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ロータリーバルブ
(ロータリーバルブ)
ロータリーバルブとは、内部の羽根付きローターを回転させ、粉体や粒体を一定量ずつ排出する機器です。ロータリーフィーダー、ロータリーエアロックなどと呼ばれる場合もあります。ホッパー、サイロ、集塵機、空気輸送設備の下部に設置されます。
原料を連続的に排出しながら、上流側と下流側の圧力差をある程度保てることが特長です。空気輸送では、輸送配管内の空気がホッパー側へ逆流することを抑えながら、原料を供給します。
ハカルプラスでは、原料特性、必要処理量、圧力差、摩耗性を確認し、ロータリーバルブの選定、機械接続、駆動制御を検討します。
基本構造
ロータリーバルブは、円筒状のケーシング、複数枚の羽根を持つローター、軸受、シール、モーター、減速機などで構成されます。
ローターの羽根とケーシングの間に形成される区画へ原料が入り、ローターの回転によって下方へ運ばれます。一回転あたりの排出容積と回転速度によって、おおよその処理量が決まります。
主な用途
- サイロやホッパーからの粉体排出
- 集塵機からの回収粉排出
- 空気輸送配管への原料供給
- 粉体の簡易的な定量供給
- 上下設備間の空気流入・流出抑制
セメント、石灰、食品粉、樹脂ペレット、飼料、集塵灰など、さまざまな粉粒体に使用されます。
ロータリーフィーダーとの呼び分け
原料を一定量ずつ供給する機能を重視する場合はロータリーフィーダー、圧力差を維持する機能を重視する場合はロータリーエアロックと呼ばれることがあります。
ただし、完全な気密を保つ機器ではありません。ローターとケーシングには回転のための隙間があり、圧力差に応じて空気が漏れます。
処理量の考え方
理論上の供給量は、ローター内の有効容積、回転数、原料のかさ密度から求められます。
実際には、原料が区画へ完全に充填されないことや、付着、空気の逆流があるため、充填率を考慮します。
回転数を上げすぎると、原料が十分に入らず、処理量が比例して増えない場合があります。
原料特性による選定
粒径、かさ密度、流動性、付着性、摩耗性、温度を確認します。大きな粒や繊維状物が羽根とケーシングの間へ挟まると、ロックや破損の原因になります。
摩耗性の高い原料では、耐摩耗材、表面処理、交換可能なライナーなどを検討します。食品や医薬用途では、接粉部材質、表面仕上げ、分解清掃性も重要です。
空気輸送での使用
圧送式空気輸送では、輸送配管内が正圧となるため、空気がロータリーバルブを通って上流へ漏れようとします。吸引式では、外気が輸送配管へ流入しようとします。
圧力差が大きすぎると、原料供給量の低下、粉じんの吹上げ、シール部からの漏れが発生します。機器の許容圧力差を確認します。
クリアランスと漏れ
ローター羽根とケーシングの隙間を小さくすると空気漏れを減らせますが、熱膨張、原料噛込み、摩耗によって接触する可能性が高くなります。
高温原料を扱う場合は、運転時の温度上昇を考慮して隙間を設定します。長期間の使用で摩耗すると空気漏れが増加するため、定期的な点検が必要です。
駆動方式と速度制御
一般にギヤモーターで一定速度運転します。処理量を変更する場合は、インバーターによって回転速度を調整します。
低速運転では排出脈動が大きくなり、高速運転では充填率が低下することがあります。必要な供給範囲を確認し、適切なローター容量と速度を選びます。
過負荷と噛込み対策
異物、大粒原料、固結物が羽根へ挟まると、モーター過負荷や軸の破損が起こる可能性があります。
モーター電流、過負荷継電器、トルクリミッタなどで異常を検出します。必要に応じて逆転運転を行いますが、設備や原料によっては詰まりを悪化させるため、運転条件を決めておきます。
上流・下流設備との連動
ロータリーバルブだけを先に停止すると、上流ホッパーから原料がたまり、再起動時に過負荷となる場合があります。反対に、下流の輸送機や空気輸送が停止したまま運転すると、配管詰まりにつながります。
通常は、下流設備を先に起動し、ロータリーバルブ、上流供給機の順に運転します。停止時は逆の順序とします。
異常時の確認
排出量が低下した場合は、ホッパー内のブリッジ、ローターへの付着、回転数、羽根の摩耗を確認します。モーターが過負荷となる場合は、異物噛込み、固結原料、軸受異常を点検します。
空気漏れや粉じん漏れが増えた場合は、クリアランス、シール、ケーシング摩耗を確認します。
保守と清掃
ローター、ケーシング、シール、軸受、減速機を定期的に点検します。原料付着がある場合は、電源を遮断し、残圧と残留原料を除去してから清掃します。
分解清掃の頻度が高い設備では、引出し式や簡易分解構造を検討します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料性状、処理量、空気輸送条件、清掃性を確認し、ロータリーバルブの容量、材質、駆動方式を検討します。
モーター回路、インバーター、PLCを組み合わせ、起動順序、過負荷監視、詰まり警報、運転履歴保存まで含む構成に対応します。
よくある質問
Q. ロータリーバルブは完全に空気を遮断できますか？
A. 回転部に隙間があるため完全な気密ではありません。許容漏れ量と圧力差を確認します。
Q. ロータリーバルブで定量供給できますか？
A. 回転数を一定にすれば概略の定量供給はできますが、かさ密度や充填率の変化によって質量供給量は変動します。
Q. インバーターで供給量を変更できますか？
A. 回転数を変更して調整できますが、最低・最高速度と充填率を確認する必要があります。
Q. 異物を噛み込んだ場合はどうなりますか？
A. モーター過負荷や停止、羽根や軸の損傷が発生する可能性があります。
Q. 既設の空気輸送設備へ追加できますか？
A. 圧力差、処理量、取付寸法、上流・下流設備を確認し、追加できる場合があります。