JP2571126B2

JP2571126B2 - 微粉用空気分級機

Info

Publication number: JP2571126B2
Application number: JP1125260A
Authority: JP
Inventors: 猛古川; 悟藤井; 正明村岡; 宇幹玉重
Original assignee: Chichibu Onoda Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH02303560A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、空気分級機に関するもので、更に述べる
と、分級機（分級器の直径）の大きさに関係無く微粉
（例えば、３μｍカット）を大量に、かつ、高効率に分
級出来る空気分級機に関するものである。

従来の技術空気分級機は、石灰石粉末などの粉粒体を気流で分散
せしめ、遠心力と坑心力のバランスを利用して粗粉部分
と微粉部分とに分級するとともに該微分部分を気流に乗
せてケーシング外に排出している。（特開昭58ー22274
号公報参照）周知の様に、空気分級機（遠心式分級機）のカット径
の一般式は、で示される。

この式において、Dp（mm）は分離粒子径、Vtはロータ
周速、ｒはロータ半径、ρは粒子の密度、μは空気の粘
度、Vrは気流の内向分速度、を夫々示す。

この式から明らかなように、分級機の直径が大きくな
れば、同一周速において、カット径Dp（mm）は、大きく
なる。

そのため、カット径Dp（mm）を小さくするには、ロー
タ半径ｒの小さい分級機、即ち、小型分級機を用いなけ
ればならない。

例えば、カット径Dp（mm）が３μｍの分級を行うに
は、ロータ半径ｒが、150mmの小型分級機が用いられて
いる。

ところが、小型分級機では、処理量が少ないので、大
量の原料を分級するには多くの時間がかかるか、また
は、多くの小型分級器が必要となり、イニシャルコスト
とライニングコストが割高となる。

そこで、現状では、小型分級機や中型分級機において
分級原料の分散強化によって処理量の増加を図っている
が、その方法には次の手段が用いられている。

即ち、第１の方法は、圧縮空気によるエジェクタ方式
を用いる方法であり、又、第２の方法は、スリット状の
狭小化した間隙を、気流中に分散した粉粒体を通して分
散強化させる方法である。

発明が解決しようとする課題微粉体、例えば、１μｍ〜５μｍ、の分級は、いかに
凝集粒を１次粒子に分散するかにより分級効率が決ま
る。

前記第１の方法を使用すると、非常に大きな動力が必
要となると共に、装置の構造が複雑化する。

又、処理量を大きくすると、高効率の分級を得ること
ができなくなるので、微粉分級の処理量を多くすること
は困難である。

第２の方法においては、数10mmの粗粉（グリット）を
含んでいることが多い粉粒体では、そのグリットにより
スリット部が閉塞される事がある。

特に、閉回路粉砕では、高循環比で運転するため、グ
リットを含んだ粉粒体の処理量が多くなるので、１次分
級などのグリッド除去工程を組み込まなければならな
い。

課題を解決するための手段前記の一般式（１）では分級機の直径が、例えば、30
0mm、750mm、2100mmのように非常に大きくなると、分級
される最小カット粒子径Dpも大きくなるが、このこと
は、実際の大型機においてもその傾向を示すことが一般
に知られている。

しかし、本発明者らは前記一般式（１）は、必ずしも
実際の微粉分級に当てはまらず、大型分級機でも小型分
級機（例えば、直径150mm）と同様な分級作用を充分に
行うことが出来るのではないか、即ち、分級室の直径の
大小に関係無く同一の最小カット粒子径（例えば、３μ
ｍ）が達成できる微粉用大型分級機が存在するのではな
いか、と考えた。

そこで、空気分級機のロータ径や渦流調整羽根の枚数
などの条件を変えて種々の実験を行った。その結果、ケ
ーシング内に渦流調整羽根付ロータを設け、該渦流調整
羽根の外周に、分級室を介してガイドベーンを設けた空
気分級機において、分級室の幅Ｗ（mm）が渦流調整羽根
の半径方向の長さRL（mm）の0.5〜３倍、渦流調整羽根
の枚数がロータの円周長さCL（mm）の0.1〜0.25倍、に
すると、空気分級機（分級室の直径）の大きさに関係無
く、所望の微粉（例えば、３μｍカット）分級を高効率
で行えることを発見した。

