まとめ
内部の背圧の蓄積
ロータリーバルブハウジングは、粉塵の吹き出し、材料の流動化、シールの早期破損の一般的な原因となります。ローターポケットとハウジングの間に空気が閉じ込められると、空気が圧縮され、粉末が入口から押し戻されます。適切なサイズのベントポートを設置すると、この閉じ込められた空気が逃げ、圧力が安定し、スムーズな動作が保証されます。この記事では、ベント ポートの設計原理、サイジングの計算、および粉末ロータリー エアロック フィーダ システムにリリーフ ベントを統合する方法について説明します。
ベントポートは、ロータリーバルブハウジングにある機械加工された穴または通路で、内部ポケットキャビティを大気または戻り空気ラインに接続します。物理的には、ローター ポケットが入口シュートを出てハウジングのボアに進入しようとしている位置に配置されます。この時点では、ポケットはまだ三面が密閉されており、粉末と一緒に引き込まれた大量の空気が含まれています。通気口がない場合、ポケットが回転するにつれてこの空気が圧縮され、局所的に 0.5 bar を超える背圧が発生することがあります。
ベントポートは、圧縮が起こる前にこの閉じ込められた空気を逃がす経路を提供します。基本的な設計では、通気口は、粉塵の排出を防ぐためのメッシュスクリーンが付いた単純なドリル穴です。先進的なシステムでは、通気口は空気をホッパーまたは集塵機に戻す戻りラインに接続され、閉ループのリリーフ経路が形成されます。ベント領域は、空気が迅速に逃げるのに十分な大きさである必要がありますが、粉末の損失を防ぐのに十分な大きさでなければなりません。
流体力学の観点から見ると、ベントポートはブリードオリフィスとして機能します。断面積は、ポケット容積、ローター速度、および予想される差圧に基づいて計算されます。この物理的機能を理解することは、粉体処理システムにおける背圧の問題を解決するための第一歩です。
粉体処理においてベントポートが重要な理由
ベント設計を無視すると、効率が低下し、メンテナンスコストが増加する一連の運用上の問題が発生します。
吸入口に粉塵が舞う
不十分な通気の最も目に見える症状は、バルブが回転するときにホッパー入口から粉塵が吹き出すことです。ポケット内の圧縮空気は入口シュートを通って後方に逃げ、微粉の噴霧を伴います。食品工場や製薬工場では、これにより清掃の悪夢と相互汚染のリスクが生じます。爆発性雰囲気では、爆燃を引き起こす可能性のある浮遊粉塵雲が生成されます。
材料の流動化と浸水
圧縮空気がホッパーに逆流すると、バルブの上で粉体が流動化します。流動化した粉末は液体のように動作し、ローターのポケットを圧倒し、制御不能な浸水を引き起こします。これは、フライアッシュ、二酸化チタン、粉ミルクなどの微粉末の場合に特に問題になります。バルブは正確に計量する能力を失い、搬送ライン全体が不安定になります。
シャフトシールの早期故障
背圧により粉末がシャフトシールに向かって外側に押し出されます。標準リップシールは内圧に耐えるように設計されていません。加圧された粉末はシールを通過してベアリングキャビティ内に移動し、急速な摩耗と汚染を引き起こします。パッキングランドは若干改善されていますが、継続的に背圧がかかる場合は依然として頻繁な調整と交換が必要です。
体積効率の低下
ポケットに圧縮空気が閉じ込められると、実効充填率が低下します。圧縮空気が残りの体積を占めるため、ポケットには粉末が 70% 充填されているのではなく、40% しか充填されていない可能性があります。これにより実際の吐出量が減少し、オペレーターはローター速度を上げる必要があり、その結果、より多くの背圧が発生し、悪循環が生じます。
エネルギーの無駄
背圧によって搬送効率が低下すると、ブロワーはライン速度を維持するためにより懸命に働く必要があります。これにより、消費電力が増加し、ブロワーの寿命が短くなります。適切な通気により、設計された充填率が回復し、空気圧搬送システムの全体的なエネルギー需要が削減されます。
ベントポートの設計と適用方法
効果的なベントポート設計は、確立されたエンジニアリング原則とアプリケーション固有の調整に従っています。
ベント面積の計算
最小ベント面積はポケット変位率によって決まります。広く使用されているガイドラインでは、総ベント面積がローターの掃引面積の少なくとも 10 ～ 15 パーセントである必要があると指定されています。ローター直径 200 ミリメートル、ポケット深さ 100 ミリメートルの DN200 バルブの場合、スイープ領域は 20000 平方ミリメートルです。したがって、通気面積は少なくとも 2000 ～ 3000 平方ミリメートルである必要があり、通常は直径 50 ミリメートルのポートを 1 つまたは 2 つ使用して達成されます。
