WO2012066692A1 - サイクロン式分級装置 - Google Patents

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WO2012066692A1
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cyclone
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door
diameter
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倫生 鈴木
一路 日比野
加藤　隆之
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新東工業株式会社
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    • B07B7/08—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force
    • B07B7/086—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force generated by the winding course of the gas stream

Definitions

  • the present invention relates to a cyclone classifier that performs classification using wind power.
  • the cyclone classifier is a dust collector that sorts the spray material and dust in the blasting machine, sorts coarse particles and fine particles from the pulverized material by a pulverizer such as a jet mill or pin mill, and sucks and collects dust generated in factories. It is used in various fields such as sorting of coarse particles from dust collection in equipment.
  • the cyclone classifier is provided in the upper part of the cyclone body inside the cyclone main body consisting of the upper cylinder body and the lower inverted frustoconical shape (gradually reducing the diameter downward). Powder is supplied from an input member along the inner wall of the straight body portion, and classification is performed using a swirling updraft generated in the cyclone classifier.
  • the ascending airflow is generated by a suction means connected to a suction member provided on the top surface of the straight body portion, and the light powder (small particle diameter) among the powder charged into the cyclone classifier is Ascending, heavy objects (with large particle diameter) fall down due to gravity and classification is performed.
  • the particle size (classification point) for separating coarse powder and fine powder in the cyclone classifier is the size of the cyclone classifier (the ratio of the height of the straight body part and the reduced diameter part, the angle formed by the reduced diameter part, etc.) It depends on the suction force by the suction means. That is, in order to change the classification point, it is necessary to replace the cyclone classifier itself or to change the suction force.
  • the former is not practical, and the latter is very difficult to adjust the air volume, or it is necessary to use suction means to generate the maximum suction force from the viewpoint of adjustment, and the actual air volume used Useless energy will be used.
  • a device in which a conical block is provided in the vicinity of the lower end opening of the reduced diameter portion of the cyclone classifier, and the classifying point is changed by moving up and down (Patent Document 1).
  • the powder may be deposited in the vicinity of the block. Further, the block may be worn by the powder, and the classification point may fluctuate.
  • the cyclone classifier of the present invention for classifying the powder from a solid-gas two-phase flow containing powders having different particle diameters using centrifugal force has an upper end closed by a flat plate and a lower end opened.
  • a cyclone main body comprising a cylindrical straight body portion and a reduced diameter portion connected to a lower end of the straight body portion and continuously reducing the diameter downward, and disposed on an upper portion of the straight body portion.
  • a charging member and a cylindrical suction member that are arranged concentrically through the top plate and provided with a classification point inside. It is equipped with a classifier that can be controlled. (First invention).
  • the classification adjustment tool may have a cylindrical shape, and may be disposed concentrically in the cyclone classification device.
  • the classifier is closed by either a flat bottom plate or a hemispherical or inverted conical bottom plate that gradually decreases in diameter toward the bottom surface. May be.
  • a part of the classification adjusting tool is disposed inside the suction member, and the diameter d 0 of the circular cross section of the classification adjusting tool and the suction member
  • the ratio (d 0 / d) to the diameter d may be 0.2 to 0.8.
  • the height (L + H) of the cyclone body (H 0 / (L + H)) may be 0.2 to 0.9.
  • the diameter d 0 of the circular cross section at the lowest point of the portions having the same continuous circular cross section of the classification adjusting tool may be 0.1 to 0.8.
  • the classification adjuster may be movable in the vertical direction.
  • a storage hopper having an open bottom is continuously provided at the bottom of the cyclone classifier, and the bottom of the storage hopper includes: A first door that opens and closes an opening at the bottom of the storage hopper; a second door that is disposed below the first door; and between the first door and the second door. You may connect the sealing tool which forms the space for storing an injection material temporarily. (Eighth invention)
  • a sealing member is disposed at a contact portion between the door of the sealing tool and the outer wall of the sealing tool, and the door is in contact with the sealing member.
  • it may be swingable.
  • the cyclonic classifier according to any one of the first to ninth inventions is a blasting apparatus provided with the following, that is, for performing blasting by injecting an injection material toward a workpiece.
  • a blasting chamber in which a blasting nozzle is disposed, a separating means for taking out a reusable spray material from the spray material sprayed from the nozzle and dust generated by the blasting process, and the separating means A storage hopper for storing the extracted reusable injection material, and a suction device for sucking and collecting the non-reusable injection material and the dust separated by the separation means, while sucking the blast processing chamber
  • the separating means in a blasting apparatus comprising: (Tenth invention)
  • the classification point (classification target particle size) can be easily controlled without changing the air volume of the dust collector (first invention).
  • the classifier is preferably a cylinder having the same diameter (second invention), and its bottom may be open, but it is either a horizontal plate, a hemispherical plate, or an inverted conical plate. And can be appropriately selected according to the required classification point (third invention).
  • the classification adjustment tool may be replaced according to the required classification point, or the classification adjustment tool may be arranged to be movable in the vertical direction (seventh invention).
  • the classification point can be adjusted by setting the positional relationship and dimensional ratio of the classification adjusting tool with respect to the cyclonic classifier to the ranges described in the fourth to sixth inventions.
  • the powder having a large particle size classified by the cyclone classifier is stored in a storage hopper connected to the bottom of the cyclone classifier.
  • the storage tank includes a first door for opening and closing the bottom opening of the storage hopper, and a second door positioned below the first door, and the first and first doors
  • the space inside the storage tank is classified as a cyclone classifier by being connected via a sealing tool in which a primary storage chamber having a space for temporarily storing the propellant is formed between the two doors. It is not affected by the airflow inside the device. That is, the spray material inside the storage tank is not sucked into the cyclone classifier (eighth invention).
  • a sealing member is provided at a contact portion between the door and the wall surface, and the door is swingable in accordance with the contact with the sealing member, thereby eliminating a gap between the contact portions and blocking the storage hopper and the storage tank.
  • the blasting device usually removes the non-reusable spray material and the reusable spray material from the spray material sprayed from the blasting nozzle and the dust generated by the blasting process and takes out the reusable spray material.
