CN117980050A - 混合液分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够实现比以往高的回收速度的混合液分离装置。其具有圆筒状的外侧部件(1)、同轴地配置于外侧部件(1)内且可相对旋转的棒状的内侧部件(2)、以及使内侧部件旋转的驱动单元(3)，内侧部件(2)的外周侧具有两条螺旋状的引导壁(211、212)，通过外侧部件(1)与内侧部件(2)的相对旋转，将特定物质沿着引导壁(211、212)输送而分离出来，以引导壁(211、212)的宽度亦即峰宽Mw(mm)为基准，并列的引导壁(211、212)间的距离亦即谷宽Vw(mm)为1.0以上，与外径D(mm)的关系是n·(Vw+Mw)/πD为0.01以上、0.27以下。

Description

混合液分离装置

技术领域

本发明涉及从在车床等工厂设备中用于清洗、润滑等并且不互溶(日文：非混和)的不同种类成分成为混合状态的混合液分离出规定物质的混合液分离装置。

背景技术

在机械加工等制造业中，出于加工时的润滑、冷却、加工后的清洗、脱脂等各种目的，使用以工业用水为主成分的冷却液。这些冷却液中，根据使用目的而添加有切削剂、清洗剂等各种成分，在使用后，以混合了切屑、为了润滑用而供给的油分等异物的排液的状态被回收。然后，已回收的排液在去除异物后被循环使用。作为用于这样的排液处理的设备，以往使用有各种装置(例如参照专利文献1、2)。

在该专利文献所示的现有技术中，采用如下结构的螺旋管方式的液分离机构：在圆筒形的外侧部件的内部，同轴配置相对于外侧部件相对旋转的棒状的内侧部件，使设置于内侧部件的外周的螺旋状的引导壁与外侧部件的内周面滑动接触。然后，在工作时，在使螺旋管的下部浸入于分离对象的混合液内的状态下，使外侧部件和内侧部件相对旋转。由此，引导壁一边与外侧部件的内周面滑动接触一边旋转，浮游于混合液的液面的油分等分离对象物质被引导壁的螺旋面向上方移送并被分离回收。

专利文献1：日本再公表WO2005/038408号公报

专利文献2：日本特开2014-050775号公报

然而，虽然现有的混合液分离装置具有较高的性能，但要求通过实现更高性能化来减少装置的运行量而实现长寿命化。若混合液分离装置由于故障而不工作，则冷却液无法发挥原本的效果，有可能连锁地对其他装置也造成负面影响，所以要求能够长间无问题地运行。

发明内容

本发明是鉴于这样的课题而完成的，欲解决的课题是提供一种能够实现比以往高的回收速度的混合液分离装置。

为了解决上述课题，本发明人等进行了深入研究，发现通过对设置于内侧部件的外周的螺旋状的引导壁采用特定形态，而能够提升回收速度，从而完成了以下发明。即，本发明的混合液分离装置是从被带动转动特性不同的至少两种不互溶的液状物质的混合液分离并提取出特定物质的混合液分离装置，其中，具有：

外侧部件，呈圆筒形，在其一端部具有吸入上述混合液的吸入口，在另一端部具有排出已分离出的上述特定物质的排出口；

内侧部件，呈棒状，与该外侧部件同轴地配置，且在该外侧部件内可相对旋转；以及

驱动单元，使上述外侧部件和上述内侧部件相对旋转，

上述内侧部件的外周侧具有多条螺旋状的引导壁，上述引导壁通过该外侧部件及该内侧部件的相对旋转，将该特定物质从上述一端部向上述另一端部引导，

通过上述外侧部件与上述内侧部件的相对旋转，将上述特定物质沿着上述引导壁向上述另一端部输送，从而将上述特定物质分离出来，

以上述引导壁的宽度亦即峰宽Mw(mm)为基准，并列的多条上述引导壁间的距离亦即谷宽Vw(mm)为1.0以上，与外径D(mm)的关系是n·(Vw+Mw)/πD为0.01以上、0.27以下。

