JP5032109B2 - 粉粒体移送用流路切換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ダンパー構造の空気輸送用流路切換装置における粉粒体の輸送流路の切換装置に関し、食品、医薬品、飼料、肥料等の各種粉粒体の空気輸送プラントにおいて、種々の原料タンク等から空気輸送される各種粉粒体を所要の配合割合に混合し、輸送するなどの為に、その輸送流路を切り換えることを目的として使用するものである。
特許文献1、2に記載されている通り、この種の流路切換装置は、主管部と枝管部とで管体を構成し、この管体内に回転軸を支点として揺動する切換ダンパーを設け、この切換ダンパーの外周緑部にパッキンを取着した基本構成を備えている。
そして、適宜手段による回転軸の回動に基づいて切換ダンパーを揺動させ、パッキンを管体の内壁面に圧接し、主管部と枝管部の分岐部分を閉塞して主管部の流入口と流出口とを連通状態とし、或は、主管部の中途部分を閉塞し、主管部の流入口または流出口と枝管部を連通状態として流路の切り換えを行っている。このパッキンによって、ブロワ圧力が高くなっても、鋳物でできたボールバルブ等のものよりも、エアリーク量を相対的に低く押えている。
また、板金のプレス加工によって管を作り、各パーツを溶接により接続することで、従来の鋳物で製作されたボールバルブ型等の流路切換装置の軽量化を図り、施工の容易性、コストパフォーマンスを確保している。
実公昭63−33858号公報 実公平2−19673号公報
しかしながら、従来の技術では、パッキンが劣化し、損傷する等、パッキン破片が異物として粉粒体に混入するおそれがあり、また、例えば食品であればカビが生えたり虫が発生したりする等のコンタミネーションのおそれもあり、食品の安全性確保などのため、より一層シール部の安全性を確保するように要望されている。また、消耗品として定期的にパッキンを取り替えなければならばならないと言う問題があった。
さらに、ステンレス鋼等を溶接し、板金加工でシール部の曲線部を構成していたので、職人の熟練した板金技術が要求され、その技術をもってしても、シール部に製作誤差が生じる場合があり、安定した加工精度がでないという問題があった。
本発明は、上記点に鑑み、食品等の粉粒体のコンタミネーションを防止し、メンテナンスを容易とし、シールの加工精度を高めることを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、主管部と枝管部とで管体を構成し、軸受部で回転自在に支承される回転軸を設け、該回転軸に固定されるとともに該回転軸を支点として管体内で揺動する切換ダンパーを設けた粉粒体移送用流路切換装置において、前記主管部は斜めに分割された第1主管部及び第2主管部を備え、当該第1主管部の一端に第1開口と第2開口を設け、前記第1主管部の第1開口と第2主管部とを、開放端を備える第1環状部を介して接続し、前記第1主管部の第2開口と前記枝管部とを、前記第1環状部とは角度を設けた、開放端を備える第2環状部を介して接続し、前記回転軸及び軸受部が前記第1開口と第2開口の境界部に位置するように設定するとともに、前記軸受部に前記第1環状部、第2環状部、第2主管部、及び前記枝管部とが接続し、前記切換ダンパーが前記第1環状部及び第2環状部の間で前記回転軸を支点として揺動する構成とし、前記切換ダンパーの外周端面が前記第1環状部又は第2環状部の内周端面に金属同士で圧接することにより、前記第1主管部と前記第2主管部、又は、前記第1主管部と前記枝管部のいずれかの連通を閉塞するとともにシールすることを特徴とする粉粒体移送用流路切換装置を要旨とする。
請求項2の発明のように、前記管体が板金加工された金属性の鋼材で構成され、前記切換ダンパー、第1環状部、及び第2環状部が鋼板を機械加工した金属性の鋼材であって、前記管体の壁の厚みよりもその厚みが大きく設定され、前記第1主管部が前記第1環状部と第2環状部に溶接で接続され、前記第2主管部が前記軸受部及び前記第1環状部に溶接接続され、前記第枝管部が前記軸受部及び前記第2環状部に溶接接続されることが好ましい。
