JP2003054730A - Method for designing screw type conveyor - Google Patents

Method for designing screw type conveyor

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JP2003054730A
JP2003054730A JP2001241474A JP2001241474A JP2003054730A JP 2003054730 A JP2003054730 A JP 2003054730A JP 2001241474 A JP2001241474 A JP 2001241474A JP 2001241474 A JP2001241474 A JP 2001241474A JP 2003054730 A JP2003054730 A JP 2003054730A
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Japan
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screw
conveyor
pressure
discharge
lifting
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JP2001241474A
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Japanese (ja)
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Tadao Yoshikawa
忠男 吉川
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for designing a screw type conveyor having a high conveying efficiency. SOLUTION: The method for designing the conveyor having a screw conveyor for lifting the subject to be conveyed and a pushing screw conveyor for pushing the subject to be conveyed into the lifting conveyor includes determining a necessary pressure curve showing the necessary pressure within a lifting cylindrical casing and a generated pressure curve showing the pressure generated within a pushing cylinder casing, from an equation showing pressure at a certain position of the subject to be conveyed which is packed in the cylindrical casings; then determining, using a discharge efficiency curve, a discharge angle which corresponds to design discharge efficiency; determining the pressure needed for lifting, based on the necessary pressure curve which matches the discharge angle; generating the generated pressure equal to or greater than the required pressure in the pushing conveyor; and determining the rotation speed of the screw of each of the lifting and pushing conveyors based on the discharge efficiency, design discharge efficiency, and design amount of conveyance of the pushing conveyor matched the generated pressure.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュウ式搬送
装置の設計方法に関する。 【0002】 【従来の技術】大深度のトンネル掘削工事から排出され
る土砂、船倉内の鉱石、粉粒体(穀物を含む)等を揚出
する場合、例えばスクリュウコンベヤが用いられるとと
もに、ほぼ鉛直方向で搬送(揚送)が行われている。 【0003】そして、このような急傾斜での搬送を行う
スクリュウコンベヤの場合、被搬送物は、スクリュウ羽
根の回転に基づく遠心力により、ケーシング内面に押し
付けられた状態で、搬送が行われていた。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上述したスクリュウコ
ンベヤによると、被搬送物は遠心力によりケーシング内
面に押し付けられた状態でほぼ鉛直面を上昇されること
になり、したがってケーシング内での充満率が低下して
搬送効率が悪くなり、またコンベヤ自体の摩耗が早く進
むとともに、スクリュウ自体が例えば500RPMのよ
うな高速で回転されるため、運転時の騒音が大きいなど
の問題があった。 【0005】そこで、本発明は、搬送効率の良いスクリ
ュウ式搬送装置の設計方法を提供することを目的とす
る。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスクリュウ式搬送装置の設計方法は、揚送
用スクリュウが傾斜された筒状ケーシング内に回転自在
に配置されてなる揚送用スクリュウコンベヤと、押込用
スクリュウがほぼ水平に配置された筒状ケーシング内に
回転自在に配置されてなる押込用スクリュウコンベヤと
を有し、且つこの押込用スクリュウコンベヤにより、上
記揚送用スクリュウコンベヤ内に、被搬送物を押し込み
上記傾斜筒状ケーシング内にて被搬送物が充満した状態
で揚送を行うようにしたスクリュウ式搬送装置の設計方
法であって、筒状ケーシング内のスクリュウの回転軸心
方向での力の釣合およびスクリュウの回転円周方向での
力の釣合から得られる筒状ケーシング内で充満された被
搬送物の任意位置での圧力(PL)を示す下記式を、筒
状ケーシング内で被搬送物が充満されてPL≧0である
という条件を用いて変形することにより、排出角θと傾
斜筒状ケーシング内での必要加圧力との関係を示す必要
加圧曲線、および排出角θと水平筒状ケーシングでの発
生加圧力との関係を示す発生加圧曲線を求めるととも
に、上記排出角θと排出効率ηとの関係を示す排出効率
曲線を求め、上記排出効率曲線に基づき、所定の排出効
率に対応する排出角を求めるとともに、この排出角に応
じて上記必要加圧曲線から揚送に必要な加圧力を求め、
この加圧力以上の発生加圧力を、上記押込用スクリュウ
コンベヤにて発生させるようにするとともに、この発生
加圧力に応じて、上記発生加圧曲線および排出効率曲線
から、当該押込用スクリュウコンベヤにおける排出効率
を求め、さらに上記揚送用スクリュウコンベヤおよび押
込用スクリュウコンベヤにおける各スクリュウの回転数
を、各排出効率と設計搬送量との関係から求める方法で
ある。 【0007】 【数2】 但し、上記式中における記号の意味は、下記の通りであ
る。 C:定数=(Db−2H)/Dbb:スクリュウ外径 E:定数=(Db−H)/Db H:スクリュウ溝深さ K:側圧係数=(1−sin2φi/1+sin2φi) L:スクリュウコンベヤ有効長さ PL:コンベヤ長さLにおける圧力 PO:コンベヤ入口における圧力 e:スクリュウ羽根厚 t:スクリュウピッチ αb:スクリュウ外径のねじれ角 αm:スクリュウ平均径のねじれ角 αr:スクリュウ軸径のねじれ角 θ:排出角 φ:スクリュウコンベヤの傾斜角 μb:被搬送物と筒状ケーシング内面との摩擦係数 μs:被搬送物とスクリュウ羽根面との摩擦係数 をそれぞれ表す。 【0008】上記の設計方法によると、被搬送物が充満
された状態の筒状ケーシング内の圧力を表す計算式から
得られるスクリュウでの必要加圧曲線から、所定の排出
効率に対応する揚送用スクリュウコンベヤにおける必要
加圧力を求めるとともに、排出効率曲線からスクリュウ
の回転数を求め、そしてこの必要加圧力を越える押圧力
でもって押圧用スクリュウコンベヤを駆動させることに
