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Sep 07, 2023

ロータリー エアロック バルブの原理とローターの設計

Paul Golden | 3 aprile 2018 La valvola rotativa della camera di equilibrio è un componente fondamentale.

ポール・ゴールデン | 2018年4月3日

ロータリー エアロック バルブは、多くのマテリアル ハンドリング システムの重要なコンポーネントです。 集塵機から空気圧搬送システムに至るまで、ロータリーエアロックは供給量を制御するだけでなく、圧力または真空レベルが異なるバルブの上下の機器間の空気漏れを最小限に抑えます。 集塵システムでは、回転式エアロックにより、蓄積した物質を排出するために真空をオフにすることなく、連続的に製品を排出できます。 回転エアロックは空気圧搬送システムに不可欠であり、空気の損失を最小限に抑えながら材料を圧力または真空の流れに導入できます。

設計と施工ロータリー エアロック バルブは、本体と 2 つのエンド カバー、内部回転ローター、およびドライブ パッケージで構成される頑丈な鋳造ハウジングを備えています。 本体には入口と出口があり、材料がバルブに出入りできるようになります。 ローターには複数の羽根を備えたシャフトがあり、シャフトの端はハウジングを通ってエンド カバーで支持された外部ベアリングまで伸びています。 ハウジング内では、羽根がシャフトからハウジングに向かって放射状に広がります。 ローター羽根の間のスペースは、入口で材料を拾うポケットを形成し、ローターが回転すると、材料のポケットが出口に輸送されます。 その後、空のポケットが回転して入口に戻り、より多くの材料を取り込みます。 ドライブ パッケージはギアボックスと電気モーターで構成され、チェーン ドライブによってローター シャフトに接続されるか、直接結合される場合もあります。 ローターは比較的ゆっくりと回転し、通常の速度は 22 rpm 以下です。

では、ロータリーバルブはどのようにしてエアロックを提供するのでしょうか? バルブは 100% シールを形成しませんが、適切に設計されていれば漏れ率は大幅に減少します。 本体とエンドカバーは、差圧に耐えられる頑丈な設計で、非常に厳しい公差に合わせて精密に機械加工されている必要があります。 エンドカバーの内側の盛り上がった面は、ボディのボアにしっかりと正確にフィットし、ローターとハウジング間の良好なシールと適切な位置合わせを保証します。 ローターにはたわみを防ぐために大きなシャフトが必要で、通常は 8 枚以上のベーンが必要です。 ローターもハウジング内にしっかりと収まるように精密に機械加工されています。 ローターとハウジング間の一般的な隙間は 0.004 ～ 0.006 インチ、つまり粗い髪の毛の太さ程度です。 これらの厳しい公差により、ローターが最小限のクリアランスで回転できるため、空気漏れが最小限に抑えられます。 隙間が狭いほど、漏れる空気は少なくなります。 ハウジング内に含まれ、スロートに露出しないベーンとポケットが多ければ多いほど、シールが強化されるため、本体設計の形状も重要です。

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ローターの種類と選択ロータリー エアロックのメーカーは、いくつかの異なるボディ スタイルを用意しており、それぞれが特定の用途に最適です。 この記事では、さまざまなタイプのローターと、用途に基づいて最適な設計を選択する方法について説明します。 適切なローターの選択は、目的のサービスに最適なバルブを指定する上で重要な部分であり、バルブの寿命と全体的な性能に大きな違いをもたらします。

最初に考慮すべきことは、オープンエンドローターを使用するかクローズドエンド (シュラウド付き) ローターを使用するかです。 それぞれの写真を参照してください。 オープンローターをシャフト端から見ると、複数のベーンが放射状に広がり、V 字または U 字のポケットを形成しているのがわかります。 ベーンの端は開いたままになります。 上部のポケットに水を注いだとしても、水は側面から流れ出すだけです。

