三方機械工業股份有限公司

1. 背景と課題

粉粒体の空気輸送では、エルボ部で以下の問題が発生しやすい。

• 摩耗破損：搬送物がエルボ内壁に衝突し急速摩耗。
• 製品破損：衝突による粒子破砕や表面皮膜剝離。
• エネルギーロス：乱流発生・流速低下に伴う圧力損失。
• 詰まり：粉体の堆積による閉塞。

従来の改善案とその限界：

• 直角エルボ：衝突点集中で急速摩耗。
• 長カーブエルボ：衝突角は緩和されるが、衝突面積拡大・抵抗増加。
• チーズ型：堆積・閉塞発生。
• 偏向連結器挿入型：摩耗後は使用不能、製造・設置が複雑。

---

2. 構造の特徴

本発明の耐摩耗スパイラルエルボは、エルボの中間部にインボリュート形状のスパイラル室を設置し、流れを分流・減速・再合流させる構造を採用する。

主構造

1. スパイラル室
   1. エルボ内側に突出配置。
   1. 室断面は入口から出口にかけて徐々に拡大（ヘリカル形状）。
   1. 流量分配：
      1. 約19.5%が主要管路を直通（高速・負圧側）
      1. 約80.5%がスパイラル室へ進入（減速・正圧側）。
   1. 室内で渦流を形成し、摩耗箇所から流れを逸らす。
2. 交差線型隔壁部
   1. スパイラル室入口とエルボ曲率部で交差。
   1. 流量分配と流向制御を行う。
3. 標準フランジ
   1. 入口・出口とも鋼管規格に準拠。
   1. エルボと一体鋳造で施工容易。
4. 支持・吊り金具用突出部
   1. スパイラル室外側に設置。
   1. 配管支持・運搬吊り下げに使用。
   1. 緊急時には二次圧力増圧や摩耗保護のための補助導入口としても使用可能。

---

3. 動作原理

• 流体力学モデル：
  流量式 Q = A × V（断面積×速度）
  面積Aが拡大することで速度Vが減少し、圧力が上昇。
• ベルヌーイの定理：
  • スパイラル室：減速により正圧室を形成。
  • 主要管路：直通流により負圧を形成。
  • 圧力差によりスムーズに再合流し、乱流と衝突を回避。

結果：

• 摩耗集中部（ターゲットポイント）を流れが避ける。
• 衝撃が分散され、粒子破砕や粉化を防止。
• 減速と渦流によりエネルギーロスを最小化。

---

4. 効果

1. 耐摩耗性向上
   摩耗発生位置を回避し、寿命を延長。
2. 省エネルギー
   圧力損失を低減、加圧や二次空気導入の必要を削減。
3. スペース節約
   長カーブ型よりコンパクトで設置自由度が高い。
4. 堆積防止
   スパイラル室内で粉体堆積が発生しにくい。
5. 設置容易
   標準フランジ・支持部で現場施工が簡単。
6. 多様な材質対応
   鋳鉄・鋳鋼・ステンレス・耐摩耗鋳鉄・セラミックライニングなど。
7. 幅広い用途
   食品、化学、鉱業、建材など粉粒体全般。

---

5. まとめ

本耐摩耗スパイラルエルボは、摩耗回避・省エネ・省スペースを同時に実現する粉粒体空気輸送用エルボであり、従来技術の欠点を根本的に解決する。