
する粒子速度が遅く、空気の速度は、ロータの接線方向
速度成分と同じであるため、次のような問題が発生す
る。
【０００６】（１）ロータの摩耗が多い。この摩耗は一
般にロータブレードト粒子の相対速度の３乗に比例して
大きくなる。 （２）所定の分離粒径で分級するためには、本来粒子に
与えなければならない接線方向成分速度より大きな速度
でロータを回転せねばならず、モータに余分なエネルギ
ーを必要とするとともに、ロータの回転速度が大きくな
るために分級機の圧力損失も大きくなり、空気を吸引す
るファンにも余分のエネルギーを必要とする。
般にロータブレードト粒子の相対速度の３乗に比例して
大きくなる。 （２）所定の分離粒径で分級するためには、本来粒子に
与えなければならない接線方向成分速度より大きな速度
でロータを回転せねばならず、モータに余分なエネルギ
ーを必要とするとともに、ロータの回転速度が大きくな
るために分級機の圧力損失も大きくなり、空気を吸引す
るファンにも余分のエネルギーを必要とする。
【０００７】本発明は上記事情に鑑み、空気速度に対す
る粒子速度の遅れを少なくすることを目的とする。
る粒子速度の遅れを少なくすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ロータ外周部の接線方向
速度成分に対して粒子の同場所での接線方向速度成分が
どの程度であるかを実際の分級機で測定することは容易
でない。そこで、理論的に粒子の描く軌道をコンピュー
タにて計算し、分級室の幅ＳやガイドベーンＧの取付角
度θG、即ち、ガイドベーン内接円の接線に対する角度
がどの程度影響を及ぼすかを調べ、それに基づいてロー
タ外周速度と粒子の同場所での接線方向速度成分が略等
しくなる条件を次の方法により見いだした。
速度成分に対して粒子の同場所での接線方向速度成分が
どの程度であるかを実際の分級機で測定することは容易
でない。そこで、理論的に粒子の描く軌道をコンピュー
タにて計算し、分級室の幅ＳやガイドベーンＧの取付角
度θG、即ち、ガイドベーン内接円の接線に対する角度
がどの程度影響を及ぼすかを調べ、それに基づいてロー
タ外周速度と粒子の同場所での接線方向速度成分が略等
しくなる条件を次の方法により見いだした。
【０００９】渦流式空気分級機について、二次元粒子軌
道計算を行なうための分級部断面の気流モデルを図１に
示した。この中で、Ｒ1はロータブレードＢの外接円Ｂ
Ｃの半径、Ｒ2はガイドベーンＧの内接円ＧＣの半径、
ω1 はロータブレードの角速度、ω2は分級空間へ入る
気流の角速度、をそれぞれ示す。被分級材料は半径位置
０．９９Ｒ2のところに供給されるものとする。
道計算を行なうための分級部断面の気流モデルを図１に
示した。この中で、Ｒ1はロータブレードＢの外接円Ｂ
Ｃの半径、Ｒ2はガイドベーンＧの内接円ＧＣの半径、
ω1 はロータブレードの角速度、ω2は分級空間へ入る
気流の角速度、をそれぞれ示す。被分級材料は半径位置
０．９９Ｒ2のところに供給されるものとする。
【００１０】図２は、図１の気流モデルを基にした分級
の概念図である。０．９９Ｒ2の位置に、ある初速（Ｖ
r0、Ｖθ0）で供給された粒子は、分級空間ＳＰの気流
によって加速または減速され、分級作用を受ける。
の概念図である。０．９９Ｒ2の位置に、ある初速（Ｖ
r0、Ｖθ0）で供給された粒子は、分級空間ＳＰの気流
によって加速または減速され、分級作用を受ける。
【００１１】一般には図２のように、ロータブレードＢ
の外周部ＢＯが分離粒径に決定的な役割を果たし、分級
空間ＳＰでの半径方向各位置の平衡粒径、即ち、遠心力
と抗力が釣り合う粒径は、ロータブレードＢの外周部Ｂ
Ｏが最も小さい。
の外周部ＢＯが分離粒径に決定的な役割を果たし、分級
空間ＳＰでの半径方向各位置の平衡粒径、即ち、遠心力
と抗力が釣り合う粒径は、ロータブレードＢの外周部Ｂ
Ｏが最も小さい。
【００１２】Ｌapple and Ｓhepheredによって与えられ
た、回転運動をする流体中の粒子の運動方程式は、粒子
に働く抵抗係数としてＳchiller Naumannの式を採用し
て書き直すと次の（１）式、（２）式の様になる。
た、回転運動をする流体中の粒子の運動方程式は、粒子
に働く抵抗係数としてＳchiller Naumannの式を採用し
て書き直すと次の（１）式、（２）式の様になる。
【００１３】
m(dVr/dt)=m・Vθ2/r(1-ρfUθ2／(ρpUθ2)
−3πμDpκ(1+0.15Rep0.687)(Ur-Vr) （１）
【００１４】
m(dVe/dt)=m・VθVr/r−3πμDpκ(1+0.15Rep 0.687)(Uθ-Vθ) （２）