  • the cyclone classifier of the present invention can be suitably used as the separating means. (Tenth invention).
  • FIG. 2A is an explanatory diagram illustrating an example of a tangential type
  • FIG. 2B is an explanatory diagram illustrating an example of a spiral type.
  • 3A is an explanatory view showing the front
  • FIG. 3B is a view taken along the line AA in FIG. 3A.
  • FIG. 4A is an explanatory view showing the arrangement of the classification adjusting tool
  • FIG. 4A is an explanatory view showing the arrangement of the classification adjusting tool
  • FIG. 4B is an explanatory view showing the form of the bottom of the classification adjusting tool. It is a schematic diagram for demonstrating operation
  • FIG. 6A is an explanatory view showing a case where there is no swinging structure
  • FIG. 6B is an explanatory view showing a case where it has a swinging structure.
  • the blasting apparatus generally sucks the spray material sprayed from the blasting nozzle, returns it to the nozzle, and uses it again.
  • dust generated by blasting referred to as cutting powder or the like of the workpiece W generated when the spray material collides with the workpiece W.
  • dust a separating means for removing dust and taking out a reusable injection material.
  • a cyclone classifier is used as the separating means.
  • the blasting device 1 includes a blasting chamber 10, a cyclone classifier 20, a suction device 30, and an injection material hopper 40.
  • the blasting chamber 10 and the cyclone classifier 20, and the cyclone classifier 20 and the suction device 30 are connected to each other via ducts D 1 and D 2 to form a continuous space.
  • the injection hopper 40 (storage tank. In this embodiment, unless otherwise specified, the storage tank is referred to as “injection hopper”) is a storage hopper 25 and a sealing tool 41 connected to the bottom of the cyclone classifier 20. It is connected to the cyclone classifier 20 via.
  • a blasting nozzle 11 for injecting an injection material toward the workpiece W is disposed.
  • the blasting nozzle 11 introduces compressed air into the nozzle by introducing the compressed air into the nozzle, and injects it as a solid-gas two-phase flow together with the compressed air.
  • Either a suction type or a direct pressure type in which a pressurized tank filled with an injection material is pressurized and then sent to a blasting nozzle together with compressed air and injected from the nozzle can be selected.
  • a blasting apparatus using a suction type will be described.
  • the nozzle is connected to a compressed air generation source (not shown) via a hose (not shown), and is connected to an injection material hopper 40 via a hose 12.
  • the injection material hopper 40 stores the injection material.
  • the injection material is supplied into the nozzle by the negative pressure generated inside the nozzle, and is mixed with the compressed air to be processed from the nozzle as a solid-gas two-phase flow. It is injected toward The injected spray material and dust fill the blast processing chamber 10.
  • the suction device When performing blasting, the suction device is usually operated before the jetting material is jetted. Due to the suction force of the suction device 30, the propellant and dust are transferred into the cyclone classifier 20 through the duct D 1 .
  • the cyclone classifier 20 is connected to the suction device 30 via the cyclone main body 21, the injection member 23 for introducing the injection material and dust into the cyclone main body 21, and the duct D 2, and is generated by the suction device 30.
  • a suction member 22 for generating a swirling air flow inside the cyclone main body 21 by the suction force and collecting a light powder by the suction device 30 is formed.
  • the cyclone body 21 has a continuous circular section of the same diameter, one end (upper end) is closed by a flat top plate, and the other end (lower end) is opened, and the upper end and lower end are A diameter-reduced portion 21b having an opening whose upper end has the same cross section as that of the straight body portion and whose cross-sectional area continuously decreases toward the lower end. It connects with the upper end of the diameter part 21b, and it is formed so that the inside may become a continuous space.
  • the suction member 22 has a cylindrical shape having a continuous circular cross section of the same diameter that is smaller than the diameter of the straight body portion 21a, passes through the top plate of the straight body portion 21a, and is concentric with the cyclone body 21.
  • the suction member 22 has a connecting member 22a for connecting the duct D 2.
  • the connection member 22a is the upper part of the suction member 22, it may be the top surface (the uppermost surface in the circular cross-section direction) or the side surface (the circumferential direction side).
  • the top surface is closed by a horizontal plate (top plate), and the connection member 22a is disposed on the upper portion of the side surface.
  • the other end (lowermost surface) of the suction member is opened.
  • the feeding member 23 having the same continuous cross section has an inner cross section parallel to the longitudinal direction of the wall surface of the feeding member 23.
  • a tangent common to the inner circumference of the circular section 21a is formed and provided horizontally.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the charging member 23 may be either polygonal or circular.
  • the outer wall of the input member forming the tangent line is connected to the outer wall on the side far from the concentricity of the straight body portion 21a (FIG. 2A, so-called “tangential type”), Either of them may be connected (FIG. 2B, so-called “spiral type”).
  • a charging member having a square cross section is used, and the inner circumference and the tangent line of the straight body portion 21a are formed on the outer wall on the far side.
  • Cyclone classifier 20 the suction device 30 to the suction member 22 via the connecting member 22a and the duct D 2 is connected.
  • the air sucked into the cyclone classifier 20 from the member 22 by the suction force of the suction member 30 becomes a swirling flow inside and is discharged from the central portion (that is, the suction member 22a). Therefore, the airflow has an inner circumferential flow and a radial flow toward the central direction.
  • the injection material and dust thrown into the inside of the feeding member by the suction force of the suction device 30 ride on the swirling airflow, receive centrifugal force by the inner circumferential flow, and centripetal force from the radial flow.
  • Particles that are lighter than the particle diameter at which the centrifugal force and centripetal force are balanced are raised by the airflow, discharged from the suction member 22, and collected by the suction device 30.
  • a filter cloth is provided as a suction device, and a suction device (dust collector) having a structure in which dust and air are separated by a filter cloth from a solid-gas two-phase flow of sucked dust and air is used.
  • heavy particles (reusable propellant) move downward by the air flow and are discharged downward from the bottom.
