(57)【要約】【課題】粉粒体に応じて運転条件を変えて分離効率を高めることができる分離装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の分離装置１０は、円筒状のケーシング２０と、前記ケーシング２０に接続し接線方向から粉粒体を含む流体を流入可能な入口管３０と、前記ケーシング２０の軸心に沿って接続し出口４２を内部に挿入して前記ケーシング２０の内部を上昇する前記流体を排出可能な出口管４０と、を備え前記ケーシング２０の内部で螺旋状に下降しながら旋回流を発生させて遠心分離で前記流体と前記粉粒体を分離する分離装置１０において、前記入口管３０に取り付けて前記ケーシング２０に流入する前記粉粒体を含む流体の流速を調整可能な制御バルブ３２と、前記ケーシング２０の内部を旋回移動する前記流体の移動距離が変わるよう前記出口管４０の出口位置を変更可能な移動手段５０と、を備えたことを特徴としている。【選択図】図１
2015178055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケーシングと、
前記ケーシングに接続し接線方向から粉粒体を含む流体を流入可能な入口管と、
前記ケーシングの軸心に沿って接続し出口を内部に挿入して前記ケーシングの内部を上昇する前記流体を排出可能な出口管と、
を備え前記ケーシングの内部で螺旋状に下降しながら旋回流を発生させて遠心分離で前記流体と前記粉粒体を分離する分離装置において、
前記入口管に取り付けて前記ケーシングに流入する前記粉粒体を含む流体の流速を調整可能な制御バルブと、
前記ケーシングの内部を旋回移動する前記流体の移動距離が変わるよう前記出口管の出口位置を変更可能な移動手段と、
を備えたことを特徴とする分離装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記出口の取付位置を前記ケーシングの内部を上昇する前記流体に沿って上下方向に移動可能なことを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項３】
前記出口管は、前記出口を断面方向と交差する方向に切断した切り口とし、
前記移動手段は、前記切り口を前記出口管の軸回りに回転可能なことを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項４】
前記制御バルブと前記移動手段と電気的に接続する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記粉粒体の粒径が小さい場合に、前記制御バルブで前記流体の流速を速くし、前記移動手段で前記流体の移動距離が長くなるように前記出口の位置を変えて、
前記粉粒体の粒径が大きい場合に、前記制御バルブで前記流体の流速を遅くし、前記移動手段で前記流体の移動距離が短くなるように前記出口の位置を変える制御可能なことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に旋回流を利用した遠心分離で流体に含まれる粉粒体を分離する分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント原料、石炭、化学品などの粉粒体製造において、粉砕機内で粉砕された粉粒体は、流体と共に外部に排出されて、後段の分離装置で流体と粉粒体に分離される。この分離装置は、円筒状の装置内に接線方向から流入する粉粒体を含んだ流体に旋回流を発生させて、遠心分離で粉粒体と流体とを分離する装置が多く採用されている。
【０００３】
特許文献１に開示の分級装置は、円柱状の分級室の底面に取り付けて、旋回するガスに旋回力を与える旋回手段、分級室の内周面に設けて旋回する粉粒体を排出するスリットを備え、分級精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６２６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の分離装置は、出口管側に吸込みファンを取り付けて、ファンの回転速度やファンへの流体入口手前に設置したダンパの開度を変化させてケーシング内で発生させる旋回流の調整を行っていたが、ファンの回転数の変更やダンパ開度調整による旋回流の風量変更は可能であるが粉粒体の量や質量の変化に対応できず調整が難しいという問題があった。このように従来の旋回流の調整は、入口速度の調整のみで行っていた。
【０００６】
また、旋回流を利用した分離装置は、粉粒体の投入量や質量が捕集性能に大きく影響している。
通常、吸込みファンの吸込風量は、一定条件で運転されているので、投入量が増加すると流速が低下して分離性能が著しく低下してしまう。これは入口速度が低いと、粉粒体を含む流体が装置内を旋回せずに入口からそのまま近くの出口から排出される量が増加するためである。
【０００７】
また、質量の軽い粉粒体は分離されず、流体と共に出口管から排出されてしまう。さらに、石灰石、石炭、木材など粉粒体の種類が異なると、その比重、粒径、含水率等の違いによって旋回流による遠心力で装置内を移動する速度が異なり、分離効率が変化する。また粉粒体の混合物の場合、分級する粉粒体の物性、装置内の流入密度によって分離効率が変化する。
