JPS5918110B2 - 回転盤式分級装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は粉粒体の分級装置において、スパイラル部材
を設けた円盤（以下これを単にスパイラル盤と呼称する
）と回転盤との相対回転運動により分級する全く新しい
原理に基く装置に関するものである。

従来粉粒体を分級するには殆んど網目（縦糸と５ 横糸
または縦糸のみ、あるいは有孔板など、以下これ等を単
にスクリーンと総称する。

）を通過させるスクリーン式の篩が広く用いられてきた
。これ等のスクリーン式篩は被分級物がスクリーンを通
過する際目づまりを生じ易いので振動を与えて１０通過
効率を高める様にしている。特に連続分級装置では粉粒
体の目づまり防止のため加振方式の他ブラッシング法や
流体洗滌法（空気や水の噴射洗滌）等が並用されている
。殊に鉱工業や土木建設業界等の砕石や土砂等は粉塵発
生（公害）防止の１５ため散水処理を行つているが、濡
れているとスクリーンに目づまりを生じ易く、しかもそ
の後の乾燥工程に厖大な熱エネルギーを消費しているの
が実情である。またスクリーンについても破損による品
質問題は勿論、スクリーンの交換作業も多大フ０ の労
力と繁雑な作業を必要とする場合が多い。また大形篩装
置になると自重が数トンにも達し、しかもこの篩に毎分
千回以上の振動を与えるため厖大な加振エネルギーを必
要とし、多大の消費電力を要すると共に、振動による騒
音も（油圧式加巧 振方式も開発されてはいるが）今日
大きな公害問題となつている。以上の如く産業の大形化
につれ、道路、港湾あるいは各種コンビナートや高層ビ
ル等といつた様に工事規莫も大形化、長期化し各種の公
害問題を”ｏ 惹起すると共にその防止対策だけでも相
当の巨費を要する傾向にある。

したがつて従来の振動篩は粉塵公害や振動騒音公害およ
び乾燥熱エネルギーや加振消費動力等今日的問題をかゝ
えており、その抜本的改善が望まれつゝあつた。５ 本
発明はこれ等従来のスクリーン式振動篩に対し、スクリ
ーンを用いることなく回転盤とスパイラル盤との相対回
転運動で分級する装置に関する’、Ｑ−もので、加振を
要せず高含水率の粉粒体でも殆んど目づまりせず、した
がつて振動公害や粉塵公害の発生要因も少なく、加うる
に乾燥工程の燃費の節減や無振動による動力費の節減等
、省エネルギー効果をも有する分級装置を提供せんとす
るものである。

以下本発明方式を図面によつて説明する。

第１図は本発明方式の基本原理を示す説明図でイは平面
図、口はその縦断面図である。

こ＼で１はスパイラル部材、２は回転盤である。

両者は互に水平に且つ同心で、適当な間隙ｄだけ離れて
配置されている。なおスパイラル部材１は第１図イに示
す如く外周を環状に閉じた渦巻状の案内板で適当な中心
角αだけ巻込んであり、内端は中心から半径Ｒｓの所ま
でになつている。そして回転盤２に対面する側は均一な
間隙を保持する様同一平面に仕上げられている。一方回
転盤２は中央部に穴を有するドーナツ状を呈し、穴の縁
のボス部で軸受Ｓに嵌合している。

そして外径はスパイラル部材の外周よりや＼大きく、ま
た中央の穴の半径ＲＤはスパイラノＩ／ｆ！３財の内端
半径Ｒｓとほマ等しいか、や＼大き目に構成されている
。なおスパイラル部材の巻込範囲は多くとも約１回巻位
でよい。今スパイラル部材１の巻方向を外側から内側へ
時計方向に巻込み、図示してない装置で静止して保持し
、一方回転盤２は図示してない駆動装置で適正な速さで
スパイラル部材の巻込み方向と同方向（矢印Ｊ方向）に
回転し得る様構成されているものとする。

