JPH0743059Y2 - 粉粒体の払出し装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、上方の容器から下方の容器への粉粒体の供
給あるいは排出を制御する払出し装置（とくに、粉粒体
が高温度である場合に好適なもの）に関するものであ
る。

［従来の技術］ たとえば製鉄所においては、鉄鉱石など多くの粉粒体が
原料として取り扱われている。とくに、近年になって注
目され始めた直接還元製鉄プロセスを採用する場合に
は、鉄鉱石が固体（粉粒体）のまま還元されるので、原
料のみならず生産物までもが粉粒体として扱われる。ま
たこういった粉粒体は、製鉄プロセスにおける省エネル
ギーの観点から、高温度状態で次工程に供給されること
も多くなっている。

粉粒体は、水平方向にはコンベアなどで搬送されるが、
鉛直（あるいは斜め）方向に、ある容器からその下方の
他の容器へ供給したり排出したりするためには、従来、
下記の払出し装置が用いられている。すなわち、 ロータリバルブ：円筒状の部分をもつケーシング内
にベーン（羽根）を設け、ベーンを回転させることによ
り粉粒体を払い出すもの。

振動フィーダ：密閉したケーシング内に振動トラフ
を設け、これを振動させて粉粒体を払い出すもの。

Ｌバルブ：粉粒体受入れ口と払出し口との間に水平
管部を設け、粉粒体を、いったん水平管部に堆積させた
うえ、払出し口に向けて間欠的に吹き込むガスの作用で
払い出すもの。

−などである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記した従来の払出し装置は、いずれも、何らかの動作
部分が連続的に動作することによって粉粒体を払い出す
（供給・排出する）ものである。すなわち、粉粒体を払
い出す間は、たとえばロータリバルブにおいてはベーン
が、振動フィーダにおいては振動トラフが、そしてＬバ
ルブではガス吹込みをコントロールする切換え弁（電磁
弁など）が、それぞれ休むことなく回転、振動または切
換え動作を行う。

したがって、こういった払出し装置においては、その動
作部分、またはそれに接触しもしくはそれを駆動する部
分が短時間で消耗し、これらをたびたび交換する必要が
生じる。

また、従来の払出し装置は、粉粒体の粒度（粒径）ある
いは温度に関して制約のあるのが一般である。たとえ
ば、 （ロータリバルブ）：容積効率（払出し効率）が粉
粒体の粒度に影響されるので、ベーンの回転速度が一定
でも粒度が変われば払出し量の変動することがある。と
くに、粒度の粗い粉粒体は、ベーンとケーシングとの間
にかみ込まれて圧壊するほか、ベーンの破損や回転不能
をきたすこともある。また、ベーンを耐熱構造にしにく
いので、高温（300℃程度以上）の粉粒体を払い出すの
には不向きである。

（振動フィーダ）：トラフの支持部材（スプリング
など）や加振手段（モータなど）を耐熱構造しにくいの
で、やはり高温の粉粒体を取り扱うには不向きである。

（Ｌバルブ）：水平管部に堆積させたのち１回のガ
ス吹込みで払い出す粉粒体の量を、粉粒体受け入れ口の
径を制限することにより設定するので、この受け入れ口
に詰まるような粗大な粉粒体を扱うことはできない。ま
た、ガスを使用するため運転費が高く、しかも粉粒体粒
度が粗いほどガスの使用量が増す。

−などの不都合がある。

［考案の目的］ この考案は上記の課題を解決するためになされたもの
で、連続的な動作を要して消耗の激しい部分がなく、し
かも、粒度分布が広くかつ高温度の粉粒体についても下
方への供給・排出を制御できる、粉粒体の払出し装置を
提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためのこの考案の払出し装置は、
粉粒体が通過する縦向きの管路に密閉式ケーシングを介
設するとともに、このケーシング内に、傾斜角度を可変
にして粉粒体堆積板を設け、同ケーシングの外側に上記
堆積板の傾斜角度変更手段を配備し、さらに、上記のケ
ーシングおよび堆積板を耐熱構造にするとともに、ケー
シング内のうち堆積板の下部へ向けてガス吹込み手段を
設けたものである。

