CN1398202A - 离心分离装置 - Google Patents

Abstract

沉淀分取器式离心分离装置，直接从转筒内的含水率最低的部分排出污泥，以便降低含水率和提高分离效率。一种在能高速旋转的转筒内收容有与其具有相对速度差旋转的螺旋输送器的离心分离装置，在转筒的一端壁(2)内设有脱水泥块的排出通道(20)，该通道的朝向转筒内的开口(20a)设置在转筒的内周壁附近，排出通道具有对脱水泥块的排出的节流效果，在上述开口附近形成有沉淀层的厚的堆积层。因此，来自排出通道的排出泥块，在堆积在转筒一端的沉淀层中，仅有由靠作用在堆积物上的离心力的水头压力挤压的、压实效果最好的部分组成的沉淀层，在堆积层的水头压力的作用下，能经由排出通道排出。

Description

离心分离装置

技术领域

本发明涉及一种离心分离装置，利用离心力进行污泥或工业废水、以及化学、食品工业用各种产品的浓缩、脱水、沉淀重成分和分离水的回收。

背景技术

以往，在进行污泥等的固液分离时，一般使用沉淀分取器式的离心分离装置。如图7所示，该分离装置在卧式的直筒部30的前端连接圆锥筒31形成的、能高速旋转的转筒(外侧旋转筒)1内，收容有螺旋输送器10，该螺旋输送器10在内筒(内侧旋转筒)11上设有螺旋叶片12并与转筒1以相对速度差旋转，从内筒11向转筒1内供给污泥等处理液a，靠离心力进行固液分离。而且，在转筒1内靠离心力、沉降分离了的重成分，即脱水泥块b由螺旋叶片12依次向前端部搂到一起，在圆锥筒31内进一步进行压实脱液，从前端的排泥口7排出到机外，分离液c从设置在相反一侧的转筒1的后端壁3上的排出孔32溢流流出。(以下，在本说明书中，将离心力的作用方向，即将转筒的半径变大的方向称为下，将半径变小的方向称为上。)

这种沉淀分取器式的离心分离装置，其特征是：由于将滤液贮存在转筒1内，为使滤液不从排出泥块的排泥口7排出去，以及由于想要由称为沙滩的圆锥部将脱水泥块抬升到转筒内的水位以上、提高脱水效果，所以，需要将前端直径缩小到与分离液的排出孔32相同程度以上的水平(水位)的圆锥筒31。

这种现有的离心分离装置，虽然是为液相中的结晶体等的浓缩或脱水而发展起来的，但若想要用于性质与其不同的污泥那样的被处理物的浓缩或脱水的话，由于污泥的沉淀层是糊状，亲水性强，为了提高脱水率，就是说为了将水挤压出来，需要使其作用有很强的压实效果。上述现有的沉淀分取器式离心分离装置常见的现象是，虽然在处理液a供给到了转筒1的中央时，在刚供给之后不久的转筒直筒部30中，由很强的离心力场(约2000-3000G)进行固液分离，但由于排出脱水泥块b的转筒圆锥部31，离旋转中心的距离(半径)变小了，所以，离心力变小了，含水率提高了。事实上，图7所示的装置，可观测到，在直筒部和圆锥部的边界附近的d部分含水率变得最低。再有，常见有这种倾向：沉淀层为了被排出，必须反抗强大的离心力上升到圆锥部，既使想要用螺旋输送器进行输送，在含水率低的情况下，也会产生由于磨擦阻力引起的一起旋转现象，泥块停滞不前、不能排出，或相反，仅能排出靠近直筒部30的旋转中心的、含水率较高的泥块。

另外，存在这样的缺点：由于脱水泥块b要通过用于越过转筒内的水位使其排出的、倾斜角度大的圆锥筒，所以，在这部分产生滑动，排出变难了，污泥与分离液一起从分离液排出口32排出，分离液变脏了等等。另外，实际情况是：由于排出的脱水泥块是靠近直筒部31的旋转中心的含水率较高的脱水泥块，所以为了降低排出的脱水泥块的含水率，要使转筒1的转速比所需转速稍高一点(约2000-3000rpm)进行运转。因此，需要强大的动力。

