まとめ
フラッダブルおよびフラッシャブルパウダーは固体というよりも液体に近い挙動を示すため、特有の課題が生じます。
粉末ロータリーバルブサイズ感。これらの粉末をロータリー エアロック フィーダーで処理すると、ローター ポケットから粉体が流れ出し、ハウジングに溢れ、制御不能な排出が発生して計量精度が損なわれる可能性があります。適切なサイジングには、浸水特性を理解し、正しいローター形状を選択し、粉体の流れを遮断する設計機能を適用する必要があります。このガイドでは、信頼性の高い計量を維持し、フラッディングを防止するために、フラッダブルおよびフラッシュ可能な粉体用の粉体ロータリー バルブのサイズを決定する方法について説明します。
フラッダブルおよびフラッシャブルパウダーとは何ですか
浸出性粉末は、振動、通気、またはわずかな圧力変化を受けると安息角を失い、液体のように流れるバルク固体です。一般的な例には、ヒュームドシリカ、沈降炭酸カルシウム、二酸化チタン、カーボンブラック、および細かく粉砕した小麦粉が含まれます。これらの材料は、粒子サイズが非常に細かく、通常は 100 ミクロン未満で、嵩密度が 1 立方センチメートルあたり 0.1 ～ 0.4 グラムの範囲にあります。
フラッシャブルパウダーは、非常に小さな隙間を通過するまで空気圧で輸送または流動化できる材料です。フラッシング可能な粉末が粉末ロータリー バルブのローター ポケットに入った場合、安定した堆積に沈降しません。代わりに、それは流動化されたままで、ローター先端とハウジングボアの間の隙間を通って連続的に流れます。この現象をフラッシングといいます。粉末は本質的に、水がふるいを通過するようにバルブを通って漏れ、意図した計量動作を完全に回避します。
フラッディングとフラッシングの背後にある物理的メカニズムはエアレーションです。粉末内に空気が混入すると、個々の粒子が分離され、粒子間の摩擦が減少します。粉末は、粒状固体ではなく、濃密相流体として動作します。ロータリー エアロック フィーダーでは、バルブ間の差圧によって入口から空気が上方に引き込まれ、ローターの上で粉体が流動化します。流動化すると、粉末はバルブハウジングに溢れ、利用可能な経路を通って逃げます。
粉末が単にフラッディング可能であるか、積極的にフラッシング可能であるかを理解することで、サイジングのアプローチが決まります。浸出性粉末には流動化を防ぐための制限が必要です。フラッシャブルパウダーには、最も微細な粒子の通過をさえブロックする確実なシール機構が必要です。どちらの条件も、パウダー ロータリー バルブのサイジング プロセス中に細心の注意を払う必要があります。
浸水性粉末にとって正しいサイジングが重要な理由
サイズの決定
ロータリーバルブ浸水可能な粉末または流せる粉末を誤って使用すると、標準的なメンテナンス方法では解決できない運用上の問題が発生します。その結果は、製品の品質、安全性、および機器の完全性に影響を与えます。
計量精度の低下
ロータリー エアロック フィーダーの主な機能は、体積計量です。浸水性粉末が液体のように流れると、ローターのポケットは予想どおりに満たされません。曲線因子はサイクルごとに大きく変動します。安定した粉末用のサイズのバルブは、浸水性材料を扱う場合、設定値より 50% 多いか少ない材料を供給する可能性があります。この変動により、バッチの一貫性が損なわれ、添加剤が過剰に摂取され、再処理または廃棄しなければならない仕様外の製品が生成されます。
制御されない放電と浸水
フラッシング可能なパウダーがローター先端の隙間を通る経路を見つけると、ローターを完全にバイパスする連続的な流れが生成されます。バルブは基本的にオープンパイプになります。空気圧搬送システムでは、この制御されていない排出により上流のホッパーが加圧され、粉塵が作業スペースに吹き込まれ、可燃性粉塵爆発を引き起こす可能性があります。フローを止める唯一の方法はシステム全体をシャットダウンすることであり、コストのかかる計画外のダウンタイムが発生します。
圧縮によるローターの詰まり
逆説的ですが、浸水性の粉末もローターの詰まりを引き起こす可能性があります。流動化した粉末がローターの先端とハウジングの穴の間で絞られると、圧力下で微粒子が固形の塊に固まります。この圧縮によって多大な抵抗が生じ、駆動モーターが停止します。カップリングが切断されたり、過負荷が発生するとモーターがトリップしたりします。現場に到着したメンテナンス技術者は、ほとんど石のような硬さの素材でローターがしっかりと固定されているのを発見しました。
シールの劣化とベアリングの故障
