JP2016037341A

JP2016037341A - 粉粒体搬送装置

Info

Publication number: JP2016037341A
Application number: JP2014160281A
Authority: JP
Inventors: 敏郎片桐; Toshiro Katagiri
Original assignee: KATAGIRI TEKKOSHO KK
Current assignee: KATAGIRI TEKKOSHO KK
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: JP6529227B2

Abstract

【課題】粒子の細かな粉粒体の搬送用として用いるロータリーバルブにおいて、ケーシングとローターとの隙間へ侵入した粉粒体を効果的に逃がし、粉粒体による磨耗を効果的に抑制できるようにする。【解決手段】ローター軸１４に複数のローターブレード１２を有するボス１１と、ボス１１より経大なスリーブ１５とを連設させて固定し、スリーブ１５をケーシング２の貫通孔２０に貫通させ、ボス１１とスリーブ１５の境界部分がスタフィングボックス６と面一に連続するようにローター軸１４を軸支する。貫通孔２０とスリーブ１５との隙間がローター軸１４の回転に伴って動的隙間となるように、スリーブ１５，１５の外周面に凹部２５と凸部２６が断続的に並べて形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、粉粒体を搬送する粉粒体搬送装置、特に粒度が極めて細かく磨耗性を持つ紛体を粉粒体装置の入口、出口で圧力差のある条件下で使用する粉粒体搬送装置に関する。

従来から粉粒体などを連続して定量供給（定量排出）する粉粒体搬送装置としてロータリーバルブが用いられている。このロータリーバルブは、例えば特許文献１で開示されているように、上下を開口したケーシング内に複数枚のローターブレードを放射状に取り付けたローターを回転自在に軸支し、そのローター軸をモータなどの駆動手段によって回転させ、重力によって上部開口に落下供給される粉粒体を、各ローターブレード間に形成された収容空間内に保持して下部開口から排出させている。

このような、ロータリーバルブは、ローター回転数の変更で容易に供給量を制御出来る機能を持ち、各種の粉粒体の定量供給として広く用いられているが、ケーシング内が高圧となる環境下で使用する場合、ケーシング内の圧力によって内部の粉粒体がケーシング外に漏れ出さないように、例えば、特許文献２及び特許文献３などで提案される高シールロータリーバルブが知られている。これらの高シールロータリーバルブは、ケーシングを高気密でシールする構造として、ローター軸に固定したローターを挟むようにローター軸の軸方向に間隔をおいて一対のサイドプレートを固定するとともに、その各サイドププレートの外面に接触させる漏洩防止リングを設け、この漏洩防止リングを加圧空気によって前記各サイドプレートの外面に圧接させるように構成している。

特許文献２、３で示すサイドプレートを備えたロータリーバルブは、サイドプレートが同一面内をエンドレスに回転するため、サイドプレートと、このサイドプレートと対向するケーシングの内周面とのクリアランスに侵入した粉粒体が逃げられず、圧密されてローターのブレーキとなり、その摩擦熱によってサイドプレートやケーシングが擦れて早期に損傷してしまう。このような、サイドプレートとケーシングとのクリアランスに侵入した粉粒体を逃がすための技術として例えば、特許文献４には、サイドプレートの外周面に位置して、その内側寄りと、外側寄りに交互にスリットを形成し、サイドプレートの外周面とケーシングの内周面との間のクリアランスに侵入した粉粒体を逃がすように構成したロータリーバルブが提案されている。

特開２００１−３１５９６２号公報特開平１−１９７２２５号公報特開２００６−７６７６６号公報特開２００１−２２５９５６号公報

ところで、ロータリーバルブとして特許文献２〜４のようなサイドプレートを有しないオープン型のローターもある。このようなオープン型ローター１００は、例えば、図９に示すように、複数のローターブレード１０２を放射状に固定した中空状のボス１０１を設け、このボス１０１をローター軸１０３に外装し、ボス１０１とローター軸１０３にキー溝を形成し、そのキー溝にキー（何れも図示せず）を嵌合することによって、ボス１０１とローター軸１０３とを一体的に回転させている。そして、スタッフィングボックス１０４に形成する貫通孔１０５にローター軸１０３を挿通し、そのローター軸１０３をベアリングなどに軸受部材によって軸支してローターブレード１０２をローター室内に回転自在に配置している。