作用ガイドベーンから圧送される分級空気により分級室に
自由渦流が発生し、また、渦流調整羽根付ロータの回転
により分級室には、強制渦流が発生する。

そして、これらの渦流は相乗効果により微粉用小型空
気分級機に於いて発生すると同様な渦勾配（ベクトル）
の旋回流を形成しながら原料を微粉と粗粉とに分級した
後、該微粉を乗せながら渦流調整羽根の間を通って排出
口から機外に排出される。

また、粗粉はケーシング内を旋回しながら落下する。

実施例この発明の実施例を添付図面により説明するが同一図
面符号は、その名称も機能も同じである。

円筒状に形成したケーシング１の下部には円錐状のホ
ッパ２が設けられている。

このケーシング１内の中央には直径Ｄ（mm）の渦流調
整羽根３付ロータ４が回転軸５に固定されており、該渦
流調整羽根３の外周には分級室６を介して角度調整可能
なガイドベーン７が配設されている。

分級室６の幅Ｗ（mm）は渦流調整羽根３の半径方向の
長さRL（mm）の0.5〜3.0倍の範囲内で形成される。

この幅Ｗ（mm）が前記範囲未満になると、渦流調整羽
根３のフアン効果が生じるので渦流が乱れる。そのた
め、粉粒体は分級室内で乱反射を起こすので正常な分級
が出来なくなる。

また、分級室の幅Ｗ（mm）が上記範囲を越えると、粒
子が十分に遠心力を受けられなくなるので、該粒子が気
流に乗りきれないで、所謂スリップを起こし、完全に渦
粒に取り込まれない。

そのため、凝集粒は１次粒子に分散される事無く分級
室６を出ることになるので、分級効果が悪くなるのみな
らず、精粉中に粗分が入り込んでしまう。

渦流調整羽根３の枚数Ｎはロータ４の円周長さCL（m
m）の0.10〜0.25倍の範囲内で選ばれる。

この枚数Ｎが上記範囲未満になると、仮に、前記分級
室の幅Ｗ（mm）が上記範囲内にあっても、粒子に十分な
遠心力を与えないばかりでなく、空気の抗心抵抗が減じ
られるので分級径（カット径）が粗くなる。

また、この枚数Ｎが前記範囲を越えると、分級室の圧
力損失が非常に大きくなると共に空気の坑心抵抗が著し
く大きくなる。

そのため、正常な分級は不可能になる。

隣り合う渦流調整羽根３同志の間隔、即ち、ピッチＰ
（mm）と、該渦流調整羽根３の円周方向の厚さＴとの割
合T/Pを0.35以下にし、ロータ４の開口面積Ｓを65％以
上に形成する。該渦流調整羽根３の円周方向の厚さＴが
この範囲を越えて厚くなると、前記分級室の巾Ｗ及び渦
流調整羽根３の枚数Ｎが上記範囲内にあっても該渦流調
整羽根の近傍における渦流が乱れて粗粒部分（例えば３
μｍ以上）の飛び込みが多くなり、シャープな微粉分級
が出来なくなる場合がある。

また、逆に上記範囲未満になると、厚さＴが非常に薄
くなることによる強度、材質、構造、施工上の問題があ
るが前記問題が発生しない程度に出来るだけ薄いものが
望ましい。

このT/Pは、好ましくは、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３μ
ｍカット）を行うときには厚さＴ（mm）は、T/Pが0.1で
あれば充分であることが分かった。

ロータ４の開口面積Ｓは構造、機械的強度と微粉分級
の両面から出来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。

次に、本実施例の作動につき説明する。

分級空気Ａを分級空気供給路10からガイドベーン７を
介して分級室６に送り、該分級室内に自由渦流を形成す
るとともに回転軸５を回して渦流調整羽根３を回転させ
て強制渦流を形成すると、これらの渦流は微粉用小型空
気分級機の渦流Ｃと同様の渦勾配（ベクトル）となって
分級室内を旋回しながら渦流調整羽根３の間を通ってダ
クト11から排出される。

この状態において、原料入口12から被分級原料Ｂ、例
えば、炭酸カルシュウムを投入すると、該被分級原料Ｂ
は分散板13に衝突し、外周方向に飛散しながら分級室６
内に落下する。そうすると、この原料Ｂは、強い遠心力
によりガイドベーン７の表面に叩きつけられ、単粒子を
破壊するほどの強力な衝撃力で強固な凝集粒を１次粒に
解きほぐし、更に、理想的な渦勾配の高速渦流にスリッ
プを起こすことなく取り込まれる。

