JP2004041951A - Centrifugal separator - Google Patents

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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/08—Skimmers or scrapers for discharging ; Regulating thereof

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal separator in which a problem of a bearing part is solved by constituting a driving shaft for rotating a bowl at high speed by small diameter, accuracy related to a scraping plate is outstandingly relaxed and the over-load state is not generated even in the scraping step. <P>SOLUTION: In the centrifugal separator using vertical bowl and taking-in a suspension from an opening at lower side of the bowl, a bearing having small diameter can be applied to a bearing mechanism of rotation shaft of the bowl and working/assembling accuracy of the scraping plate is relaxed. Namely, a turning shaft 15 is provided upright at a position deviated from a cylinder shaft of the bowl 8 from the opening 9 side and the scraping plate 18 of single plate is fixed to the turning shaft 15. The scraping plate 18 is retreated to the cylinder shaft side at solid/liquid separation step and a side end (blade) 18a of the scraping plate 18 is brought into contact with a solid phase deposited on an inner wall surface of the bowl at a scraping step of the solid phase. Since it is not required that the driving shaft of the scraping plate is fitted to the rotation shaft 7 of the bowl 8, the bearing having a small inner diameter can be applied to the bearings 5, 6 and since the scraping plate 18 is single plate, the working/assembling accuracy at a relationship of the inner wall surface of the bowl 8 is relaxed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを用い、下側の開口部から挿入した取込管で懸濁液をボウル内に供給する方式の遠心分離装置に係り、特に、固液分離された後にボウルの内壁面に堆積した固相に対する掻き取り機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種工作機械や研磨機から排出される切削・研磨加工液や、生活・生産活動で排出される廃水又は汚泥等の懸濁液から固形物や浮遊物質や油分等を分離するために多種多様な構成の遠心分離装置が用いられている。
【０００３】
そして、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを高速回転させる方式の遠心分離装置としては、図１５や図１６に示すようなものが代表的である。
各図の遠心分離装置は、懸濁液（未処理液）をボウルの下側から取り込むか、上側から取り込むかの相違があるが、高速回転中のボウルの内壁面に懸濁液を吐出させて遠心力による固液分離を実行し、固液分離後にボウルの内壁面に堆積した固相を掻き取り板で剥離させて下側へ落下させるという基本的な機能は共通している。
【０００４】
先ず、図１５の遠心分離装置では、筐体２０１に軸受部２０２が固定されており、その軸受部２０２が軸支する中空円筒軸２０３に対してボウル２０４の上壁部２０４ａが取り付けられている。但し、この装置では、軸受部２０２の下側がボウル２０４の内側へ垂下した態様で軸受部２０２を筐体２０１に固定しているため、ボウル２０４の上壁部２０４ａの中央に軸受部２０２を内嵌させる穴が形成されおり、その上壁部２０４ａは軸受部２０２の側部と下側を覆う連結部材２０５を介して中空円筒軸２０３に取り付けられている。
中空円筒軸２０３の軸受部２０２より上側部分にはプーリー２０６が嵌着・固定されており、そのプーリー２０６と筐体２０１に取り付けられた電動モータ２０７側のプーリー２０８との間にベルト２０９が掛けられている。
従って、電動モータ２０７の回転駆動力によってボウル２０４を高速回転させることができる。
【０００５】
前記の中空円筒軸２０３の内側には回転軸２１０が軸支されており、その回転軸２１０の下端部はボウル２０４の内部へ突出し、また上端部にはカップリング部が形成されている。
そして、回転軸２１０の下端部には２枚の掻き取り板２１１ａ，２１１ｂが軸対称位置に取り付けられており、各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂは回転軸２１０の回転によってボウル２０４内で回転するようになっている。
ここに、各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂの外端部はボウル２０４の内壁面に沿った形状に形成されており、ボウル２０４の内壁面と僅かなクリアランスを構成して回転せしめられる。
尚、この装置では、各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂは水平方向の２枚の円板２１２，２１３で連結されており、回転軸２１０の下端部を上側の円板２１２の中央に固定して回転軸２１０の回転駆動力を各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂに伝達するようになっていると共に、下側の円板２１３の中央領域には穴２１４が形成されている。
【０００６】
回転軸２１０の上側には連結軸２１５の昇降装置２１６が設けられており、連結軸２１５は下降せしめられた状態でその先端部が回転軸２１０の上端部のカップリング部と結合する。
そして、連結軸２１５には鎖歯車２１７が取り付けられており、その鎖歯車２１７と昇降装置２１６の側方に設置した電動モータ２１８の鎖歯車２１９との間に掛けたチェーンベルト２２０を介して連結軸２１５を回転駆動できるようになっている。
また、２２１はストッパー用シリンダであり、そのロッドを突き出すことで下側のストッパープランジャ２２２をボウル２０４の上壁部２０４ａに設けた係合部と係合せしめ、それによってボウル２０４の筒軸回りの回転を拘束できるようになっている。
【０００７】
懸濁液の取込管２２３はボウル２０４の下側から円板２１３の穴２１４を通じて各円板２１２，２１３の間へ導かれており、その位置でボウル２０４の内壁面へ懸濁液を吐出させる。
【０００８】
以上の構成において、固液分離工程では、連結軸２１５を上昇させると共にストッパー用シリンダ２２１のロッドを引き込んでおき、電動モータ２０７を駆動させてボウル２０４を高速回転させ、その状態で取込管２２３を通じて懸濁液を供給する。
その場合、回転軸２１０に対して摩擦トルクが作用するために掻き取り板２１１ａ，２１１ｂも回転するが、取込管２２３の吐出口からボウル２０４の内壁面へ放出された懸濁液は遠心力によって内壁面に拡がる。
そして、懸濁液は遠心力によって固体粒子と液体に分離され、懸濁液の供給が進行すると、ボウル２０４の内壁面に徐々に固体粒子が堆積した固相が形成されてゆくと共に、分離された液体はボウル２０４の開口部２０４ｂから下側へ溢れ出て流下する。
【０００９】
このようにして固液分離が進行して固相が一定の厚みになると、電動モータ２０７を停止させてボウル２０４の回転を停止させ、その状態で固相の掻き出し工程へ移行する。
掻き出し工程では、ストッパー用シリンダ２２１のロッドを突き出させてボウル２０４の回転を拘束し、昇降装置２１６で連結軸２１５を下降させて回転軸２１０と連結させ、その状態で電動モータ２１８を駆動して回転軸２１０を回転させることにより各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂを回転させる。
その場合、掻き取り板２１１ａ，２１１ｂは固相を剥離させながら回転し、掻き取られたケーキ又はスラッジはボウル２０４の開口部２０４ｂから下側に落下する。
そして、掻き出し工程では開口部２０４ｂの下側に設けられた排出口２２４のシャッター２２５が開放されており、落下したケーキ又はスラッジは排出口２２４を通じて下側の底板上に一旦堆積せしめられた後に回収される。
尚、固液分離工程では前記のシャッター２２５が閉鎖されているため、ボウル２０４の開口部２０４ｂから流下した分離液は側方へ流れ、排出管２２６を通じてタンク（図示せず）に回収される。
【００１０】
一方、図１６の遠心分離装置は米国特許第５，８７９，２７９号及び特開２０００−１４０７０４号に開示されているものであり、懸濁液を装置の上側から供給し、また掻き取り工程でボウルと掻き取り板を相対的に逆方向へ回転させるようになっている点に特徴がある。
この装置において、筐体３０１と軸受部３０２とボウル３０３の基本的関係は図１５の装置と同様であるが、軸受部３０２の内側が三重管の構造になっている。
具体的には、軸受部３０２が軸支している外側の中空円筒軸３０４の下端部がボウル３０３の上壁部３０３ａに固定されており、その中空円筒軸３０４の内側にはラジアルベアリング３０５ａ，３０５ｂを介して掻き取り板３０６ａ，３０６ｂを回転させるための中空円筒軸３０７が軸支されており、更にその中空円筒軸３０７の内側に懸濁液を供給するための取込管３０８が内嵌されている。
【００１１】
尚、この装置では、図１５の装置のように軸受部２０２をボウル２０４の内部へ垂下させた態様で配置させておらず、筐体３０１の上側に搭載させているため、中空円筒軸３０４の下端部がボウル３０３の上壁部３０３ａに直接連結されている。
また、図１５の装置と同様に、各掻き取り板３０６ａ，３０６ｂは水平方向の２枚の円板３０９，３１０で連結されており、上側の円板３０９の中央に中空円筒軸３０７の下端部が固定されており、懸濁液は取込管３０８を通じて各円板３０９，３１０の間に供給されるようになっている。
【００１２】
中空円筒軸３０４にはプーリー３１１が嵌着固定されており、そのプーリー３１１と電動モータ３１２側のプーリー３１３との間にベルト３１４が掛けられているため、中空円筒軸３０４は電動モータ３１２の駆動力により回転せしめられる。
また、中空円筒軸３０４と中空円筒軸３０７の上部にはそれぞれ従動側ベベルギア３１５，３１６が取り付けられており、駆動側ベベルギア３１７を側方から歯合せしめて各中空円筒軸３０４，３０７を相対的に逆方向へ回転させる逆転装置が設けられている。
