JP3999497B2 - 粉体分級機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力を用いた粉体分級機に関し、特に、タービン式分級ロータの回転に基づく粉体粒子への遠心力作用と、これとは反対方向への空気流による搬送力のバランスとを利用して粉体を分級する粉体分級機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来種々の粉体分級法が知られているが、その一つに、粉体粒子に遠心力を与えると共に空気流による抗力を与え、遠心力と抗力とから決まるバランス点を変えて分級を行う空気分級法が知られている。
【０００３】
図１に、粉体分級機の分級ロータの一部を切り欠いた平面、図３に、粉体分級機の縦断面を示す。
【０００４】
図１及び図３に示すように、粉体分級機２は、分級ロータ３０の空洞部３２内に分級羽根により放射状の通路を多数形成し、この通路内に分級ロータ３０の中心に向かう空気流を形成し、一方分級ロータ３０をモータ等により高速で回転させることにより、通路内に供給した粉体に遠心力を作用させ、分級ロータ３０の中心に向かう空気流が粉体にもたらす搬送力と回転による遠心力とをバランスさせ、遠心力の作用が勝る粗粉を分級ロータの外方に移動させ、分級ロータの外周に設けられた円環路を通して粗粉回収装置に回収させ、一方空気流による搬送力が勝る粒径の小さな微粉は、分級ロータの中心部に移動させて回収している。
【０００５】
このようにして粉体分級機は、粉体から粗粉と微粉とを分離させるのであるが、従来分級羽根に流入する空気の乱流を防止するため、分級ロータの下部に補助羽根を設けることが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来は、分級羽根と補助羽根の枚数との関係が明らかではなかった。例えば、従来の粉体分級機の例では６０枚の分級羽根に対して補助羽根を６枚程度設けていた。
【０００７】
本発明者らは、粉体分級機の性能を向上させるため、各種の研究を行い、補助羽根の取り付け枚数と分級性能や収率との関連に着目した。すなわち、従来の粉体分級機では、補助羽根は、回転方向に空気流を形成させればよいとの観点からのみ考慮され、設計されていた。したがって、補助羽根の正確な必要枚数等についての研究がなされていなかった。補助羽根は、特に枚数に考慮することなく適宜分級ロータの直径に応じて取り付けていた。
【０００８】
本発明は、分級羽根の取り付け枚数に対する補助羽根の取り付け枚数に着目し、粉体分級機の分級精度、収率等を向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するため、放射状通路内に径内方への空気流が流通される水平回転型のタービン式分級ロータにより、前記通路内に供給された粉体のうち粗粉は分級ロータの外周を囲む円環路側に移動させ、他方微粉は分級ロータの径内方側に移動させて分級する方式の粉体分級機において、分級羽根の上流側に設けられた補助羽根の枚数を分級羽根の１５％以上の枚数とした。
【００１０】
これにより、分級羽根への空気流を分級羽根の回転と同期させ円滑に導入でき、分級室での分級性能を向上させ、分級性能、収率を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる粉体分級機の一実施形態について説明する。
【００１２】
図３に粉体分級機２を示す。図３に示すように粉体分級機２は、ケーシング１０と、ケーシング１０内の回転軸１６に回転自在に設けられた分級ロータ３０等から構成されている。ケーシング１０は、上面中心部に粉体供給装置（図示せず）が連結される粉体投入口１２を有し、外周に円環路６、周側面に空気導入口１４、及び粗粉取出口２０が設けられている。ケーシング１０と分級ロータ３０の上板４０との間には通路５２が形成してあり、粉体投入口１２に連通している。また下部外方には、渦巻きケーシング１８が設けてあり、この渦巻きケーシング１８には、図示しないサイクロン、バックフィルタ等の捕集装置が連結されている。
【００１３】
分級ロータ３０は、円盤状で、円周部から軸心部下方に連通する空洞部３２を有し、ケーシング１０の縦方向の軸心部に軸受１５により垂直に取り付けられた回転軸１６の上端に固着されている。空洞部３２の内部には、図１にも示すように、外方分級羽根３６と内方分級羽根３４とが内外二段となるように、円周方向に等間隔に放射状に配列してある。
【００１４】
これら外方分級羽根３６と内方分級羽根３４との間には、図２に詳細に示すように所望の間隔の隙間３８が形成してある。分級ロータ３０の上板４０には、粉体分散羽根４２が軸心部から外周方向に放射状に設けてあり、また隙間３８に一致させて空洞部３２内と連通するリング状の粉体導入口４４が形成してある。このように外方分級羽根３６と内方分級羽根３４等によって、分級室４６が分級ロータ３０の内部外周に構成されている。
【００１５】
更に分級ロータ３０の下面には、外方分級羽根３６や内方分級羽根３４とほぼ同じ円周上に補助羽根４が設けられている。補助羽根４は、円周方向に等間隔に、外方分級羽根３６等の数に対して１５％以上の枚数で、放射状に設けられている。例えば、分級羽根が６０枚の場合、補助羽根を９枚以上とする。補助羽根４は、分級ロータ３０が回転したとき回転方向の空気流を形成し、旋回した状態で間隙３８へ空気を導入するようにしている。
【００１６】
分級ロータ３０の下部には、分級ロータ３０とほぼ同様の形状のバランスロータ６０が取り付けられている。バランスロータ６０は、円盤状で、円周部から軸心部に連通する空洞部６２を有し、分級ロータ３０と上下対象の配置状態となり、かつ空洞部６２が分級ロータ３０の空洞部３２と連通して、回転軸１６に一体に固着してある。また、バランスロータ６０の空洞部６２内の開口周縁部には多数の羽根６４が放射状に設けてある。
