JPH0278412A - 渦巻きチューブ型分離装置およびその装置によるガス、粒子分離方法 - Google Patents
渦巻きチューブ型分離装置およびその装置によるガス、粒子分離方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に適した、ガスから粒子を分離する、または粒子を除去
してガスを清浄化するための分離装置に関する。
作用のどの観点に重点が置かれているかによって、渦巻
きチューブ型の粒子回収装置または渦巻きチューブ型の
ガス清浄化装置と呼ばれるが、本発明はより詳細にはガ
スの清浄化、特に空気の清浄化を意図したものである。
ス清浄化装置という語が使用されている。
よび「下流」という語が使用されているが、それらの語
は使用中の装置を通る流れの通常の方向に関して判断さ
れる。
、またはガスから粒子を回収するために、粒子を含むガ
スの流れを処理する場合の使用に適した、渦巻きチュー
ブ型のガス清浄化装置または粒子回収装置に関する。装
置は、使用時に上流端となる一方の末端に注入口を有す
る外側の円形チューブ、該チューブ中の注入口の下流に
軸方向に配置されている渦巻きまたは回転流の発生装置
、渦巻き発生装置の下流の分離域、分離域の]流にある
チューブの周囲(側壁)の近くにある周囲排出域、分離
域の下流にあるる前記チューブの中心の近くにある中心
排出域、周囲排出域と中心排出域とを分離するために、
外側の円形チューブ内に同軸に配置され、分離域の端に
対応する所定の軸方向位置にある上流端には注入口を有
し、下流端には中心排出域用排出手段をもつ内側の円形
抽出チューブ、周囲排出域の下流端の近くには、周囲排
出域用の排出手段を備えている。
取除いてガスの流れを清浄化する場合、または前記の種
類の粒子回収装置で粒子を含んだガスの流れから粒子を
回収する場合には、粒子を含むガスの流れを外側の円形
チューブの注入口を経て該チューブ中に軸方向に導入し
、粒子を含むガスの流れを渦巻き発生装置中に導くこと
により、該ガスの流れの中に回転流を起こし、回転流に
より、粒子を流れの外周に向かって集中させ、粒子の豊
富な流れの部分を該チューブの外周に向かって、周囲排
出域中に導き1粒子の少ない流れの部分をチューブの中
心方向の、中心排出域中に導くことにより、外側の円形
チューブの周囲に末広形を与えることによって、周囲排
出域および中心排出域の上流の流れを末広形にするステ
ップが達成される。
方向距離にわたって生ずる。従ってチューブの呼び径の
約0.5倍ないし約2倍、好適には0.7倍ないし1.
5倍の軸方向距離にわたって生ずる。
は約15%ないし約60%増加するような度合である。
ら約lO°である。従って内周面はチューブの軸線と約
2.5から5°の角度を形成す好適な方法においては末
広形はむしろ分離域と渦巻き発生装置域のほぼ全体に生
じ得る。
径の約1倍から約3倍の軸方向距離にわたって生ずる。
適には約500%から600%増加する。同様に末広形
の夾角は約7゜ないし約120°、好適には約15°な
いし約60°、最も好適には約30’である。
る場合の使用に適した渦巻きチューブ型のガス清浄化装
置または渦巻きチューブ型の粒子回収装置におよび、本
発明においては周囲排出域および中心排出域の上流にあ
る外側の円形チューブの周囲の少なくとも一部が末広形
である。
離域にある外側の円形のチューブの周囲が末広形をして
いる。好適には渦巻き発生装置の周囲も同様に末広形で
ある。その場合、好適には渦巻き発生装置の中央チャイ
ンが末広形であり、渦巻き発生装置の末広形と同じ状態
である。
より説明する。第1図および第2図は、本発明によるガ
ス清浄化装置の2つの異なる実施例の断面を示す。
1つの実施例は全体として参照番号10により示される
。装置10は全体として対称な円形で成型された合成プ
ラスチック素材の様々な構成部分で組み立てている。他
の実施例においては、装置は鋼のような耐摩耗性金属、
耐耐食性または非腐食性金屑、またはその他同種の他の
素材でも製造できる。
、チューブ12内の一方の末端に向かってきちんとはめ
