JP2778420B2 - 遠心式気流分級機のショートパス防止装置およびその制御方法と制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は遠心式気流分級機のショ
ートパス防止の改良にかかる。

【０００２】

【従来の技術】分級機とは前工程である粉砕機からの流
路に介装したり、または粉砕機のケーシング内上部へ内
蔵したり、又は直接供給機より粗粉と微粉の混在した粉
体を受入れ、微粉と粗粉とに分離する装置である。分級
機のうちでも遠心式気流分級機が種々の産業分野で広く
使用されこの装置の主力を占めているが、これは後工程
のバグフィルターなどの捕集機と連結することによっ
て、両装置に共通する一連の空気の流れが形成され、気
流に乗った粉体処理が両装置のそれぞれの目的を効率よ
く達成できるという相関性が高く評価されるからであ
る。

【０００３】遠心式気流分級機の構成は、粗粉と微粉の
混合した粉体を含む気流を装置内へ誘導され、内部で高
速に回転している分級ロータの外周付近で形成される分
級帯に達すると、微粉は気流の吸引力に引き寄せられて
分級ロータ内へ進入してフレームまたはケーシングに設
けた微粉出口へ進み、装置外のバグフィルターなどの捕
集機に達し微粉製品として回収される。一方、粗粉は質
量が大きいから吸引力よりも分級ロータの回転によって
生じる遠心力の方を強く受けるため、分級ロータの外周
方向へ撥ね飛ばされ、粗粉出口へ分離して進み粗粉製品
として回収されるか、または再度粉砕ゾーンまで下降し
て粉砕作用を受けるという内容が最も基本的なものであ
る。

【０００４】この基本的な構成に対して分級精度を挙げ
るために従来から種々の改良、工夫が積み重ねられてき
た。改良の命題として重視された点の一つは、分級ロー
タの高速回転によって粗粉と微粉とが分離し、各々が別
の系路を辿って装置から排出されるのであるが、一旦分
離していながらその後再び粗粉が微粉の流れの中へ混入
する機会が十分にあることである。これは装置の構成が
前記のように静止したフレーム内で分級ロータが高速回
転しているため、回転部と静止部との接続面には工作
上、僅かながら空隙を設けざるを得ないことによる。こ
の空隙があるから粉体が分級ロータ内外からフレームの
隣接している接続箇所へ進行する気流が乱れて渦流を発
生し本来の方向性とは別に短絡した流れも併発して粗粉
混入の原因となるのであり、従来からこの現象をショー
トパスと呼んで分級精度を低下させる重要な課題として
解決に取り組んできたのである。回転部と静止部との間
に不可避的に生じる空隙を伝って内部の流体が漏出する
ことを防止する従来技術としては、いわゆるラビリンス
構造と呼ばれる邪魔板方式によって内外の短絡を阻止す
る設計が多用され、他の技術分野、たとえば破砕機、粉
砕機、浚渫ポンプなどでも汎用化している。分級機に関
しても、たとえば実開平３−１２８４７６号の従来技術
では、回転式分級機において回転する分級羽根の外周側
と内周側とを挟むように環状の衝突分離板を本体天井か
ら突出させ、羽根と天井面との隙間を通ってショートパ
スしようとする粗粉を慣性衝突させて分離する。また、
特開平３−２７５１８１号の従来技術においても、分級
羽根の環状支持板の上面と対向する天井内面に環状空間
の形成する２枚の環状シール板を有したセパレータへ、
さらに該空間を仕切って互い違いに突出する環状邪魔板
を設けた構成を示し、何れもショートパスの進行方向を
ジグザグに屈折させ粗粉の進行を邪魔板との衝突によっ
て阻止しようとする典型的なラビリンス構造を適用して
いる。

【０００５】図５はショートパス防止を目的としたシー
ル羽根３４ａを具えた遠心式気流分級機７ａである。図
において、フレーム１ａ内へ駆動機５ａによって高速に
回転する分級ロータ３ａが軸支され、分級ロータは分級
羽根３２ａを具えて下方の供給口７５ａから気流に乗っ
て到達した粉体の分級を行ない、粗粉は遠心力によって
外周方向へ撥ね飛ばされ粗粉隔壁１７ａに穿孔した貫通
孔１３ａを通り抜けて粗粉出口７４ａから排出される。
微粉は空気の吸引力によって分級羽根３２ａの内側へ誘
導され微粉通路３９ａを通過し、微粉排出羽根３６ａの
作用を受けつつ微粉出口７３ａから図示しない捕集機へ
と進行する。