为了排出污泥那样的难以用螺旋输送器输送的糊状的沉淀层，要在分离液的排出口的位置比沉淀层的排出口高的、可以称为所谓“阴坝”或“上侧溢流”的状态下运转。举一个例子，例如，Ambler型(美国专利第3、172、851号，日本专利特开平6-190302号)是利用转筒内的被处理液的水头压力帮助沉淀层排出的。

但是，存在的问题是：由于转筒内的液面较高，沉淀层即使是沙滩部分也在液面以下，由于原封不动地使由离心力产生的水头压力小的沙滩上升，所以，含水率就高了。(转筒内作用有强大的离心力，转筒内的某层要承受由作用于其上方的液层或沉淀层上的离心力所产生的强大的推压力。本说明书将该推压力称为水头压力。)

另外，Lee型离心分离装置，是在直筒部和圆锥部的边界附近配置与转筒壁设有很小的间隙的隔板，从该转筒壁和隔板的间隙仅能取出沉淀层的最下部，由此欲获得较低的含水率。

但是，如以上所述那样，因为含水率低的糊状的沉淀层由螺旋输送器进行输送是很困难的，能利用的水头也仅仅是转筒内的水位，因此，为了排出脱水泥块需要搂升装置(日本专利特开平4-59065号)等特殊结构。

作为这种型式的离心分离装置的一个例子，虽然也有从转筒的旋转轴供给处理液，从旋转轴排出分离液、沉淀层的(日本专利特公昭63-31261号)，虽然作为分离装置具有优异的性能，但脱水泥块的含水率低，出现排出困难的情况。

上述各种离心分离装置，基本上沉淀层的排出口位于与转筒内的液面同等至比其高的位置，即使在排出时利用转筒内的水头压力，转筒内的处理液的水头压力也比重的沉淀层的水头压力小，从原理上讲仅靠水头压力排出是不可能的，需要某种排出机构。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的沉淀分取器式离心分离装置的问题而完成的，在上述现有形式的离心分离装置中，就是想要获得能直接从含水率最低的d部分排出污泥的离心分离装置。因此，通过促进分离便于提高分离效率，同时，能实现转筒转速的降低，由于减少了动力和不具有圆锥状的沙滩部分，所以，能实现装置的简单、小型化。

本发明的离心分离装置，在能高速旋转的转筒内收容有与其相对转速差旋转的螺旋输送器，在转筒的一端的壁内设有脱水泥块的排出通道，该通道的朝向转筒内的开口设置在转筒的内周壁附近。(在本说明书中，所谓转筒是指由于离心力的作用，处理液承受固液分离作用的部分。)

因此，本发明中的来自排出通道的排出泥块，在堆积在转筒一端的沉淀层中，仅有由靠作用在堆积物上的离心力的水头压力挤压的、压实效果最好的部分组成的沉淀层能经由排出通道排出。

在起动离心分离装置时，当向转筒供给处理液时，不希望固体成分没有浓缩·脱水就立刻从排出口排出，固体成分为了充分沉淀(因此，提高分离液的澄清度。)，在转筒内，必须承受一定时间的离心力的作用。因此，最好是排出通道具有至少在起动初期阶段，能在转筒内保持所期望的液面的结构。

不过，在运转过程中，即可以是分离液的排出口比脱水泥块的排出口低的、称为下侧溢流的形式，也可以是相反分离液的排出口比脱水泥块的排出口高的、称为上侧溢流的形式。在上侧溢流的场合，由分离液的排出口的高度决定的转筒内的水面，由堆积在排出通道一侧的沉淀层保持。