より、被搬送物を充満させた状態で揚送を効率良く且つ
確実に行うことができる。すなわち、筒状ケーシング内
で隙間を有した状態で被搬送物を揚送する場合に比べ
て、低速回転でもって揚送することができ、したがって
搬送効率が良く、機械同士の摩耗も少なく、且つ騒音が
少ないスクリュウ式搬送装置を得ることができる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
るスクリュウ式搬送装置の設計方法を、図1〜図5に基
づき説明する。 【0010】まず、本発明に係るスクリュウ式搬送装置
の概略構成を、図1および図2に基づき説明する。この
スクリュウ式搬送装置1は、例えば貨物船2の船倉2a
内に積載された粉粒体(被搬送物の一例)Jを岸壁(陸
上)Gに設けられた貯留用ホッパー3に荷揚げするため
の荷役装置4に設けられており、ほぼ鉛直方向で配置さ
れて粉粒体Jを下方から上方に搬送(以下、揚送とい
う)する揚送用スクリュウコンベヤ5と、ほぼ水平方向
に配置されて上記揚送用スクリュウコンベヤ5の下部内
に粉粒体を押し込むための押込用スクリュウコンベヤ6
とから構成されている。 【0011】なお、荷役装置4には、岸壁Gに接岸され
た貨物船2に沿って設けられたガイドレール上を走行自
在にされた門型の走行フレーム11と、この走行フレー
ム11の上方に設けられるとともに岸壁上から接岸され
た貨物船2上に延設されたガーダ部材12と、このガー
ダ部材12の先端部から垂下された支持部材(図示せ
ず)に支持された揚送用スクリュウコンベヤ5と、上記
支持部材の下端部に設けられて船倉2a内の粉粒体Jを
複数個のバケット13aにより採集する採集機13と、
この採集機13により採集された粉粒体Jを上記揚送用
スクリュウコンベヤ5に押し込むための押込用スクリュ
ウコンベヤ6と、上記ガーダ部材12に配置されて揚送
用スクリュウコンベヤ5により上方まで搬送された粉粒
体Jを岸壁G上まで水平方向に搬送するベルトコンベヤ
14と、このベルトコンベヤ14にて搬送された粉粒体
Jを貯留用ホッパー3に案内するためのシュート15と
から構成されている。 【0012】次に、粉粒体Jを搬送するためのスクリュ
ウ式搬送装置1を、図2に基づき説明する。なお、この
スクリュウ式搬送装置1は、揚送用スクリュウコンベヤ
5および押込用スクリュウコンベヤ6から構成されてい
るが、まず、揚送用スクリュウコンベヤ5について説明
する。 【0013】すなわち、この揚送用スクリュウコンベヤ
5は、支持部材に鉛直方向で支持された筒状ケーシング
21と、この筒状ケーシング21内に回転自在に配置さ
れるとともに軸部(以下、スクリュウ軸ともいう)22
aの外周に羽根部(以下、スクリュウ羽根ともいう)2
2bが設けられてなる揚送用スクリュウ(軸付きスクリ
ュウである)22と、この揚送用スクリュウ22を回転
させる回転駆動装置23とから構成されている。なお、
図2から分かるように、長いスクリュウをそれ程捩れる
ことなく回転させるために3箇所で回転させるようにし
ている。勿論、これら各回転箇所における筒状ケーシン
グ21には、揚送用スクリュウ22の外周に固着された
回転環(図示せず)がそれぞれ回転自在に設けられると
ともに、これらの回転環が、伝導軸24および歯車機構
25を介して、一台の電動機26により回転駆動され
る。勿論、伝導軸および歯車機構を介さずに、途中に複
数台の電動機を配置して、それぞれにより揚送用スクリ
ュウを回転させることもできる。 【0014】次に、押込用スクリュウコンベヤ6は、ほ
ぼ水平方向で配置されるとともに、前端部が揚送用スク
リュウコンベヤ5の筒状ケーシング21の下端供給口2
1aに接続され且つ後端部に粉粒体の供給口31aが形
成された筒状ケーシング31と、この筒状ケーシング3
1内に回転自在に配置されるとともに軸部を有しないリ
ボン状に形成された押込用スクリュウ32と、この押込
用スクリュウ32を、その外周に設けられた回転環(図
示せず)を歯車機構を介して回転させる電動機33とか
ら構成されている。 【0015】ここで、上記各スクリュウ22,32を回
転さる回転環の構成を簡単に説明しておく。この回転環
を用いた構成は、スクリュウ羽根の外周に、所定幅で且
つ円環状に形成された回転環を固着させるとともに、こ
の回転環を、筒状ケーシング側に回転自在に支持し、そ
してこの回転環を、その外周面に設けられたリングギヤ
を介して電動機により回転させるようにしたものであ
る。 【0016】ところで、上述したように、本発明の要旨
は、揚送用スクリュウコンベヤ5の筒状ケーシング21
の下部内に供給された被搬送物に圧力を加えて、筒状ケ
ーシング21内全体に亘って充満させることにより、効
率良く且つ低速ですなわち騒音の小さい搬送を行い得る
ような装置、特にその設計方法を提供することにある。 【0017】このようなスクリュウコンベヤを設計する
に際し、重要なことは、筒状ケーシング内での被搬送物
の加圧状態すなわち圧力状態(搬送圧ともいう)を知る
ことであり、そこで、本発明者は被搬送物の圧力状態を
理論的に解明し、筒状ケーシング内における任意位置で
の圧力を表す計算式を導き出すとともに、この計算式に
基づき、スクリュウコンベヤの諸元(仕様)を求めるよ
うにしたものである。 【0018】以下、スクリュウが回転自在に配置された
筒状ケーシング内で充満された被搬送物の圧力を求める
計算式の導き方について説明する。ここでは、適用対象
をできるだけ一般化するために、搬送方向が水平から鉛
直までのものに適用し得る様に、またスクリュウ形式を
一般化するために、軸付きスクリュウコンベヤとして説
明し、さらに被搬送物としては、粉粒体、塊状物などの
ように、スクリュウコンベヤとの間に摩擦力が作用する
ものに適用する。 【0019】なお、式を簡単にするため、次の仮定を設
けている。 筒状ケーシング内の被搬送物(粉粒体)は、全ての面
に接触している。 圧力は、スクリュウ羽根における溝部の長さ(x)の
関数である。 【0020】被搬送物とスクリュウコンベヤ側の接触
面との摩擦係数は、圧力とは無関係に、全長に亘って一
定である。 スクリュウの外径と筒状ケーシングとの隙間は無視す
る。 【0021】スクリュウ羽根における溝部内の被搬送
物はプラグとして動く。 ここで、以下に示す式中に用いられる記号について説明
する。 [記号の説明] C:定数=(Db−2H)/Dbb:スクリュウ外径 Dm:スクリュウ平均径 Dr:スクリュウ軸径(リボン状スクリュウ羽根の穴
径) E:定数=(Db−H)/Db H:スクリュウ溝深さ K:側圧係数=(1−sin2φi/1+sin2φi) L:スクリュウコンベヤ有効長さ PL:コンベヤ長さLにおける圧力 PO:コンベヤ入口における圧力 R:スクリュウ半径 W:スクリュウ羽根の有効幅 e:スクリュウ羽根厚 t:スクリュウピッチ αb:スクリュウ外径のねじれ角 αm:スクリュウ平均径のねじれ角 αr:スクリュウ軸径のねじれ角 γ:被搬送物の嵩密度 η:排出効率 θ:排出角 φi:被搬送物の内部摩擦角 φ:スクリュウコンベヤの傾斜角 μb:被搬送物と筒状ケーシング内面との摩擦係数(ρb
=tan-1μb) μs:被搬送物とスクリュウ羽根面との摩擦係数(ρs
tan-1μs) 添 字 b:スクリュウ外径部 fp:スクリュウ側面押し側 ff:スクリュウ側面引き側 m:スクリュウ平均(中央)径部 r:スクリュウ根元径部 図3は、スクリュウ41における羽根部42の1ピッチ
分、すなわちスクリュウ羽根の溝部43に充満された被
搬送物の微小部分に作用する静的な力の平衡状態を示し
ている。 【0022】粉粒体などの被搬送物を充満させた状態で
搬送する場合は、当該被搬送物とスクリュウ41との間
に作用する摩擦力に対するスクリュウ41の推力との関
係(釣合)が支配的となる。 【0023】まず、スクリュウ軸方向での力の釣合を考
える。釣合状態では、回転軸方向の分力の和はゼロであ
り、下記(1)式にて表される。 【0024】 【数3】 ここで、側圧係数(鉛直方向に作用する力の水平方向へ
の割合を示す)をKとすると、下記(2)式の関係が得
られる。 【0025】 【数4】 スクリュウ41における羽根部42の周長とスクリュウ
自体における幾何学的関係とから、下記(3)式が得ら
れる。 【0026】 【数5】 上記(2)式に(3)式の関係を代入すると、下記
(4)式が得られる。 【0027】 【数6】 上記(4)式を、下記(5)式にて置き換え整理する
と、下記(6)式が得られる。 【0028】 【数7】 次に、スクリュウの回転方向での力の釣合を考えると以
下のようになる。 【0029】スクリュウ軸に対する垂直方向の分力はモ
ーメントとして考えればよく、その和はゼロで、下記
(7)式が得られる。なお、(7)式は、Rで除されて
いる。 【0030】 【数8】さらに、(7)式の係数を、下記(8)式に示す記号で
置き換えると、(9)式が得られる。 【0031】 【数9】 上記(9)式を(6)式で除して下記(10)式をkと