請求項3の発明のように、前記第1環状部及び第2環状部がそれぞれ、コ字形状又はU字形状の3枚以上の鋼板を備え、両側の鋼板の間隙に中間の鋼板が嵌合され、前記3枚以上の鋼板が締結された積層構造を備えることが好ましい。なお、請求項1乃至3の発明において、第1環状部及び第2環状部と切換ダンパーとの間のシール性を向上させるために、切換ダンパーの外周端面に、該外周端面の長辺方向と平行な単数条又は複数条の溝を設け、前記第1環状部及び前記第2環状部の内周端面を前記切換ダンパーの外周端面に対して傾斜面とし、この傾斜面に対して切換ダンパーの外周端面の端部が圧接する構造としてもよい。また、請求項3の発明のように、第1環状部及び第2環状部が3枚以上の鋼板を備える場合には、前記傾斜面を、その内の1枚、好ましくは中間部の1枚の鋼板に形成してもよい。
請求項1の発明によれば、以下の効果がある。
(1)シールを金属部材の圧接により構成しているので、異物混入のリスクがなく、シール破損片の粉粒体への混入を防止し、カビ、害虫等の異物が発生し難く、コンタミネーションを好適に防止できるとともに、エアリークを確実に防止できる。
(2)主管部を2つのパーツに分割するとともに、第1環状部及び第2環状部を設けることで、シール部の安定した加工精度を実現できる。
請求項2の発明によれば、管体を板金加工するとともに、第1環状部と第2環状部とを精度の高い機械加工することでシール部の加工精度が一層向上する。
請求項3の発明によれば、第1環状部と第2環状部の取付作業を容易化するとともに、エアリークの防止を確実とする。
以下、本発明実施形態の粉粒体移送用流路切換装置1(以下、流路切換装置1という。)について図面を参照して説明する。流路切換装置1は、粉粒体の空気輸送(圧送)、高濃度輸送、シュート輸送など、高シール性が要求される粉粒体輸送装置の切換装置である。本実施形態では流路切換装置1を二叉状の管体に構成した場合について説明する。
流路切換装置1は、図1〜図10に示す通り、第1主管部2と第2主管部3と枝管部4とで管体5を構成し、軸受部6で回転自在に支承される回転軸7を設け、この回転軸7に固定されるとともに回転軸7を支点として管体5内で揺動する切換ダンパー8を設けたものである。第1主管部2乃至枝管部4は1つの部品として別体で製作したものである。第1主管部2と第2主管部3は別々の製作工程で製作されたものでもよいし、1つの主管部を板金加工した後、2つのパーツに切断し分離したものでもよい。第1主管部2と第2主管部3とは中心軸線が共通であり、枝管部4の中心軸線に対して鋭角(例えば30°〜40°が好ましい)をなすように配置され、また、開放端90を備える第1環状部9を介して接続している。第1環状部9は中心軸線に対して鋭角に傾斜して配置されている。第1環状部9とは鋭角(例えば、30〜50°が好ましい)をなして、開放端100を備えた第2環状部10が配置され、この第2環状部10を介して主管部2の下端部が枝管部4の上端部に接続されている。そのため第1主管部2の第1開口20と第2開口21とがV字形状をなすように鋭角をなして形成されている。第1開口20と第2開口21とは相隣接する。軸受部6を第1開口20と第2開口21の下端部に位置するように設定するとともに、軸受部6の両端部に第2主管部3と枝管部4が接続する。そして、切換ダンパー8が第1環状部9、第2環状部10の間で回転軸7を支点として揺動する構成とする。さらに、切換ダンパー8の外周端面80が第1環状部9の鋼板93の内周端面91、又は第2環状部10の内周端面101に金属同士で圧接することにより、第1主管部2と第2主管部3、又は、第1主管部2と枝管部4のいずれかの連通を閉塞しシールするとともに、他方を連通するように設定されている。
また、揺動レバー11は下端部を回転軸7に軸着固定したU字形状のアーム部材であって、回転軸7、切換ダンパー8と一体に揺動するようになっている。揺動レバー11は端部に揺動機構部12を備え、揺動機構部12がピストンロッド13に固定され、揺動レバー11を揺動させるようになっている。エアーシリンダ構造のシリンダ14は、第1主管部2と平行に配置されて、回転軸7と切換ダンパー8揺動レバー11とを一体回転するようになっている。シリンダ14はボルト、ピン等からなるブラケット15を備え、ブラケット15が第1主管部2の取付片23に固定されている。なお、標準装備として、電磁弁、シリンダースイッチ等を備えている。以下、各構成要素を詳細に説明する。