【００１３】
このような構成において、逆転装置を解除した状態で、電動モータ３１２を駆動すると中空円筒軸３０４を介してボウル３０３が高速回転せしめられるが、中空円筒軸３０７もラジアルベアリング３０５ａ，３０５ｂを介して一定の摩擦トルクが作用するために回転し、必然的に円板３０９，３１０と掻き取り板３０６ａ，３０６ｂも回転する。
そして、その状態で取込管３０８から各３０９，３１０の間に懸濁液を供給すると、懸濁液はボウル３０３の内壁面へ放射され、遠心力による固液分離工程が実行されることは図１５の装置と同様である。
【００１４】
一方、固液分離工程が完了した後の固相の掻き取り工程では、電動モータ３１２を停止させて逆転装置の駆動側ベベルギア３１７を従動側ベベルギア３１５，３１６に対する歯合状態とし、駆動側ベベルギア３１７を電動モータ（図示せず）で低速回転させる。
すると、中空円筒軸３０４と中空円筒軸３０７が相対的に逆方向へ回転してボウル３０３と各掻き取り板３０６ａ，３０６ｂとが逆方向へ回転するため、ボウル３０３の内壁面に堆積した固相からケーキ又はスラッジが剥離されてボウル３０３の開口部３０３ｂを通じて下側へ落下する。
【００１５】
図１６に示した装置によれば、ボウル３０３の下側に取込管を設けていないため、図１５の装置との比較で、固相の掻き取り工程において落下するケーキやスラッジが取込管の上に引っ掛かることがなく、取込管を洗浄する必要性がなくなるという利点があるとされている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１５と図１６の遠心分離装置における［ボウルとその駆動軸］及び［掻き取り板とその駆動軸］の組立関係は図１７に示されるような構成になっている。
同図の（Ａ）と（Ｂ）のように、ボウル２０４の駆動軸である中空円筒軸２０３は回転軸２１０を貫通・内嵌させており、ボウル３０３の駆動軸である中空円筒軸３０４は中空円筒軸３０７と取込管３０８を貫通・内嵌させているため、それら中空円筒軸２０３，３０４の外径は必然的に大きくせざるを得ない。
その結果、各装置では中空円筒軸２０３，３０４を軸受部２０２，３０２で２つのラジアルベアリングによって軸支させているが、各ラジアルベアリングの軸受内径が大きくなるためにそれだけ高価になる。
また、ボウル２０４，３０３は連続的に高速回転させるために、ラジアルベアリングの軸受内径が大きくなるとその内輪の周速度が大きくなり、ころがり面にフレーキングが発生したり、異常な磨耗や焼き付きが発生し易くなるためにラジアルベアリングの寿命が短くなる。
従って、中空円筒軸２０３，３０４の外径が大きくなることは、メインテナンスコストの点でも不利である。
【００１７】
次に、前記の各装置では２枚の掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］は、その側端部（刃先）がボウル２０４，３０３の内壁面と僅かなクリアランスを介して対向するように構成されているが、ボウル２０４，３０３の筒軸に対して高い精度での対称性が要求される。
そのため、各掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］と円板［２１２，３１３］，［３０９，３１０］の加工、それら部品の回転軸２１０や中空円筒軸３０７に対する組立て、及び組立て後のアッセンブリをボウル２０４，３０３に組み付けに際して極めて高い精度が要求され、その結果、装置全体の製造・組立てコストの増大を招いている。
【００１８】
更に、前記の各装置では、固液分離工程が完了した段階で掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］の側端部が固相の最外周側まで埋まった状態になっており、その状態から掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］を回転させることによって固相を剥離させるようにしている。即ち、掻き取り工程ではその初期段階から厚く堆積した固相全体を掘り起こす態様で掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］が回転せしめられる。
従って、固相を厚く堆積させた場合には、掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］の回転に対する反力が大きくなり、電動モータが過負荷状態で焼き付いたり、図１６の装置では逆転装置のベベルギア３１５，３１６，３１７が破損したりすることがある。
そして、これを逆の観点からみれば、１回の固液分離工程で固相を厚くすることができないために、工程１回分当り懸濁液の処理量を減じなければならず、装置の処理効率が低下することになる。
【００１９】
そこで、本発明は、ボウルを高速回転させるための駆動軸を小さい径で構成できるようにして軸受部の問題点を解消し、また掻き取り板に関連した精度が大幅に緩和され、掻き取り工程でも過負荷状態が発生しない遠心分離装置を提供することを目的として創作された。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させながら懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、前記開口部の下側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸から偏心した位置で同筒軸と平行に軸支されており、前記ボウル内の上位まで挿入された回動軸と、前記回動軸に固定された平板であって、その側端部の平面形状が、前記回動軸の回転によってその板面が前記ボウルの筒軸を含む面と一致した状態で、前記ボウルの内壁面に沿った形状として形成された掻き取り板と、固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動軸を回転させる回動軸駆動手段と、固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段とからなることを特徴とした遠心分離装置に係る。
【００２１】
この発明は、図１５に示した装置と同様に、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを用い、取込管をボウルの下側の開口部から導入して懸濁液をボウルの内壁面に吐出させる方式の遠心分離装置に適用される。
回動軸駆動手段で開口部の下側の軸受部で軸支された回動軸を回動させると、その回動軸はボウルの筒軸から偏心しているため、掻き取り板の側端部をボウルの筒軸側に退避させた状態とボウルの内壁面に接近させた状態をとらせることができる。
従って、固液分離工程では掻き取り板を退避状態に設定してボウルを高速回転せしめ、固相の掻き出し工程において、ボウル駆動手段でボウルを低速回転させながら、回動軸駆動手段によって除々に掻き取り板の側端部をボウルの内壁面に接近させるようにすれば、ボウルの内壁面に堆積した固相を表面から除々に剥離させてゆくことができる。
その場合、図１５や図１６に示した装置のように最初から固相全体を掘り起こす態様での剥離ではなく、薄い相を除々に剥離してゆくことになるため、ボウル駆動手段と回動軸駆動手段にかかる負荷は大幅に小さくなる。
そして、この発明によれば、掻き取り板の駆動用の回動軸と取込管がボウルの下側の開口部から内部へ挿入されているため、ボウルを筒軸回りに高速回転させる回転軸にはそれらの軸や管を内嵌させる必要がなく、小さい径の回転軸を適用できる。
換言すれば、その回転軸に対する軸受部には軸受内径が小さいラジアルベアリングを適用でき、周速度が小さくなるためにフレーキングの発生や異常な磨耗や焼き付きの発生が防止できる。
また、この発明の装置に用いられる掻き取り板は１枚であり、従来技術に係る図１５や図１６の装置のように、２枚の掻き取り板を軸対称位置に固定してボウルの内壁面との関係で高精度に配置させなければならない場合と比較すると、掻き取り板に係る加工・組立てについて精度上の要求が大幅に緩和される。
【００２２】
この発明においては、固液分離工程と固相の掻き取り工程で掻き取り板の回動位置を変更する必要があるが、固液分離工程における前記回動軸の回動位置と、固相の掻き取り工程で前記掻き取り板が前記ボウルの筒軸を含む面と一致する状態に達した段階での前記回動軸の回動位置を検出する検出手段を設け、前記検出手段の検出信号に基づいて、固液分離工程の開始可能確認と、固相の掻き取り工程の完了確認を行うこととすれば、各工程での掻き取り板の回動位置を自動制御することができる。
【００２３】
また、図１５や図１６の遠心分離装置と同様に、この発明においても、ボウルの開口部から落下するケーキ又はスラッジを通過させる排出口を設けておき、固液分離工程では懸濁液や分離液が排出口に落下しないように同排出口を覆い、固相の掻き取り工程では排出口を開放するシャッターの開閉機構を装備させておくことが望ましいが、この発明では回動軸をボウルの回転中心から偏心させているため、回動軸を利用したシャッターの開閉機構を構成させることができる。
即ち、シャッターに対して前記回動軸を貫通させて固定すると共に、前記シャッターにおける前記掻き取り板の板面より前方側に相当する領域に切欠き部又は抜き穴を形成しておき、固液分離工程では前記シャッターの切欠き部又は抜き穴以外の部分で前記排出口を覆い、固相の掻き取り工程では前記回動軸の回転によって前記シャッターの切欠き部又は抜き穴がケーキ又はスラッジの落下領域に配置せしめられるようにすれば、シャッターの駆動系を別途設ける必要がなく、固液分離工程と固相の掻き取り工程での回動軸の回動制御に伴ってシャッターの開閉制御を行える。
尚、前記シャッターには切欠き部又は抜き穴が形成されているため、固液分離工程において排出口を完全に覆うことはできないが、一般に固液分離工程では懸濁液や分離液の殆どが遠心力によって外側へ飛散するため、部分的に開口されていても実際上はあまり問題にならない。
特に、抜き穴を形成したものにあってはシャッターの外周領域も排出口を覆うために効果的である。
【００２４】
第２の発明は、固相の掻き取り機構が、前記開口部の下側に設けられた後記案内機構の支持部に立設固定されていると共にその案内方向の一側面に懸濁液の吐出口が設けられており、且つ前記吐出口の位置から上側ヘ長く延長された筒部を有する取込管と、前記取込管における前記吐出口側の側面に対する反対側の側面に固定された平板であって、その側端部の平面形状が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、前記取込管を垂直に立設固定せしめた支持部を水平方向へ直線的に案内する案内機構と、固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記案内機構の支持部を移動させる移動手段と、固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段とからなることを特徴とした遠心分離装置に係る。
【００２５】
この発明は、第１の発明と同様に１枚の掻き取り板を用いているが、取込管を支柱として掻き取り板を取り付けるようにしている。
取込管はボウルの開口部の下側に設けた案内機構でボウル内に立設させた状態で水平方向へ案内され、移動手段によって取込管を移動させることにより、掻き取り板を固液分離工程では退避位置に設定し、固相の掻き取り工程では掻き取り板の側端部がボウルに堆積した固相に抵触する位置へ移動せしめられる。
その場合、この発明では取込管の吐出口が掻き取り板とは反対側の側面に設けられているため、固液分離工程で掻き取り板を退避位置に設定すると吐出口がボウルの内壁面に近寄り、逆に固相の掻き取り工程では吐出口がボウルの筒軸寄りへ後退して退避状態になり、吐出口も各工程に対応して合理的な位置に移動せしめられる。