ベントの位置とタイミング
通気ポートは、ポケットがハウジングの穴に完全に入る直前にポケットに開くように配置する必要があります。通気口が開くのが早すぎると粉末が逃げてしまいます。開くのが遅すぎると、すでに圧縮が始まっています。精密 CNC 加工により、ベントのタイミングがローターのポケットの形状と確実に一致します。調整可能なチップローターでは、チップの突出量が大幅に変化した場合、ベントの位置を再計算する必要がある場合があります。
画面とフィルターの保護
開いた通気口は、粉塵の放出を防ぐために、細かいメッシュのスクリーンまたは小さなフィルターエレメントで保護する必要があります。スクリーンは時間の経過とともに粉末が蓄積するため、掃除のために簡単にアクセスできる必要があります。スクリーンが詰まると通気孔の目的が果たせなくなるため、スクリーン全体の差圧インジケーターは、メンテナンス チームがいつ清掃すべきかを知るのに役立ちます。
帰国航空会社の統合
粉塵の放出が許容できないシステムでは、ベントポートは、集塵器またはホッパーにパイプで戻される戻り空気ヘッダーに接続されます。これにより、置換された空気が放出されるのではなく再利用される閉ループ システムが作成されます。戻りラインは、ポケットから粉体を引き出す吸引力の発生を避けるために、層流に対応したサイズにする必要があります。
応用例
ベトナムの炭酸カルシウム工場では、ロータリーバルブ入口で慢性的な粉塵が吹き出すという事態が発生しました。オペレーターは、バルブが作動するたびに目に見える粉塵の煙が発生すると報告しました。既存のバルブにはベントポートがありませんでした。 Doebritz は、クイックリリーススクリーンを備えた 2 つの 50 ミリメートルベントポートをバルブに改造しました。粉塵の吹き出しはすぐに止まりました。充填率は 45% から 68% に向上し、ローター速度を上げることなく 1 日あたりの処理量が 22 トン増加しました。
よくある質問
既存のバルブに独自のベントポートを穴あけできますか
完成したバルブにベントポートを穴あけするのは、位置がローターポケットのタイミングと正確に一致している必要があるため、危険を伴います。正しく配置しないと、粉末の損失が発生したり、背圧を軽減できなくなる可能性があります。ハウジングを改造する前にメーカーにご相談ください。
すべてのロータリーバルブにはベントポートが必要ですか?
いつもではありません。真空下または非常に低い差圧で動作するバルブにはベントが必要ない場合があります。空気を閉じ込めない粗粒を処理するバルブは、ベントがなくても機能します。高圧ドロップスルー バルブは、ほとんどの場合、通気によって恩恵を受けます。
通気スクリーンが詰まったらどうなるか
ベントスクリーンが詰まると、元の背圧の問題が再現されます。ポケットは空気を圧縮し、粉塵の吹き出しや効率の低下を引き起こします。ベントスクリーンの定期的な検査と清掃は重要なメンテナンス作業です。
ブロースルーバルブにベントポートを追加できます
ブロースルーバルブは、搬送空気がローターポケットを通って流れるため、異なる圧力ダイナミクスを持ちます。ベントポートはそれほど一般的ではありませんが、ポケットが気流に入る前に閉じ込められた空気を解放するために入口側で依然として有益である可能性があります。
Doebritz にはベントポートが標準で含まれていますか
すべての高圧ドロップスルーロータリーエアロックフィーダーに、Doebritz は適切なサイズとタイミングのベントポートを標準装備しています。粉塵のない動作のために、オプションの戻り空気ライン接続が利用可能です。
結論
ベントポートは、空気圧搬送システムで動作する粉体ロータリーバルブの小さいながらも重要な機能です。閉じ込められた空気を適切なタイミングで放出することで、粉塵の吹き出しを防ぎ、材料の流れを安定させ、シャフトシールを保護し、体積効率を向上させます。適切なサイズ設定、位置決め、およびスクリーニングにより、不安定な供給システムが信頼性の高い供給システムに変わります。
粉体処理システムにおける背圧の問題を解消します。お客様の用途について相談したり、ベントポートのサイズ計算をリクエストしたり、最適化された圧力リリーフ設計を備えた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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