第1主管部2と第2主管部3と枝管部4から構成される管体5は、金属性の鋼材で、好ましくは、ステンレス鋼のSUS304を採用し、板金のプレス加工をしたものである。第1主管部2、第2主管部3及び枝管部4は図示する通り、横断面が概ね角型から円型へ徐々に変化するように形成された管路である。第1主管部2と第2主管部3とは同軸状に配置され、枝管部4は第1主管部2と第2主管部3の軸方向に対して枝分かれ状に斜めに配置されている。第1主管部2、第2主管部3、枝管部4にはそれぞれフランジ24、フランジ30、フランジ40が形成され、それぞれに、取付孔25、31及び41が形成されている。また、図2〜図5に示す通り、第1主管部2は上部開口26、第1開口20及び第2開口21を備え、第2主管部3は上部の開口32と下部の開口33(図3(c)及び図6参照)とを備え、枝管部4は上部の開口42、下部の開口43を備えている(図6参照)。
軸受部6は軸方向に配置され第2主管部3と枝管部4の境界部分において回転軸7を前後方向に貫通させて、回転軸7の前後部で軸受支持するものである。軸受部6は機密構造である。第2主管部3、枝管部4、第1環状部9、第2環状部10の端部と接続するボス60と、ボス60に形成されるU字形溝61と、ボス60の外側に取り付けられる軸受端部62と、を備えている。切換ダンパー8の下端部は回転軸7に軸方向に沿って軸着固定したものである。回転軸7の下方の周囲にはシール63が配置され、その下部にシール押さえ64が配置されている。
回転軸7は両端部に軸着部70が固定してあり、この軸着部70に揺動レバー11の端部が軸着されている。
切換ダンパー8は、第1主管部2上端部の開口から排出される粉粒体の流路を、枝管部4の斜め下方の開口、又は、第2主管部3の下端開口のいずれかから吸い上げられるように、その流路を切り換えるものである。図10に示す通り、この切換ダンパー8は、外周端面80に、複数条(ここでは一対)の溝81が端面の長辺方向(長手方向)に形成されるとともに、下端部に回転軸7に取り付けるための連結部82を備えている。また、切換ダンパー8は表裏に主面83を備えている。さらに連結部82には回転軸7を貫通させ固定するための貫通孔84が備えられている。第1環状部9の内周端面91、第2環条部10の内周端面101は、外周端面80に対して傾斜面となっており、この傾斜面に対して外周端面80の端部が圧接する構造となっており、圧接面以外には隙間が形成されている。つまり、圧接する直前から圧接時まで揺動端部に行くに従って隙間が徐々に狭くなり、圧接時には、図8(d)に示す通り、外周端面80の端部の面で圧接するようになっている。これにより、製作誤差の影響を受けにくくし、圧接の精度を高め、空気のリークを防止している。隙間の傾斜角度(対向する端面のなす角度)は1°〜3°が例示される。第2環状部10の内周端面101は、図8(d)に示す内周端面91とは逆方向の傾斜面になっている。
第1環状部9は、コ字形状の3枚の鋼板92、93、94を備えており、両側の鋼板92、94の間隙に中央の鋼板93が嵌合されて挟み込まれ、鋼板94に形成されたねじ孔95に螺合し、鋼板92と鋼板93に形成された貫通孔96、貫通孔97に貫通するボルト98で締結された積層構造を備える。このように積層構造としたのは鋼板93の位置をずらすことで製作誤差を調整するためである。ボルト98を少し緩めて、適切に位置を合わせた後にボルト98で圧締することでシール部の加工精度(および調整精度)を高め、エアリークを防止する。開放端90は鋼板93に形成されてボス60及び/又は軸受端部62の凹部に掛止し位置が調整可能になっている。鋼板92及び94の下端部は、ボス60及び/又は軸受端部62の凹部に嵌合し、また、内側の周縁部が第2主管部3と第1主管部2とにそれぞれ溶接接続され、2本の第1接続線S1、S(図2、4参照)がコ字形状に形成されている。第2環状部10も同様に鋼板102、103、104を備えているので、他の構成について、部品番号は100番を付加した番号として説明は援用するが、第2環状部10に関しても第2接続線S3、S4がコ字形状に形成されている(図2、図4参照)。