JPH0462970B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、圧縮機の高圧空気源によつて、粉
粒体を低速高濃度で連続して定量を搬送できる圧
送式空気輸送装置に係り、従来、ブロワなどの低
圧空気源により高速低濃度方式でしか使用できな
かつたロータリー・フイーダを用い、上部開口と
下部開口を有する円筒型ケーシングに、ローター
の回転軸を偏心自在に軸支して、ローターの羽先
端が上下通路の圧力差にて上下開口付近のケーシ
ング内周面に当接可能となし、圧縮機を空気源と
した構成により、連続式定量供給輸送を実現し
て、例えば、各種微粒子化新材料、複合材料など
のハンドリング工程の輸送において、粒子と管壁
間との摩擦を減少させることができる圧送式空気
輸送装置に関する。

従来の技術 一般に、粉粒体の圧送式空気輸送方法における
低速輸送とは、輸送量が少なく、輸送管径が小に
なるとともに小となる搬送空気の質量流量がほぼ
２〜12Kg／m²・ｓの範囲で輸送される方式をい
い、これに対して、高速輸送とは、空気限として
通常、吐出空気圧が１Kg／cm²未満のルーツブロワ
もしくはターボブロワを使用した空気輸送方式を
いい、12Kg／m²・ｓを越える質量流量で搬送が行
われ、主として中距離輸送に適した低濃度輸送方
式である。

前述の低速輸送方式では、空気源として、常用
圧５〜７Kg／cm²程度の圧縮機が汎用されており、
粉粒体の貯留供給源、輸送管路内への送出機構と
しては、圧力容器としての規則を受けるセラー型
もしくはフラクソ型のブロータンクの設置が必須
となつている。

従来の低速輸送方式を双胴セラー型タンクを採
用した構成例を示す第７図に基づいて説明する
と、頂部に設置した供給ホツパに投入された被輸
送物材料たる粉粒体は、例えば、コーン弁の開閉
によつてセラー型ブロータンク２０ｂ内へ大気圧
下で投下装入される。

この際、もうひとつのブロータンク２０ａの下
方に結合された混相送出管２１からは、粉粒体が
管内で栓状に一塊（以下単にプラグという）とな
つて送り出され、該送出管２２の末端に接続され
た輸送管路系２３内を摺動移送されて行く。

この間、１次空気ノズル２２は、２次空気ノズ
ル２４および背圧用ノズル２５とともに高圧空気
源から連通された圧空配管２６に接続され、バツ
チ式相互切り替え操業によつて、それぞれに１
次、２次および背圧用ノズルなど少なくとも３ケ
所以上のノズルの相互調整することによつて、前
記プラグが管内を摺動移動する栓状流による輸送
が行われる。

しかし、バツチ切り替え時に輸送量が変動する
こと不可避であり、また、同一バツチ内での貯留
粉粒体レベルの変位に伴つて、輸送管路への送り
出し量の変動、その送り出し部の変動の及ぼす波
及作用として、さらに、輸送管路内でプラグが破
潰し、かつ破潰後の再形成が困難なこと、それに
伴う輸送量の変動は阻止できない。

かかるバツチ切替え方式の問題点を解消するた
め、ブロータンクを上下方向直列に２段積みとし
て、上下ダンパの切替えで連続式送り出しを図か
つた構成が提案されている。

この構成は、プラグ長およびその間隔が一定し
ていないことに加え、その押し出し供給による送
り出し量の変化は、送り出し量の千分の１以下の
質量しか有しない吹出し圧空流量を調整すること
にのみ依存しており、例えば、機械力による定量
送り出しなどの定量化が確保されていないため、
送り出し量の変動は解消されていない。

また、圧力容器として、密閉化されたブロータ
ンクを上下２段に積み上げ設置するため、設置寸
法高によるタンク頂部ホツパへの輸送物の揚送費
用などの面で、前記双胴型に比してさらに大幅に
高価になる問題がある。