【０００６】シール羽根３４ａは分級ロータの中間板３
３ａの上に配設され、この上方には封止用のシール空気
取り入れ口１４ａがフレームを貫通して外部の空気配管
と連結している。先にも述べたように回転する分級ロー
タの各部分と静止しているフレームの各接続部分には工
作上避けることのできない空隙が形成されていて、この
図の例でいえば、空隙６１ａ、６３ａ、６４ａなどが存
在する。一旦分級羽根の作用によって分離された粗粉は
貫通孔１３ａを通過して粗粉出口７４ａへ向かうが、一
部は空隙６１ａを潜り抜けて上方へ混入し、さらに空隙
６４ａ、６３ａを潜り抜けて微粉出口７３ａにまで侵入
しようとするものもある。空気の圧力関係からいえば、
シール羽根３４ａの外周の方が粗粉出口７４ａ側よりも
高圧であるから、分離した粗粉が空隙６１ａを潜り抜け
て侵入することはない筈であるが、実際には工作上の誤
差から空隙６１ａの間隔を全周に亘って完全均一に形成
することが難しく、僅かな空隙の多少によって気流が乱
れ渦流が発生して粗粉を紛れ込ませる原因となり得るの
である。シール羽根３４ａはこの粗粉のショートパスを
防止するために遠心式気流分級機の基本構成に付加され
た部材であり、上方のシール空気取り入れ口１４ａから
装置内へ吸引する空気がシール羽根３４ａを通過してシ
ール羽根外周付近に紛れ込んだ粗粉を押し戻すととも
に、シール羽根自身の回転による遠心力も加わって粗粉
を外周方向へ撥ね除け、空隙６１ａから粗粉出口７４ａ
の方向へ強制的に排除するのである。すなわち、このシ
ール羽根３４ａの設定によって従来に比べると分級精度
は相当に向上する効果があったと評価が高い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本体と分級羽根間の空
隙を伝わるショートパスを防止する、いわゆるラビリン
ス構造は、工作が簡単で実施が容易な利点はあるが、固
定した邪魔板方式であるから、供給される粉体の性状や
気流の変動など作動条件が変ればシール作用の結果であ
る製品の粒度にもばらつきが顕われ、常に均一な品質を
保証できるような精緻な粒度管理までは到底及ばない。
これに比べシール羽根の採用は分級精度に良い結果を及
ぼしたことは間違いないが、構成的にはなお、完全とは
いえない悩みがある。すなわち、シール羽根３４ａもま
た回転物であるからフレームと間に空隙を設けざるを得
ない。図の例ではシール羽根３４ａの効果を増強するた
めに突出したシールリング１２ａとシール羽根３４ａの
上面間にも空隙６４ａが設けられている。したがってシ
ール羽根３４ａの外周部にまで粗粉が侵入すると、シー
ル羽根３４ａの高速回転による遠心力によって空気の圧
力はシール羽根３４ａの内側よりも外側の方が明らかに
大きいため、この粗粉の一部はこの空隙６４ａを通って
内側へ侵入する傾向があることは否めない。粗粉はここ
まで侵入すれば、後は何にも妨げられることなく空隙８
３ａを通過して微粉とともに気流に混じるから、分級精
度はたちまち低下しシール羽根具備の目的の一部が損わ
れる結果となる。

【０００８】構成とは別に、従来からの課題として指摘
されているのは、分級精度が所望の水準で維持されつつ
正常な運転が行なわれているのか、運転中に明確に把握
する手段が与えられていないことである。本来、遠心式
気流分級機の運転が正常であり、回収される微粉も粗粉
も十分に製品として規定された粒度分布の範囲内に収ま
っていることを確認しつつ稼動を継続すべきであるが、
この確認が従来から回収ビンなどの製品サンプルを採取
して粒度分布を実測し、はじめて運転条件の適否が判明
するという後向きの管理に依存しているのが実情であ
る。しかし、運転条件が不適当であることに気付いたと
きには、相当量の製品が既に回収された後であり、その
損失は予想を超えることもあり得る。このことは邪魔板
方式であるラビリンス構造についてはいうまでもない
が、シール羽根を採用したとしても一旦、空隙６４ａを
潜り抜けて内側へ侵入した粗粉の混入は、製品の粒度を
実測しない限り何らチェックを受ける機会がないから、
製品の品質管理上の一つの盲点を形成することに他なら
ない。