込まれている渦巻き発生装置16、および外側の円形チ
ューブ(以下、外側チューブと記す)12内にチューブ
12の反対側末端に向かって同軸にはめ込まれた内側の
円形チューブの形の内側の円形抽出チューブ40を含む
、渦巻き発生装置を有する末端は使用時は上流端になり
、反対側の末端は下流端になる。
て平行に延び、渦巻き発生装置16が配置されている渦
巻き発生域18の範囲を形成する。外側チューブ12の
上流端には、リセス20の形の載置構造がある。
ア26の周りにオーガ式に配置されている一対のヘリカ
ルブレード28を有する。各ブレードは180′″の角
度で湾曲する。各ブレードの外周は、軸線と57°の角
度になっている。
め定められた距離にわたって参照番号30の示すように
末広形になる(末広形成)。末広形の夾角は、末広形の
壁部と装置10の軸線との間の角度32の2倍に等しい
、角度32は5゜であるから夾角はIQ”である。
になってデイフユーザウオールを形成する。デイフユー
ザウオールは後により詳細に説明するが、全体として参
照番号34で示される。
に、デイフユーザウオール34の下流で平行になる。外
側チューブ12の平行部38中には周囲部分の周りに約
120゛の角度で延在する単一の排出ボート36がある
。
される注入口をもち、注入口の次には中心流路44があ
り、中心流路44はデイフユーザに融合して円形抽出チ
ューブ40の排出手段(iJE出口)48に延在する。
0分離域19は渦巻き発生装置の下流端と前縁42との
間に形成される0分離域19は前記のように末広形にな
っていることがわかる。
40と外側チューブ12との間に周囲排出域または掃気
域22が環状に形成される。中心、または主要排出域2
4は内側の円形抽出チューブ40によって区画され、形
成される。掃気域22も主要排出域24も分離域19の
下流にある。
る。前記環状注入口の下流にわずかな間隔を置いて、内
側の円形抽出チューブ40と一体のリング50が掃気域
22中に突出している。リング50は斜めの前壁52を
形成し、該前壁52は使用時には掃気域中の流れを、リ
ング50のクラウンの外側に環状に形成されている環状
オリフィス54に向かって収縮させる。
についてデイフユーザのように作用する。
し、スピゴット部60は、必要な場合には下流端に向か
って、わずかに先細りになる。
在するフランジで終端する。
きちんとはめ込まれ、外側チューブ12の末端66はシ
ョルダー62と当接する。
12に対して同軸かつ軸方向に配置されている。内側の
円形抽出チューブ40は、掃気域22が制限されないよ
うに上流方向にカンチレバー式に延在する。従って環状
オリフィス54を含む掃気域22中の流路が連続的にな
る。
側チューブ12中に導入される。流れが渦巻き発生域1
8中を移動する間、流れには渦巻き発生装置16により
回転流が生ずる1回転流は、分離域19に入ると、末広
形32により許容されるように外側方向に拡散する。
子に遠心力が作用して粒子を外側方向に移動させて流れ
の外周方向に集中させる0粒子は末広形32により、分
離域が平行な場合よりも更に半径方向外側に移動するこ
とができる。末広形32は流れを減速させ、動圧を減少
させて流れの中に静圧を増加させる二次的なディフュザ
ー作用をもっている。
が改善され、このことは特に研磨粒子の場合に重要であ
る。
流れの外周部で粒子は豊富であり、流れの中心部では粒
子が少ない。
と、まず斜めの前壁52沿いに環状オリフィス54中で
収縮されつつ加速され、その後デイフユーザの壁部34
沿いに減速される1粒子が豊富な流れの部分はブレナム
56中に移動し、そこから排出手段(排出ポート)36
を経て排出される。
たは主要排出域に注入され、デイフユーザ中で拡散され
、排出口4日を経て排出される。
ない流れの質量またはボリュームの割合は、一方では注
入口14の注入圧力と排出ボート36の下流の圧力、他
方では注入口14と排出口48の下流との圧力の割合を
制御することによって制御されることがわかる。
子をより集中させる作用をもっことが認められる。
9中の2次的作用と同様、動圧が失われ、静圧が得られ