【００１５】式（１）および式（２）において、代表長
さ、代表角速度としてそれぞれＲ1、ω1を用いると、各
変数は次のように無次元化される。
さ、代表角速度としてそれぞれＲ1、ω1を用いると、各
変数は次のように無次元化される。
【００１６】ｔx＝ｔω1、ｒx＝ｒ／Ｒ1、Ｒ2 x＝Ｒ2／
Ｒ1、Ｖrx=Ｖr／（Ｒ1ω1） Ｖθx=Ｖθ／（Ｒ1ω1)、Ｕr x=Ｕr／（Ｒ1ω1）、 Ｕθx=Ｕθ／（Ｒ1ω1）、ω2 x=ω2／ω1、
Ｒ1、Ｖrx=Ｖr／（Ｒ1ω1） Ｖθx=Ｖθ／（Ｒ1ω1)、Ｕr x=Ｕr／（Ｒ1ω1）、 Ｕθx=Ｕθ／（Ｒ1ω1）、ω2 x=ω2／ω1、
【００１７】更に、ρf／ρp≒０なので゛、式（１）
（２）は次の式（３）、式（４）のように書き換えられ
る．
（２）は次の式（３）、式（４）のように書き換えられ
る．
【００１８】
(dVrX/dtx)＝(Vθx）2/ｒx−(κ/P)(Ur x-Vr x)(1＋0.15RｅP 0.687） （３）
(dVθX/dtx＝(VθxVr x/ｒx−(κ/P)(Uθx-Vθx)(1＋0.15Rｅp 0.687）（４）
【００１９】ここで、ｋは動力学的形状係数であり、ま
た、慣性パラメータP、粒子レイノルズ数Repなどは次の
通りである。
た、慣性パラメータP、粒子レイノルズ数Repなどは次の
通りである。
【００２０】P=ρPＤP 2ω1／(18μ)
Rep＝Rep0｛(Vr x-Vr x)2＋(Uθx-Vθx)2｝0.5
Rep0=ρfＤPR1ω1／μ
R1≦r≦R2
【００２１】即ち、遠心場での粒子の運動は、慣性パラ
メータＰと粒子レイノルズ数Ｒｅｐで表現することがで
きる。又、気流速度Ｕθ及びＵrをNAVIER-STOKESの式か
ら導くと、本計算で想定した分級機では次の通りであ
る。
メータＰと粒子レイノルズ数Ｒｅｐで表現することがで
きる。又、気流速度Ｕθ及びＵrをNAVIER-STOKESの式か
ら導くと、本計算で想定した分級機では次の通りであ
る。
【００２２】Uθ=｛J1R1 (1+ct)(rx)(1+ct)+R1 3(R2 x)2J2
/rx｝／(J3R1ω1) Ur=Ur(R2)x(R2 x/rx)
/rx｝／(J3R1ω1) Ur=Ur(R2)x(R2 x/rx)
【００２３】但し、 J1=R1 2ω1｛(R2 x)2ω2 x-1)｝
J2=R1 ctω1｛(R2 x)ct-ω2 x｝
J3=R1 (2+ct)｛(R2 x)(2+ct)-1｝
ct=R1 2ω1R2 xUr(R2)／(ν+εm)
【００２４】分級空間ＳＰでの二次元粒子軌道計算に
は、式（３）および（４）に初期条件（ro 、θ0、V
ro、Vθo）を与えて、Ｒunge−Ｋutta−Ｇill法を用い
た。その場合、分離粒径を求めるには、ロータブレード
の外接円ＢＣより内側に入る粒子のうち最も大きな粒子
を試行法で見つけることにした。
は、式（３）および（４）に初期条件（ro 、θ0、V
ro、Vθo）を与えて、Ｒunge−Ｋutta−Ｇill法を用い
た。その場合、分離粒径を求めるには、ロータブレード
の外接円ＢＣより内側に入る粒子のうち最も大きな粒子
を試行法で見つけることにした。
【００２５】なお、本法で得た分離粒径は、実測値の５
０％分離径とほぼ一致していることが確認されている。
０％分離径とほぼ一致していることが確認されている。
【００２６】以上の計算による結果の例を図３に示し
た。この図によると、分離粒径が１０μｍを越えると気
流に対する粒子の接線方向速度成分比Ｖθ(R1)／Ｕθ(R
1)が小さく、即ち、気流に対する粒子の遅れの程度が大
きくなっている。この現象は角速度ω2が小さい程著し
い。
た。この図によると、分離粒径が１０μｍを越えると気
流に対する粒子の接線方向速度成分比Ｖθ(R1)／Ｕθ(R
1)が小さく、即ち、気流に対する粒子の遅れの程度が大
きくなっている。この現象は角速度ω2が小さい程著し
い。
【００２７】従って、分級条件に応じて、角速度ω2を
コントロールすれば、この遅れは無くすることができ
る。そして、この角速度ω2はガイドベーンＧの取付角
度θGでコントロールできる。
コントロールすれば、この遅れは無くすることができ
る。そして、この角速度ω2はガイドベーンＧの取付角
度θGでコントロールできる。
【００２８】そこで、この遅れがほとんど無くなる角速
度ω2の値を図３より推定すると、次の通りである。
度ω2の値を図３より推定すると、次の通りである。
【００２９】
【数５】
【００３０】同様に、粒子の密度ρPおよび分級室の
