JPS60242128A - 粉粒体搬送用螺旋気流生成装置 - 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】 本発明はイーＩ′ｆｊＪ、鉱石その他の粉粒体状の物質
な管路により搬送する装置に関するものである。

化１韮遺 粉粒体を管路により搬送する手段として従来広く用いら
れているのは、搬送用ガス、特に空気を使用する方法で
ある。これは管路に搬送用ガスを圧入して高速のカス流
を形成させ、そのガス流に載せて粉粒体を搬送する方法
である。これを第６図面の簡単な説明すると、粉粒体ホ
ッパー４の下端を、管路１への送入部の径を細くしたノ
ズル７を介して管路に接続し、このノズル部へガス送入
管６がら空気を圧スすると、ノズル７の部分ではガス流
が高速、低圧となるので、ホンパー４からの粉粒体を吸
い込んで管路１を搬送するものである。

発註か　９　しようと　る、□１へ このような従来の空気輸送法の大きな欠点は、ガスは管
路１の中で乱流となり、粉粒体は管壁に衝突を繰り返し
ながら搬送されるため、管壁、特に曲管部の管壁の摩耗
か檄しく、短期間で修理や交換を必要とすることである
。

木発明者等は、管路中に螺旋気流を生成させると、管壁
に沿って高密度の気体膜が形成されると共に、搬送され
る粉粒体は管路の中心に近い低気体密度の部分を螺旋を
描きなから管壁に全く触れることなく出口方向へ移動す
るので、粉粒体の衝突による管壁の摩耗か生じないこと
を見出し、既に螺旋気流の生成方法、生成装置、及びそ
の応用に関する特許を出願している。即ち、特願昭５８
−２００７３１号［固体粒子輸送用螺旋気流生成装置」
、特願昭５８−２００７３２号「螺旋気流域に固体粒子
を供給する装置」、特願昭５８−２２８５００号「螺旋
気流により固体粒子を輸送する装置」、特願昭５８−２
３１２７０号「螺旋気流により固体粒子を輸送する装置
及びその制御方法」、特願昭５？−５２２３８号「管路
に安定な螺旋気流を生成させる装置」、特願昭５９−５
２２３９号「管路に安定な螺旋気流を生成させる装置」
等であるが、粉粒体を螺旋気流域に供給するために通常
の方法でフィーダーを設置するとフィーダーからホ・ン
パーにかけて背圧がかかり、ここから搬送用気体が漏出
すると螺旋気流の安定性に悪影響を与えるために、ホッ
パーを気密にし且つ切替用に２基備える必要があった。

本発明は管路に螺旋気流を生成させると共に、フィーダ
ー出口部分を負圧にして、常に安定した連続状態で粉粒
体を螺旋気流域に供給することのできる装置を提供する
ものである。

即ち本発明は、管路の内径より大きい内径を有する円筒
管の一端が１５度以下の傾斜角で管路と同じ径までロー
ト状に縮小されて管路への接続部を構成すると共に管路
と反対側の断面が底板で閉鎖され且つ円筒管側壁に搬送
用カス送入管が設けられている螺旋気流生成管の底板側
から、管路の内径より大きく円筒管の内径より小さい外
径を有する粉粒体供給管を、粉粒体供給管の管路側開口
部と螺旋気流生成管のロート部内壁との間に管路内径の
５分の１以下の幅の同心円状の空隙が形成される位置ま
で挿入しである粉粒体搬送用螺旋気流生成装置である。

螺旋気流による粉粒体の搬送については上記各出願に記
載されているが、未公開なので、本発明装置を具体的に
説明するに先立って、螺旋気流による粉粒体の搬送とは
如何なるものであるかについて説明する。

ガスや液体が渦を巻く現象は１例えは竜巻、台風、渦潮
など広く自然界に存在する。

工業的にガスや液体を輸送する場合にも条件次第で渦が
発生するか、これは圧力損失を伴う好ましくない現象と
して、出来るだけ発生を避けるような工夫がなされてき
た。

本発明者は、このような渦現象に関心を持って基礎的な
研究を行なって来たところ、渦を巻きつつ旋回軸方向に
進行する螺旋気流という形態において各種の工業的利用
が可能であることを見出した。

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検ではない
が、五穀、魚、蛙などを吸い一ヒ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方向から高速で
気流を送入する方法で、サイクロンその他にも応用され
ている。

本発明者は当初この方法を試みたか、気流の送入口伺近
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。

竜巻の場合は熱−Ｌ外気流であるが、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し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。

そこで本発明者はさらに研究を重ねた結果、管路の径よ
り太い径の円筒管内を長袖方向に流れる平行な気流をロ
ート状に滑らかに縮流して気流平均速度を高めて管路に
送入することにより、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を
生成させることができることを見出した。