置いて整理すると、下記(11)式が得られる。 【0032】 【数10】 ここで、上記(11)式を、下記(12)式および(1
3)式に示す記号で置き換えることにより、下記(1
4)式が得られる。 【0033】 【数11】 上記(14)式を積分して、初期条件をxb=0で、P
=P0とすると、任意の位置(x)における圧力Pxは下
記(15)式にて表される。 【0034】 【数12】 また、スクリュウの寸法関係を下記(16)式のように
表すものとする。 【0035】 【数13】 ところで、被搬送物と筒状ケーシングとの摩擦係数μb
と、被搬送物とスクリュウとの摩擦係数μsとが異なる
とき、スクリュウ羽根における溝部の方向を、スクリュ
ウ軸方向に変換するために、xb=L/sinαbとする
と、一般的な軸付きスクリュウにおける入口から距離L
における圧力PLは、下記(17)式で表される。 【0036】 【数14】 さらに、スクリュウを一般の軸付きスクリュウから、中
心軸が無いリボン状スクリュウおよびこのリボン状スク
リュウの中心穴部内に固定の中心軸体(以下、固定軸体
という)が挿入されたものとした場合の圧力PLは、そ
れぞれ下記(18)式および(19)式にて表される。
この場合、被搬送物と筒状ケーシングとの摩擦係数μb
と、被搬送物とスクリュウとの摩擦係数μsとがほぼ等
しいもの(μ)とする。 【0037】リボン状スクリュウの場合; 【0038】 【数15】 リボン状スクリュウに固定軸体が挿入された場合; 【0039】 【数16】 ところで、被搬送物(粉粒体)を充満状態で、例えば鉛
直上方向(必ずしも、鉛直でなくても良いが)に揚送さ
せる場合、筒状ケーシング内での圧力PLが少なくとも
正または「ゼロ」の値をとる必要がある。 【0040】すなわち、(17)式において、φ=90
度を代入したPLの式を、下記(20)式のように簡単
に表すとともに、この(20)式の値が正となる条件か
ら、下記(21)式が得られる。 【0041】 PL=P0×S−T×(S−1)・・・(20) なお、(20)式中、Sは(17)式の右辺のexpの
部分を表し、Tは(17)式の右辺の第2項の前部を示
している。 【0042】ここで、PL≧0とすると、下記(21)
式が得られる。 P0≧T×(1−1/S)・・・(21) ここで、(1/S)≒0であるため、下記(22)式が
得られる。 【0043】P0≧T・・・(22) なお、上記(22)式において、P0=Tとした場合の
グラフを、すなわちスクリュウコンベヤにおける必要加
圧力を図4(条件は図中に示す)に示し、より具体的に
は、φが90度である垂直軸付きスクリュウコンベヤの
場合を(a)にて示し、同じくφが90度である垂直リ
ボン状スクリュウコンベヤの場合を(b)にて示し、同
じくφが90度である垂直リボン状スクリュウコンベヤ
の中心に固定軸体が挿入された場合を(c)にて示す。
なお、図4の横軸が圧力を示し、縦軸が排出角θ(後述
する)を示している。 【0044】また、上記と同様の方法にて、押込用スク
リュウコンベヤ6における加圧力(押込力でもあり、以
下、発生加圧力という)を、(17)式にて求めること
ができる。この場合、(17)式のφは0度とされる。 【0045】図4(d)および(e)に、押込用スクリ
ュウコンベヤ6における発生加圧力を示し、特に、
(d)は水平軸付きスクリュウコンベヤによる発生加圧
力を示し、(e)は水平リボン状スクリュウコンベヤに
よる発生加圧力を示している。 【0046】さらに、図4(f)は、スクリュウコンベ
ヤにおける排出角θと排出効率ηとの関係を示す曲線で
ある。上記排出効率ηは、(スクリュウコンベヤの実排
出量/スクリュウコンベヤの理論排出量)であり、下記
(23)式にて表される。 【0047】 【数17】 η=tanθ/(tanθ+tanαb)・・・(23) ここで、図5に、排出効率ηと被搬送物の排出角θとの
関係を示す。 【0048】図5の(b)において、A点の粒子がスク
リュウの1回転でA′点に移動した場合、粒子は理論通
り1ピッチtだけ移動したことになり、排出効率ηは
1.0となる。しかし、スクリュウおよび筒状ケーシン
グと粒子との摩擦により、A点の粒子がB点に移動した
とすると、粒子の移動距離は、ηtとなり、排出効率η
は1.0より小さくなる。 【0049】このとき、粒子の排出方向は、A点とB点
とを結ぶ線上となり、スクリュウの軸心に直角な断面と
なす角をθとし、このθを排出角と称している。また、
図5(a)は、スクリュウ羽根の展開図を示しており、
A点の粒子がスクリュウの1回転でB点に移動し、その
方向は角度θを持つことになる。 【0050】そして、ACをスクリュウ羽根1回転の外
周長さ(πDb)とすると、πDb=ηt(cotαb
cotθ),t=πDbtanαbの関係より、ηは上記
(23)式にて表すことができる。 【0051】そして、またこの排出効率ηを表す(2
3)式は、下記(24)式に示すようにスクリュウの回
転数nで表すことができる。 【0052】 【数18】 η=tanθ/(tanθ+tanαb) =Q/{(π(Db 2−Dr 2)/4)(t−e)n}・・・(24) 但し、(24)式は軸付きスクリュウの場合を示してお
り、リボン状スクリュウの場合には、同式中の(π(D
b 2−Dr 2)/4)の部分が、(πDb 2/4)となる。 【0053】すなわち、上記(24)式から、排出効率
ηおよび理論排出量Qが分かれば、スクリュウの回転数
nを求めることができる。但し、Db,t,eを、スク
リュウに関する寸法であり、例えば搬送容量などに応じ
て、ほぼ決まっているもので、変更する場合には、排出
効率ηを満足するように、回転数nとともに決定すれば
よい。 【0054】ここで、図4に示すグラフを用いて、揚送
用スクリュウコンベヤおよび押込用スクリュウコンベヤ
の効率的な設計方法について説明する。なお、ここで
は、揚送用スクリュウコンベヤとして、軸付きスクリュ
ウコンベヤを用いるものとし、また押込用スクリュウコ
ンベヤとしてリボン状スクリュウコンベヤを用いるもの
とする。 【0055】まず、スクリュウコンベヤの設計を行う場
合、最初に、仕様に基づく理論排出量Qおよびその排出
効率ηを、例えばQ1およびη1に決定(設定)する。す
ると、図4(f)に示す排出効率ηの曲線から、ηが所
定値η1のときの排出角θ1が求まり、このθ1に対応す
る垂直軸付きスクリュウコンベヤにて必要とされる加圧
力ΔPは、その曲線(a)からΔP1であることが分か
る。 【0056】すなわち、垂直軸付きスクリュウコンベヤ
に対して、被搬送物である粉粒体を押し込むのに必要な
加圧力、すなわち押込用スクリュウコンベヤにおける発
生加圧力はΔP1より大きいことが条件であり、したが
って図4(e)のリボン状スクリュウコンベヤの発生加
圧曲線から、ΔP1に対応する排出効率η2および排出角
θ2が求まる。 【0057】このようにして求められた揚送用スクリュ
ウコンベヤおよび押圧用スクリュウコンベヤにおける排
出効率η1およびη2に基づき、上記(23)式から、ス
クリュウ回転数n1およびn2が求められる。 【0058】そして、この回転数n1およびn2を得られ
るように、スクリュウの各部の寸法を決定するととも
に、回転駆動部例えば電動機を選定し、これら回転数n
1およびn2でもって運転を行えばよい。 【0059】この回転数n1でもって、上述した荷役装
置4のスクリュウ式搬送装置1における揚送用スクリュ
ウ22を運転させるとともに、回転数n2でもって押込
用スクリュウ32を回転させれば、船倉2a内の粉粒体
Jを、必要加圧力でもって揚送用スクリュウコンベヤ5
側に押し込むことができ、したがって筒状ケーシング2
1内で充満した状態で粉粒体Jを確実に揚送することが
できる。すなわち、従来のように、粉粒体が筒状ケーシ
ング内で隙間を有した状態で揚送する場合に比べて、1
/10程度(例えば、500回転程度から40回転程度
になる)の回転数でも揚送することができ、したがって
搬送効率が良く、機械同士の摩耗も少なく、且つ騒音が
少ないスクリュウ式搬送装置を提供することができる。 【0060】ここで、具体的な数値を用いて、各スクリ
ュウにおける加圧力について比較検討する。但し、比較
検討する際のスクリュウの寸法は下記の通りである。 スクリュウ外径:Db=1.0 スクリュウ軸径(リボン状スクリュウ羽根の穴径):D
r=0.4Db スクリュウピッチ:t=1.0Db スクリュウ羽根厚:e=0.07Db スクリュウ羽根高さ:H=0.3Db スクリュウコンベヤ長さ:L=20Db 摩擦係数:μb=μs=0.5 内部摩擦角:φi=25° 図4において、例えば垂直リボン状スクリュウコンベヤ
を、排出効率を0.33にする場合、すなわち排出角θ
を9度で運転する場合は、必要加圧力PRは約1.3γ
bとなり、γが1.2t/m3で、Dbが0.3mであ
るときは、必要加圧力PRは0.00459MPa
(1.3×1.2×0.3=0.468t/m2=0.
