JP2506080B2

JP2506080B2 - 固体粒子の輸送方法

Info

Publication number: JP2506080B2
Application number: JP61104366A
Authority: JP
Inventors: 清之堀井; 滋松井
Original assignee: Sumitomo Coal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Coal Mining Co Ltd
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1986-05-07
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS62264120A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、固体粒子の輸送方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、コアンダスパイラル
フローによる固体粒子の高速輸送方法に関するもであ
る。

（従来技術とその課題）従来、石炭、石灰、セメント、無機化合物、金属、あ
るいは有機物の固体粒子を管路によって流体輸送するに
は、空気、不活性ガス等の気体や液体の高速流に対して
これらの固体粒子を送入して輸送することが行われてい
る。

この従来法においては、高速流体が乱流状態にあるた
め、固体粒子は流体と乱流混合する。

このため、固体粒子は輸送の過程において輸送管の内
面壁と激しく衝突し、この内面を摩耗させる。この摩耗
は、輸送管を破損し、粒子の輸送を困難にする。

また、乱流混合による粒子の管内壁、粒子相互間との
衝突は、輸送プロセスの圧損失、内壁の摩耗によって輸
送プロセスの制御を難しくする。粒子の形状の維持が必
要なものについても、従来の乱流混合による方法は適用
できない。

さらにまた、乱流混合によって大量の固体粒子を効率
的に行なおうとすれば、流体の高速化のために装置を大
型化しなければならなかった。大きな粒子形状のものに
ついても、この従来法では流体輸送に限界があった。

このため、輸送効率、経済性に優れた固体粒子の流体
輸送の方法の実現が強く望まれていた。

（発明の目的）この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の乱流混合による輸送法の問題点、特に、輸
送管内壁の摩耗と破損が重大な支障をもたらすプラスチ
ックチューブ、ゴム管等の軟質素材の管内輸送にともな
う問題を解決した、固体粒子の輸送方法を提供すること
を目的としている。

（発明の構成）この発明の固体粒子の輸送方法は、上記の目的を実現
するために、従来法の高速乱流混合輸送に代えて、コア
ンダスパイラルフロー方式を採用し、特定の条件のもと
に、このコアンダスパイラルフロー方式によて固体粒子
のプラスチックチューブ内またはゴム管内輸送を行うこ
とを特徴としている。

さらに詳しくは、この発明においては、そのための要
件として、１）固体粒子の粒子径を輸送管路の径の1/3以下とし、２）固体粒子と流体との混合比を２〜６程度とすることを必須としている。

このコアンダスパイラルフローとその産業的利用はこ
の発明の発明者によってはじめて見出されたものである
（たとえば特願昭60-197620）。

すなわち、この発明の発明者は、管方向の流体のベク
トルに管半径方向のベクトルを加えると流体が旋回し、
この旋回流に基き管内壁近傍に動的境界層が形成され、
流体はスパイラル（螺旋）を描きつつ、管路方向に高速
で進行するという事実を見出した。このスパイラルフロ
ーに固体粒子を混入すると、粒子はスパイラルを描きつ
つ管路方向に進行し、しかも粒子と管内壁との接触は抑
制されるのである。

このようなコアンダスパイラルフローの応用について
検討を行うことにより、特定の条件を採用する場合に
は、固体粒子の流体輸送が高速で、効率的に、かつ粒子
と管内壁との衝突を抑制しつつ実現できることが今般見
出された。この発明は、このような新たな知見に基づく
ものである。

コアンダスパイラルフローを生成させるには、この発
明においては、管路に流入する固体粒子の粉流体の流れ
方向に対して横方向から加圧流体を高速送入する。この
場合、加圧流体の圧力は、たとえば空気を用いる時は、
２〜10kg/cm²G程度とする。その流体についても、同様
に適宜に選択する。

より具体的に添付した図面に沿って説明する。

第１図に示した、この発明に用いるコアンダスパイラ
ルフローの発生部（断面）の例においては、管路（１）
の端面に管路径と等しくなるように円筒管（２）を接続
している。この円筒管（２）は、この接続面と反対方向
に向って次第に径が大きくなっていく。円筒管（２）に
は、横方向から加圧流体を送入するための環状の細隙
（３）を形成する。また、この細隙（３）から管路に向
って滑らかに湾曲した壁面（４）を設ける。

細隙（３）の壁面（４）と反対の側には補助筒（８）
を接続し、壁面（９）をほぼ直角もしくは鋭角状に折り
曲げる。補助筒に代えて、円筒管と一体のものとしても
よい。いずれの場合も、細隙（３）は、その間隔が調整
できるようにするとよい。

環状の細隙（３）に加圧流体を供給する手段（７）と
しては適宜なものが採用できるが、円筒管（２）を囲む
ように分配室（６）を設け、この分配室と細隙（３）と
を連通させることができる。

この構造においては、加圧流体、たとえば空気、水な
ど、を高速で細隙（３）から円筒管（２）内に送入す
る。細隙（３）の出口で流体はコアンダ効果により円筒
管から管路（１）側に傾いた流線（α）を描き、その結
果、反対側には負圧域を生じる。その負圧域に外部から
固体粒子の粉流体が流入する。（矢印β）。