次に、最も一般的な輸送方向である高速輸送方
式の公知構成例を第８図に基づいて説明すると、
大気圧下のホツパ２７に被輸送物たる粉粒体を投
入し、低圧型ロータリーフイーダ２８の回転によ
つて、その下端の排出開口から下方の混入加速室
２９へ落下排出し、輸送管路系２３によつて分離
サイクロン、貯蔵サイロへと、連続的に定量で輸
送する構成が知られている。

この場合の空気源としては、通常、0.3〜1.0
Kg／cm²のターボブロワもしくはルーツブロワなど
が採用されている。

これら従来型の低圧型ロータリーフイーダ２８
の投入側の大気圧側と、排出側との逆差圧は被輸
送物たる粉粒体の性状差異によつても大きく左右
されるが、0.5〜1.5Kg／cm²限度として投入供給が
可能とされており、また、定量供給量も確保でき
るものとされている。

従つて、一般に、圧縮機を空気源とした低速高
濃度輸送方式もしくは高速低濃度輸送であつて
も、圧力損失が1.5Kg／cm²を超えるような長距離
高圧輸送方式において、高圧空気の押し込みによ
つて被輸送物を輸送管路系内へ送入して移送する
ためには、前記従来例の如くブロータンクが必須
の構成要件とされ、従来低圧空気源に限定されて
その定量供給機能を果たしていたロータリーフイ
ーダの機構を組み入れた低速高濃度輸送システム
の実用化は不可能とされていた。

ロータリーフイーダは、ケーシング内でロータ
ーが回転するという簡単な構造で、かつ所要の圧
力差を有するケーシング外の上下通路間を簡単に
遮断し、気密を保ちながら粉粒体を定量落下させ
ることができ、ローターの回転数を調節すること
により任意に定量供給ができるため、粉粒体を輸
送系に供給し、あるいは混入するために広く利用
されている。

発明が解決しようとする問題点 一般に、ロータリーフイーダは輸送系の圧力を
遮断し、重力を利用して粉粒体を落下させるた
め、ローターとケーシングのすきまは小さいほど
よいが、ケーシングにローターを組込むなどの加
工製造上の問題、あるいは粉粒体のかみ込みやロ
ーターの熱膨張などにより回転抵抗が過大となり
運転が困難となる運転上の問題を解決するため、
ケーシングとローターの間に適当なすきまを作る
必要がある。

ところで、ケーシングとローターの間のすきま
は、ケーシング上下の圧力差が大きくなるほど圧
力気体の漏洩量が増すため、被輸送物の見掛比重
が小さくなるほど、漏洩気体の逆風によつて被輸
送物の落下が減少したり、あるいはばらつきとな
り、定量供給が困難となる。

そのため、ロータリーフイーダが使用できるケ
ーシング外の上下通路の圧力差の限界は通常
0.7atm以下であり、例えば、被輸送物の見掛比
重0.5T／m³程度の粒体の場合では、6000〜
7000mmH₂Ｏ、粉体で3000〜4000mmH₂Ｏ程度
が実用的限度とされ、長距離高圧輸送方式には不
敵とされていた。

しかしながら、最近、超微粉化され、あるいは
表面活性化加工された複合材料などの粉粒体材料
の空気輸送に際し、空気輸送の効率化のため、よ
り高圧の輸送圧力の実現が望まれるようになつ
た。

この発明は、超微粉化されたり表面活性化加工
された複合材料などの各種粉粒体材料の空気輸送
に際し、その破砕、摩耗、品質劣化などの性状低
下を防止し、かつ設備費、運転経費面での安価な
低速高密度空気輸送方法を提供することを目的と
している。

また、この発明は、圧縮機を空気源とする近距
離低速高濃度、遠距離高速低濃度輸送を行うに際
し、連続的に定量供給でき、安定した空気輸送が
可能な高圧空気輸送装置を提供することを目的と
している。