0468kg/cm2)となる。 【0061】これに対して、垂直軸付きスクリュウコン
ベヤを、同様に、排出効率が0.33で、排出角θを9
度で運転する場合は、必要加圧力PRは約5γDbとな
り、γが1.2t/m3で、Dbが0.3mであるとき
は、必要加圧力PRは0.0176MPa(5×1.2
×0.3=1.8t/m2=0.18kg/cm2)とな
り、したがって必要加圧力はリボン状スクリュウコンベ
ヤの3.8倍となる。 【0062】すなわち、排出効率ηを同一にした場合、
垂直軸付きスクリュウコンベヤの場合、リボン状スクリ
ュウコンベヤに比べて、大きい加圧力がないと鉛直に搬
送することができないことが分かる。 【0063】また、図4から、垂直軸付きスクリュウコ
ンベヤの場合、排出角θが10度を越えると、必要加圧
力PRが急に大きくなることから、軸付きスクリュウコ
ンベヤでの排出角θは10度付近が経済的上限であると
考えられ、このときの排出効率ηは、0.36である。 【0064】一方、リボン状スクリュウコンベヤおよび
中心に固定軸体が挿入されたリボン状スクリュウコンベ
ヤでは、排出角θが15度を越えると、必要加圧力PR
が大きくなり、排出角θが20度付近が経済的上限であ
ると考えられる。このときの排出効率ηは0.54であ
る。 【0065】このような揚送用スクリュウコンベヤ(垂
直軸付きスクリュウコンベヤの例以外では)において
は、排出効率ηが0.1〜0.6(排出角θでは、2度
〜25度の範囲)の範囲で運転するのが好ましい。 【0066】次に、押込用スクリュウコンベヤについ
て、具体的数値を用いて説明する。押込用スクリュウコ
ンベヤにおいては、その加圧力PLが、揚送用スクリュ
ウコンベヤの必要加圧力PRより大きくなるような運転
が行われる。 【0067】図4において、垂直リボン状スクリュウコ
ンベヤの排出角9度における必要加圧力と同一の加圧力
で、中心部に固定軸体が挿入されたリボン状スクリュウ
コンベヤを運転すると、垂直リボン状スクリュウコンベ
ヤの排出効率ηが0.33であるのに対し、このときの
必要加圧力を発生させる中心部に固定軸体が挿入された
リボン状スクリュウコンベヤにおける排出効率が0.4
2となり、中心部に固定軸体が挿入されたリボン状スク
リュウコンベヤの方が排出効率が良いことが分かる。 【0068】また、垂直軸付きスクリュウコンベヤを9
度の排出角θで運転するときの必要加圧力を発生する水
平軸付きスクリュウコンベヤでは、排出角θが11度
で、排出効率ηが0.38であるのに対し、水平リボン
状スクリュウコンベヤの場合は、排出角が25度、排出
効率が0.6で、垂直軸付きスクリュウコンベヤの必要
加圧力を満足することになる。このことは、水平リボン
状スクリュウコンベヤの小型化を図り得ることを意味し
ている。逆に、垂直リボン状スクリュウコンベヤを排出
角が約23度、排出効率が約0.6で運転することもで
きる。また、中心部に固定軸体が挿入されたリボン状ス
クリュウコンベヤを排出角9度で運転する場合には、排
出角θが40度で、排出効率ηが0.8となり、中心部
に固定軸体が挿入されたリボン状スクリュウコンベヤで
は、さらに効率のよい運転をすることができる。 【0069】ところで、上記実施の形態においては、揚
送用スクリュウ22として軸付きスクリュウを説明した
が、リボン状スクリュウまたは中心部に固定軸体が配置
されたリボン状スクリュウであってもよく、さらに押込
用スクリュウ32としてリボン状スクリュウを説明した
が、軸付きスクリュウであってもよい。 【0070】さらに、上記実施の形態に係るスクリュウ
式搬送装置においては、図2に示すように、ほぼ鉛直方
向で配置された揚送用スクリュウコンベヤ5に被搬送物
を水平方向で押し込むための水平押込用スクリュウコン
ベヤ6を1台設けたが、例えば図6に示すように、水平
方向で押し込む押込用スクリュウコンベヤ6Aと、揚送
用スクリュウコンベヤ5との間に、斜め上方向で押し込
む傾斜押込用スクリュウコンベヤ6Bを設けるようにし
てもよい。 【0071】すなわち、被搬送物と筒状ケーシングおよ
びスクリュウとの間の各摩擦係数μ並びに被搬送物の比
重γが大きくなった場合には、揚送用スクリュウコンベ
ヤ5内での圧力がゼロ以上(PL≧0)となるようにす
るための押込圧力P0が過大となるが、上述したよう
に、押込用スクリュウコンベヤを二段に配置することに
より、このような過大な押込圧力に対処することができ
る。 【0072】また、傾斜押込用スクリュウコンベヤ6B
は揚送用スクリュウコンベヤ5に対して可動継手51を
介して、また水平押込用スクリュウコンベヤ6Aは傾斜
押込用スクリュウコンベヤ6Bに対して可動継手52に
より、それぞれ揺動自在に連結されるとともに、各スク
リュウコンベヤ5:6B,6B:6A間には、互いの姿
勢調整用のシリンダ装置53,54が設けられて、被搬
送物のいかなる積み出し姿勢(積出し状態)にでも対処
し得るように構成されている。 【0073】 【発明の効果】以上のように本発明のスクリュウ式搬送
装置の設計方法によると、被搬送物が充満された状態の
筒状ケーシング内の圧力を表す計算式から得られるスク
リュウでの必要加圧曲線から、所定の排出効率に対応す
る揚送用スクリュウコンベヤにおける必要加圧力を求め
るとともに、排出効率曲線からスクリュウの回転数を求
め、そしてこの必要加圧力を越える押圧力でもって押圧
用スクリュウコンベヤを駆動させることにより、被搬送
物を充満させた状態で揚送を効率良く且つ確実に行うこ
とができる。すなわち、従来のように、筒状ケーシング
内で隙間を有した状態で被搬送物を揚送する場合に比べ
て、低速回転でもって揚送することができ、したがって
搬送効率が良く、機械同士の摩耗も少なく、且つ騒音が
少ないスクリュウ式搬送装置を提供することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention relates to a screw-type transfer.
The present invention relates to an apparatus design method. [0002] 2. Description of the Related Art Excavated from deep tunnel excavation work
And sediment, ore in the hold, and powder (including grains)
For example, if a screw conveyor is used
In addition, transport (lifting) is performed in a substantially vertical direction. [0003] Then, the transfer is performed at such a steep inclination.
In the case of a screw conveyor, the transferred object is a screw blade.
The centrifugal force based on the rotation of the root pushes the inner surface of the casing.
The transfer was being performed with the attachment. [0004] SUMMARY OF THE INVENTION
According to the conveyor, the conveyed material is in the casing by centrifugal force.
Being almost vertically raised while pressed against the surface
And therefore the filling rate in the casing decreases
Conveyance efficiency deteriorates, and the conveyor itself wears faster.
In addition, the screw itself is, for example, 500 RPM.