このようなローター１００の両側を開放させたオープン型のローター１００は、放射状のローターブレード１０２の左右側縁がスタッフィングボックスグ１０４と対向する構造であるため、ローター１００の回転によって、スタッフィングボックス１０４と各ローターブレード１０２との隙間が動的（以後、これを固定されない隙間、すなわち動的隙間という）に変化し、構造的にスタッフィングボックス１０４と各ローターブレード１０２間のクリアランスに粉粒体は溜まることない。しかし、オープン型ローター１００において、ローターブレード１０２を固定した中空状のボス１０１をローター軸１０３に外装し、このローター軸１０３をスタッフィングボックス１０４に形成する貫通孔１０５に挿通する場合、図９に示すように、スタッフィングボックス１０４の内面側において、構造的にボス１０１とローター軸１０３との境界部分で段差が生じ、この段差によって生じるボス１０１の外端面とスタッフィングボックス１０４の内壁との間のクリアランスａは、ローター１００が回転しても、常に一定で変化しない（以後、これを固定された隙間、すなわち静的隙間という）。このため、静的隙間であるボス１０１とスタッフィングボックス１０４との間のクリアランスａに粉粒体が入り込むと、静的隙間を形成しているクリアランスａにロータリーバルブが機能する時に生じる入口、出口の圧力差によって粉粒体が高速で通過するようになり、クリアランスａを構成しているボス１０１とスタッフィングボックス１０４を磨耗させる。さらに、ローター１００の周りから下方に落下しようとする粉粒体が起こす空気（気流）の流れと、ローターに入ろうとする空気（気流）とが混ざり、粉粒体の流れによって、ロータリーバルブの供給側と排出側の間に圧力差が生じ、ケーシング内で空気（気流）が混ざり軽くなった粉粒体は、ボス１０１とスタッフィングボックス１０４との間の極めて狭い隙間に入り込み易くなるため、前記粉粒体によるボス１０１とスタッフィングボックス１０４の磨耗は一層、顕著となる。

さらに、ボス１０１とスタッフィングボックス１０４との間のクリアランスａは、貫通孔１０５とローター軸１０３との間のクリアランスａ１と連通しているため、クリアランスａに入り込んだ粉粒体が貫通孔１０５とローター軸１０３との間のクリアランスａ１への侵入し、さらに、ローター軸１０３を封止するグラインドパッキン１０６とローター軸１０３の間に侵入してローター軸１０３のシール性も悪化させる、という課題を有していた。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ローターとスタッフィングボックスとの静的隙間を無くしてローター軸を含むローターとスタッフィングボックスとの間のクリアランスに粉粒体が高速で圧送され、磨耗を起こすことなく、安定的な連続運転が可能な粉粒体搬送装置を提供することを目的とするものである。

請求項１の粉粒体搬送装置は、粉粒体の供給部と排出部とを備えたケーシングと、複数のローターブレードを有して前記供給部と排出部の間において回転自在に設けたローターと、このローターをローター室内からローター室外に挿通するために前記ケーシングに設けられた貫通孔とを具備し、前記ローターと一体的に回転する回転部を前記貫通孔に挿通するとともに、この貫通孔と対向する前記回転部の外周面に該回転部の回転に伴って貫通孔との隙間が断続的に変化する凹部を形成し、前記貫通孔と前記回転部との間のクリアランスを凹凸状としたことを特徴とする。

請求項２の粉粒体搬送装置は、前記ローターブレードを固定した中空状のボスをローター軸に固定するとともに、前記回転部として中空状のスリーブを前記ボスと連設して前記ローター軸に固定し、このスリーブを前記ボスより径大に形成するとともに、そのボスとスリーブとの境界部分が前記ケーシングの内壁面とほぼ面一に連続するように前記スリーブを前記貫通孔に挿通させ、この貫通孔の内周面に対向する前記スリーブの外周に前記凹部を形成したことを特徴とする。

請求項３の粉粒体搬送装置は、前記隣接する凹部間の凸部が前記ローターブレードに対応するように前記凹部を形成するとともに、この凹部を前記スリーブの内端に開口するように形成したことを特徴とする。

