JPS59109263A - Ion impact type particle separator - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は概略すると、粒子材料流がイオン衝撃を受け、
存在している比較的非導（電気的）粒子がイオン電荷を
与えられて保持し、一方、上記粒子流中の存在している
比較的導電粒子は荷電していたイオンを放棄又は流出す
る粒子分離の技術分野に関するものである。本発明はイ
オン衝撃方法であるが、誘電体分離、加熱及び冷却によ
る電荷遊動及び導電誘導のような静電分離という一般分
類で長い間使用し分類されている。帯電された電極から
イオン流が存在しているので、イオン衝撃方法は電気力
学的に実際存在している。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention generally comprises: a stream of particulate material is subjected to ion bombardment;
The relatively non-conducting (electrical) particles present retain an ionic charge, while the relatively conductive particles present in the particle stream give up or shed their charged ions. It concerns the technical field of separation. Although the present invention is an ion bombardment method, it has long been used and classified under the general category of dielectric separation, charge migration by heating and cooling, and electrostatic separation such as conductive induction. The ion bombardment method is electrodynamic in nature since there is a flow of ions from the charged electrodes.

上記方法のすべてに関与する装置は公知であるが、本発
明は、接地収集ロールと複数のイオン放出電極が装着さ
れ、前記ロール面のまわりに延在する彎曲した格子どの
間を材料流が通り、これらから自由に降下しながら、粒
子材料流が実質的区域にわたって複数の荷電電極から実
質的に均一なイオン流を受けることによるイオン分離方
法を最高に利用するものである。While the apparatus involved in all of the above methods are known, the present invention provides a method for passing a material stream between a curved grid extending around the surface of the roll, which is equipped with a grounded collection roll and a plurality of ion emitting electrodes. , which takes full advantage of the method of ion separation in which a stream of particulate material receives a substantially uniform flow of ions from a plurality of charging electrodes over a substantial area while freely descending therefrom.

イオン衝撃原理を利用する従来の装置においては、粒子
材料はまず、回転する収集ロール面に担持されながら接
触し、−力、前記材料が収集ロール面に担持されている
間に実質的イオン点火源が前記材料に向けられていた。In conventional devices that utilize ion bombardment principles, particulate material is first brought into contact with a rotating collection roll surface while being deposited on the surface of the collection roll, and - by force, a substantial source of ion ignition occurs while the material is deposited on the collection roll surface. was directed to said material.

上記方法を作用させると、衝撃イオンの比較的弱い力で
収集ロール面に担持されている粒子材料床は導電粒子か
ら非導電粒子の分離を妨げると共に収集ロールを比較的
低速で回転させる必要がある等の種々の非能率がある。In operation of the above method, the bed of particulate material carried on the surface of the collection roll by the relatively weak force of the bombarding ions prevents the separation of non-conductive from conductive particles and requires the collection roll to rotate at a relatively low speed. There are various inefficiencies such as:

本発明は収集ロール面の一部分にのみ流入する粒子材料
流を単に指向させ、ついで直ちに収集ロールと複数のイ
オン放出電極を包含する格子板との間の自由間隔区域に
前記材料を降下させることによって粒子分離方法を最高
に利用するものである。粒子材料が自由に降下を受ける
ことが物理的分離を助勢するので、材料は一層完全にイ
オン界にさらされ、これによりまた分離工程が付勢され
る。本発明は特に木材チップ、詳細には約５５％以上の
水分量を有する未分離の木材チップから微粒子を分離す
るのに適している。The present invention is accomplished by simply directing a flow of particulate material into only a portion of the surface of the collection roll and then immediately lowering said material into a free space between the collection roll and a grid plate containing a plurality of ion-emitting electrodes. It makes the best use of particle separation methods. Since the free fall of the particulate material aids in physical separation, the material is more completely exposed to the ionic field, which also powers the separation process. The present invention is particularly suitable for separating fine particles from wood chips, particularly unseparated wood chips having a moisture content of about 55% or more.

回転する接触ロール面とイオン放出電極を包含する格子
との間に自由降下流を指向させることにより、荷電した
非導電粒子は容易に接地された接触ロールの下方位置に
吸引されることができる。By directing a free-falling flow between the rotating contact roll surface and the grid containing the ion-emitting electrodes, charged non-conductive particles can be easily attracted to a location below the grounded contact roll.