課題を解決するための手段 発明者らは、ロータリーフイーダを用いた粉粒
体の空気輸送において、より高圧空気を用いた輸
送方法の実現を目的に、ロータリーフイーダ自体
の改良に関して種々検討した結果、ケーシングに
ローターの回転軸を偏心自在に軸支することによ
り、送入系と輸送系の圧力差に応じてローターが
押動され、例えば、輸送系が高圧の場合には、ロ
ーターは上部開口側に移動してケーシングとのク
リアランスが零に近い状態で回転可能となるた
め、圧力差に基づくリークが防止され、従来より
高圧の空気を使用した粉粒体の輸送が実現できる
ことを知見した。

さらに、発明者らは、圧送式空気輸送装置にこ
のロータリーフイーダを用いるに際し、最適の適
用条件を目的に検討した結果、ロータリーフイー
ダの上下開口部にホツパ及び吹込みノズルを設け
た混相送入管を設け、圧送空気源に1.0Kg／cm²以
上の圧空が得られる圧縮機を用い、ケーシング内
の粉粒体が充填されるローターチヤンバーと回転
反対の戻り側ローターチヤンバーとを連通し、戻
り側ローターチヤンバー圧力を粉粒体が充填され
るローターチヤンバーへ導入する構成となすこと
により、低速高密度空気輸送が実現できることを
知見し、この発明を完成したものである。

すなわち、この発明は、 垂直方向に上下開口を有する円筒状ケーシング
に、回転軸を水平かつ偏心自在に軸支してロータ
ーを内蔵し、ローターのブレード先端が流入口側
と流出口側の圧力差にて流入口または排出口周囲
のケーシング内周面に当接可能となしたロータリ
ーフイーダの流入口に、低圧もしくは大気解放し
たホツパに、あるいはさらにシユート筒を接続
し、且つ排出口に必要に応じて落下筒を接続し
て、吹込みノズルを設けた混相送入管とその先端
に輸送管を接続した管路からなり、ケーシングに
戻り側ローターチヤンバー圧力を粉粒体が充填さ
れるローターチヤンバーへ導入する連通路を設
け、吹込みノズルに1.0Kg／cm²以上の圧空が得ら
れる圧縮機を接続したことを特徴とする圧送式空
気輸送装置である。

作 用 この発明は、被輸送物の粉粒体が投入された大
気解放のホツパ下方に、高圧対応型の前記した特
殊なロータリーフイーダの上端面の流入口に連通
し、圧縮機に連通された吹込みノズルを所要角度
で嵌入配置した混相送入管が接続され、その下流
端が輸送管路系に接続された構成からなり、例え
ば、一定長さ、一定間隔の適正プラグが形成で
き、定常的に連続空気輸送できる。

この発明は、換言すれば所謂ロータリーフイー
ダの逆差圧を大きくするために、ローターをケー
シングに水平にかつ偏心自在に内蔵することを特
徴の１つとしており、例えば、ローター回転軸を
ケーシングに対して偏心可能にしたり、ローター
回転軸とケーシングに軸支した回転伝達軸とを偏
心自在となす継手、あるいは第４図に示す如く、
ローター回転軸４１とケーシング側に軸支した回
転軸４２間に可撓接手４３を介したり、また、板
状の回転軸端部を直径方向に溝を設けた他回転軸
に遊嵌して偏心自在となす機械的係合部をロータ
ー回転軸とケーシングに軸支した回転伝達軸間に
設けるなどの種々の公知手段を選定し、ローター
回転軸をケーシングに軸支した回転伝達軸に対し
て偏心自在に軸支するほか、ローターをフリーに
してケーシングに軸支する回転軸に対して偏心自
在に組合せてもよく、例えば、第３図に示すよう
に回転軸４２の外径より大きい嵌合孔を設けたロ
ーター４０を中央部が板状となつた回転軸４２に
遊嵌し、ローター内周面に設けた突起あるいは突
条４０ａと所定形状の回転軸４２との係合により
回転伝達可能したり、さらに、回転軸は両端部を
軸支することなく、第５図に示すように軸の片側
のみを軸支するなど、ローターを偏心自在に組込
み、回転伝達可能な公知構成を適宜選定すること
ができる。