幅、即ちロータとガイドベーンとの距離Ｓの影響を調
べ、その例を図４および図５に示した。これらをもと
に、粒子の気流に対する遅れがほとんど生じない限界値
を（Ｒ2ω2）／（Ｒ1ω1）、として求めると図６の通り
である。
幅、即ちロータとガイドベーンとの距離Ｓの影響を調
べ、その例を図４および図５に示した。これらをもと
に、粒子の気流に対する遅れがほとんど生じない限界値
を（Ｒ2ω2）／（Ｒ1ω1）、として求めると図６の通り
である。
【００３１】この図から、粒子の気流に対する遅れの生
じないＲ2ω2の範囲は分級室の幅Ｓと粒子の密度ρPで
表現すると次のようになる。
じないＲ2ω2の範囲は分級室の幅Ｓと粒子の密度ρPで
表現すると次のようになる。
【００３２】
【数６】
【００３３】一方、半径Ｒ2での接線方向に対する気流
の流入角度、即ち、接線方向に対するガイドベーンの取
付角度をθGとし、分級室内での内向気流速度、即ち、
中心に向かう方向を負とするロータブレード外接円半径
方向速度成分をＵrとすると、
の流入角度、即ち、接線方向に対するガイドベーンの取
付角度をθGとし、分級室内での内向気流速度、即ち、
中心に向かう方向を負とするロータブレード外接円半径
方向速度成分をＵrとすると、
【００３４】ｔａｎθG＝−Ｕr／Ｕθ＝−Ｕr／Ｒ2ω2
【００３５】であるので、これを変形すると次式とな
る。
る。
【数７】
【００３６】ここで、Ｕrは前述の様に空気速度のロー
タブレード外接円半径方向速度成分で、該成分Ｕrの値
が過小であると、分級空間Ｓでの粉体の分散が悪くな
り、その結果分級効率は大きく低下する。又、前記成分
Ｕrの値が過大であると、空気が粒子におよぼす抗力が
大きくなり、所定の分級を行なうためには、ロータの回
転速度を増す必要が生じ、過剰なエネルギーが必要とな
るとともに、分級室内での気流の乱れも生じやすくな
る。
タブレード外接円半径方向速度成分で、該成分Ｕrの値
が過小であると、分級空間Ｓでの粉体の分散が悪くな
り、その結果分級効率は大きく低下する。又、前記成分
Ｕrの値が過大であると、空気が粒子におよぼす抗力が
大きくなり、所定の分級を行なうためには、ロータの回
転速度を増す必要が生じ、過剰なエネルギーが必要とな
るとともに、分級室内での気流の乱れも生じやすくな
る。
【００３７】そこで、一般には該成分Ｕrの値は２〜６
ｍ／ｓ程度の範囲内で粉体の種類や分離粒径によって選
択される。又、粒子密度ρPはほとんどの粉体では１０
００〜８０００ｋｇ／ｍ3の間にあり、分級する粉体の
種類に応じて設定される。ガイドベーンＧとロータブレ
ードＢとの間隔即ち分級室の幅Ｓは、通常１０〜１５０
ｍｍの中から設定され、微粉の分級になるに従い小さな
値が設定される。
ｍ／ｓ程度の範囲内で粉体の種類や分離粒径によって選
択される。又、粒子密度ρPはほとんどの粉体では１０
００〜８０００ｋｇ／ｍ3の間にあり、分級する粉体の
種類に応じて設定される。ガイドベーンＧとロータブレ
ードＢとの間隔即ち分級室の幅Ｓは、通常１０〜１５０
ｍｍの中から設定され、微粉の分級になるに従い小さな
値が設定される。
【００３８】本発明者は、 上記研究から本発明の目的
を達成するためには、ガイドベーンの取付角度θGを調
節しなければならないことを認識すると共に、本発明を
次の様に構成した。
を達成するためには、ガイドベーンの取付角度θGを調
節しなければならないことを認識すると共に、本発明を
次の様に構成した。
【００３９】 ロータに複数のロータブレードを設け、
該ロータブレードの外周の外方に分級室を介してガイド
ベーンを設けた渦流式空気分級機において；前記ガイド
ベーンの取付角度を、前記ロータ外周部での空気速度の
分級機接線方向速度成分と粒子速度の分級機接線方向速
度成分とが等しくなるように調整したことを特徴とする
渦流式空気分級機。
該ロータブレードの外周の外方に分級室を介してガイド
ベーンを設けた渦流式空気分級機において；前記ガイド
ベーンの取付角度を、前記ロータ外周部での空気速度の
分級機接線方向速度成分と粒子速度の分級機接線方向速
度成分とが等しくなるように調整したことを特徴とする
渦流式空気分級機。
【００４０】
【作用】空気はガイドベーンにより流入角度を規制され
ながら分級室内に導入され渦流となる。該分級室内に被
分級粒子が投入されると、該空気流に対する粒子速度の
遅れは少なくなり、ロータ外周部での空気速度の分級機
接線方向速度成分と粒子速度の分級機接線方向速度成分
とが等しくなる。そのため、分級効率が良くなると共
に、分級機駆動のためのエネルギーを節約することがで
きる。