そして、この発明においても、固液分離工程でボウルを高速回転させる回転軸を小径で構成でき、掻き取り工程では１枚の掻き取り板によって固相を表面側から徐々に剥離させる方式であるため、第１の発明と同様の基本的効果を具有している。
【００２６】
第３の発明は、固相の掻き取り機構が、前記開口部の外側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸と平行に軸支された軸に固定されており、その軸を中心に前記開口部の下側で水平方向へ回動する回動レバーと、前記回動レバーに対して垂直方向に立設固定されており、前記ボウル内の上位まで挿入された支柱と、側端部が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、前記支柱と前記掻き取り板の間に介在せしめられる部材であって、前記回動レバーを回動させて前記掻き取り板を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させた状態で、それ自体も前記開口部よりも内側に収まるように構成されている連結部材と、固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動レバーを回動させる回動駆動手段と、固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段とからなることを特徴とした遠心分離装置に係る。
【００２７】
この第３の発明は、掻き取り板をボウルの外側に設けた軸受部の軸回りに回動させてボウル内を移動させる方式を採用している。
機構的には、軸受部の軸回りに回動する回動レバーをボウルの開口部の下側に配置せしめ、その回動レバーに立設固定された支柱に連結部材を介して掻き取り板を取り付けておき、回動レバーを回動駆動させることにより掻き取り板を固液分離工程と掻き取り工程の各位置に移動させる。
その場合、連結部材は、掻き取り工程では掻き取り板の側端部をボウルの内壁面に対して所定角度で当接させ、固液分離工程では掻き取り板の側端部をボウルの開口部よりも内側に位置させる中間部材であるが、固液分離工程においてはそれ自体も開口部よりも内側に収まっていなければならないため、その条件を満たす構成とされている。
この発明によれば、前記の第１及び第２の発明と同様の基本的効果を有すると共に、軸受部を開口部の外側に配置できるために掻き取り工程においてケーキやスラッジの落下を阻害せず、洗浄等の保守作業を頻繁に行う必要がなくなるという利点がある。
また、前記の連結部材として、円弧状に曲げ加工を施した板材、又はその板材を平行に配設した組合せ部材を適用し、掻き取り板を支柱に対して弾性的に支持させるようにすれば、掻き取り工程において掻き取り板にかかる負荷が異常に大きくなった際に掻き取り板を適応的に内側又は後方へ逃がすため、掻き取り機構が過負荷状態で破損してしまうことを防止できる。
【００２８】
尚、上記の第１乃至第３の発明においては、固相の掻き取り工程でボウル駆動手段に大きな負荷がかからないため、ボウル駆動手段として、固液分離工程で前記ボウルを高速回転させる回転駆動手段を利用することもでき、固相の掻き取り工程で前記回転駆動手段を低速駆動状態に切り換えるようにしてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の遠心分離装置の実施形態を、図１から図１４を用いて詳細に説明する。
［実施形態１］
この実施形態に係る装置全体の断面図は図１及び図２に示され、図１は固液分離工程での状態を、図２は固相の掻き取り工程での状態を示す。
各図において、１は装置の基本筐体であり、その基本筐体１の上側に軸受筐体２が載置固定されている。
軸受筐体２の上下には垂直方向に軸受部３，４が構成されており、各軸受部３，４はそれぞれラジアルベアリング５，６を介して回転軸７を軸支しているが、その回転軸７の下端部は基本筐体１内のボウル８に連結されている。
具体的には、ボウル８は下側に開口部９を設けた縦型の円錐円筒状のものであり、回転軸７はその軸をボウル８の筒軸と一致させてボウル８の上壁部８ａに連結固定されており、回転軸７によってボウル８を基本筐体１内に垂下させた構成になっている。
【００３０】
また、回転軸７の上端側は軸受部３よりも上側へ突き出しており、その部分にプーリー１０が嵌着固定されている。
そして、軸受筐体２の側部に設置した電動モータ１１の回転軸に取り付けたプーリー１２と前記の回転軸７のプーリー１０との間にベルト１３が掛けられており、ボウル８を電動モータ１１によって高速回転できるようになっている。
【００３１】
一方、ボウル８の開口部９の下側には、ボウル８の筒軸から偏心した位置に軸受部１４が設けられており、その軸受部１４は回動軸１５を前記の筒軸と平行な関係で垂直に立設させた状態で軸支している。
また、回動軸１５はボウル８の上壁部８ａの近傍まで達しており、ボウル８内の区間に２個のアダプタブロック１６，１７を溶接固定して、それらのアダプタブロック１６，１７に対して掻き取り板１８がボルト止めして固定されている。この掻き取り板１８の刃先に相当する側端部１８ａは、回動軸１５の回動によって掻き取り板１８の板面がボウル８の筒軸を通過する状態に設定されたときにボウル８の内壁面に沿うように形成されている。即ち、側端部１８ａがボウル８の内壁面に最も接近した状態で、側端部１８ａとボウル８の内壁面との間に僅かなクリアランスを構成するようになっている。
【００３２】
次に、軸受部１４は上下の２箇所で回動軸１５を軸支する構成になっているが、その中間には鎖歯車１９が嵌着固定されている。
そして、基本筐体１の側部に取り付けた電動モータ２０の回転軸に取り付けた鎖歯車２０ａと回動軸１５側の鎖歯車１９の間にチェーンベルト２０ｂが掛けられており、回動軸１５を電動モータ２０によって回動できるようになっている。
尚、軸受部１４と鎖歯車１９はボウル８の開口部の下側に位置し、ケーキ又はスラッジの排出口２１内に配置されることになるが、それらとチェーンベルト２０ｂの周囲はカバー板２２によって覆われている。
【００３３】
また、回動軸１５におけるボウル８の開口部９と前記の軸受部１４の間にはシャッター２３が取り付けられている。
具体的には、シャッター２３は薄い金属板で構成されており、高さが低い三角錐状の形態をなしているが、その外側寄りの位置に回動軸１５を貫通させ、その貫通部分で回動軸１５に溶接することによって水平方向に支持されている。
そして、回動軸１５が掻き取り板１８をボウル８の筒軸寄りに回動させた固液分離工程では、図１に示すように、シャッター２３がその中心をボウル８の筒軸上に位置させて排出口２１を覆い、一方、回動軸１５が掻き取り板１８の側端部１８ａをボウル８の内壁面へ接近させるように回動させた掻き出し工程では、図２に示すように、シャッター２３が排出口２１からずれた位置に旋回せしめられるようになっている。
尚、この実施形態でのシャッター２３には切欠き部又は抜き穴２４が形成されているが、これについては後述する。
【００３４】
懸濁液の取込管２５は外部から基本筐体１を貫通させてボウル８の開口部９の下側へ導入され、更にその位置から上側へ折曲されてボウル８の内部へ導かれている。また、取込管２５はボウル８内において、掻き取り板１８と抵触しないようにその回動範囲外に配管されている。
そして、取込管２５の吐出口２５ａはボウル８の内壁面に対してほぼ垂直となるように設けられ、且つその吐出口２５ａの先端はボウル８の開口部９よりも内側になっている。
【００３５】
次に、この実施形態の装置では、軸受筐体２の内部に減速機構と電磁クラッチ機構を内蔵させており、軸受筐体２の上側に設置した電動モータ２６を駆動源として、掻き取り工程において回転軸７を強力なトルクで低速回転させるようになっている。
具体的には、先ず、回動軸７にラジアルベアリング２７を介して従動歯車２８が取り付けられており、その従動歯車２８に対して電動モータ２６側の駆動歯車２９が歯合せしめられている。
そして、従動歯車２８の下側に固定された従動板３０に対して、回転軸７と共に回転するクラッチ板３１を励振コイルによって上下へ移動させることにより、クラッチ板３１と従動板３０との接合／非接合状態を構成させる電磁クラッチ機構が設けられている。
従って、固液分離工程ではクラッチ板３１を解除させて回転軸７を電動モータ１２の駆動力で高速回転させるが、掻き取り工程ではクラッチ板３１を接合させて電動モータ２６の駆動力で回転軸７を強力なトルクで低速回転させることができる。
【００３６】
更に、この実施形態の装置には、軸受部１４の軸支部間においてアーム３２を回動軸１５に固定させており、そのアーム３２の回動位置を検出して固液分離工程と掻き取り工程での掻き取り板１８の回動位置を制御するようにしているが、これについても後述する。
【００３７】
以上の構成において、この実施形態の装置は次のように動作する。
先ず、固液分離工程では、電動モータ２０を回転制御することにより、掻き取り板１８の側端部１８ａをボウル８の開口部９よりも内側に退避させるように回動軸１５の回動角度を設定する。
その場合、図１におけるＸ−Ｘ矢視断面は図３に示すようになり、回動軸１５が前記回動角度に到達する直前にアーム３２の先端部を軸受部１４の側方に設けた近接センサ３３ａによって検出し、電動モータ２０を停止させると共に、ストッパー３４ａでアーム３２を係合させて回動軸１５を制止する。
また、固液分離工程では電磁クラッチ機構のクラッチ板３１は解除させてあり、電動モータ２６も停止させてある。
【００３８】
そして、その状態で電動モータ１１を駆動させると、回転軸７が回転せしめられてボウル８が高速で回転し、所定の回転速度になった段階で懸濁液が取込管２５から供給され、懸濁液は吐出口２５ａからボウル８の内壁面に向けて吐出される。
すると、懸濁液はボウル８の内壁面に対してほぼ垂直に当たり、ボウル８が高速回転しているためにその回転方向へ流れて拡がるが、遠心力によって懸濁液中の固体粒子は比重が大きいためにボウル８の内壁面側に固相として堆積し、その固相の内周側に液相が構成される。
即ち、遠心力の作用で固液分離がなされ、懸濁液の供給に伴って除々に固相が厚く形成されてゆき、液相もその厚さを増してゆく。
尚、この固液分離工程では、クラッチ板３１が回転軸７と共に回転するが、従動歯車２８と回転軸７の間にはラジアルベアリング２７が介装されているために従動歯車２８と従動板３０は回転しない。
【００３９】
ところで、この実施形態の装置では、図１に示すように、ボウル８の上壁部８ａには平面的に見て開口部９の縁に対応する位置よりも少し内側に穴８ｂが形成されている。（図１では左右に２箇所しか表れないが、穴８ｂは周方向に数箇所形成されている。）
従って、厚さを増した液相の表面が各穴８ｂよりも内周側になると、液相の表面の液体が各穴８ｂを通じて上壁部８ａの上側へ溢れ出し、ボウル８の回転による遠心力で外側へ流れる。
また、この実施形態では、ボウル８の外周側には基本筐体１の内壁を利用した環状の液受部３５が構成されているため、ボウル８の上壁部８ａから外側へ放出された液体は液受部３５へ流下し、排液口３６を通じて基本筐体１の外部へ排出される。
【００４０】
一方、図３に示すように、固液分離工程における回動軸１５の回動位置では、シャッター２３がその切欠き部２４以外の部分で排出口２１を覆っている。
固液分離工程では、液体の大半は前記のようにボウル８の上壁部８ａの各穴８ｂを通じて流れ出るが、飛散した液滴等が僅かに下方へ落下する。
しかし、シャッター２３が排出口２１の広い範囲を覆っているために、排出口２１へ落下する液体を微小量に抑制できる。
【００４１】
このようにして固液分離工程が進行すると、図３に示すように、ボウル８の内壁面に固相３７が構成されてゆくが、それが所定の厚さになった段階で電動モータ１１を停止させて固液分離工程を完了させる。
【００４２】
固液分離工程が完了すると固相の掻き取り工程が開始される。
掻き取り工程では、先ず、電動モータ１１をアイドリング状態として電動モータ２６を駆動する。
また、電磁クラッチ機構の励振コイルに通電することによりクラッチ板３１を上方へ移動させて従動歯車２８の従動板３０に接合させる。