【０００８】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、分離する粉粒体に応じて運転条件を変えて分離効率を高めることができる分離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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、円筒状のケーシングと、前記ケーシングに接続し接線方向から粉粒体を含む流体を流入可能な入口管と、前記ケーシングの軸心に沿って接続し出口を内部に挿入して前記ケーシングの内部を上昇する前記流体を排出可能な出口管と、を備え前記ケーシングの内部で螺旋状に下降しながら旋回流を発生させて遠心分離で前記流体と前記粉粒体を分離する分離装置において、前記入口管に取り付けて前記ケーシングに流入する前記粉粒体を含む流体の流速を調整可能な制御バルブと、前記ケーシングの内部を旋回移動する前記流体の移動距離が変わるよう前記出口管の出口位置を変更可能な移動手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、前記移動手段は、前記出口の取付位置を前記ケーシングの内部を上昇する前記流体に沿って上下方向に移動可能なことを特徴としている。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、前記出口管は、前記出口を断面方向と交差する方向に切断した切り口とし、前記移動手段は、前記切り口を前記出口管の軸回りに回転可能なことを特徴としている。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、前記制御バルブと前記移動手段と電気的に接続する制御手段を備え、前記制御手段は、前記粉粒体の粒径が小さい場合に、前記制御バルブで前記流体の流速を速くし、前記移動手段で前記流体の移動距離が長くなるように前記出口の位置を変えて、前記粉粒体の粒径が大きい場合に、前記制御バルブで前記流体の流速を遅くし、前記移動手段で前記流体の移動距離が短くなるように前記出口の位置を変える制御可能なことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
上記のような本発明によれば、粉粒体の量、種類、粒径などに応じて運転条件を変えて分離効率を高めて最適な分離精度を確保することができる。
また、粉粒体の量、種類、粒径の変化によって、粉粒体が入口管からそのまま出口管を介して排出されることによる分離精度の低下に対し、入口の流速及び粉粒体の移動距離を変えることができ分離精度を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の分離装置の構成概略図である。
【図２】分離装置の平面図である。
【図３】変形例の分離装置の構成概略図である。
【図４】変形例の分離装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の分離装置の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００１６】
≪分離装置１０≫
図１は本発明の分離装置の構成概略図である。図２は図１に示す分離装置の平面図である（制御手段は省略）。本発明の分離装置１０は、ケーシング２０と、入口管３０と、出口管４０と、制御バルブ３２と、移動手段５０と、制御手段６０を主な基本構成としている。
【００１７】
［ケーシング２０］
ケーシング２０は、上部の円筒部２２と下部の円錐部２４からなり、軸心が垂直方向を向くように配置、換言すると竪型に配置している。
ケーシング２０の上部の円筒部２２には、入口管３０と出口管４０を設けている。入口管３０は、円筒部２２の外周に接続している。入口管３０は円筒部２２から水平方向に延出し、軸心が円筒部２２外周の接線方向を向くように接続している。出口管４０は、円筒部２２の上面中心の開口へ出口４２を挿入している。出口管４０は円筒部２２の上面から垂直方向に延出し、伸縮可能な屈曲部４４を介して９０°折り曲げて水平方向へ延出させている。
【００１８】
ケーシング２０の下部の円錐部２４は、下方に向けて逆円錐形の形状であり、下端に製品取出バルブ２６が設けられている。製品取出バルブ２６は、円錐部２４の内壁に沿って落下した製品が所定量堆積したときに閉塞状態から開放して外部へ排出可能な開閉弁である。
【００１９】
このようなケーシング２０は、円筒部２２の接線方向から流体が流入すると、ケーシング２０の内壁面を下方の円錐部２４へ向けて螺旋状に下降して旋回流が発生する。下方に達した流体は、ケーシング２０の軸心に沿って上昇して出口４２から外部へ排出される。
なお、粉粒体を含む流体の流入又は流体の排出は、入口管に取り付けられた送風ファン（不図示）又は出口管に取り付けられた吸引ファン（不図示）によって行われる。
【００２０】
［制御バルブ３２］
入口管３０には制御バルブ３２を設けている。制御バルブ３２は、入口管３０を流れる粉粒体を含む流体の流速を調整する開閉弁である。制御バルブ３２は後述する制御手段６０と電気的に接続している。
なお、制御バルブ３２は、入口管３０に直列に複数配置して、流速を微調整するように構成しても良い。また、バルブの駆動源には油圧、空気圧、電動などを用いることができる。
【００２１】
［移動手段５０］
移動手段５０は、ケーシング２０の内部を移動する流体の移動距離が変わるようにケーシング２０内の出口管４０の出口４２位置を変更可能な手段である。図１，２に示す移動手段５０は、出口４２と屈曲部４４の間に設けたツバ４６と円筒部２２の上面開口周りに接続する一対の油圧シリンダである。この油圧シリンダは、シリンダ５２を円筒部２２の上面開口側に取り付け、シリンダ５２から垂直方向に進退移動するピストンロッド５４の先端をツバ４６に取り付けている。移動手段５０は後述する制御手段６０と電気的に接続させている。
【００２２】
このような構成の移動手段５０は、ピストンロッド５４が伸長すると、出口管４０の出口４２がケーシング２０内部中心を上昇する流体に沿って上方に向けて移動する。一方、ピストンロッド５４が伸縮すると、出口４２がケーシング２０内部中心を上昇する流体に沿って下方に向けて移動する。
なお、油圧シリンダは、この他、空気圧、電動による駆動源を用いても良い。
【００２３】
［制御手段６０］
制御手段６０は、制御バルブ３２と移動手段５０と電気的に接続している。制御手段６０は、粉粒体の量、種類、粒径などに応じて運転条件を変えるものである。
【００２４】