【０００９】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、構成的には従来のシール羽根の有効性をさらに強化
する改良を付け加え、その構成を活かして分級精度が常
に所定の水準に維持できるように運転条件を制御する方
法と装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るショートパ
ス防止装置は、分級ロータ３に配設した分級羽根３２に
より粗粉と微粉とに分離し、分離後の粗粉が微粉の通路
内への混入を防止するシール羽根３４とシール空気の取
り入れ口１４を具えた遠心式気流分級機に対し、シュラ
ード付きシール羽根３４のロータ軸側を前、上、下の三
面からＵ形に囲繞して侵入した粗粉の流れを遮って反転
させる環状の被包シールリング１２を上フレーム１より
突設して、前記粗粉を押し戻すシール空気の取り入れ口
１４へ連通するシールチャンバー１６と、空隙６１によ
って粗粉出口７４と繋がる外チャンバー１５とを形成し
たことによって前記の課題を解決した。

【００１１】また、前記ショートパスの防止装置に対し
て、シュラード付きシール羽根３４のロータ軸側を前、
上、下の三面よりＵ形に囲繞して侵入する粗粉の流れを
遮って反転させる環状の被包シールリング１２によっ
て、前記粗粉を押し戻すシール空気の取り入れ口１４と
連通するシールチャンバー１６と、空隙６１によって粗
粉出口７４と繋がる外チャンバー１５とを形成し、該シ
ール羽根３４へ加わる回転負荷が基準を超える異常値を
検出してシールチャンバー１６と外チャンバー１５間を
循環する粉体濃度の異常を検知し、空気取り入れ量を制
御して正常な回転負荷に戻すことにより、分級精度を所
定の水準に維持する方法によってショートパス防止の制
御が行なわれる。

【００１２】また、この制御方法の実施にのみ使用する
装置としては、マイクロコンピュータ１１を具えた遠心
式気流分級機の制御装置１０に駆動機５の電力検出器７
２からの出力を受けて演算処理した作動信号を、シール
空気取り入れ口１４へ連結する制御弁７１へ出力する機
能を付加することによって前記の課題を解決した。

【００１３】

【作用】このショートパス防止装置における空気の挙動
を辿ると、空気はシール空気取り入れ口１４から遠心式
気流分級機７内へ供給され、シール羽根３４の内側にあ
るシールチャンバー１６を経てシール羽根３４を通過し
て外チャンバー１５に達する。空気圧はシール羽根３４
の遠心力によって強化され強い押し込み力を以て空隙６
１から粗粉出口７４へ向けて作用するから、分級羽根３
２によって分級された粗粉が外チャンバーの領域へ逆進
することを防止する。しかし、高速回転に伴う僅かな空
隙の差により渦流が発生し、粗粉の一部が渦流に乗って
空隙６１を潜って外チャンバー１５へ侵入したときに
は、このゾーンはシールチャンバー１６よりも高圧であ
るから、回転するシール羽根３４の上面のシュラード３
８と静止する被包シールリング１２との間にある空隙６
４を通り抜ける気流が発生し、この気流に浮遊している
粗粉がシールチャンバー１６内へ侵入する。ここでＵ形
に屈曲した被包シールリング１２に衝き当って進路を阻
まれ、反転してシールチャンバー１６内に滞留せざるを
得ない。加えてシール用空気が空気取り入れ口１４から
押込まれるから、粗粉がシールチャンバー１６からさら
に侵入しようとする動きは完全に押し戻され、逆にシー
ル羽根３４のファン作用とシール空気の押込み作用の相
乗作用を受けて再び外チャンバー１５へ帰還しショート
パスは確実に断ち切られる。さらに、一旦侵入した粗粉
は微粉通路３９にまで到達することができないまま、シ
ールチャンバー１６と外チャンバー１５間を往来循環し
ておれば、当然シール羽根３４を回転する駆動力は増大
するから、駆動機の電流値を検知すれば相対的にシール
チャンバー１６、外チャンバー１５を含むゾーンにおけ
る粉体濃度を知ることができ、異常に高ければ分級機の
稼動条件の調整を加えることによって分級精度の維持を
守るという形態が適用できる。この点については従来、
侵入した粗粉はこのゾーンに滞留することなく、そのま
ま微粉通路を経由して微粉とともに流出してしまうか
ら、駆動機の負荷に変化は現われず、したがってこの負
荷の変動を検知して製品の品質変動を察知することがで
きなかったから、本発明の構成による独特の作用に着目
した品質管理手法であるともいえる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明実施例を示す縦断正面図であ
る。遠心式気流分級機自体の構造は図４の従来技術とほ
とんど差はない。すなわち、フレームは上フレーム１と
下フレーム２とで構成されその内部に分級ロータを収容
している。分級ロータ３は上フレーム１の頂面に載置し
た駆動機５の出力軸に連結して回転する。分級ロータ３
の下端は粉体供給口７５を開口して分級前の粉体を気流
とともに内部へ受入れる。分級ロータの下ロータ３１と
中間板３３の間に分級羽根３２を設け、粗粉出口７４側
とを仕切る隔壁１７との間に分級ゾーンを形成する。隔
壁１７には粗粉の通路となる貫通孔１３が穿孔され、分
離した粗粉を粗粉出口７４へ案内する。中間板３３の上
にシュラード３８を被冠したシール羽根３４が配設さ
れ、さらに中間ロータ３５の上に微粉排出羽根３６を具
えている。 分級ロータの軸側と中間ロータ間に微粉通
路３９が設けられ、分離した微粉はこの通路から微粉出
口７３へ進み、さらに図示しない捕集機へと連結してい
る。