これらの非導電粒子は収集ロールに向って泳動し、そこ
でロール面に付着するか又は下方に降下する。These non-conductive particles migrate towards the collection roll where they either adhere to the roll surface or fall downward.

付着した粒子はロールから掻落されるが、あらゆる場合
、非導電粒子は接地された接触ロールに対してその電位
力により材料の自由降下流から外方に付勢される。これ
により非導電粒子は、その運動量と重力により実質的に
下方に降下するその他の導電粒子の降下流から離れた点
に指向させられる。Adhering particles are scraped off the roll, but in all cases the non-conducting particles are forced outwardly from the free-falling flow of material by their potential force against the grounded contact roll. This directs the non-conductive particles to a point away from the descending flow of other conductive particles, which descend substantially downward due to their momentum and gravity.

非導電粒子と導電粒子が分離される下方の点で、シュー
トの上端にある門口が材料の自由降下流に介在されてい
る。A portal at the upper end of the chute is interposed in the free-falling flow of material at the point below where the non-conductive and conductive particles are separated.

ついで導電粒子は第１接触ロールの下方に装着された第
２接触ロール面に指向させられ、そこで実質的に同一の
工程が反復されるので、第２流路で分離された非導電粒
子は、第１流路からの非導電粒子と共に収集されて、非
導電粒子と導電粒子との分離効果を向上させる。これに
より上記装置は低動力消費で利用でき、ドラム表面の直
線フィート長当り約１５ワツトというようなイオン電界
を保持する。双方の流路で粒子の分離流を分離するシュ
ートの上端に調節自在の門口を設けることにより、装置
の効率と融通性が容易に調節される。The conductive particles are then directed to the surface of a second contact roll mounted below the first contact roll, where substantially the same process is repeated so that the non-conductive particles separated in the second flow path are It is collected together with the non-conductive particles from the first flow path to improve the separation effect between the non-conductive particles and the conductive particles. This allows the device to be used with low power consumption and maintains an ion field of about 15 watts per linear foot of drum surface. By providing an adjustable portal at the top of the chute that separates the separate streams of particles in both channels, the efficiency and flexibility of the device is easily adjusted.

更に、砂及び塵埃が非導電性であることにより、イオン
衝撃原理を利用する上記装置は特に、破、塵埃及び微粒
子を木材チップから分離し処理するのに適している。Furthermore, due to the non-conductive nature of sand and dust, the above-mentioned device using the ion bombardment principle is particularly suitable for separating and treating debris, dust and particulates from wood chips.

従って、本発明の目的は、非導電粒子と導電粒子をより
一層有効に分離するためにイオン衝撃原理を利用する装
置を提供することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus that utilizes the ion bombardment principle to more effectively separate non-conductive particles and conductive particles.

本発明の他の目的は複数のイオン放出電極が回転する接
触ロール面から間隔をへだてて配設され、その間を粒子
材料の自由降下流が通るところのイオン衝撃原理を利用
する装置を提供することにある。It is another object of the invention to provide an apparatus which utilizes the ion bombardment principle in which a plurality of ion emitting electrodes are spaced apart from the surface of a rotating contact roll, between which a free-falling flow of particulate material passes. It is in.

本発明の更に他の目的は、粒子の導電部分が複数回イオ
ン衝撃工程を通って上記装置の全体的効果を更に改善す
るイオン衝撃粒子分離装置を提供することにある。Yet another object of the present invention is to provide an ion bombardment particle separation device in which the conductive portion of the particles undergoes multiple ion bombardment steps to further improve the overall effectiveness of the device.

上記装置の上記及びその他の目的、特徴及び利点は、好
適な実施例の下記の記載が添付図面に関連して判読され
る際により一層明らかになるであろう。These and other objects, features and advantages of the apparatus will become more apparent when the following description of the preferred embodiments is read in conjunction with the accompanying drawings.

