JP2967566B2 - 遠心式気流分級機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分級ロータを高速で回転
し、微粉と粗粉とを分離して別途回収する遠心式気流分
級機に係る。

【０００２】

【従来の技術】粉粒体の分級において分級機の分級効
率，分級精度の向上を上げるためには従来から種々の構
造上の改良が加えられ実施されている。粉粒体は前工程
の粉砕工程において所望の粒度にまで微細化されて分級
機へ供給され、この時点では粗粒と微粉とが混合してい
るのは当然であるが、この装置に至って微粉と粗粉とに
分離され製品として回収される。分級機の最も基本的な
構成は遠心式気流分級であり、図４に示すように粗粉と
微粉との混合した粉体を含む気流Ａが供給され、高速で
回転している分級ロータ１ａに周設された分級羽根１１
ａの前方で形成された分級ゾーン２ａまで到達した粉体
のうち、粗粉は回転によって生じる遠心力によって撥ね
飛ばされて分級ロータの外周方向へ排除され、微粉だけ
が遠心力に勝る吸引力によってロータ内へ誘導され連通
する微粉出口２５ａから接続した捕集機へ気流とともに
送られて回収される。粗粉はその後再び破砕ゾーンへ逆
戻りして再破砕を受けるという作用が循環して加えられ
る。

【０００３】しかし、近年は分級効率の向上が強く求め
られるようになり、分級機も前記の基本的な形状から種
々の改良が加えられ分級ロータの構造も複雑になってき
た。改良の着目点としては、たとえば、微粉が粗粒の表
面に付着したり、微粉化した粉体が再び凝集して粗大化
した見掛け上の粗粒も含まれているから、分級効率や精
度の向上を実現するためには、まず粉粒体を単一粒子ご
とにほぐして分散してから分級することが着目された。
これを求めて分級ロータ上に分散羽根を突設する従来技
術が知られている。

【０００４】たとえば、図５に示すのは特公昭５７−１
１２６９号公報である。図において、フレーム４ｂの中
央上部に粉体投入口４４ｂを、また、外側壁周面に空気
導入口５２ｂをそれぞれ設け、ケーシング内で垂直軸に
よって回転する分級ロータ１ｂは、上部の粉体投入口側
の表面上に回転軸を中心とする多数の一次分散羽根１０
１を放射状に設け、分散された粉体をさらに分散する二
次分散間隙１０２を分級ロータ上面とケーシング頂面と
の間に設けたことを要旨としている。

【０００５】図６（Ａ）（Ｂ）に示すのは特公昭６３−
４７５１５号公報の従来技術であり、前例とは若干構成
が異なるが、粉体投入口４４ｃから分級機内へ供給され
た粉体は、分級ロータ１ｃの上面に放射状に突設された
分散羽根１０３の作用を受けて分散した後、分級ゾーン
２ｃに達し空気取り入れ管５２ｃから誘導された気流に
乗って、微粉は分級ロータ内へ吸引されて微粉出口２５
ｃから排出回収され、粗粒は円周方向へ撥ね飛ばされて
筒状隔壁１０４の下端に設けた間隙１０５を通過して粗
粉出口２４ｃから排出される。

【０００６】同時にこの従来技術では、図（Ｂ）で明ら
かなように筒状隔壁１０４の全周に亘って斜めに貫通す
るスリット状の開口１０６を具え、分散ベーン１０７の
作用によって間隙１０５から一旦隔壁外へ排出した粗粉
に対して再分散を加え、粗粉と分離した微粉だけがこの
開口１０６から気流に乗って再度分級ゾーン２ｃへ戻
り、微粉出口へ分離回収されるから、分級効率がきわめ
て向上すると謳っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来技術
では、粉体を分級ロータ内へ導入する前に予備的に分散
作用を加えて粗粉の表面に付着した微粉を分離したり、
微粉同士が集合して見掛け上は粗粉に見える粉体をほぐ
して本来の微粉に分散することを要旨としている。その
点ではストレートに粉体の供給を受ける従来の型式より
も改善されたと評価できるが、分級機にとって最も肝要
なことは、現実に粗粉出口から回収される粗粉に微粉が
どの程度の割合で混入しているかという粒度分布のシャ
ープさのレベルである。主分級作用の予備処理によって
分級効率を上げることも一つの手法には違いないが、主
分級作用後の微粉の混入を防止するとともに、粗粉に付
着した微粉の連行を阻止し結果的に微粉の回収率を向上
し、同時に微粉の粒度分布をシャープに調整すること
が、さらに重要な要諦となる。その点では、当該従来技
術は主分級を加えた後は、ストレートにそれぞれ微粉出
口と粗粉出口へ誘導されるだけで、特に目立った技術的
特徴は見出されない。