ながら分級室内に導入され渦流となる。該分級室内に被
分級粒子が投入されると、該空気流に対する粒子速度の
遅れは少なくなり、ロータ外周部での空気速度の分級機
接線方向速度成分と粒子速度の分級機接線方向速度成分
とが等しくなる。そのため、分級効率が良くなると共
に、分級機駆動のためのエネルギーを節約することがで
きる。
【００４１】
【実施例】この発明の実施例を図７、図８により説明す
る。円筒状のケーシング１の下部に円錐状のホッパ２を
設け、該ホッパ２の下部を粗粉排出口３に連通せしめ
る。
る。円筒状のケーシング１の下部に円錐状のホッパ２を
設け、該ホッパ２の下部を粗粉排出口３に連通せしめ
る。
【００４２】ケーシング１内の中央には回転軸４に固定
されたロータ５が配設されている。このロータ５の直径
はＤであり、又その高さはＨである。
されたロータ５が配設されている。このロータ５の直径
はＤであり、又その高さはＨである。
【００４３】ロータ５の外周部には複数のロータブレー
ド６が取付けられているが、その取付ピッチｐは、実験
により求めた次の式（７）、又は、式（８）により決定
される。（特願平５ー７４６７０号参照）。 ｐ≦１．０４×Ｄｐ（ｔｈ）0.365 （７）
ド６が取付けられているが、その取付ピッチｐは、実験
により求めた次の式（７）、又は、式（８）により決定
される。（特願平５ー７４６７０号参照）。 ｐ≦１．０４×Ｄｐ（ｔｈ）0.365 （７）
【００４４】
【数８】
【００４５】次に下記条件において、粒子の密度ρｐ＝
２７００ｋｇ／ｍ3 の石灰石を分級する場合のピッチｐ
について説明する。 ロータの直径Ｄ＝２．１ｍ、ロータの高さＨ＝０．３
ｍ、温度２０°Ｃ、１気圧の空気中における空気密度ρ
f ＝１．２０ｋｇ／ｍ3 、 空気粘性係数μ＝１．８１×１０-5 （Ｐａ．ｓ）。
２７００ｋｇ／ｍ3 の石灰石を分級する場合のピッチｐ
について説明する。 ロータの直径Ｄ＝２．１ｍ、ロータの高さＨ＝０．３
ｍ、温度２０°Ｃ、１気圧の空気中における空気密度ρ
f ＝１．２０ｋｇ／ｍ3 、 空気粘性係数μ＝１．８１×１０-5 （Ｐａ．ｓ）。
【００４６】前記条件において理論上の分離粒径Ｄp(
th)を達成するために必要なロータブレードの取付ピッ
チｐは表１の通りである。このピッチＰの値は、前記式
（７）から分級機に適用する最小分離粒径、例えば３μ
ｍまでの分級に適用する分級機として定めても良い。
th)を達成するために必要なロータブレードの取付ピッ
チｐは表１の通りである。このピッチＰの値は、前記式
（７）から分級機に適用する最小分離粒径、例えば３μ
ｍまでの分級に適用する分級機として定めても良い。
【００４７】
【表１】
【００４８】尚、Ｑは分級風量（ｍ3 ／ｓ）、Ｖｔはロ
ータブレード先端での周速（ｍ／ｓ）、をそれぞれ示
す。
ータブレード先端での周速（ｍ／ｓ）、をそれぞれ示
す。
【００４９】該ロータブレード６の外周には，分級室７
を介して角度調整可能なガイドベーン８が配設されてい
る。このガイドベーン８の取付角度θG、即ち、ガイド
ベーンＧの接線Ｌに対する傾斜角度については後述す
る。
を介して角度調整可能なガイドベーン８が配設されてい
る。このガイドベーン８の取付角度θG、即ち、ガイド
ベーンＧの接線Ｌに対する傾斜角度については後述す
る。
【００５０】次に、この分級室７の幅Ｓの決定は極めて
重要であり、接線方向流速分布の速度勾配が急峻である
程この部分にある凝集体に気流の速度差による剪断力が
強く働いて分級が促進される。しかしながら、該幅Ｓが
狭すぎると、渦流が乱れる。その結果、粒子が所定の速
度にならず正常な分級ができなくなるのである。
重要であり、接線方向流速分布の速度勾配が急峻である
程この部分にある凝集体に気流の速度差による剪断力が
強く働いて分級が促進される。しかしながら、該幅Ｓが
狭すぎると、渦流が乱れる。その結果、粒子が所定の速
度にならず正常な分級ができなくなるのである。
【００５１】逆に該分級室の幅Ｓが広すぎると、均一な
渦を形成できず、また、凝集粒は、１次粒子に分散され
る事なく分級室７を出ることになるので、分級効果が悪
くなる。
渦を形成できず、また、凝集粒は、１次粒子に分散され
る事なく分級室７を出ることになるので、分級効果が悪
くなる。
【００５２】そこで分級室７の幅Ｓの適切な値を決定す
るため種々の実験を行なったところ次の式を得ることが
できた。但し係数Ｋ＝５〜２０(ｍ1/2)である。 Ｓ＝Ｋ√p
るため種々の実験を行なったところ次の式を得ることが
できた。但し係数Ｋ＝５〜２０(ｍ1/2)である。 Ｓ＝Ｋ√p
【００５３】ロータブレード６の円周方向厚さＴの決定
