JPS62129165A - 粉体捕集器付サイクロン分離器 - 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】 「発明の利用分野」 本発明は、粉粒体等の固体又はミストを粗粉と細粉とに
、又は重比重の物体と軽比重の物体等とに分離分級でき
る様にするとともに、総合的な分離効率を更に向上させ
たサイクロン分離器の改良に関するものである。

「従来技術」 従来公知のサイクロン分離器には通常形とポケット付属
形の２つがある。前者、通常形サイクロン分離器は、流
体中に含まれる粉粒体等の固体やミストを流体の旋回に
よる遠心力で分離・捕築したり、粒径や比重の差で分級
したり、さらに、その間に固体−流体間の熱交換を行っ
たりするもので、用途に応して単独装置として、或は複
合装置として、たとえば以下に示す様な用途に利用され
ている。

＋ａ＋　　空気力による粉粒体輸送設備の端末分離器。

（ｂ）　　石炭等の気流乾燥設備における端末分ｍ器。

（Ｃ１各種鉱石、原料等の閉回路粉砕設備におけるサイ
クロンセパレータの構成サイクロン。

＋ｄｌ　　セメント原料粉末、水酸化アルミニウム粉末
、粒状石灰石等を焼成するときの予熱用熱交換装置。

又、後者のポケット付属形分離器は、通常形の用途に加
えて、分離室が２室以上になることがら流体中の粉粒体
等の固体を粒径や、比重の差で二種以上に分離でき、た
とえば以下に示す様な用途で分級点等の調節を必要とし
ない限られたものに利用できる。

ｔｅｌ　　粉砕機の精粉と粗粉の分級機。

ｔｆｌ　　造粒物と宋造粒物の分級器。

（シ）破砕製品からの微粉の分離器。

まず、通常形サイクロン分離器の概要を説明する６第９
図は通常形サイクロン分離器を例示する一部破断斜視図
で、円筒部１の下部側には下方に向かって順次断面積を
縮小した逆円錐体部２を一体的に形成し、下端部には固
形異物の取出し口３を配設する。円筒部１の頂部には天
井面４を形成してその中央部に排気ダクト５を接続する
と共に、該ダクト５は円筒部１の内側に突出させる。ま
た円筒部１の上ｉ　ｔｉｌｌには周方向あるいは接線方
向に入口ダクト６が接続され、該ダクト６からは分離又
は分級されるべき粉粒体等が流体と共に導入される。

そしてこれらの混相流は、排気ダクト５と円筒部１との
間で旋回し、旋回！８は順次降下して逆円錐体部２の下
部付近で反転し中心流９を形成して上昇し、排気ダクト
５を通じて取り出される。

他方粉粒体等は、旋回７ｔ８による遠心力によって分離
又は分級され、円筒部１及び円錐体部２の内壁に沿って
旋回降下し、取出口３から排出される。

上記の様に、通常形サイクロン分離器は、流入口（入口
ダクト６）が１ケ所に対し分離用の取出口も１ケ所とい
う構成になっている。

一方、第１０図及び第１）図はポケット付属形すイクロ
ン分離器を例示する縦断面図及び平断面図で、円Ｍ部１
と下部の逆円錐体部２にかけて開口部１０を設け、この
開口部１０の外壁に開口部１０を完全にカバーする様に
縦方向のバイブ１）を接続し、その下端に本体サイクロ
ンの取出口３と異なる取出口１３が設けである。

従って、通常形サイクロンと同様に入口ダクト６から分
離又は分級されるべき粉粒体等が流体とともに導入され
、サイクロン内の旋回！８によって粒径の大きな粒子や
比重の大な粒子等に作用する虚心力が流体抗力より大き
い粉粒体等から順に内壁面に到達し、サイクロン内壁面
に沿って旋回下降するが、当該ボケ、ト付サイクロンの
場合、ｔｉｌｌ壁に開口部１０が存在するため、壁面に
到達し旋回流下する粒子は遠心力により開口部ｌＯを通
り、サイクロン本体から、パイプ部１）に到達捕捉され
、取出口１３から排出される。

