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          思いたったらDIY>道具編
             


  
 時代はサイクロン・・・2

サイクロン分離器を使用してて、 発砲スチロールで永遠に回っているのが気になり、
なんとか早く下に落ちないか?の実験です。
カンナくずとか、鋸くずは確実に落ちていくので、それより軽いものの検証です。
もっと効率良く分離出来ないか?

計算で出来るのかも知れませんが、私にそんな知識はないので
トライ・アンド・エラーです。「まず、やってみる。それから考えましょう。」
(皆さんは、この結果をあてにしないで下さいね。私の感覚で数字根拠は無いですから・・・)

よく性能の良いファンとかポンプは、回転する羽根の他に整流するために固定羽根
を設けている物があります。
回転で乱れた流れを揃え、一方向へ導くもの。(と認識していますが)

そんな方式を採用してみました。

でも実験材料を変えると、新たな問題が・・・・
(注:これは発砲スチロールの場合の現象です。鋸屑等は2回転位で落ちていきます)


まずは前回のおさらい。
(図は実物と寸法のイメージが違いますが、ご勘弁を・・・)


上部の、のぞき窓から見た状況です。
まず上右の吸い込み管から入った塵埃は、大きい物は高速で旋回し筒の外周に押しやられ、溜まって行きます

そのうち徐々にコーンの斜面を滑り落ち、受け箱内に入り緩やかに旋回し続けます。

下の受け箱の内側に茶色の膜のように描画していますが、これは細かい粉塵を表していて、このようにビッシリ付着しています。ですから溜まった量を見ようと、のぞき窓をここに付けても無駄です。

そしてほんとに軽い物は、上部の溜まっている箇所で永遠に回っています。吸い込みを塞いだり、詰まらせたりすると急激に回転が落ち、ゴミもゆらゆら落ちて行きます。でもその時軽いゴミは、中心の内筒へも吸われて行くみたい。
今回の実験材料。

木くずより質量の軽いものという事でこれ。
梱包のクッション材でマシュマロみたいな素材。
(なんだろう?ほんとうに食べれそう)

発砲スチロールは静電気でくっつきますが、これはいいみたい。捨てる時燃やせると書いてあります。
長さ4cmくらいで、親指ほどあります。
左の吸い込みホースです。、少し大きく不安はありましたが、吸わせるとやはり詰まりました。

それを取り除くのに苦労しました。・・・・
実験にならないので1/3くらいに切断。 1.5cmくらい。
これでも通常は吸わせない大きさと思う。
これを通常のサイクロンで実験。全量の1/5くらい掃除機に吸われてしまいました。

うーんやはり軽い物は、分離できないのね。
そこで案内役の固定羽根を(ガイドベーンというかな?)

ボール紙です。内側は内筒の外周に合わせてあります。
実験なので、ガムテープ固定。(こんなんでいいのか?という不安はありますが傾向位は解るはず)

これで下降気流が発生するはず・・・・・
結果は少し減りましたが、やはり吸われる。

(下イラスト図で@の状態です。)

固定羽根をコーンにも貼り付け。

くずは遠心力で外側に集中するので、内側は不要と思いカットしました。 これでもう大丈夫かな?。

結果はなんと! 増えてます。どういう事?

(下イラスト図でAの状態です。)
そして材料をよく見ると、外側がブサブサで削られていました。どうやら固定羽根に何回も当たり削れたような感じ。
これでは抵抗になるなー?
何故、増えたんだろう? 駄目な物はやめ、試しに下まで伸ばしてみました。
ついでに固定羽根の角を面取りしました。
でも、全然変わらず。(>_<)

(下イラスト図でBの状態です。)
もうやけくそ!下だけにしてみる。
全然変わらず・・・・。

案内羽根は効果が無いの?むしろ効率が悪くなるみたい。

(単に私の施工が悪いだけかも?)
でもハタっと思い材料をじっと見る。

なんか材料大きくない?実際こんな大きさを吸うときあるのか?
そんな訳で。材料をまた半分(5mm)に切断。
そして固定羽根無しでもう一度。
結果は100%捕集しました。(^o^)v



理由が解りました!
のぞき窓で理屈が解りました!

実験をまとめると、こうなります。(下図では灰色の△を固定羽根に見立てています。)
    
@ シリンダー部の固定羽根取り付け時は、固定羽根にぶつかり弾けて内筒に吸われてしまいます。
A コーン部に羽根をつけると、落ちて行くはずの材料がまた羽根に弾けて中心部に、そして吸われてしまう。
B コーン部をやめて、下の筒まで伸ばしてもやはり同じで固定羽根に弾けてしまいます。
(今回の材料は軽く、弾む素材なのが駄目かもしれません。
実際の木くずではこんな事が無いと思うけど)



次に材料の大きさで、分離効果が違うというイメージはこんな感じですね。
(粒子の大きさで異なる旋回状況を表してみました。)
C 大きい物(2cm)は旋回中に、自分たちも衝突し反発しながら中心側に弾けて来ます。それで内筒に吸われるみたいです。
D 中くらいの物(1cm)は上手く外周に収まって旋回し、有る程度量が溜まると下へ落ちていきます。
E 小さいもの(5mm以下)は問題なくクルクルと、廻り続けます。いつまでも?

つまり、サイクロンの外筒の径は、処理する粒の大きさで決めるべきでなのでは?と思います。
そして基本的に軽すぎる物は分離出来ないという結論です。
もう一つフィルター等での捕集が必要だという事ですね。
(軽すぎるとは粉塵レベルです。カンナ屑はOKです。)


(時間かけた割に対した結論じゃないね。でも固定羽根は隙間を開けないで
全周面にすれば良いと言う方もいます。)




掃除機とブロワーでは違うのと思いますが、次はこの結果を元にサイクロン2号を製作したいと思います。

(勝手に判断しましたが、実際各所の工業用サイクロン分離器のウォッチングでは、そんなに大きいものは
見かけず、だいたいφ600以内と察します。工業用ブロワー式はその位の大きさで。
趣味木工のブロワーはφ300位。
掃除機式はφ200〜φ300位がいいのでは。理屈が解んないので、またやってみます。)

トライ・アンド・エラー  なんてイイカゲンな!





時代はサイクロン3 もあったりします。



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