JPS60122629A - 螺旋気流により固体粒子を輸送する装置 - 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】 ４゜ 本発明は管路に安定な螺旋気流、すなわちガスが渦を巻
きつつ長軸方向に進行する気流を生成させ、その螺旋気
流域に固体粒子を供給して輸送する為の装置に関するも
のである。

業的に取り上げられたことのない未開拓の分野であるの
で、まず螺旋気流による輸送とは如何なるものであるか
を説明する。

ガスや液体が渦を巻く現象は、例えば竜巻５台風、渦潮
など広く自然界に存在する。

北米大陸中央部に発生するトルネート、即ち大竜巻は牛
馬、自動車、家屋でさえも空中へ吸い上げて異なる地点
へ落下させ、大きな被害をもたらすことはよく知られて
いる。日本においても、それほど強力かつ大規模ではな
いが、１穀、魚、蛙などを吸い上げて遠方に降らせる、
いわゆる怪雨現象が報告されている。

かかる自然現象は不特定地点で不時に発生するので単に
災害を与えるに過ぎないが、類似の現象をあらかじめ設
定した特定の場所の間における安定な「場」として存在
させることができれば、それを利用して物体を輸送する
ことが可能になる。

人工的に旋回流を発生させるための方法として一般的に
考えられるのは、管内にその内周の切線ンその他に応用
されている。

だがそのようにして生成させた旋回流による固体粒子の
輸送では、供給された固体粒子は管路入口付近の管壁に
激しく衝突して管壁を摩耗させるので長期間の使用に耐
えず、またこのようにしてエネルギーを失うために、気
流の送入口付近では旋回流が形成されても管路が長い場
合には次第に消滅して安定に維持することが難しいこと
が判明した。

竜巻などの成因は熱上昇気流であるが、空気を管路に強
制的に高速で送入すれば同様に旋回流を発生するかとい
うと、工業的に空気輸送などで一般に用いられている条
件、即ち圧縮した空気を弁などを通じて断熱膨張的に圧
力落差のある状態で送入したのでは乱流を生じるだけで
安定な旋回流は生じない。このような高速気流による固
体粒子の輸送では管壁に固体粒子が激しく衝突するため
にやはり管路の摩耗が激しい。

そこで更に研究を重ねた結果、木質的に管路の長袖方向
のベクトルのみを与えた非圧縮状態の気流を管路に送′
入すると、気流平均速度が２０ｍ／秒以上となるあたり
から管路内に管路断面に関しては旋回流をなしつつ管路
長軸方向に進行する安定な螺旋気流が生成することが見
出された。

本質的に管路の長袖方向のベクトルのみを与えた非圧縮
状態の気液を管路に送入するということは、意図的に旋
回運動を促すようなベクトルを一切与えることなく、ま
た管路入口で急激な膨張又は圧縮を生じさせることもな
く、いわば管路の長袖方向にピストンフローのような状
態で気流が滑らかに流線を乱さずに送入されるような状
態を与えることを意味する。

このような状態で送入された場合、気流はそのままピス
トンフローの状態を保ちつつ出口まで進行することが予
想されるが、気流平均速度がおよそ２０ｍ／秒以上にな
ると管路に安定な螺旋気流が生成している。

このようにして生成した安定な螺旋気流は、トルネート
や竜巻と同じように物体の輸送能力を有している。そこ
でこの螺旋気流域に固体粒子を供給すれば、その固体粒
子も螺旋を描きつつ管路出「１まで輸送される。また丁
度螺旋気流の中心に供給された物体は殆ど直線状に非常
な速度で管路の出口に向う。

本発明はこのような原理に基いて螺旋気流により固体粒
子の輸送を行うための装置に関するものである。

（構成） 叩ち本発明は、管路より大きい径の有底円筒体、円筒体
に直結し管路径に等しくなるまで徐々に径を縮小して管
路に接続するコーン体１円筒体へのガス送入管と円筒体
の底板側から管路方向に挿入されたスクリューフィーダ
ー及びスクリューフィーダーへ固体粒子を供給する外部
のホッパーとよりなり、該ホッパーを気密性とし、螺旋
気流生ｆ＆装置へのガス送入管と気密性のホッパーとの
間に均圧配管を設けたことよりなる螺旋気流により固体
粒子を輸送する装置である。

本発明装置の基本構成を添付第１図により説明すると、
１は管路６よりも大きい径の円筒体で。

底板２を有している。ガス送入管３は円筒体側面の底板
から離れた位置に円筒体の軸心に向けて取り付けである
。また円筒体に直結したコーン体４は径を管路径に等し
くなるまで徐々に縮小して管路６に接続している。５が
固体粒子供給用のスクリューフィーダーで、円筒体の底
板２の側から管路６の方向に挿入されている。７がこの
スクリューフィーダーへ固体粒子を供給する外部のホッ
パーである。このホッパーには蓋７１を設けて気密性を
保てるようにし、ガス送入管３との間に均圧配管８を設
けである。