It is rotated at high speed, so the noise during operation is loud
There was a problem. [0005] Therefore, the present invention provides a screen having a high transfer efficiency.
The purpose of the present invention is to provide a method for designing a tandem type transfer device.
You. [0006] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
The method for designing a screw-type transfer device according to the present invention
Screw is rotatable in an inclined cylindrical casing
Screw conveyor for loading and pushing
Screws are placed in a cylindrical casing arranged almost horizontally.
Screw conveyor for pushing, which is arranged rotatably
And the screw conveyor for pushing
Push the conveyed object into the screw conveyor for loading and unloading
A state in which the load is filled in the inclined cylindrical casing
Of screw-type transfer device designed for unloading
The rotation axis of the screw in the cylindrical casing
Balance in the direction of rotation and screw rotation in the circumferential direction
The sheath filled in the cylindrical casing obtained from the balance of the force
The pressure (PL), The following equation
When the load is filled in the casing,L≧ 0
Of the discharge angle θ and the inclination
Need to show the relationship with the required pressure in the oblique cylindrical casing
Pressurization curve, discharge angle θ and emission in horizontal cylindrical casing
With the generation pressure curve showing the relationship with the raw pressure,
The emission efficiency, which indicates the relationship between the emission angle θ and the emission efficiency η,
Curve, and based on the above emission efficiency curve, the specified emission efficiency
The discharge angle corresponding to the discharge rate
From the required pressure curve above, determine the pressure required for lifting,
Apply the generated pressing force equal to or higher than this pressing force
It is generated on a conveyor and
The above generated pressure curve and discharge efficiency curve according to the applied pressure
From the discharge efficiency of the screw conveyor
And the screw conveyor for lifting and pressing
Of each screw on screw conveyor
From the relationship between each discharge efficiency and the design transport amount
is there. [0007] (Equation 2) However, the meanings of the symbols in the above formula are as follows.
You. C: constant = (Db-2H) / Db Db: Screw outer diameter E: constant = (Db-H) / Db H: Screw groove depth K: lateral pressure coefficient = (1-sinTwoφi/ 1 + sinTwoφi) L: Screw conveyor effective length PL: Pressure at conveyor length L PO: Pressure at the conveyor inlet e: Screw blade thickness t: Screw pitch αb: Torsion angle of screw outer diameter αm: Torsion angle of screw average diameter αr: Screw axis diameter torsion angle θ: discharge angle φ: Incline angle of screw conveyor μb: Coefficient of friction between the transferred object and the inner surface of the cylindrical casing μs: Coefficient of friction between transferred object and screw blade surface Respectively. [0008] According to the above design method, the transferred object is full.
From the formula that expresses the pressure inside the cylindrical casing
From the required pressurization curve with the obtained screw,
Need for screw conveyors for freight for efficiency
Calculate the pressing force and calculate the screw
And the pressing force exceeding this required pressure
To drive the screw conveyor for pressing
More efficient transport with the transported object filled
It can be done reliably. That is, inside the cylindrical casing
Compared to the case of transporting conveyed objects with a gap
And can be pumped at low speed,
Good transport efficiency, little wear between machines, and low noise
A small number of screw-type transfer devices can be obtained. [0009] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The method for designing a screw-type transfer device is shown in FIGS.
I will explain. First, a screw-type transfer device according to the present invention
Will be described with reference to FIG. 1 and FIG. this
The screw-type transfer device 1 is, for example, a hold 2 a of a cargo ship 2.
The granular material (an example of the material to be transported) J
Above) To discharge to the storage hopper 3 provided in G
Of the cargo handling device 4 and is arranged in a substantially vertical direction.
To transport the granular material J from below to above (hereinafter referred to as “lifting”).
Screw conveyor 5 for transport and almost horizontal direction
In the lower part of the screw conveyor 5 for freight
Screw conveyor 6 for forcing powders into granules
It is composed of The cargo handling device 4 is docked at the quay G.
Traveling on guide rails provided along the freighter 2
And the traveling frame 11 is
And above the quay
Girder member 12 extended on the cargo ship 2
A support member (not shown) suspended from the tip of the
Screw conveyor 5 supported by
Provided at the lower end of the support member, the powder J in the hold 2a is removed.
A collecting machine 13 for collecting by a plurality of buckets 13a;
The granular material J collected by the collecting machine 13 is used for the above-mentioned transportation.
Pushing screw for pushing into screw conveyor 5
Turmeric conveyor 6
Transferred to the upper part by screw conveyor 5
Belt conveyor that transports body J to quay G horizontally
And the powder and granules conveyed by the belt conveyor 14
A chute 15 for guiding J to the storage hopper 3;
It is composed of Next, a screw for conveying the granular material J
The c-type transport device 1 will be described with reference to FIG. Note that this
The screw-type transfer device 1 is a screw conveyor for unloading.
5 and a screw conveyor 6 for pushing.
First, the screw conveyor 5 for lifting is explained.
I do. [0013] That is, the screw conveyor for lifting
5 is a cylindrical casing supported by the support member in the vertical direction
21 and rotatably disposed in the cylindrical casing 21.
And a shaft (hereinafter also referred to as a screw shaft) 22
A blade portion (hereinafter also referred to as a screw blade) 2 on the outer periphery of a
2b screw for lifting (screw with shaft)
22) and rotate the screw 22 for lifting.
And a rotation driving device 23 for driving the motor. In addition,
As you can see from Fig. 2, twist the long screw so much
Rotate in three places to rotate without
ing. Of course, the cylindrical casing at each of these rotation points
The screw 21 is fixed to the outer periphery of the screw 22 for lifting.
When the rotating rings (not shown) are provided rotatably,
In both cases, these rotating rings are composed of the transmission shaft 24 and the gear mechanism.
25, and is rotationally driven by one electric motor 26.
You. Needless to say, without passing through the transmission shaft and gear mechanism,
Arrange several motors, each with a screw for lifting.
You can also rotate the window. Next, the screwing screw conveyor 6 is
It is placed horizontally in the horizontal direction, and the front end is
Lower end supply port 2 of cylindrical casing 21 of Ryu conveyor 5
1a, and a supply port 31a for the granular material is formed at the rear end.
The formed cylindrical casing 31 and the cylindrical casing 3
1 that is rotatably arranged in
A screw 32 for pushing formed in a bon shape and this pushing
Screw 32 for rotation using a rotating ring (see FIG.
(Not shown) via a gear mechanism.
It is composed of Here, each of the screws 22 and 32 is turned.
The configuration of the rotating rotating ring will be briefly described. This rotating ring
In the configuration using a screw blade, a predetermined width and
Fix the rotating ring formed
The rotatable ring is rotatably supported on the cylindrical casing side, and
Then, this rotating ring is connected to a ring gear provided on its outer peripheral surface.
That is rotated by an electric motor through
You. By the way, as described above, the gist of the present invention
Is the cylindrical casing 21 of the screw conveyor 5 for lifting.
Apply pressure to the transported object supplied into the lower part of the
By filling the entire inside of the housing 21
Efficient and low-speed transfer, that is, low-noise transfer
It is an object of the present invention to provide such a device, particularly a design method thereof. Designing such a screw conveyor
In this case, it is important to
The pressurized state, ie, the pressure state (also referred to as the transfer pressure)
Therefore, the present inventor has set the pressure state of the transferred object.
Elucidated theoretically, at any position in the cylindrical casing
Derives a formula that expresses the pressure of
Based on the specifications (specifications) of the screw conveyor
It is something that has been done. Hereinafter, the screw is rotatably arranged.
Calculate the pressure of the transferred object filled in the cylindrical casing
How to derive the calculation formula will be described. Here, the target
Transport direction from horizontal to lead
To be able to be applied to the first one,
For generalization, it is described as a screw conveyor with a shaft.
The objects to be conveyed are powders,
Friction acts between the screw conveyor
Apply to things. In order to simplify the equation, the following assumptions are made.
I am. The conveyed object (powder and granular material) in the cylindrical casing
Is in contact with The pressure is determined by the length (x) of the groove in the screw blade.