また、ローターのブレードは、所謂平行型、ヘ
リカル型、Ｗヘリカル型などが粉粒体種類に応じ
て適宜選定でき、ブレード枚数も同様に連続定量
を目的に適宜選定できる。

流入口の形状は、全面開口、ローター回転軸に
対して傾斜させるなど、粉粒体種類に応じて適宜
選定できる。

さらに、この発明は、戻り側ローターチヤンバ
ー圧力を粉粒体が充填されるローターチヤンバー
へ導入する構成を特徴とする。具体的には、ケー
シング内の粉粒体が充填されるローターチヤンバ
ーと回転反対の戻り側ローターチヤンバーとを連
通する管路を設けることにより達成できる。

また、さらに、前記連通管路が粉粒体により目
づまりするのを防止するため、圧縮機の圧空を導
入できる管路を付設することもできる。

また、この発明において、第１図に示す如く、
必要に応じてロータリーフイーダのケーシング３
１の流入口３２にシユート筒２、排出口３３に落
下筒４を接続するが、その理由は、流入口３２に
設けたシユート筒２はマテリアルシールによる効
用を付与し、落下筒４ではロータリーフイーダ３
からの定量排出を助成するための攪拌混入効果を
付与するためである。

必要に応じて設ける各筒の好ましい寸法比率
は、シユート筒２の内径D₁、筒高h₁、落下筒４
の内径をD₂、この落下筒４を混相送入管７との
間に設けた異径管５を含めた高さh₂、混相送入管
７の上流側入口端面の径をD₃、下流側出口端面
の径をD₄とすれば、シユート筒２の内径D₁は、
ロータリーフイーダの流入口３２の開口断面積と
ほぼ同等もしくはこれを越えない管断面積の相当
径とし、h₁は0.5×D₁〜1.5×D₁の高さが望まし
い。

また、落下筒４については、D₂はロータリー
フイーダの流入口３２の開口断面積とほぼ同等も
しくはこれを下廻らない筒断面積の相当径とし、
h₂は１×D₂〜３×D₂の高さが望ましい。

混相送入管７については、D₃≦D₂、D₃≧1.5×
D₄にて、かつD₄は輸送管路系８の管径と同等で
あることが望ましい。

吹込みノズルから噴射する圧空は、低速高密度
空気輸送を実現するには、圧縮機による1.0Kg／
cm²以上の高圧空気が必要であり、好ましくは、
1.5Kg／cm²以上、さらに、望ましくは、2.0Kg／cm²
以上である。

つぎに、定常運転中の装置各部の圧力バランス
は、ホツパ１内の圧力をP₀、ロータリーフイー
ダのケーシング３１内のローターチヤンバー、輸
送物が充填回動される側の圧力をP₁、反対返り
側の圧力をP₂、落下筒４の上方内面側の圧力を
P₃、吹込みノズル６の高圧空気源圧力をP₄とし
た場合、P₀＜P₁≦P₂≦P₃≦P₄にてバランスする
ことが前述の逆高差圧下での連続的定量供給にて
定常的空気輸送を行うための必要条件と言える。

実施例 実施例 １ この発明による空気輸送装置の１例を第１図に
基づいて説明する。

被輸送物材料は貯槽容器、例えば、下方がコニ
カル状に絞られたホツパ１に投入されるが、その
下端開口にシユート筒２が垂下接続され、さら
に、この発明による高圧型のロータリーフイーダ
３のケーシング３１の上端面の流入口３２へ接続
されており、その下端面の排出口３３には落下筒
４が垂下連結されている。

続いて、上方からの落下粉粒体が、圧縮機（図
示せず）からの吹込噴流とによつて固気混相流も
しくはプラグ流に構成され、輸送管路系８へと導
入搬送されるための混相送入管７が、ここでは暫
時直径が減少する異径管５を介して落下筒４に接
続されている。

混相送入管７は、直角に屈曲しその下流側端面
は輸送管路系８の始端入口と同等管径に縮小して
連結されており、さらに屈曲点近くに挿通配置さ
れる吹込みノズル６は、輸送管路系８の始端入口
に向かつて噴流するがごとく圧縮機からの圧空を
噴射できる構成からなる。