  • the length l inserted into the connecting body 21b, the inner diameter b of the charging member 23, or the height h (only b when the cross-section of the charging member is circular) is the amount of the generated injection material and dust, the suction device 30 This is determined in consideration of the suction capacity, the pressure loss in the cyclone classifier 20, the particle size of the particles to be classified, and the like. (See Figure 3)
  • a cylindrical classification adjustment tool 24 having the same continuous circular cross section is disposed inside the cyclone type classification apparatus.
  • the classifier 24 is arranged vertically so that the center point of the circular section of the classifier 24 and the center point of the circular section of the suction member 22 are the same.
  • One end of the classifier 24 in the longitudinal direction is arranged on the top plate of the suction member 22, and the other end does not have to be closed (open) as shown in FIG.
  • the plate may be closed by either a hemispherical plate or a conical plate. It can be appropriately selected from the required classification points.
  • the classification point can be changed by appropriately changing the ratio (H 0 / (L + H)) and the ratio (d 0 / d) between the diameter d 0 of the circular cross section and the diameter d of the suction member 22.
  • d 0 / d can be selected from the range of 0.2 to 0.8, preferably 0.3 to 0.7. If it is smaller than 0.2, there is no difference from the case where the classification adjustment tool 24 is not arranged, and the effect of arranging the classification adjustment tool 24 cannot be obtained. If it is larger than 0.8, the dust rises and hinders the flow of dust, so the dust is discharged to the outside together with the propellant that can be deposited or reused in the cyclone classifier, and it cannot be classified sufficiently. Since the suction force by the suction device 30 is also hindered, the spray material and dust in the blast processing chamber 10 cannot be sufficiently sucked.
  • H 0 / (L + H) can be selected from the range of 0.2 to 0.9, preferably 0.3 to 0.8. If it is smaller than 0.2, there is no difference from the case where the classification adjustment tool 24 is not arranged, and the effect of arranging the classification adjustment tool 24 cannot be obtained. If it is greater than 0.9, the dust will rise, and the dust will not be transferred to the suction device 30, but will remain in the cyclone classifier or discharged to the outside together with the reusable spray material. Can not be done.
  • d 0 / e 0 can be selected from the range of 0.1 to 0.8, preferably 0.2 to 0.6. If it is smaller than 0.1, there is no difference from the case where the classification adjusting tool 24 is not arranged, and the effect of arranging the classification adjusting tool 24 cannot be obtained. If it is larger than 0.8, the dust rises and hinders the flow of air. Therefore, the dust remains in the cyclone classifier without being transferred to the suction device 30 or is discharged to the outside together with the reusable injection material. Can not be done.
  • the upper end of the storage hopper 25 whose upper end and lower end are released is connected to the bottom of the reduced diameter portion 21b.
  • the reusable injection material separated by the cyclone classifier is stored in the storage hopper 25.
  • a sealing device including a first door 41a for opening and closing an opening located at the bottom of the storage hopper 25 and a second door 41b located below the first door 41a at the bottom of the storage hopper 25 41 is connected, and the injection material hopper 40 whose upper end and lower end are released is connected to the bottom of the sealing device.
  • a space (primary storage chamber 41c) for temporarily storing the spray material is formed between the first door 41a and the second door 41b.
  • both the first and second doors 41a and 41b may not be closed. . That is, an operation of alternately repeating FIG. 5B and FIG. 5D may be performed.
  • a contact portion between the doors 41a and 41b and the wall surface of the sealing tool 41 includes a sealing member 41d.
  • the sealing member 41d is formed of an elastic material, and preferably has a property of being deformed by the contact of the doors 41a and 41b.
  • silicon rubber is used as the sealing member.
  • the doors 41a and 41b are partly fixed and swingable in accordance with the contact with the sealing member 41d. For example, when a part of the sealing member 41d is worn out, the contact area between the doors 41a and 41b and the sealing member 41d is reduced, and the gap is generated because the force for performing the blocking is weakened or worn.
  • the swingable structure allows the doors 41a and 41b to swing according to the shape of the sealing member, so that the doors 41a and 41b can be more reliably compared to the case where the entire surfaces of the doors 41a and 41b are fixed. A gap between the contact portions can be eliminated.
  • the hose 12 is connected to the bottom of the injection material hopper 40, and the other end is connected to the blasting nozzle 11. That is, the reusable injection material separated by the cyclone classifier 20 is again transferred to the blasting nozzle 11 and injected.
  • Example 2 Using the cyclone classifier described in the embodiment designed to have a classification point of 14 ⁇ m, the effect of the classifier was confirmed. 1000 g of spray material (WA # 600: manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd.) with an average particle size of 24 ⁇ m is sprayed from the blasting nozzle 11 per minute, and this is classified into the cyclone type by the suction force of the suction device (dust collector). Moved to equipment and classified. After performing this series of operations for 130 minutes, the average particle size of dust collected in the dust collector was measured with a particle size distribution measuring device (LA-300: manufactured by Horiba, Ltd.).
  • LA-300 manufactured by Horiba, Ltd.
  • the average particle diameter of the propellant in the dust collector when the classifier was arranged was 9.0 to 12.8 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the propellant in the dust collector when the classification adjuster was not arranged was 14.3 ⁇ m. From this, it was found that the classification point can be adjusted with the classification adjustment tool. It was also found that the classification point can be adjusted by the arrangement position, size, and shape of the classification adjustment tool.
  • a fixed quantity supply device for supplying the injection material quantitatively to the blasting nozzle is injected. It can be arranged between the material hopper 40 and the hose 12.
  • the quantitative supply device known devices such as an orifice type, a rotary table type, and a screw type can be appropriately selected and used.
  • the present invention is not limited to the blasting apparatus having the configuration described in the above embodiment, but is also a general blasting apparatus to which a cyclonic classifier can be applied when separating the sprayed material and dust into reusable sprayed material and dust.
  • a cyclonic classifier can be applied when separating the sprayed material and dust into reusable sprayed material and dust.
  • the blasting nozzle may be a direct pressure type, and may be suitably used not only for air blasting but also for a blasting device (so-called centrifugal type) using centrifugal force due to rotation of a rotary impeller.