上述排出通道具有限制来自沉淀层的脱水泥块的排出量的节流阀的作用。在本发明的离心分离装置，排出通道中的脱水泥块主要是由因作用在其背面的沉淀层的离心力而产生的水头压力、另外，再加上旋转的输送力、根据情况的不同向转筒内供给处理液的供给压力挤出的。

由于排出量是由承受来自排出通道的排出阻力和将其挤出的压力所决定的，所以，在排出通道的开口附近沉淀的重成分堆积层的厚度小的场合，作用在脱水泥块上的压实效果也小，排出量也少。因此，排出通道开口附近的堆积层的厚度是通过由螺旋输送器搂到一起的沉淀重成分的堆积逐渐增加的。但是，堆积层的厚度增加的话，挤出力变大，克服排出阻力，使排出量增大，沉淀重成分的堆积层的厚度由堆积量和排出量的平衡而保持一定。

而且，由于沉淀层的比重比处理液的比重要大，所以，能用于排出的水头压力比现有装置所利用的处理液的水头压力大，尤其在由于对排出量进行节流的效果，沉淀层高高地向上隆起高出液面的状态下，水头压力变得极大，使脱水泥块很容易排出。而且，由这种情况下的堆积层对脱水泥块进行挤压的压实效果最好，能实现排出固体成分的低含水率。

附图说明

图1是表示本发明的离心分离装置的1实施例的结构的侧剖视图。

图2是图1的A-A截面的剖视图。

图3是该图B-B截面的剖视图。

图4是表示本发明的离心分离装置排出通道的结构的剖视图。

图5是表示排出通道的其它实施形式的局部剖视图。

图6是表示排出通道的又一其它实施形式的局部剖视图。

图7是表示现有的沉淀分取器式离心分离装置的侧剖视图。

图8是表示转筒端的其它实施形式的局部剖视图。

图9是表示排出通道的又一其它实施形式的局部剖视图。

图10是表示设置在排出通道一端的排出口上的阀的形式的局部剖视图。

图11是表示阀的其它实施形式的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的最佳形式进行说明。

图1是表示本发明装置的1实施例的侧剖视图，图2是图1的A-A截面的剖视图，图3是该图B-B截面的剖视图，图4是主要部位的放大图。

在图1-图4中，1是能高速旋转的转筒(外侧旋转筒)，为卧式直圆筒形，在附设于其前端的排泥室壁6和后端壁3的中央部突设有空心轴4、5，支承在图中省略了的轴承上，能由驱动装置使其高速旋转。而且，在附设于转筒1前端部的排泥室的周壁上，沿周向间隔设有多个排泥口7。

虽然该排泥室壁6和排泥口7在本实施例与转筒制成一体，但，这并不是离心分离装置的基本结构，根据需要可以进行适当的设计变更，制成与转筒1分开的形式等。

另外，在转筒1的后端壁3上，设有分离液的排出口8。该排出8例如沿周向间隔设置成多个扇形，或者也可以象图2那样，在后端壁3上间隔设置同心的多个小孔。

10是收容于转筒1内的螺旋输送器，在卧式圆筒形的旋转体11的外周卷装有螺旋叶片12，将其两端部支承在转筒1的空心轴4、5的转筒内突出部上，由插入在空心轴4中的旋转轴13，使其与转筒1具有所需的速度差旋转。而且，在旋转体11内设有处理液a的供给室14，在其周壁上开设有与转筒1和旋转体11之间的环状空间17连通的供给口15，而且，从转筒1的后部空心轴5插入的处理液的供给管16与供给室14相连通。

在转筒1的环状空间17的前端设有壁2，在该壁2内设有脱水泥块b的排出通道20。参照图1、图4，排出通道20的朝向转筒内的开口部20a与转筒1的周壁内面相连接，另一方面，在本实施例，为向转筒外排出的排出口的开口部20b，在半径方向上具有一定的高度。因此，能从开口部20a进入到排出通道的沉淀物仅限于堆积层的最下部的部分。另一方面，开口部20b在运转初期，以不溢出该开口部20b的程度供给处理液，稳定转筒内的液面的初始高度。

