JPH01503702A - 空気調節ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 空気調節ユニット、空気流制御方法及びその様なシステム内での揚力体の使用 本発明は、通風機又は送風機と、１つ又は複数のニューマチック搬送導管と並び に空気量調節装置とを有するニューマチック搬送システムに関する。

工業設備の自動化率が高まれば高まる程、個々の設備要素の運転安全性に対する 要請が益々重要になってくる。このことは最近の工業発展の一般的な経験ばかり でなく、設備建造者の義務ノートの既にゆるぎない部分でも言える。少なくとも 理論的には運転の安全性は２つの方法で拡大されている。その第一は中央制御部 においてのみならず、個々の機械及び器具における装置知能としてコンピュータ ー知能を多々使用することである。

本発明の基となり問題範囲をおさえる為の解決の端緒が西ドイツ特許第３１２８ ８０７号公報に記されている。この基本問題は製粉機の空気力学と関連してかな り以前から知られている。多数の平行する搬送管がここでは共通する通風機又は 送風機に接続されている。それによって個々の搬送管の空気量は相互に関係し合 っている。例えば個々の搬送管又は搬送管の一部において搬送物量が減少するや 否や、これら管の中に間違える搬送導管抵抗の結果として空気量が増加する。こ のことは残りの搬送管にとっては欠点となる、というにはこれら残りの搬送管内 では空気量、従って空気速度が低下するからである。生産品の搬送は負荷された 搬送管の中では不安定になり、そして空気システムを悪く又はきゃしゃに構成し た場合に、これは生産品が溜まったり詰まったりさえする原因となる。

西ドイツ特許第３１２８８０７号公報は、搬送システムの通風機を過容量のため に構成する必要のない程に確実な運転をさせようとするものである。そのために 、各搬送管に対して空気流制御用装置を、貫流空気を検出するため検出装置を、 そして空気流制御のため各装置に対して検出装置によって制御された調節部材を 設け、搬送管を通る貫流空気量を一定に保つように提案された。検出装置を介し て各搬送管内の静圧又は差圧が確定され、この圧力は電子制御部で処理される。

しかも許容最小限度で各搬送通路内での空気量を保つために、空気流制御のため 装置用の各調節部材に制御信号を形成するために処理される。

埃を含んだ物と共に搬送導管内で静力学的空気圧を測定技術に使用することはし かしながら問題がある。「静力学的空気圧」から「空気量Ｊまで直接関連して障 害を起こす多数のファクターがある。主な間違ったファクターの１つば流路断面 、形状、表面等のそれぞれの特殊な構造的構成である。更に圧力値は測定値を使 用不可能にする程まで突然付着する埃によって著しく悪化される。静圧が普通の 圧力測定器具によって決定されると、埃を含んだ空気内の相当する信号は僅かに 測定管横断面が詰まるために短時間の後同様に最早証拠力が無くなってしまう。

従って電子的計算手段では正確な調節及び空気量の制御の望みが幻想であること が明らかになる。電子装置はここでそれ自体筒車な実情を複雑なものにする。運 転の安全性を高めるという目的は達成されない。

第２の解決手段として最近多くの自動化装置にあっては、例えば各搬送導管に固 をの送風機を従属させることによって問題を簡単に回避してしまう。各搬送通路 の粗い制御のために全く簡単な絞り弁を使用することも考えられる。製粉機には 個々のニューマチック搬送通路が非常に多いためにその様な解決策はコストの面 で考慮の対象にならない。それ以外に多数の通風機、モータ等の使用はそれによ って条件付けられシステムの個別要素の数が著しく多くなるためにこれまた問題 となる。

多数の周辺部知能を使うことも多くのニューマチック搬送導管用に共通する集合 システムを排除することも今日まで実際には満足のいく結果をもたらさなかった 。副次的な場合にのみ尚各段送導管内に可動に配設された調節弁を使うという最 も古く最も簡単な考えが適用されうる。調節弁はカウンタウェイトによって開放 位置に、そして空気流の強さに応じて多かれ少なかれ閉鎖位置に動かされる。こ れは通風設備用の閉鎖弁と相違しており、これら閉鎖弁は空気流がないと閉し、 空気流によって開放位置へ動く　。

