JP2807841B2 - 超微粉分級機 - Google Patents

超微粉分級機

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本願発明は、ニューセラミックスをはじめ最新の微粉
材料を取扱う上で必須の超微粉分級機に係る。
[従来の技術] 粒径ががまちまちの粗粒と微粉の入り混った混合粉粒
体を、粒径ごとに分離して所望の粒径のみの微粉を精度
高く取り出すことは、ニューセラミックスの製造をはじ
め、広範な分野において求められる技術である。
このため粉粒体のふくまれる固液混合のスラリーや、
含塵気流を処理して固体分のみを分離回収するために数
多くの研究や開発が進められてきた。
粉粒体を含む気流を急激に方向転換させ慣性力を利用
して微粉を分級する方式を慣性分級と呼び、その一例と
して特開昭55−167072号公報・第4図を説明する。図に
おいて密閉容器100内において容器内の空気を吸引して
負圧とし、この中で固気混合の気流を通す管路101を開
口してノズル102を形成すると、微粉Faのみノズルから
吸引して管路外へ案内され、粗粒Gaは慣性によってその
まま管路を通り抜けて行くことによって粗細分級をしよ
うとするものである。
気流を旋回させて遠心力を働かせ粉体のみを分離回収
する自由渦型は、集塵機のサイクロンとして広く慣用さ
れ、分離の効果を向上するために多くの提案もある(例
えば特開昭59−49817号公報・第5図)。
一方、固液混合のスラリーを処理して遠心力の場合に
おいて所望の粒径以下の微粉だけを回収しようとする回
分式遠心分離機もある(例えば特開昭63−224752号公報
・第6図)。図において固定ケーシング103内に回転軸1
04に保持された円筒形回転ボウル105を高速回転する構
成になっている。材料のスラリーは回転ボウルの内側下
方部の供給口106から供給され、回転による遠心力によ
って分級されて、微粉と液のみが回転ボウルの上方にあ
る取出口107より取出して回収される。この発明の要旨
は供給されたスラリーが余りに早く取出口へ達して分級
作用がきわめて不十分なので、スラリーの流れ方向に交
差する様にもぐり堰108も設けたことを特徴に謳ってい
る。
[発明が解決しようとする課題] 最初に掲げた従来技術である慣性力方式は分離力が弱
く、密閉器内の開口部(ノズル)においてのみ瞬間的に
作用するものであるから、余程強力な吸引力を以ってし
ても効率的にはきわめて低いレベルにあると言わざるを
得ない。旋回流による遠心力を利用する方式は本来固体
(粉塵)と気体とを分離するのが使命であり、粉粒体を
さらに粒径別に分離回収するためには、強力な気流速度
と広大な分離室とを必要とするであろうから、設備面積
やその費用から見て到底採用し難いと考えられる。
スラリーの湿式分級は回転ボウル中の遠心力の差を利
用するもので、遠心分離機の典型的な方式である。この
方式については所定の粒径以上の粒子の沈降速度を遠心
力で高めて短時間に沈澱物層Gbへ沈積させ、微粒子層ス
ラリーFbを分級回収するのであるが、沈澱物層へ行かず
微粒子層スラリー内に残るのはストークスの抵抗式によ
って理論上決定できるが、この式が適用できるのはきわ
めて濃度の小さいスラリーに留まるので非工業的であ
り、実際の生産レベルにあっては回転ボウル内のスラリ
ーは操作中にデットストックとして滞留して了うので、
後から供給されても、スラリーの平衡液面上を上滑りに
短絡して分級の余地がきわめて小さいと考えられる。こ
のような短絡を防止するために、もぐり堰108を設けて
供給スラリーの回転ボウル内で滞留時間を延長して遠心
力の場に留め、分級精度を高めて行こうとするのである
が、連続的に操作をする限り、回転ボウルの内壁に添着
する沈澱層の層厚は肥大するばかりだから、遠心力の強
さは減退する方向にあり、分級の精度は次第に低下する
と行っても差支えないのではないか。その他回転体中の
遠心力の場を利用する方式では常に分級の継続が精度の
劣化を誘発するという課題がつきまとう。
本願発明は以上の課題を解決するために乾式(気
流)、湿式(スラリー)を問わず、精度の高い超微粉分
級を常に持続でき、かつ構成も簡単で保全の容易な超微
粉分級機の提供を目的とする。
[課題を解決するための手段] 本願発明に係る超微粉分級機は、回転軸心の一方を被
分級材料の供給口、他方を微粉の排出口とし、両者を始
端と終端とする回転自在の環状管路の中途に軸線と等距
離の全断面に亘る粗粒排出口を開口し、該開口部の後端
から管路内の始端側へ向けて分離板をそれぞれ突出し、
開口部からの残り環状管路は外周と軸線の距離を順次縮
小して終端に至ることによって前記の課題を解決した。
またより具体的な実施レベルにおいては、以上の構成
にあって、分離板はそのまま終端側へ延長して残りの環
状管路外周を形成すること、また軸線と直角に截った環
状管路の断面が、軸心と同心の2ケの同心円に囲まれた
環状形を形成すること、あるいは軸線Cと同心の2ケの
同心円弧と、該円弧のそれぞれの両端を結ぶ2ケの直線
で囲まれた部分環状形を形成し、両円弧の中点P,Qを通
過する直線が軸線Cと交わることが最も望ましいことも
明らかにした。
[作用・実施例] 第1図(イ)は本願実施例の垂直断面図、同図(ロ)
は図(イ)のA−A′断面を示したものである。
超微粉分級機1は回転自在に軸支された環状管路2を
主体とし、管路の一端が被分級材Sの供給口3であり、
他端が微粉Fの排出口4であって、この両口を始端と終
端としてリング状の管路を形成し、全体が軸線Cの周囲