一方、開口部１０を通過しなかった粒子は、サイクロン
本体で捕捉され、取出口３から排出される。

その際バイブ１）内に生ずるサイクロン内旋凹流と逆方
向の旋回流によって負圧が生じ、粉粒体を容易に捕捉し
、全体としての分離効率を通常形サイクロンより更に向
上させうると称される。

「従来技術の問題点」 長い技術的歴史を持ち、広い分野で利用されている上記
のような通常形サイクロン分離器は、構造的に一ケ所の
捕集物取出口のみから構成されており、粒径差や比重差
による粉粒体等の分級が不可能である。

一方、上記のようにポケット付属形サイクロン分級機は
、２ケ所以上の捕集物取出し口から構成されている点で
、粒子径や比重差による粉粒体等の分級が可能であるが
、全体としての分離効率が必ずしも満足のゆくものでは
なかった。

本発明者等はポケット付属サイクロン分離器のサイクロ
ン本体及びポケット内の流体及び粉粒体等の挙動を詳細
に観測２研究した。その結果、従来のポケット付属形サ
イクロン円筒部は、一度ボケ、トに捕捉された粉粒体等
の一部が気流とともにポケット部からサイクロン部へ再
飛散するといった挙動を示し、必ずしも分級のシャープ
さの点で満足のゆくものでなく、且つ全体としての分離
効率向上が得られていないことが明確になった。

さらに、サイクロン本体が大形になった場合、分級に要
する遠心力が小さくなり、粒子径差や比重差による分級
がシャープでなくなる傾向が見られた。

「発明の目的」 本発明は前記問題点を解消し、全体的な分離効率を向上
させることができ、かつ粒子径差や比重差による分級が
シャープである粉体捕集器付サイクロン分離器の提供を
目的とする。

「発明の構成」 上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段は、その要旨とするところが、空気その他の気体又は
水その他の液体中に浮遊した各種粉粒体等の固体又はミ
ストを流体から分離するサイクロン分離器の側壁の一部
に少なくとも１つ以上の開口を設け、前記開口に入口ダ
クトを介して筒状の粉体捕集器を接続したサイクロン分
離器において、上記粉体捕集器の下端部に粉体排出口を
設け、上部天井面にガス排出ダクトを取付けるとともに
、該粉体捕集器を接続した上記開口のサイクロン旋回方
向下流側に上記サイクロン側壁に沿うベーンを設けた点
である粉体捕集器付サイクロン分離器である。

「作用」 サイクロン円筒部での旋回気流により分離され、円筒部
内壁面に到達し旋回降下する粉粒体は、粉体捕集器間口
部に到達すると粉体捕集器内に捕集されてしまうが、そ
れに加え、粉体捕集器に流体が流入する事により、それ
まで該流入流体の直ぐ内側を旋回していた流体も、サイ
クロン円筒部内壁面と接しながら旋回するようになるた
め、サイクロン内壁への粉粒体の到達を促進する事がで
きる。

上記のようにして粉体捕集器内に流入した粉粒体は粉体
捕集器内におけるサイクロン作用で旋回降下し、下部の
粉体排出口から捕集される。その際ベーンの存在により
、粉体捕集器内に入った粉体がサイクロン本体側へ逆流
する不都合が回避される。一方、流入した気流はガス排
出ダクトから排出される。

「実施例」 次に第１図〜第８図を参照して本発明を具体化した実施
例につき説明し、本発明の理解に供する。

なお、以下の実施例は本発明の一具体例にすぎず、本発
明の技術的範囲がこれにより限定されるものではない。

ここに第１図及び第２図は本発明の一実施例にかかる粉
体捕集器付サイクロン分離器の横平断面図及び縦断面図
である。また第９図以下の従来装置と共通の要素には同
一の符号を使うことにする。

第１図に示すようにサイクロン分離器（以下サイクロン
と略す）の円筒部１の外周壁に縦方向の開口１０が設け
られている。この開口１０に入口ダクト２６を介して粉
体捕集器２０を接続する。

この粉体捕集器２０は下部に粉体排出口２３を有し、上
部天井面２４にガス排出ダクト２５を有している。上記
入口ダクト２６の開口１０には、上記サイクロン内の旋
回方向から見て下流側にサイクロンの円筒部１の内壁面
に沿うベーン２１が突設されている。さらに粉体捕集器
２０のガス排出ダクト２５の下端２５．は、内部に突き
出して構成されている。

