JP2000512550A - 遠心力作用型空気分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は遠心力作用型空気分離器に関し、鉛直軸線を有するロータ（１０）を具備し、ロータ（１０）にはその周辺部にわたって規則正しく離間された羽根（１４）が設けられ、分離器はさらに、ロータ回りに配置された案内ブレードと、ロータ（１０）および案内ブレードを収容するハウジングとを具備し、ハウジングには空気および分級されるべき物質のための入口が設けられると共に、物質の細部分を運ぶ空気のための排気導管（２２）と粗部分のための出口とが設けられ、空気が羽根（１４）間に形成される流路（１５）を介しロータ（１０）にその周辺部において流入し、ロータ内部を排気導管に向け流れるようになっている。最終製品の粒子寸法分布を変更するために、ロータ（１０）内を流れる空気が少なくとも二つの分離された流れに分割され、ロータ（１０）にこれら流れの少なくとも一つの速度および／または流量を調節する手段（２８）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】 遠心力作用型空気分離器 本発明は粒状物質を細部分および粗部分に分級するように構成された遠心力作 用を備えた空気分離器に関し、鉛直軸線を有するロータを具備し、ロータにはそ の周辺部にわたって規則正しく離間された羽根が設けられ、分離器はさらに案内 ブレードを具備し、案内ブレードは仮想シリンダの母線に沿いロータ回りに配置 されると共に、仮想シリンダに流入する空気または他のガスの流れにシリンダの 軸線回りの回転運動を与えることができ、分離器はさらにロータおよび案内ブレ ードを収容するハウジングを具備し、ハウジングには空気および分級されるべき 物質のための一つまたはそれ以上の入口と、ロータの上方または下方の出口オリ フィスとが設けられ、この出口オリフィスを介し物質の細部分を運ぶ空気流が吸 い込まれ、ハウジングにはさらに粗部分のための少なくとも一つの出口が設けら れ、空気が羽根間に形成される流路を介しロータにその周辺部において流入し、 ロータ内部を出口オリフィスに向け循環するようにした遠心力作用型空気分離器 に関する。 この形式の分離器において、案内ブレードおよびロータにより規定される環状 部分を有する空間内部に分級されるべき物質および空気を別々に導入させること ができ、またはブレードを介し空気流が空間に流入する前に分級されるべき物質 を空気流内に漂遊せしめることができる。次いで空気流はロータ内に流入し、出 口オリフィスから排出される。 いずれの場合にも、ロータおよび案内ブレード間に含まれる環状部分を有する 空間内において、空気流および分級されるべき物質は ロータの軸線回りに回転せしめられる。物質の粗部分を形成する粒子はこの回転 により発生する遠心力により、案内ブレードに対し推進せしめられ、排出オリフ ィスを備えた補集ホッパ内に重力効果により落下する。一方、細部分を形成する 粒子はロータおよび中央出口オリフィスを介し空気流により運ばれる。 分離された細部分は第１の寸法よりも小さい寸法の粒子のほぼすべてを含み、 一方、粗部分は第１の寸法よりも大きい第２の寸法よりも大きい寸法の粒子のほ ぼすべてを含む。さらに、二つの部分は第１および第２の寸法間の寸法の粒子を 含む。これは分布曲線により表されており、分布曲線は傾斜部により連結された ほぼ水平方向をなす二つの部分を備え、傾斜部の勾配が分離器を特徴付けるもの である。 一方または他方の部分における中間寸法の粒子の分布は分離器の遮断精度を特 徴付ける。一般に、構成により、二つの部分間にできるだけ顕著な遮断作用を得 ようと試みられており、すなわち第１および第２の寸法間の間隔を低減し、これ は勾配が急な分布曲線により表される。 或る場合において、得ようとする製品はこの形式の分離器により得られる細部 分であろうと粗部分であろうと部分の分布と異なる粒子寸法分布を有していなけ ればならない。これは特にクリンカを圧縮研磨することにより得られるセメント に適用する。従来、この問題の唯一の解決策は直列または並列に配置されて互い に異なる遮断寸法に調節された二つの分離器を用いることである。これは費用の かかる解決策を表している。 本発明の目的は当該形式の分離器を改良して分布曲線の勾配を簡単な方法で調 節できるようにすることである。 