  • the present invention is not limited to a blast processing apparatus, for example, classification of pulverization, classification of a granulated product, classification as a pretreatment when collecting dust generated in a factory or the like with a dust collector (coarse and fine powder), etc. It can be suitably used for classification of various powders.
  • Blasting device 1 Blasting chamber 10
  • Blasting nozzle 11 Hose 12
  • Cyclone classifier 20
  • Cyclone body 21 Straight body part 21a Reduced diameter portion 21b
  • Suction member 22 Connecting member 22a
  • Classification adjuster 24 Storage hopper 25
  • Suction device 30 Injection material hopper (storage tank) 40 Sealing tool 41 Door 41a, 41b Primary storage chamber 41c Sealing member 41d Ducts D 1 and D 2 Workpiece W

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Abstract

【課題】 簡単な構造で分級点を任意に変更できるサイクロン式分級装置を提供する。 【解決手段】 上端が平板状の天板によって閉止され、下端が開口された円筒状の直胴部と、該直胴部の下端に連続して設けられ下方に向かって徐々に縮径する縮径部と、からなるサイクロン本体と、前記直胴部の上部位には、噴射材および粉塵を内部に投入するための投入部材と、前記天板を貫通して同心状に配置された円筒状の吸引部材と、を備え、かつ、内部に分級点の制御が可能な分級調整具を備えている。

Description

サイクロン式分級装置
本発明は、風力によって分級を行うサイクロン式分級装置に係る。
サイクロン式分級装置は、ブラスト加工装置における噴射材とダストの選別、ジェットミルやピンミル等の粉砕機による粉砕物から粗粒子と微粒子の選別、工場等にて発生した粉塵を吸引・回収する集塵設備において被集塵物から粗大粒子の選別、等様々な分野で用いられている。サイクロン式分級装置は上部の直胴部と下部の逆円錐台形状（下方に向かって徐々に縮径）の縮径部からなるサイクロン本体の内部に、該直胴部の上部位に設けられた投入部材より粉体を、該直胴部の内壁に沿って投入し、該サイクロン式分級装置の内部で発生している旋回する上昇気流を利用して分級を行う。前記上昇気流は、該直胴部の天面に設けられた吸引部材に連通された吸引手段により発生し、サイクロン式分級装置に投入された粉体のうち軽いもの（粒子径の小さいもの）は上昇し、重いもの（粒子径の大きいもの）は重力により下方に落下することで分級がおこなわれる。サイクロン式分級装置における粗粉、微粉を分離する粒子径（分級点）はサイクロン式分級装置の寸法（前記直胴部と前記縮径部の高さの比、前記縮径部がなす角度等）や吸引手段による吸引力に依存する。すなわち、分級点を変えるためには、サイクロン式分級装置そのものを交換するか、もしくは吸引力を変化させる必要がある。前者は実用的でなく、後者は、風量の調整が非常に困難であることや、調整という視点から最大限の吸引力を発生させるための吸引手段を用いる必要があり実際の使用風量に対して無駄なエネルギーを使用することになる。
その他の方法として、サイクロン式分級装置の前記縮径部の下端開口部近辺に円錐状のブロックを設け、上下に移動させることで分級点を変更させる装置が開示されている（特許文献１）。この構造の場合、投入する粉体の量および安息角によっては、該ブロック近傍に粉体が堆積するおそれがある。また、粉体によって前記ブロックが摩耗し、分級点が変動するおそれがある。
特開平０６－２３８１９７号公報
以上の事由より、簡単な構造で分級点を任意に変更できるサイクロン式分級装置が求められている。
粒子径の異なる粉体を含む固気二相流から遠心力を利用して前記粉体の分級を行う本発明のサイクロン式分級装置は、上端が平板状の天板によって閉止され、下端が開口された円筒状の直胴部と、該直胴部の下端に連結され、下方に向かって連続して縮径する縮径部と、からなるサイクロン本体と、前記直胴部の上部位に配設された、噴射材および粉塵を内部に投入するための投入部材と、前記天板を貫通して同心状に配設された円筒状の吸引部材と、を備え、かつ、内部に分級点の制御が可能な分級調整具を備えている。（第１の発明）。
また、第１の発明に記載のサイクロン分級装置において、前記分級調整具は円筒形状であり、前記サイクロン式分級装置内に同心状に配置してもよい。（第２の発明）
また、第２の発明に記載のサイクロン式分級装置において、前記分級調整具は、平板状の底板、底面に向かって徐々に縮径する半球状または逆円錐状の底板、のいずれかによって閉止してもよい。（第３の発明）
また、第２の発明に記載のサイクロン式分級装置において、前記分級調整具の一部が前記吸引部材の内部に配置されており、かつ該分級調整具の円形断面の径ｄ０と吸引部材の径ｄとの比（ｄ０／ｄ）を０．２～０．８としてもよい。（第４の発明）