る。前記のように動圧が失われて静圧が得られることに
より、注入口I4とプレナム56との間の圧力降下が減
少し、それによりエネルギー消費の点から装置10の効
率は上がる。
て静圧を得、それにより、注入口14と排出口48との
間の圧力降下が減少し、エネルギー消費の点からは装置
10の効率は上がる。
m、全長が60mm、渦巻き発生域の長さが20mm、
渦巻きの角度り月80°、および中心オリフィス70の
内径力’10mmであり、また圧力降下の合計が標準水
位計で4インチ(約1 kPa)がっ空気の流れが毎秒
4.6グラムで作用する第2図の全体的な形状の試験標
本において、ACコースダストの場合、ダスト除去の質
量効率の合計は約97%であり、100%の削除、すな
わち掃気流が全くない場合に前記効率が生じた。
(主要排出域中の流れ)中の圧力降下の合計は標準水位
計で4インチ(約1 kPal、空気の流れは毎秒4.
6グラムであり、分離効率は98%以上であった。
清浄化装置の別の実施例が全体として参照番号110で
示される。実施例は一般に第1図の装置lOと似ている
ので説明は繰返さない、同様の番号は同様の部品を指す
。
る。外側の円形チューブ112は注入口114から環状
オリフィス154とt非出ボート136との中間の位置
まで末広形である9本発明の末広形は一定不変で、約3
0°である。渦巻き発生装置116の周囲は、それに応
じて末広形となる。
一般に外側の円形チューブ112とほぼ同じ角度で末広
形である。
m、全長が60mm、渦巻き発生域の長さが20mm、
渦巻きの角度が180°、末広形の全長が40mm、お
よび中央オリフィスの内径が約12.5mm、すなわち
10mmの直径よりも56%大きな流れ面積であり、ま
た圧力降下の合計が標準水位計で3.4インチ(約0.
85にPa)かつ空気の流れが毎秒5グラムで作用する
第2図の一般的な形状の試験標本において、ACコース
ダストの場合、ダスト除去の質量効率の合計は約98%
データあり、100%の削除、すなわち掃気流が全くな
い場合に前記効率が生じた。
中の圧力降下の合計は標準水位で3.4インチ(約0.
85にPa)、空気の流れは毎秒5グラム、分離効率は
98%以上であった。
カ月60mm、および中央オリフィスの内径が40mm
であり、また圧力降下の合計が標準水位計2.8インチ
(約0.7にPa)かつ空気の流れが毎秒30グラムで
作用する第2図の一般的な形状の別の試験標本において
、ACコースダストの場合、ダスト除去の質量効率の合
計は約91%であり、100%の削除、すなわち掃気流
が全くない場合に前記効率が生じた。
の粒子サイズである86ミクロンのアルミナを使用する
と、主流中の圧力降下の合計は標準水位計で2.8イン
チ(約0.7KPa) 、空気の流れは毎秒30グラム
であり、分離効率は99.7%であった。
に創意に冨む貢献をした0本発明はそのような1つの態
様、すなわち末広形の流れに重点を置いている1本発明
の特徴は、本発明者が出願中の他の発明において強調し
ている特徴とともに、多数の長所をもたらした。以下に
おいて、本発明が貢献したそれらの特徴を特に説明する
0本発明の特徴のみが、必ずしも前記長所の唯一の要因
でないことが分る。
に似ているが、かなりの程度まで、一般に末広形がより
長く、また一般に末広形の角度がより大きいことにより
末広形が拡大されている。
とにより、第1図の実施例よりも大きな角度の末広形が
許容されることを発見した。
または回転成分の割合(「渦巻きの数」とも呼ばれる)
は、末広形成の半径に正比例することを発見した。従っ
て、末広形により流速の両成分の絶対値が減少するけれ
ども、渦巻きの数は増加する。
な方の直径に等しい直径をもつ平行タイプの装置に比較
した場合、外周方向への粒子の集中が速くなる結果、(
末広形タイプの)渦巻きが初めの段階でずっと激しくな
り、それにより分離が増進される。外周方向への粒子の
集中が強化されると、分離効率を犠牲にせずに、より大
きな直径の注入口を使用する選択が可能となることが重
要である。より大きな直径の注入口は圧力降下およびそ
の結果としてエネルギー消費に重要で有益な影響を与え