本発明による分離器はロータ内を循環する空気が少なくとも二つ の分離された流れに分割され、ロータに、これら流れの少なくとも一つの速度お よび／または流量を調節する手段を設けたことを特徴としている。 ロータの羽根間に形成される流路を介する二つの空気流の速度が異なる値に調 節されると、二つの流れにより発生されて所定質量および所定寸法の粒子に作用 する抵抗力が異なってくる。空気流が減速された速度で流れる流路において、空 気速度が高い他の流路でバランスするための粒子の大きさよりも小さい粒子の大 きさに対し、抵抗力と理論遮断メッシュに対応する遠心力とがバランスする。し たがって、あたかも、異なる遮断メッシュの平行な二つの分離器が存在するかの ようにすべてが生ずる。空気流の速度を調節することにより遮断メッシュを調節 することができ、その結果最終製品における粒子の粒子寸法分布を調節すること ができる。 空気流の速度および／または流量を調節する手段を、ロータの羽根間に形成さ れる流路のうち少なくともいくつかの流路の入口の断面積を変化させる手段、お よび／または空気流がロータから流出するときに通過する開口の通路断面積を変 化させる手段から形成することができる。 実施態様の特別の形式によれば、ロータは半径方向に配置された鉛直方向分離 壁により区域に分割され、各区域は通路断面を調節するための手段を備えた開口 を介し出口オリフィスに連通し、この手段を例えば枢動フラップまたはダイアフ ラムから形成することができる。この形式の実施態様において、半径方向分離壁 は本願出願人によるフランス国特許第９００１６７３号明細書による分離器の第 ２組の羽根の耐渦機能を果たす。 ロータの羽根間に形成される流路の断面積を変化させるために、流路内に配置 された板を用いることができ、各板は例えばロータの 軸線に対し平行な軸線回りに回転することにより、各流路のほぼすべての断面を 開放する第１の位置と、流路をほぼ完全に遮断する第２の位置との間を移動可能 である。 例えば、流路の中心面内に配置された軸線回りに枢動可能に取り付けられた二 つの板を流路の出口に配置することを選択できる。これらの板は適当な機構によ り、互いに押圧せしめられて中心面に対しほぼ平行に配置される第１の位置から 、流路を規定する羽根の端部に板の自由端が当接する第２の位置まで移動可能で ある。 変更可能には、ロータのいくつかの羽根を鉛直軸線回りに指向可能にしてこれ ら羽根の端部が隣接する羽根上に係止することにより、互いに隣接する羽根によ り形成される流路を閉鎖するようにすることができる。 別の解決策は羽根を固定部分と、鉛直軸線回りに回転することにより指向可能 な可動部分との二つの部分から形成することである。例えば、羽根の一方の面を 固定し、羽根の面の一つを固定すると共に、隣接する羽根に係止してこれら羽根 が形成する流路を遮断するように他の面を可動にしかつロータの周辺部の近くに 配置された鉛直軸線回りに枢動可能にすることができる。別の形式の実施態様に よれば、羽根の半径方向外側部分を固定すると共に内側部分を回転可能にし、互 いに隣接する二つの羽根の可動部分が互いに係止可能にしてこれら二つの羽根が 形成する流路を遮断するようにすることができる。 本発明の目的の他の特徴は本発明を限定しない例を用いて本発明の複数の実施 態様を示す添付図面を参照した以下の記載を考慮することにより明らかになるで あろう。添付図面において、 図１は本発明による分離器ロータの径方向断面図であり、 図２はロータをその上部において部分的に遮断するリングがロー タの半分にわたって取り除かれている図１のロータの頂面図であり、 図３はロータの詳細を示す拡大図であり、 図４および図５は実施態様の変更可能な形式を示す図３に類似の拡大図であり 、 図６は本発明による別の分離器ロータの径方向断面図であり、 図７は従来の分離器および本発明による分離器の分配曲線を示す図である。 本発明による分離器はフランス国特許第９０．０１６７３号明細書に開示され ている形式のものであり、その詳細はこの明細書を参照することができる。上述 したように、分離器は鉛直軸線を有するロータと、ロータ周りに配置された案内 ブレードと、内部にロータおよび案内ブレードが収容されるハウジングとを具備 する。ハウジングには、分級されるべき製品および空気流のための一つまたはそ れ以上の入口と、粗部分のための一つまたはそれ以上の出口と、製品の細部分を 運ぶ空気流のための中心出口オリフィスとが設けられる。 