換気設備における空気量を調整するための幾らか改良された構造のものがスイス 国特許第６００，４２８号公報に記載されている。この解決手段では、絞り弁の 平らな面に作用する力学的空気力並びに撚りトルク並びに絞り弁のそれぞれ所望 のバランス位置乃至は開放位置のため空気流の目標値に応じた修正信号が使われ る。埃に敏怒であるかという問題はここでは解消されていない。

本発明は、今までの解決手段の欠点を少なくし、特に運転の安全性を高めるとい うことを課題とするものである。

本発明に従う解決策は、種類的にニューマチック搬送システムにおいて各空気量 調節ユニットが回転可能に支承された揚力体を備え、この揚力体が絞り弁として 開放位置から閉鎖位置へ動かしうるちのであり、その際空気流の揚力が閉鎖位置 に向けられ、そして付加的で（機械的な）開放力を揚力体に作用させるという点 に特徴がある。

かなり大きく構成した研究室実験装置で、極めて簡単な装置をニューマチック的 搬送のため出来るだけ僅かに空気を使用しても驚くべき程精密な機能をすること 、特に複雑で埃に敏怒な構成部材を使用しな（ても精回な機能を果たすことが分 かった。

このことは第３の関係した流体専門家によって不可能と思われていた。その上製 粉機におけるニューマチックな搬送過程の開始以来、従って約４０年来解決手段 を無駄に探していたことになる。

揚力体の輪郭を適当に選択することによって空気量を一定に維持するばかりでな く、例えば個々の搬送導管内での抵抗が増した特段らか多い空気量が送られると いう正の効果が達成される。このことはニューマチック的搬送を安定させるとい う別の長所ともなる。

本発明は、種々の更に発展した別の有利な形状を考えることも出来る。そこで著 しく丸味付けた流入側と尖った延びる流通端部とを有する主翼輪郭様式の揚力体 を形成することも出来る。この手段は全く特別に正の空気圧−空気量比を維持し うるちのであり、そうして例えばニューマチック搬送が麻痺する傾向にある時空 気量が即座に高められる。

特に主翼プロフィルは一側で湾曲し、反対側ではほぼ平らに形成されているのが 良い。

更に別の実施形態では、場カプロフィルが先の尖った流過側で切り込みを持って いるのが特に有利である。従って全く開いた位置でも全く閉した位置でも応答敏 感性を大きくすることが出来る。というのは回動点が揚力体のほぼ真中に設けら れていても、この方法で揚力体の回動点に関して力の僅かなアンバランスが得ら れるからである。

空気システムは正確に調整が、特にそれを後で変えた場合にも修正が行われるよ うに、特に機械的開放力を調整可能にすることができ、またバネ力又は例えば揚 力体内にあり又はその回転軸に係合するカウンタウェイトによっても開放力を形 成することが出来る。極端な閉鎖位置に対して、揚力体が閉鎖位置で流入側でも 流通側でも空気間隙を開放させれば特に有利である。

広範囲に渡って空気量を正確に制御しうる様にするために、空気＆送導管内に狭 め個所を設け、そのＶＡ　ｔＡ力体が狭め個所の範囲に配設されているようにす ることを勧める。

本発明は更に一群のニューマチック空気搬送通路の空気速度を調整する方法にも 関するもので、それら搬送通路は接続管を介して共通する通風機乃至は送風機に 接続されている。

この新しい方法は、少なくとも大きな導管横断面を有する搬送通路の場合には空 気速度は機械的なニューマチック力によって自動的に制ａｌされ、その際揚力体 として形成された空気速度調整弁の揚力が閉鎖力として利用され、それが開放力 として機械的反力に対抗作用するものである。

特に有利には揚力体は完全に開いた位置で約２０’の仰角を有しており、制御の ため２０°がら９０’の範囲で動くものである。９０°で揚力体はほぼ閉じた弁 の如き作用をし、揚力体は従って空気流のため完全に横位置にある。様々なテス トで開放位置はストッパーによって制限された方が良いことが分かった。簡単に 通用するために開放位置のためのストッパーは約ｌＯ°に設定するのが良く、特 に有利にはこのストッパーは約１５°から２５″の値にあるのが良い。多くの場 合しかしながら２０”の値にあるのが最適であることが分かった。２０’で既に がなり強い揚力が生じ、従って即座に高い応答敏感性が生じ、このことは特に設 備を始動する際、従って通風を制御開始する時に決定的なものとなる。