n·(Vw+Mw)/πD优选为0.16以下，也优选为0.05以上。上述谷宽Vw优选为6.3mm以上。

本发明的混合液分离装置通过具有上述结构而能够实现更高的回收速度。

附图说明

图1是对测量本发明的混合液分离装置中的引导壁的峰宽Mw的位置进行说明的示意图。

图2是本发明的混合液分离装置的概略主视图。

图3是本发明的混合液分离装置的主视局部放大图。

图4是表示本实施例的混合液分离装置的回收速度的n·(Vw+Mw)/πD依赖性的图表。

图5是表示本实施例的混合液分离装置的回收速度的Vw/Mw依赖性的图表。

具体实施方式

以下，对本发明的混合液分离装置的实施方式进行说明。本说明书中记载的数值范围能够使用说明书中记载的值作为上限或下限来设定任意的范围，可以包含所设定的范围的上限以及/或者下限，也可以不包含。

本发明的混合液分离装置是从由被带动转动特性不同的至少两种且不互溶的物质构成的混合液分离出特定物质的混合液分离装置。本发明的混合液分离装置是从相对于后述的引导壁等内侧部件的带动转动特性不同的两种以上的物质的混合液分离出特定物质的装置。从混合液回收的量受特定物质的带动转动特性和特定物质的存在量、存在比(日文：存在量·存在比)等影响。作为对带动转动特性带来影响的因素，有粘度、亲和性等。粘度较高的一方、亲和性较高的一方难以从内侧部件脱落，容易带动转动。特别是，粘度的高低对带动转动的容易度带来较大的影响。

因此，作为能够通过本发明的混合液分离装置分离的混合液，优选为包含粘度较低的液体和粘度较高的液体的混合液。例如，水和油、粘度不同的油等。特别是，优选为将粘度较高的油作为特定物质。作为粘度较高的油，优选为VG32以上的粘度较高的油(VG46、VG68、VG100、VG150等)。另外，混合液也可以是包含切屑、切削粉等金属屑的油泥、沉积泥，另外也可以是水溶性与非水溶性的液体。

例如，对于本实施方式的混合液分离装置所设想的混合液，可以举出冷却液、和混入至冷却液中的油。特别是。作为特定物质，设想粘度较高的油。因此，与冷却液相比，粘度差非常大，油通过带动转动被回收的速度与冷却液被回收的速度相比变得非常高。本实施方式的混合液分离装置通过具备后述的结构，而能够提升回收速度。

而且，本发明的混合液分离装置由外侧部件、内侧部件以及驱动单元构成。

外侧部件呈圆筒形，在其一端部具有吸入混合液的吸入口，在另一端部具有排出已分离出的特定物质的排出口。另外，内侧部件与外侧部件同轴地配置，呈在外侧部件内可相对旋转的棒状。

外侧部件及内侧部件的材质并不特别限定，但优选为即使长期浸渍于待分离的混合液中、与混合液接触也稳定的材质。因此，其材质需要根据混合液的种类适当地选择，例如优选为金属制、树脂制。另外，外侧部件及内侧部件的大小取决于待分离的混合液的种类、分离量，所以适当地决定即可。在内侧部件的轴向的长度中，液面以上的部分较长的情况下，虽然分离速度会下降，但分离精度能够得到提高。

外侧部件的吸入口只要能够将混合液吸入至外侧部件内，其形状、大小就不特别限定。例如，优选为由圆筒部件的一开口端部、或形成于外周面的开口部构成。吸入口优选为在浸渍于混合液的状态下，混合液通过相对于外侧部件及内侧部件而言的被带动转动力被从吸入口连续地吸入。另外，在分离对象的物质是漂浮于液面的物质时，开口部优选为是沿轴向延伸的开口。若是沿轴向延伸的开口，则在设置为混合液分离装置的轴向相对于液面交叉的情况下，即使存在液面的变动，开口部也位于液面附近，能够从开口部连续地吸入包含漂浮于液面的物质在内的混合液。在设为沿轴向延伸的开口的情况下，也可以是遍及外侧部件的整个轴向的大小，例如，能够将轴向全长中的、变动的液面可能存在的范围设为开口。