ロータ１０は鉛直軸１１の下端に固定され、鉛直軸１１は分離器ハウジングの 屋根に固定された管状支持部材１２にローラベアリングを介して取り付けられて いる。鉛直軸１１はロータを所望の速度で回転させることができる可変速度制御 ユニットに連結されている。 ロータはその周辺部において規則正しく離間された複数の鉛直方向羽根１４を 具備し、羽根の下端および上端はそれぞれ端部１６およびリング１８に固定され る。リング１８の内縁に固定された筒状シェル２０は羽根１４の間に形成される 流路１５を介しロータに流入した小さな寸法の粒子を運ぶ空気のための出口通路 を画定する。 このシェルは分離器ハウジングの屋根を貫通する排気導管２２に回転ジョイント を介して接続される。 ロータの内部は半径方向に配置された四つの鉛直分離壁２４により四つの同じ 扇状区域に分割されている。これら分離壁は端部１６と、リング１８と、管状支 持部材１２の下部を包囲しかつ端部１６に固定されたシェル２６とに固定される 。 リング１８およびシェルにより規定される出口開口は枢動フラップ２８（図示 される実施態様の形式では各区域に対し二つ）により部分的に閉鎖される。各フ ラップはリング１８およびシェル２６に固定されたベアリングに取り付けられた シャフト３０に固定される。各シャフト３０の外端に設けられた四角形要素によ って、フラップの向きを調節することができ、その結果調節後、各区域の出口開 口の部分と施錠システムとによってフラップを所望の位置に維持することができ る。 図２の左下に示されるロータの区域において、二つのうち一つの羽根１４は作 用面を構成する固定部分３１と、羽根１４の先端の近くに配置された鉛直軸線３ １周りに向きを変えることが可能な可動部分３２とから形成される（図３参照） 。この可動部分３２は流路１５の入口が開放されるように羽根の固定部分３１に 対し可動部分３２が押圧される第１の位置（図３において実線で示される）と、 可動部分３２が完全にこの入口を遮断する第２の位置（図３において一点鎖線で 示される）との間を変位可能になっている。羽根の可動部分の向きを個々にまた はグループ毎に制御することができる。ロータのバランスがとれるようにこれら 二部分からなる羽根をロータの周辺部に分散させなければならない。例えば径方 向に関し互いに反対側の二つの区域にこれらを設けることができる。 図４はロータの或る流路１５を遮断するための手段の実施態様の 別の形態を示している。変更可能なこの実施態様によれば、流路を規定する二つ の羽根は二つの部分、すなわちロータの構造に強固に固定されている外側部分３ １’と、鉛直軸線３３’回りに枢動可能な下側部分３２’とからなっている。図 示しない制御機構によって、各羽根の可動部分３２’は二つの位置、すなわち部 分３１’，３２’が互いに延長せしめられて流路１５が完全に開放される図４に おいて実線で示される第１の位置と、二つの羽根の部分３２’の自由端が互いに 当接して流路１５が遮断される一点鎖線で示される第２の位置との間を移動する ことができる。 図５の変更可能な実施態様において、流路遮断手段はロータ内部に配置された 鉛直方向板４０の対から形成され、一対を形成する二枚の板は流路の中心面内に 配置された同一鉛直軸線４２上でそれらの内縁によってヒンジ止めされる。図面 において実線でもって示されるように、これら二枚の板間に配置されて適当な機 構により制御されるカム４４により、二枚の板を離れるよう移動させてこれら板 の自由端が羽根１４に当接するようにし、流路１５の出口を遮断することができ る。流路の中心面内に位置するようカムが回転せしめられると、図面において一 点鎖線でもって示されるように板４０が遠心力によりカムに押圧せしめられ、流 路１５の出口がほとんど完全に開放される。 図示しない変更可能な実施態様によれば、羽根の先端の近くに配置された鉛直 軸線回りにロータ上を枢動可能に、かつ対応する流路１５を遮断すべく固定され たまたは指向可能な隣接する羽根に対し当接するように取り付けることによって 、いくつかの羽根１４を指向可能にすることができる。 作動時、分離器はガス流、例えば空気流が流れる開回路または閉回路と組み合 わされる。ロータに流入するとき、空気流は羽根１４ 間の流路１５と同じ数の単位流に分割される。