ｔｉｔＪ１図において記号２で示したのが上記の条件を
満たす螺旋気流生成管であり、管路１の内径より大きい
内径を有する円筒管２１の一端が１５度以下の傾斜角（
第２図のα）で管路と同じ径までロート２２状に縮小さ
れて管路ｌへの接続部を構成していると共に、管路と反
対側は底板２３で閉鎖され、且つ円筒部側壁に搬送用ガ
ス送入管２４が設けられている。このガス送入管は、図
示の茹く底板２３から離れた位置に、送入されるガスが
円筒管の中心軸をよぎり且つやや斜め後方に向うように
取付けるのが好ましい。

この螺旋気流生成管の構成を機能面から説明すると、ま
ずガス送入管２４は円筒管の底板２３から離れた位置に
取り付けであるので円筒管の底板付近にはガスのたまり
が出来る。ガス送入管から送入されたガスは、上記のガ
スのたまりに斜めにあたり反転してロート部の方に向か
うが、この際ガスのたまりはり・ンションのような作用
をして、送入ガスの微細な脈動や送入時に生じた乱れを
消去し圧力落差のない均圧状態でガスをロートの方へ押
し戻す。ガス送入管を円筒の軸心に向けて取り付けるの
は、ここで旋回ベクトルを生じるのを避けるためである
。

かくしてガス送入管の取付位置から先の円筒管内では、
ガスは長袖方向に流れる平行な気流としてロート２２の
方へ移動する。

円筒管の長ｙを十分に長くすれば、その間に整流作用が
行われるので、ガス送入管の取４＝ｊ角度は必ずしもＬ
記の要件を満たす必要！±ない。

ｔｆｆ−ト２２は１５度以下の傾斜角で次第にせばめて
管路径に等しくなるようにしであるので、円筒管内を移
動してきた気流はここで滑らかに縮流して次第に速度が
増加し、一定速度（約２０ｍ／秒）以上になると管路内
に螺旋気流を生成する。

本発明装置に供給するガスはできるだけ脈動のないもの
を使用する必要がある。圧力は高圧を要しないので、ガ
ス供給源としては往復運動のコンプレ・ンサーよりもブ
ロワ−の方が好ましい。必要に応じサージタンクを設け
て脈動を消去する。

ガスの種類として最も一般的なのは空気であるが、必要
に応じ窒素、水素その他常温でガス状のもののほか、系
全体を高温にして常温では液状のものをガス化して使用
することもできる。

このようにして生成した螺旋気流域に粉粒体を供給すれ
ば、粉粒体も螺旋運動を行いつつ、管路内を搬送される
。

本発明は特に螺旋気流域への粉粒体の供給手段に特色が
あり、これを第１図及びその部分拡大図である第２図と
そのＡ−Ａ線断面図である第３図により説明すると、管
路ｌの内径より大きく螺旋気流生成管の円筒管２１の内
径より小さい外径を有する粉粒体供給管３が、螺旋気流
生成管２の底板２３側から、その管路側開口部３２と螺
旋気流生成管のロート部２２の内壁との間に形成される
同心円状の空隙の幅ｄが管路内径りの５分の１以下にな
る位置まで挿入しである。

このような位置関係では、ガス送入管２４から送入され
たガスはロート部と粉粒体供給管との間の同心円状空隙
からロート部の傾斜面に沿って斜め方向に高速で管路内
に送入され、管路内に螺旋気流を形成すると共に、粉粒
体供給管の出口部分の圧力を低下させる。

この圧力低下の程度は、同心円状空隙の幅が小さい程、
またガス流量が多い稈大きくなる。空隙の幅が小さけれ
ば少ないガス流量で大気圧に対して負正になるまで圧力
を低下させることができるし、空隙の幅が大きくてもガ
ス流量を増加させれば同様に負圧にすることができるが
、空隙の幅が管路内径の５分の１を越えると、ガス流量
を増加させても負正にすることは困難であり、実用的で
ない。

粉粒体供給管の他の一端３１は粉粒体ホッパー４に接続
される。管路側開口部が負圧になれば粉粒体は螺旋気流
に吸い込まれるので、スクリューフィーター、ロータリ
ーフィーダーのような機械的フィーダーは必ずしも必要
でないが、粉粒体の供給量をコントロールする目的でこ
れらを使用することは差支えない。

本発明の装置は任意の角度で設置できる。第４図には縦
方向に設置した場合を示す。４１は粉粒体供給量をコン
トロールするダンパーである。第５図はホッパーからの
配管を斜め方向にして、粉粒体の供給をスムーズにした
配置である。