密閉またはシュラウド付きローターには、シャフトとベーンの端に溶接された丸い端のディスクがあります。 ローターをシャフトの端から見ると、「V」ポケットではなく、丸いディスクが見えます。 ベーンの端は閉じられています。 オープンローターとは異なり、トップポケットに注がれた水はエンドディスクによって保持されます。

オープンローターとクローズローターではどちらが優れていますか? 上で説明したように、ロータリー エアロックはローターとハウジング間の公差が厳しいため、エア シールを提供します。 この「シール」は、ローター ベーンとハウジングの間の表面積によって最大化されます。 表面積が大きいほど、密閉性は高くなります。 オープン ローター ベーンはエンド カバーまで伸びているため、クローズド ローターよりも表面積が大きくなり、より優れたエア シールが得られます。

ただし、オープンローターには材料がエンドカバーと接触するため、欠点があります。 研磨製品の場合、これにより摩耗が増加し、バルブの寿命が短くなる可能性があります。 高温での用途では、これにより公差が大きくなり、慎重に機械加工する必要があります。 適切にメンテナンスされていないと、微細な材料がシャフト シールから漏れる傾向があります。 薄いフレークなどの他の物質がローター ベーンの側面とエンド カバーの面の間に閉じ込められる可能性があり、バルブのきしみや停止を引き起こす可能性があります。

クローズドローターは主に重力流用途または低差圧システムでの使用を目的としていますが、ロータリーエアロックが適切に設計されている場合は高圧差動システムでも使用できます。 許可されている場合、クローズドエンドローターは研磨用途や高温用途に最適です。 研磨用途では、製品は最も摩耗が起こるエンドカバーから遠ざけられます。 高温の状況では、エンドカバーとローターの間の隙間により膨張の心配がなくなり、直径のみを加工することができます。 また、ポケットがエンドディスクによって閉じられているため、製品がローターベーンの側面とエンドカバーの面の間に挟まれることはありません。

ローターベーンの設計ローターベーンは、シャフトに溶接された固体の固定ブレード、または調整可能な先端にボルトが付いた短いブレードのいずれかです。 固定ブレードは通常、調整可能なチップよりも厚く、より剛性があります。 製品が調整可能なブレードの下に閉じ込められる可能性があるため、食品や医薬品などの衛生的な用途では固定ブレードが推奨されます。 一部の製品は粘着性または緩慢な場合もありますが、固定ブレードローターにより、これらの製品はポケットからより簡単に抜け出すことができます。

調整可能なチップは、特殊なチップが必要な用途に利用されます。 ローターチップは剛性または柔軟のいずれかであり、オープンエンドローターとクローズドエンドローターの両方に使用できます。 圧力差が 2 psi を超えるすべての用途では、剛性ローター チップを使用する必要があります。 剛性ローターチップには、軟鋼、ステンレス鋼、青銅、耐摩耗鋼などがあります。 爆発性の物質や発火しやすい物質を扱う場合は、ブロンズチップがよく求められます。 耐摩耗性チップは、明らかにバルブの寿命を延ばすための研磨材に使用されています。

フレキシブルチップは通常、重力流アプリケーションでのみ使用されますが、集塵システムなどの差圧が低い状況でも使用できます。 差圧が高くなると、フレックスチップがハウジングから離れ、過剰な漏れが発生します。 柔軟なチップは、ほぼすべてのゴムから製造できます。 これらは、通常固体ベーン ローターを詰まらせる大きな粒径または繊維状の製品によく使用されます。 粒子が柔軟なチップとハウジングの間に閉じ込められると、チップが道を譲って粒子を次のポケットに落とすか、粒子を出口まで引きずってそこで落ちます。 フレキシブルチップに使用するゴムは、最高温度とバルブを通過する材料の種類に基づいて選択する必要があります。