Function. Contact between the conveyed object and the screw conveyor side
The coefficient of friction with the surface is constant over the entire length, independent of pressure.
It is fixed. Ignore the gap between the screw outer diameter and the cylindrical casing
You. Transportation in the groove of the screw blade
Things work as plugs. Here, the symbols used in the following formulas are explained
I do. [Explanation of symbols] C: constant = (Db-2H) / Db Db: Screw outer diameter Dm: Average screw diameter Dr: Screw shaft diameter (Hole of ribbon screw blade)
Diameter) E: constant = (Db-H) / Db H: Screw groove depth K: lateral pressure coefficient = (1-sinTwoφi/ 1 + sinTwoφi) L: Screw conveyor effective length PL: Pressure at conveyor length L PO: Pressure at the conveyor inlet R: Screw radius W: Effective width of screw blade e: Screw blade thickness t: Screw pitch αb: Torsion angle of screw outer diameter αm: Torsion angle of screw average diameter αr: Screw axis diameter torsion angle γ: Bulk density of transferred object η: Emission efficiency θ: discharge angle φi: Internal friction angle of transferred object φ: Incline angle of screw conveyor μb: Coefficient of friction between the transferred object and the inner surface of the cylindrical casing (ρb
= Tan-1μb) μs: Coefficient of friction between transferred object and screw blade surface (ρs=
tan-1μs) Subscript b: Screw outer diameter fp: Screw side pushing side ff: Screw side pulling side m: Screw average (center) diameter r: Screw root diameter FIG. 3 shows one pitch of the blade portion 42 of the screw 41.
Minute, that is, the cover filled in the groove 43 of the screw blade.
Shows the equilibrium state of static forces acting on a small part
ing. [0022] In the state in which the conveyed objects such as powder and granules are filled
When transporting, between the transported object and the screw 41
Between the frictional force acting on the screw and the thrust of the screw 41
The engagement (balance) becomes dominant. First, consider the balance of force in the screw axis direction.
I can. In the balanced state, the sum of the component forces in the rotation axis direction is zero.
It is expressed by the following equation (1). [0024] [Equation 3] Here, lateral pressure coefficient (horizontal direction of force acting in the vertical direction)
Is expressed as K), the following equation (2) is obtained.
Can be [0025] (Equation 4) Circumferential Length of Blade 42 in Screw 41 and Screw
The following equation (3) is obtained from the geometrical relation in itself.
It is. [0026] (Equation 5) Substituting the relationship of equation (3) into equation (2) above gives the following:
Equation (4) is obtained. [0027] (Equation 6) The above equation (4) is replaced with the following equation (5) and rearranged.
And the following equation (6) is obtained. [0028] (Equation 7) Next, considering the balance of force in the screw rotation direction,
It looks like below. The component force in the direction perpendicular to the screw axis is
And the sum is zero,
Equation (7) is obtained. Equation (7) is divided by R
I have. [0030] (Equation 8)Further, the coefficient of the equation (7) is represented by a symbol shown in the following equation (8).
By replacement, equation (9) is obtained. [0031] (Equation 9) By dividing the above equation (9) by the equation (6), the following equation (10) is represented by k.
When arranged and arranged, the following equation (11) is obtained. [0032] (Equation 10) Here, the above equation (11) is replaced by the following equation (12) and (1)
By replacing with the symbol shown in the equation (3), the following (1)
4) Equation is obtained. [0033] (Equation 11) By integrating the above equation (14), the initial condition is defined as xb= 0 and P
= P0Then, the pressure P at an arbitrary position (x)xIs below
Expression (15) is used. [0034] (Equation 12) In addition, the dimensional relationship of the screw is expressed by the following equation (16).
Shall be represented. [0035] (Equation 13) By the way, the friction coefficient μ between the transferred object and the cylindrical casingb
And the coefficient of friction μ between the transferred object and the screwsIs different
When changing the direction of the groove on the screw blade,
To convert in the c-axis direction, xb= L / sinαbTo be
And the distance L from the entrance in a common screw with a shaft
Pressure atLIs represented by the following equation (17). [0036] [Equation 14] In addition, screws can be removed from ordinary shaft screws
Ribbon screw without center axis and this ribbon screw
A fixed central shaft (hereinafter referred to as a fixed shaft)
) Is assumed to be inserted.LIs
These are expressed by the following equations (18) and (19), respectively.
In this case, the friction coefficient μ between the transferred object and the cylindrical casingb
And the coefficient of friction μ between the transferred object and the screwsIs almost equal
(Μ). In the case of a ribbon screw; [0038] (Equation 15) When the fixed shaft is inserted into the ribbon screw; [0039] (Equation 16) By the way, when the transported object (powder and granular material) is filled, for example, lead
Directly upward (although not necessarily vertical)
The pressure P in the cylindrical casingLIs at least
Must be positive or "zero". That is, in equation (17), φ = 90
P with degreeLEquation as simple as the following equation (20)
And the condition that the value of equation (20) is positive
Thus, the following equation (21) is obtained. [0041] PL= P0× S−T × (S-1) (20) In equation (20), S is the exp of the right-hand side of equation (17).
T indicates the front part of the second term on the right side of equation (17).
are doing. Where PLIf ≧ 0, the following (21)
An expression is obtained. P0≧ T × (1-1 / S) (21) Here, since (1 / S) ≒ 0, the following equation (22) is obtained.
can get. P0≧ T (22) In the above equation (22), P0= T
The graph, that is, the required
The pressure is shown in FIG. 4 (the conditions are shown in the figure), and more specifically
Is a screw conveyor with a vertical axis where φ is 90 degrees.
The case is shown in FIG.
The case of a screw-shaped screw conveyor is shown in (b).
Vertical ribbon-shaped screw conveyor with a twist φ of 90 degrees
(C) shows a case where the fixed shaft body is inserted at the center of (b).
In FIG. 4, the horizontal axis indicates pressure, and the vertical axis indicates discharge angle θ (described later).
Is shown). Further, in the same manner as described above,
Pressing force at Ryu Conveyor 6 (It is also the pushing force.
Below, referred to as the generated pressure) by equation (17).
Can be. In this case, φ in Expression (17) is set to 0 degree. FIGS. 4D and 4E show a pressing screw.
The pressure generated at the conveyor 6 is shown.
(D) Pressure generated by screw conveyor with horizontal shaft
(E) on the horizontal ribbon screw conveyor
This shows the generated pressure. FIG. 4F shows a screw conveyor.
Curve showing the relationship between the discharge angle θ and the discharge efficiency η
is there. The above discharge efficiency η is (actual discharge of screw conveyor
Output / theoretical discharge of the screw conveyor).
It is expressed by equation (23). [0047] [Equation 17]   η = tan θ / (tan θ + tan αb) ・ ・ ・ (23) Here, FIG. 5 shows the relationship between the discharge efficiency η and the discharge angle θ of the transferred object.
Show the relationship. In FIG. 5B, the particles at point A
When the Ryu moves to point A 'in one rotation, the particles are
Has shifted by one pitch t, the emission efficiency η becomes
1.0. However, screw and cylindrical casing
The particles at point A have moved to point B due to friction between the particles and the particles.
Then, the moving distance of the particles becomes ηt, and the emission efficiency η
Is smaller than 1.0. At this time, the discharging directions of the particles are point A and point B.
And a cross section perpendicular to the screw axis.
The angle formed is θ, and this θ is called the discharge angle. Also,
FIG. 5 (a) shows a development view of the screw blade,
The particle at point A moves to point B with one rotation of the screw,
The direction will have an angle θ. Then, the AC is applied outside of one rotation of the screw blade.
Perimeter (πDb), ΠDb= Ηt (cotαb+
cotθ), t = πDbtanαbΗ is above
It can be expressed by equation (23). Further, the discharge efficiency η is expressed as (2
The expression 3) is obtained by rotating the screw as shown in the following expression (24).