また、第２の発明のいずれか１つに記載のサイクロン式分級装置において、前記直胴部の最上部から前記分級調整具の連続した同一径部位のうちの最下点におけるまでの距離Ｈ０とサイクロン本体の高さ（Ｌ＋Ｈ）との比（Ｈ０／（Ｌ＋Ｈ））を０．２～０．９としてもよい。（第５の発明）
また、第２の発明のいずれか１つに記載のサイクロン式分級装置において、前記分級調整具の連続した同一の円形断面を持つ部分のうちの最下点における、該円形断面の径ｄ０と、前記最下点におけるサイクロン本体の径ｅ０との比（ｄ０／ｅ０）を０．１～０．８としてもよい。（第６の発明）
また、第１の発明に記載のサイクロン式分級装置において、前記分級調整具を上下方向に移動可能としてもよい。（第７の発明）
また、第１の発明に記載のサイクロン式分級装置において、前記サイクロン式分級装置の底部には、底部が開口されている貯留ホッパが連続して設けられており、該貯留ホッパの底部には、前記貯留ホッパの底部の開口部を開閉する第１の扉と、前記第１の扉の下方に配置されている第２の扉を有し、前記第１の扉と前記第２の扉の間に噴射材を一時的に貯留するための空間を形成する密閉具を連結してもよい。（第８の発明）
また、第８の発明に記載のサイクロン式分級装置において、前記密閉具における扉と、前記密閉具の外壁の接触部には密閉部材が配置されており、該扉は該密閉部材との接触にあわせて揺動可能としてもよい。（第９の発明）
また、第１ないし第９の発明のいずれか１つに記載のサイクロン式分級装置は、以下を備えたブラスト加工装置、すなわち、被加工物にむけて噴射材を噴射してブラスト加工を行う為のブラスト加工用ノズルが内部に配置されたブラスト加工室と、前記ノズルより噴射された噴射材およびブラスト加工によって生じた粉塵から再使用可能な噴射材を取り出すための分離手段と、前記分離手段によって取り出された再使用可能な噴射材を貯留する貯留ホッパと、前記ブラスト加工室内を吸引すると共に、前記分離手段にて分離された再使用できない噴射材および前記粉塵を吸引し回収するための吸引装置と、を備えたブラスト加工装置、における前記分離手段としてもよい。（第１０の発明）
サイクロン式分級装置の内部に分級調整具を配置することで、集塵機の風量を変更することなく容易に分級点（分級の目標とする粒度）の制御が可能である（第１の発明）。分級調整具は同一径を持つ円柱であることが好ましく（第２の発明）、またその底部は開口されていてもよいが、水平の板、半球状の板、逆円錐状の板のいずれかによって閉止されていてよく、要求される分級点に応じて適宜選択することができる（第３の発明）。分級調整具は、要求される分級点に応じて交換してもよく、または分級調整具を上下方向に移動可能に配置してもよい（第７の発明）。サイクロン式分級装置に対する分級調整具の位置関係および寸法比は第４ないし第６の発明に記載の範囲とすることで、分級点の調整を行うことができる。
また、サイクロン式分級装置により分級された粒子径の大きな粉体は、サイクロン式分級装置の底部に連結された貯留ホッパにて貯留される。貯留された該粉体を外部に取り出すために貯留タンクは貯留ホッパの底部開口部を開閉するための第１の扉とその下方に位置する第２の扉とを備え、かつ前記第１および第２の扉の間には一時的に前記噴射材を貯留するための空間を有する一次貯留室が形成されている密閉具を介して連結させることで、前記貯留タンクの内部の空間はサイクロン式分級装置内部の気流の影響をうけることがない。すなわち、貯留タンク内部の噴射材がサイクロン式分級装置に吸引されることがない（第８の発明）。前記扉と壁面の接触部に密閉部材を設けるとともに、該扉が該密閉部材との接触に応じて揺動可能であることで、該接触部の隙間をなくし、貯留ホッパと貯留タンクを遮断することができる（第９の発明）。
また、ブラスト加工装置は通常、ブラスト加工用ノズルから噴射された噴射材およびブラスト加工によって生じた粉塵から再利用できない噴射材および前記粉塵を除去し、かつ再利用可能な噴射材を取り出すための分離手段を備えており、この分離手段として本発明のサイクロン式分級装置を好適に用いることができる。（第１０の発明）。
本発明における実施形態を説明する模式図である。 本発明におけるサイクロン式分級装置における投入部材の配置方法を説明する模式図である。図２（Ａ）は接線式の一例を示す説明図、図２（Ｂ）は渦巻き式の一例を示す説明図である。 本発明におけるサイクロン式分級装置の構成を説明するための模式図である。図３（Ａ）は正面を示す説明図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＡ－Ａ線矢視図である。 本発明の実施形態に用いた分級調整具を説明するための模式図である。図４（Ａ）は分級調整具の配置を示す説明図、図４（Ｂ）は分級調整具の底部の形態を示す説明図である。 本発明における密閉具の動作を説明するための模式図である。 本発明の密閉具における第１および第２の扉を説明するための模式図である。図６（Ａ）は揺動する構造を有しない場合を示す説明図、図６（Ｂ）は揺動する構造を有する場合を示す説明図である。
本発明におけるサイクロン式分級装置の一例を、該サイクロン式分級装置をブラスト加工装置の分離手段として用いた場合を、図を用いて説明する。ブラスト加工装置は、一般的にブラスト加工用ノズルより噴射された噴射材を吸引し、再び該ノズルに戻して再度使用する。吸引される際、再使用可能な噴射材の他、ブラスト加工で生じた粉塵（噴射材が被加工物Ｗに衝突することによって生じる被加工物Ｗの切削粉等を言う。以降、単に「粉塵」と記す）や被加工物との衝突により割れや欠けなどの損耗による再使用できない噴射材（該粉塵および再使用できない噴射材を、以降「ダスト」と記す。）が含まれており、吸引されたもののうち、ダストを取り除き、再利用可能な噴射材を取り出すための分離手段を備えている。該分離手段として本発明においてはサイクロン式分級装置を用いた。