具体的な制御方法は、例えば、セメント原料の場合、粒径が１０μｍ〜２０μｍの粒子の粉粒体よりも小さい粉粒体のとき、入口管３０の制御バルブ３２を拡げて、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を上げている。粒子の細かい粉粒体は、比重が軽く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が小さいため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されてしまう。しかし、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を上げることによって、加速した旋回流が発生して遠心力が強まり、流体と分離させることができる。
【００２５】
また、移動手段５０のピストンロッド５４を縮小させて出口４２位置をケーシング２０の下方へ移動させる。粒子の細かい粉粒体は、比重が軽く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が小さいため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されてしまう。しかし、出口４２位置をケーシング２０の下方へ配置することによって、入口と出口の移動距離が長くなり流体と分離させることができる。
【００２６】
一方、粒径が１０μｍ〜２０μｍの粒子の粉粒体よりも大きい粉粒体のとき、入口管３０の制御バルブ３２を絞って、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を下げている。粒子の粗い粉粒体は、比重が重く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が強いため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されにくい。よって、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を下げても、旋回流による遠心力で容易に流体と分離させることができる。
【００２７】
また、移動手段５０のピストンロッド５４を伸長させて出口４２位置をケーシング２０の上方へ移動させる。粒子の粗い粉粒体は、比重が重く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が強いため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されにくい。よって、出口４２位置をケーシング２０の上方へ配置して、入口と出口の移動距離を短くしても流体と十分に分離させることができる。
なお、制御手段は、粉粒体の物性が運転中に変化するなどの場合、モニタリングして遠隔操作で制御する構成としても良い。
【００２８】
≪作用≫
上記構成による本発明の分離装置の作用について以下説明する。
【００２９】
粉粒体を含む流体が入口管３０からケーシング２０内部へ流入する。粉粒体を含む流体は、円筒部２２の接線方向から流入すると、ケーシング２０下方の円錐部２４へ向けて螺旋状に下降して旋回流となる。この旋回流によって、粉粒体に遠心力が作用してケーシング２０の内壁側に集まり、流体と分離する。流体と分離した粉粒体は、円錐部２４の内壁に沿って落下し、下部の製品取出バルブ２６上に堆積する。
【００３０】
一方、粉粒体と分離した流体は、円錐部２４の下端に達すると下向きから上向きの上向流となりケーシング２０の中心を上昇して出口４２から出口管４０を通って外部へ排出される。
本発明の分離装置１０は、粉粒体の粒径に応じて運転条件を変えることができる。
【００３１】
小さい粉粒体のときには、入口管３０の制御バルブ３２を拡げて、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を上げている。粒子の細かい粉粒体は、比重が軽く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が小さいため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されてしまう。しかし、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を上げることによって、加速した旋回流が発生して遠心力が強まり、流体と分離させることができる。
【００３２】
また、移動手段５０のピストンロッド５４を縮小させて出口４２位置をケーシング２０の下方へ移動させる。粒子の細かい粉粒体は、比重が軽く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が小さいため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されてしまう。しかし、出口４２位置をケーシング２０の下方へ配置することによって、入口と出口の移動距離が長くなり流体と分離させることができる。
【００３３】
一方、大きい粉粒体のとき、入口管３０の制御バルブ３２を絞って、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を下げている。粒子の粗い粉粒体は、比重が重く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が強いため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されにくい。よって、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を下げても、旋回流による遠心力で容易に流体と分離させることができる。
【００３４】
また、移動手段５０のピストンロッド５４を伸長させて出口４２位置をケーシング２０の上方へ移動させる。粒子の粗い粉粒体は、比重が重く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が強いため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２から外部へ排出されにくい。よって、出口４２位置をケーシング２０の上方へ配置して、入口と出口の移動距離を短くしても流体と十分に分離させることができる。
【００３５】