［作用］ この考案の払出し装置は、粉粒体堆積板の傾斜角度を変
更することによって粉粒体の供給・排出を制御する。す
なわち、堆積板が水平またはそれに近い角度に保たれて
いる間は、通過管路を通ってケーシングに至った粉粒体
はその堆積板上に堆積して払い出されないが、堆積板が
適当な角度だけ傾斜すると、上記粉粒体は堆積板上を滑
り落ちて下方へ払い出される。そして堆積板の傾斜角度
が大きくなるほど、単位時間あたりに払い出される粉粒
体の量は増える。

単位時間あたりの払出し量（重量）は堆積板の傾斜角度
によって定まり、粉粒体の粒度による影響を受けないの
で、粒度分布の広い粉粒体の払出しを正確に制御するこ
とができる。経路を絞った箇所がないので、粗大な粉粒
体であっても支障なく取り扱えることはもちろんであ
る。

また本考案の装置では、ケーシングおよび粉粒体堆積板
が耐熱構造になっているため、高温度の粉粒体を扱うこ
とが可能である。すなわち、ケーシングおよび堆積板
が、耐火物や耐熱材または断熱材等を使用したり水冷構
造にしたりすることによって耐熱構造とされているた
め、高温粉粒体が内部を通過しまたは堆積しても支障が
ない。ガス吹込み手段から堆積板の下部に向けて適宜に
ガスが吹き込まれるため、堆積板の下面や支持部等が冷
却され、また堆積板からこぼれた粉粒体等がケーシング
の下面上に積もるのが防止される、という作用もある。
容易に耐熱構造とされてこのように高温粉粒体を扱うこ
とができるのは、ケーシング内には粉粒体堆積板とその
支持部分が配設されているにすぎないというシンプルな
構造に基づくものである。なお堆積板の傾斜角度変更手
段は、ケーシングの外側に配備されるので、ケーシング
が断熱されれば熱影響を受けることはない。

上記したように堆積板は粉粒体の払出し量を変える際に
のみ動作し、一定の割合で払出しを行う間（払出しの停
止中を含む）はその傾斜角度を保つだけでよいため、こ
の堆積板とその支持部分および上記の傾斜角度変更手段
は、長期間にわたって消耗することがない。

そして本装置は、密閉式ケーシングを備えるので、粉粒
体が飛散することがないばかりか、高圧または低圧（大
気圧以下）の容器間で粉粒体を払い出す場合にも使用で
きる。

［実施例］ 第１図は、この考案の粉粒体の払出し装置に関する第１
実施例を示すものである。貯留した粉粒体を供給する上
ホッパ41と、これより粉粒体を受け入れる下ホッパ42と
が粉粒体通過管14および15で接続され、その間に払出し
装置１が設けられている。なお、この実施例で取り扱っ
ている粉粒体は、鉄鉱石が固体状態（粉粒状）のまま還
元された直接還元鉄であり、10μｍ（最小粒径）〜20mm
（最大粒径）の粒子が混在し、その温度は上ホッパ41内
で約800℃である。粉粒体が高温度であることから、ホ
ッパ41、42および通過管14、15の内面には耐火断熱材が
張られている。