外侧部件的排出口只要能够将已分离出的特定物质向外侧部件的外部排出即可，其形式并不特别限定。例如，优选为由圆筒部件的一开口端部、或形成于外周面的开口部构成。特别是，若是由在外侧部件的外周面开口的开口部构成的排出口，则能够将特定物质高效地向装置外排出。排出口的大小、形状并不特别限定，并且，也可以设置从开口部朝向装置的外部延伸突出的管状部件等，将特定物质向回收箱等运送。

另外，若是具有排出单元的混合液分离装置，则能够将特定物质高效地向装置外排出，其中，上述排出单元由接收从形成于外侧部件的另一端部的排出口排出的特定物质的特定物质接收部、和形成于特定物质接收部并将已积存于特定物质接收部的特定物质排出的特定物质排出部构成。

特定物质接收部只要能够接收从排出口排出的特定物质，其形状、大小就不特别限定，但例如，若具有与外侧部件同轴地固定的有底圆筒形状部分，则能够防止从除特定物质排出部以外的场所流出。另外，圆筒形状部件容易加工且廉价，所以容易得到。并且，在后述的排出单元中使用板状体作为移送单元的情况下，特定物质接收部优选为圆筒形。如后所述，板状体相对于特定物质接收部旋转，因此若特定物质接收部不为圆筒形状(例如方形)、则有可能出现板状体无法到达的场所，产生不会被排出的特定物质。

另外，特定物质排出部只要能够排出积存于特定物质接收部的该特定物质，其形式就不特别限定。例如，若在特定物质接收部形成开口部作为特定物质排出部，则积存于特定物质接收部的特定物质到达至开口部后依次被向装置外排出。因此，例如，在具有有底圆筒形状部分的特定物质接收部的底部、外周面设置开口即可。另外，在设置装置时，若特定物质排出部是在重力的作用方向上开口的排出口，则积存于特定物质接收部的特定物质通过自重而被高效地排出，所以优选。另外，若排出口在重力的作用方向上开口，则特定物质、垃圾等变得难以滞留于排出口的侧面，所以能够降低特定物质在排出口固化凝固、或垃圾、油泥的积存等引起的排出口的堵塞。

另外，排出单元进一步优选为具有将积存于特定物质接收部的特定物质向排出口移送的移送单元。作为移送单元，优选为板状体，该板状体固定于内侧部件，并通过外侧部件与内侧部件的相对旋转而与特定物质接收部相对地旋转，从而将积存于特定物质接收部的特定物质向特定物质排出部推动集中。在本发明的混合液分离装置中，外侧部件和内侧部件相对旋转，所以固定于内侧部件的板状体与形成于外侧部件的特定物质接收部、排出部相对旋转。通过将板状体相对于特定物质接收部旋转，而能够将积存于特定物质接收部的特定物质用板状体推动并向排出部集中，能够高效地进行排出。另外，特定物质即使是容易由于长时间的放置而固化的物质，也会因板状体而流动，因此能够防止在积存于特定物质接收部的状态下固化。

板状体只要具有能够推动特定物质的面，其大小、数量就不特别限定。另外，除金属板、具有一定程度的刚性的树脂制板等之外，板状体也可以是与特定物质接收部弹性接触的橡胶板等弹性体。

另外，外侧部件及内侧部件的设置方向并不特别限定，但优选为其轴向是重力的作用方向。若设置为轴向成为重力的作用方向，则较小的设置场所即可。另外，外侧部件及内侧部件的旋转不易由于重力而偏心。此时，优选为吸入口位于下侧，排出口位于上侧。此外，在设置为外侧部件及内侧部件的轴向相对于重力的作用方向具有角度的情况下，若使用将两部件支承为可同轴地相对旋转的支承件，则能够防止外侧部件及内侧部件的旋转由于重力而偏心。