請求項４の粉粒体搬送装置は、前記ボスと前記スリーブとが一体化した回転部を前記ローター軸に設けたことを特徴とする。

請求項５の粉粒体搬送装置は、前記回転部をローターブレードで構成し、この各ローターブレードを前記ケーシングに形成する貫通孔に挿通して、ローターブレードの両端をローター室外に配置するとともに、各ローターブレードを一体化する円板状のサイドプレートと、このサイドプレートから前記各ローターブレードと連続するように軸方向に連設する円筒部とを設け、この円筒部を軸封部材で封止したことを特徴とする。

本発明の粉粒体搬送装置によれば、回転部を貫通孔に挿通してローターブレードをローター室内に回転自在に配置すると、ローターの回転に伴って回転部の外周に形成する複数の凹部が回転し、この凹部によって貫通孔に内周面と回転部との間のクリアランスが動的に変化する。これにより、ローターとケーシングとのクリアランスに粉粒体が高速で圧送され、磨耗を起こすことなく、粉粒体の摩擦熱によるケーシングの内壁や軸封部分の損傷を効果的に防止することができる。

本発明の実施例１を示すロータリーバルブを正面方向から見た断面図である。同上、ロータリーバルブを側面方向から見た部分断面図である。同上、ローターとスリーブの分解斜視図である。同上、要部の拡大断面図である。同上、周方向から見た貫通孔部分の断面図である。本発明の実施例２を要部の拡大断面図である。同上、ローターの斜視図である。本発明の実施例３を要部の斜視図である。従来例を示す要部の拡大断面図である。

以下、本発明の粉粒体搬送装置としてロータリーバルブに適用し、具体的な用途としては、燃焼石炭灰の供給機構（排出機構）に用いた場合を例として説明する。

図１から図５を参照して本発明の実施例１を説明する。なお、実施例の説明において、上下方向に関する用語は全ての図においての方向を意味し、左右方向に関する用語は図１においての方向を意味するものとして使用する。

全体構成について図１、図２を参照して説明すると、ロータリーバルブ１は、上下を開口したケーシング２とローター１０とを備え、ケーシング２は、上側開口部を供給口３、下側開口部を排出口４とし、その供給口３と排出口４の間に前記ローター１０が回転する円筒状のローター室５を形成している。このローター室５の左右両側の開口部はケーシング２の側壁として機能する左右一対のスタフィングボックス６，６で密閉されている。

前記ローター１０は、中空状のボス１１の外周に複数のローターブレード１２を放射状に固定して構成され、そのボス１１をローター軸１４に外装し、そのローター軸１４の両端には回転部として前記ボス１１と連続するように中空状のスリーブ１５，１５が外装されている。スリーブ１５，１５とローター軸１４は複数のネジ１６によって一体化され、かつ、ボス１１とローター軸１４は、ボス１１とローター軸１４に形成するキー溝１４Ａにキー１４Ｂを嵌合させてローター軸１４とボス１１とを一体的に回転させている。また、前記ローター軸１４は、前記ローターブレード１２が前記ローター室５内において回転するように、その軸芯を水平方向（図１の左右方向）とし、ローター軸１４に外装したスリーブ１５，１５を前記ローター室５のスタフィングボックス６，６に形成する貫通孔２０から突出させている。

スタフィングボックス６，６にはスリーブ１５，１５の外周をシールする軸封部材として複数のグランドパッキン２１が組み付けられ、スタフィングボックス６，６の外側にはスリーブ１５，１５から突出する前記ローター軸１４を軸支するベアリングユニット２２が固定されている。また、ローター軸１４の一端を前記ベアリングユニット２２から外部に突出させ、その先端部にモータ等の駆動源２３と接続するスプロケット２４を固定している。