また、第2主管部3の縁端部は、第1接続線Sに連続して、ボス60の外周部に溶接接続され、枝管部4の縁端部は、第2接続線Sに連続して、ボス60の外周部に溶接接続されている。鋼板94と鋼板104とは、第1接続線S及び第2接続線Sと連続し、軸方向に形成された接続線によって互いに溶接されている。また、鋼板94と鋼板104を溶接する接続線に連続して、鋼板104の外周端面とボス60とを溶接する接続線、及び、鋼板94とボス60とを溶接する接続線が形成されるなど、適所に溶接が施されている。なお、図1の状態では、図3の分解図に示す通り、切換ダンパー8は第1環状部9に圧接している。図4の状態では、図5の分解図に示す通り、切換ダンパー8は第2環状部10に圧接している。
切換ダンパー8、第1環状部9、及び第2環状部10は、鋼板を機械加工した金属性の鋼材、例えば、一般構造用圧延鋼材であるSS400フラットバーを工作機械で機械加工したものであって、表面はユニクロメッキ又はニッケルクロムメッキ仕上げである。管体5の壁の厚みよりも、その厚みが大きく設定されている。第1主管部2の第1開口20、第2開口21を区画形成する縁端がそれぞれ鋼板94と鋼板104の主面内側端に溶接で接続され、第2主管部3の開口32を区画形成する縁端がボス60の外周部及び鋼板92の主面内側端に溶接接続され、枝管部4の開口42を区画形成する縁端がボス60の外周部及び鋼板102の主面内側端に溶接接続されている。鋼板92、94、102、104の基部はそれぞれボス60の外周面に溶接接続されている。第1環状部9と第2環状部10は第1主管部2、第2主管部3、枝管部4の表面から外部に突出する形状となっており、これにより外部からの締結を可能とする。
粉粒体移送用流路切換装置1の動作について図面を参照して説明する。前記構成の流路切換装置1は、特許文献1に記載の粉粒体移送装置に組み込まれて、その使用に供される。同装置の詳細構造は同文献を参照されたい。流路切換装置1を輸送管(図示略)の間に設置し使用する場合に、切換ダンパー8を2つの原料タンク(図示略)のいずれか一方と連通すべく切換操作する。枝管部4の上流にある原料タンク(図示略)からの移送を行なう場合には、ピストンロッド13を図1の矢印Aの方向に伸長動作させ、回転軸7を支点として図1の矢印Bに示す通り切換ダンパー8と揺動レバー11とを一体揺動して流路切換を行い、切換ダンパー8を第1環状部9に圧接させる。これにより、外周端面80の端部が鋼板93の内周端面91に圧接され、図1の矢印C及びDに示す通り、原料タンク(図示略)の所要の粉粒体が枝管部4から第1主管部2を経て屈曲経路にて移送される。逆に、第2主管部3の上流にある他の原料タンク(図示略)からの移送を行なう場合には、ピストンロッド13を図1の矢印Aの方向に短縮動作させ、回転軸7を支点として図1の矢印Bに示す通り切換ダンパー8と揺動レバー11とを一体揺動し流路切換を行い、切換ダンパー8を第2環状部10に圧接させる。これにより、外周端面80の端部が鋼板103の内周端面に密着され、図1の矢印E及びDに示す通り、他の原料タンク(図示略)の所要の粉粒体が第2主管部3から第1主管部2を経て直線状に移送される。
なお、本発明では二叉状の管体5を採用した場合における流路切換装置について説明したが、三叉状の管体5を構成するも、何等本考案の要旨を変えるものではない。
以上説明した実施形態によれば、次の効果がある。即ち、シールを金属部材である切換ダンパー8と第1環状部9、又は切換ダンパー8と第2環状部10の圧接により構成しているので、異物混入のリスクがなく、シール破損片の粉粒体への混入を防止し、カビ、害虫等の異物が発生し難く、コンタミネーションを好適に防止できるとともに、エアリークを確実に防止できる。管体5が第1主管部2と第2主管部3と枝管部4の3つのパーツから構成されるので、第1環状部及び第2環状部を別体で高精度で製作することで、安定したシールの加工精度を実現できる。例えば、管体5を板金加工するとともに、第1環状部9と第2環状部10とをレーザー加工機等で機械加工し、それらを溶接で接続することで加工精度が一層向上する。また、第1環状部9と第2環状部10の取付作業を容易化するとともに、エアリークの防止を確実とする。さらに、溝81を設けているので、シール効果を高めることができる。ボールバルブのように本体ハウジングが無い構造であるので、超軽量である。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることが出来るものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。