驱动单元使外侧部件和内侧部件相对旋转。旋转单元优选为由马达构成。另外，也可以具有控制马达的电路，以便能够根据混合液的种类来变更装置的转速。并且，也可以设置轴承，以便外侧部件及内侧部件的旋转不会偏心。

此外，本发明的混合液分离装置以混合液中的特定物质能够被外侧部件及内侧部件带动转动的旋转速度相对旋转。而且，旋转速度取决于装置的尺寸、另外，还取决于混合液的种类、处理能力，优选为10～200rpm。此时产生的离心力是0.002～0.9G左右的弱离心力。因此，不是产生将物质向外侧部件的内周面侧推压、远离内侧部件的强离心力的程度的快旋转。另外，若考虑物质的回收能力、装置的耐久性，则优选为30～120rpm。

内侧部件的外周侧具有通过外侧部件及内侧部件的相对旋转将特定物质从外侧部件的一端部向另一端部引导的两条(n条)以上的螺旋状的引导壁。而且，通过外侧部件与内侧部件的相对旋转将特定物质沿着引导壁向另一端部输送，从而将特定物质分离出来。若将并列的引导壁间的轴向上的距离设为谷宽Vw(mm)，将引导壁的轴向上的宽度设为峰宽Mw(mm)，则Vw/Mw为1.0以上。

并且，若将引导壁的外径设为D(mm)，则n·(Vw+Mw)/πD为0.01以上、0.27以下。n·(Vw+Mw)/πD的下限值优选为0.05、0.08、0.10、0.13中的任意一个，上限值优选为0.22、0.16、0.15、0.14、0.135中的任意一个。

谷宽Vw优选为5.0mm以上，更优选为6.3mm以上，进一步优选为9.0mm以上。Vw的上限并不特别规定，能够例示出11.5mm、11mm、10mm等。作为Mw，优选为3.0mm以下，更优选为2.0mm以下，进一步优选为1.2mm以下。作为D，下限值优选设为10mm、15mm、20mm，上限值优选设为150mm、100mm、50mm。D大，则分离速度变大，D小，则能够减小混合液分离装置的大小。

此外，谷宽Vw是两条以上并列设置的引导壁中邻接的引导壁间的距离。Mw和Vw的值能够针对引导壁的整体地进行评价，但特别优选作为液面附近和位于比液面附近靠上的位置的部分的值来进行评价。并且，Mw及Vw的值在引导壁的整个评价范围内不是同一值的情况下，能够用平均值进行评价。此外，Mw及Vw的值在轴向的评价范围的长度的任意90％以上的部分的平均值视为100％时，优选为落入50％～150％的范围，更优选在轴向的整个评价范围内落入50％～150％的范围。能够采用70％、90％作为该范围的下限，上限值能够采用130％、110％。

峰宽Mw的测量是引导壁的距最外周(轴向的各个位置中的位于最外方向的点)0.1mm的部分处的宽度(图1)。例如，如图1的(a)所示，在引导壁的剖面形状为矩形的情况下，Mw是与最外周部分的宽度相同的宽度，如图1的(b)所示，在引导壁的剖面形状为波状的情况下，是从最外周向中心侧移动了0.1mm的部位处的宽度。Vw是在测量Mw的部位处测量的值。因此，从构成引导壁的螺旋的螺距P减去Mw的值是Vw。