２つのホッパ41、42はそれぞれ内部の粉粒体を秤量でき
るよう、つぎの装備を有している。まず下ホッパ42は、
下部にゲートバルブ42dを備え、これとホッパ42とをは
さむ上下に伸縮継手42c、42eを具備したうえ、秤量器42
a上に支持されている。上ホッパ41も同様で、上記の伸
縮継手42cと上部の伸縮継手41bとにはさまれた状態で秤
量器41a上に支持されている。これらの伸縮継手41b、42
c、42eは上下に力（重量）を伝えないので、これらの間
にある部分の重量、つまり、上ホッパ41から払出し装置
１までの重量（自重＋粉粒体重量）および下ホッパ42の
重量（同）は、それぞれ他の部分と区別されて秤量され
る。そして秤量器41aは調節計51に接続され、秤量器42a
は表示計52に接続されており、各秤量値（粉粒体重量）
が表示されるようになっている。

また、粉粒体通過管15にはゲートバルブ42bが介装さ
れ、２つのホッパ41、42の上部は、開閉弁43aを介装し
た均圧管43で連通されている。これらは、ホッパ41、42
間のガスの流通を遮断・開放するためのもので、粉粒体
を払い出さないときはバルブ42bおよび弁43aを閉じて上
下の気圧差を保つが、粉粒体を払い出すときにはバルブ
42bだけでなく弁43aをも開くことにより、ホッパ41、42
間の内部の気圧差をなくして粉粒体の吹上げ・吹下げを
防止する。

払出し装置１は、密閉式のケーシング11内に傾斜可能な
粉粒体堆積板12を設け、その傾斜角度を変更することに
より粉粒体の払出しを制御するようにしたものである。
詳細な構造を第２図（Ａ）にしたがって説明すると、ま
ずケーシング11については、矩形箱状に形成したうえ、
上面の一端部および下面の反対側の端部にそれぞれ閉口
を設けてフランジ11a、11bを取り付け、これらの部分で
上下の通過管14、15に連設している。またケーシング11
の内面にも、ホッパ41、42や通過管14、15に施したのと
同じ耐火断熱材を張り付けている。そして堆積板12は、
ケーシング11の上面の開口直下の側板に支点12aを設け
て揺動自在に取り付け、その中央付近を油圧シリンダ13
の伸縮端13aで下から支えている。このシリンダ13は、
通過管15に取り付けたブラケット13bにより本体を固定
し、その伸縮ロッドは、内側にグランドパッキン（図示
せず）を配したケーシング11の下面通孔11cに通してい
る。シリンダ13は、伸縮端13aを上下することにより堆
積板12を揺動させるので、堆積板12の傾斜角度変更手段
として作用する。なお堆積板12は、耐熱鋼板の上面に耐
火材を張り付けたもので、同図（Ｂ）に示すように両側
端が高くなるよう湾曲させている。

この払出し装置１は、つぎのようにして粉粒体を払い出
す。まず、第２図（Ａ）、（Ｂ）のように堆積板12をほ
ぼ水平に保っている間は、通過管14からケーシング11に
至った粉粒体は、堆積板12の上で安息角αをなして堆積
し、これより下へ落下することがない。しかし、シリン
ダ13を縮めて堆積板12を下方へ傾斜させると、第１図の
ように、上記粉粒体は堆積板12上を滑り落ちて下方へ払
い出されるようになる。払出しが始まるのは、堆積板12
の先端とケーシング11の上面の開口端を結ぶ線の勾配
（第１図の角度β）が上記の安息角α以上になるときで
あるが、堆積板12の傾斜角度がさらに大きくなれば、単
位時間あたりに払い出される粉粒体の量は増える。

粉粒体の温度がとくに高いことを考慮して、この払出し
装置１においては、ケーシング11の下面寄りに吹込みノ
ズル11dを設け、粉粒体を払い出すときにはこれより常
温の窒素ガスを吹き込んでいる。この窒素ガスは堆積板
12の下の部分を冷却し、シリンダ13の伸縮ロッドや堆積
板12の熱変形を防止する。またこのガスは、粉粒体のう
ちケーシング11内に浮遊するものや、まれに堆積板12か
らこぼれるものを吹き飛ばし、これらがケーシング11の
下面上に堆積するのを防ぐ役目も果たす。