本発明実施形態の流路切換装置の正面図である。 同装置の斜視図である。 同装置の分解斜視図であり、(a)は第1主管部、(b)は枝管部、(c)は第2主管部を示している。 同装置の異なる角度から観た斜視図である。 同装置の異なる角度から観た分解斜視図であり、(a)は第1主管部(取付片等を除去した状態)、(b)は第2主管部を示している。 同装置の内部を示す中央縦断面図である。 (a)は同装置の第1環状部のうち中間の鋼板(第2環状部のうち中間の鋼板)の側面図、(b)は締結された第1環状部の部分正面図、(c)は同装置の本体の正面図、(d)は第1主管部の側面図である。 (a)は同装置の中間の鋼板のF−F線断面図、(b)はG−G線断面図、(c)は同平面図、(d)は同装置の鋼板の締結構造を示す縦断面の断面図である。 切換ダンパー、回転軸及び軸受部の部分断面図である。 (a)は同装置の回転軸と切換ダンパーを示す平面図、(b)は同側面図、(c)は同正面図、(d)は(c)の部分拡大図である。
符号の説明
1…流路切換装置 2…第1主管部 20…第1開口 21…第2開口
23…取付片 24…フランジ 25…取付孔 26…開口
3…第2主管部 30…フランジ 31…取付孔 32…開口 33…開口
4…枝管部 40…フランジ 41…取付孔 42…開口 43…開口
5…管体 6…軸受部 60…ボス 61…U字形溝 62…軸受端部
7…回転軸 70…軸着部 8…切換ダンパー 80…外周端面 81…溝
82…連結部 83…主面 84…貫通孔 9…第1環状部 90…開放端
91…内周端面 92〜94…鋼板 95…ねじ孔 96、97…貫通孔
98…ボルト 10…第2環状部 100…開放端 101…内周端面
102〜104…鋼板 11…揺動レバー 12…揺動機構部
13…ピストンロッド 14…シリンダ 15…ブラケット

Claims (3)

  1. 主管部と枝管部とで管体を構成し、軸受部で回転自在に支承される回転軸を設け、該回転軸に固定されるとともに該回転軸を支点として管体内で揺動する切換ダンパーを設けた粉粒体移送用流路切換装置において、
    前記主管部は斜めに分割された第1主管部及び第2主管部を備え、当該第1主管部の一端に第1開口と第2開口を設け、
    前記第1主管部の第1開口と第2主管部とを、開放端を備える第1環状部を介して接続し、
    前記第1主管部の第2開口と前記枝管部とを、前記第1環状部とは角度を設けた、開放端を備える第2環状部を介して接続し、
    前記回転軸及び軸受部が前記第1開口と第2開口の境界部に位置するように設定するとともに、前記軸受部に前記第1環状部、第2環状部、第2主管部、及び前記枝管部とが接続し、
    前記切換ダンパーが前記第1環状部及び第2環状部の間で前記回転軸を支点として揺動する構成とし、
    前記切換ダンパーの外周端面が前記第1環状部又は第2環状部の内周端面に金属同士で圧接することにより、前記第1主管部と前記第2主管部、又は、前記第1主管部と前記枝管部のいずれかの連通を閉塞するとともにシールすることを特徴とする粉粒体移送用流路切換装置。
  2. 前記管体が板金加工された金属性の鋼材で構成され、
    前記切換ダンパー、第1環状部、及び第2環状部が鋼板を機械加工した金属性の鋼材であって、前記管体の壁の厚みよりもその厚みが大きく設定され、
    前記第1主管部が前記第1環状部と第2環状部に溶接で接続され、前記第2主管部が前記軸受部及び前記第1環状部に溶接接続され、前記枝管部が前記軸受部及び前記第2環状部に溶接接続される請求項1の粉粒体移送用流路切換装置。
  3. 前記第1環状部及び第2環状部がそれぞれ、コ字形状又はU字形状の3枚以上の鋼板を備え、両側の鋼板の間隙に中間の鋼板が嵌合され、前記3枚以上の鋼板が締結された積層構造を備える請求項1又は2の粉粒体移送用流路切換装置。
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