【０００８】また、図６に示した従来技術では主分級を
行なった粉体のうち、粗粉は筒状隔壁１０４の下方に開
口する間隙１０５を通って遠心力と自重の相乗作用で外
周側へ押し出され、再分級を受けることになるが、分級
ロータによって分級された粗粉は隔壁下方の間隙からだ
けではなく、隔壁の全周に斜めに開口するスリットから
も気流の向きに逆行して相当量逸出するのではないかと
予想される。すなわち、隔壁の全周に亘る開口１０６は
単に再分級された微粉の入口だけではなく、粗粉や、粗
粉に付着した微粉や、微粉の集合した見掛け上の粗粉な
どが、遠心力によって気流の方向に逆進して排出する出
口ともなり得る可能性を否定できない。このスリット状
の開口を通過した粉体は底部に設けた分散ベーンから遠
く隔たっているから、ベーンの回転による再分散作用を
受ける機会もないままに、ストレートに粗粉出口に誘導
され、そのまま粗粉に混入して回収されるから、微粉の
回収歩留りに大きな悪影響を及ぼす懸念が高い。

【０００９】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、主分級の終った粗粉に付着して連行した微粉や、微
粉同士が集合した見掛け上の粗粉を、分離回収する前に
今一度遠心力を加えて仕上げ的な分散作用を重ねる遠心
式気流分級機の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る遠心式気流
分級機は、分級ロータ１に配設した分級羽根１１により
粗粉と微粉とに分離し、分離後の粗粉と微粉をそれぞれ
別途に分離回収する基本構成において、分級羽根１１の
外周側に環状の密封空間よりなる分級ゾーン２を形成す
る隔壁２１をロータ軸と同心円状に設け、隔壁２１に１
または２個の連通孔２２を貫通し、該連通孔２２の外側
を取り囲んで仕切った空間で形成する狭隘な粗粉出口室
２３の底部に粗粉出口２４を接続したことによって前記
の課題を解決した。

【００１１】この構成において、分級羽根１１の外周縁
と隔壁２１間の距離Ｗが４０±１０ｍｍの範囲にあるこ
とが最も望ましい実施例である。

【００１２】本発明を実施するうえで遠心式気流分級機
全体としては、分級ロータ１が上下のシュラード１２、
１３と、その間に挟まれた中間板１４を具え、中間板１
４と下シュラード１３間に前記分級羽根１１を配設する
と共に、上シュラード１２の下側に微粉排出羽根１６を
配設し、両羽根間の気流の短絡を阻止するシール羽根１
５を被包状態で中間板１４の上側に具え、分級用空気と
は別に供給されたシール用空気が回転部分と非回転部分
間に介在する間隙を結んでシール羽根と分級ゾーンとを
連通するシール機構付きの構成がきわめて優れた実施例
である。

【００１３】

【作用】分級ゾーン２の外周側に分級ロータの軸心と同
心円状の等距離で円筒状の隔壁２１を設けて密封してい
るから、高速回転する分級羽根の分級作用によって微粉
は分級ロータ内へ吸引され微粉出口の方向へ誘導される
が、粗粉は遠心力によって分級羽根の外周切線方向に撥
ね飛ばされて隔壁に衝突するか、または隔壁と擦過しつ
つ内円周に沿って移動する。この間には粗粉同士の衝
突、擦過による自己分散も加わり、分級ゾーン自体が一
旦分離した粗粉の二次分散室の役割を果たす。この分級
ゾーン内へは分級用気流が形成され、一方隔壁には１〜
２個の限られた小数の連通孔が貫通しているから、その
位置に遭遇した粗粉だけがこの気流に乗って隔壁を透過
して狭隘な粗粉出口に入り、さらにその底部に連結した
粗粉出口から気流とともに回収される。また再分散され
た微粉は気流とともに分級ロータ内へ吸引され、微粉出
口へ向って気流とともに流動して図示しない製品の捕集
装置へ吸引回収される。