浸水性粉末は、最小の隙間に浸透する不思議な能力を持っています。粉体がローターの先端を通過すると、シャフトを覆い、シャフトシールに向かって移動します。標準的なリップシールはすぐに使い果たされてしまいます。粉末がベアリングのキャビティに入ると、グリースが汚染され、ベアリングは予想される数年ではなく数週間以内に故障します。適切なバルブのサイズと設計機能により、この移行が発生源で防止されます。
安全性と清掃上の危険性
フラッディングパウダーロータリーバルブから放出される粉塵は、清掃の悪夢や健康被害を引き起こします。ヒュームドシリカのような微粉末は呼吸器に危険を与えます。カーボンブラックは表面を滑りやすくし、滑って転倒による怪我を引き起こします。さらに、空気中の可燃性粉塵は、安全規制に違反する爆発の危険を引き起こします。適切なバルブ サイズによって浸水性粉末を制御することは、単に操作上の優先事項ではなく、基本的な安全要件です。
フラッディング可能な粉体およびフラッシング可能な粉体用のロータリー バルブのサイズを決定する方法
浸水可能な粉体用の粉体ロータリー バルブのサイズ設定には、標準的な用途とは異なるルールが必要です。次の方法論により、フラッディングを防止し、精度を維持し、信頼性の高い動作を保証します。
ステップ 1 洪水特性の決定
バルブのサイズを決定する前に、標準的な試験方法を使用して粉末の特性を評価します。ジェニケせん断試験は、流動関数を決定し、予想されるホッパー圧力下で粉末が浸水可能かどうかを特定します。出湯密度を曝気密度で割ることによって計算されるハウスナー比は、浸水性を示します。ハウスナー比が 1.4 を超える場合、粉末の浸水性が高いことを示唆しています。流せる材料の場合は、粒度分布を測定します。 45 ミクロン未満の粒子が 50% 以上含まれる材料は、フラッシング動作の候補となります。このデータは、その後のすべてのサイズ決定に影響を与えます。
ステップ 2 小さいローター直径を選択します
直感に反しますが、多くの場合、ローター直径が小さいほど、浸水性粉末の使用により優れた性能を発揮します。大型ローターはバケツのように機能する大きなポケット容積を作り、流動化した粉末をすくい上げて運びます。ローターが小さく、ポケットが浅いため、粉末がポケット内で流動化したままになる可能性が減少します。理論的にプロセス能力がより大きなバルブに対応できる場合でも、浸水性の高い粉末に推奨される最大ローター直径は、通常 DN150 または DN200 です。複数の小さなバルブを並列に使用すると、1 つの大きなバルブよりも優れた制御が可能になります。
ステップ 3 ローター速度を下げる
ローター速度が遅いことは、浸水可能な粉体を取り扱う場合に非常に重要です。高速により遠心力が発生し、流動化した粉末がハウジングの壁に投げつけられ、フラッシングが促進されます。また、粉末に空気を含ませたままにする乱流も生成します。浸水性粉末の推奨ローター速度は、毎分 5 ～ 15 回転の範囲ですが、自由流動性顆粒の標準回転数は毎分 20 ～ 40 回転です。速度が遅いため、粉末はポケット内で脱気され、重力によってきれいに排出されます。
ステップ 4 浅いポケット ローターを指定する
深いローターポケットは、空気が循環できる大きな体積を提供し、粉末の流動化を促進します。深さがローター直径の 30 ～ 40% に等しい浅いポケット ローターは、この影響を最小限に抑えます。粉末は浅いポケットの底に素早く沈降し、浮遊したままになることなく排出されます。また、ポケットが浅いため、バルブ内の粉末の滞留時間が短縮され、流動化気流への曝露が制限されます。
ステップ 5 吸気口の上に通気ポートを組み込む
入口シュートの上に設置された通気ポートは、浸水の原因となる圧力を軽減します。流動化した粉体がバルブに入ると、置換された空気は上方に逃げる必要があります。通気口がない場合、この空気によってホッパーが加圧され、より多くの粉末がバルブに押し込まれ、フィードバック ループが形成されます。フィルターバッグを備えた適切なサイズの通気ポートは、置換された空気が大気中に逃げたり集塵機に戻ったりするための低抵抗経路を提供することで、このループを断ち切ります。ベント面積は、ローターのスイープ面積の少なくとも 10% である必要があります。
ステップ 6 クリアランスが狭い調整可能なチップ ローターを使用する
フラッシャブルパウダーの場合、ローター先端とハウジングボアの間の環状ギャップを最小限に抑える必要があります。標準クリアランス 0.15 ～ 0.25 ミリメートルでは、フラッシュする材料には不十分です。調整可能なチップローターにより、クリアランスを 0.05 ～ 0.10 ミリメートルまで細かく設定できます。磨耗が発生するとチップを前進させることができ、サービス間隔全体にわたってしっかりとしたシールを維持します。精密に機械加工されたハウジングのボアと組み合わせることで、この狭いクリアランスが水に流せる粉末の侵入経路をブロックします。