ホツパ１に投入貯留された被輸送物は下端接続
の投入シユート管２内へ落下充満される。

高圧型のロータリーフイーダ３は在来の低圧型
のものとは全く発想を異にした設計思想の機構に
実用化したものであり、第２図に細部を示す如
く、ケーシング３１の円筒部内面が縦軸鉛直の楕
円形断面に形成されており、回動するローター３
４はその翼端面が真円状に切削され、その直径は
上記楕円形断面の短軸より僅かに小径に形成され
ている。

また、ローター３４の軸孔３６は、駆動軸３５
が遊動してローター３４を回動する遊動軸受構造
に形成されており、ロータリーフイーダ３の流入
口３２側圧力に対して排出口３３側圧力が大なる
逆差圧の場合、第２図ｂに示す如く、ローター３
４が下方から上方へ持ち上げられ、流入口３２の
側面下端近い部位の上方円周内面に密接しながら
回動することになる。

すなわち、ローター３４のブレード端の内少な
くとも２枚がケーシング３１の円周内面に隙間ゼ
ロで常時直接接触して摺動するごとく回動し、ロ
ーター３４のブレード枚数およびロータリーフイ
ーダ３の諸元寸法を設計し製作することが必要で
ある。

また、ケーシング３１には、ケーシング内の粉
粒体が充填されるローターチヤンバーと回転反対
の戻り側ローターチヤンバーとを連通する管路を
設けるための連通孔３７，３８が設けられ、戻り
側ローターチヤンバー圧力を粉粒体が充填される
ローターチヤンバーへ導入する構成である。

この場合、前記ロータリーフイーダ３の逆高差
圧力下でのリーク量の減少に大きく寄与してお
り、ホツパ１とロータリーフイーダ３との間に介
在接続されたシユート筒２部での粉体シール効果
を倍加するとにより、ローター３４のブレード間
の空間容積による置換空気量を除いた翼の外端面
とケーシング内面との接触〓間からのリーク量
は、高差圧下条件にもかからずほぼ無視できる程
度の微量のものに過ぎないことが実証された。

次に、ロータリーフイーダ３の排出口３３に
は、落下筒４が連結されており、さらに下方の吹
込みノズル６から高圧空気が混相送入管７へ噴流
し、被輸送物群がプラグ状に形成され、かつ移送
されるに際してプラグ間の空気層を構成しながら
輸送路系８の下流側へと移動する。

この際、圧空がプラグ面に噴流衝突し、反発し
た噴出エネルギの一部が落下排出筒４の上部へ逆
流上昇する。この噴流上昇に伴つての同部圧力の
上昇は、前述のローター３４の持ち上げ作用を果
たし、さらにリーク量のリーク防止の源動力とも
なり、一方では落下筒４内での巻き込み気流発生
に伴う渦流攪拌効果を助成し、ロータリーフイー
ダ３の排出口３３からの粉粒体の安定した供給排
出を定常化するのに役立つている。

実施例 ２ この発明の他の応用実施例を第６図について説
明する。

ここでは、製鉄所の高炉（炉内圧：３〜６Kg／
cm²）など高圧燃焼炉内へ、燃料用微粉炭を１ケ所
または数十ケ所の燃焼口へそれぞれ均等量を送給
する空気輸送装置として実用化する場合について
説明する。

原料炭の微粉化された燃料炭が粉砕機または貯
槽から運ばれてサイロまたはホツパ９へ投入さ
れ、従来の低圧型ロータリーフイーダ１０によつ
て下方へ定量供給され、フレキシブル管１１を介
して接続された適宜の秤量機構１３を備えた秤量
貯槽１２へ排出落下し、総燃焼量が秤量運転を行
なう構成からなる。

秤量貯槽１２の下方には、輸送先である燃焼炉
の燃焼孔に対応する個数だけ、前述した分配用ホ
ツパ１ａ、シユート筒２、高圧型のロータリーフ
イーダ３、落下筒４、混相送入管７を連結配置し
てある。