そして、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。

この分給された微粉B₂、例えば、５μｍ以下の粒径
は、上昇気流に乗りロータ４の開口部4aを通って、ダク
ト11に入り、図示しない空気濾過機に回収される。

又、粗粒B₁は、ケーシング１内を旋回しながらホッパ
２の出口2aから排出される。

次に、空気分級機のロータ径の大きさ等の条件を変え
て分級実験を行った。

分級材料として使用した石灰石粉末の粒度分布を次表
に示す。

（１）ロータ４の直径が2100mm、過流調整羽根３の半径
方向の長さRL（mm）が、10mm、渦流調整羽根の高さ、即
ち、ロータ４の高さが100mm、渦流調整羽根の枚数が132
0枚、分級風量が300m³/min.ロータ回転数が850rpm、原
料送入量が800kg/h、に設定し、分級室の幅Ｗが、それ
ぞれ5mm、10mm、20mm、30mm、50mmのもとで、前表に示
した石灰石粉末を分級した。

その結果、第５図に示す様に、粗粉側への配分率
（％）（縦軸）と粒径（μｍ）（横軸）との関係が明ら
かとなった。

この図においてNO3は、幅Ｗ＝10mm（W/RL＝１）、NO5
は幅Ｗ＝20mm（W/RL＝２）、NO6は、幅Ｗ＝30mm（W/RL
＝３）、NO7は、幅Ｗ＝50mm（W/RL＝５）をそれぞれ示
す。

なお、幅Ｗ＝5mm（W/RL＝0.5）については、図示して
いないが、NO6（W/RL＝３）とほぼ同様である。

第５図から明らかなように、幅Ｗが5mm〜30mmのもと
（W/RL＝0.5〜3.0）では、粒径2.5μｍ以下の微粉の粗
粒子側への配分率は５〜15％であり、微粉（３μｍカッ
ト）の分級効率は極めて良好である。

一方、幅Ｗが50mm（W/RL＝5.0）では、粒径2.5μｍ以
下の微粉の粗粒子側への配分率は65〜70％であり、微粉
の分級効率は極めて悪く、粗粉への飛び込みも多くシャ
ープな分級ができない。

以上より、W/RLは、1.5〜3.0が良いことが明らかとな
る。

（２）ロータ４の直径Ｄが、2100mmの他に750mm、300mm
（いずれも過流調整羽根の高さ、即ち、ロータ４の高さ
Ｈは100mmで同一）についても前記（１）と同様に石灰
石粉末を分級した。分級条件としてロータ４の風速（m/
S）を同一とし、原料投入量は、粉末濃度（Kg/m³）が同
一になるように投入して、分級室の幅Ｗ、過流調整羽根
３の円周方向の厚さＴ及び半径方向の長さRL、並びに過
流調整羽根の枚数Ｎを種々変更して分級した。分級結果
を第６図〜第９図に示す。

第６図は、分級点（カットポイント）即ち、分級され
る最小粒子径Dp（縦軸に示す）を分級室の幅Ｗと過流調
整羽根の半径方向の長さRLの割合（W/RL）（横軸と示
す）との関係で示したもので、Ｏ印は、ロータの直径Ｄ
＝2100mm、RL＝10mm、Ｔ＝1mm、N/CL＝0.2、の場合を示
す。又、△、▲、 ×印は、夫々ロータの直径Ｄ＝750mmで、△印は、RL＝1
0mm、Ｔ＝1mm、N/CL＝0.2、▲印は、RL＝20mm、Ｔ＝2m
m、N/CL＝0.10、は、RL＝30mm、Ｔ＝4mm、N/CL＝0.12、×印はRL＝50m
m、Ｔ＝4mm、N/CL＝0.12、を示し、更に□印はロータの
直径Ｄ＝300mm、RL＝10mm、Ｔ＝1mm、N/CL＝0.2、を示
す。

また、第７図は．［１ーβ（粗粒分割率）］を分級室
の幅Ｗと渦流調整羽根の半径方向の長さRLの割合（W/R
L）との関係で示したものである。

この第６図、第７図から明らかなように、幅Ｗが長さ
RLの0.5〜3.0倍の時に、カットポイントDpを小さくし、
しかも、効率良く分級することができる。

第８図は、分級点Dpを過流調整羽根の枚数Ｎとロータ
の円周長さCLの比（N/CL）との関係で示し、又、第９図
は、分級点Dpを過流調整羽根の円周方向の厚さＴと隣り
合う過流調整羽根の間隔Ｐとの比（T/P）との関係で示
すが、０印は、ロータの直径Ｄ＝2100mm、RL＝10mm、Ｗ
＝10mm、Ｔ＝1mmを示し、△、▲、■、×印は、夫々ロ
ータの直径Ｄ＝750mmで、△印は、RL＝10mm、Ｗ＝10m
m、Ｔ＝1mm、▲印は、RL＝20mm、Ｗ＝20mm、Ｔ＝2mm、
■印は、RL＝30mm、Ｗ＝30mm、Ｔ＝4mmを示し、×印
は、RL＝50mm、Ｗ＝50mm、Ｔ＝４、又、□印はロータの
直径Ｄ＝300mm、RL＝10mm、Ｗ＝10、Ｔ＝1mm、を示す。