空気流を技術的にコントロールする分野の各専門家には、例えば空気測定区間の 最小の変化によってしばしば、場所的に制御しえない渦流が生じることにより結 果が非常に悪化することが充分知られている。この結果の悪化は使用不能となり 、従って直ちに実際値の２０％、５０％及びそれ以上の、値と成りうる程の偏差 が生じることになる。結果が良く測定に公知測定技術的な調整を適用する必要が ある。ブランドル管の場合には堆積管をほんの幾らが傾斜位置にすればそれで充 分であり、そして許容公差についての測定゛誤差をうるちのでる。他方実務者は 目的に達するために２．３のこつがあることを知っている。

飛行機建造、主翼プロフィルの構造、揚力体の古典的使用に相互関係があるとい うのは幾分問題がある。揚力のためＭ適な関係を得るために、主翼プロフィルは 仰角に対しである所定の範囲を持っている。

仰角が余りにも大きく選択されると、流通側での流れが突然切れ、ここでも完全 に制御不能な渦流に移行し、そして揚力は衰える。普通の亜音速範囲では仰角を 最大２０°迄と算定している。これら周知の法則性を転用しようとすると、すぐ この転用の不可能を認識する。揚力体が絞り弁の機能に使用されると、ここでも 少なくとも最初に考慮した様に、空気絞りのため殆ど利用されない僅かの変動範 囲だけしか許容されないことになってしまう。この装置で上記の通り既に構成さ れていると、新しい空気量調整部での測定は丁度反対部分、即ち揚力体を殆ど完 全に横位置にする閉鎖点の近くまではっきりと安定した「空気量−圧力経過」を 生じた。このことは揚力体に対して、飛行プロフィルの通用範囲外にある範囲で の適用を意味している。

閉じた管システムにおける揚力体は、自由な雰囲気中にある飛行機において比較 しうる速度比での同じ輪郭とは全く違った状態にあるということを実際には充分 に表している。この現象が完全に研究され乃至はそれぞれ実際に空気量制御のた めに適用されたかどうは出願人には分かっていない。

本発明は更に絞り弁として回転可能な揚力体を使用することを含み、特にニュー マチック搬送システム乃至は空気−除塵システムにおいて空気速度を調整するた めに使用することをも含んでいる。

以下に本発明を更に別の詳細を有する２、３の実施例に基づいて説明する。

第１図は開放位置にある空気量調節装置を通る断面図であり、 第２図は半分閉鎖した位置にある第１図の空気量調節装置を通る断面図であり、 第３図は第１図及び第２図に従うプロフィルの調節状態（圧力／空気量）を示す ものであり、第４図は新しい空気量調節用の簡単な装置を示すものであり、 第５図は全ニューマチック製粉機をコントロールする所を略図的に示したもので ある。

第１図では空気導管１内に空気調節ユニット２が組み込まれており、このユニッ トは管３と、回転軸１５の周りに旋回可能に支承された揚力体４と、カウンタウ ェイト５とから出来ている。管３は円形断面を有する普通の管として又は例えば 矩形の断面を有する管として形成することが出来る。揚力体４は完全に開いた位 置で管３の中心軸６に対して少なくとも１０″の角度αを有している。しかも空 気流、矢印７によって何れにせよ閉鎖力Ｓとして作用する揚力が生ずる様な角度 を有している。閉鎖力Ｓはその際仮想の結果として生ずる力であり、その力は揚 力体４にかかる揚力の合計により生ずる。その為包囲カーブ８内には単に象徴的 に主翼にとって普通の多数の個別−力のベクトルを有する力の場が描かれている 。力のベクトルの実際の値は検出されていない。しかしながら実際の力の経過は 別であり、先ず最初興味のある結果として生ずる閉鎖力Ｓではないということを 排除しえない。カウンタウェイト５の重量Ｇは閉鎖力Ｓとは反対に作用する。空 気速度が一定の場合回転軸１５に係合する２つのトルク間、即ち空気力Ｓにより 生ずる結果としての閉鎮−トルクとカウンタウェイト５の重量Ｇによって引き起 こされる開放トルクとの間の釣り合いが生ずる。重量Ｇは揚力体４内にも存在し うる。