従って、電動モータ２６の駆動力で回転軸７が強力に低速回転せしめられた状態となるが、その状態で電動モータ２０を駆動させることにより回動軸１５を回転させる。
【００４３】
すると、図２及び図４に示すように、掻き取り板１８が回転せしめられて、その側端部１８ａがボウル８の固相３７の表面に抵触する位置に達し、固相３７の表面からケーキ又はスラッジを剥離させて下側へ落下させる状態になる。
そして、回動軸１５の軸心がボウル８の筒軸から偏心せしめられているため、回動軸１５を更に回転させると、掻き取り板１８の側端部１８ａは除々に外周側へ移動してその時点における固相３７の表面に抵触してゆくことになり、浅い抵触関係で固相３７の表面からケーキ又はスラッジを掻き取りながら回転してゆく。
また、回動軸１５の回転によってシャッター２３も旋回するが、シャッター２３における掻き取り板１８の手前に相当する領域には切欠き部２４が形成されているため、掻き取られたケーキ又はスラッジはボウル８の開口部９からシャッター２３の切欠き部２４を通じて排出口２１に落下する。
【００４４】
このようにして掻き取り工程が進行すると、図５に示すように、回動軸１５の回転によって掻き取り板１８の板面がボウル８の筒軸を含む面と一致して、掻き取り板１８の側端部１８ａがボウル８の内壁面に最も接近した状態になる。
即ち、この実施形態では、掻き取り板１８がボウル８の内壁面と垂直になると共に、側端部１８ａが僅かなクリアランスを介して接近した状態になり、その段階で掻き取り工程が完了する。
そして、その段階では、上記のように掻き取り板１８の側端部１８ａがボウル８の内壁面に沿った形状に形成されているために固相の殆どが掻き取られており、剥離された全てのケーキ又はスラッジが排出口２１に落下している。
【００４５】
また、前記の掻き取り工程の完了段階における回動軸１５の回動停止制御は、図５に示すように、その段階に至る直前にアーム３２の先端部を検出する近接センサ３３ｂの検出信号を用いて電動モータ２０を停止させ、またアーム３２に対してストッパー３４ｂを係合させることにより行われる。
尚、以上の動作によって１サイクルの工程が終了するが、掻き取り板１８を再び退避位置に回動させると固液分離工程を再開することができ、以降、固液分離工程と掻き取り工程を繰り返して実行できることは言うまでもない。
【００４６】
ところで、前記のシャッター２３では切欠き部２４を形成しておいてケーキ又はスラッジを排出口２１へ落下させるようにしているが、切欠き部２４とせずに抜き穴として構成しておいてもよい。
図６及び図７は切欠き部２４を抜き穴２４’として構成した場合における図３及び図５に対応するものである。
この実施形態の装置による掻き取り工程では固相を表面から除々に剥離させてゆくため、剥離されたケーキやスラッジは比較的小さな塊になって、掻き取り板１８の手前にあるボウル８の内壁面に沿って円滑に落下する。
即ち、シャッター２３にそれほど大きな落下領域を確保する必要はなく、抜き穴２４’にしておいても前記の切欠き部２４と比較して機能的に殆ど差異がない。
【００４７】
一方、図６に示される固液分離工程では、ボウル８の開口部９から液滴が落下するとしても、ボウル８の高速回転に基づいた遠心力によって開口部９の外側へ振り出されるため、排出口２１はその外縁部に近い領域だけを覆っておけば足りる。
従って、図６及び図７に示すように、シャッター２３に対して抜き穴２４’を形成するようにすれば、抜き穴２４’の外側領域に構成される連続部分で排出口２１内に液体が落下することを防止でき、シャッター２３全体の機械的強度を高めることと併せてより合理的である。
【００４８】
この実施形態の装置は、以上の構成と動作に基づいて固液分離工程と掻き取り工程を実行するが、図１及び図２と従来技術に係る図１５及び図１６とを比較すれば明らかなように、回転軸７には回動軸や取込管を内嵌させる必要はなく、小径の中実丸棒で構成できる。
これにより、回動軸７を軸支する軸受部３，４に適用されるラジアルベアリング５，６の軸受内径を小さくできると共に、固液分離工程におけるラジアルベアリング５，６の内輪の周速度を小さくできるため、結果的に製造コストの大幅な低減化が図れ、また軸受部３，４での故障の発生を防止できる。
【００４９】
また、従来技術の遠心分離装置は、ボウルの回転軸に内嵌させた回動軸に対して、ボウルの筒軸に関して対称となるように２枚の掻き取り板を取り付けているため、掻き取り板の加工や組立てに高い精度が要求されていたが、この実施形態の装置では単一の掻き取り板１８を回動させる方式を採用しているため、それほど高い精度を要求されず、また組立てに際してもアダプタブロック１６，１７に対する掻き取り板１８の取り付け位置を微調整するだけで掻き取り板１８の側端部１８ａとボウル８の内壁面とのクリアランスを容易に適正化できる。
特に、この実施形態の装置では、固液分離工程で掻き取り板１８が非回転状態で退避せしめられており、従来技術の装置のようにボウル８内で高速回転する２枚の掻き取り板の質量バランス等を考慮する必要はないため、その意味でも掻き取り板１８の加工精度が緩和される。
【００５０】
更に、この実施形態の装置では、掻き取り工程において掻き取り板１８を除々に回転させて固相の表面を除々に剥離させる方式になっており、掻き取り板１８にかかる負荷が従来技術に係る装置と比較して極めて小さくなる。
そのため、掻き取り工程で回動軸１５や回転軸７を駆動するためのトルクは小さくても足り、固液分離工程で固相が厚くなってもそれらが回転不能になるような事態は発生せず、換言すれば、電動モータ２０，２６に小型のものが適用できることになる。
また、掻き取り板１８には従来技術に係る装置のように大きな機械的強度が要求されないため、比較的薄い平板でも足りるという利点もある。
【００５１】
更なる特徴として、この実施形態では回動軸１５にシャッター２３を取り付けて固液分離工程と掻き取り工程で排出口２１を開閉させている。
従来の装置ではシャッターを別に設けた駆動系で開閉するようにしているために独立した駆動装置と制御系が必要になるが、この実施形態ではそれらが不要である。
【００５２】
尚、この実施形態では回動軸１５に対してチェーンベルト２０ｂを介した駆動方式を採用しているが、その方式に限定されるものではなく、各種の方式が適用できる。
例えば、ウォームとウォームギアを用いた方式とすれば、回動軸１５に作用する負荷トルクで掻き取り板１８が揺動することがなく、掻き取り板１８の回動角度の制御も容易になる。
また、掻き取り板の１８の回動角度は高々１００°程度であるため、駆動源を油圧又は空圧シリンダとしてクランク機構等を介して回動軸１５を回転させるような機構も採用できる。
【００５３】
［実施形態２］
この実施形態に係る遠心分離装置全体の断面図（固液分離工程の状態）は図８に示される。
同図と図１とを対照させると明らかなように、この実施形態の装置は上記の実施形態１の装置に対して軸受部４１が異なっているだけであり、他の部分の構成と同様である。
また、固相の掻き取り工程におけるボウル８の低速回転駆動方式を除いて、他の動作も実施形態１の場合と同様である。
従って、ここでは軸受部４１の構成だけを説明し、他の内容は実施形態１での説明に譲ることとする。
【００５４】
ところで、実施形態１の装置では、掻き取り工程において電磁クラッチ機構を作動させることにより、減速機構を介して電動モータ２６の回転駆動力を回転軸７へ伝達させてボウル８を強力なトルクで低速回転させるようにしている。
しかし、実施形態１で説明したように、掻き取り工程では掻き取り板１８を除々に回転させて固相の表面からケーキ又はスラッジを薄く剥離させてゆく方式をとるため、同工程で掻き取り板１８とボウル８にかかる負荷トルクは従来技術の装置の場合よりも極端に小さくなる。
【００５５】
この点に着目すると、あえて、実施形態１の装置のように掻き取り工程用にボウル８の回転駆動系を用意しておく必要はなく、固液分離工程でボウル８を高速回転させるための駆動系を代替させることも可能である。
また、電動モータ１１はその回転速度を制御して低速回転させることが可能である。
【００５６】
そこで、この実施形態では、回転軸７を上下で軸支するラジアルベアリング４２，４３の保持部と、それらの間に介在してスペーサとしての役割を果たす中空筒体４４とで簡素な軸受部４１を構成し、固液分離工程と掻き取り工程で電動モータ１１をそれぞれ高速／低速回転に切り換えるようにしている。
【００５７】
この実施形態によれば、実施形態１の場合のように、電動モータ２６を必要とせず、特別な軸受筐体２を設けて内部に複雑な減速機構や電磁クラッチ機構を内蔵させる必要もなく、装置が非常に簡単な構成になって製造コストの大幅な低減化が可能になる。
また、前記の掻き取り方式に基づいて性能的にも実施形態１の装置と殆ど差異がなく、部品点数が削減されるために高い信頼性が得られる。
【００５８】
［実施形態３］
この実施形態に係る遠心分離装置全体の断面図は図９に、また同図におけるＸ−Ｘ矢視断面図は図１０に、Ｙ−Ｙ矢視断面図は図１１に示される。
但し、この実施形態におけるボウルの回転軸の駆動系は実施形態２の装置と同様の構成が採用されており、それらの機構要素は図８と同一符号で示されている。
先ず、図９において、５１は装置の基本筐体であり、その基本筐体５１の上側に前記の駆動系が載置固定されている。
そして、ボウル５２は下側に開口部５３を設けた縦型の円錐円筒状のものであり、軸受部４１で軸支された回転軸７の下端部がボウル５２の上壁部５２ａに連結されているが、回転軸７の軸心はボウル５２の筒軸と一致しており、ボウル５２は回転軸７によって基本筐体５１内に垂下されている。
また、ボウル５２の外周側には基本筐体５１の内壁を利用した環状の液受部５４が構成されており、その液受部５４に流出した液体が基本筐体５１に設けた排液口５５から外部へ排出されるようになっている。
【００５９】
以上のボウル５２とその駆動系等に係る基本的構成は実施形態２の装置とほぼ同様であるが、この実施形態は以下に説明するように掻き取り板の駆動機構に特徴を有している。
先ず、懸濁液の取込管５６が基本筐体５１の側壁部５１ａを貫通してボウル５２の下側へ導かれているが、側壁部５１ａは取込管５６を水平方向へ摺動自在な態様で支持している。
そして、取込管５６は、ボウル５２の下側において垂直方向に上側ヘ曲がり、ボウル５２の上壁部５２ａの近傍まで伸びているが、その垂直方向の立設部分５６ａはボウル５２の開口部５３から一定区間だけ管状の構成になっており、それより上側の区間は中実棒の構成になっている。
また、立設部分５６ａにおける管状構成区間の上部位置には側壁部５１ａの方向へ向けて吐出口５６ｂが設けられている。
尚、実際上の取込管５６の組立て構造は、水平方向の管体と、垂直方向の中実区間と管状区間とからなる立設部分５６ａと、吐出口５６ｂの管状部分とを溶接して構成したものとなる。
【００６０】
前記の取込管５６には吐出口５６ｂと反対側に掻き取り板５７が取り付けられている。
具体的には、取込管５６の立設部分５６ａを挟む態様で２枚の縦長の板材５８，５９を平行な関係で取込管５６に溶接し、その各板材５８，５９の間に掻き取り板５７を溶接した補強ブロック材６０を嵌着させた状態で、各板材５８，５９に穿設された４個の孔を通じて補強ブロック材６０を各板材５８，５９にボルトで締着固定してある。
【００６１】
前記の取込管５６と掻き取り板５７のアッセンブリは、取込管５６の下側に設けた案内機構の支持部に固定・支持されており、基本筐体５１に取り付けた油圧シリンダ６１によって立設部分５６ａを垂直に保った状態で水平方向へ往復移動されるようになっている。
【００６２】
ここに、案内機構は、取込管５６の水平部分と平行な関係で同取込管５６の両側部に横架させた２本の案内棒６２，６３と、それらの案内棒６２，６３の間に架け渡された移動台６４とからなる。
各案内棒６２，６３はそれぞれの両端部が基本筐体５１の対向する壁面に固定されており、また移動台６４はその両端部に穿設された水平方向の孔に各案内棒６２，６３を貫通させており、移動台６４は各案内棒６２，６３と垂直な関係を保ちながら摺動自在に水平方向へ移動できるようになっている。