従って、上記構成により、本体サイクロン入口ダクト６
から分離又は分級されるべき粉粒体等が流体に随伴され
て導入され、サイクロン内の旋回流８によって粒径の大
きな粒子や比重の大きな粒子等は、作用する遠心力と流
体抗力との力の差がより大きい粉粒体等から順に内壁に
到達し、該内壁面上を旋回下降しながら開口部１０に到
達する。

そして粒子の旋回下降する際の遠心力によって開口部１
０を通り粉体捕集器２０にはいる。

さらに第３図に例示する様に粉体捕集器２０内には、サ
イクロン人口６から流入する流体の一部８トが開口部１
０を遣って導入されるが、これによりサイクロン壁面に
到達していない粉粒体等の一部も流入流体とともに開口
部１０を通り、粉体捕集器２０内に入る。

そして粉体捕集器２０内に入ったこれらの粉粒体等は、
粉体捕集器２０内に形成された旋回流２９（第２図）の
遠心力により、粉体捕集器２０の内壁面に接触して捕集
される。

また粉体捕集器２０内に流入した流体の１部は、矢印８
ｃに示す如く開口部１０を通りサイクロン本体内に再流
入しようとするが、この流れはベーン１）に衝突して粉
体捕集器２０内での旋回が維持されサイクロン本体内に
再飛散することなしに、取出口２３より排出される。

一方、開口部１０に流入しなかった流体は第３図に例示
のごとく、開口部１０に到るまで外側を旋回していた流
体８１．が開口部１０を通り、粉体捕集器２０に流出し
、それまで流入流体の１〃ぐ内側を旋回していた流体８
６が、サイクロン本体の内壁と接しながら旋回するため
、サイクロン内壁への粉粒体等の到達を促進することと
なり、総合的な捕集効率は第１表に例示するように更に
一層向上する。

又当然のことながら第４図に例示のごとく本体サイクロ
ンの捕集物の取出口３から粉粒体の細粉（又は軽比重の
固体）を、そして、粉体捕集器の取出口２３から粉粒体
の粗粉（又は重比重の個体）をそれぞれ分級することが
できた。

尚、前記開口１０の上流側に上記ベーン１）を設けた場
合には、逆に捕集粉の再飛散が増加し、粉体捕集器での
捕集量が低下し、好ましくない。

第５図に粉体捕集器２０人口に設けたベーン１）の効果
を例示する。入口ダクト開口比Ｃ／Ｗが０．６以上の範
囲では粉体捕集器での再飛散が多くなり、粗粉捕集効率
（粉体捕集器での捕集）が低下した結果、総合捕集効率
も低くなっている。

一方式ロダクト開口比Ｃ／Ｗが０．２〜０．６の範囲で
は再飛散が防止され、通常型サイクロン及び従来のポケ
ット付属サイクロンに比べ総合捕集効率の向上が得られ
た。

第６図に粉体捕集器内の排ガスダクト２５の挿入比１）
７Ｈ（１：挿入長さ、Ｈ：粉体捕集型入ロダクト２５の
高さ）の効果を例示する。

排ガスダクｔｈａｔ人比ｆｆ／Ｈが０．０５〜１．２の
範囲で総合捕集効率の向上が得られた。ｅ／Ｈ＝０のよ
うに単に排ガスダクト２５を接続した場合には、粉体捕
集器２０内の粉粒体が排ガスと共に容易に系外に排出さ
れ、また１７Ｈ＝１．２以上の場合にも、同様に、捕集
粉が集まった粉体濃度の高い位置にガス排出端が位置す
るため排ガスと共にこれらの捕集粉が容易に系外に排出
される事になり、総合捕集効率が低下する。

以上の第１表、第４図、第５図及び第６図の結果は実施
例の極一部で、市販のボートランドセメントを供試粉体
として得られたものであるが、当然のことながら供給す
る粉粒体等及び本発明の利用目的に応じ、次に示す様な
実施例の変更が可能である。