若该开口部20b过高，则由于作用于排出通道20内的脱水泥块上的离心力与作用于转筒内的堆积层上的挤压力相互抵消，所以，降低了脱水泥块的排出力，因此，在必要的范围内，希望尽量低。

另一方面，分离液的排出口8决定运转过程中的环状空间17的液面，在排出口8的位置比开口部20b低时，在所谓的“下侧溢流”的状态下运转，在排出口8的位置比开口部20b高时，在“上侧溢流”的状态下运转。而且，在上侧溢流的状态下运转的场合，从排出通道20流出的处理液被堆积在开口部20a附近的沉淀层挡住。

在其最极端的场合，分离液也能从轴心排出。

在上述装置，进行脱水处理的处理液a如箭头所示，从供给管16进入到供给室14，从供给口15供给到环状空间17内，靠转筒1和螺旋输送器10的旋转的离心力进行固液分离，同时，由螺旋叶片12向前端输送。而且，分离了的液体部分-分离液c从后端壁的排出口8排出到机外。

另一方面，沉淀层被螺旋叶片12向转筒1的前端方向扒到一起，同时，进一步靠离心力做分离动作，进行残留液的分离，其分离液c也从排出口8排出。

另一方面，输送到转筒1前部的沉淀层，在环状空间17的前端仅堆积与来自排出通道20的排出量的差的量。该堆积层，若沉淀的重成分是砂子，侧比重大约是2.5-3，由于与水的1相比格外重，所以，由于作用于该堆积层上的离心力而产生的水头压力与水的场合相比也是它的2倍以上。再有，由分离液排出口8决定的液面高度比旋转体11低，如果它们之间留有空间的话，则堆积层会超过液面向上隆起，根据其比重的大小和向上隆起的高度的不同，在排出通道开口20a的附近作用有很大的离心水头压力，产生对堆积层的显著的压实效果，由该离心水头压力和旋转的输送力产生向排出通道挤出的挤出动作。

本发明的离心分离装置并不限于上述结构，在其发明的范围内可以进行各种变更设计。

图5所示是排出通道20的另一实施形式。这种形式，其排出通道20不象前面的实施形式那样，其截面为向一端倾斜的直线状，而是在开口20a、20b之间含有与壁2大致平行的部分。

这种形状的排出通道，即使在壁2的厚度比较薄的情况下，在开口20a、20b之间也能获得必要的长度(即，排出阻力)和高度差。

上述环状空间17的前端壁2能由留有很小间隔配设的2个部件构成，以形成上述排出通道20。即，能由以下两个部件构成：从转筒内壁附近沿旋转轴方向突设的部件21；突设于旋转体11上、实际上与上述部件21留有一定的间隔延伸设置、在它们之间形成排出通道的部件22。

或如图6所示，形成该排出通道20的部件也可以是转筒1和旋转体11为不同的个体，用螺栓及其它手段进行固定。此时，隔着垫块组装在一起，通过适当地选择垫块的厚度，能改变在它们之间形成的排出通道20的尺寸。在图6中，上半部分表示排出通道尺寸小的场合，下半部分表示尺寸大的场合。

这样一来，虽然通过改变排出通道的尺寸能调节排出阻力，但，部件22前端的距转筒内壁的高度是一定的，堆积层中的排出的部分是不变的。

另外，这样的部件21和22间隔的调节，当然也可以不用垫块、通过将各部件设计成可移动的、用螺栓进行调节。这样一来，通过调节排出阻力，能进行排出量和含水率的调节。

再有，根据需要，通过改变部件22的高度也能改变堆积层中的排出的部分。

在上述实施例，虽然设有脱水泥块的排出通道20的转筒前端的壁2由转筒周壁和螺旋输送器10的对置部分所形成，但，在图8所示的实施例，转筒前端的壁32是与转筒1一体旋转的部件，螺旋输送器30封装在转筒1内。在采用这种结构的场合，为了防止处理液进入轴承33，必须用高压密封件34进行密封。