また、各案内棒６２，６３と移動台６４とを常に垂直な関係に保つために、移動台６４は一定の幅を有しており、各案内棒６２，６３を貫通させる穴の摺動面にグリース等を介在させて移動台６４が滑らかに移動するように配慮されている。
【００６３】
取込管５６の立設部分５６ａと水平部分の連結部は移動台６４の中央部分に形成した陥凹部に嵌合させた状態で溶接・固定されている。
そして、移動台６４における前記の溶接・固定部の下側には油圧シリンダ６１のロッド６１ａが取り付けられており、移動台６４を油圧駆動することによりボウル５２内で掻き取り板５７を水平移動させる構成になっている。
尚、掻き取り板５７の側端部５７ａはボウル５２の内壁面に対応した形状に形成されており、油圧シリンダ６１のストローク長は、ロッド６１ａを前進限に突き出した状態で側端部５７ａとボウル５２の内壁面との間に僅かなクリアランスが構成され、逆にロッド６１ａを後退限に引き込んだ状態で側端部５７ａがボウル５２の開口部５３より内側へ後退するように設定されている。
【００６４】
以上の構成に基づいて、この実施形態の装置は次のように動作する。
先ず、固液分離工程では油圧シリンダ６１のロッド６１ａを後退限に設定し、掻き取り板５７をボウル５７の中央側に退避させて、前記のように掻き取り板５７の側端部５７ａをボウル５７の開口部５３の内側に位置させる。
そして、その状態で電動モータ１１を駆動させると回転軸７を介してボウル５７が高速回転するが、所定の回転速度になった段階で懸濁液を取込管５６から供給し、吐出口５６ｂからボウル５７の内壁面に吐出させる。
その場合、掻き取り板５７を退避させた状態では取込管５６の吐出口５６ｂが後退してボウル５７の内壁面に近くなっており、懸濁液にかける圧力を低減でき、また懸濁液の液滴が散乱することを抑制できる。
【００６５】
ボウル５７の内壁面へ吐出された懸濁液が遠心力によって固液分離され、固体粒子が内壁面に固相として堆積し、その内周側に液相が構成されること、及び液相の液体がボウル５２の上壁部５２ａに形成された穴５２ｂから液受部５４へ流出して排液口５５から放出されることは実施形態１の場合と同様である。
【００６６】
固相が一定の厚さになって固液分離工程が完了すると、懸濁液の供給を停止してボウル５２の回転を停止させ、次の掻き取り工程へ移行する。
掻き取り工程においては、電動モータ１１を低速モードで再起動し、ボウル５２を低速で回転させる。
また同時に、移動台６４の下側に設けたシャッター６５が別途設けた移動駆動機構（図示せず）によって側方へ移動せしめられ、そのシャッター６５によって閉鎖されていた排出口６６を開放しておく。
そして、ロッド６１ａを後退限に設定していた油圧シリンダ６１に圧油を供給してロッド６１ａを突き出させ、掻き取り板５７の側端部５７ａを固相に抵触させてゆく。
【００６７】
その場合、ロッド６１ａを除々に前進させるように圧油の供給を制御すると、掻き取り板５７の側端部５７ａが固相の表面側から抵触してケーキ又はスラッジを薄く剥離してゆき、ロッド６１ａを前進限まで突き出すことにより、ボウル５２の内壁面に堆積していた固相の殆どが掻き取られることになる。
また、掻き取られたケーキ又はスラッジはボウル５２の開口部５３から排出口６６へ落下し、排出口６６の下側に設けた台車等（図示せず）に堆積したケーキ又はスラッジが外部へ取り出されて回収されることになる。
【００６８】
そして、油圧シリンダ６１のロッド６１ａを後退限に戻して掻き取り板５７を退避状態にすると共にシャッター６５を閉じると固液分離工程を再開させることができ、以降、固液分離工程と掻き取り工程を繰り返して実行させることができる。
【００６９】
この実施形態の装置は、掻き取り板５７の作動方式が実施形態１，２の装置と異なっているが、回転軸７には回動軸や取込管を内嵌させる必要がない点、１枚の掻き取り板５７によって掻き取り工程を実行させる点、固液分離工程で掻き取り板５７が回転しない点、及び掻き取り工程で掻き取り板５７にかかる負荷が極めて小さくなる点では共通しているため、実施形態１，２の装置と同様と同様の効果を具有する。
また、この実施形態では、取込管５６の立設部分５６ａを掻き取り板５７を取り付けるための支柱として利用しており、ボウル５２の下側に設ける機構をより簡素に構成できるという利点がある。
【００７０】
尚、この実施形態では、油圧シリンダ６１によって掻き取り板５２を駆動させているが、その駆動手段は直線的にストロークさせるものであればよく、ボールネジやラック・ピニオンを適用した電動モータによる駆動機構等も採用できる。更に、この実施形態では、実施形態２の軸受部４１を適用して固液分離工程と掻き取り工程において電動モータ１１を高速回転と低速回転に切り換えて利用しているが、実施形態１のように掻き取り工程で別の低速回転機構を適用してボウル５２を回転駆動させるようにしてもよい。
【００７１】
［実施形態４］
この実施形態に係る遠心分離装置全体の断面図は図１２（Ａ）に、同装置における掻き取り板の取り付け部分の構成は同図（Ｂ）に示される。また、図１２（Ａ）におけるＸ−Ｘ矢視断面は図１３に示される。
但し、この実施形態におけるボウルの回転軸の駆動系は実施形態１の装置と同様の構成が採用されており、それらの機構要素は図１と同一符号で示されている。
ここに、基本筐体７１の上側に軸受筐体２が載置固定されており、軸受筐体２側の回転軸７の下端部がボウル７２の上壁部７２ａの中心に連結された状態でボウル７２が基本筐体７１の内部に垂下されている点、及びボウル７２の外側に液受部７３が構成されており、固液分離工程で液受部７３に流下した液体を基本筐体７１の側部に形成した排液口７４から排出させる点は上記の各実施形態と同様である。
従って、それらに関する基本的構成は実施形態１と変らないが、この実施形態ではボウル７２の開口部７５が比較的大きく構成されており、それに対応させて上壁部７２ａに形成した穴７２ｂが実施形態１の場合よりも外側寄りに形成されている。
【００７２】
この実施形態の特徴は、掻き取り板７６の取り付け方式とその回動駆動機構にある。
先ず、回動駆動機構についてみると、前記の基本筐体７１は基台板７７の上に固定されているが、その基台板７７におけるボウル７２の開口部７５に対応する領域には排出口７８が形成されていると共に、開口部７５の外側に相当する領域には軸受部７９が固定されており、その軸受部７９はボウル７２の筒軸と平行な関係で回動軸８０を軸支させている。
そして、その回動軸８０に対して回動レバー９１が垂直な関係で嵌着せしめられて溶接・固定されており、回動軸８０の回動に伴って回動レバー９１がボウル７２の下側で水平方向に揺動するようになっている。
また、軸受部７９の下側では回動軸８０に対して垂直な関係でクランクシャフト８２の一端が嵌着・固定されており、そのクランクシャフト８２を水平方向に回動させるための油圧シリンダ８３が設けられている。
尚、油圧シリンダ８３のロッド８３ａとクランクシャフト８２の連結部分は、図１３に示すように、ロッド８３ａ側に固定した継ぎ手８４にピン８５を設けておき、そのピン８５をクランクシャフト８２に形成した長孔８６に貫通させることにより、ロッド８３ａの直線駆動力をクランクシャフト８２の回動駆動力に変換するようになっている。
【００７３】
次に、掻き取り板７６の取り付け方式については、前記の回動レバー８１の上側に支柱８７を垂直に立設固定させてボウル７２内の上位まで挿入せしめ、その上側寄り側面の一定区間（ボウル７２の円筒状部分に対応する区間）に円弧状に曲げられた連結部材８８を固定し、更にその連結部材８８の端部に補強板８９を介在させて掻き取り板７６をネジ止めした構成になっている。
ここに、支柱８７はその下端部が回動レバー８７に溶接・固定されている。
また、連結部材８８はその一方の側面が支柱８７に溶接・固定されており、他方の側端面に対してネジ孔を形成した補強板８９を溶接・固定した構成からなり、補強板８９のネジ孔を利用して掻き取り板７６が皿ネジで締着・固定されている。
尚、この実施形態では、軽量化を図るために、支柱８７を中空状の四角柱とし、また連結部材８８も円弧状に曲げ加工された２枚の板材を組み合わせた中空状の部材とされているが、それらは中実部材で構成してもよく、その場合には連結部材８８を薄めの単板にできる。
【００７４】
前記の掻き取り板７６の取り付け方式によると、図１３に示すように、連結部材８８はその円弧状部分を回動レバー８１の前方側へ膨出させ、その膨出部分から迂回して戻った位置に掻き取り板７６を固定させており、結果的に掻き取り板７６の側端部（刃先）が一定の角度でボウル７２の内壁面に沿って当接するようになっている。
しかし、図１３は掻き取り工程での位置関係を示すものであり、同工程では前記の膨出部分が平面的に見てボウル７２の開口部７５より外側に位置していても問題はないが、固液分離工程では掻き取り板７６も膨出部分も開口部７５よりも内側に収まっていなければならない。
従って、回動レバー８１に対する支柱８７の立設位置と、連結部材８８の円弧状部分に係る曲率半径等の平面的形状と、連結部材８８に対する掻き取り板７６の取り付け位置は、固液分離工程における開口部７５に対する前記の相対的条件を満たすように設計されている。
【００７５】
尚、図１２（Ａ）及び図１３において、９０は懸濁液の取込管であり、９１は排出口７８のシャッターである。
この実施形態のシャッター９１は傾斜板で構成されており、別の駆動系（図示せず）によって、固液分離工程では排出口７８を覆い、掻き取り工程では排出口７８の上部を開放するように移動せしめられる
【００７６】
以上の構成に基づいて、この実施形態の装置は次のように動作する。
先ず、固液分離工程では油圧シリンダ８３に圧油を供給してロッド８３ａを前進限まで突き出させる。
その場合、軸受部７９の軸８０を中心に回動レバー８１が回転し、図１４に示すような状態となって、掻き取り板７６と連結部材８８が平面的に見てボウル７２の開口部７５よりも内側に退避せしめられる。
次に、電磁クラッチ機構のクラッチ板３１を従動板３０から解除させた状態で電動モータ１１を駆動させ、回転軸７を介してボウル７２を高速回転させる。
そして、ボウル７２が一定の回転速度になると取込管９０から懸濁液を供給して固液分離を実行させるが、その際に生じる液相の表面はボウル７２の開口部７５よりも外側になるため、ボウル７２内で掻き取り板７６や連結部材８８が液相に抵触することはない。
尚、固液分離工程ではシャッター９１が排出口７８の上側を覆う状態に設定されている。
【００７７】
前記の固液分離工程が進行してボウル７２の内壁面に所定の厚さで固相３７が堆積すると、電動モータ１１を停止させた後、電磁クラッチ機構のクラッチ板３１を従動板３０に接合させ、またシャッター９１を移動させて排出口７８を開放した状態で掻き取り工程へ移行する。
掻き取り工程では、電動モータ２６を駆動させてボウル７２を強力なトルクで低速回転させ、油圧シリンダ８３のロッド８３ａを除々に引き込ませて回動レバー８１を軸受部７９の軸８０を中心に回転させる。
すると、回動レバー８１の回転によって支柱８７に固定された連結部材８８と掻き取り板７６が円弧状の軌跡で移動し、掻き取り板７６の側端部（刃先）が固相３７と抵触するようになり、固相３７が掻き取り板７６によって表面側から剥離されてゆく。
従って、剥離されたケーキ又はスラッジは下方へ落下するが、開口部７５から排出口７８を通じて装置の下側に堆積せしめられ、掻き取り工程が完了した段階でまとめて回収されることになる。
【００７８】
ところで、固相３７を掻き取り板７６で剥離させてゆく段階では、掻き取り板７６にかかる負荷が変動する。即ち、固液分離工程において固相３７は必ずしも一様に形成されておらず、また掻き取り板７６の先端の固相３７への喰い込み状態によって剪断剥離条件が変化するため、掻き取り板７６には比較的大きな変動負荷がかかることになる。
これに対して、この実施形態では、上記のように曲げ加工を施した板材を組み合わせて円弧状に構成した連結部材８８を適用しており、掻き取り板７６にかかる負荷が大きくなると連結部材８８が適応的に撓んで掻き取り板７６を内側又は後方へ逃がすようにしている。