も重要である。この厚さＴとピッチｐの比Ｔ／ｐを０．
３５以下にし、ロータ５の開口面積Ｍを６５％以上に形
成する。
も重要である。この厚さＴとピッチｐの比Ｔ／ｐを０．
３５以下にし、ロータ５の開口面積Ｍを６５％以上に形
成する。
【００５４】実験によると、該ロータブレード６の円周
方向の厚さＴがこの範囲を越えて厚くなると、前記分級
室７の幅Ｓ及びロータブレード６の取付ピッチＰが上記
範囲内にあっても該ロータブレード６の近傍における渦
流が乱れ、分離粒径以上の粗粉部分の飛び込みが多くな
り、シャープな微粉分級ができなくなる場合がある。
方向の厚さＴがこの範囲を越えて厚くなると、前記分級
室７の幅Ｓ及びロータブレード６の取付ピッチＰが上記
範囲内にあっても該ロータブレード６の近傍における渦
流が乱れ、分離粒径以上の粗粉部分の飛び込みが多くな
り、シャープな微粉分級ができなくなる場合がある。
【００５５】逆に、開口面積が上記範囲未満になると、
厚さＴが異常に薄くなり強度及び施工上の問題がある
が、前記問題が発生しない程度にできるだけ薄いものが
望ましい。
厚さＴが異常に薄くなり強度及び施工上の問題がある
が、前記問題が発生しない程度にできるだけ薄いものが
望ましい。
【００５６】該厚さＴと該ピッチｐの比Ｔ／ｐは、０．
３５以下が望ましいが、現状の技術力からすれば、シャ
ープな微粉分級、例えば３μｍカット、を行うときに
は、厚さＴはＴ／Ｐが０．１であれば充分であることが
わかっている。次に、ガイドベーン８の接線Ｌに対する
傾斜角度θGを前記式（５）より求める。この場合にお
いて、分離粒径が１０μｍ以下ではガイドベーン８の取
付角度を適宜定めることも可能である。特に分離粒径が
１０μｍ以上の場合には図３に示したように、ガイドベ
ーン８の取付角度を適切にしないと、空気速度に対する
遅れが生じ、ロータブレードの摩耗やエネルギ消費の過
大がおこる。そこで、傾斜角度θGを前記式（５）より
求め、例えば、傾斜角度θGは１５度に設定される。
３５以下が望ましいが、現状の技術力からすれば、シャ
ープな微粉分級、例えば３μｍカット、を行うときに
は、厚さＴはＴ／Ｐが０．１であれば充分であることが
わかっている。次に、ガイドベーン８の接線Ｌに対する
傾斜角度θGを前記式（５）より求める。この場合にお
いて、分離粒径が１０μｍ以下ではガイドベーン８の取
付角度を適宜定めることも可能である。特に分離粒径が
１０μｍ以上の場合には図３に示したように、ガイドベ
ーン８の取付角度を適切にしないと、空気速度に対する
遅れが生じ、ロータブレードの摩耗やエネルギ消費の過
大がおこる。そこで、傾斜角度θGを前記式（５）より
求め、例えば、傾斜角度θGは１５度に設定される。
【００５７】ロ−タの開口面積Ｍは構造、機械的強度と
微粉分級の両面からできるだけ大きい方が分級機内の圧
力損失も少なくなるので、６５％以上が望ましい。
微粉分級の両面からできるだけ大きい方が分級機内の圧
力損失も少なくなるので、６５％以上が望ましい。
【００５８】次に実施例の作動について説明する。分級
空気を分級空気供給路１１からガイドベ−ン８を介して
分級室７に送り、該分級室７内に渦流を形成するととも
に回転軸４を回してロータブレード６を回転させ強制渦
流を形成する。
空気を分級空気供給路１１からガイドベ−ン８を介して
分級室７に送り、該分級室７内に渦流を形成するととも
に回転軸４を回してロータブレード６を回転させ強制渦
流を形成する。
【００５９】そうすると、渦流は分級室７内を旋回しな
がらロータブレード６の間を通って製品排出口１２から
機外に排出される。この状態において、原料入口１３か
ら被分級材料Ｙ、例えば炭酸カルシウムを投入すると、
該被分級材料Ｙは分散板１４に衝突して外周方向に飛散
しながら分級室７内に落下する。
がらロータブレード６の間を通って製品排出口１２から
機外に排出される。この状態において、原料入口１３か
ら被分級材料Ｙ、例えば炭酸カルシウムを投入すると、
該被分級材料Ｙは分散板１４に衝突して外周方向に飛散
しながら分級室７内に落下する。
【００６０】この間に被分級材料の粒子は渦流で加速さ
れながら遠心力と抗力のバランスに従い分級室内を旋回
する。この時渦流の持つせん断力とそれによる粒子同志
の衝突摩擦で粒子は分級されながら旋回の状況によって
定まる分離粒径以下の粒子はロータブレード外周部に達
する。
れながら遠心力と抗力のバランスに従い分級室内を旋回
する。この時渦流の持つせん断力とそれによる粒子同志
の衝突摩擦で粒子は分級されながら旋回の状況によって
定まる分離粒径以下の粒子はロータブレード外周部に達