さらにこの実施例では、払出し装置１による単位時間あ
たりの払出し量を、上ホッパ41内の粉粒体の量に基づい
て自動制御している。すなわち、上ホッパ41内の粉粒体
の重量が、秤量器41aによって測定され調節計51に入力
されると、これに応じて調節計51が油圧シリンダ13の伸
縮長さを調節し堆積板12の傾斜角度を変更することによ
り払出し量を制御する。したがって、希望する払出し量
（ホッパ41の到達重量）をあらかじめ調節計51にセット
しておけば、たとえば、払出しの開始時にはシリンダ13
を最も短くして上ホッパ41からの時間あたり払出し量を
最大にし、上ホッパ41の重量がセット値に近くなればシ
リンダ13を相当に伸ばして時間あたり払出し量を少なく
したり払出しを止めたりする、といった制御が行われ
る。なお、シリンダ13の伸縮長さはそれへの作動油供給
手段（図示せず）によって調節されるので、調節計51は
この供給手段に制御信号を送っている。

以上に加え、この実施例の利点として、高温度の粉粒体
を冷やすことなく取り扱える点が挙げられる。つまり、
払出し装置１が粉粒体を高温度のまま取り扱えるので上
ホッパ41内の粉粒体をあらかじめ冷却しておく必要がな
いこと、払出し装置１など粉粒体の通過部分に強い冷却
を施していないので下ホッパ42へ至るまでに粉粒体がほ
とんど冷えないこと、などにより、粉粒体は高温度（70
0℃以上）に保たれて下ホッパ42に供給される。したが
ってこの粉粒体（還元鉄）を次工程において再度加熱す
る際（たとえば溶融させて精錬する際）に、所要の熱エ
ネルギーを大幅に削減できることになる。

つぎに、この考案の第２実施例を第３図に基づいて説明
する。同図は、粉粒体通過管24、25の間に介設した払出
し装置２を断面視して示すもので、ホッパなどの図示は
省略している。

この払出し装置２も、密閉式のケーシング21内に粉粒体
堆積板22を設けてその傾斜角度を変更できるようにした
ものであるが、具体的な構成は下記のとおりである。ま
ずケーシング21については、通過管24に連通する上の開
口21aを上面のほぼ中央部に開設し、通過管25へ続く開
口21bを一端部（図の左端）に開設したうえ、下面には
開口21aの下から開口21bに向けて、粉粒体の安息角を超
える勾配の傾斜面21cを設けた。また、下の開口21bと反
対の側（図の右側）にもスペース21dを設けている。粉
粒体堆積板22は、ケーシング21内で下の開口21bの上か
らスペース21dに及ぶ十分な広さをもつ平板とし、ケー
シング21を貫通してスペース21dに架け渡した回転支軸2
2aに取り付けて支持させた。堆積板22の傾斜角度を変更
する手段としては、揺動モータ23を、支軸22aに連結し
てケーシング21の外側面に配備した。なお、図の22bは
モータ23の負荷トルクを減ずるため堆積板22に取り付け
たカウンタウェイト、21eおよび21fは粉粒体に対するス
ペース21dの間仕切りである。

この払出し装置２は、揺動モータ23を駆動して支軸22a
を回せば堆積板22の傾斜角度を変更できるので、これに
よって粉粒体の払出しを制御することができる。すなわ
ち、前記の第１実施例と同様、堆積板22を傾けてその先
端とケーシング21における上の開口21aの端部を結んだ
線が粉粒体の安息角以上になると、粉粒体が堆積板22上
を滑り落ちて払い出されるようになり、堆積板22の傾斜
角度を増すほど、単位時間あたりの払出し量が増える。
図のように堆積板22を水平に保つ間は、当然に粉粒体の
払出しは停止するが、この実施例ではケーシング21の下
面に、開口21bに至る傾斜面21cを設けているため、堆積
板22から多少の粉粒体がこぼれても、それがケーシング
21内に溜まることはない。