従って、固相３７における大きな負荷を発生させた部分については比較的浅く剥離しておいて次の周回段階でその部分を再び剥離させるような作用を実現でき、連結部材８８の弾性によって掻き取り板７６にかかる負荷の変動を小さくして掻き取り機構（支柱８７，連結部材８８，掻き取り板７６）の劣化や故障を防止することが可能になる。
【００７９】
そして、油圧シリンダ８３のロッド８３ａの引き込みが進行すると、回動レバー８１の更なる回転によって掻き取り板７６が全ての固相３７を掻き取り、図１３に示すようにボウル３７の内壁面に摺接するようになる。即ち、この実施形態ではその摺接状態で掻き取り工程が完了することになる。
尚、その状態から油圧シリンダ８３のロッド８３ａを突き出させると、掻き取り板７６と連結部材８８を再び図１４の退避状態に戻して固液分離工程を再開させることができ、以降、固液分離工程と掻き取り工程を繰り返して実行させることができる。
【００８０】
この実施形態の装置は、掻き取り板７６の作動方式が上記の各実施形態１，２，３と異なっているが、回転軸７には回動軸や取込管を内嵌させる必要がない点、１枚の掻き取り板７６によって掻き取り工程を実行させる点、固液分離工程で掻き取り板７６が回転しない点、及び掻き取り工程で掻き取り板７６にかかる負荷が小さくなる点では共通しており、基本的効果に関しては各実施形態１，２，３と同様である。
特有の効果としては、前記のように連結部材８８の弾性に基づいた掻き取り機構にかかる変動負荷の抑制が図れることと共に、ボウル７２の下側に配置される機構が回動レバー８１だけであるためにケーキやスラッジが機構要素に引っ掛かる不具合が解消でき、また懸濁液の飛散による汚れ等を洗浄する手間を省けるという利点がある。
【００８１】
尚、この実施形態では、油圧シリンダ８３でクランクシャフト８２を揺動させることによって掻き取り機構を回動させているが、基本的には回動レバー８１を軸受部７９の軸８０を中心に回動させることができる駆動機構であればよく、実施形態１の場合と同様に電動モータと減速機構の組み合わせ等の各種の駆動方式が採用できる。
また、この実施形態では掻き取り板７６にかかる負荷が小さいため、掻き取り工程におけるボウル７２の低速回転駆動に関しても、実施形態２の場合と同様に電動モータ１１を高速回転と低速回転に切り換えて利用する方式を採用でき、電動モータ２６や減速機構や電磁クラッチ機構が不要になり、回転軸７の軸受部が非常に簡単な構成になって製造コストの大幅な低減化が図れる。
【００８２】
【発明の効果】
本願発明の遠心分離装置は、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項１、請求項４、及び請求項５の発明は、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを用い、取込管をボウルの下側の開口部から導入して懸濁液をボウルの内壁面に吐出させる方式の遠心分離装置において、ボウルの回転軸を軸支する軸受部に軸受内径が小さいラジアルベアリングが適用できるようにし、部品コストの低減化を図ると共に、軸支部での周速度が小さくなることにより軸受部の耐久性を向上させる。
また、掻き取り工程においては掻き取り板でボウルの内壁面に堆積した固相を表面から除々に剥離させてゆくため、同工程でのボウル駆動手段にかかる負荷を小さくでき、従来技術で発生したような掻き取り不能状態は発生しない。換言すれば、固相を厚くしても掻き取りが可能であり、一回の固液分離工程で多量の懸濁液を処理できるために処理効率を大幅に向上させることができる。
更に、単一の掻き取り板で固相の掻き取りを実行する方式であり、且つその掻き取り板は固液分離工程で高速回転しないため、掻き取り板に係る加工・組立て段階で高い精度を要求されない。
その他、掻き取り板の側端部（刃先）にかかる負荷が小さくなるために、掻き取り板に比較的薄い板材を適用できるという利点もある。
尚、請求項５の発明では、ボウルの開口部の下側に設けられる機構要素が回動レバーだけになるため、掻き取り工程においてケーキやスラッジが落下中に引っ掛かる要素がなくなり、洗浄等の保守作業が軽減できるという特有の効果がある。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、固液分離工程と掻き取り工程における掻き取り板の回動位置の制御を容易にする。
請求項３の発明は、請求項１の発明において、ケーキ又はスラッジの排出口を開閉するシャッターを回動軸の回動動作を利用して自動的に作動させ、シャッターの駆動機構を別途構成する必要をなくして装置の製造コストを低減化する。
請求項６の発明は、請求項５の発明において、連結部材に弾性機能を具備させたことにより掻き取り機構の破損を防止でき、また連結部材を円弧状に曲げ加工を施した板材を適用したことにより応力集中を回避させることが可能になる。
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６の発明において、掻き取り工程でのボウルの回転軸にかかる負荷トルクが小さいことに着目し、掻き取り工程で作動させるボウル駆動手段に固液分離工程で作動させる回転駆動手段を低速駆動状態に切り換えて利用するようにして装置の製造コストを低減化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の遠心分離装置の全体的断面図である。但し、掻き取り板は固液分離工程での回動位置にある。
【図２】実施形態１の遠心分離装置の全体的断面図である。但し、掻き取り板は固相の掻き取り工程での回動位置にある。
【図３】図１（固液分離工程の状態）におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図４】掻き取り工程を実行中の掻き取り板やシャッター等の回動位置を、図２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図５】掻き取り工程が完了した段階での掻き取り板やシャッター等の回動位置を、図２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図６】抜き穴を形成したシャッターを用いた場合における、図１（固液分離工程）のＸ−Ｘ矢視断面に相当する図である。
【図７】抜き穴を形成したシャッターを用いた場合における、図２（掻き取り工程が完了した段階）のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図８】実施形態２の遠心分離装置の全体的断面図である。
【図９】実施形態３の遠心分離装置の全体的断面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】図９におけるＹ−Ｙ矢視断面図である。
【図１２】（Ａ）は実施形態４の遠心分離装置の全体的断面図、（Ｂ）は掻き取り板の取り付け部分の構成を示す正面図である。
【図１３】掻き取り工程が完了した段階での掻き取り機構の状態を、図１２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図１４】固液分離工程での掻き取り機構の状態を、図１２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図１５】従来技術に係る遠心分離装置の全体的断面図である。
【図１６】従来技術に係る遠心分離装置の全体的断面図である。
【図１７】図１５と図１６の遠心分離装置における［ボウルとその駆動軸］及び［掻き取り板とその駆動軸］の組立関係を示す部品分解斜視図である。
【符号の説明】
１…基本筐体、２…軸受筐体、３，４…軸受部、５，６…ラジアルベアリング、７…回転軸、８…ボウル、８ａ…上壁部、８ｂ…穴、９…開口部、１０…プーリー、１１…電動モータ、１２…プーリー、１３…ベルト、１４…軸受部、１５…回動軸、１６，１７…アダプタブロック、１８…掻き取り板、１８ａ…側端部、１９…鎖歯車、２０…電動モータ、２０ａ…鎖歯車、２０ｂ…チェーンベルト、２１…排出口、２２…カバー板、２３…シャッター、２４…切欠き部、２４’…抜き穴、２５…取込管、２６…電動モータ、２７…ラジアルベアリング、２８…従動歯車、２９…駆動歯車、３０…従動板、３１…クラッチ板、３２…アーム、３３ａ，３３ｂ…近接センサ、３４ａ，３４ｂ…ストッパー、３５…液受部、３６…排液口、３７…固相、４１…軸受部、４２，４３…ラジアルベアリング、４４…中空筒体、５１…基本筐体、５１ａ…側壁部、５２…ボウル、５２ａ…上壁部、５２ｂ…穴、５３…開口部、５４…液受部、５５…排液口、５６…取込管、５６ａ…立設部分、５６ｂ…吐出口、５７…掻き取り板、５７ａ…側端部、５８，５９…板材、６０…補強ブロック材、６１…油圧シリンダ、６１ａ…ロッド、６２，６３…案内棒、６４…移動台、６５…シャッター、６６…排出口、７１…基本筐体、７２…ボウル、７２ａ…上壁部、７２ｂ…穴、７３…液受部、７４…排液口、７５…開口部、７６…掻き取り板、７７…基台板、７８…排出口、７９…軸受部、８０…回動軸、８１…回動レバー、８２…クランクシャフト、８３…油圧シリンダ、８４…継ぎ手、８５…ピン、８６…長孔、８７…支柱、８８…連結部材、８９…補強板、９０…取込管、９１…シャッター、２０１…筐体、２０２…軸受部、２０３…中空円筒軸、２０４…ボウル、２０４ａ…上壁部、２０４ｂ…開口部、２０５…連結部材、２０６…プーリー、２０７…電動モータ、２０８…プーリー、２０９…ベルト、２１０…回転軸、２１１ａ，２１１ｂ…掻き取り板、２１２，２１３…円板、２１４…穴、２１５…連結軸、２１６…昇降装置、２１７…鎖歯車、２１８…電動モータ、２１９…鎖歯車、２２０…チェーンベルト、２２１…ストッパー用シリンダ、２２２…ストッパープランジャ、２２３…取込管、２２４…排出口、２２５…シャッター、２２６…排出管、３０１…筐体、３０２…軸受部、３０３…ボウル、３０３ａ…上壁部、３０３ｂ…開口部、３０４…中空円筒軸、３０５ａ，３０５ｂ…ラジアルベアリング、３０６ａ，３０６ｂ…掻き取り板、３０７…中空円筒軸、３０８…取込管、３０９，３１０…円板、３１１…プーリー、３１２…電動モータ、３１３…プーリー、３１４…ベルト、３１５，３１６…従動側ベベルギア、３１７…駆動側ベベルギア。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a centrifugal separator that uses a conical cylindrical or conical vertical bowl and supplies the suspension into the bowl with an intake pipe inserted from the lower opening, and in particular, solid-liquid The present invention relates to an improvement in a scraping mechanism for a solid phase deposited on an inner wall surface of a bowl after being separated.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, to separate solids, suspended solids, oils, etc. from cutting and polishing processing fluid discharged from various machine tools and polishing machines, and suspension such as wastewater or sludge discharged from daily life and production activities. A variety of configurations of centrifuges are used.