ガス送入管３から円筒体の軸心に向けて送入されたガス
は、旋回運動を生ずることなく円筒体１中をコーン体４
の方向に移動するが、円筒体中のガス速度を低速とし、
かつガス送入時のガス流の乱れが消えるに十分な距離を
与えれば１円筒体中のガスは滑らかな乱れのない流れと
してコーン体に導入され、ここでしぼられて次第に速度
が早くなり管路６に送入される。

管路内の気流平均速度が２０ｍ／秒以上となる条件下で
は管路入口から数十０ｍ以内、あるいはコーン体部分に
おいて既に管路断面に対しては旋回流をなしつつ管路長
軸方向に進行する螺旋気流が生成している。そこでその
螺旋気流域にスクリューフィーダー５により固体粒子を
供給すれば、その固体粒子は螺旋気流に伴なわれて管路
出口まで輸送される。

この場合螺旋気流生成用に送入するガスの圧力は通常１
Ｋｇ７ｃｍ２Ｇ以下の低圧ではあるが、スクリューフィ
ーダーで送られる固体粒子が粗なものである場合は粒子
間の空間が多いので、ガスはスクリューフィーダーの先
端部から逆行してポツパーが解放されている場合にはポ
ツパーや、スクリューの可転軸の軸受部分から漏出する
。

これは固体粒子輸送に用いられるガス量の損失となり輸
送効率、エネルギー効率の低下を招くばかりでなく、ス
クリューフィーダー先端部におけるガスの流れが乱れて
螺旋気流の生成そのものにも悪影響を及ぼす。

そこでホッパー７に蓋７１を設けるなどして気密性にす
ると共に、ガス送入管３とホッパー７との間に設けた均
圧配管８により円筒体の入口ガス圧と同じ圧をホッパー
にかけて、スクリューフィーダーの板木部分のガス圧を
その先端部分のガス圧よりも高めになるようにしてガス
の逆行を防ぐことにより螺旋気流を安定に生成・維持さ
せることができる。

スクリューの回転軸の軸受部分からの漏出分は均圧配管
８からのガスで置き換えられるが、もともとそれはと多
くはない。

ホッパーに固体粒子を補給する時は均圧配管に設けた弁
８１およびホッパー下部に設けた弁８２を閉じ蓋７１を
開いて補給する。ホッパーを２個以上設けて切替使用す
るようにすれば螺旋気流域への固体粒子の供給を断絶さ
せることなく連続的に輸送を行うことができる。

円筒体の径は管路中の気流平均速度を２０ｍ／秒以上と
した場合でも円筒体中の気流速度が１０ｍ／秒以下、望
ましくは５ｍ／秒以下となるような割合で定めるのがよ
い。

この装置で使用するガスは通常空気でよいが、粉塵爆発
の危険が予想される場合など特殊の場合には窒素その他
のガスを使用することＩｆ自由である。

また送入するガスは出来るだけ脈動のないものが望まし
い。それ故コンプレッサーよりもブロワ−を用いる方が
よい。必要に応じて均圧タンクを経由して使用する。

螺旋気象による輸送の特色の−っは、螺旋気流内では旋
回運動に基く遠心力により気体分子の大部分は管路内壁
に近い部分に圧縮された気層な形成する為に、輸送され
る固体粒子はこの気層に遮られて直接管壁に接触せず管
路の摩耗を生じないことである。

他の特色は、螺旋気流の中心部では竜巻の小心と同じく
気圧が非常に低下していて空気抵抗が非常に少ない状態
になっているため固体粒子の輸送エネルギーが小さいこ
とである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかわる装置の基本構成を示す説明図
である。 出願人　川崎製鉄株式会社 同　堀井　清之 代理人　弁理士　青麻　昌二

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 管路より大きい径の有底円筒体１円筒体に直結し管路径
   に等しくなるまで徐々に径を縮小して管路に接続するコ
   ーン体２円筒体へのガス送入管と円筒体の底板側から管
   路方向に挿入されたスクリューフィーダー及びスクリュ
   ーフィーダーへ固体粒子を供給する外部のホッパーとよ
   りなり、該ホッパーを気密性とし、螺旋気流生成装置へ
   のガス。 送入管と気密性のホッパーとの間に均圧配管を設けたこ
   とよりなる螺旋気流により固体粒子を輸送