另外，在上述实施例，在运转初期，处理液并不原封不动地从排出通道20流出，朝向转筒外的开口20b位于比朝向转筒内的开口20a高的位置。但是，在运转初期，如在图9中所见到的那样，通过用阀35关闭排出通道等方法，能使开口20b为与开口20a相同的高度或处于比开口20a低的位置，因此，能使脱水泥块的排出更加容易。

阀35并不靠随着转筒的运转而产生的离心力打开，必须随着堆积层的水头压力的上升才开始打开。图10、图11所示是作为这种阀的一个例子的针阀。

在图8至图11的实施例中，排出通道20设计成沿转筒壁的圆周方向排列的多个排出孔。

如以上所说明的那样，本发明的离心分离装置，依据与现有的离心分离装置的常识不同的技术思想，在转筒内的沉淀物的堆积层中，仅直接排出承受最高的压实作用的部分，所以，能将脱水泥块的含水率降低到现有的离心分离装置所未见过的程度。

而且，虽然一般情况下含水率低的堆积层排出是很困难的，但，本发明的离心分离装置由排出通道的排出阻力形成高的堆积层，利用由此而产生的很高的水头压力，没有设置特别的排出手段，能将其排出。

因此，是比较简单的结构，是较小型的装置，而且，能获得较高的脱水率和较高的分离效率。

Claims (9)

1.一种离心分离装置，具有：向一个方向旋转的圆筒形的转筒；在该转筒内与转筒同轴、且具有旋转速度差、向同一方向旋转的螺旋输送器，从供给到旋转中的转筒内的处理液中使重成分靠离心力分离沉降下来，由螺旋输送器将其堆集在转筒的一侧，将重成分和分离液分离排出，其特征是：

在转筒的一端壁内，设有沉淀了的重成分的排出通道，该排出通道的朝向转筒内的开口设置在转筒内壁附近，沉淀层主要由该开口附近的重成分的堆积层的离心水头压力排出。

2.根据权利要求1的离心分离装置，其特征是：上述排出通道是限制排出量的节流通道，由此形成上述排出通道开口附近的重成分的堆积层。

3.根据权利要求1或权利要求2的离心分离装置，其特征是：来自上述排出通道的堆积重成分的朝向转筒外的排出口设置在比转筒半径小的半径位置。

4.根据权利要求1或权利要求2的离心分离装置，其特征是：具有两种部件：从转筒内壁附近沿旋转轴方向延伸的部件；实际上与其留有一定的间隔延伸的、在与上述部件之间形成有排出通道的部件。

5.根据权利要求4的离心分离装置，其特征是：从上述转筒内壁附近沿旋转轴方向延伸的部件是具有圆锥形内面的部件，与其留有一定的间隔延伸的部件是具有圆锥形外面的部件。

6.根据权利要求4的离心分离装置，其特征是：从上述转筒内壁附近沿旋转轴方向延伸的部件和与其留有一定的间隔延伸的部件可交换地配设在转筒上。

7.根据权利要求6的离心分离装置，其特征是：从上述转筒内壁附近沿旋转轴方向延伸的部件是具有圆锥形内面的部件，与其留有一定的间隔延伸的部件是具有圆锥形外面的部件。

8.根据权利要求4的离心分离装置，其特征是：从上述转筒内壁附近沿旋转轴方向延伸的部件和与其留有一定的间隔延伸的部件，至少其中一个能沿转筒轴向移动。

9.根据权利要求8的离心分离装置，其特征是：从上述转筒内壁附近沿旋转轴方向延伸的部件是具有圆锥形内面的部件，与其留有一定的间隔延伸的部件是具有圆锥形外面的部件。

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