外侧部件及内侧部件优选为具有对混合液中的特定物质相对较强地带动转动的性质。例如，容易物理或化学地附着于外侧部件及内侧部件的物质被外侧部件及内侧部件带动转动。

另外，外侧部件及内侧部件只要是在外侧部件的内周侧及内侧部件的外周侧中的至少一者具有螺旋状的引导壁的形状，其形状就不特别限定。即，优选为外侧部件的内周侧为圆筒状，内侧部件在其外周侧具有螺旋状的引导壁。作为在外周侧具有螺旋状的引导壁的内侧部件，除外螺纹件之外，也可以是弹簧、卷为螺旋状的线材。此时，特定物质由于其粘着力、摩擦力等，被外侧部件的筒体状的内周面及内侧部件的引导壁(外螺纹件)带动转动。在希望使带动转动特性更加提升的情况下，也可以将外侧部件的内周侧或内侧部件的外周侧设为起毛状、刷状的凹凸面。特别是，金属屑等粉末体容易附着于凹凸面，因此优选。另外，也可以将外侧部件的内周侧及内侧部件的外周侧中的至少一者设为亲水性或疏水性的面，也可以设为具有磁力的面。

于是，对于由吸入口吸入的混合液，混合液中的特定物质由于外侧部件与内侧部件的相对旋转而沿着引导壁向另一端部输送。此时，混合液中的除特定物质以外的物质(以下记作“其他物质”)难以被外侧部件及内侧部件带动转动，因此即使其他物质从吸入口与特定物质一起被吸入，也在特定物质从外侧部件的一端向另一端输送的期间，从外侧部件及内侧部件脱离。另外，即使是形成有凹凸面的情况，只要用弹性材料形成凹凸面，已附着于凹凸面的特定物质就能够被螺旋状的引导壁刮取，将所刮取的特定物质沿着引导壁从外侧部件的一端部向另一端部顺畅地输送。

此外，即使是由混合液的粘度的差较小的液体构成的混合液，也能够通过调整外侧部件与内侧部件之间的缝隙的宽度、旋转单元的转速来进行分离。另外，即使是同一混合液，通过调整缝隙的宽度、旋转单元的转速，而分离量、分离后的特定物质中包含的其他物质的量发生变化等处理能力也会产生差异，所以优选为根据分离后的特定物质的用途来进行调整。

例如针对回收有在金属加工工序中回收的废液的罐，设置至少一个本发明的混合液分离装置即可。另外，在已回收的特定物质中还包含其他物质的情况下，也能够使用改变了各部件的带动转动特性、部件间的缝隙的宽度、转速等条件的混合液分离装置来进行分离。

以下，基于以下实施例对本发明的混合液分离装置详细进行说明。以下说明中使用的附图是示意图，关于相对位置、大小等，并非一定精确。

使用图2及3对本实施例的混合液分离装置进行说明。图2是本实施例的混合液分离装置的主视图，图3是图2的局部放大图。

本实施例的混合液分离装置由外侧部件1、内侧部件2以及驱动单元3构成。

外侧部件1由外筒主体10和连接部15构成。外筒主体10为树脂制且为圆筒形的管材。在外筒主体10的外周面形成有吸入口11。吸入口11是从外筒主体10的一端沿轴向剖切形成的180°开口。而且，吸入口11由沿轴向延伸的轴向开口端面111、113和周方向开口端面112划分而成。这里，当在圆筒形的部件的外周面形成开口的情况下，轴向的剖切通常沿径向进行剖切。然而，该剖切面111朝向妨碍被吸入的混合液的流动的方向。因此，在180゜开口，在吸入混合液的一侧设置前端变薄的边缘部(图略)。使轴向开口端面111成为向内周面侧倾斜的倾斜面地形成边缘部，从而混合液的流动变得顺畅。

而且，在外筒主体10的另一端部连接有排出口16。

连接部15与外筒主体10相同，为树脂制，是在一端具有凸缘部151的圆筒形。连接部15的另一端部的底面成为设置于混合液罐等时的被设置面150。连接部15与外筒主体10相比在轴向上较短，所以外筒主体10的吸入口11侧从连接部15的被设置面150的下方突出。