る。
れる情況下では、末広形タイプの分離装置が平行タイプ
の装置よりも有利な設計となることを発見した。
た場合、低い軸方向速度の成分によって滞留時間が長く
なるため、渦巻きの絶対成分が低いにもかかわらず、分
離効率は良好に保たれる。
な利益を有することである。浸食は速度に比例し、その
指数は3よりも大きい。
分離装置、または−組の分離装置の1つの段階として有
利に利用できると考える。末広形の分離装置は、それに
匹敵する性能の平行装置よりも妨害を受けにくい、簡単
に言えば、布きれまたは紙きれのような詰まる可能性の
ある物体が流れの中に存在する場合、概してそれは装置
を、より詳細には周囲排出域を通過することがわかって
いる。
中の100%削除、すなわちガスの流れがほぼ全くない
状態で十分に作用し得ることを発見した。100%の削
除は実際に周囲排出域の排出手段を閉鎖室と連絡するこ
とより達成される。
ことを可能にする装置をもつ、これにより通常、分離効
率がわずかに悪くなるが、掃気流の処理が非常に単純化
されるという大きな利点がある。除去された粒子のみが
処理されればよいだけで、濾過作用のような処理をしな
ければならない掃気ガス流はない、これには有益なコス
ト上の意味がある。
2つの異なる実施例の断面を示す。 10.110・・・渦巻きチューブ型のガス清浄化装置 12.112・・・外側の円形チューブ14.114・
・・注入口 16.116・・・渦巻き発生装置 18・・・渦巻き発生域 19・・・分離域20・・
・リセス 22・・・掃気域24・・・主要排
出域 26.126・・・コアまたはチャイン28・・・ヘリ
カルブレード 3o・・・末広形成 32・・・末広形成と装置lOの軸線との間の角度34
・・・デイフユーザ壁部 38・・・平行部 40・・・内側の円形抽出チューブ 42・・・前縁 44・・・中心流路48・
・・4oの排出口 50・・・リング52・・・前壁 54.154・・・環状オリフィス 56・・・ブレナム 60・・・スピゴット部6
2・・・ショルダー 136・・・排出ポート154
・・・環状オリフィス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ガス清浄化装置中で粒子を除去して粒子を含むガス
の流れを清浄化し、または粒子回収装置中で粒子を含む
ガスの流れから粒子を回収する方法であって、前記装置
は、 使用時に上流端となる一方の末端に注入口を有する外側
の円形チューブと、 該チューブ中の注入口の下流に軸方向に配置されている
渦巻きまたは回転流の発生装置と、渦巻き発生装置の下
流の分離域と、 分離域の下流にある前記チューブの周囲の近くにある周
囲排出域と、 分離域の下流にある前記チューブの中心軸の近くにある
中心排出域と、 周囲排出域と中心排出域を分離するために外側の円形チ
ューブ内に同軸に配置され、分離域の端に対応する所定
の軸方向の位置にある上流端に注入口を有し、下流端の
近くに中心排出域用排出手段を有する内側の円形抽出チ
ューブと、 周囲排出域の下流端の近くの、周囲排出域用の排出手段
を備え、 前記方法は、 粒子を含むガスの流れを、外側の円形チューブの注入口
を経て該チューブ中に軸方向に導入するステップと、 粒子を含むガスの流れを渦巻き発生装置中に導くことに
より前記ガスの流れに回転流を起こすステップと、 回転流により粒子を流れの外周に向かって集中させるス
テップと、 粒子の豊富な流れの部分を外側の円形チューブの外周に
向って周囲排出域中に導くステップと、粒子の少ない流
れの部分を外側の円形チューブの中心へ向って中心排出
域中に導くステップと、外側の円形チューブの外周に末
広形部を与えることにより、周囲排出域および中心排出
域の上流の流れを末広形にするステップを含む渦巻きチ
ューブ型分離装置によるガス、粒子分離方法。 2、前記末広形を分離域中に生じされることを含む、請
求項1記載の方法。 3、前記末広形を外側の円形チューブの注入口の呼び径
と同じ程度の軸方向距離にわたって生じさせることを含
む、請求項2記載の方法。 4、前記末広形を外側の円形チューブの呼び径の約0.