第２図に従い値Ｖｌから２倍の値ｖ２へ速度Ｖが上昇すると、即座に揚力ＳもＳ 、からＳ２へと大きくなる。このことは閉鎖がほぼ半分量いた結果となくなる。

全てのトルクの合計はしかしながら再び新しい釣り合いを生ずることになり、そ の結果圧力差″Ｐｓｔａｔｚ　ｖｏｒ″に対する”Ｐｓｔａｔ、　ｖｏｒ”は即 座に平衡が採られ、この圧力差は効果における揚力体の新しいもっと閉じた状態 によって、はとんど同じ空気速度Ｖ、＝Ｖ２を占めているからである。この方法 で調節ユニットは実際はぼ一定の空気速度に調節する。

対応する変化は何分の１秒で行われ、従って空気システムのために個々の搬送導 管１の中での圧力変化の結果として殆ど何の障害も確認されない。このことは通 風機を動かずためにも特に重要である。

第３図下には揚力体４の作用を記載した測定カーブＩＯの経過が略図的に描かれ ている。即ち空気流ｒｒｒ　／　ｍ　ｉ　ｎに対する圧力経過Ｐ、の比が描かれ ている。

上の絵の半分には揚力体４が示されている。流入面１２は著しく丸味付けられて おり、それに反して流通縁部１３は尖って形成されているのが特徴的である。流 入縁部の丸味はプロフィルの仮想の厚みＤを生し、それはプロフィルの長さＬの 約四分の−とするのが良い。揚力体４の下側１４、即ち入ってくる空気流の方を 向いた揚力体の面は幾らか内側に丸味付けられているか又は平らに形成しても良 い、揚力体４の下面と反対の面１１は外側へ丸味付けられている。上記の形状に は、埃とか粉末状の粒子が表面にほんの僅かしか付着しないという長所がある。

上記した主翼プロフィル（第３図）は１つの回動点乃至は回動軸１５を有してお り、それはプロフィルの奥行きＬに対してほぼ真中に位置している（ａ、ａ）、 更に特別の特性として第３回に従う揚力体４は尖って延びている流通端部１３に 切り込み１６があり、それは空気力に対して開放位置で閉鎖力Ｓを好ましいもの とするアンバランスを持っている。

このことは開放力を強めるより重いカウンタウェイト５を取り付けることを可能 にする。このことは、揚力体４が必要な場合には完全に開いた状態から即座に閉 鎖方向に、そして完全に閉じた位置から開放方向に即座に応答する結果となる。

二点鎖線１７で揚力体４を各任意の管形乃至は通路形、丸形、楕円形、矩形等に 適合させることが出来る。

例えば特に大きな断面という特別の使用の場合には、２つ以上の揚力体を互いに 平行にして利用することも可能である。その際それぞｎ、が固有の通路流れを形 成しうるよう、各揚力体間に案内板を設ければ、結果の正確さを高めることにな る。

第４図には新しい空気調節を実際に使用した例を表しているが、これは図面では まだ試験設備として完全なものにしている。流入空気量はベンチュリー管２０を 介して測定される。搬送圧は普通の絞り２１を介して任意で所望の値に設定しう る。静圧は空気調節ユニット２の前で圧力計２２によって確定される。別の圧力 計２３は空気調節ユニット２の後の静圧を測定する。引き続いてもう１つの普通 に調節可能な絞り２４がある。種々の空気圧比をシミュレートするために通風機 ２６と調整可能な絞り２４との間には空気取り入れ調節器２５が設けられている 。

通風機２６の後ろには消音装置２７が設けられている。適当な試験装置内では運 転安全性並びにあらゆる可能な運転状態及び運転の変化での有効性を証明しつつ 設定することが出来る。

第５図にはニューマチンク製粉機用の空気量の調節装置が図示されている。導管 ３０〜３６は種々の断面を有するニューマチックの生産品搬送管であり、それは 実際に普通のものである。

多い又は少ない点々で該当する搬送導管内に瞬間的に多い、少ない又は全熱ない 生産品が搬送されていることを表している。例えば両方の最大の搬送導管３２及 び３６内に全く生産品が搬送されていないと、空気量が個々の１搬送通路ないで 制御されないとしたら、これら両方の導管内では空気速度は極端に高くなるだろ う。このことは小さな横断面の搬送導管３０．３１，３３，３４．３５を負荷す るため、そして搬送はその中で充分な空気速度が無いために機能を発揮しなくな るだろう。