内侧部件2由金属制的梯形两条螺纹件构成。内侧部件2与外侧部件1(外筒主体10)同轴地配置。此时，配置为设置于外侧部件1与内侧部件2之间的缝隙成为1mm以下。内侧部件2的外周侧具有两条螺旋状的引导壁211、212，通过外侧部件1与内侧部件2的相对旋转将特定物质沿着引导壁211、212输送从而将特定物质分离出来。并列的引导壁211、212间的距离亦即谷宽Vw(mm)、和引导壁211、212的宽度亦即峰宽Mw(mm)是有限定的。

驱动单元3由齿轮传动马达(图略)、和收纳齿轮传动马达的壳体31构成。壳体31在开口侧具有凸缘部315，凸缘部315和外侧部件1(连接部15)的凸缘部151通过螺栓313固定。齿轮传动马达30与内侧部件2的一端连接，旋转驱动内侧部件2。

另外，能够在控制齿轮传动马达30的电路安装逆变器(inverter)，控制马达的频率，任意设定内侧部件2的转速。

《油回收量测量》

使用实施例的混合液分离装置进行了特定物质的回收速度的评价。在本发明的混合液分离装置中，通过改变内侧部件的形态来期待回收速度的提升。因此，在本实施例中，研究回收速度而非分离速度。并非必须为了评价回收速度而特别使用混合液，所以取代混合液而单独使用作为特定物质的VG68油。关于内侧部件的形态，如表1所示那样使其变化地进行了试验。内侧部件以60rpm旋转，以每10分钟的特定物质的回收量进行评价。

按螺距的间隔设置条数数量的具有表1所示的导程的引导壁。对于引导壁的峰宽及谷宽，也使其变化。内侧部件的轴向的长度为150mm，将特定物质从液面抬升到100mm的部位并回收。内侧部件的直径D设为36mm。

[表1]

根据表1，研究n·(Vw+Mw)/πD与回收速度的关系。从引导壁的条数为2的试验例7、12、13、18、20可知，如图4所示，在0.10至0.16的范围特别高。另外，明显的是，条数n为2的试验例与条数为1的试验例相比，存在回收速度较高的趋势。

对Vw/Mw的关系进行研究，对于n＝1的结果，从图5清楚可知，在Vw/Mw为1.0以上的情况下表现出较高的回收速度。此外，可知即使超过3.0，回收速度也几乎恒定。在n＝2的情况下，也得出Vw/Mw越大则回收速度越提升的趋势。此外，Vw/Mw在6.5附近回收速度表现出极大，作为Vw/Mw的范围，可以举出优选为4～9，更优选为5～8，进一步优选为6～7左右。

Claims (4)

1.一种混合液分离装置，从被带动转动特性不同的至少两种不互溶的液状物质的混合液分离并提取出特定物质，其特征在于，具有：

外侧部件，呈圆筒形，在其一端部具有吸入所述混合液的吸入口，在另一端部具有排出已分离出的所述特定物质的排出口；

内侧部件，呈棒状，与该外侧部件同轴地配置，且在该外侧部件内可相对旋转；以及

驱动单元，使所述外侧部件和所述内侧部件相对旋转，

所述内侧部件的外周侧具有多条螺旋状的引导壁，所述引导壁通过该外侧部件及该内侧部件的相对旋转，将该特定物质从所述一端部向所述另一端部引导，

通过所述外侧部件与所述内侧部件的相对旋转，将所述特定物质沿着所述引导壁向所述另一端部输送，从而将所述特定物质分离出来，

以所述引导壁的宽度亦即峰宽Mw为基准，并列的多条所述引导壁间的距离亦即谷宽Vw为1.0以上，与外径D的关系是n·(Vw+Mw)/πD为0.01以上且0.27以下，所述峰宽Mw、所述谷宽Vw以及所述外径D的单位均为mm。

2.根据权利要求1所述的混合液分离装置，其特征在于，

所述n·(Vw+Mw)/πD为0.16以下。

3.根据权利要求1或2所述的混合液分离装置，其特征在于，

所述n·(Vw+Mw)/πD为0.05以上。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的混合液分离装置，其特征在于，

所述谷宽Vw为6.3mm以上。