5倍ないし約2倍の軸方向距離にわたって生じさせるこ
とを含む、請求項3記載の方法。 5、前記末広形が、約5%ないし約200%の量だけ流
れの面積を増加させることを含む、請求項2ないし4の
いずれか1項に記載の方法。 6、前記末広形を約2.5°ないし約20°の末広形の
夾角で生じさせることを含む、請求項2ないし5のいず
れか1項記載の方法。 7、前記末広形を分離域と、渦巻き発生装置の区域のほ
ぼ全体に生じさせることを含む、請求項1記載の方法。 8、前記末広形を外側の円形チューブの注入口の呼び径
の約1倍ないし約3倍の軸方向距離にわたって生じさせ
ることを含む、請求項7記載の方法。 9、前記末広形が流れの面積を約30%ないし約800
%増加させることを含む、請求項7または8記載の方法
。 10、前記末広形を約7°ないし約120°の末広形の
夾角で生じさせることを含む、請求項7ないし9のいず
れか1項記載の方法。 11、粒子を除いてガスを清浄化し、またはガスから粒
子を回収するために、粒子を含むガスの流れを処理する
場合の使用に適した、渦巻きチューブ型のガス清浄化装
置または粒子回収装置であって、 使用時に上流端となる一方の末端にある注入口を有する
外側の円形チューブと、 前記注入口の下流の前記チューブ中に軸方向に配置され
ている渦巻きまたは回転流発生装置と、渦巻き発生装置
の下流の分離域と、 分離域の下流にある前記チューブの周囲の近くにある周
囲排出域と、 分離域の下流にある前記チューブの中心の近くにある中
心排出域と、 周囲排出域と中心排出域とを分離するために、外側の円
形チューブ内に同軸に配置され、分離域の端に対応する
所定の軸方向位置にある上流端には注入口を有し、下流
端には中心排出域用排出手段を有する内側の円形抽出チ
ューブを備え、周囲排出域および中心排出域の上流にあ
る外側の円形チューブの周囲の少なくとも一部が末広形
である、渦巻きチューブ型分離装置。 12、末広形部分が分離域中に設けられる、請求項11
記載の装置。 13、末広形部分は外側の円形チューブの注入口の呼び
径の約0.5倍ないし約2倍である、請求項12記載の
装置。 14、分離域の下流端の流れの面積は、上流端よりも約
5%ないし約200%広い、請求項12または13記載
の装置。 15、末広形の夾角は約2.5°ないし約20°である
請求項12ないし14のうちいずれか1項記載の装置。 16、末広形部分は渦巻き発生域および分離域中に設け
られる、請求項11記載の装置。17、末広形部分の長
さが外側の円形チューブの注入口の呼び径の約1倍ない
し約3倍である、請求項16記載の装置。 18、分離域の下流端の流れの面積は外側の円形チュー
ブの注入口よりも約30%ないし約800%大きい、請
求項16または17記載の装置。 19、末広形の夾角が約7°ないし約120°である、
請求項16ないし18のいずれか1項記載の装置。 20、渦巻き発生装置の周囲もそれ相応に末広形をして
いることを含む、請求項16ないし19のいずれか1項
に記載の装置。
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