なお、両図において、RLの倍数、即ち、W/RLは一定、
即ち、１である。

第８図から明らかなように、N/CLが0.1以上になると
超微粉の分級が可能になるが、0.25以上になると、分級
点Dpの下降がほぼ頭打ちになり、又、圧損も大きくなる
ので効率上好ましくない。

又、第９図から明らかなように、分級点Dpは、T/Pの
関係では、T/Pが0.35より小さくなる程小さくできるの
で、構造設計上許容できる範囲で過流調整羽根の厚さＴ
を薄くすることが好ましい。

これらの実験から分級室の巾が渦流調整羽根の半径方
向の長さRL（mm）の0.5〜３倍、渦流調整羽根の枚数が
ロータの円周長さCL（mm）の0.1〜0.25倍、さらに、過
流調整羽根の厚さをその取付ピッチとの関係で適宜定め
ることにより高効率的に微粉分級が可能であることが明
らかとなった。

尚、本実施例においてはケーシング頂部に原料投入口
が設けられた形式の分級装置について説明したが、原料
投入方法は、これに限らず、或は、これとともにケーシ
ング接線方向、または、ケーシング下部に粒子原料投入
口を設け、空気と共に原料を送入する分級装置でも本発
明が適用できることは言うまでもない。

又、過流調整羽根付ロータは、これに中空の中仕切り
を設け、２段あるいは３段以上とし、より大量処理の分
級装置とすることも可能で、本発明の趣旨内で種々変更
できるものである。

発明の効果この発明に係る微粉用空気分級機は、以上のように、
分級室の幅が渦流調整羽根の半径方向の長さRL（mm）の
0.5〜３倍、渦流調整羽根の枚数Ｎがロータの円周長さC
L（mm）の0.1〜0.25倍にしたので、分級室内には微粉用
小型空気分級機と同様の渦勾配の旋回流が流れる。

そのため、ロータの直径、即ち、空気分級機の大きさ
に関係無く、特に、大型分級機においても微粉を高効率
で分級することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は、この発明の実施例を示す図で、第１
図は一部断面正面図、第２図は、第１図のIIーII線断面
図、第３図は、第１図の要部拡大図、第４図は第２図の
要部拡大図、第５図は、粗粉側への配分率（％）と粒径
（μｍ）との関係を示す図、第６図は分級点DpとW/RLと
の関係を示めす図、第７図は、（１−β）とW/RLとの関
係を示す図、第８図は、分級点DpとN/CLとの関係を示す
図、第９図は、分級点DpとN/CLとの関係を示す図であ
る。１……ケーシング３……渦流調整羽根４……ロータ６……分級室７……ガイドベーンＷ……分級室の巾

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者玉重宇幹東京都江東区豊洲１―１―７小野田セメント株式会社生産技術研究所内 (56)参考文献実開昭62−174681（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング内に渦流調整羽根付ロータを設
け、該渦流調整羽根の外周に、分級室を介してガイドベ
ーンを設けた空気分級機において、分級室の幅Ｗ（mm）
が渦流調整羽根の半径方向の長さRL（mm）の0.5〜3.0
倍、渦流調整羽根の枚数Ｎがロータの円周長さCL（mm）
の0.1〜0.25倍、であることを特徴とする微粉用空気分
級機
【請求項２】ケーシング内に渦流調整羽根付ロータを設
け、該渦流調整羽根の外周に、分級室を介してガイドベ
ーンを設けた空気分級機において、分級室の幅Ｗ（mm）
が渦流調整羽根の半径方向の長さRL（mm）の0.5〜３
倍、渦流調整羽根の枚数がロータの円周長さCL（mm）の
0.1〜0.25倍、渦流調整羽根の円周方向の厚さＴ（mm）
と隣り合う渦流調整羽根の間隔Ｐ（mm）との比T/Pが0.3
5以下であることを特徴とする微粉用空気分級機