【００１４】

【実施例】図１（Ａ）は本発明実施例の縦断正面図であ
り、同（Ｂ）は図（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。この実
施例は、特に分級用空気を所要の位置へ適切に誘導する
と共に分級後の粗粉、微粉気流の短絡混合を阻止するシ
ール機構３を併設し、分級効率と製品の品質向上に有効
な構成を採っている優良例の一つである。また、軸受部
の防塵のための気流を形成した点も利点の一つに数えら
れる。そのために軸受防塵用空気流路とシール用空気の
流路は、回転部分と非回転部分との間に機械工作上避け
ることのできない僅かな間隙を有効に利用して所望の気
流を形成させた実施例でもある。図において、分級ロー
タ１を収容するフレーム４は、上フレーム４１、中間フ
レーム４２、下フレーム４３よりなり、上フレーム４１
の上に載置した電動機６の回転軸が分級ロータの回転軸
と連結して駆動力によって分級ロータを高速で回転す
る。

【００１５】分級ロータ１は下シュラード１３と中間板
１４との間に分級羽根１１を設け、分級羽根の外周部分
が分級ゾーン２を形成している。下フレーム４３の下方
に開口する粉体供給口４４から供給された未分級の粉体
は、同時に吸引された分級用空気とともに気流に誘導さ
れて分級ゾーン２に達し、微粉は回転する分級羽根１１
に吸引されて内側へ移動し、質量の大きい粗粉は分級羽
根１１の遠心力に撥ね飛ばされて分級ゾーン２の外郭で
ある隔壁２１に衝突する。隔壁２１は中間フレーム４２
の内側に均等な円筒状に形成され、特定の位置に１〜２
個の小数の連通孔２２を穿孔している。連通孔の外側に
は中間フレームの一部を仕切って狭隘な粗粉出口室２３
を設け、その底部に接続した粗粉出口２４から粗粉だけ
が排出される。相互の位置関係は図（Ｂ）によって例示
しているが、貫通孔の孔径や数については分級羽根の外
径や処理能力を参酌して実験的に設定することが望まし
い。

【００１６】一方、分級ロータに具えた分級羽根１１の
外周縁と分級ゾーン外郭の隔壁２１までの距離Ｗと回収
された微粉の平均粒子径Ｄの間には、実験的に明らかな
優位性が確認される。その一例を図２に示すが、図でプ
ロットされた曲線では、距離Ｗが４０±１０ｍｍである
ときに微粉の最小の平均粒子径が得られることを見出し
ている。この値は分級羽根の外径の如何に拘らず経験的
に成立する関係であって、現在汎用されている遠心式気
流分級機の分級羽根の外径はそれぞれ一定ではないか
ら、当然外周縁で作用する遠心力も一定ではないが、空
気力学的に渦流の発生や軸受構造の制約など作用上、工
作上の理由によって、外周縁における周速はどの装置も
ほぼ一定値（１００ｍ／ｓ前後）に設定されていること
と無関係ではないかも知れない。

【００１７】実施例の他の部分について説明すると、図
１（Ａ）において分級ロータ１の中間板の上にシール羽
根１５を設けてシール機構３の主体となっている。この
シール羽根１５は上フレーム４１に取り付けた断面Ｕ字
形の被包シールリング３１によって三面から囲繞されシ
ールチャンバー３３と外チャンバー３４とに形成されて
いる。さらに分級ロータ１の上シュラード１２の下方に
は微粉排出羽根１６を設け微粉を微粉出口の方向へ円周
全体を均一に誘導する。

【００１８】本実施例の空気の流れと粗粉、微粉の移動
を図３に示す。軸受防塵用空気は上フレーム４１の上に
載置されたフィルタ５１を経由して清浄空気が空気導入
口５２から間隙５３を経由してフレーム内へ導入され、
微粉出口２５へ微粉を伴って流出し、粉塵が電動機の軸
受部６１へ侵入するのを阻止する。