流路から流出するとき、ロータの 各区域においてこれら単位流は一団となって四つの２次流を形成し、これら２次 流はリング１８およびシェル２６により規定される出口開口を介し流出する。す べてのフラップ２８が鉛直位置にありかつすべての流路１５が開放されていると 、四つの２次流の流速は互いに等しく、単位流の速度は互いに等しい。分離器の 作用は従来型の分離器のものと同じである。 ロータの区域の一つにおいて流路１５の一部を遮断し、同時に他の区域におい てフラップ２８を部分的に閉鎖して空気流が互いに異なる二つの流れに分割され るようにし、それによりフラップ２８が閉鎖されている各区域を通過する流量が フラップが開放されている区域を通過する流量よりも小さくなるようにすると、 第１の区域において開放されている流路１５を介する空気の速度はこれら二つの 理由により、他の区域の流路におけるよりも高くなる。流路１５内の遠心力に抗 して粒子に作用する抵抗力は空気の速度に依存し、一方、遠心力はロータの回転 速度のみに依存する。第１の区域において遠心力と抵抗力とがバランスする粒子 の大きさ（理論遮断メッシュ）は他の区域におけるものよりも大きい。あたかも 、異なる遮断メッシュで平行に作動する二つの分離器と、分離器からの出口にお いて混合される細部分とが存在するかのようにすべてが生ずる。ロータの一つま たはそれ以上の区域の空気入口断面を調節すると共に他の区域内を循環する空気 の流量を調節することにより、互いに異なる二つまたはそれ以上のの遮断メッシ ュを選択することができ、したがって所望の粒子寸法分布を設定範囲内において 得ることができる。 図７は二つの遮断メッシュの従来型分離器および本発明による分離器の分布曲 線の一例を示している。分布曲線は粗部分における所 定の寸法の粒子の％で表される重量割合を与える。細部分に対しては逆の曲線が 得られる。寸法が２０μｍよりも小さい粒子および２００μｍよりも大きい粒子 に対し、三つの曲線は重なり合っている。２０から２００μｍの範囲において、 破線は理論遮断メッシュが５０μｍである従来型分離器に相当し、点線は理論遮 断メッシュが１０５μｍである従来型分離器に相当する。実線は本発明による分 離器により得られたものであり、その勾配が従来型分離器のものよりも急でない ことがわかる。すなわち、２０から２００μｍの範囲において粒子寸法が広く分 散している。 したがって、一方ではロータの速度および案内ブレードの方向両方に作用し、 他方ではフラップ２８の位置および流路１５の断面の設定に作用することにより 、本発明により調節可能な勾配を備えた分布曲線を有することができ、その結果 予め定められた粒子寸法範囲において目的の粒子寸法分布を有する最終製品を得 ることができる。 半径方向の分離壁により区域を分割する代わりに、図６に示すように例えば中 間高さに配置された水平方向分離壁５０により二つの部分４６，４８に分割し、 ロータの上壁内に設けられた開口５２によりロータの上部が分離器の空気排気導 管２２に連通せしめられ、開口５２の直径よりも直径の小さいシェル５４が分離 壁内の中央開口５６に接続されると共にロータの下部を第１の開口を介し排気導 管２２と連通させる通路５５を規定するように、ロータを構成することができる 。ロータには羽根間に形成される流路のうちのいくつかを遮断する遮断するため の図３、図４、および図５に示されるような手段が流路の高さの少なくとも一部 にわたって設けられ、さらに、出口開口の少なくとも一つを調節するためのフラ ップ２８のような手段が設けられる。同じ原理によると、互いに重ね合わされた 二つよりも多くの部分に分割することができる。さらに、単一または複数の水平 方向分離壁を除去し、ロータの軸線に配置された一つまたはそれ以上のプランジ ャ管の配置でもってロータ内において空気を二つまたはそれ以上に分割するよう にすることもできる。 ロータの出口開口の断面積を調節するために枢動フラップ以外の手段、例えば ダイアフラムを用いることもできる。言うまでもなく、これらの変更、および上 述した実施態様の形式に対し均等な技術的手段でもってなされうるすべての変更 は本発明の範囲に含まれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．