ローターベーンのオプション最も一般的なベーンの処理は、面取りされたエッジです。 製品によっては、ハウジングの内部に汚れが付着したり蓄積したりする傾向があります。 この汚れにより、さらなる抵抗や鳴きが発生し、さらにはバルブの焼き付きを引き起こす可能性があります。 ベーンの後縁を面取り（または緩和）することにより、ローターの表面積が減少し、抗力が緩和されます。 また、面取りされたベーンにより、ローターとハウジングの間に製品が挟まった場合に、製品がより簡単に逃げることができます。 オープンローターの場合、面取りはベーンの半径方向エッジと両側に行う必要があります。 過度の汚れが発生する用途では、特別に設計されたスクレーパーブレードまたはカッターベーンを使用して生成物の蓄積を除去します。

ローターポケットのオプション標準のローターポケットは「V」字型です。 これはほとんどの用途ではうまく機能しますが、粘着性のある製品では問題が発生する可能性があります。 スカラップポケットローターとは、ローターポケットの底部が「U」字型に丸く加工され、滑らかに研磨されるか、均一に研磨されたものです。 これは、衛生的用途と粘着性用途の両方において望ましいものであり、材料がポケットからより容易に排出されるようになります。

ローターの容量を下げるために容積を減らします。 回転式エアロックが小さいと、材料が入口の上に橋を架ける可能性があります。 ローターの容積を減らしたことにより、下流側の装置に過剰な供給をしたくない場合に、より大きなバルブを使用してブリッジングを解消し、吐出量を下げることができます。 減量は、材料をより一貫した速度で正確に供給する場合にも使用されます。 ロータリーバルブからは材料がポケット数分の塊となって排出される傾向があります。 ローターの容積が減少したことで、より均一な流れ、一貫した流れが可能になります。

千鳥状ローターポケットには、ローターの中心を通るディスクが含まれており、ディスクの両側の対向するポケットは中心からずれています。 これにより、実質的に 8 ポケット ローターが 16 ポケット ローターに変わります。 これにより、より安定した流れが得られ、より正確な排出が可能になります。

ローターのコーティングと仕上げコーティングは、摩耗や腐食を防止したり、製品のリリースを向上させるために使用されます。 通常、コーティングは固定ブレードローターにのみ適用されます。 ニッケルは耐摩耗性をいくらか高めますが、主に腐食を防ぐためにステンレス鋼の安価な代替品として使用されます。 ポケットにたまりやすいベタつき素材にはテフロン加工を採用。 ステライトは耐摩耗性の高い材料で、ローターの外縁に溶接され、必要な公差まで機械加工されます。 ローターは耐摩耗性のためにクロムメッキされる場合もあります。 また、製品のリリースを向上させるために耐摩耗性と低摩擦係数の両方を提供するさまざまなプラズマ コーティングもあります。 ステンレス鋼ローターは、実質的にどのような仕上げにも研磨できます。

バルブ メーカーのアプリケーション スペシャリストが、お客様のシステムに適したロータリー エアロックの指定をお手伝いします。 最適なバルブを選択するために重要な情報には、取り扱う材料、かさ密度、粒子サイズ、材料の特性、含水量、温度範囲、バルブの上下の機器、圧力または真空レベル、および必要な吐出量が含まれます。 彼らは、さまざまなタイプのシステムであらゆるタイプの製品を扱う豊富な経験を持っている必要があります。 空気漏れとダウンタイムを最小限に抑え、バルブ寿命を最大限に延ばして正常に動作させるためには、適切なロータリー エアロック バルブ、ローター、設計機能を選択することが重要です。

Paul Golden は、粉体処理コンポーネントとマテリアル ハンドリング システムを専門とする Carolina Conveying のマネージャーです。 同社は、ロータリー エアロック バルブ、ダイバーター バルブ、ゲート バルブ、サイロ ディスチャージャー、スクリュー フィーダー、バルクバッグ ハンドリング システム、ポータブル バルク コンテナなど、幅広い製品を製造しています。 詳細については、828-235-1005 までお電話いただくか、carolinaconveying.com をご覧ください。

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