【００１５】シール羽根３４を取り巻いて環状の被包シ
ールリング１２がフレームに取り付けられている。被包
シールリング１２はＵ形の断面よりなり先端が湾曲した
曲面で仕切ってシールチャンバー１６を形成し、シール
羽根３４の外周に位置する外チャンバーとで粗粉のショ
ートパス防止装置の主体を構成する。高速で回転する分
級ロータの各部分と静止するフレームの各部分との間に
は工作上に必要な空隙が設定されていて、前記の空隙６
１、６３、６４の他に被包シールリング１２と中間ロー
タ間の空隙６２もある。これらの空隙と気流の方向およ
びその気圧の関係を如何に調整して分級精度の維持のた
めに整合させるかが、本発明の重要な要素といえる。

【００１６】図２は本発明の別の実施例を示す縦断正面
図であり、分級ロータ３Ａの形状、作用は前例とは若干
異なる。すなわち、ケーシング１Ａ内で駆動機５Ａの駆
動力を受けて高速に回転する分級ロータ３Ａは軸回りの
下方に分散羽根４０を具えて、まず原料導入管７５Ａか
ら供給される粉体をほぐして粗粉に付着している微粉や
微粉同士の凝集粒を分散し、次に分級羽根３２Ａによっ
て粗粉と微粉とを分離する。この分級ゾーンの上部にシ
ール羽根３４Ａが取り付けられて粗粉の侵入を排除して
いるが、空隙６１Ａから粗粉が紛れ込んできたときにそ
の粗粉が微粉通路３９Ａへ侵入しないように被包シール
リング１２Ａがシール羽根を包被する状態でケーシング
から突設されている。このシール羽根３４Ａの内側がシ
ールチャンバー１６Ａを形成し、シール羽根３４Ａの作
用とシール空気取り入れ口１４Ａからの気流の作用によ
って粉体の循環現象が誘発されている点は図１の前例と
同様である。

【００１７】図３は今まで述べてきたショートパス装置
の制御機構を示すフローチャートである。本来、最近の
遠心式気流分級機自体にはマイクロコンピュータをセッ
トした制御装置が具えられて、各運転諸元を検知して自
動制御する機種が提供されているが、本実施例ではその
機能へさらにショートパスの制御を通じて分級精度の維
持機能を付加したもので、使用上きわめて便益をもたら
すものといえる。制御の基本原理は駆動機５の動力が増
加すれば、シール空気取り入れ口１４に連結している制
御弁７１を自動的に所定の量だけ開く制御を実施するこ
とにより、シールチャンバー１６と外チャンバー１５の
空気圧が増加して両チャンバー間を循環して、滞留して
いた粗粉は粗粉出口７４から噴出気流とともに流出し、
遠心式気流分級機の運転状態を正常に戻す作用を発現す
る。次に再び制御弁７１を所定量の開度に戻す制御を加
えると、初期分級状態に戻るから分級効率と分級精度は
常に高い数値を維持することができるのである。