を回転する。この環状管路2の実施の一例としては図
(イ)のようにフィールド競技のトラック様の長円形が
よいが、規則的な多角形でもよく、また軸線Cと直角に
截った断面は図(ロ)のようにドーナツ様の円環である
のが、分級有効空間が広くかつ均等で望ましい。しかし
第2図に示すように第一例の一部だけを切り取った断面
で形成することも可能であり、断面は種々の態様が適用
できる。環状管路2の中途点に軸線Cを中心とする全断
面に亘る開口部を設け、これが粗粒Gの排出口5を形成
する。
少くとも、全断面に亘る排出口5の後端から分離板6
がそれぞれ流路の始端へ逆行して突出する。分離板6の
態様としては第1図(イ)に例示するように先端が鋭角
的なナイフエッヂを流路と平行に円状に突出するのが標
準的とも言えるが、分離板の向きや形状については種々
の態様を試みる余地が残っている。この排出口5以後の
環状管路2の外周と軸線Cとの距離は順次縮小する。順
次と言う意味は第3図に示す第三実施例のように、粗粒
Gの排出口5が一組ではなく二組5A,5B設定されている
ときにはその都度段階的と言う状態を指す。
分級の効率性から見れば、突出した分離板6が排出口
5の後端からそのまま延長して残りの管路の外周を形成
するのが最も望ましく、また装置の製作や取扱いなどに
おいても有利な点が多い。
本願発明の構成は以上のような形状、組合せよりなる
から、どのような態様であれ、基本的な作用としては、
不揃いな粗粒Gと微粉Fを不規則に混じて流動可能とし
た含塵気流、又はスラリー(泥漿)を高速回転中の超微
粉分級機1の供給口3から連続的に供給すると、粒子に
は遠心力が作用するが、その他に摩擦抵抗力や流体の浮
力などが相互に影響を及ぼし合って複雑な力を合成し、
結局粒径が大きく単重量も大きく、比表面積の小さい粗
粒ほど早く環状管路の外周側へ押しやられ、一方管路の
外壁面については粒子の濃度の増加につれて、反対側へ
粒子を拡散しようとするが、ここでも粒径の小さい微粉
ほど拡散しようとする作用が強く働く。
したがって回転中の環状管路のどこを截って見ても遠
心方向の粒子移動速度と反対方向への拡散速度の平衡に
よって、管内の断面においては外周側壁に最も粗大な粒
子が集中し、軸線へ近づく程、粒は細かく並び管路の最
内周側は最も微粉体を形成する。流動体が気流のときは
管路の全断面に亘ってこの作用が及び、流動体が固液混
合のスラリー状であるときは普通は管路断面の全域を埋
め切らないが、外周側から内周側へ至る粒度の分布状態
は全く同じ傾向を見せる。
管内で同心円的に粒度分布を形成し終った点で、分離
板6が突出して分布のある範囲を境に内周側と外周側と
を分断し、分断された外周側の粗粒Gのみが、全周に亘
って開口した排出口5から強制的に押し出され、外周の
縮小された残りの環状管路内には内周側に残った微粉だ
けが流下を続け、微粉の排出口4に至って分級品として
回収される。
この分割と以後の流通を考えると、分離板6の延長で
残りの外周を形成することが最も円滑な整流を保つ構成
と言えよう。この場合、回転速度、流体の進行速度、分
離板の大きさ、位置、角度、個数などを適宜調整するこ
とによって被分級材の性状や目標の分級精度などを十分
満たすことができる。
[発明の効果] 本願発明に係る超微粉分級機は以上に述べた作用に基
き、比較的簡単な構造であるため製作,運転,保全が容
易であるにも拘らず、粗粒を分別して効果的に排出し、
常に精度の高い粒径の揃った微粉だけを分級回収でき
る。所望の分級精度に対応して粗粒を段階ごとに排除す
る複数の段列を連ねることが自由に計画できるし、一旦
設置した後も運転条件や分離板の形状、傾斜などの微調
整で広範に適応できる汎用性も具えている。
【図面の簡単な説明】
第1図イ,ロは本願発明の実施例を示す垂直断面図
(イ)と、図(イ)におけるA−A′断面図(ロ)、第
2図は別の実施例の軸線と直角に截った垂直断面図、第
3図は第三の実施例の垂直断面図、第4図から第6図ま
ではそれぞれ別の従来技術を示す垂直断面図。 1……超微粉分級機、2……環状管路 3……供給口、4……排出口(微粉) 5……排出口(粗粒)、6……分離板 S……被分級材、F……微粉、G……粗粒 C……軸線

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸線Cの一方を被分級材Sの供給口
    3、他方を微粉Fの排出口4とし、両者を始端と終端と
    する回転自在の環状管路2の中途に全断面に亘る粗粒の
    排出口5を開口し、該開口部の後端から管路内の始端側
    へ向けて分離板6をそれぞれ突出し、開口部からの残り
    環状管路2は外周と軸線の距離を順次縮小して終端に至
    ることを特徴とする超微粉分級機。
  2. 【請求項2】請求項(1)において分離板6はそのまま
    終端側へ延長して残りの環状管路外周を形成する超微粉
    分級機。
  3. 【請求項3】請求項(1)又は(2)において、軸線C
    と直角に截った環状管路2の断面が、軸線Cと同心の2
    ケの同心円に囲まれた環状形を形成する超微粉分級機。
  4. 【請求項4】請求項(1)又は(2)において軸線Cと
    直角に截った環状管路の断面が、軸線Cと同心の2ケの
    同心円弧と、該円弧のそれぞれの両端を結ぶ2ケの直線
    で囲まれた部分環状形を形成し、両円弧の中点P,Qを通
    過する直線が軸線Cと交わることを特徴とする超微粉分
    級機。
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