遠心力作用型空気分離器であって、鉛直軸線を有するロータを具備し、該 ロータにはその周辺部にわたって規則正しく離間された羽根が設けられ、分離器 はさらに、ロータ回りに配置された案内ブレードと、ロータおよび案内ブレード を収容するハウジングとを具備し、ハウジングには空気および分級されるべき物 質のための入口が設けられると共に、物質の細部分を運ぶ空気のための排気導管 と粗部分のための出口とが設けられ、空気が羽根間に形成される流路を介しロー タにその周辺部において流入し、ロータ内部を排気導管に向け流れるようにした 分離器において、ロータ内を流れる空気が少なくとも二つの分離された流れに分 割され、ロータに、これら流れの少なくとも一つの速度および／または流量を調 節する手段を設けた分離器。 ２．ロータに、空気流の一つがロータ内部に流入するときに通過する少なくと もいくつかの流路（１５）の断面積を変化させる手段（３２，３２’，４０）を 設けた請求項１に記載の分離器。 ３．ロータに、ロータから排気導管（２２）に向けて流出する空気流の少なく とも一つが通過する開口の断面積を変化させる手段（２８）を設けた請求項１ま たは２に記載の分離器。 ４．ロータが半径方向に配置された鉛直方向分離壁（２４）により区域に分割 され、空気通路の断面積を調節する手段（２８）が設けられた開口を介し各区域 が出口通路と連通する請求項１から３までのいずれか一項に記載の分離器。 ５．ロータが水平方向分離壁（５０）により二つの部分（４６，４８）に分割 され、排気導管（２２）から遠い方のロータの部分（４８）が通路（５５）を介 し排気導管と連通し、通路（５５）は分 離壁内の中央開口（５６）に接続された同軸シェル（５４）により規定され、ロ ータのもう一方の部分（４６）はシェルを包囲する環状開口（５２）を介し排気 導管と連通し、ロータの少なくとも一方の部分において羽根（１４）間に形成さ れる少なくともいくつかの流路の断面積を変化させると共に通路（５５）および ／または環状開口（５２）の断面積を変化させる手段が設けられた請求項１から ３までのいずれか一項に記載の分離器。 ６．開口および／または通路の断面積を調節する手段が枢動フラップ（２８） から形成される請求項４または５に記載の分離器。 ７．開口および／または通路の断面積を調節する手段がダイアフラムから形成 される請求項４または５に記載の分離器。 ８．ロータに、ロータの区域または部分の一つの羽根（１４）間に形成される 少なくともいくつかの流路（１５）の断面積を変化させる手段（３２，３２’， ４０）を設けた請求項４または５に記載の分離器。 ９．流路の断面積を変化させる手段が流路（１５）内に配置された板から形成 され、各板は流路のほぼすべての断面を開放する第１の位置と、流路をほぼ完全 に遮断する第２の位置との間を移動可能である請求項２または８に記載の分離器 。 １０．流路の断面積を変化させる手段が各流路の場合、流路（１５）の出口に 配置されて鉛直軸線（４２）上に枢動可能に取り付けられた二枚の板（４０）か ら形成され、該鉛直軸線（４２）が流路の中心面内に配置され、これら板が適当 な機構（４４）により、互いに押圧せしめられて中心面に対しほぼ平行に配置さ れる第１の位置から、流路を規定する羽根（１４）の端部に板の自由端が当接す る第２の位置まで移動可能である請求項２または８に記載の分離器。 １１．ロータのいくつかの羽根（１４）を鉛直軸線回りに指向可能にしてこれ ら羽根が隣接する羽根上に係止することにより、互いに隣接する羽根により形成 される流路を閉鎖するようにし、これら指向可能な羽根が流路の断面積を変化さ せる手段を形成する請求項２または８に記載の分離器。 １２．ロータのいくつかの羽根（１４）が固定部分（３１，３１’）と、鉛直 軸線回りに回転することにより指向可能な可動部分（３２，３２’）との二つの 部分からなり、羽根のこれら可動部分が流路（１５）の断面積を変化させる手段 を形成する請求項２または８に記載の分離器。 １３．いくつかの羽根の面（３１）の一つが固定されると共に、隣接する羽根 に係止してこれら羽根が形成する流路（１５）を遮断するように他の面（３２） が可動かつロータの周辺部の近くに配置された鉛直軸線（３３）回りに枢動可能 である請求項１２に記載の分離器。 １４．羽根の半径方向外側部分（３１’）が固定されると共に、その半径方向 内側部分（３２’）が回転可能であり、互いに隣接する二つの可動部分が互いに 係止して羽根が形成する流路（１５）を遮断するようにした請求項１２に記載の 分離器。