ブラスト加工装置１は、ブラスト加工室１０、サイクロン式分級装置２０、吸引装置３０、噴射材ホッパ４０を含む。ブラスト加工室１０とサイクロン式分級装置２０、サイクロン式分級装置２０と吸引装置３０はそれぞれダクトＤ１、Ｄ２を介して接続されており、連続した空間を形成している。噴射材ホッパ４０（貯留タンク。本実施形態では、特に断りがない限り貯留タンクを「噴射材ホッパ」と記す。）は、サイクロン式分級装置２０の底部に接続された貯留ホッパ２５および密閉具４１を介して、サイクロン式分級装置２０に接続されている。
ブラスト加工室１０内には、噴射材を被加工物Ｗにむけて噴射するためのブラスト加工用ノズル１１が配置されている。ブラスト加工用ノズル１１は、該ノズルの内部に圧縮空気を導入することで該ノズルの内部に発生する負圧により噴射材を該ノズル内部に投入し、圧縮空気と共に固気二相流として噴射する吸引式と、噴射材が充填された加圧タンクを加圧したのち、圧縮空気とともにブラスト加工用ノズルに送り、該ノズルより噴射する直圧式と、のいずれをも選択することができる。本実施形態では吸引式を用いたブラスト加工装置について説明する。該ノズルはホース（図示せず）を介して圧縮空気発生源（図示せず）と接続されており、またホース１２を介して噴射材ホッパ４０と接続されている。噴射材ホッパ４０には噴射材が貯留されており、該噴射材はノズル内部で発生した負圧によりノズル内部に供給され、圧縮空気と混合され固気二相流として該ノズルより被加工物Ｗに向けて噴射される。噴射された噴射材および粉塵がブラスト加工室１０内に充満する。
ブラスト加工を行う際は、通常噴射材の噴射前に吸引装置を稼働させる。吸引装置３０の吸引力により、前記噴射材および粉塵はダクトＤ１を通り、サイクロン式分級装置２０内へ移送される。
サイクロン式分級装置２０は、サイクロン本体２１と、噴射材および粉塵をサイクロン本体２１の内部に投入するための投入部材２３と、ダクトＤ２を介して吸引装置３０に連結され、吸引装置３０により発生した吸引力によりサイクロン本体２１の内部に旋回状の気流を発生させると共に、軽い粉体を吸引装置３０にて回収するための吸引部材２２と、で形成される。サイクロン本体２１は、連続した同一径の円形断面をもち、その一端（上端）が平板状の天板にて閉止され、他端（下端）が開口された直胴部２１ａと、上端および下端が開口されており、その上端が前記直胴部と同一の断面であり、かつ下端に向けて連続的に断面積が減少している縮径部２１ｂとを備え、直胴部２１ａの下端と縮径部２１ｂの上端とを連結し、内部が連続した空間となるように形成されている。吸引部材２２は、前記直胴部２１ａの径より小さく、連続した同一径の円形断面をもつ円筒形状であり、前記直胴部２１ａの天板を貫通し、かつサイクロン本体２１と同心状となるように配置されている。また、吸引部材２２は、ダクトＤ２を接続するための接続部材２２ａを持つ。接続部材２２ａは吸引部材２２の上部位であれば、天面（円形断面方向の最上面）であっても側面（円周方向側）であってもよい。本実施形態では、天面は水平状の板（天板）にて閉止し、側面の上部位に接続部材２２ａを配設した。なお、前記吸引部材の他端（最下面）は開口されている。また、該直胴部２１ａの円周方向の上部位の側面には、連続した同一の断面をもつ投入部材２３が、該投入部材２３の壁面の長手方向と平行する内側断面が、直胴部２１ａの円形断面内周と共通する接線を形成し、かつ水平に設けられている。前記投入部材２３の長手方向と直行する断面の形状は、多角形でも円形でもどちらでもよい。また、前記接線を形成する前記投入部材の外壁は、前記直胴部２１ａの同心から遠い側の外壁と接続しても（図２（Ａ）、いわゆる「接線式」）、近い側の外壁と接続しても（図２（Ｂ）、いわゆる「渦巻き式」）、どちらでもよい。本実施形態では、四角形の断面をもつ投入部材を用い、遠い側の外壁にて前記直胴部２１ａの内周と接線を形成した。
サイクロン式分級装置２０は、接続部材２２ａおよびダクトＤ２を介して吸引部材２２に吸引装置３０が連結されている。該吸引部材３０の吸引力によって前記部材２２より該サイクロン式分級装置２０内に吸入された空気は内部で旋回流となり中心部（すなわち吸引部材２２ａ）より排出される。したがって、気流は内周方向流れと中心方向に向かう半径方向流れをもつ。吸引装置３０の吸引力によって投入部材より内部に投入された噴射材および粉塵は、前記旋回状の気流に乗り、内周方向流れにより遠心力を、半径方向流れからは向心力を受ける。前記遠心力および向心力が平衡となる粒子径より軽い粒子（本実施形態ではダスト）は気流により上昇し、吸引部材２２から排出され、吸引装置３０にて回収される。本実施形態では、吸引装置として濾布を備え、吸引されたダストと空気の固気二相流よりダストと空気を該濾布により分離する構造を有する吸引装置（集塵装置）を使用した。一方、重い粒子（再使用可能な噴射材）は気流により下方に移動し、底部より下方に排出される。
本実施形態のようなサイクロン式分級装置における直胴部２１ａの高さＬおよび内径Ｄ、縮径部２１ｂの高さＨおよび最下部の内径ｅ、吸引部材２２の内径ｄおよび直胴部２１ａおよび２１ｂの連結体に挿入されている長さｌ、投入部材２３の内径ｂ、又は高さｈ（投入部材の断面が円形の場合はｂのみ）は発生する噴射材および粉塵の量、吸引装置３０の吸引能力、サイクロン式分級装置２０内での圧力損失、分級の目的とする粒子の粒子径等を加味して決定される。（図３参照）
サイクロン式分級装置内部には図４（Ａ）に示す様に、連続した同一の円形断面をもつ円筒形状の分級調整具２４が配置されている。分級調整具２４は、分級調整具２４の円形断面の中心点と前記吸引部材２２の円形断面の中心点が同一となる様に垂直に配置されている。分級調整具２４の長手方向側の一端を前記吸引部材２２の天板に配置させており、もう一端は図４（Ｂ）に示す様に閉止しなくても良いし（開放）、水平の板、半球状を形成する板、円錐を形成する板のいずれかによって閉止しても良い。要求される分級点から適宜選択することができる。