第１図に示されているように、分離される流入する粒子
材料２０は矢印の方向に回転している収集ロール１００
周面に供給器１４（振動供給器でもよい）によって矢印
２１の方向に指向される。As shown in FIG. 1, the incoming particulate material 20 to be separated is collected by a collection roll 100 rotating in the direction of the arrow.
The circumferential surface is directed in the direction of the arrow 21 by a feeder 14 (which may also be a vibrating feeder).

収集ロール面は符号１１０所で連結され接地されている
。分別されることが望ましい微粒子、砂、塵埃及びその
他の同類材料を包含している木材チップのような流入粒
子材料は収集ロールの回転面の比較的小さな上層辺部上
を越えて短時間通り、ついで、粒子の重力と運転部に４
１′：つて決められた軌道に漬って自由降下を開始ずろ
。格子板２８が収集ロール１０の表面のまわりに配設さ
れ、収集ロールと格子板に装着されている複数のイオン
放出電極２４との間を流人材料が通過できるように収集
ロールから間隔をへたてている。図示のように、格子板
は連結部で接続されるか彎曲させることができるが、い
かなる場合も、材料中の導電部分の降下を妨げないよう
に、実質的に下方に直線にのびている格子板の下部と共
に収集ロールの片側のまわりに延在している。The collection roll surfaces are connected and grounded at 110. The incoming particulate material, such as wood chips, containing particulates, sand, dirt, and other like materials that are desired to be separated, passes briefly over the relatively small upper edge of the rotating surface of the collection roll; Next, add 4 to the gravity of the particles and the driving part.
1': Start free descent on a fixed trajectory. A grid plate 28 is disposed around the surface of the collection roll 10 and spaced apart from the collection roll to allow flow of drift material between the collection roll and a plurality of ion emitting electrodes 24 mounted on the grid plate. It's standing up. As shown, the grid plates can be connected at joints or curved, but in any case the grid plates extend substantially straight downwards so as not to impede the descent of the conductive parts into the material. extends around one side of the collection roll with the bottom of the roll.

高圧直流源１６（即ち約４０〜６０　ＫＶ　）が点火点
の直下位置で格子板に連結されており、点火点でイオン
放出電極２４がイオン流、好適には符号２７で示されて
いる負のイオンをＩＩＭ　集ロール１００周面に向って
実質的に放射方向に放出し、両者の間を進行する粒子を
さえぎる（即ち衝撃を与える）。これらのイオンは電極
と収集ロールとの間の最大電圧勾配の方向に進行する。A high voltage direct current source 16 (i.e. approximately 40-60 KV) is coupled to the grid plate at a location directly below the ignition point, at which point an ion emitting electrode 24 is connected to the ion current, preferably a negative current indicated at 27. Ions are emitted substantially radially toward the circumferential surface of IIM collection roll 100 to intercept (ie, impact) particles traveling between the two. These ions travel in the direction of maximum voltage gradient between the electrode and the collection roll.

粒子は概略して非導電粒子と導電粒子に分類することが
でき、非導電粒子は電荷を帯電せず、導電粒子は電荷を
放出又は放散する傾向がある。本発明のイオン衝撃装置
においては、粒子はイオンと衝突することによりイオン
にさらされる。Particles can be broadly classified into non-conductive particles and conductive particles, where non-conductive particles do not carry an electrical charge and conductive particles tend to emit or dissipate electrical charge. In the ion bombardment device of the present invention, particles are exposed to ions by colliding with them.

第２図に示されているように、イオン電荷を受けた非導
電粒子３６は接地した収集ロール１０の表面に親和力を
有する傾向にあり、ロール面に付着する力）又は吸引力
により簡単にロールに向って移動する。いずれの場合で
も、粒子は掻取器１８によって収集ロール面から掻取ら
れろか又は、粒子の流路がロールから偏向された後、収
集ロール１０の下方へ降下するかによって調節自在の門
口２２の左方を通る。As shown in FIG. 2, the non-conductive particles 36 that have received an ionic charge tend to have an affinity for the surface of the grounded collection roll 10 and are easily rolled due to the force of adhesion to the roll surface or the attraction force. move towards. In either case, the particles are either scraped off the surface of the collection roll by the scraper 18, or the flow path of the particles is deflected off the roll and then down the collection roll 10 through an adjustable portal 22. Pass on the left.