粉粒体の温度が高い場合には、たとえば前記と同様に、
ケーシング21の内面および堆積板22の上面に耐火材や断
熱材を張り、さらにケーシング21にスペース21dの方か
ら冷却用ガスを吹き込むようにすればよい。

なお、この実施例については、ケーシング21の傾斜面21
cを図の右方に寄せるかまたは小さくしたうえ、これに
対向するよう図の左側の箇所に傾斜面を形成するなど、
多少の改変を施すことにより、上の開口21aと下の開口2
1bとを同軸上に開設することもできる。このとき、堆積
板22の支軸22aの位置、つまりケーシング21に架け渡す
位置および堆積板への取り付け位置についても、多様に
変更できる。

以上、２つの実施例を紹介したが、これらに限らず本考
案はつぎのように実施することもできる。

ａ） 粉粒体通過管が鉛直である場合だけでなく、斜め
になっている場合にもこの払出し装置を設けて使用でき
ることはもちろんである。また、粉粒体通過管を介さ
ず、本装置をホッパなどの容器に直結することもでき
る。

ｂ） 高温度の粉粒体を扱う場合、実施例のように耐火
材を使用するのでなく、本装置を水冷構造にすることも
可能である。このためには、堆積板やその支持部材に
（必要ならケーシングにも）通水路を形成して内部に冷
却水を流せばよい。ただし冷却が強いと多少は粉粒体温
度の低下することが避けられない。また、粉粒体の種類
によっては、堆積板の上面に耐摩耗材を使用するのも有
効である。

ｃ） 鉄鉱石や還元鉄に限らず、あらゆる種類の粉粒体
を取り扱えることはいうまでもない。

［考案の効果］ 本考案の粉粒体の払出し装置はつぎの効果をもたらす。

イ） 連続的に動作して消耗の激しい部分がないので、
保守作業を軽減するとともに長期間にわたる使用が可能
である。

ロ） 粒度分布の広い粉粒体についてもスムーズに払い
出すことができ、しかも払出し量を正確に制御できる。
このため、粉粒体の粒度を整えるという事前作業が不要
になる。

ハ） ケーシングと粉粒体堆積板とが耐熱構造になって
いるうえ冷却を兼ねてガスを吹き込むことにより、高温
度の粉粒体でも事前の冷却をせず取り扱えるので、その
粉粒体に関する後工程における省エネルギーに大きく寄
与する。

ニ） 構造がシンプルであるため、低コストで製造でき
る。

ホ） ケーシング内のうち粉粒体堆積板の下部へガスを
吹き込むことにより、当該堆積板やその周辺の過熱防止
に加えてケーシング内での粉粒体の無用な堆積の防止が
図れることから、装置は長期間の耐用性を有し保守が容
易である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの考案の実施例に関するもので、第１
図は第１実施例に関する払出し装置を含む粉粒体払出し
システムの縦断面図、第２図（Ａ）は第１図の払出し装
置の詳細断面図、第２図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線
における断面図、また第３図は第２実施例に関する払出
し装置を示す縦断面図である。 1,2……払出し装置、11,21……ケーシング、12,22……
粉粒体堆積板、13……シリンダ（傾斜角度変更手段）、
23……揺動モータ（傾斜角度変更手段）、14,15,24,25
……粉粒体通過管、41……上ホッパ、42……下ホッパ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】粉粒体が通過する縦向きの管路に密閉式ケ
   ーシングを介設するとともに、このケーシング内に、傾
   斜角度を可変にして粉粒体堆積板を設け、同ケーシング
   の外側に上記堆積板の傾斜角度変更手段を配備し、さら
   に、上記のケーシングおよび堆積板を耐熱構造にすると
   ともに、ケーシング内のうち堆積板の下部へ向けてガス
   吹込み手段を設けたことを特徴とする粉粒体の払出し装
   置。