本発明に従う調節装置でもって例えば搬送導管３６内の生産品の搬送が瞬間的に 止まる場合に、目標空気量に相当する最小値にまで空気調節ユニットが閉まる。

第１図及び第２図に応じて全ての搬送導管においてカウンタウェイトの対応する 傾斜位置によって揚力体の従属する位置が示されている。

結果的にこの方法で全システムが安全になり、従って集合導管３７内ではほぼ一 定の空気量となり、どんなに多くの生産品がどの搬送導管内で搬送されるかには 全く無関係である。第５図から更に例えば小さな搬送導管３３のために全く空気 調節ユニットが設けられていないことが明らかである。全空気量のおよそ１０％ から２０％の適当な空気量が送られていれば、経済的観点からも運転の安全性か らもこれは直ちに許容しうるちのである。その際また経験的に複数の生産品が搬 送される生産品通路が問題となることもあるが、それらは非常に強い付着性があ り、殆ど完全に濡れた粉である。ここでは空気量を制御しないことにより乃至は どんな場合でも余りにも多い空気量を選択することによって経済性に僅かな悪影 響があることは承知の上である。そのために流れは中止しても良い。

Ｆｔ’ｇｕｒ　４ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）通風機（２６）又は送風機並びに１つ又は複数の搬送導管（３０〜３６） を備えるニューマチック搬送システム内で自動的に空気流調節するための空気調 節ユニット（２）にして、それが可動に支承された絞り物体を備えており、この 絞り物体にその開放位置の方向に有効な対抗力（Ｇ）が自動的に係合する様な空 気調節ユニット（２）において、絞り物体が揚力体（４）として形成されており 、しかもこの揚力体に係合する揚力（Ｓ）がその閉鎖位置の方向に作用するよう に成っていることを特徴とする空気調節ユニット。 （２）揚力体（４）が回転可能に支承されていることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の空気調節ユニット。 （３）揚力体（４）が、著しく丸味付けられた流入側と先細りに延びる流過端部 （１３）とを有する主翼プロフィルの様式により形成されていることを特徴とす る請求の範囲第１項または第２項に記載の空気調節ユニット。 （４）揚力体（４）が入ってくる空気流の方へ向いた側（１４）でほぼ平らに、 そしてそれと反対側（１１）で湾曲して形成されていることを特徴とする請求の 範囲第１項から第３項のうちの１項に記載の空気調節ユニット。 （５）対抗力（Ｇ）が、調整可能なバネ力、調整可能なカウンタウェイト（５） 又は揚力体（４）内のウェイトによって形成されていることを特徴とする請求の 範囲第１項から第４項のうちの１項に記載の空気調節ユニット。 （６）揚力体（４）が閉鎖位置で流入側及び流過側で空気間隙を開放させること を特徴とする請求の範囲第１項から第５項のうちの１項に記載の空気調節ユニッ ト。 （７）揚力体（４）が、流過側（１３）に切り込み（１６）を持っていることを 特徴とする請求の範囲第１項から第６項のうちの１項に記載の空気調節ユニット 。 （８）接続管（３７）を介して共通する通風機（２６）乃至は送風機（２６）に 接続される一群のニューマチック空気搬送通路（３０〜３６）内で空気流を自動 的に調節するための方法において、空気流調節のため比較的大きな導管横断面を 有する搬送通路（３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６）の所で少なくと も、揚力体（４）に閉鎖力の方向に係合する力学的な流れの力（揚力Ｓ）と、開 放方向に揚力体（４）に係合する対抗力（Ｇ）との間の交代が利用されることを 特徴とする方法。 （９）揚力体（４）が開放位置として少なくともほぼ１０°、特に有利には少な くともほぼ２０°の調節範囲内で、そして閉鎖位置として約９０°で調節される ことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。 （１０）ニューマチック搬送システム乃至は空気除塵システムに空気流を調節す るため揚力体（４）を利用すること。 （１１）回転可能に支承された揚力体（４）を特徴とする請求の範囲第１０項に 従って利用すること。 （１２）空気導管（１）の狭めた個所の範囲に揚力体（４）を設けることを特徴 とする請求の範囲第１０項又は第１１項に従って利用すること。