他方、比較的迅速な衝撃イオンによって荷電され通過し
た導電粒子３８は、収集ロール１０の上方四分円周面か
ら下方に実質的に干渉されないままで流路を進行し、こ
れにより、調節自在の門口２２の右方から上部誘導シュ
ート３４に降下する。On the other hand, the electrically conductive particles 38 charged and passed by the relatively rapid bombarding ions travel substantially unhindered in the flow path downwardly from the upper quadrant of the collection roll 10, thereby allowing the adjustable It descends to the upper guide chute 34 from the right side of the gate 22.

粒子分離と工程の効率に影響する要因は、（１）加えら
れる電圧、（２）粒子の水分量、（３）粒子の寸法、（
４）調節自在の門口の位置、及び（５）供給量である。Factors that affect particle separation and process efficiency are: (1) applied voltage, (2) particle moisture content, (3) particle size, (
4) adjustable portal position; and (5) feed rate.

加えられる電圧に関しては、電圧が増加するに従って電
界の強さは大きくなり、より大きな力が粒子に加えられ
、か（して粒子はより大きな距離を変位する。水分量・
に関しては、水分量が増加すると共に所定の寸法の粒子
を変位するのにより大きな力が必要になる。粒子の寸法
に関しては、大型の粒子は装置を通る粒子のもとの軌道
を維持する傾向にあるが、小型の粒子は、収集ロールの
方向に最大距離を変位する。調節自在の門口（詳細には
以下にのべる）は、導電粒子と非導電粒子との間の流量
割合を調節する機械的通路である。供給量に関しては、
供給量が増加するに従って全体の分離効率は減少する。With respect to the applied voltage, as the voltage increases, the electric field strength increases, and a greater force is applied to the particle, causing it to be displaced a greater distance.
Regarding water content, as the moisture content increases, more force is required to displace particles of a given size. Regarding particle size, large particles tend to maintain their original trajectory through the device, while small particles are displaced the greatest distance in the direction of the collection roll. An adjustable portal (discussed in detail below) is a mechanical passageway that adjusts the flow rate between conductive and non-conductive particles. Regarding the supply amount,
As the feed rate increases, the overall separation efficiency decreases.

それゆえ、収集ロール幅にわたって均一な分配が重要で
ある。Uniform distribution across the width of the collection roll is therefore important.

第２図は、また一対の各非導電粒子４３，４５における
合力のベクトル４４，４６を示している。FIG. 2 also shows vectors 44 and 46 of the resultant force on each of the pair of non-conductive particles 43 and 45.

そしてこれは重力と運動量による下方力とイオン衝撃に
よる側方力との合力である。これはまた、粒子の合力が
粒子の速度とイオンカ界の位置との関数であることを示
している。粒子の速度は、一部分、供給シュート１４が
収集ロール面上で流人材料を指向させる角度の関数であ
る。角度が小さすぎると、材料は格子に接触し放出電極
を摩耗する。角度が大きすぎると、導電微粒子を含む材
料は収集ロール面に堆積する傾向になり、接地した収集
ロールと同一電荷になり、放出電極に向って後方に吸引
される傾向を生じ、か（して操作効率が減退する。This is the resultant force of the downward force due to gravity and momentum and the lateral force due to ion bombardment. This also shows that the particle's resultant force is a function of the particle's velocity and the position of the ion force field. The velocity of the particles is, in part, a function of the angle at which the feed chute 14 directs the drift material onto the collection roll surface. If the angle is too small, the material will contact the grid and wear out the emission electrode. If the angle is too large, material containing conductive particles will tend to deposit on the collection roll surface, become of the same charge as the grounded collection roll, and tend to be attracted backwards towards the emission electrode, causing Operational efficiency is reduced.