[0003]
As a centrifugal separator of a type in which a conical cylindrical or conical vertical bowl is rotated at a high speed, those shown in FIGS. 15 and 16 are typical.
The centrifugal separator in each figure differs in whether the suspension (untreated liquid) is taken in from the lower side of the bowl or from the upper side. However, the suspension is discharged on the inner wall surface of the bowl rotating at high speed. A common function is that the solid-liquid separation is performed by centrifugal force, and after solid-liquid separation, the solid phase deposited on the inner wall surface of the bowl is peeled off by a scraping plate and dropped downward.
[0004]
First, in the centrifugal separator shown in FIG. 15, a bearing portion 202 is fixed to a housing 201, and an upper wall portion 204a of a bowl 204 is attached to a hollow cylindrical shaft 203 supported by the bearing portion 202. . However, in this device, since the bearing portion 202 is fixed to the housing 201 in such a manner that the lower side of the bearing portion 202 hangs down inside the bowl 204, the bearing portion 202 is located at the center of the upper wall portion 204 a of the bowl 204. A hole to be fitted is formed, and the upper wall portion 204a is attached to the hollow cylindrical shaft 203 via a connecting member 205 that covers a side portion and a lower side of the bearing portion 202.
A pulley 206 is fitted and fixed to a portion above the bearing portion 202 of the hollow cylindrical shaft 203, and a belt 209 is hung between the pulley 206 and a pulley 208 on the side of the electric motor 207 attached to the housing 201. Have been.
Therefore, the bowl 204 can be rotated at high speed by the rotational driving force of the electric motor 207.
[0005]
A rotating shaft 210 is rotatably supported inside the hollow cylindrical shaft 203. The lower end of the rotating shaft 210 projects into the bowl 204, and a coupling portion is formed at the upper end.
At the lower end of the rotating shaft 210, two scraping plates 211a and 211b are attached at axially symmetric positions. Each of the scraping plates 211a and 211b rotates in the bowl 204 by the rotation of the rotating shaft 210. It has become.
Here, the outer ends of the scraping plates 211a and 211b are formed in a shape along the inner wall surface of the bowl 204, and are rotated with a slight clearance from the inner wall surface of the bowl 204.
In this apparatus, the scraping plates 211a and 211b are connected by two horizontal disks 212 and 213, and the lower end of the rotating shaft 210 is fixed to the center of the upper disk 212 to rotate. The rotational driving force of the shaft 210 is transmitted to the scraping plates 211a and 211b, and a hole 214 is formed in a central region of the lower disk 213.
[0006]
An elevating device 216 for the connecting shaft 215 is provided above the rotating shaft 210, and the leading end of the connecting shaft 215 is coupled to the coupling portion at the upper end of the rotating shaft 210 in a state of being lowered.
A chain gear 217 is attached to the connection shaft 215, and is connected via a chain belt 220 hung between the chain gear 217 and a chain gear 219 of an electric motor 218 installed on the side of the lifting / lowering device 216. The shaft 215 can be driven to rotate.
Reference numeral 221 denotes a stopper cylinder which projects a rod thereof to engage the lower stopper plunger 222 with an engaging portion provided on the upper wall portion 204a of the bowl 204. The rotation can be restrained.
[0007]
The suspension intake pipe 223 is guided from the lower side of the bowl 204 to the space between the disks 212 and 213 through the hole 214 of the disk 213, and the suspension is discharged to the inner wall surface of the bowl 204 at that position. Let it.
[0008]
In the above configuration, in the solid-liquid separation step, the connecting shaft 215 is raised and the rod of the stopper cylinder 221 is retracted, and the electric motor 207 is driven to rotate the bowl 204 at a high speed. Feed the suspension through.
In this case, the scraping plates 211a and 211b also rotate due to the friction torque acting on the rotating shaft 210, but the suspension discharged from the discharge port of the intake pipe 223 to the inner wall surface of the bowl 204 has a centrifugal force. Spreads on the inner wall.
The suspension is separated into solid particles and liquid by centrifugal force. As the supply of the suspension proceeds, a solid phase in which the solid particles are gradually deposited on the inner wall surface of the bowl 204 is formed and separated. The liquid overflows from the opening 204b of the bowl 204 and flows downward.
[0009]
When the solid-liquid separation progresses and the solid phase has a certain thickness in this way, the electric motor 207 is stopped to stop the rotation of the bowl 204, and in this state, the process proceeds to the solid phase scraping step.
In the scraping process, the rod of the stopper cylinder 221 is protruded to restrain the rotation of the bowl 204, the connecting shaft 215 is lowered by the elevating device 216 to be connected to the rotating shaft 210, and the electric motor 218 is driven in this state. By rotating the rotating shaft 210, the scraping plates 211a and 211b are rotated.
In this case, the scraping plates 211a and 211b rotate while separating the solid phase, and the scraped cake or sludge falls downward from the opening 204b of the bowl 204.
In the scraping process, the shutter 225 of the discharge port 224 provided below the opening 204b is opened, and the cake or sludge that has fallen is once collected on the lower bottom plate through the discharge port 224 and collected. Is done.
In the solid-liquid separation step, since the shutter 225 is closed, the separated liquid flowing down from the opening 204b of the bowl 204 flows to the side, and is collected in a tank (not shown) through the discharge pipe 226.
[0010]
On the other hand, the centrifugal separator shown in FIG. 16 is disclosed in U.S. Pat. No. 5,879,279 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-140704. It is characterized in that the bowl and the scraping plate are relatively rotated in opposite directions.
In this device, the basic relationship between the housing 301, the bearing portion 302, and the bowl 303 is the same as that of the device in FIG. 15, but the inside of the bearing portion 302 has a triple tube structure.
Specifically, the lower end of the outer hollow cylindrical shaft 304 supported by the bearing portion 302 is fixed to the upper wall portion 303a of the bowl 303, and the radial bearing 305a, A hollow cylindrical shaft 307 for rotating the scraping plates 306a and 306b is supported via the 305b, and an intake pipe 308 for supplying the suspension inside the hollow cylindrical shaft 307 is fitted therein. Have been.
[0011]
In this device, the bearing portion 202 is not disposed in a manner of hanging down into the bowl 204 as in the device of FIG. 15, but is mounted on the upper side of the housing 301. The lower end is directly connected to the upper wall 303a of the bowl 303.
15, the scraping plates 306a and 306b are connected by two horizontal disks 309 and 310, and the lower end of the hollow cylindrical shaft 307 is provided at the center of the upper disk 309. Is fixed, and the suspension is supplied between the disks 309 and 310 through the intake pipe 308.
[0012]
A pulley 311 is fitted and fixed to the hollow cylindrical shaft 304, and a belt 314 is hung between the pulley 311 and the pulley 313 on the electric motor 312 side, so that the hollow cylindrical shaft 304 is driven by the electric motor 312. Rotated by force.
Driven bevel gears 315 and 316 are attached to the upper portions of the hollow cylindrical shaft 304 and the hollow cylindrical shaft 307, respectively. A reversing device for rotating in the reverse direction is provided.
[0013]
In such a configuration, when the electric motor 312 is driven in a state where the reversing device is released, the bowl 303 is rotated at a high speed via the hollow cylindrical shaft 304, and the hollow cylindrical shaft 307 is also fixed through the radial bearings 305a and 305b. The friction disks 309 and 310 rotate and the discs 309 and 310 and the scraping plates 306a and 306b also rotate.
Then, when the suspension is supplied from the intake pipe 308 to the space between each of the 309 and 310 in this state, the suspension is radiated to the inner wall surface of the bowl 303, and the solid-liquid separation step by centrifugal force is not performed. It is the same as the device of FIG.
[0014]
On the other hand, in the solid phase scraping step after the solid-liquid separation step is completed, the electric motor 312 is stopped to bring the drive side bevel gear 317 of the reversing device into mesh with the driven side bevel gears 315 and 316, and the drive side bevel gear 317 Is rotated at a low speed by an electric motor (not shown).
Then, the hollow cylindrical shaft 304 and the hollow cylindrical shaft 307 relatively rotate in the opposite directions, and the bowl 303 and the scraping plates 306a and 306b rotate in the opposite directions. The cake or sludge is peeled off from the container and falls downward through the opening 303b of the bowl 303.
