JP5269688B2 - 分級機構 - Google Patents
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Description
分級ロータは、上下を円板に挟まれ外周部には軸方向に多数のブレードを持つ籠形のロータで、図示しない回転駆動装置により回転する。一方の円板には、中心部に微粉を取り出す排出口が設けられ、他方の円板は閉塞されている。図26に表した分級ロータは、上側の円板に排出口を設けて微粉を上方に取り出す型式である。
分級ロータの下流に設けたブロアまたは上流に設けた押し込みファンやコンプレッサによって、分級ロータ外周側から排出口のある中心に向かって気流が生じる。この気流は、分級ロータが回転することにより旋回流となる。旋回流に乗った粒子は、回転による遠心力と、中心に向かう気流に流される向心力とを受ける。
粒子が受ける遠心力は、粒子の質量mに比例し、旋回流の流速Vθの2乗に比例する。粒子の質量mは、粒径Dの3乗に比例する。一方、粒子が受ける向心力は、粒子の投影面積Bに比例し、内向き流速Vrに比例する。粒子の投影面積Bは粒径Dの2乗に比例する。したがって、大きい粒子ほど遠心力が強いため外側に移動し、小さい粒子は中心に移動する。向心力と遠心力が釣り合う粒径が理論上の分級点となる。
分級ロータのブレードが旋回流の起点となり、分級ロータ内での旋回流の流速Vθは中心に近づくほど速くなる。また、内向き流速Vrも、旋回流の流速Vθと同じ割合で中心に近づくほど高速になる。粒子に作用する力は、遠心力が旋回流の流速Vθの2乗に比例し、向心力が内向き流速Vrに比例するので、排出位置が分級ロータの中心に近いほど、分級点が細かくなる。
図28と図29に表示した分級装置のように、微粉成分を分級ロータの下部から排出するものでは、分級ロータの回転軸を保持する軸受部の他に、分級ロータの下部に微粉を取り出す排出口と微粉を輸送する固定配管の間をシールするロータシール部を設けて、ケーシング内部の粉体が分級された微粉に混入しないように、シールエアを供給する必要がある。分級ロータ付近に粗粉が滞留すると、大量のシールエアを流す必要が出てくる。
また、案内羽根を内壁面に固定したスリーブを、ケーシング内壁面に着脱可能に設置するようにすることもできる。処理する粒子の特性や処理量や旋回流速に対して、適した角度や形状を有する案内羽根を選択して利用することができる。
図1は、本発明の1実施形態の分級機構の例を示す構成図である。図面は、ケーシング部を半分に切断して内部が見えるようにした一部断面図になっている。
分級ロータ1の外周から放出された粗粉成分と新しく供給されてくる処理物の一部は、分級ロータ1外周部に形成された旋回流に巻き込まれて遠心力を得てケーシング2の内壁に押し付けられる。
図2の分級機構は、図28に示した分級機構に対応するもので、分級した微粉を下方に取り出す方式の分級ロータ7をケーシング2内の天井近くに設けて、さらに、ケーシング2の内壁面に複数のスパイラル状の案内羽根5をほぼ等間隔に設けたものである。図2の分級機構は、分級微粉の取り出し方向が異なることを除けば、図1に示した分級機構と同じ構成で、分級ロータ7の下側の円板には、中心部に微粉を取り出す排出口が設けられ、上側の円板は閉塞されている。排出口はロータシール部9を介して排出管8に接続されている。ロータシール部9は、図29に示されたように、ケーシング2内部の粗粉成分が排出管8に排出される微粉成分と混合しないように、空気配管10から供給されるシールエアによりシールする。
したがって、ケーシング2の天井部における粗粉成分の濃度が増加することもなく、一旦分級された粗粉成分が再度分級ロータ7に供給されて分級効率を低下させることを防ぐことができる。また、ロータシール部9や軸シールに供給するシールエアの低減ができる。さらに、処理物等の粘着性が高くても、処理物等が壁面に付着したり固着したりする心配は少ない。
図3の案内羽根5は、スリーブ6の内壁面の上端から下端まで複数のスパイラル状の襞としてほぼ等間隔に存在する。このスリーブ6をケーシング2の上端内縁部に形成した溝に脱着可能に嵌合させることにより、ケーシング2の内壁面に案内羽根5を配設することができる。
したがって、分級機構の運転条件が変化したときには、スリーブ6を交換することにより簡単に、運転条件に対して最適な性能を有する分級機構とすることができる。
図4の案内羽根5は、ケーシング2の内壁面11に直接に形成したものである。案内羽根5の形状及び性能は、図3のものと同じものとすることができる。案内羽根5の交換はやや困難であるので、対象が限られた分級機構に適用すると、経済的効果が高い。
図5は、スリーブ6の内壁面に配置された案内羽根5の傾きθが、スリーブ6の中心軸に対して45度であるスリーブ6を表す図面、また、図6は、案内羽根5の傾きθが、スリーブ6の中心軸に対して60度であるスリーブ6を表す図面である。
案内羽根5の傾きθがスリーブ6の上端から下端まで一定である場合は、傾きθは30°以上80°以下であることが好ましい。なお、分級ロータ回転数が高いと、傾きθが大きくても下降流の下向き成分が大きくなる。
下降流は、案内羽根5の傾きθが小さいほど下向き速度が速くなる。したがって、ケーシング上端部から徐々に加速して分級ロータ1下端以下で十分な高速下降流とするために、上部では傾きθを大きくし、ロータ下端部より下になってから傾きθを小さくすることが好ましい。
なお、ここで、案内羽根5の傾きθは、図8に示すように、スリーブまたはケーシングの円筒軸12に対する傾きを意味する。