再び第１図を参照すると、収集ロール１０で掻取られる
か又は収集ロールの下方に偏向された非導電粒子は上部
非導電シュート４０によって下方に搬送され、第１収集
ロール１０の下方に設置されている第２収集ロール１２
の後側のまわりに搬送される。同様に、上部導電シュー
ト３４は第２の下部供給シュート４８へ導電粒子を下方
に向って搬送する。上記シュートは、材料が収集ロール
１０に向かう方法と同様な方法で導電粒子を第２収集ロ
ール１２の上部四分円に供給するように設置されている
。Referring again to FIG. 1, the non-conductive particles scraped off by the collection roll 10 or deflected below the collection roll are conveyed downward by the upper non-conductive chute 40 and placed below the first collection roll 10. Second collection roll 12
conveyed around the rear side of the Similarly, upper conductive chute 34 conveys conductive particles downwardly to second lower supply chute 48 . The chute is arranged to feed conductive particles to the upper quadrant of the second collection roll 12 in a manner similar to the way the material is directed to the collection roll 10.

格子板３０は収集ロールＪ２の片側の上部及び下部四分
円のまわりに形成され、進行する粒子が複数のイオン放
出電極にさらされる空間を提供するように、収集ロール
面がら間隔をへだてている。A grid plate 30 is formed around the upper and lower quadrants of one side of the collection roll J2 and is spaced apart from the collection roll surface to provide space for the traveling particles to be exposed to the plurality of ion emitting electrodes. .

イオン放出電極は、上部収集ロール１ｏと格子板２８と
に関連して」二連したと同様な方法で高圧直流電源１７
によって駆動されろ。The ion emitting electrode is connected to the high-voltage DC power supply 17 in a manner similar to that of the upper collecting roll 1o and the grid plate 28.
Be driven by.

格子３０と収集ロール】２との間に降下したロール１０
からの導電粒子成分である粒子成分は、まだ上記のもの
から分別されない非導電粒子を幾分含んでいる。従って
、電ＩＨ２６によって付与される衝撃イオン放出２７に
よって、どのような残留非導電粒子も収集ロール１２に
向って付勢される。収集ロールで粒子はロール面に付着
して掻取器１９によって掻取られるが、又は、接地１３
されている収集ロール１２に向って吸引されることによ
り、調節自在の門口２３の左方の区域へ付勢されるかの
いずれかである。どちらの場合も、粒子は共に下部非導
電放出シュート４２に降下し、上記シュートで粒子は、
上部非導電シュート４０の他側に降下した、すでに分離
されている非導電粒子と合流する。大部分導電粒子を含
む粒子成分は収集ロール１２からの流路及び下方への自
由降下流路では実質的にイオン衝撃によって影響を受け
ないで、下部導電シュート３５によって放出シュート５
０上に搬送される。Roll 10 descended between grid 30 and collection roll 2
The particle component, which is the conductive particle component from, still contains some non-conductive particles that are not separated from those mentioned above. Accordingly, any residual non-conductive particles are urged toward the collection roll 12 by the bombarded ion discharge 27 provided by the electric IH 26 . Particles adhere to the roll surface on the collection roll and are scraped off by the scraper 19, or are grounded 13.
Either the area to the left of the adjustable portal 23 is biased by suction towards the collection roll 12 that is being held. In both cases, the particles fall together into the lower non-conductive discharge chute 42, where they are
It joins with the already separated non-conductive particles that have descended to the other side of the upper non-conductive chute 40. The particle component, comprising mostly conductive particles, remains substantially unaffected by ion bombardment in the flow path from the collection roll 12 and in the downwardly free-falling flow path, and is transferred to the discharge chute 5 by the lower conductive chute 35.
0.

このように、下部非導電シュート４２及び導電放出シュ
ート５０によって搬送された粒子はそれぞれ非導電粒子
成分と導電粒子成分とに実質的に完全に分離される。最
初に流人材料を収集ロール面に付着し、ついで収集ロー
ル周面の片側のまわりに配設した複数のイオン放出電極
間に比較的長い距離にわたって粒子を自由降下して迅速
に分離することができることによって、非導電粒子は実
質的期間にわたってイオン衝撃工程にさらされる第２流
路と結合されているとの１結は粒子の分離効率と範囲を
増大するのである。In this manner, the particles transported by lower non-conductive chute 42 and conductive discharge chute 50 are substantially completely separated into non-conductive and conductive particle components, respectively. Drifting material is first deposited on the collection roll surface, and then the particles are rapidly separated by free-falling over a relatively long distance between multiple ion-emitting electrodes disposed around one side of the collection roll circumference. The ability of the non-conductive particles to be coupled to the second flow path where they are exposed to the ion bombardment process for a substantial period of time increases particle separation efficiency and coverage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は粒子材料の降下流に対してイオン放出電極の位
置を示す装置の一部概略側面図、第２図は接触ロール面
からの比較的接近及び遠隔にある個々の粒子におげろ合
力のベクトルを示す第１図に示した装置の部分拡大図で
ある。 １０・ｅ収集ロール、１１，１３＠・接地、１２・・第
２収集ロール、１４・・供給器、１６゜１７・・高電圧
直流電源、１８．１９・・掻取器、２０・・粒子、２２
．２３・・門口、２４，２６・・イオン放出電極、２７
・・衝撃放出イオン、２８３０・・格子板、３４・・上
部導電シュー１−．３５・・下部導電シュート、３６・
・非導電粒子、３８・・導電粒子、４ｏ・・上部非導電
シュート、４２・・非導電シュート、４３，４５・・非
導電粒子、４４．４６・・ベクトル、４８・・第２供給
シユート、５ｏ・・下部導電シュート。Figure 1 is a partial schematic side view of the apparatus showing the position of the ion emitting electrode relative to the descending flow of particulate material; Figure 2 is the resultant force on individual particles relatively close and remote from the contact roll surface; FIG. 2 is a partially enlarged view of the device shown in FIG. 1 showing vectors of FIG. 10・e collection roll, 11, 13@・ground, 12・・second collection roll, 14・・supplier, 16° 17・・high voltage DC power supply, 18.19・・scraper, 20・・particle , 22
．． 23...Gateway, 24,26...Ion emission electrode, 27
... Shock release ion, 2830... Grid plate, 34... Upper conductive shoe 1-. 35. Lower conductive chute, 36.
- Non-conductive particles, 38... Conductive particles, 4o... Upper non-conductive chute, 42... Non-conductive chute, 43, 45... Non-conductive particles, 44.46... Vector, 48... Second supply chute, 5o: Lower conductive chute.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 粒子材料流を導電成分と非導電成分に分離するイオン衝
撃型電気分離器であって、前記分離器は、前記材料を収
容し、装置に前記材料を指向させる供給シュートとを包
含するものにおいて、流入する材料な捕集ロールの上方
四分円面上に指向させる供給シュートと； 前記捕集ロール局面の一部のまわりに間隔をへたてて配
設され、前記ロール上及び粒子がロール面を離脱した直
下で、イオン衝撃を受ける間隔を画成された複数の電動
イオン放出電極を備え、これにより粒子がイオン放出電
極を通り、収集ロールのまわりを実質的に進行している
間イオン衝撃を受け、非導電粒子は荷電して収集ロール
に向って付勢され、導電材料は電荷を放出して、収集ロ
ールを進行していた時に出発した流路に沿って自由に降
下し続ける格子手段と； 流入する粒子材料が収集ロールとイオン放出電極との間
を通った下方に設置され、これにより、粒子の非導電成
分を片側に降下させ、粒子の導電成分を他側に降下させ
て分離収集させる分離手段とからなることを特徴とする
イオン衝撃型電気分離器。Claims: An ion bombardment electrical separator for separating a stream of particulate material into conductive and non-conductive components, the separator comprising a feed chute for receiving the material and directing the material to the device. a feed chute for directing the incoming material onto the upper quadrant of the collection roll; A plurality of spaced apart motorized ion ejection electrodes are provided above and immediately below the surface of the roll where the particles are subjected to ion bombardment, thereby causing the particles to pass through the ion ejection electrodes and travel substantially around the collection roll. While being bombarded with ions, the non-conductive particles are charged and forced toward the collection roll, and the conductive material releases its charge and is free to follow the flow path it left while traveling through the collection roll. a grating means that continues to descend on the incoming particulate material; placed below the incoming particulate material passing between the collection roll and the ion emitting electrode, thereby causing the non-conductive components of the particles to descend to one side and the conductive components of the particles to the other; An ion impact type electric separator characterized by comprising a separating means that is lowered to the side and separated and collected.