The number of turns can be represented by n. [0052] (Equation 18)   η = tan θ / (tan θ + tan αb)     = Q / {(π (Db Two-Dr Two) / 4) (te) n} (24) However, equation (24) shows the case of a screw with a shaft.
In the case of a ribbon screw, (π (D
b Two-Dr Two) / 4) is (πDb Two/ 4). That is, from the above equation (24), the discharge efficiency
If you know η and theoretical emission Q, the screw rotation speed
n can be determined. Where Db, T, e
The dimensions related to the ryu, depending on, for example, the transfer capacity
Is almost fixed, and if you change it,
If determined together with the rotation speed n so as to satisfy the efficiency η,
Good. Here, using the graph shown in FIG.
Screw conveyor and push screw conveyor
A description will be given of an efficient design method. Here,
Is a screw conveyor with a shaft as a screw conveyor for lifting.
Turmeric conveyor shall be used.
Using a ribbon-shaped screw conveyor as the conveyor
And First, when designing a screw conveyor,
First, theoretical emissions Q based on the specifications and their emissions
The efficiency η is, for example, Q1And η1Is determined (set). You
Then, from the curve of the emission efficiency η shown in FIG.
Constant value η1Discharge angle θ at1Is obtained, and this θ1Corresponding to
Required by screw conveyor with vertical shaft
The force ΔP is calculated from the curve (a) by ΔP1Do you know
You. That is, a screw conveyor with a vertical shaft
Necessary for pushing the powdered material
Pressing force, i.e. the starting force on the screw conveyor
Raw pressure is ΔP1It is a condition that it is greater than
4 (e), the ribbon-shaped screw conveyor is generated.
From the pressure curve, ΔP1Emission efficiency η corresponding toTwoAnd discharge angle
θTwoIs found. The screw for lifting thus obtained
Ejection in turmeric conveyors and screw conveyors for pressing
Output efficiency η1And ηTwoFrom equation (23), based on
Screw rotation speed n1And nTwoIs required. The rotation speed n1And nTwoGet
To determine the dimensions of each part of the screw
Next, a rotation driving unit, for example, an electric motor is selected, and the rotation speed
1And nTwoThen you can drive. This rotation speed n1The cargo handling equipment described above
Screw in the screw-type transfer device 1 of the device 4
While operating the c22, the rotation speed nTwoPush in
When the screw 32 is rotated, the powder particles in the hold 2a
Screw conveyor 5 for lifting J with required pressure
Side of the tubular casing 2
1. It is possible to reliably discharge the granular material J in a state filled with
it can. In other words, as in the conventional case,
Compared to the case where cargo is transported with a gap
About / 10 (for example, about 500 to 40 rotations)
Can be transported at a rotation speed of
Good transport efficiency, little wear between machines, and low noise
It is possible to provide a small number of screw-type transfer devices. Here, each screen is calculated using specific numerical values.
The pressure in the window is compared and examined. However, comparison
The screw dimensions to be considered are as follows. Screw outer diameter: Db= 1.0 Screw shaft diameter (hole diameter of ribbon-shaped screw blade): D
r= 0.4Db Screw pitch: t = 1.0Db Screw blade thickness: e = 0.07Db Screw blade height: H = 0.3Db Screw conveyor length: L = 20Db Coefficient of friction: μb= Μs= 0.5 Internal friction angle: φi= 25 ° In FIG. 4, for example, a vertical ribbon-shaped screw conveyor
When the discharge efficiency is set to 0.33, that is, the discharge angle θ
When operating at 9 degrees, the required pressure PRIs about 1.3γ
DbAnd γ is 1.2 t / mThreeAnd DbIs 0.3m
The required pressure PRIs 0.00459 MPa
(1.3 × 1.2 × 0.3 = 0.468 t / mTwo= 0.
0468 kg / cmTwo). On the other hand, a screw-con
Similarly, if the discharge efficiency is 0.33 and the discharge angle θ is 9
When operating in degrees, the required pressure PRIs about 5γDbTona
And γ is 1.2 t / mThreeAnd DbIs 0.3m
Is the required pressure PRIs 0.0176 MPa (5 × 1.2
× 0.3 = 1.8 t / mTwo= 0.18kg / cmTwo)
Therefore, the required pressure is
3.8 times that of the That is, when the emission efficiency η is the same,
For screw conveyors with a vertical axis, ribbon
If there is no large pressing force compared to a conveyor,
You can see that it cannot be sent. FIG. 4 shows that a screw shaft with a vertical shaft
In case of conveyor, if discharge angle θ exceeds 10 degrees, necessary pressurization
Force PRSuddenly grows larger, so a screw
If the discharge angle θ at the conveyor is around 10 degrees is the economic upper limit
It is considered that the discharge efficiency η at this time is 0.36. On the other hand, a ribbon-shaped screw conveyor and
Ribbon-shaped screw conveyor with fixed shaft inserted at the center
When the discharge angle θ exceeds 15 degrees, the required pressure PR
And the emission angle θ is around 20 degrees is the economic upper limit.
It is thought that. The emission efficiency η at this time is 0.54
You. Such a screw conveyor for lifting (vertical)
Except for the example of a screw conveyor with a straight shaft)
Means that the discharge efficiency η is 0.1 to 0.6 (for discharge angle θ, 2 degrees
It is preferable to operate in the range of (.about.25 degrees). Next, the screw conveyor for pushing is described.
This will be described using specific numerical values. Push-in screw
In the conveyor, the pressure PLBut the screw for the transportation
Required pressure P of turmeric conveyorRDriving to be bigger
Is performed. In FIG. 4, a vertical ribbon-shaped screw
The same pressure as the required pressure at the discharge angle of 9 degrees of the conveyor
And a ribbon-shaped screw with a fixed shaft inserted in the center
When the conveyor is operated, the vertical ribbon screw conveyor
In contrast to the emission efficiency η of
Fixed shaft is inserted at the center to generate the required pressure
Discharge efficiency of ribbon-shaped screw conveyor is 0.4
2, a ribbon-shaped screen with a fixed shaft inserted in the center
It can be seen that the Ryu Conveyor has better discharge efficiency. In addition, a screw conveyor with a vertical shaft
Water that generates the required pressure when operating at a discharge angle of θ
For screw conveyor with flat shaft, discharge angle θ is 11 degrees
And the emission efficiency η is 0.38, whereas the horizontal ribbon
Screw conveyor, discharge angle is 25 degrees, discharge
Efficiency 0.6, need screw conveyor with vertical axis
The applied pressure will be satisfied. This is a horizontal ribbon
Screw conveyor can be downsized.
ing. Conversely, the vertical ribbon screw conveyor is discharged
Driving with an angle of about 23 degrees and an emission efficiency of about 0.6
Wear. In addition, a ribbon-shaped switch with a fixed shaft inserted in the center
When operating the screw conveyor at a discharge angle of 9 degrees, the discharge
When the exit angle θ is 40 degrees, the emission efficiency η is 0.8,
Screw conveyor with a fixed shaft inserted into the
Can operate more efficiently. In the above embodiment, the lifting
A screw with a shaft has been described as the screw 22 for feeding.
But with a fixed shaft in the ribbon screw or in the center
Ribbon-shaped screw which may be
Ribbon screw has been described as screw 32
However, a screw with a shaft may be used. Further, the screw according to the above embodiment
As shown in Fig. 2, in the case of the transport type,
To be transported on the screw conveyor 5 for transport
Screw-in for horizontal push-in for pushing in the horizontal direction
Although one bearer 6 is provided, for example, as shown in FIG.
Screw conveyor 6A for pushing in the direction and lifting
Between the screw conveyor 5
The screw conveyor 6B for inclined pushing is provided.
May be. That is, the transferred object, the cylindrical casing and
Coefficient of friction μ between screw and screw and ratio of transferred object
If the weight γ increases, use a screw conveyor for
The pressure in the layer 5 is zero or more (PL≧ 0)
Pressure P for0Is excessive, but as described above
The screw conveyor for pushing
Better able to cope with such excessive pushing pressure
You. Also, the screw conveyor 6B for tilting and pushing.