このようにローター軸１４には前記ローターブレード１２を放射状に固定したボス１１と、スリーブ１５，１５とが連続して一体的に固定されているが、図４に示すように、スリーブ１５，１５はボス１１より経大に形成され、本実施例においてスリーブ１５，１５は外径がほぼ１５０ｍｍ、ボス１１がほぼ１４０ｍｍに設定され、スリーブ１５，１５とボス１１の径の差によって５ｍｍ程度の段差が生じる。また、スリーブ１５，１５とボス１１の境界部分がスタフィングボックス６，６の内壁と連続し、段差が生じるスリーブ１５，１５の内端面に位置して、段差分に相当する複数の凹部２５がスリーブ１５，１５の周方向に並んで形成されている。この各凹部２５の溝幅（周方向）はボス１１に形成する各ローターブレード１２の間隔に相当し、隣接する各凹部２５の間に形成される凸部２６は各ローターブレード１２に対応し、その板厚に相当する幅を有している。さらに、各凹部２５の深さはスリーブ１５，１５とボス１１との段差分、すなわち、本実施例においては５ｍｍ程度の深さを有するとともに、各凹部２５の軸方向の長さは貫通孔２０と対向する長さに相当する。これにより、スリーブ１５，１５の外周面と各凹部２５の底部が連続し、各凹部２５は貫通孔２０の内周面に臨んで各凹部２５がケーシング２内において開口している。さらに、各凹部２５と凸部２６とが貫通孔２０の内周面と対向して周方向に断続的に形成され、貫通孔２０とスリーブ１５，１５とのクリアランスが凹凸状となる。このため、スリーブ１５，１５の回転によって、貫通孔２０とスリーブ１５，１５とのクリアランスＳ１は動的隙間となる。なお、本実施例においては、貫通孔２０とスリーブ１５，１５とのクリアランスＳ１は概ね０．２ｍｍ、ローターブレード１２とスタフィングボックス６，６とのクリアランスＳは概ね０．１５〜０．２ｍｍである。

以上のように、本発明は、スリーブ１５，１５とボス１１の境界部分がスタフィングボックス６，６の内壁と連続し、スリーブ１５，１５をボス１１より経大に形成することによって図４に示すように、ローター１０の一部を構成するボス１１とローター室５の内壁として機能するスタフィングボックス６，６との間には粉粒体が侵入するような静的隙間は生じない。さらに、図５に示すように、貫通孔２０の内周面と対向するスリーブ１５，１５の外周面に複数の凹部２５を形成してスリーブ１５，１５の周方向において複数の凹部２５と凸部２６が断続的に並び、貫通孔２０の内周面とスリーブ１５，１５の外周面とがローター軸１４の回転に伴って動的隙間となるため、貫通孔２０とスリーブ１５，１５とのクリアランスＳ１に粉粒体が溜り難い構造であり、仮に貫通孔２０とスリーブ１５，１５との間のクリアランスＳＩに粉粒体が侵入したとしても、クリアランスＳＩとスリーブ１５，１５の外周面に形成する凹部２５とが連通し、かつ、凹部２５がローター室５内に開口してため、凹部２５からローター室５内に粉粒体が逃げて排出することができる。このため、前記クリアランスＳ１に侵粉粒体が堆積してローター軸１４のブレーキとして作用し、粉粒体の摩擦によるローター室５内壁を構成するスタフィングボックス６，６やスリーブ１５，１５を軸封するグランドパッキン２１の損傷を防止し、ロータリーバルブの安定した連続運転が可能となる。

図６及び図７は本発明の実施例２を示し、前記実施例１と共通機能を有する部分には共通する符号を付し、重複する部分を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

実施例１では、回転部としてローター軸１４に固定したスリーブ１５，１５を貫通孔２０に挿通させた例を示したが、本実施例においては回転部をローターブレード３１で構成するとともに、ローター室５の側面開口部を側壁部４０で密閉し、この側壁部４０の外面側にグランドパッキン２１を組み付けるスタフィングボックス６を固定している。

すなわち、本実施例ではボス１１に放射状のローターブレード３１を固定し、このローターブレード３１を側壁部４０に形成する貫通孔４１からローター室外に突出させている。また、図６に示すように、本実施例のローター３０は、ローターブレード３１の外側に円板状のサイドプレート部３２を有する構造である。そして、サイドプレート部３２に各ローターブレード３１の側縁を突き当ててサイドプレート部３２と各ローターブレード３１とを一体化するとともに、サイドプレート部３２の外周部から各ローターブレード３１の外縁と連続するように円筒部３３を軸方向に延出するように一体形成し、この円筒部３３の外周をスタフィングボックス６，６に組み付けたグランドパッキン２１で軸封している。また、スタフィングボックス６，６にはローター軸１４の軸受孔３５を形成し、この軸受孔３５の内周面に設けた軸受部材３６によってローター軸１４を回転自在に軸支している。