（１）複数の粉体捕集器を付属すること。

（２）本体サイクロン側壁の粉体捕集器２０人口位置を
上部円筒部から下部円錐部そして水平面において入口部
を０°として平面視で３６０゛までの任意の位置に設置
すること。

（３）粉体捕集器２口方向を半径方向〜接線方向〜円周
方向の間で任意に決めること。

尚、発明者等の種々の実験の結果、サイクロン分離器の
内面を旋回流下する１ｉｔｉ築粉粒体等は第７図のサイ
クロン内面の展開図に例示した様な軌跡を概ね描くこと
になることから、第７図を参考に対象粉粒体等及び利用
目的により開口部位置を決めることができる。

また第８図に例示する様に、所定の分級性能を得るため
、粉体の粒度、比重に応じて上記ベーン１）の取付角θ
を調整できる様な構造にすることも可能である。

「発明の効果」 本発明は以上述べたように、空気その他の気体又は水そ
の他の液体中に浮遊した各種粉粒体等の固体又はミスト
を流体から分離するサイクロン分離器の側壁の一部に少
なくとも１つ以上の開口を設け、前記開口に入口ダクト
を介して筒状の粉体捕集器を接続したサイクロン分離器
において、上記粉体捕集器の下端部に粉体排出口を設け
、上部天井面にガス排出ダクトを取付けるとともに、咳
粉体捕集器を接続した上記開口のサイクロン旋回方向下
流側に上記サイクロン側壁に沿うベーンを設けたことを
特徴とする粉体捕集器付サイクロン分離器であるから、
供給した粉粒体等を粒度や比重それぞれ又は両者の複合
した物理的要因によって、効率よく且つシャープに分級
でき、特に、セメント原料の焼成装置に代表される粉粒
体の予熱や仮焼（吸熱分解反応）等の熱処理を必要とす
るプロセスや、各種鉱石、原料等の閉回路粉砕装置の精
粉粗粉の分級プロセスに対しては、その通常形サイクロ
ンに簡単な改造を加えるのみで極めて高い効果を上げう
る点で、経済的効果が極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例に係るサイクロンの
平断面図５！１断面図、第３図は第１図の要部拡大図、
第４図〜第６図は上記実施例における効果を示すグラフ
、第７図は同実施例における粉体の流れの軌跡を示す展
開図、第８図は同実施例の変形例を示す第３図相当図、
第９図は従来のサイクロン分離器を示す一部破断斜視図
、第１０図、第１）図は他の従来のサイクロン分離器を
示す平断面図、縦断面図である。 （符号の説明） ２０・・・粉体捕集器　　　１０・・・開口２１・・・
ベーン　　　　　２３・・・粉体排出口２４・・・上部
天井面　　　２５・・・ガス排出ダクト２６・・・入口
ダクト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気その他の気体又は水その他の溶液中に浮遊し
   た各種粉粒体等の固体又はミストを流体から分離するサ
   イクロン分離器の側壁の一部に少なくとも１つ以上の開
   口を設け、前記開口に入口ダクトを介して筒状の粉体捕
   集器を接続したサイクロン分離器において、 上記粉体捕集器の下端部に粉体排出口を設け、上部天井
   面にガス排出ダクトを取付けるとともに、該粉体捕集器
   を接続した上記開口のサイクロン旋回方向下流側に上記
   サイクロン側壁に沿うベーンを設けたことを特徴とする
   粉体捕集器付サイクロン分離器。
2. （２）上記サイクロン側壁に設けた開口の円周方向の幅
   が該粉体捕集器の入り口ダクトの円周方向の幅の０．２
   〜０．６倍になる様に上記ベーンの円周方向の幅を設定
   した特許請求の範囲第１項に記載の粉体捕集器付サイク
   ロン分離器。
3. （３）上記粉体捕集器のガス排出ダクトの下端を該粉体
   捕集器の上部天井面より下方へ突出させ、その突出長を
   入口ダクト高さの０．０５〜１．２倍とした特許請求の
   範囲第１項若しくは第２項に記載の粉体捕集器付サイク
   ロン分離器。
4. （４）上記粉体捕集器の入口ダクトの下流側に設けた上
   記ベーンの取付角が可変である特許請求の範囲第１項、
   第２項若しくは第３項記載の粉体捕集器付サイクロン分
   離器。