細隙（３）からの流体の運動ベクトルと外部からの粉
流体の運動ベクトルとは合成されて円筒管内を管路
（１）側へ進行する流体流が形成される。

流体流は、次第に径をせばめられ、その際に半径方向
のベクトルが与えられる。この半径方向のベクトルが旋
回ベクトルに転換し、直進ベクトルと合わせてスパイラ
ルモーションを生ずるに至る。

もちろん、この第１図の例に限定されるものではな
い。コアンダスパイラルフローを生成させることがで
き、これを維持する限り、構造上に特段の限定はない。
そして、この発明の方法においては、流体と固体粒子と
は乱流混合しないので、管内壁との衝突は抑制される。

このため、この発明では、管内壁の雑耗や、管の破損
を効果的に抑えて、プラスチックチューブまたはゴム管
という軟質弾性材からなる管内への固体粒子輸送が可能
とされる。

そして、このためには、前記の通り、１）固体粒子の粒子径を輸送管路の径の1/3以下とし、２）固体粒子と流体の混合比を２〜６程度とすることが、この発明の方法においては欠かせない。

コアンダスパイラルフローの生成部としては、第１図
に示したような環状の細隙（３）側から直ちに円筒管
（２）がコーン状に形成されたものだけではなく、たと
えば、第２図および第３図に示すように環状の細隙側か
ら円筒部分（10）を経てコーン状に形成されたものでも
よい。

また、固体粒子は、第３図に示したように、導入管
（11）から、流線βに沿って流入する流体とは別に送入
してもよい。

この発明に用いる装置においては（第１図参照）、た
とえば、円筒管（２）の傾斜角θは、tanθが1/4〜1/8
程度になるようにするのが好ましい。また管路と円筒管
との内径の比率は、1/2〜1/5程度とするのが好ましい。

この発明では、このような装置を用い、固体粒子の超
高速輸送、管内壁の磨耗の抑制を実現するため、輸送対
象となる固体粒子の粒子径を輸送管路の管径の1/3以下
とし、固体粒子と流体との混合比を10以下、特に２〜６
程度とする。

こうすることにより、粒子径が30mm、あるいは50mmと
いう大粒子にあっても超高速で輸送することが可能とな
る。従来の乱流混合輸送の40〜60m/分の流速はもちろん
のこと、100〜200m/分の超高速での輸送も可能となる。
しかも、管内壁と粒子との衝突は抑制される。

粒子を輸送する流体に格別の限定はなく、空気、窒素
その他の不活性ガス、あるいは排気ガスなどの気体、
水、その他の液体等、適宜なものを用いることができ
る。

固体粒子にも、その種類に限定はない。石炭、石灰、
セラミックス、その他無機物質、有機物質の乾燥、また
は湿潤状態の粒子、あるいはCOM、CWMのスラリーなどが
この発明の輸送方法によって超高速で輸送することがで
きる。

輸送の管路距離についても適宜に選択することができ
る。

輸送距離が長距離となる場合には、たとえば、第４図
に示した手段を管路途中に設けてもよい。この場合に
は、中空ドーナツ状に形成した加圧流体分配室（６）を
直接環状の細隙（３）の外側に接続してもよい。

以下、実施例を示して、さらにこの発明を具体的に説
明する。

実施例１内径30mmの透明プラスチックチューブを用い、出口を
大気に解放した長さ200m管路を敷設した。管路は途中に
カーブや若干の高低を有していた。管路入口には、第３
図に示したような構造の装置を設けた。

第３図の装置の固体粒子供給管路（11）から、径5m
m、長さ5mmの円柱状の合成樹脂ペレットを連続的に供給
した。管路における気流速度は平均で26m/秒に設定し
た。

合成樹脂ペレットは連続してスパイラルを描きつつ進
行した。長時間の粒子輸送にもかかわらず、プラスチッ
クチューブの柔らかい内壁には全く傷がつかなかった。

実施例２実施例１と同様に内径17mmのチューブを用い、5mm角
の石灰粒子を輸送した。

加圧流体としては、3.7kg/cm²の圧力の空気を用い
た。平均速度は170m/秒であった。

石灰粒子はスライパルを描いて進行した。チューブ内
壁には全く傷がつかなかった。

（発明の効果）以上のとおり、この発明の方法による場合には、管路
内壁の摩耗が抑制され、しかも超高速での粒子輸送が実
現される。輸送効率、経済性は大きく向上する。

このように、この発明による効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は、この発明に用
いる装置の要部を示したものである。図中の番号は次のものを示している。 1.管路、5.流入口 2.円筒管、6.分配室 3.細隙、7.加圧流体供給口 4.湾曲壁面、8.補助筒

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−58100（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−71000（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−31437（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧流体の高速送入によって生成させた負
圧域に固体粒子を流入させ、該固体粒子を流体によるコ
アンダスパイラルフローによってプラスチックチューブ
またはゴム管内で輸送するにあたり、固体粒子の粒子径
を輸送管路の管径の1/3以下とし、固体粒子と流体との
混合比を２〜６程度とすることを特徴とする固体粒子の
輸送方法。
【請求項２】加圧流体が気体である特許請求の範囲第
（１）項記載の固体粒子の輸送方法。
【請求項３】加圧流体が空気である特許請求の範囲第
（２）項記載の固体粒子の輸送方法。
【請求項４】固体粒子がスラリーである特許請求の範囲
第（３）項記載の固体粒子の輸送方法。