１０目 外径６２．ｍｍ、内径５０　ｍ　ｍ、長さ１５ｍのプラ
スデックチューブ製の管路に、第１図に示した構成の円
筒管内径９０　ｍ　ｍ、ロート部傾斜角１５度、管路接
続部内径５０ｍｍの螺旋気流生成管の底板側から、外径
６０　ｍ　ｍの粉粒体供給管を、粉粒体供給管の管路側
開口部と螺旋気流生成管のロート部内壁との間に形成さ
れる同心円状の空隙の幅が１ｍｍになるように挿入して
設置した本発明の粉粒体搬送用螺旋気流生成装置を接続
した。

最高圧力０．６Ｋｇ／ｃｍ２のルーツブロワ−を使用し
、空気を２．４．６．８ｍ３／分の割合で螺旋気流生成
装置に送入した時の、ホッパーにおける圧力を測定した
結果を第７図に示す。ここで横軸はカス送大量ｍ３／分
、縦軸は圧力Ｋｇ／ｃｍ２を示す。螺旋気流生成管内部
の圧力は流れを乱さずに測定することができないので、
ホッパーを市閉しホッパー内の圧力を圧力計５により測
定したが、粉粒体供給管開口部の圧力はこれよりさらに
低圧であることが予想される。

正月 本発明装置により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搬送能力を有している。即
ち粉粒体供給管から管路入口の螺旋気流域に粉粒体を供
給すれば、その粉粒体も螺旋を描きつつ管路出口まで搬
送される。また丁度管軸部に供給された粉粒体は殆ど直
線状に非常な速度で管路の出口に向う。

見旅涜」 実施例１で用いた螺旋気流生成装置を使用し、管路内の
気流平均速度２４ｍ／秒となるような条件下で合成樹脂
ペレット（径５ｍｍ、長さ５ｍｍの円柱状）を連続的に
供給し、管路の途中をストロホライＩ・で照らして観察
したところ、ペレツトか螺旋を描きつつ出口方向に進行
していることを確認できた。

さらに管壁に近いところで運動しているペレットに比べ
て、管の中心に近いところを通るペレットは速度か速く
、追い抜き現象を示していることが観察できた。

またこの実験を長時間続けたにも拘らず、プラスデック
チューブの柔らかい内壁に傷は全くつかず、ペレツトが
内壁に直接接触していないことも確認できた。

以１−の実施例から明らかなように、管路内部には安定
な螺旋気流が形成されている。螺旋気流な管路断面に投
影して見れば回転連動であり、その回転に伴う遠心力に
より内部の気体粒子は外側に投げ出される結果、管内壁
に沿って圧縮された薄い気層を形成し、内部は気体密度
が低くなる。この気体密度が低い部分において＠旋気流
が存在しているのである。しかも実施例２から推定され
るように、螺旋気流の管軸方向の進行速度は管の中心部
に近づくほど速くなる。一方気体密度は管の中心部に近
づくほど小さくなる。

免艶辺Ａ】 （１）本発明装置により形成された螺旋気流により粉粒
体は管路の管壁に衝突することなく管路出口まで搬送さ
れるので、管路の摩耗を生じない。

（２）螺旋気流域への粉粒体供給管出口が負圧になるの
で、フィーダーやホッパーにハックプレッシャーがかか
らず、粉粒体の供給が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の基本構成を示す説明図、第２図は
第１図に示した装置の部分拡大図、第３図は第２図のＡ
−Ａ線における断面図、第４図及ひ第５図は本発明装置
の配で例を示す図、第６図は従来の空気輸送における粉
粒体のフィード機構を示す図、第７図は本発明装置を使
用した実施例１による測定結果を示す図で、横軸は送入
ガス流量（ｍ３／秒）、縦軸はホッパーにおける測定圧
力（Ｋｇ／ｃｍ２）である。 出願人　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士　青麻昌二 笥、７７７２ルル。 第　７圓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管路の内径より大きい内径を有する円筒管の一端が１５
   度以下の傾斜角で管路と同じ径までロート状に縮小され
   て管路への接続部を構成すると共に管路と反対側の断面
   が底板で閉鎖ごれ丘つ円筒管側壁に搬送用カス送入管が
   設けられている螺旋気流生成管の底板側から、管路の内
   径より大きく円筒管の内径より小さい外径を有する粉粒
   体供給管を、粉粒体供給管の管路側開口部と螺旋気流生
   成管のロート部内壁との間に管路内径の５分の１以下の
   幅の同心円状の空隙が形成される位置まで挿入しである
   ことを特徴とする粉粒体搬送用螺旋気流生成装置。