各装置はそれぞれ専用に独立配管された輸送管
路系８に連結することにより、高圧燃焼炉１５壁
に設けられた燃焼口ノズル１４へ連続して定量を
送給でき、所定量の微粉炭が連続的に燃焼炉１５
内噴射されて均等燃焼が行われる。

この場合、高圧燃焼炉１５内への噴射は、逆火
防止の観点から25〜30m／ｓ以上の高速輸送が望
ましく、搬送流体及び燃焼用酸素として所定量が
要求されることから、従来は高速低濃度輸送され
ることが多く、また、輸送管路系８での圧力損失
は１〜２Kg／cm²程度であるため、炉内圧にこの管
路圧損をプラスした３〜７Kg／cm²の圧空が必要さ
れている。

この発明では前記高圧空気を供給できる圧縮機
を空気源としてロータリーフイーダを使用できる
ため、前述の構成とすることにより、高圧空気を
搬送エネルギ源とした連続定量供給でき、各種の
粉粒体の定常的安定空気輸送を確立できる。

発明の効果 この発明は、ローターをハウジングに対して偏
心自在に設けられているため、空気輸送装置にお
いて、流入口側と排出口側の所定の圧力差により
ローターが押動され、ローターは流入口側に接触
するか接触寸前の状態、すなわち、ローターブレ
ード先端のクリアランスが零に近い状態で回転し
て同部の圧力リークが防止される。

さらに、シユート筒においてマテリアルシール
による効用、落下筒おいて定量排出を助成するた
めの攪拌混入効果、混相送入管において一定長
さ、一定間隔に適正プラグを形成する効果と相俟
つて、圧縮機を空気源とした低速高濃度輸送で、
連続式定量供給輸送を可能にした。

また、近年の各種微粒子化新材料、複合材料な
どのハンドリング工程において、粒子の破損、劣
化、均質性の低下、コンタミなどの防止策上、で
きるだけ粒子速度を低速状態にて移送し、粒子と
管壁間との摩擦接触機会も少なくすることを主眼
とした低速高濃度の空気輸送方式への指向が要望
されつつあるが、かかる要請に十二分に答え得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による圧送式空気装置の縦断
説明図であり、第２図ａ，ｂは同装置の要部縦断
説明図である。第３図ａ，ｂはこの発明によるロ
ータリーフイーダーのローター部の正面説明図と
側面説明図である。第４図は同じくローター部の
正面説明図である。第５図ａ，ｂはこの発明によ
るロータリーフイーダーの縦断正面説明図と側面
説明図である。第６図はこの発明による空気輸送
装置を高圧燃焼炉に適用した実施態様の概略構成
図である。第７図および第８図は従来の輸送方式
の概略説明図である。 １……ホツパ、２……シユート筒、３……ロー
タリーフイーダ、４……落下筒、５……異径管、
６……吹込みノズル。７……混相送入管、８……
輸送管路系、３１……ケーシング、３２……流入
口、３３……排出口、３４……ローター、３５…
…駆動軸、３６……軸孔、３７，３８……連通
孔、１５……高圧燃焼炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 垂直方向に上下開口を有する円筒状ケーシン
   グに、回転軸を水平かつ偏心自在に軸支してロー
   ターを内蔵し、ローターのブレード先端が流入口
   側と流出口側の圧力差にて流入口または排出口周
   囲のケーシング内周面に当接可能となしたロータ
   リーフイーダの流入口に、低圧もしくは大気解放
   したホツパを接続し、かつ排出口に吹込みノズル
   を設けた混相送入管とその先端に輸送管を接続し
   た管路からなり、ケーシングに戻り側ローターチ
   ヤンバー圧力を粉粒体が充填されるローターチヤ
   ンバーへ導入する連通路を設け、吹込みノズルに
   1.0Kg／cm²以上の圧空が得られる圧縮機を接続し
   たことを特徴とする圧送式空気輸送装置。