上記の装置において、今被分級物として大小の粒体混合
物ＭＬおよびＭｓをスパイラル部材の巻込附近（太い矢
印）ａより投入すると被分級物は回転盤２により旋回さ
れ、間隙ｄより小さい細粒Ｍｓは直ちに回転盤外周の矢
印Ｘの方向へ飛散する。一方間隙ｄより大きい粗粒ＭＬ
はスパイラル部材１に沿つてｄ以下の残留細粒を放散し
乍ら回転盤の中心部へ誘導され、中央の穴から矢印Ｙの
方向に落下排出される。以上が本発明装置の基本的分級
作用である。なお第１図ではスパイラル盤を静止せしめ
回転盤のみを回転する場合について述べたが、スパイラ
ル盤をゆつくり回転する場合についても同様に前記作用
が成立つ。

したがつて今スパイラル盤の毎分回転数をＮ，、回転盤
の毎分回転数をＮ２とすると両者の間には Ｎ２〉ｎ
１のとき即ちＮ，はＮ２に対し極めて低速でよく、回転
方向も正・逆転のいづれでもよい。

したがつて被分級物の相対回転速度は主として回転盤の
回転数Ｎ２に支配されると見なしてよく、説明を要易に
するため本文ではスパイラル盤の相対回転速度をｎ１＝
ｏ即ち静止させた場合について説明した。なおこの装置
の特徴は隙間ｄのみにより分級されるからｄを無段階に
調節するようにすれば粒度も無段階に分級することがで
きる。し力化被分級物が緒状の長物や扁平体の場合は、
太さや厚さのみに分級が支配されるので用途により使い
分ける必要があろう。なおまた本分級原理のもう一つの
特徴は被分級物ＭＬがスパイラル部材に沿つて誘導され
るためには第１図イにおいて被分級物ＭＬとスパイラル
部材との摩擦力Ｆｓが被分級物と回転盤とに生じる回転
力ＦＴより小さくなければならないということである。

もしそうでなければ粗粒ＭＬがスパイラル部材と圧接し
たま＼回転盤とはスリツプを起し中央部へ誘導されるこ
となくスパイラルの途中に停帯するからである。この関
係を次に説明する。第２図は本発明装置の三つの基本類
形の略式断面図でイは第１図と同様の水平形、口は中高
形、ハは中低形を示す。

今粒体ＭＬが遠心力でスパイラル部材に垂直に働く力を
ベクトルＦｓとし回転盤の盤面に垂直に働く力をベクト
ルＲとすると、粒体ＭＬが回転盤と一諸に回転するため
には両者における摩擦係数が同一であると仮定すればＦ
８〈Ｒでなければならない。処が回転が速過ぎ遠心力が
強過ぎると上記の関係がくづれて旋回せず、また遅過ぎ
ても遠心力が不足し、ｄ以下の細粒が飛散しなくなる恐
れがある。今その理論限界回転数をスパイラル部材の曲
率や粒体の形状による影響などを考慮しないものとして
解析すると、次式の関係式を得る。である。

この理論式から分るように回転数は被分級物の比重に関
係なく、スパイラル外周半径の平方根に逆比例し、被分
級物の動摩擦係数μと回転盤の傾斜角θに左右されるこ
とが分る。

以上いづれも便宜上スパイラル盤が静止している場合に
ついて説明したが、スパイラル盤が回転盤に対し比較的
遅い速度で正または負の方向に差動回転する場合におい
ても同様に成り立つ。なお第２図イの理論回転数はθ二
００のときで近似的に ｎ−Ｙ−／芒μで与えられ、製
作し易い利点がある。