以上のように構成される本実施例においては、側壁部４０に形成する貫通孔４１に臨んでローターブレード３１が回転自在に配置されている。ローターブレード３１はボス１１に放射状に固定され、隣接するローターブレード３１間に空間部が形成されているため、前記実施例１と同様、貫通孔４１とローターブレード３１とのクリアランスは凹凸状となり、ローターブレード３１の回転に伴って貫通孔４１とローターブレード３１との隙間は動的に変化する。これにより前記実施例１と同様、貫通孔４１とローターブレード３１との間のクリアランスに粉粒体が溜り難くなる。さらに、貫通孔４１内に位置してローター３０の側面開放部がサイドプレート部３２で塞がれ、かつ、サイドプレート部３２と連続する円筒部３３がグランドパッキン２１によって軸封しているため、円筒部３３とグランドパッキン２１との間への粉粒体の侵入も抑制され、粉粒体による軸封部分の損傷をも効果的に防止することができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記各実施例では、ロータリーバルブの用途として、燃焼石炭灰の供給機構（排出機構）に用いた場合を例として説明したが、各種のロータリーバルブや軸封部を備えた各種粉粒体処理機械に広く利用可能である。例えば、ロータリーバルブに限らずスクリューコンベアやバタフライバルブ、ゲートバルブ、ボールバルブ、フラップダンパーといった各種粉粒体搬送装置として広く適用可能である。さらに、ロータリーバルブの基本的構造についても前記実施例に限定されるものはなく、適宜選定すればよい。さらに、図１において、ボス１１とスリーブ１６との分割した例を示したが、図８に示すように、ボス５０とスリーブ５１とを一体化して回転部を構成する構造であってもよい。

１ロータリーバルブ（粉粒体搬送装置）
２ケーシング
３供給口（供給部）
４排出口（排出部）
５ローター室
１０，３０ローター
１１，５０ボス
１２ローターブレード
１４ローター軸
１６，５１スリーブ（回転部）
２０，４１貫通孔
２１グランドパッキン
２５凹部
２６凸部
３１ローターブレード（回転部）
３２サイドプレート部
３３円筒部

Claims

粉粒体の供給部と排出部とを備えたケーシングと、複数のローターブレードを有して前記供給部と排出部の間において回転自在に設けたローターと、このローターをローター室内からローター室外に挿通するために前記ケーシングに設けられた貫通孔とを具備し、前記ローターと一体的に回転する回転部を前記貫通孔に挿通するとともに、この貫通孔と対向する前記回転部の外周面に該回転部の回転に伴って貫通孔との隙間が断続的に変化する凹部を形成し、前記貫通孔と前記回転部との間のクリアランスを凹凸状としたことを特徴とする粉粒体搬送装置。
前記ローターブレードを固定した中空状のボスをローター軸に固定するとともに、前記回転部として中空状のスリーブを前記ボスと連設して前記ローター軸に固定し、このスリーブを前記ボスより径大に形成するとともに、そのボスとスリーブとの境界部分が前記ケーシングの内壁面とほぼ面一に連続するように前記スリーブを前記貫通孔に挿通させ、この貫通孔の内周面に対向する前記スリーブの外周に前記凹部を形成したことを特徴とする請求項１記載の粉粒体搬送装置。
前記隣接する凹部間の凸部が前記ローターブレードに対応するように前記凹部を形成するとともに、この凹部を前記スリーブの内端に開口するように形成したことを特徴とする請求項２記載の粉粒体搬送装置。
前記ボスと前記スリーブとが一体化した回転部を前記ローター軸に設けたことを請求項１又は２記載の粉粒体搬送装置。
前記回転部をローターブレードで構成し、この各ローターブレードを前記ケーシングに形成する貫通孔に挿通して、ローターブレードの両端をローター室外に配置するとともに、各ローターブレードを一体化する円板状のサイドプレートと、このサイドプレートから前記各ローターブレードと連続するように軸方向に連設する円筒部とを設け、この円筒部を軸封部材で封止したことを特徴とする請求項１記載の粉粒体搬送装置。