【００１７】
次に、粉体分級機２の動作を説明する。
【００１８】
まず、分級ロータ３０およびバランスロータ６０を電動機（図示せず）により所望の速度で回転させ、バランスロータ６０の吸引作用および外部に連結されたブロワー（図示せず）で粉体分級機２の内部に負圧を形成する。空気導入口１４から流入された空気は、補助羽根４によって回転方向の流れに変換され、旋回した状態、つまり分級ロータ３０とほぼ同一の周速の気流となって円環路６から分級室４６に入いる。分級室４６では、内方分級羽根３４、外方分級羽根３６に沿って半径方向に空気が流れ、空洞部３２を通ってバランスロータ６０の空洞部６２を通過した空気は、渦巻きケーシング１８を介してサイクロンのブロワーに吸引される。
【００１９】
この状態で、粉体投入口１２から粉体原料を投入すると、投入された粉体原料は空気流に乗り、各分散羽根４２間を通過する間に分級ロータ３０の軸心を中心とする放射方向にほぼ均一に分割され、粉体の一次分散が行われる。そして、分散羽根４２の終端からでた粉体は分級ロータ３０の回転に伴い分散羽根４２の配列円のほぼ接線方向に放射され二次分散される。分散された粉体は、リング状に形成された粉体導入口４４を通して分級室４６に供給され、ここで粉体の各粒子は回転流による遠心力
（πＤｐ^３／６）×ρｐ×（Ｖｏ^２／Ｒ）
と半径方向の空気流による抗力
３πμＶｒＤｐ
を受ける。
【００２０】
なお、上記式における符号は下記の通りである。
Ｄｐ：粒子の径
ρｐ：粒子の密度
Ｖｏ：円周方向の風速
Ｖｒ：半径方向の風速
Ｒ：分級される位置の回転中心からの半径距離
μ：空気の粘性係数
粉体のうち遠心力＜抗力の関係が成り立つ細かい粒子は、半径方向の空気流に乗った状態でバランスロータ６０、渦巻きケーシング１８を介して粉体分級機２の外に空気輸送され、サイクロン、バグフィルタ等の捕集機により捕集される。一方、遠心力＞抗力の関係が成り立つ粗い粒子は、分級ロータ３０の回転に伴って分級ロータ３０の外に移動し、円環路６を通り粗粉取出口２０から取り出される。
【００２１】
ここで粉体分級機２は、補助羽根４が内方分級羽根３４等の枚数に対して１５％以上の枚数取り付けられていることから、分級室４６に流入する空気は補助羽根４により充分な回転力が付与され、内方分級羽根３４等の回転速度、つまり分級室４６と同じ速度で分級室４６に導入されることから、空気流が円滑となり、粉体分級機２の分級性能、収率が向上される。
【００２２】
（実施例１）
次に、実験例について説明する。
【００２３】
分級ロータの外径は１８６ｍｍ、内方分級羽根の枚数は６０枚（外方分級羽根も同じ）、取り付け間隙４ｍｍ、補助羽根は、高さ４ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍであり、取り付け枚数をそれぞれ６枚、１２枚、２４枚とした。
【００２４】
用いた試料は、平均径８．８μｍ、５μｍ以下の個数割合５２．１個数％のトナーを用いた。
【００２５】
実験は、５μｍ以下の粒子割合を同一にしたときの粗粉製品中の収率を求めた。また、分級ロータの回転数は、１００００ｒｐｍ、処理速度は、１．０ｋｇ／ｈとした。また、風量は２．４ｍ^３／ｍｉｎとした。
【００２６】
図４に実験結果を示す。図４に示すように、補助羽根の枚数が分級羽根の枚数の１５％以下であると収率が低下していることがわかる。このような粉体分級機においては、収率を１％でも上昇できれば、分級における損失を大幅に改善することができる。
【００２７】
また分級室での空気流が円滑になるので、粉体分級機の作動中の騒音を低減できた。また分級羽根による空気の押し込み力が発生するため、粉体分級機内の静圧を抑えることができ、また吸引ブロアの動力を低減することができた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の粉体分級機は、分級羽根の上流側に設けられた補助羽根の取り付け枚数を分級羽根の取り付け枚数の１５％以上としたことから、分級羽根への空気流を分級羽根の回転に合わせて、分級羽根に対してほぼ平行に導入させることができるので、分級性能、収率の高い粉体分級機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】 本発明にかかる粉体分級機の一実施形態を示す断面図である。
【図２】 分級ロータを示す一部断面図である。
【図３】 本発明にかかる粉体分級機の一実施形態を示す断面図である。
【図４】 本発明にかかる粉体分級機の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
２ 粉体分級機
４ 補助羽根
６ 円環路
１０ ケーシング
１２ 粉体投入口
１４ 空気導入口
１５ 軸受
１６ 回転軸
１８ 渦巻きケーシング
２０ 粗粉取出口
３０ 分級ロータ
３２、６２ 空洞部
３４ 内方分級羽根
３６ 外方分級羽根
３８ 間隙
４０ 上板
４２ 分散羽根
４４ 粉体導入口
４６ 分級室
５２ 通路
６０ バランスロータ

Claims (1)

1. 放射状通路内に径内方への空気流が流通される水平回転型のタービン式分級ロータにより、前記通路内に供給された粉体のうち粗粉は分級ロータの外周を囲む円環路側に移動させ、他方微粉は分級ロータの径内方側に移動させて分級する方式の粉体分級機であって、分級羽根を６０枚以上有する粉体分級機において、
   １２枚以上の枚数の補助羽根を分級場の空気導入近傍に設けたことを特徴とする粉体分級機。

Images