分級調整具２１において、連続した同一の円形断面を持つ部分のうちの最下点における、該円形断面の径ｄ０と直胴部２１ａまたは縮径部２１ｂの径ｅ０との比（ｄ０／ｅ０）、直胴部２１ａの最上部から前記位置までの距離Ｈ０と、前記最下点におけるサイクロン本体の径、すなわち直胴部２１ａと縮径部２１ｂの高さの和Ｌ＋Ｈ、との比（Ｈ０／（Ｌ＋Ｈ））、該円形断面の径ｄ０と吸引部材２２の径ｄとの比（ｄ０／ｄ）を適宜変更することによって分級点を変更することができる。
ｄ０／ｄは、０．２～０．８、望ましくは０．３～０．７の範囲から選択することができる。０．２より小さいと分級調整具２４を配置しない場合と差異がなく、分級調整具２４を配置した効果が得られない。０．８より大きいとダストが上昇する気流を阻害するため、ダストがサイクロン式分級装置内に堆積もしくは再使用可能な噴射材と共に外部に排出され、十分な分級を行うことが出来ないばかりでなく、吸引装置３０による吸引力をも阻害するため、ブラスト加工室１０内の噴射材および粉塵を十分に吸引することができない。
Ｈ０／（Ｌ＋Ｈ）は、０．２～０．９、望ましくは０．３～０．８の範囲から選択することができる。０．２より小さいと分級調整具２４を配置しない場合と差異がなく、分級調整具２４を配置した効果が得られない。０．９より大きいとダストが上昇する気流を阻害するため、ダストが吸引装置３０に移送されずにサイクロン式分級装置内に残留、もしくは再使用可能な噴射材と共に外部に排出され、十分な分級を行うことが出来ない。
ｄ０／ｅ０は０．１～０．８、望ましくは０．２～０．６の範囲から選択することができる。０．１より小さいと分級調整具２４を配置しない場合と差異がなく、分級調整具２４を配置した効果が得られない。０．８より大きいとダストが上昇する気流を阻害するため、ダストが吸引装置３０に移送されずにサイクロン式分級装置内に残留、もしくは再使用可能な噴射材と共に外部に排出され、十分な分級を行うことが出来ない。
前記縮径部２１ｂの底部には、上端および下端が解放された貯留ホッパ２５の上端が連結されている。サイクロン式分級装置によって分離された再使用可能な噴射材は、該貯留ホッパ２５に貯留される。前記貯留ホッパ２５の底部には、前記貯留ホッパ２５の底部に位置する開口部を開閉する第１の扉４１ａと、前記第１の扉４１ａの下方に位置する第２の扉４１ｂを備える密閉具４１が連結されており、また、該密閉具の底部には上端および下端が解放された噴射材ホッパ４０が連結されている。また、前記第１の扉４１ａと前記第２の扉４１ｂの間には、前記噴射材を一時的に貯留するための空間（一次貯留室４１ｃ）が形成されている。
定常状態では、第１および第２の扉４１ａ、４１ｂは閉じており、貯留ホッパ２５内と一次貯留室４１ｃ内の空間、および一次貯留室４１ｃ内の空間と噴射材ホッパ４０内の空間は該扉４１ａ、４１ｂによって遮断されている。貯留ホッパ２５に貯留された再利用可能な噴射材は（図５（Ａ））、扉４１ａが解放されることによって一次貯留室４１ｃに移動する。（図５（Ｂ））。その後、扉４１ａが再び閉められることにより一次貯留室４１ｃと貯留ホッパ２５、すなわちサイクロン式分級装置２０の空間は遮断される（図５（Ｃ））。その後、第２の扉４１ｂが解放されることにより、該噴射材は噴射材ホッパ４０へと移動する。この際、第１の扉４１ａは閉められているので、サイクロン式分級装置２０と噴射材ホッパ４０とは互いに扉４１ａにより遮断された空間である（図５（Ｄ））。そして、再び第２の扉４１ｂが閉められることにより、サイクロン式分級装置２０内の空間、密閉具４１内の前記空間、噴射材ホッパ４０内の空間はお互いに遮断される（図５（Ｅ））。すなわち、噴射材ホッパ４０内の該噴射材がサイクロン式分級装置２０内の気流により舞い上げられて吸引されることを防ぐことができる。また、噴射材の重量、噴射材ホッパ４０の寸法、第１および第２の扉４１ａ、４１ｂの開閉速度によっては、第１および第２の扉４１ａ、４１ｂが双方とも閉められていなくてもよい。すなわち、図５（Ｂ）と図５（Ｄ）を交互に繰り返す動作としてもよい。
前記遮断をより確実に行うため、扉４１ａ、４１ｂと密閉具４１の壁面との接触部は、密閉部材４１ｄを備えることが望ましい。密閉部材４１ｄは弾性材料で形成されており、扉４１ａ、４１ｂの接触により変形する性質であることが好ましい。本実施形態では、密閉部材としてシリコンゴムを使用した。また、前記扉４１ａ、４１ｂはその一部が固定されており、前記密閉部材４１ｄとの接触に合わせて揺動可能な構造とすることが好ましい。例えば、前記密閉部材４１ｄの一部がすり減った場合、扉４１ａ、４１ｂと密閉部材４１ｄの接触面積が小さくなり、前記遮断を行う為の力が弱くなる、もしくはすり減ったことにより隙間が生じるが、前記のように、揺動可能な構造とすることで、密閉部材の形状にあわせて扉４１ａ、４１ｂが揺動するので、扉４１ａ、４１ｂの全面が固定されている場合に比べてより確実に前記接触部の隙間をなくすことができる。
噴射材ホッパ４０の底部にはホース１２が連結されており、残りの一端はブラスト加工用ノズル１１に連結されている。すなわち、サイクロン式分級装置２０により分離された再利用可能な噴射材は、再びブラスト加工用ノズル１１に移送され、噴射される。
（実施例）
分級点が１４μｍとなるように設計された、実施形態に記載のサイクロン式分級装置を用い、分級調整具の効果について確認した。ブラスト加工用ノズル１１より平均粒子径が２４μｍの噴射材（ＷＡ＃６００：新東工業株式会社製）を１分あたり１０００ｇ噴射し、これを吸引装置（集塵装置）の吸引力によりサイクロン式分級装置に移動し、分級を行った。この一連の動作を１３０分行った後、前記集塵装置内により回収されたダストの平均粒子径を粒子径分布測定装置（ＬＡ－３００：株式会社堀場製作所製）にて測定した。
表１に示す通り、分級調整具を配置した場合（実施例１～８）の集塵装置内の噴射材の平均粒子径は９．０～１２．８μｍとなった。一方、前記分級調整具を配置しなかった場合（比較例）の集塵装置内の噴射材の平均粒子径は１４．３μｍであった。このことから、分級調整具によって、分級点の調整を行うことが可能であることが分かった。また、分級調整具の配置位置、大きさ、形状によっても分級点の調整を行うことができることが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（変更例）