する。
【００６１】この時、ロータ外周部での空気流に対する
粒子速度は殆ど遅れがないので、空気速度の分級機接線
方向速度成分は、粒子速度の分級機接線方向速度成分と
等しい状態となっている。この分級室内において、該粒
子は遠心力と空気の抗力のつり合い作用により分級が行
われる。この分級された微粉Ｙ2 、例えば５μｍ以下の
粒径は、上昇気流に乗りロ−タ５内を通り製品排出口１
２に流入するとともに、図示しない空気濾過機に入り回
収される。
粒子速度は殆ど遅れがないので、空気速度の分級機接線
方向速度成分は、粒子速度の分級機接線方向速度成分と
等しい状態となっている。この分級室内において、該粒
子は遠心力と空気の抗力のつり合い作用により分級が行
われる。この分級された微粉Ｙ2 、例えば５μｍ以下の
粒径は、上昇気流に乗りロ−タ５内を通り製品排出口１
２に流入するとともに、図示しない空気濾過機に入り回
収される。
【００６２】又、粗粉Ｙ1 はケ−シング１内を旋回しな
がらホッパ２中を落下し、粗粉排出口３から排出され
る。
がらホッパ２中を落下し、粗粉排出口３から排出され
る。
【００６３】この発明の実施例は上記に限定されるもの
ではなく、例えば、渦流式空気分級機の製品排出口を該
分級機の上方に設ける代わりに、その下方に設けたり、
又、原料入口を分級機の上部中央に設け、製品排出口を
下方に設けたり、さらに原料入口を分級装置の側方また
は下方の分級空気と共に導入する等、各種のロータ型分
級機に適用できるものである。
ではなく、例えば、渦流式空気分級機の製品排出口を該
分級機の上方に設ける代わりに、その下方に設けたり、
又、原料入口を分級機の上部中央に設け、製品排出口を
下方に設けたり、さらに原料入口を分級装置の側方また
は下方の分級空気と共に導入する等、各種のロータ型分
級機に適用できるものである。
【００６４】
【発明の効果】この発明は以上の様に構成したので、空
気流に対する粒子速度は殆ど遅れがない。そのため、ロ
ータ外周部での空気速度の分級機接線方向速度成分と粒
子速度の分級機接線方向成分とが等しくなり理想分級状
態となる。従って、従来例に比べロータの摩耗が少なく
なり、メンテナンスに要するコストや運転停止回数が減
少するとともに、ロータの摩耗による分級精度悪化を緩
和できる。又、ロータを余分な速度で回転させる必要が
なくなり、分級機の圧力損失も低くなるので、分級機の
圧力損失が小さくなり、その結果、ロータ軸のモータ負
荷および空気を吸引するファンモータの負荷ともに低減
でき、エネルギー節減及び生産性向上を図ることができ
る。
気流に対する粒子速度は殆ど遅れがない。そのため、ロ
ータ外周部での空気速度の分級機接線方向速度成分と粒
子速度の分級機接線方向成分とが等しくなり理想分級状
態となる。従って、従来例に比べロータの摩耗が少なく
なり、メンテナンスに要するコストや運転停止回数が減
少するとともに、ロータの摩耗による分級精度悪化を緩
和できる。又、ロータを余分な速度で回転させる必要が
なくなり、分級機の圧力損失も低くなるので、分級機の
圧力損失が小さくなり、その結果、ロータ軸のモータ負
荷および空気を吸引するファンモータの負荷ともに低減
でき、エネルギー節減及び生産性向上を図ることができ
る。
【図１】分級機の分級室断面における気流モデルを示す
図である。
図である。
【図２】図１の気流モデルに基ずく分級モデルを示す図
である。
である。
【図３】入口気流速度の影響を示す図である。
【図４】粒子密度の影響を示す図である。
【図５】分級室の幅Ｓの影響を示す図である。
【図６】粒子の気流に対する関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例を示す一部断面正面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
５ ロ−タ
６ ロータブレード
７ 分級室
８ ガイドベ−ン
Ｐ ロータブレードの取付ピッチ
Ｄp （th） 理論上の分離粒径
μ 空気の粘性係数
ρp 粒子の密度
Ｈ ロ−タの高さ
Ｑ 分級風量
Ｖt ロータブレード先端の周速
Ｓ 分級室の幅
θG ガイドベーンの取付角度
Claims (7)
- 【請求項１】ロータに複数のロータブレードを設け、該
ロータブレードの外周の外方に分級室を介してガイドベ
ーンを設けた渦流式空気分級機において； 前記ガイドベーンの取付角度を、前記ロータ外周部での
空気速度の分級機接線方向速度成分と粒子速度の分級機
接線方向速度成分とが等しくなるように調整したことを
特徴とする渦流式空気分級機。 - 【請求項２】ロータに複数のロータブレードを設け、該