また帽こおいてはθ〈０作でｎは遅く、ハにおいてはθ
〉０いでｎは速くなる。実用回転数としては被分級物の
形状や濡れている場合などを考慮して上記理論値よりや
＼高い値に設定した方が好ましい。第２図イの構造で半
径５０ＣＴＬの回転盤では数十回転でよい。斯如く被分
級物の物性（ト）により回転数に限界速度を有すること
が本発明方式の極めて大きな特徴であり、高速遠心分離
方式とは全く原理的に異るものである。また原理的に回
転盤が大形になる程低速でよく、フライホイール効果に
より低動力ですみ、加うるに遠心効果を有するため被分
級物が濡れていてもスクリーン方式の様な目づまりを殆
んど生ぜず、また加振方式でないため粉塵や騒音の発生
が少く、更には乾燥工程の短縮等により燃料、熱エネル
ギーの節減をもはかることができるなど対公害、省エネ
ルギー効果をも期待できることが本発明方式の極めて大
きな特徴とするものである。次に本発明装置の実施例に
ついて説明する。

第３図は本発明装置の実施例を示す縦断面図で第４図は
今一つの実施態様の縦断面図である。先づ第３図におい
て架台５の上面に軸受１１を介して回転盤２を回転自在
に軸支し、かつ回転盤下面にはリングギヤ１２を同心に
固着しておき、架台に取付けられたギヤードモータ１４
からピニオンギヤ１３を経て適正回転速度に減速駆動す
るようになつている。一方架台上には円筒枠６を設け、
その周辺に複数個のネジ７でフランジ３ａを介してスパ
イラル部材１を有するスパイラル盤３を水平に保持して
おく。なおネジ７はスパイラル盤と回転盤との間隙ｄを
調節するため目盛８を有している。なお機能上このスパ
イラル盤のスパイラル部材１と回転盤２との相対配置や
スパイラルの巻方向と回転方向の関係など各種構成条件
は第１図の場合と全く同様である。

たマしスパイラル部材は第５図に示す如く二条スパイラ
ルになつている。したがつて被分級物の流入口３ｂも２
ケ所になつている。スパイラル盤３の上方にはホツパ一
４および（被分級物が流入口３ｂに分流落下する様設け
られた）等辺山形の分流板４／が着脱可能に設けられて
いる。また架台５には細粒排出口９と粗粒排出口１０と
がそれぞれ円筒枠６の細粒流出口６ａおよび回転盤２の
中央口２ａと連通して落下排出する様設けられている。
なお回転盤の外周にはスクレーパ１５が複数個取付けら
れている。以上の如く構成された分級装置において、先
づ所定の間隙ｄになる様調整ネジ７と目盛板８とでスパ
イラル盤の高さを調整し、次にギヤードモータ１４のス
イツチを入れ回転盤を，駆動させる。しかる後被分級物
をホツパ一４から投入する。すると被分級物は分流盤４
′で分流され入口３ｂからそれぞれスパイラル部材の外
端部に入り回転盤により旋回される。そして間隙ｄより
小さな細粒は直ちに間隙から外方へ放散され、スクレー
パ１５により流出口６ａから排出口９を経て排出される
。一方間隙ｄ以上の大きさの粗粒はスパイラル部材１に
より回転盤の中央口２ａへ旋回誘導され排出口１０より
落下排出される。以上の分級動作は回転と共に秒速で高
能率で行なはれる。以上が第３図の分級装置の動作説明
である。次に第４図の実施態様について説明する。

先づ第３図との相違点を述べると、回転盤２が軸１７と
キーを介して嵌合し、電動機１４１からベルトで減速駆
動されるようになつている。

また粗粒物の排出には回転軸１７に取付けたスクレーパ
１６で排出口１『から旋回放出していることである。ま
たホツパ一４には回転軸１７とキーで嵌合し軸方向に調
節可能な回転供給羽根１８が設けられている。これは流
人口が複数個の場合、即ちスパイラル部材が３条以上の
多条スパイラル方式の場合に効果的である。また回転盤
の上面はスパイラル誘導効果を上げるため次の方法が効
果的である。即ち第６図は第４図の回転盤２のみを取り
出して示した説明用平面図で、２ａは中央排出口、２ｂ
は中心ボスからのリブ、１５はスクレーパである。こ＼
で回転方向の摩擦効果を上げるため半径方向に溝２ｃを
設けておく。その場合被分級物とスパイラル部材との間
に噛込み現象を起さぬ様スパイラル投影線「（第６図の
仮想線）の接線と溝との交角βを９０第以下にした方が
望ましい。この手段は第３図の装置に用いても同様に効
果的である。以上の様に構成された装置において、先づ
所定の間隙ｄに調整ネジで調整しておき、電動機を起動
させる。