また、粉粒体の種類については次のように調整できる。一例として、粉粒体の量を一定量分離装置に投入している場合、セメントと比べ比重の軽い石炭粉や木材粉などは、入口流速を速くして、ケーシング２０内の遠心力を大きくして分離し易くする。さらに、目標となる粒度に分離できない場合には、出口管４０の出口位置を下げて分離性能を上げて目的とする粒径を得るようにするとよい。
また、同じセメントのうち分離の粒径を変えたい場合、比重は同じなので、制御バルブの開閉により流速を調整する。さらに、出口位置を下げると、入口と出口が遠くなり分離し易くなる。
【００３６】
また、粉粒体を含む流体の投入量が多いと入口流速が低下するため、制御バルブを開いて流速を速めて遠心力により分離し易くするとよい。
このような本発明の分離装置によれば、粉粒体の量、種類、粒径などに応じて運転条件を変えて分離効率を高めて最適な分離精度を確保することができる。
【００３７】
≪変形例≫
図３は、変形例の分離装置の構成概略図である。図４は図３に示す分離装置の平面図である（制御手段は省略）。
【００３８】
［分離装置１０Ａ］
変形例の分離装置１０Ａは、移動手段５０Ａ及び出口４２Ａの構成が図１に示す分離装置１０と異なっている。その他の構成は図１に示す構成と同一である。
変形例の出口４２Ａは、配管を断面方向と交差する方向に切断して切り口を楕円形に形成している。
【００３９】
変形例の移動手段５０Ａは、ケーシング２０の内部を移動する流体の移動距離が変わるようにケーシング２０内の出口管４０の出口４２Ａ位置を変更可能な手段である。図３，４に示す移動手段５０Ａは、出口４２Ａと屈曲部４４の間に設けたツバ４６と円筒部２２の上面に接続する一対の油圧シリンダである。この油圧シリンダは、シリンダ５２を円筒部２２の上面側に取り付け、シリンダ５２から水平方向に進退移動するピストンロッド５４の先端をツバ４６に取り付けている。移動手段５０Ａは後述する制御手段６０と電気的に接続させている。また、ツバ４６の下方には出口管４０と円筒部２２の間にベアリングを設けて、出口管４０の出口４２Ａが軸回りを回転できるように支持している。
このような構成の移動手段５０Ａは、ピストンロッド５４が伸長すると、当初、入口管３０の入口側に向いていた出口４２Ａを軸回りに回転させることができる。
【００４０】
一方、ピストンロッド５４が縮小すると、出口４２Ａを当初の入口管３０の入口側に向けることができる。
このような構成の変形例の分離装置１０Ａは、粉粒体の粒径に応じて運転条件を変えることができる。
【００４１】
小さい粉粒体のときには、入口管３０の制御バルブ３２を拡げて、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を上げている。粒子の細かい粉粒体は、比重が軽く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が小さいため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２Ａから外部へ排出されてしまう。しかし、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を上げることによって、加速した旋回流が発生して遠心力が強まり、流体と分離させることができる。
【００４２】
また、移動手段５０Ａのピストンロッド５４を伸長させて出口４２Ａ位置を入口側から回転させる。粒子の細かい粉粒体は、比重が軽く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が小さいため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２Ａから外部へ排出されてしまう。しかし、出口４２Ａ位置を入口側から回転させることによって、入口と出口の移動距離が長くなり流体と分離させることができる。
【００４３】
一方、大きい粉粒体のとき、入口管３０の制御バルブ３２を拡げて、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を下げている。粒子の粗い粉粒体は、比重が重く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が強いため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２Ａから外部へ排出されにくい。よって、入口管３０からケーシング２０内へ流入する粉粒体を含む流体の流速を下げても、旋回流による遠心力で容易に流体と分離させることができる。
【００４４】
また、移動手段５０Ａのピストンロッド５４を縮小させて出口４２Ａ位置を入口側へ向ける。粒子の粗い粉粒体は、比重が重く旋回流による遠心力でケーシング２０の内壁に押し付けられる力が強いため、入口管３０からケーシング２０内へ流入しても分離されずに近くの出口４２Ａから外部へ排出されにくい。よって、出口４２Ａ位置を入口側へ向けて、入口と出口の移動距離を短くしても流体と十分に分離させることができる。
【００４５】
このような変形例の分離装置によれば、粉粒体の量、種類、粒径などに応じて運転条件を変えて分離効率を高めて最適な分離精度を確保することができる。
なお、本発明の制御バルブの開閉と、移動手段による出口管の移動は、手動により行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、特に旋回流を利用した遠心分離で流体に含まれる粉粒体を分離する分離装置に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１０Ａ………分離装置、２０………ケーシング、２２………円筒部、２４………円錐部、２６………製品取出バルブ、３０………入口管、３２………制御バルブ、４０………出口管、４２，４２Ａ………出口、４４………屈曲部、４６………ツバ、５０，５０Ａ………移動手段、５２………シリンダ、５４………ピストンロッド、６０………制御手段。
【図１】
2015178055.tif 000003
【図２】
2015178055.tif 000004
【図３】
2015178055.tif 000005
【図４】
2015178055.tif 000006