ロータブレードの外周の外方に分級室を介してガイドベ
ーンを設けた渦流式空気分級機において； 前記ガイドベーンの取付角度θＧが、空気速度のロータ
ブレード外接円半径方向速度成分Ｕｒ、ロータブレード
外接円の半径Ｒ１、ロータブレードの角速度ω１、粒子
の密度ρｐ、分級室の幅Ｓ、との関係で次式により決め
られることを特徴とする渦流式空気分級機。 【数１】 - 【請求項３】空気速度のロータブレード外接円半径方向
速度成分Ｕｒが２〜８ｍ／ｓ、粒子の密度ρｐが１００
０〜８０００ｋｇ／ｍ３、分級室の幅Ｓが１０〜１５０
ｍｍ、であることを特徴とする請求項２記載の渦流式空
気分級機。 - 【請求項４】ロータに複数のロータブレードを設け、該
ロータブレードの外周の外方に分級室を介してガイドベ
ーンを設けた渦流式空気分級機において； 前記ガイドベーンの取付角度θＧが、空気速度のロータ
ブレード外接円半径方向速度成分Ｕｒ、ロータブレード
外接円の半径Ｒ１、ロータブレードの角速度ω１、粒子
の密度ρｐ、分級室の幅Ｓ、との関係で次式により決め
られ；ロータブレードのピッチｐが、分離粒径Ｄｐ（ｔ
ｈ）との関係で次式により決められることを特徴とする
渦流式空気分級機。 【数２】 Ｐ≦１．０４×Ｄｐ（ｔｈ）０．３６５ - 【請求項５】ロータに複数のロータブレードを設け、該
ロータブレードの外周の外方に分級室を介してガイドベ
ーンを設けた渦流式空気分級機において； 前記ガイドベーンの取付角度θＧが、空気速度のロータ
ブレード外接円半径方向速度成分Ｕｒ、ロータブレード
外接円の半径Ｒ１、ロータブレードの角速度ω１、粒子
の密度ρｐ、分級室の幅Ｓ、との関係で次式により決め
られ；ロータブレードのピッチＰが、空気の粘性係数
μ、ロータの高さＨ、分級風量Ｑ、ロータブレード先端
の周速Ｖｔ、との関係から次式により決められることを
特徴とする渦流式空気分級機。 【数３】 【数４】 - 【請求項６】分級室の幅Ｓが、ピッチｐ、係数Ｋとの関
係で次式により求められることを特徴とする請求項４、
又は５記載の渦流式空気分級機。 Ｓ＝Ｋ√ｐ - 【請求項７】Ｋが、５〜２０であることを特徴とする請
求項６記載の渦流式空気分級機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30559993A JP3482503B2 (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 渦流式空気分級機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30559993A JP3482503B2 (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 渦流式空気分級機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07155698A JPH07155698A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3482503B2 true JP3482503B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=17947089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30559993A Expired - Lifetime JP3482503B2 (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 渦流式空気分級機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482503B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6776291B1 (en) * | 2000-09-27 | 2004-08-17 | Xerox Corporation | Article and apparatus for particulate size separation |
| FR2941389B1 (fr) * | 2009-01-29 | 2011-10-14 | Fives Fcb | Dispositif de separation granulometrique selective de matieres pulverulentes solides, a action centrifuge, et procede d'utilisation d'un tel dispositif |