【００１９】シール用空気はシール用空気導入口３２か
ら導入され図の矢視の方向に流動していく。シール羽根
１５と、これによって分割されるシールチャンバー３３
を主とするシール機構３は本実施例独特の構成であり、
シール羽根１５の回転による空気導入口３２よりの僅か
な空気流は間隙３６から分級ゾーン２へ作用するから、
分級後の粗粉や未分級の粉体が間隙３６から逆進するこ
とが防止される。ただし高速回転に伴う渦流の発生によ
って間隙３６から外チャンバー３４に進入することもあ
り得るが、その粉体はシールチャンバー３３が被包シー
ルリング３１に遮られて間隙３５まで到達できず、シー
ル羽根１５の作用を受けて外周側へ押し出され、間隙３
６を通過して分級ゾーン２へ逆戻りするので、粗粉が微
粉に混入する機会は確実に断たれる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上に述べたように一旦分級ロ
ータで分級した粗粉を直接そのまま回収するのではな
く、分級ゾーン自体を二次分散の場として、限られた環
状の空間内で循環的に流動する粗粉が、隔壁と衝突や擦
過を繰り返しながら円周運動を継続し、または粗粉同士
の衝突も誘発して、見掛け上の粗粉を微粉に分解した
り、粗粉に付着している微粉を離脱させて、真の粗粉だ
けを選択的に回収するので、微粉の粒度分布はきわめて
シャープであり、粒度の揃った価値ある粉体製品を供給
する上で大きな貢献をする。さらに分級羽根の外周縁か
ら分級ゾーンの隔壁までの距離を特定すれば、分級羽根
の外径の差に拘らず最小の微粉平均粒子径が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の縦断正面図（Ａ）と同図におけ
るＡ−Ａ断面図（Ｂ）である。

【図２】分級羽根の外周縁から分級ゾーン外周の隔壁ま
での距離Ｗと微粉の平均粒子径の関係図である。

【図３】本実施例の粗粉、微粉、空気の流れの方向を示
す縦断正面図である。

【図４】従来技術を示す縦断正面図である。

【図５】別の従来技術を示す縦断正面図である。

【図６】さらに別の従来技術の縦断正面図（Ａ）と同図
のＢ−Ｂ断面図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１ 分級ロータ ２ 分級ゾーン ３ シール機構 ４ フレーム ５ 分級用空気流路 ６ 電動機 11 分級羽根 12 上シュラード 13 下シュラード 14 中間板 15 シール羽根 16 微粉排出羽根 21 隔壁 22 連通孔 23 粗粉出口室 24 粗粉出口 25 微粉出口 31 被包シールリング 32 シール用空気導入口 35 間隙 36 間隙 44 粉体供給口 52 軸受防塵用空気導入口 53 間隙

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速回転する分級ロータ１に配設した分
   級羽根１１により粗粉と微粉とに分離し、分離後の粗粉
   と微粉をそれぞれ別途に分離回収する遠心式気流分級機
   において、分級羽根１１の外周側に環状の密封空間より
   なる分級ゾーン２を形成する隔壁２１をロータ軸と同心
   円状に設け、隔壁２１に１個または２個の連通孔２２を
   貫通し、該連通孔２２の外側を取り囲んで仕切った空間
   で形成する狭隘な粗粉出口室２３の底部に粗粉出口２４
   を接続したことを特徴とする遠心式気流分級機。
2. 【請求項２】 請求項１において、分級羽根１１の外周
   縁と隔壁２１間の距離Ｗが４０±１０ｍｍの範囲にある
   ことを特徴とする遠心式気流分級機。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、分級ロータ
   １は上下のシュラード１２、１３と、その間に挟まれた
   中間板１４を具え、中間板１４と下シュラード１３間に
   前記分級羽根１１を配設すると共に、上シュラード１２
   の下側に微粉排出羽根１６を配設し、両羽根間の気流の
   短絡を阻止するシール羽根１５を被包状態で中間板１４
   の上側に具え、分級用空気とは別に供給されたシール用
   空気が回転部分と非回転部分間に介在する間隙を結んで
   シール羽根と分級ゾーンとを連通することを特徴とする
   遠心式気流分級機。