ブラスト加工用ノズル１１に送られる噴射材の量を一定にする必要がある場合には、噴射材を定量的にブラスト加工用ノズルへ供給するための定量供給装置（図示せず）を、例えば噴射材ホッパ４０とホース１２との間に配置することができる。前記定量供給装置は、オリフィス型、回転テーブル型、スクリュー型等、公知のものを適宜選択して用いることができる。
本発明は、前記実施形態に記載の構成のブラスト加工装置のみならず、噴射材および粉塵から、再利用可能な噴射材とダストに分離する際にサイクロン式分級装置が適用可能なブラスト加工装置全般について好適に用いることができる。例えば、ブラスト加工用ノズルは直圧式を用いても良く、またエアブラストのみならず回転羽根車の回転による遠心力を利用したブラスト装置（いわゆる遠心式）についても好適に用いることができる。
本発明は、ブラスト加工装置のみならず、例えば粉砕の分級、造粒物の分級、工場等で発生した粉塵等を集塵装置で回収する際の前処理としての分級（粗大物と微粉）等、各種粉体の分級に好適に用いることができる。
ブラスト加工装置　　　　　　　　　１
ブラスト加工室　　　　　　　　　　１０
ブラスト加工用ノズル　　　　　　　１１
ホース　　　　　　　　　　　　　　１２
サイクロン式分級装置　　　　　　　２０
サイクロン本体　　　　　２１
　直胴部　　　　　　　　　　　　　２１ａ
　縮径部　　　　　　　　　　　　　２１ｂ
吸引部材　　　　　　　　　　　　　２２
　接続部材　　　　　　　　　　　　２２ａ
投入部材　　　　　　　　　　　　　２３
分級調整具　　　　　　　　　　　　２４
貯留ホッパ　　　　　　　　　　　　２５
吸引装置　　　　　　　　　　　　　３０
噴射材ホッパ（貯留タンク）　　　　４０
密閉具　　　　　　　　　　　　　　４１
　扉　　　　　　　　　　　　　　　４１ａ、４１ｂ
　一次貯留室　　　　　　　　　　　４１ｃ
　密閉部材　　　　　　　　　　　　４１ｄ
ダクト　　　　　　　　　　　　　　Ｄ１、Ｄ２
被加工物　　　　　　　　　　　　　Ｗ

Claims (10)

  1. 粒子径の異なる粉体を含む固気二相流から遠心力を利用して前記粉体の分級を行うサイクロン式分級装置において、
    前記サイクロン式分級装置は、上端が平板状の天板によって閉止され、下端が開口された円筒状の直胴部と、該直胴部の下端に連結され、下方に向かって連続して縮径する縮径部と、からなるサイクロン本体と、
    前記直胴部の上部位に配設された、噴射材および粉塵を内部に投入するための投入部材と、前記天板を貫通して同心状に配設された円筒状の吸引部材と、を備え、
    かつ、内部に分級点の制御が可能な分級調整具を備えていることを特徴とするサイクロン式分級装置。
  2. 前記分級調整具は円筒形状であり、前記サイクロン式分級装置内に同心状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン式分級装置。
  3. 前記分級調整具は、平板状の底板あるいは底面に向かって徐々に縮径する半球状または逆円錐状のいずれかの底板によって閉止されていることを特徴とする請求項２に記載のサイクロン式分級装置。
  4. 前記分級調整具の一部が前記吸引部材の内部に配置されており、
    かつ該分級調整具の円形断面の径ｄ０と吸引部材の径ｄとの比（ｄ０／ｄ）が０．２～０．８であることを特徴とする請求項２に記載のサイクロン式分級装置。
  5. 前記直胴部の最上部から前記分級調整具の連続した同一径部位のうちの最下点におけるまでの距離Ｈ０とサイクロン本体の高さ（Ｌ＋Ｈ）との比（Ｈ０／（Ｌ＋Ｈ））が０．２～０．９であることを特徴とする、請求項２に記載のサイクロン式分級装置。
  6. 前記分級調整具の連続した同一の円形断面を持つ部分のうちの最下点における、該円形断面の径ｄ０と、前記最下点におけるサイクロン本体の径ｅ０との比（ｄ０／ｅ０）が０．１～０．８であることを特徴とする、請求項２に記載のサイクロン式分級装置。
  7. 前記分級調整具は上下方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン式分級装置。
  8. 前記サイクロン式分級装置の底部には、底部が開口されている貯留ホッパが連続して設けられており、
    該貯留ホッパの底部には、前記貯留ホッパの底部の開口部を開閉する第１の扉と、前記第１の扉の下方に配置されている第２の扉を有し、前記第１の扉と前記第２の扉の間に噴射材を一時的に貯留するための空間を形成する密閉具が連結されていることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン式分級装置。
  9. 前記密閉具における扉と、前記密閉具の外壁の接触部には密閉部材が配置されており、該扉は該密閉部材との接触にあわせて揺動可能であることを特徴とする請求項８に記載のサイクロン式分級装置。
  10. 前記サイクロン式分級装置が、
    被加工物にむけて噴射材を噴射してブラスト加工を行う為のブラスト加工用ノズルが内部に配置されたブラスト加工室と、前記ノズルより噴射された噴射材およびブラスト加工によって生じた粉塵から再使用可能な噴射材を取り出すための分離手段と、前記サイクロン式分級装置によって取り出された再使用可能な噴射材を貯留する貯留ホッパと、前記ブラスト加工室内を吸引すると共に、サイクロン式分級装置にて分離された再使用ができない噴射材および前記粉塵を吸引し回収するための吸引装置と、
    を備えたブラスト加工装置における前記分離手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載のサイクロン式分級装置。
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