案内羽根と内壁面との間が空いている場合は、旋回流を下降流に変換する効率は低下するが、処理物などが滞留したり付着したりし難くなり清掃も容易になるので、処理対象の切り換えなどにおける清掃性が向上する。
図13に示した案内羽根13は、1枚ずつがほぼ1周分の長さを有するリング状の板バネで、これを適当数、ほぼ等間隔に周方向にずらした形に配置して、両端部を上側リング14と下側リング15で固定したものである。板バネが案内羽根13になって、分級ロータの外周に発生する旋回流を下側に案内し、下降流に変化させる。案内羽根13は、ケーシング2の内壁面から浮いていてもよい。
なお、ロッド16の伸縮に伴い、上側リング14と下側リング15の位相が変化するので、上側リング14は、ケーシング2の天板下面で自由に回転できるように構成され、ロッド16の伸縮に従って適宜に摺動して位相差を調整することができるようになっている。
また、図17に示した分級ロータ1は、径の異なる上側円板22と下側円板23の先端同士を斜めに渡したブレード26を備えるもので、下方から供給される処理物を受け入れ易くしている。
これらの分級ロータ1は、通常の分級ロータより圧損が少ないというメリットがあり、比較的粗い粒径をもつ処理物を大量に処理する場合に有利である。
2次エア導入機構30から供給される旋回上昇流は、被処理物供給配管29の排出口と分級ロータ1の間の空間に存在する粒子を分散させて分級効率を良くする効果を有し、ケーシング2内を降下する粗粉中に含まれる微粉成分を再度分級ロータ1に導いて分級効率を向上させる効果を有する。
本実施形態の分級機は、分級した粗粉を粉砕機に戻して仕様に適合する微粉になるまで粉砕を繰り返す閉回路粉砕に利用することができる。
分級ロータ1をケーシング2の内部上端部に備えて、ケーシング2の下部に複数のジェットノズル34を備えている。ジェットノズル34から噴出する噴流は、周囲の処理物を巻き込み摩砕や衝撃により粉砕する。処理物をより効率的に粉砕するように、互いに対向する位置にジェットノズル34を設けてジェット流が衝突するように配置することが好ましい。ジェットノズル34で粉砕された処理物は、ケーシング2の中心部を上昇し、分級機構部で微粉と粗粉に分かれる。粗粉は、ケーシング2の内壁面付近を降下し、噴流に巻き込まれて再度粉砕される。微粉は、製品としてジェットミルの機外に搬出される。
案内羽根5を設けたため、分級ロータ1近傍での無駄な旋回流を抑制し、上下の循環が活発化して、粉砕効率が向上する。
図23の流動層式ジェットミル設備は、原料供給機41と分級機構付きジェットミル42とサイクロン43とバグフィルタ44とブロア45を直列に繋いだものである。
分級機構付きジェットミル42は、上部に設けられた分級機構により、処理中の微粉と粗粉を分級して、粗粉はジェットノズル部に戻して繰り返し粉砕をし、所定の粒度以下になった微粉はサイクロン43やバグフィルタ44を介して分別され、製品として排出される。
原料供給機41は、粗粉と微粉が混合した処理物を定量的に分級機46の1次エア配管に供給する。分級機46では、粗粉成分と微粉成分を分級して、粗粉成分をケーシング下から排出する。分級機46で分級された微粉成分は、サイクロン43とバグフィルタ44のそれぞれで適宜の粒度に分類された製品として排出される。
2 ケーシング
3 排出管
4 軸受部
5 案内羽根
6 スリーブ
7 分級ロータ
8 排出管
9 ロータシール部
10 空気配管
11 内壁面
12 円筒軸
13 案内羽根
14 上側リング
15 下側リング
16 ロッド
17 ロッド取り付けプレート
18 ハンドル
19 案内羽根
20 ブレード
21 通路
22 上側円板
23 下側円板
24 ブレード
25 開口
26 ブレード
27 傾斜壁
28 粗粉排出管
29 被処理物供給配管
30 2次エア導入機構
31 2次エア供給管
32 円環路
33 ルーバ
34 ジェットノズル
41 原料供給機
42 ジェットミル
43 サイクロン
44 バグフィルタ
45 ブロア
46 分級機
47 粉砕機
48 空気冷却器
Claims (7)
- 外周に複数のブレードを備えたかご形の分級ロータと、
該分級ロータを回転させる駆動装置と、
前記分級ロータの中央部に接続した分級した粒子を排出する排出管と、
前記分級ロータを収納するケーシングと、を備え、
上昇する搬送気流により被処理物を前記分級ロータの外周部に供給する分級機構であって、
前記分級ロータが回転することにより該分級ロータ外周部に発生する旋回流を前記ケーシングの内壁面に沿って下降させる案内羽根を該内壁面に設けた分級機構。 - 前記案内羽根が、前記旋回流の流れる方向に沿って下降する複数のスパイラル状の襞として形成される、請求項1記載の分級機構。
- 前記案内羽根の襞は、一定角度のあるいは漸増する角度の傾きを持つように形成される、請求項2記載の分級機構。
- 前記案内羽根は、前記ケーシングの天井の下から前記分級ロータの下端より該分級ロータの幅の1/3以上下がった高さまで形成される、請求項2または3に記載の分級機構。
- 前記案内羽根を内壁面に固定したスリーブを、前記ケーシング内壁面に着脱可能に設置した、請求項2から4のいずれか1項に記載の分級機構。
- 前記案内羽根をスプリングで形成して、前記ケーシング内に該スプリングの角度を調整可能に設置した、請求項2から4のいずれか1項に記載の分級機構。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の分級機構を内部に組み込み、ジェットノズルで生成する搬送気流で前記分級する粒子を前記分級ロータに供給する流動層式ジェットミル。
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