ステップ 7 ブロースルー設計を検討する
深刻な浸水用途では、ブロースルーロータリーエアロックフィーダーが唯一の実行可能な解決策になる可能性があります。この設計では、搬送空気がローターポケットを直接通過し、粉体を継続的に掃き出します。空気の速度により粉末が浮遊状態に保たれ、粉末が沈降したり後方に溢れたりするのを防ぎます。ブロースルーバルブは、粉ミルク、ココア、特定の医薬品などの粘着性のある浸水性粉末に特に効果的です。
ステップ 8 ドロップスルーリストリクタープレートを追加します
ドロップスルー バルブの入口に取り付けられたリストリクター プレートは、粉体の流れに利用できる断面積を制限する機械的バリアを作成します。開口部の減少により質量流量が制限され、バルブが過剰になるのを防ぎます。リストリクタープレートを調整して送り速度を微調整できます。この単純な機械的ソリューションは見落とされがちですが、浸水しやすい材料には非常に効果的です。
応用例
オランダの塗料顔料工場では、かさ密度 0.08 グラム/立方センチメートル、ハウスナー比 1.6 のヒュームド シリカを扱っていました。既存の DN300 粉末ロータリー バルブは継続的に浸水し、不安定な投与量を供給し、バッチの一貫性を損なっていました。 Doebritz はバルブを、浅いポケット ローター、0.08 ミリメートルのクリアランスに設定された調整可能なタングステン カーバイド チップ、集塵機への戻り空気ラインを備えたベント ポートを備えた DN150 ロータリー エアロック フィーダーに置き換えました。ローター速度は毎分 8 回転に低下しました。設置後、線量精度はプラスまたはマイナス 15 パーセントからプラスまたはマイナス 2 パーセントに向上しました。洪水は完全に止まり、工場では毎週 12 時間かかっていた清掃労働がなくなりました。
よくある質問
フラッダブルパウダーとフラッシャブルパウダーの違いは何ですか
フラッダブルパウダーは、空気を含ませると液体のように流れますが、脱気すると沈殿する可能性があります。フラッシャブルパウダーは、エアレーションなしでも小さな隙間を積極的に通過し、微細な隙間から漏れるガス流動固体のように振る舞います。
浸水性粉末に標準のロータリーバルブを使用できますか?
深いポケットと広いクリアランスを持つ標準バルブは浸水します。浅いポケット、より狭いクリアランス、減速された速度などの変更により、標準バルブを適応させることもできますが、専用に構築された浸水可能な粉末バルブの方が大幅に優れた性能を発揮します。
ローターの速度が浸水にどのように影響するか
ローター速度が高くなると、乱流と遠心力が増加し、どちらも流動化を促進します。速度を毎分 5 ～ 15 回転に下げると、粉体が脱気されてきれいに排出され、浸水のリスクが軽減されます。
流せる粉末に推奨されるクリアランスはどれくらいですか
流せる材料の場合、クリアランスは 0.05 ～ 0.10 ミリメートルである必要があります。これには、調整可能なチップローターと精密に機械加工されたハウジングが必要です。標準の固定チップローターは、摩耗が進むとこの密閉性を維持できなくなります。
Doebritz は浸水性粉体専用のバルブを製造していますか?
はい。 Doebritz は、特にフラッダブルおよびフラッシュ可能な粉体用途向けに、浅いポケット、調整可能なチップ、ベントポート、減速ドライブを備えた粉体ロータリーバルブを設計しています。当社のエンジニアは、材料試験データに基づいて最適な構成を計算します。
結論
フラッダブルおよびフラッシング可能な粉体用の粉体ロータリー バルブのサイズを設定するには、標準ルールを放棄し、特殊な設計原則を適用する必要があります。小型のローター、遅い速度、浅いポケット、狭いクリアランス、ベントポートが連携して浸水を防ぎ、正確な計量を維持します。標準バルブを強制的に浸水可能な粉体サービスに導入しようとすると、放出が制御されなくなり、安全上の問題が発生し、製品の廃棄が発生します。適切なサイジングにより、扱いにくい粉末が確実に計量されたストリームに変わります。
間違った装備で浸水性の粉末と戦うのはやめましょう。材料の特性について話し合ったり、サイズ計算をリクエストしたり、フラッダブルおよびフラッシュ可能な粉体処理用に特別に設計された粉体ロータリー エアロック フィーダーの見積もりを入手したりするには、今すぐ Doebritz Shanghai Co., Ltd. にお問い合わせください。
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