【００１８】図３のフローチャートの説明を補足する
と、遠心式気流分級機７は微粉捕集機８と吸引ブロア９
とを接続して一系列の装置を組み立てている。遠心式気
流分級機の駆動機５と吸引ブロア９のモータにはそれぞ
れ電力検出器７２、９２を設け、この検出信号が制御部
１０へ送られると、この信号に基いてシール空気取り入
れ口１４の制御弁７１と吸引ブロアの制御弁９３とを自
動制御する構成となっている。制御部１０はマイクロコ
ンピュータ１１と接続し供給される粉体の性状に関する
必要なデータと目標とする製品の粒度分布を入力すれ
ば、駆動機の電力、吸引モータ９１の電力の各信号を入
力し、シール空気取り入れ口１４からの空気取り入れ量
と捕集機の吸引風量をそれぞれ制御する制御弁に組み合
せて最適の分級条件の持続する運転を維持することがで
きる。図４は上記のフローチャートのうち分級機の運転
フローチャートだけを抜き出して示したものである。

【００１９】

【発明の効果】以上に述べたとおり、本発明に係る遠心
式気流分級機のショートパス防止装置はシール羽根の機
能をさらに完全に果せるように構成の一部を補完し、よ
り分級精度の高い運転を定常化する効果がある。しか
も、従来は製品サンプリングの粒度を実測してのみ後追
い的に把握していた分級精度の確認とそれに伴う運転条
件の調整を、運転中の駆動力の変動から直ちに読み取っ
て同時進行的に異常状態の解消を可能とする新しい制御
手段を付加することにも成功した。これによって遠心式
気流分級機の自動制御と品質管理とが直接合致し、分級
機の具える基本的な能力をさらに昂進させるのに大きな
貢献を果すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の縦断正面図である。

【図２】本発明の別の実施例の縦断正面図である。

【図３】本発明の制御系路を示すフローチャートであ
る。

【図４】本発明の分級機の運転フローチャートである。

【図５】従来技術を示す縦断正面図である。

【符号の説明】 １ 上フレーム ２ 下フレーム ３ 分級ロータ ５ 駆動機 ７ 遠心式気流分級機 ８ 微粉捕集機 ９ 吸引ブロア １０ 制御部 １１ マイクロコンピュータ １２ 被包シールリング １３ 貫通孔 １４ シール空気取り入れ口 １５ 外チャンバー １６ シールチャンバー １７ 隔壁 ３２ 分級羽根 ３４ シール羽根 ３６ 微粉排出羽根 ３８ シュラード ６１ 空隙 ６２ 空隙 ６３ 空隙 ６４ 空隙 ７１ 制御弁 ７２ 電力検出器 ９１ モータ ９２ 電力検出器 ９３ 制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−275181（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−128476（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B07B 4/00 - 11/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分級ロータ３に配設した分級羽根３２に
   より粗粉と微粉とに分離し、分離後の粗粉が微粉の通路
   内への混入を防止するシール羽根３４とシール空気の取
   り入れ口１４を具えた遠心式気流分級機において、シュ
   ラード付きシール羽根３４のロータ軸側を前、上、下の
   三面からＵ形に囲繞して侵入した粗粉の流れを遮って反
   転させる環状の被包シールリング１２を上フレーム１よ
   り突設して、前記粗粉を押し戻すシール空気の取り入れ
   口１４へ連通するシールチャンバー１６と、空隙６１に
   よって粗粉出口７４と繋がる外チャンバー１５とを形成
   したことを特徴とする遠心式気流分級機のショートパス
   防止装置。
2. 【請求項２】 分級ロータ３に配設した分級羽根３２に
   より粗粉と微粉とに分離し、分離後の粗粉が微粉の通路
   内への混入を防止するシール羽根３４とシール空気の取
   り入れ口１４を具えた遠心式気流分級機において、シュ
   ラード付きシール羽根３４のロータ軸側を前、上、下の
   三面よりＵ形に囲繞して侵入した粗粉の流れを遮って反
   転させる環状の被包シールリング１２によって、前記粗
   粉を押し戻すシール空気の取り入れ口１４と連通するシ
   ールチャンバー１６と、空隙６１によって粗粉出口７４
   と繋がる外チャンバー１５とを形成し、該シール羽根３
   ４へ加わる回転負荷が基準を超える異常値を検出してシ
   ールチャンバー１６と外チャンバー１５間を循環する粉
   体濃度の異常を検知し、空気取り入れ量を制御して正常
   な回転負荷に戻すことにより、分級精度を所定の水準に
   維持することを特徴とする遠心式気流分級機のショート
   パス防止の制御方法。
3. 【請求項３】 マイクロコンピュータ１１を具えた遠心
   式気流分級機の制御装置１０において、駆動機５の電力
   検出器７２からの出力を受けて演算処理した作動信号
   を、シール空気取り入れ口１４へ連結する制御弁７１へ
   出力する機能を付加したことを特徴とする遠心式気流分
   級機のショートパス防止の制御装置。