次に被分級物をホツパ一４に投入すると回転供給羽根１
８でスパイラル盤３の外周部にある複数個の流入ロへ旋
回配分され、スパイラル部材の外端部へ流入する。そし
て間隙ｄ以下の細粒は回転盤の外周へ旋回放散され、ス
クレーパ１５で出口９７から排出される。一方ｄ以上の
粗粒はスパイラル部材に旋回誘導され回転盤中央口２ａ
から落下し、スクレーパ１６により排出口１『から排出
される。以上が第４図の実施態様の動作概要である。な
お第４図ではスパイラル部材１が下方に広がつた円錐状
をなしているが、細粒の排出効果を高めるためで、被分
級物に粉体が多い場合や含水率の高い場合に効果的であ
る。

最後に第７図について説明する。

これはスパイラル形状を半円弧状にした特殊な場合のス
パイラル盤平面図で、３はスパイラル盤、３ａはフラン
ジ、３ｂは流入口、４はホツパ一の縁である。即ちスパ
イラル盤３には円筒の底を上にした様な具合に構成し、
円筒の縁をスパイラル部材１として第１図の原理説明に
おける配置条件を満す様回転盤の中央口に対し内接す可
く適宜偏心して配置せしめたものである。その他は第３
図または第４図の場合と同様でよい。この第７図のスパ
イラル盤は被分級物が少量で特殊な形状や物性の場合に
効果的である。

以上本発明装置は各種実施態様について説明した如く、
スパイラル盤と回転盤との相対回転運動と、両者の間隙
により被分級物を分級するもので、本装置を使用するこ
とで粒度を無段階に分級でき、またスクリーンを使用し
ないため、スクリーン破損による品質問題や粒度変更時
のスクリーン交換の繁雑さがなく、また振動を必要とし
ないため振動公害や粉塵公害を低減でき、また被分級物
の比重に無関係に低速でよく、しかもフライホイール効
果を有するため低動力でよい。

また遠心効果を発揮するため高含水率でも殆んど目づま
りせず、したがつて乾燥工程を簡略化でき、省動力、省
熱エネルギー効果を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明装置の動作原理を説明する基本要素の構
成図でイは平面図、口は縦断面図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平に静止して保持せるスパイラル盤と、それの下
   方にスパイラル部材と対面して適宜の間隙をもつて回転
   自在に保持せる回転盤とを同軸に配置し、スパイラル盤
   のスパイラル外端部には被分級物の流入口を、また両盤
   間隙周囲と回転盤中央部にはそれぞれ細粒および粗粒の
   排出口を設け、且つスパイラル盤にはスパイラル部材を
   一条以上設けたことを特徴とする回転盤式分級装置。 ２ スパイラル盤と回転盤との間隙を適宜調整し得る装
   置を有する特許請求の範囲第１項記載の回転盤式分級装
   置。 ３ スパイラル盤と回転盤とを共に円錐状に中心部を高
   く、または低く形成した特許請求の範囲第１項記載の回
   転盤式分級装置。 ４ 回転盤の表面に半径方向の溝を設けた特許請求の範
   囲第１項記載の回転盤式分級装置。 ５ ホッパーの中央に回転盤と連動して回転する回転供
   給羽根を設けた特許請求の範囲第１項記載の回転盤式分
   級装置。 ６ 円筒を回転盤に対し適宜偏心して配置し、これをス
   パイラル盤として構成した特許請求の範囲第１項記載の
   回転盤式分級装置。