| CN103998136B (zh) * | 2011-12-16 | 2016-04-06 | 拉法基公司 | 研磨方法和单元和相应的水硬性粘合剂的制备方法 |
| CN108144855A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 郑州狮虎磨料磨具有限公司 | 一种涡轮气流分级机专用风叶 |
| CN109158311B (zh) * | 2018-09-10 | 2024-09-24 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种多级打散静电中和选粉装置和方法 |
| CN116116720A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-16 | 华能济宁运河发电有限公司 | 一种粉煤灰筛选方法 |
-
1993
- 1993-12-06 JP JP30559993A patent/JP3482503B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07155698A (ja) | 1995-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5048646B2 (ja) | 遠心式空気分級機 | |
| WO1994022599A1 (en) | Vortex type air classifier | |
| US11117167B2 (en) | Separator | |
| JPS59142877A (ja) | 空気分級機 | |
| JP7166351B2 (ja) | 分級ローター及び分級装置 | |
| JP3482503B2 (ja) | 渦流式空気分級機 | |
| US3040888A (en) | Classifier for pulverized substances | |
| US3682302A (en) | Air separator | |
| US2988220A (en) | Turbo-classifier | |
| JP3482504B2 (ja) | 空気分級装置 | |
| JP2002119920A (ja) | 気流式分級機 | |
| JP3341088B2 (ja) | 渦流式空気分級機 | |
| JP3448716B2 (ja) | 渦流式空気分級機 | |
| JPH11290785A (ja) | 気流式分級装置 | |
| JP2571126B2 (ja) | 微粉用空気分級機 | |
| KR100235291B1 (ko) | 정류기능이 강화된 공기 분급기 및 분급방법 | |
| JPH0636871B2 (ja) | 竪型粉砕機 | |
| JPH01270982A (ja) | エアセパレータ | |
| JPS62241559A (ja) | 竪型粉砕機の回転式セパレ−タ | |
| JP2000140764A (ja) | 乾式粉体分級機の供給分散管 | |
| JPH038455A (ja) | 粉砕分級装置 | |
| JPH0661537B2 (ja) | エアセパレ−タ | |
| Rajamani | Improvements in the classification efficiency of a hydrocyclone with an impeller installation around the vortex-finder | |
| JPH05146697A (ja) | 乾式チユーブミル | |
| JP2003245609A (ja) | 分級機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101017 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111017 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121017 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121017 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131017 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |