JP2878710B2 - 渦巻きチューブ型分離装置およびその装置によるガス、粒子分離方法 - Google Patents
渦巻きチューブ型分離装置およびその装置によるガス、粒子分離方法Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
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- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
-
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- B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、粒子を含むガスの流れを処理する場合の使
用に適した、ガスから粒子を分離する、または粒子を除
去してガスを清浄化するための分離装置に関する。
用に適した、ガスから粒子を分離する、または粒子を除
去してガスを清浄化するための分離装置に関する。
本発明に関する種類の分離装置は、より明確には、そ
の作用のどの観点に重点が置かれているかによって、渦
巻きチューブ型の粒子回収装置または渦巻きチューブ型
のガス清浄化装置と呼ばれるが、本発明はより詳細には
ガスの清浄化、特に空気の清浄化を意図したものであ
る。従って一般に本明細書においては渦巻きチューブ型
のガス清浄化装置という語が使用されている。
の作用のどの観点に重点が置かれているかによって、渦
巻きチューブ型の粒子回収装置または渦巻きチューブ型
のガス清浄化装置と呼ばれるが、本発明はより詳細には
ガスの清浄化、特に空気の清浄化を意図したものであ
る。従って一般に本明細書においては渦巻きチューブ型
のガス清浄化装置という語が使用されている。
本明細書においては方向を示すために便宜上「上流」
および「下流」という語が使用されているが、それらの
語は使用中の装置を通る流れの通常の方向に関して判断
される。
および「下流」という語が使用されているが、それらの
語は使用中の装置を通る流れの通常の方向に関して判断
される。
より詳細には、本発明は粒子を取り除いてガスを清浄
化し、またはガスから粒子を回収するために、粒子を含
むガスの流れを処理する場合の使用に適した、渦巻きチ
ューブ型のガス清浄化装置または粒子回収装置に関す
る。装置は、使用時に上流端となる一方の末端に注入口
を有する外側の円形チューブ（ここで円形とは横断面が
円形であるという意味である）、該チューブ中の注入口
の下流に軸方向に配置されている渦巻きまたは回転流の
発生装置、渦巻き発生装置の下流の分離域、分離域の下
流にあるチューブの周囲（側壁）の近くにある周囲排出
域、分離域の下流にあるる前記チューブの中心の近くに
ある中心排出域、周囲排出域と中心排出域とを分離する
ために、外側の円形チューブ内に同軸に配置され、分離
域の端に対応する所定の軸方向位置にある上流側には注
入口を有し、下流端には中心排出域用排出手段をもつ内
側の円形抽出チューブ（ここで円形とは横断面が円形で
あるという意味である）、周囲排出域の下流端の近くに
は、周囲排出域用の排出手段を備えている。
化し、またはガスから粒子を回収するために、粒子を含
むガスの流れを処理する場合の使用に適した、渦巻きチ
ューブ型のガス清浄化装置または粒子回収装置に関す
る。装置は、使用時に上流端となる一方の末端に注入口
を有する外側の円形チューブ（ここで円形とは横断面が
円形であるという意味である）、該チューブ中の注入口
の下流に軸方向に配置されている渦巻きまたは回転流の
発生装置、渦巻き発生装置の下流の分離域、分離域の下
流にあるチューブの周囲（側壁）の近くにある周囲排出
域、分離域の下流にあるる前記チューブの中心の近くに
ある中心排出域、周囲排出域と中心排出域とを分離する
ために、外側の円形チューブ内に同軸に配置され、分離
域の端に対応する所定の軸方向位置にある上流側には注
入口を有し、下流端には中心排出域用排出手段をもつ内
側の円形抽出チューブ（ここで円形とは横断面が円形で
あるという意味である）、周囲排出域の下流端の近くに
は、周囲排出域用の排出手段を備えている。
本発明により、前記の種類のガス清浄化装置で粒子を
取除いてガスの流れを清浄化する場合、または前記の種
類の粒子回収装置で粒子を含んだガスの流れから粒子を
回収する場合には、粒子を含むガスの流れを外側の円形
チューブの注入口を経て該チューブ中に軸方向に導入
し、粒子を含むガスの流れを渦巻き発生装置中に導くこ
とにより、該ガスの流れの中に回転流を起こし、回転流
により、粒子を流れの外周に向かって集中させ、粒子の
豊富な流れの部分を該チューブの外周に向かって、周囲
排出域中に導き、粒子の少ない流れの部分をチューブの
中心方向の、中心排出域中に導くことにより、外側の円
形チューブの周囲に末広形を与えることによって、周囲
排出域および中心排出域の上流の流れを末広形にするス
テップが達成される。
取除いてガスの流れを清浄化する場合、または前記の種
類の粒子回収装置で粒子を含んだガスの流れから粒子を
回収する場合には、粒子を含むガスの流れを外側の円形
チューブの注入口を経て該チューブ中に軸方向に導入
し、粒子を含むガスの流れを渦巻き発生装置中に導くこ
とにより、該ガスの流れの中に回転流を起こし、回転流
により、粒子を流れの外周に向かって集中させ、粒子の
豊富な流れの部分を該チューブの外周に向かって、周囲
排出域中に導き、粒子の少ない流れの部分をチューブの
中心方向の、中心排出域中に導くことにより、外側の円
形チューブの周囲に末広形を与えることによって、周囲
排出域および中心排出域の上流の流れを末広形にするス
テップが達成される。
前記末広形は分離域に生ずるようになっている。
前記末広形はチューブの注入口の呼び径と同じ程度の
軸方向距離にわたって生ずる。従ってチューブの呼び径
の約0.5倍ないし約２倍、好適には0.7倍ないし1.5倍の
軸方向距離にわたって生ずる。
軸方向距離にわたって生ずる。従ってチューブの呼び径
の約0.5倍ないし約２倍、好適には0.7倍ないし1.5倍の
軸方向距離にわたって生ずる。
末広形は、流れの面積が約５％ないし200％、好適に
は約15％ないし約60％増加するような度合である。
は約15％ないし約60％増加するような度合である。
末広形の夾角は約2.5°から20°好適には約５°から
約10°である。従って内周面はチューブの軸線と約2.5
から５°の角度を形成する。
約10°である。従って内周面はチューブの軸線と約2.5
から５°の角度を形成する。
好適な方法においては末広形はむしろ分離域と渦巻き
発生装置域のほぼ全体に生じ得る。
発生装置域のほぼ全体に生じ得る。
その場合、末広形の外側の円形チューブの注入口の呼
び径の約１倍から約３倍の軸方向距離にわたって生ず
る。それに応じて流れの面積は約30％から約800％、好
適には約500％から600％増加する。同様に末広形の夾角
は約７°ないし約120°、好適には約15°ないし約60
°、最も好適には約30°である。
び径の約１倍から約３倍の軸方向距離にわたって生ず
る。それに応じて流れの面積は約30％から約800％、好
適には約500％から600％増加する。同様に末広形の夾角
は約７°ないし約120°、好適には約15°ないし約60
°、最も好適には約30°である。
従って本発明の範囲は、前記の、本発明の方法を実行
する場合の使用に適した渦巻きチューブ型のガス清浄化
装置または渦巻きチューブ型の粒子回収装置におよび、
本発明においては周囲排出域および中心排出域の上流に
ある外側の円形チューブの周囲の少なくとも一部が末広
形である。
する場合の使用に適した渦巻きチューブ型のガス清浄化
装置または渦巻きチューブ型の粒子回収装置におよび、
本発明においては周囲排出域および中心排出域の上流に
ある外側の円形チューブの周囲の少なくとも一部が末広
形である。
末広形部分が分離域にある場合もある。
好適な実施例においては渦巻き発生装置の区域および
分離域にある外側の円形チューブの周囲が末広形をして
いる。好適には渦巻き発生装置の周囲も同様に末広形で
ある。その場合、好適には渦巻き発生装置の中央チャイ
ンが末広形であり、渦巻き発生装置の末広形と同じ状態
である。
分離域にある外側の円形チューブの周囲が末広形をして
いる。好適には渦巻き発生装置の周囲も同様に末広形で
ある。その場合、好適には渦巻き発生装置の中央チャイ
ンが末広形であり、渦巻き発生装置の末広形と同じ状態
である。
ここで本発明を、添付の図式的図面を参照して実施例
により説明する。第１図および第２図は、本発明による
ガス清浄化装置の２つの異なる実施例の断面を示す。
により説明する。第１図および第２図は、本発明による
ガス清浄化装置の２つの異なる実施例の断面を示す。
第１図に関しては、渦巻きチューブ型ガス清浄化装置
の１つの実施例は全体として参照番号10により示され
る。装置10は全体として対称な円形で成型された合成プ
ラスチック素材の様々な構成部分で組み立てている。他
の実施例においては、装置は鋼のような耐摩耗性金属、
耐耐食性または非腐食性金属、またはその他同種の他の
素材でも製造できる。
の１つの実施例は全体として参照番号10により示され
る。装置10は全体として対称な円形で成型された合成プ
ラスチック素材の様々な構成部分で組み立てている。他
の実施例においては、装置は鋼のような耐摩耗性金属、
耐耐食性または非腐食性金属、またはその他同種の他の
素材でも製造できる。
装置10は、一般に12で示される外側の円形チューブ、
チューブ12内の一方の末端に向かってきちんとはめ込ま
れている渦巻き発生装置16、および外側の円形チューブ
（以下、外側チューブと記す）12内にチューブ12の反対
側末端に向かって同軸にはめ込まれた内側の円形チュー
ブの形の内側の円形抽出チューブ40を含む。渦巻き発生
装置を有する末端は使用時は上流端になり、反対側の末
端は下流端になる。
チューブ12内の一方の末端に向かってきちんとはめ込ま
れている渦巻き発生装置16、および外側の円形チューブ
（以下、外側チューブと記す）12内にチューブ12の反対
側末端に向かって同軸にはめ込まれた内側の円形チュー
ブの形の内側の円形抽出チューブ40を含む。渦巻き発生
装置を有する末端は使用時は上流端になり、反対側の末
端は下流端になる。
外側チューブ12の前記上流端には注入口14がある。外
側チューブ12は注入口14から全長の一部にわたって平行
に延び、渦巻き発生装置16が配置されている渦巻き発生
域18の範囲を形成する。外側チューブ12の上流端には、
リセス20の形の載置構造がある。
側チューブ12は注入口14から全長の一部にわたって平行
に延び、渦巻き発生装置16が配置されている渦巻き発生
域18の範囲を形成する。外側チューブ12の上流端には、
リセス20の形の載置構造がある。
渦巻き発生装置16は中央コアまたはチャイン26とコア
26の周りにオーガ式に配置されている一対のヘリカルブ
レード28を有する。各ブレードは180°の角度で湾曲す
る。各ブレードの外周は、軸線と57°の角度になってい
る。
26の周りにオーガ式に配置されている一対のヘリカルブ
レード28を有する。各ブレードは180°の角度で湾曲す
る。各ブレードの外周は、軸線と57°の角度になってい
る。
渦巻き発生域18の下流では外側チューブ12の壁は予め
定められた距離にわたって参照番号30の示すように末広
形になる（末広形域）。末広形の夾角は、末広形の壁部
と装置10の軸線との間の角度32の２倍に等しい。角度32
は５°であるから夾角は10°である。
定められた距離にわたって参照番号30の示すように末広
形になる（末広形域）。末広形の夾角は、末広形の壁部
と装置10の軸線との間の角度32の２倍に等しい。角度32
は５°であるから夾角は10°である。
外側チューブは、末広形域30の下流でより急な末広形
になってディフューザウォールを形成する。ディフュー
ザウォールは後により詳細に説明するが、全体として参
照番号34で示される。
になってディフューザウォールを形成する。ディフュー
ザウォールは後により詳細に説明するが、全体として参
照番号34で示される。
外側チューブ12は、参照番号38で示されているよう
に、ディフューザウォール34の下流で平行になる。外側
チューブ12の平行部38中には周囲部分の周りに約120°
の角度で延在する単一排出ポート36がある。
に、ディフューザウォール34の下流で平行になる。外側
チューブ12の平行部38中には周囲部分の周りに約120°
の角度で延在する単一排出ポート36がある。
円形抽出チューブ40は上流端に前縁42によって識別さ
れる注入口をもち、注入口の次には中心流路44があり、
中心流路44はディフューザに融合して円形抽出チューブ
40の排出手段（排出口）48に延在する。
れる注入口をもち、注入口の次には中心流路44があり、
中心流路44はディフューザに融合して円形抽出チューブ
40の排出手段（排出口）48に延在する。
前縁42は装置10の予め定められた軸方向位置にある。
分離域19は渦巻き発生装置の下流端と前縁42との間に形
成される。分離域19は前記のように末広形になっている
ことがわかる。
分離域19は渦巻き発生装置の下流端と前縁42との間に形
成される。分離域19は前記のように末広形になっている
ことがわかる。
分離域19の下流においては、内側の円形抽出チューブ
40と外側チューブ12との間に周囲排出域または掃気域22
が環状に形成される。中心、または主要排出域24は内側
の円形抽出チューブ40によって区画され、形成される。
掃気域22も主要排出域24も分離域19の下流にある。
40と外側チューブ12との間に周囲排出域または掃気域22
が環状に形成される。中心、または主要排出域24は内側
の円形抽出チューブ40によって区画され、形成される。
掃気域22も主要排出域24も分離域19の下流にある。
掃気域22への環状注入口は前縁42の周りに形成され
る。前記環状注入口の下流にわずかな間隔を置いて、内
側の円形抽出チューブ40と一体のリング50が掃気域22中
に突出している。リング50は斜めの前壁52を形成し、該
前壁52は使用時にはは掃気域中の流れを、リング50のク
ラウンの外側に環状に形成されている環状オリフィス54
に向かって収縮させる。
る。前記環状注入口の下流にわずかな間隔を置いて、内
側の円形抽出チューブ40と一体のリング50が掃気域22中
に突出している。リング50は斜めの前壁52を形成し、該
前壁52は使用時にはは掃気域中の流れを、リング50のク
ラウンの外側に環状に形成されている環状オリフィス54
に向かって収縮させる。
末広形の壁部34は、環状オリフィス54の下流の流れに
ついてディフューザのように作用する。
ついてディフューザのように作用する。
内側の円形抽出チューブ40はスピゴット部60を形成
し、スピゴット部60は、必要な場合には下流端に向かっ
て、わずかに先細りになる。スピゴット部60はショルダ
ー62を有し外側方向に延在するフランジで終端する。
し、スピゴット部60は、必要な場合には下流端に向かっ
て、わずかに先細りになる。スピゴット部60はショルダ
ー62を有し外側方向に延在するフランジで終端する。
スピゴット部60は外側チューブ12の末端部64内にきち
んとはめ込まれ、外側チューブ12の末端66はショルダー
62と当接する。
んとはめ込まれ、外側チューブ12の末端66はショルダー
62と当接する。
このように内側の円形抽出チューブ40は外側チューブ
12に対して同軸かつ軸方向に配置されている。内側の円
形抽出チューブ40は、掃気域22が制限れないように上流
方向にカンチレバー式に延在する。従って環状オリフィ
ス54を含む掃気域22中の流路が連続的になる。
12に対して同軸かつ軸方向に配置されている。内側の円
形抽出チューブ40は、掃気域22が制限れないように上流
方向にカンチレバー式に延在する。従って環状オリフィ
ス54を含む掃気域22中の流路が連続的になる。
使用時には粒子の含むガスの流れは注入口14により外
側チューブ12中に導入される。流れが渦巻き発生域18中
を移動する間、流れには渦巻き発生装置16により回転流
が生ずる。回転流は、分離域19に入ると、末広形32によ
り許容されるように外側方向に拡散する。
側チューブ12中に導入される。流れが渦巻き発生域18中
を移動する間、流れには渦巻き発生装置16により回転流
が生ずる。回転流は、分離域19に入ると、末広形32によ
り許容されるように外側方向に拡散する。
流れの回転の性質により、流れの中のガスよりも重い
粒子に遠心力が作用して粒子を外側方向に移動させて流
れの外周方向に集中させる。粒子は末広形32により、分
離域が平行な場合よりも更に半径方向外側に移動するこ
とができる。末広形32は流れを減速させ、動圧を減少さ
せて流れの中に静圧を増加させる二次的なディーフュー
ザー作用をもっている。
粒子に遠心力が作用して粒子を外側方向に移動させて流
れの外周方向に集中させる。粒子は末広形32により、分
離域が平行な場合よりも更に半径方向外側に移動するこ
とができる。末広形32は流れを減速させ、動圧を減少さ
せて流れの中に静圧を増加させる二次的なディーフュー
ザー作用をもっている。
流れが減速させることによって外側チューブ12の摩耗
が改善され、このことは特に研磨粒子の場合に重要であ
る。
が改善され、このことは特に研磨粒子の場合に重要であ
る。
全体として粒子は流れの外周部中に集中し、換言すれ
ば流れの外周部で粒子は豊富であり、流れの中心部では
粒子が少ない。
ば流れの外周部で粒子は豊富であり、流れの中心部では
粒子が少ない。
粒子が豊富な、流れの外周部が掃気域22中に流入する
と、まず斜めの前壁52沿いに環状オリフィス54中で収縮
されつつ加速され、その後ディフューザの壁部34沿いに
減速される。粒子が豊富な流れの部分はプレナム56中に
移動し、そこから排出手段（排出ポート）36を経て排出
される。
と、まず斜めの前壁52沿いに環状オリフィス54中で収縮
されつつ加速され、その後ディフューザの壁部34沿いに
減速される。粒子が豊富な流れの部分はプレナム56中に
移動し、そこから排出手段（排出ポート）36を経て排出
される。
粒子の少ない流れの部分は、前縁42を経て中央の、ま
たは主要排出域に注入され、ディフューザ中で拡散さ
れ、排出口48を経て排出される。
たは主要排出域に注入され、ディフューザ中で拡散さ
れ、排出口48を経て排出される。
「削除」と呼ばれる粒子の豊富な流れに対する粒子の
少ない流れの質量またはボリュームの割合は、一方では
注入口14の注入圧力と排出ポート36の下流の圧力、他方
では注入口14と排出口48の下流との圧力の割合を制御す
ることによって制御されることがわかる。
少ない流れの質量またはボリュームの割合は、一方では
注入口14の注入圧力と排出ポート36の下流の圧力、他方
では注入口14と排出口48の下流との圧力の割合を制御す
ることによって制御されることがわかる。
前記の分離域19中の末広形32は、掃気域22中の粒子を
より集中させる作用をもつことが認められる。
より集中させる作用をもつことが認められる。
壁部34で形成されるディフューザ域中では、分離域19
中の２次的作用と同様、動圧が失われ、静圧が得られ
る。前記のように動圧が失われて静圧が得られることに
より、注入口14とプレナム56との間の圧力降下が減少
し、それによりエネルギー消費の点から装置10の効率は
上がる。
中の２次的作用と同様、動圧が失われ、静圧が得られ
る。前記のように動圧が失われて静圧が得られることに
より、注入口14とプレナム56との間の圧力降下が減少
し、それによりエネルギー消費の点から装置10の効率は
上がる。
同様に、中心流路44中のディフューザは、動圧を失っ
て静圧を得、それにより、注入口14と排出口48との間の
圧力降下が減少し、エネルギー消費の点からは装置10の
効率は上がる。
て静圧を得、それにより、注入口14と排出口48との間の
圧力降下が減少し、エネルギー消費の点からは装置10の
効率は上がる。
末広形の夾角が７°、外側のチューブの内径が18mm、
全長が60mm、渦巻き発生域の長さが20mm、渦巻きの角度
が180°、および中心オリフィス70の内径が10mmであ
り、また圧力降下の合計が標準水位計で４インチ（約1k
Pa）かつ空気の流れが毎秒4.6グラムで作用する第２図
の全体的な形状の試験標本において、ACコースダストの
場合、ダスト除去の質量効率の合計は約97％であり、10
0％の削除、すなわち掃気流が全くない場合に前記効率
が生じた。
全長が60mm、渦巻き発生域の長さが20mm、渦巻きの角度
が180°、および中心オリフィス70の内径が10mmであ
り、また圧力降下の合計が標準水位計で４インチ（約1k
Pa）かつ空気の流れが毎秒4.6グラムで作用する第２図
の全体的な形状の試験標本において、ACコースダストの
場合、ダスト除去の質量効率の合計は約97％であり、10
0％の削除、すなわち掃気流が全くない場合に前記効率
が生じた。
同じ標本に関して、90％の削除で作用する場合、主流
（主要排出域中の流れ）中の圧力降下の合計は標準水位
計で４インチ（約1kPa）、空気の流れは毎秒4.6グラム
であり、分離効率は98％以上であった。
（主要排出域中の流れ）中の圧力降下の合計は標準水位
計で４インチ（約1kPa）、空気の流れは毎秒4.6グラム
であり、分離効率は98％以上であった。
両試験はACコースダストで行った。
第２図に関しては、本発明による渦巻きチューブ型ガ
ス清浄化装置の別の実施例が全体として参照番号110で
示される。実施例は一般に第１図の装置10と似ているの
で説明は繰返さない。同様の番号は同様の部品を指す。
ス清浄化装置の別の実施例が全体として参照番号110で
示される。実施例は一般に第１図の装置10と似ているの
で説明は繰返さない。同様の番号は同様の部品を指す。
装置110は、１つの重要な点において装置10と異な
る。外側の円形チューブ112は注入口114から環状オリフ
ィス154と排出ポート136との中間の位置まで末広形であ
る。本発明の末広形は一定不変で、約30°である。渦巻
き発生装置116の周囲は、それに応じて末広形となる。
る。外側の円形チューブ112は注入口114から環状オリフ
ィス154と排出ポート136との中間の位置まで末広形であ
る。本発明の末広形は一定不変で、約30°である。渦巻
き発生装置116の周囲は、それに応じて末広形となる。
渦巻き発生装置116のコアまたはチャイン126も、一般
に外側の円形チューブ112とほぼ同じ角度で末広形であ
る。
に外側の円形チューブ112とほぼ同じ角度で末広形であ
る。
末広形の夾角が14°、外側のチューブの内径が18mm、
全長が60mm、渦巻き発生域の長さが20mm、渦巻きの角度
が180°、末広形の全長が40mm、および中央オリフィス
の内径が約12.5mm、すなわち10mmの直径よりも56％大き
な流れ面積であり、また圧力降下の合計が標準水位計で
3.4インチ（約0.85KPa）かつ空気の流れが毎秒５グラム
で作用する第２図の一般的な形状の試験標本において、
ACコースダストの場合、ダスト除去の質量効率の合計は
約98％データあり、100％の削除、すなわち掃気流が全
くない場合に前記効率が生じた。
全長が60mm、渦巻き発生域の長さが20mm、渦巻きの角度
が180°、末広形の全長が40mm、および中央オリフィス
の内径が約12.5mm、すなわち10mmの直径よりも56％大き
な流れ面積であり、また圧力降下の合計が標準水位計で
3.4インチ（約0.85KPa）かつ空気の流れが毎秒５グラム
で作用する第２図の一般的な形状の試験標本において、
ACコースダストの場合、ダスト除去の質量効率の合計は
約98％データあり、100％の削除、すなわち掃気流が全
くない場合に前記効率が生じた。
同じ標本に関して、90％の削除で作用する場合、主流
中の圧力降下の合計は標準水位で3.4インチ（約0.85KP
a）、空気の流れは毎秒５グラム、分離効率は98％以上
であった。
中の圧力降下の合計は標準水位で3.4インチ（約0.85KP
a）、空気の流れは毎秒５グラム、分離効率は98％以上
であった。
両試験はACコースダストであった。
注入口の直径が50mm、末広形の夾角が30°、全長が16
0mm、および中央オリフィスの内径が40mmであり、また
圧力降下の合計が標準水位計2.8インチ（約0.7KPa）か
つ空気の流れが毎秒30グラムで作用する第２図の一般的
な形状の別の試験標本において、ACコースダストの場
合、ダスト除去の質量効率の合計は約91％であり、100
％の削除、すなわち掃気流が全くない場合に前記効率が
生じた。
0mm、および中央オリフィスの内径が40mmであり、また
圧力降下の合計が標準水位計2.8インチ（約0.7KPa）か
つ空気の流れが毎秒30グラムで作用する第２図の一般的
な形状の別の試験標本において、ACコースダストの場
合、ダスト除去の質量効率の合計は約91％であり、100
％の削除、すなわち掃気流が全くない場合に前記効率が
生じた。
同じ標本に関して、90％の削除で作用する場合、中間
の粒子サイズである86ミクロンのアルミナを使用する
と、主流中の圧力降下の合計は標準水位計で2.8インチ
（約0.7KPa）、空気の流れは毎秒30グラムであり、分離
効率は99.7％であった。
の粒子サイズである86ミクロンのアルミナを使用する
と、主流中の圧力降下の合計は標準水位計で2.8インチ
（約0.7KPa）、空気の流れは毎秒30グラムであり、分離
効率は99.7％であった。
発明者は、本発明に関する種類の分離装置の多数の態
様に創意に富む貢献をした。本発明はそのような１つの
態様、すなわち末広形の流れに重点を置いている。本発
明の特徴は、本発明者が出願中の他の発明において強調
している特徴とともに、多数の長所をもたらした。以下
において、本発明が貢献したそれらの特徴を特に説明す
る。本発明の特徴のみが、必ずしも前記長所の唯一の要
因でないことが分る。
様に創意に富む貢献をした。本発明はそのような１つの
態様、すなわち末広形の流れに重点を置いている。本発
明の特徴は、本発明者が出願中の他の発明において強調
している特徴とともに、多数の長所をもたらした。以下
において、本発明が貢献したそれらの特徴を特に説明す
る。本発明の特徴のみが、必ずしも前記長所の唯一の要
因でないことが分る。
第２図の実施例の長所は、第１図の実施例の長所と一
般に似ているが、かなりの程度まで、一般に末広形がよ
り長く、また一般に末広形の角度がより大きいことによ
り末広形が拡大されている。
般に似ているが、かなりの程度まで、一般に末広形がよ
り長く、また一般に末広形の角度がより大きいことによ
り末広形が拡大されている。
発明者は、渦巻き発生域（の前端）で末広形が始まる
ことにより、第１図の実施例よりも大きな角度の末広形
が許容されることを発見した。
ことにより、第１図の実施例よりも大きな角度の末広形
が許容されることを発見した。
発明者はまた、速度の軸方向成分に対する速度の渦巻
きまたは回転成分の割合（「渦巻きの数」とも呼ばれ
る）は、末広形域の半径に正比例することを発見した。
従って、末広形により流速の両成分の絶対値が減少する
けれども、渦巻きの数は増加する。
きまたは回転成分の割合（「渦巻きの数」とも呼ばれ
る）は、末広形域の半径に正比例することを発見した。
従って、末広形により流速の両成分の絶対値が減少する
けれども、渦巻きの数は増加する。
末広形タイプのガス清浄化装置を、末広形の装置の装
置の大きな方の直径に等しい直径をもつ平行タイプの装
置に比較した場合、外周方向への粒子の集中が速くなる
結果、（末広形装置中の）渦巻きが初めの段階でずっと
激しくなり、それにより分離が増進される。外周方向へ
の粒子の集中が強化されると、分散効率を犠牲にせず
に、より大きな直径の注入口を使用する選択が可能とな
ることが重要である。より大きな直径の注入口は圧力降
下およびその結果としてエネルギー消費に重要で有益な
影響を与える。
置の大きな方の直径に等しい直径をもつ平行タイプの装
置に比較した場合、外周方向への粒子の集中が速くなる
結果、（末広形装置中の）渦巻きが初めの段階でずっと
激しくなり、それにより分離が増進される。外周方向へ
の粒子の集中が強化されると、分散効率を犠牲にせず
に、より大きな直径の注入口を使用する選択が可能とな
ることが重要である。より大きな直径の注入口は圧力降
下およびその結果としてエネルギー消費に重要で有益な
影響を与える。
従って発明者は、低い圧力降下で高い分離効率を要求
される情況下では、末広形タイプの分離装置が平行タイ
プの装置よりも有利な設計となることを発見した。
される情況下では、末広形タイプの分離装置が平行タイ
プの装置よりも有利な設計となることを発見した。
末広形の装置を、より小さな直径の平行な装置と比較
した場合、低い軸方向速度の成分によって滞留時間が長
くなるため、渦巻きの絶対成分が低いにもかかわらず、
分離効率は良好に保たれる。
した場合、低い軸方向速度の成分によって滞留時間が長
くなるため、渦巻きの絶対成分が低いにもかかわらず、
分離効率は良好に保たれる。
末広形装置の主な長所は、浸食または摩耗に対して重
要な利益を有することである。浸食は速度に比例し、そ
の指数は３よりも大きい。
要な利益を有することである。浸食は速度に比例し、そ
の指数は３よりも大きい。
発明者は、特に第２図の型の末広形の分離装置が主要
な分離装置、または一組の分離装置の１つの段階として
有利に利用できると考える。末広形の分離装置は、それ
に匹敵する性能の平行装置よりも妨害を受けにくい。簡
単に言えば、布きれまたは紙きれのような詰まる可能性
のある物体が流れの中に存在する場合、概してそれは装
置を、より詳細には周囲排出域を通過することがわかっ
ている。
な分離装置、または一組の分離装置の１つの段階として
有利に利用できると考える。末広形の分離装置は、それ
に匹敵する性能の平行装置よりも妨害を受けにくい。簡
単に言えば、布きれまたは紙きれのような詰まる可能性
のある物体が流れの中に存在する場合、概してそれは装
置を、より詳細には周囲排出域を通過することがわかっ
ている。
発明者は、本発明による分離装置が、一般に周囲排出
域中の100％削除、すなわちガスの流れがほぼ全くない
状態で十分に作用し得ることを発見した。100％の削除
は実際に周囲排出域の排出手段を閉鎖室と連絡すること
より達成される。閉鎖室は、時々粒子を除去するために
閉鎖室を空にすることを可能にする装置をもつ。これに
より通常、分離効率がわずかに悪くなるが、掃気流の処
理が非常に単純化されるという大きな利点がある。除去
された粒子のみが処理されればよいだけで、濾過作用の
ような処理をしなければならない掃気ガス流はない。こ
れには有益なコスト上の意味がある。
域中の100％削除、すなわちガスの流れがほぼ全くない
状態で十分に作用し得ることを発見した。100％の削除
は実際に周囲排出域の排出手段を閉鎖室と連絡すること
より達成される。閉鎖室は、時々粒子を除去するために
閉鎖室を空にすることを可能にする装置をもつ。これに
より通常、分離効率がわずかに悪くなるが、掃気流の処
理が非常に単純化されるという大きな利点がある。除去
された粒子のみが処理されればよいだけで、濾過作用の
ような処理をしなければならない掃気ガス流はない。こ
れには有益なコスト上の意味がある。
第１図および第２図は、本発明によるガス清浄化装置の
２つの異なる実施例の断面を示す。 10,110……渦巻きチューブ型のガス清浄化装置 12,112……外側の円形チューブ 14,114……注入口 16,116……渦巻き発生装置 18……渦巻き発生域、19……分離域 20……リセス、22……掃気域 24……主要排出域 26,126……コアまたはチャイン 28……ヘリカムブレード 30……末広形域 32……末広形域と装置10の軸線との間の角度 34……ディフューザ壁部 38……平行部 40……内側の円形抽出チューブ 42……前縁、44……中心流路 48……40の排出口、50……リング 52……前壁 54,154……環状オリフィス 56……プレナム、60……スピゴット部 62……ショルダー、136……排出ポート 154……環状オリフィス
２つの異なる実施例の断面を示す。 10,110……渦巻きチューブ型のガス清浄化装置 12,112……外側の円形チューブ 14,114……注入口 16,116……渦巻き発生装置 18……渦巻き発生域、19……分離域 20……リセス、22……掃気域 24……主要排出域 26,126……コアまたはチャイン 28……ヘリカムブレード 30……末広形域 32……末広形域と装置10の軸線との間の角度 34……ディフューザ壁部 38……平行部 40……内側の円形抽出チューブ 42……前縁、44……中心流路 48……40の排出口、50……リング 52……前壁 54,154……環状オリフィス 56……プレナム、60……スピゴット部 62……ショルダー、136……排出ポート 154……環状オリフィス
フロントページの続き (72)発明者 ピエール デ ヴィラース 南アフリカ共和国 トランスヴァール プロヴィンス ハートビースポール シ ョエマンスヴィール クイパー ストリ ート 118 (72)発明者 マーテイン コルネリス ヴァン ディ ッケン 南アフリカ共和国 トランスヴァール プロヴィンス プレトリア マガリース クリュン オンガーズ ストリート 165 (56)参考文献 特許2825529（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭54−4106（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 45/12 B04C 3/00
Claims (8)
- 【請求項１】ガス清浄化装置中で粒子を除去して粒子を
含むガスの流れを清浄化し、または粒子回収装置中で粒
子を含むガスの流れから粒子を回収する方法であって、
前記装置は、 使用時に上流端になる一方の端部の注入口と、使用時に
下流端になる他方の端部とを有し、前記注入口から所定
の軸方向距離を通して15°ないし60°の爽角で末広形に
連続的に発散して下流に延びる連続的に末広がりになる
部分を有する外側の円形チューブと、 該チューブ中の注入口の下流の渦巻き発生域に軸方向に
配置されている渦巻きまたは回転流の発生装置と、 渦巻き発生域の下流にあって、前記渦巻き発生域の軸方
向長さとの和が前記所定の軸方向距離以下である軸方向
長さを有する分離域と、 分離域の下流にある前記チューブの周囲の近くにある周
囲排出域と、 分離域の下流にある前記チューブの中心軸の近くにある
中心排出域と、 周囲排出域と中心排出域を分離するために外側の円形チ
ューブ内に同軸に配置され、分離域の端に対応する所定
の軸方向の位置に位置する上流端にある注入口と、中心
排出域の下流端に中心排出域用の排出手段とを有し、上
流側が外側の円形チューブと協働して周囲排出域の環状
流注入口を形成する、内側の円形抽出チューブと、 内側の円形抽出チューブを上流方向へカンチレバー式に
支持するように、かつ、周囲排出域の注入口が周方向に
連続で周方向に途切れがない構造になるように、内側の
円形抽出チューブの下流端において外側の円形チューブ
に対して内側の円形抽出チューブを位置決めする位置決
め手段と、 周囲排出域の下流端の近くの、周囲排出域用の排出手段
を備え、 前期方法は、 粒子を含むガスの流れを、外側の円形チューブの注入口
を経て該チューブ中に軸方向に導入する工程と、 粒子を含むガスの流れを渦巻き発生装置中を通って導く
ことにより前記ガスの流れに回転流を誘起させる工程
と、 回転流により粒子を流れの外周に向かって集中させる工
程と、 粒子を豊富に含んでいる流れの部分を外側の円形チュー
ブの周囲域に向って周囲排出域中に導く工程と、 粒子の少ない流れの部分を外側の円形チューブの中心へ
向って中心排出域中に導く工程と、 外側の円形チューブの前記連続的に末広がりになる部分
に沿って15°ないし60°の発散する爽角で流れを末広が
りに発散させる工程 とを有する粒子を含むガスの流れを清浄化し、または粒
子を含むガスの流れから粒子を回収する方法。 - 【請求項２】前記流れを外側の円形チューブの注入口の
呼び径の約１倍ないし約３倍の軸方向距離にわたって発
散させる工程を含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記流れを、外側の円形チューブの注入口
の流れの面積より約30％ないし約800％だけ大きい流れ
の面積に発散させる工程を含む、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項４】粒子を含むガスを清浄にし、または該ガス
から粒子を回収するために、粒子を含むガスの流れを処
理する場合の使用に適した渦巻きチューブ型ガス清浄装
置または渦巻きチューブ型粒子回収装置であって、 使用時に上流端になる一方の端部に注入口と、使用時に
下流端になる他方の端部とを有し、前記注入口から所定
の軸方向距離を通して15°ないし60°の爽角で末広形に
連続的に発散して下流に延びる連続的に末広がりになる
部分を有する外側の円形チューブと、 該チューブ中の注入口の下流の渦巻き発生域に軸方向に
配置されている渦巻きまたは回転流の発生装置と、 渦巻き発生域の下流にあって、前記渦巻き発生域の軸方
向長さとの和が前記所定の軸方向距離以下である軸方向
長さを有する分離域と、 分離域の下流にある前記チューブの周囲の近くにある周
囲排出域と、 分離域の下流にある前記チューブの中心軸の近くにある
中心排出域と、 周囲排出域と中心排出域を分離するために外側の円形チ
ューブ内に同軸に配置され、分離域の端に対応する所定
の軸方向の位置に位置する上流側にある注入口と、中心
排出域の下流端に中心排出域用の排出手段とを有し、上
流端が外側の円形チューブと協働して周囲排出域の環状
流注入口を形成する、内側の円形抽出チューブと、 内側の円形抽出チューブが上流方向へカンチレバー式に
延びるように、かつ、周囲排出域の注入口が周方向に連
続で周方向に途切れがない構造になるように、内側の円
形抽出チューブの下流端において外側の円形チューブに
対して内側の円形抽出チューブを位置決めする位置決め
手段と、 周囲排出域の下流端の近くの、周囲排出域用の排出手段
と を備えている渦巻きチューブ型ガス清浄装置または渦巻
きチューブ型粒子回収装置。 - 【請求項５】前記連続的に末広がりになる部分の長さは
外側の円形チューブの注入口の呼び径の約１倍ないし約
３倍である請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】分離域の下流端における流れの面積は外側
の円形チューブの注入口の流れの面積より約30％ないし
約800％だけ大きい、請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】回転流の発生装置の周面は、前記末広がり
に対応して末広がりである、請求項４に記載の装置。 - 【請求項８】回転流の発生装置のチャインが、前記末広
がりに対応して末広がりである、請求項７に記載の装
置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA883923 | 1988-06-02 | ||
| ZA88/3923 | 1989-02-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0278412A JPH0278412A (ja) | 1990-03-19 |
| JP2878710B2 true JP2878710B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1139381A Expired - Lifetime JP2878710B2 (ja) | 1988-06-02 | 1989-06-02 | 渦巻きチューブ型分離装置およびその装置によるガス、粒子分離方法 |
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| JP (1) | JP2878710B2 (ja) |
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| AR (1) | AR243781A1 (ja) |
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| AU (1) | AU621894B2 (ja) |
| BR (1) | BR8902557A (ja) |
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| ES (1) | ES2068217T3 (ja) |
| FI (1) | FI89561C (ja) |
| FR (1) | FR2632216B1 (ja) |
| GB (1) | GB2220873B (ja) |
| IE (1) | IE62666B1 (ja) |
| IL (1) | IL90501A (ja) |
| IT (1) | IT1229432B (ja) |
| MX (1) | MX173428B (ja) |
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| PT (1) | PT90737B (ja) |
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