Moves the movable joint 51 to the screw conveyor 5 for lifting.
Screw conveyor 6A for horizontal pushing
To the movable joint 52 with respect to the screw conveyor 6B for pushing
Are connected to each other so that they can swing freely.
Between Ryu Conveyor 5: 6B and 6B: 6A, each other
Cylinder devices 53 and 54 for adjusting the force are provided to
Handles any shipment posture (loading state)
It is configured to be able to. [0073] As described above, the screw type transfer of the present invention is carried out.
According to the design method of the equipment,
The screen obtained from the calculation formula that expresses the pressure in the cylindrical casing
From the required pressurization curve for Ryu, it is possible to
Required pressure on the screw conveyor for unloading
The screw rotation speed from the discharge efficiency curve.
And press with a pressing force that exceeds this required pressing force.
Transported by driving the screw conveyor
It is necessary to carry out efficient and reliable
Can be. That is, as in the conventional case,
Compared to lifting a conveyed object with a gap inside
And can be pumped at low speed,
Good transport efficiency, little wear between machines, and low noise
It is possible to provide a small number of screw-type transfer devices.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態におけるスクリュウ式搬送
装置の使用状態を示す側面図である。 【図2】同スクリュウ式搬送装置の断面図である。 【図3】同スクリュウ式搬送装置の筒状ケーシング内で
の圧力を求めるための原理を説明するスクリュウの要部
拡大図である。 【図4】同スクリュウ式搬送装置の各筒状ケーシング内
での必要加圧曲線および発生加圧曲線並びに排出効率曲
線を示すグラフである。 【図5】同スクリュウ式搬送装置における排出効率と排
出角との関係を説明する図である。 【図6】同スクリュウ式搬送装置の変形例における使用
状態を示す側面図である。 【符号の説明】 1 スクリュウ式搬送装置 5 揚送用スクリュウコンベヤ 6 押込用スクリュウコンベヤ 21 筒状ケーシング 21a 供給口 22 揚送用スクリュウ 26 電動機 31 筒状ケーシング 32 押込用スクリュウ 33 電動機
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view showing a use state of a screw-type transfer device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the screw-type transfer device. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the screw for explaining a principle for obtaining a pressure in a cylindrical casing of the screw type transport device. FIG. 4 is a graph showing a required pressurizing curve, a generated pressurizing curve, and a discharge efficiency curve in each tubular casing of the screw-type transfer device. FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a discharge efficiency and a discharge angle in the screw-type transfer device. FIG. 6 is a side view showing a usage state in a modified example of the screw-type transfer device. [Description of Signs] 1 Screw-type transfer device 5 Screw conveyor for lifting and feeding 6 Screw conveyor for pushing 21 Cylindrical casing 21a Supply port 22 Screw for lifting 26 Electric motor 31 Cylindrical casing 32 Screw for pressing 33 Electric motor

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】揚送用スクリュウが傾斜された筒状ケーシ
ング内に回転自在に配置されてなる揚送用スクリュウコ
ンベヤと、押込用スクリュウがほぼ水平に配置された筒
状ケーシング内に回転自在に配置されてなる押込用スク
リュウコンベヤとを有し、且つこの押込用スクリュウコ
ンベヤにより、上記揚送用スクリュウコンベヤ内に、被
搬送物を押し込み上記傾斜筒状ケーシング内にて被搬送
物が充満した状態で揚送を行うようにしたスクリュウ式
搬送装置の設計方法であって、 筒状ケーシング内のスクリュウの回転軸心方向での力の
釣合およびスクリュウの回転円周方向での力の釣合から
得られる筒状ケーシング内で充満された被搬送物の任意
位置での圧力(PL)を示す下記式を、筒状ケーシング
内で被搬送物が充満されてPL≧0であるという条件を
用いて変形することにより、 排出角θと傾斜筒状ケーシング内での必要加圧力との関
係を示す必要加圧曲線、および排出角θと水平筒状ケー
シングでの発生加圧力との関係を示す発生加圧曲線を求
めるとともに、上記排出角θと排出効率ηとの関係を示
す排出効率曲線を求め、 上記排出効率曲線に基づき、所定の排出効率に対応する
排出角を求めるとともに、この排出角に応じて上記必要
加圧曲線から揚送に必要な加圧力を求め、 この加圧力以上の発生加圧力を、上記押込用スクリュウ
コンベヤにて発生させるようにするとともに、この発生
加圧力に応じて、上記発生加圧曲線および排出効率曲線
から、当該押込用スクリュウコンベヤにおける排出効率
を求め、 さらに上記揚送用スクリュウコンベヤおよび押込用スク
リュウコンベヤにおける各スクリュウの回転数を、各排
出効率と設計搬送量との関係から求めることを特徴とす
るスクリュウ式搬送装置の設計方法。 【数1】 但し、上記式中における記号の意味は、下記の通りであ
る。 C:定数=(Db−2H)/Dbb:スクリュウ外径 E:定数=(Db−H)/Db H:スクリュウ溝深さ K:側圧係数=(1−sin2φi/1+sin2φi) L:スクリュウコンベヤ有効長さ PL:コンベヤ長さLにおける圧力 PO:コンベヤ入口における圧力 e:スクリュウ羽根厚 t:スクリュウピッチ αb:スクリュウ外径のねじれ角 αm:スクリュウ平均径のねじれ角 αr:スクリュウ軸径のねじれ角 θ:排出角 φ:スクリュウコンベヤの傾斜角 μb:被搬送物と筒状ケーシング内面との摩擦係数 μs:被搬送物とスクリュウ羽根面との摩擦係数 をそれぞれ表す。
Claims: 1. A screw conveyor in which a screw for lifting is rotatably arranged in an inclined cylindrical casing, and a cylindrical screw in which a screw for pushing is arranged substantially horizontally. A pushing screw conveyor rotatably arranged in the casing, and the pushed screw conveyor pushes the object to be conveyed into the lifting screw conveyor to cover the object in the inclined tubular casing. A method for designing a screw-type transfer device in which lifting is performed in a state in which a conveyed object is full, wherein a force is balanced in a rotational axis direction of the screw in a cylindrical casing and a screw is rotated in a circumferential direction of the screw. the following formula shows the pressure (P L) at any position, the transported object in the cylindrical casing filling of the transported object, which is filled with the cylindrical casing resulting from force balance It is by deforming with a condition that is a P L ≧ 0, the required pressurization curve showing the relationship between the required pressure at the inclined cylindrical casing and the discharge angle theta, and a discharge angle theta and a horizontal tubular In addition to obtaining a generated pressurization curve indicating a relationship between the generated pressure in the casing and a discharge efficiency curve indicating a relationship between the discharge angle θ and the discharge efficiency η, a predetermined discharge efficiency is determined based on the discharge efficiency curve. In addition to obtaining the corresponding discharge angle, the pressing force required for lifting is calculated from the required pressurizing curve according to the discharging angle, and the generated pressing force equal to or higher than this pressing force is generated by the screwing screw conveyor. According to the generated pressurizing force, the discharge efficiency of the pushing screw conveyor is obtained from the generated pressurizing curve and the discharging efficiency curve. A method for designing a screw-type transfer device, wherein a rotation speed of each screw in a screw-in screw conveyor is obtained from a relationship between each discharge efficiency and a designed transfer amount. (Equation 1) However, the meanings of the symbols in the above formula are as follows. C: constant = (D b -2H) / D b D b: screw outer diameter E: constant = (D b -H) / D b H: screw groove depth K: lateral pressure coefficient = (1-sin 2 φ i / 1 + sin 2 φ i ) L: screw conveyor effective length P L : pressure at conveyor length L P O : pressure at conveyor inlet e: screw blade thickness t: screw pitch α b : screw angle α m of screw outer diameter: Torsion angle of screw average diameter α r : Torsion angle of screw shaft diameter θ: Discharge angle φ: Slope angle of screw conveyor μ b : Coefficient of friction μ between transferred object and inner surface of cylindrical casing μ s : Transferred object and screw blade It represents the coefficient of friction with the surface.
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