[0015]
According to the apparatus shown in FIG. 16, since no intake pipe is provided below the bowl 303, cakes and sludge that fall in the solid phase scraping step are reduced in comparison with the apparatus shown in FIG. 15. It is said that there is an advantage that it does not get caught on the upper surface and the need to clean the intake tube is eliminated.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the assembling relationship of the [bowl and its drive shaft] and the [scraping plate and its drive shaft] in the centrifugal separators of FIGS. 15 and 16 is as shown in FIG.
As shown in FIGS. 7A and 7B, the hollow cylindrical shaft 203 which is the drive shaft of the bowl 204 has the rotary shaft 210 penetrated and internally fitted, and the hollow cylindrical shaft 304 which is the drive shaft of the bowl 303 is Since the hollow cylindrical shaft 307 and the intake pipe 308 are penetrated and internally fitted, the outer diameters of the hollow cylindrical shafts 203 and 304 are inevitably increased.
As a result, in each apparatus, the hollow cylindrical shafts 203 and 304 are supported by the two radial bearings at the bearing portions 202 and 302, but the radially large bearing inner diameter increases the cost.
In addition, since the bowls 204 and 303 are continuously rotated at a high speed, if the inner diameter of the radial bearing increases, the peripheral speed of the inner ring increases, so that flaking occurs on the rolling surface, and abnormal wear and seizure occur. The life of the radial bearing is shortened.
Therefore, an increase in the outer diameter of the hollow cylindrical shafts 203 and 304 is disadvantageous in terms of maintenance cost.
[0017]
Next, in each of the above-described devices, the two scraping plates [211a, 211b] and [306a, 306b] have their side ends (cutting edges) opposed to the inner wall surfaces of the bowls 204 and 303 via a slight clearance. However, symmetry with high accuracy is required for the cylinder axes of the bowls 204 and 303.
Therefore, processing of each scraping plate [211a, 211b], [306a, 306b] and disk [212, 313], [309, 310], assembling of these parts to the rotating shaft 210 and the hollow cylindrical shaft 307, and assembling are performed. Extremely high precision is required when assembling the later assembly to the bowls 204 and 303, resulting in an increase in the manufacturing and assembly costs of the entire apparatus.
[0018]
Further, in each of the above-described apparatuses, the side edges of the scraping plates [211a, 211b] and [306a, 306b] are buried to the outermost peripheral side of the solid phase when the solid-liquid separation step is completed. From this state, the solid phase is peeled off by rotating the scraping plates [211a, 211b] and [306a, 306b]. That is, in the scraping process, the scraping plates [211a, 211b] and [306a, 306b] are rotated in such a manner that the entire solid phase that has been thickly deposited from the initial stage is dug.
Therefore, when the solid phase is deposited thickly, the reaction force against the rotation of the scraping plates [211a, 211b] and [306a, 306b] becomes large, and the electric motor seizes in an overloaded state or the apparatus shown in FIG. Then, the bevel gears 315, 316, and 317 of the reversing device may be damaged.
From the opposite viewpoint, since the solid phase cannot be thickened in one solid-liquid separation step, the amount of the suspension to be processed must be reduced per processing step. Efficiency will be reduced.
[0019]
Therefore, the present invention solves the problem of the bearing by allowing the drive shaft for rotating the bowl to rotate at a high speed with a small diameter. However, it was created to provide a centrifugal separator that does not cause an overload condition.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a conical cylindrical or conical vertical bowl provided with an opening at a lower side is rotated at a high speed around a cylindrical axis thereof, and the suspension is introduced from the opening into the bowl. In a centrifugal separator that performs solid-liquid separation of the suspension while discharging the suspension to the inner wall surface of the bowl through a pipe, the solid phase deposited on the inner wall surface of the bowl after solid-liquid separation is peeled off and falls from the opening. The scraping mechanism is supported by a bearing provided below the opening at a position eccentric from the cylinder axis of the bowl in parallel with the cylinder axis, and the scraper is inserted up to a higher position in the bowl. A moving shaft and a flat plate fixed to the rotating shaft, and a plane shape of a side end thereof is in a state in which a plate surface thereof coincides with a surface including a cylindrical shaft of the bowl by rotation of the rotating shaft. , A scraping plate formed as a shape along the inner wall surface of the bowl In the solid-liquid separation step, the side end of the scraping plate is retracted toward the cylinder axis of the bowl, and in the solid phase scraping step, the side end of the scraping plate gradually approaches the inner wall surface of the bowl. The centrifugal separator according to the present invention comprises: a rotating shaft driving means for rotating the rotating shaft so as to rotate the bowl; and a bowl driving means for driving the bowl at a low speed in a solid phase scraping step.
[0021]
The present invention uses a conical cylindrical or conical vertical bowl, as in the apparatus shown in FIG. 15, and introduces the intake tube from the lower opening of the bowl so that the suspension is supplied to the inner wall surface of the bowl. This is applied to a centrifugal separator of a type that discharges the liquid to the outside.
When the rotating shaft driven by the rotating shaft driving means is rotated by the bearing portion below the opening, the rotating shaft is eccentric from the cylinder axis of the bowl. Can be set in a state of being retracted to the cylinder shaft side of the bowl and in a state of approaching the inner wall surface of the bowl.
Accordingly, in the solid-liquid separation step, the scraping plate is set in the retracted state and the bowl is rotated at high speed. In the solid phase scraping step, the bowl is slowly rotated by the bowl driving means and gradually scraped by the rotating shaft driving means. If the side end of the strip is made to approach the inner wall surface of the bowl, the solid phase deposited on the inner wall surface of the bowl can be gradually separated from the surface.
In this case, since the thin phase is gradually exfoliated rather than exfoliating the entire solid phase from the beginning as in the apparatus shown in FIGS. 15 and 16, the bowl driving means and the rotating shaft The load on the driving means is significantly reduced.
According to the present invention, since the rotary shaft for driving the scraping plate and the intake pipe are inserted into the inside from the lower opening of the bowl, the rotary shaft for rotating the bowl at high speed around the cylindrical axis. It is not necessary to fit those shafts and tubes inside the, and a rotating shaft having a small diameter can be applied.
In other words, a radial bearing having a small bearing inner diameter can be applied to the bearing portion for the rotating shaft, and since the peripheral speed is reduced, occurrence of flaking, abnormal wear and seizure can be prevented.
Further, the scraping plate used in the apparatus of the present invention is one sheet, and two scraping plates are fixed at an axially symmetric position as in the apparatus of FIGS. Compared with the case where the arrangement must be performed with high precision in relation to the wall surface, the requirement on the precision in processing and assembling the scraping plate is greatly eased.
[0022]
In the present invention, it is necessary to change the rotation position of the scraping plate in the solid-liquid separation step and the solid phase scraping step. In the scraping step, a detecting means for detecting a turning position of the turning shaft at a stage when the scraping plate reaches a state in which the scraping plate coincides with a surface including the cylinder axis of the bowl is provided, and a detecting signal of the detecting means is provided. If the start of the solid-liquid separation step is confirmed based on the confirmation of the completion of the solid phase scraping step, the rotation position of the scraping plate in each step can be automatically controlled.
[0023]
Further, similarly to the centrifugal separators shown in FIGS. 15 and 16, in the present invention, a discharge port for passing cake or sludge falling from the opening of the bowl is provided. It is desirable to cover the outlet so that the liquid does not fall to the outlet, and to provide a shutter opening / closing mechanism for opening the outlet in the solid phase scraping step. Since it is eccentric from the center of rotation, a shutter opening / closing mechanism using a rotating shaft can be configured.
That is, the rotary shaft is passed through and fixed to the shutter, and a notch or a hole is formed in a region of the shutter corresponding to a front side of the plate surface of the scraping plate. In the separating step, the discharge port is covered with a portion other than the cutout portion or the cutout hole of the shutter, and in the solid phase scraping process, the cutout portion or the cutout hole of the shutter is formed by the rotation of the rotating shaft so that cake or sludge is formed. If it is arranged in the falling area, there is no need to provide a separate drive system for the shutter, and the opening and closing control of the shutter is controlled along with the rotation control of the rotation axis in the solid-liquid separation step and the solid phase scraping step. I can do it.
Since the shutter has a cutout or a hole, the outlet cannot be completely covered in the solid-liquid separation step. However, in the solid-liquid separation step, most of the suspension or the separated liquid is generally used. Since it scatters outward due to centrifugal force, even if it is partially open, it does not actually matter much.
In particular, in the case where the hole is formed, the outer peripheral area of the shutter is also effective for covering the discharge port.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, a solid phase scraping mechanism is fixed upright on a supporting portion of a guide mechanism provided below the opening and discharges a suspension on one side surface in the guiding direction. An intake pipe provided with an outlet, and having a cylindrical portion elongated upward from the position of the discharge port, and a flat plate fixed to a side surface of the intake pipe opposite to the side surface on the discharge port side. Wherein a scraping plate having a side end formed in a shape along the inner wall surface of the bowl and a support portion in which the intake pipe is vertically erected and fixed in a horizontal direction. And a guide mechanism that guides the side end of the scraping plate toward the cylinder axis of the bowl in the solid-liquid separation step, and a side end of the scraping plate in the solid phase scraping step. Movement to move the support portion of the guide mechanism so as to gradually approach the inner wall surface And the step, according to the centrifugal separation apparatus characterized by comprising a bowl driving unit that drives the bowl at low speed in the scraping process of the solid phase.
[0025]
In the present invention, one scraping plate is used as in the first invention, but the scraping plate is attached using the intake pipe as a support.
The intake pipe is guided in the horizontal direction while standing inside the bowl by a guide mechanism provided below the opening of the bowl, and moving the intake pipe by a moving means causes the scraping plate to be solid-liquid. In the separation step, the retracted position is set, and in the solid phase scraping step, the side end of the scraping plate is moved to a position where it touches the solid phase deposited on the bowl.
In this case, since the discharge port of the intake pipe is provided on the side surface opposite to the scraping plate in the present invention, when the scraping plate is set to the retracted position in the solid-liquid separation step, the discharge port becomes the inner wall surface of the bowl. In the step of scraping the solid phase, the discharge port retreats toward the cylinder axis of the bowl to be in a retracted state, and the discharge port is also moved to a reasonable position corresponding to each step.
Also in the present invention, the rotating shaft for rotating the bowl at a high speed in the solid-liquid separation step can be configured with a small diameter, and in the scraping step, the solid phase is gradually separated from the surface side by one scraping plate. Has the same basic effects as those of the first invention.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, the solid-state scraping mechanism is fixed to a shaft supported in parallel with a cylindrical shaft of the bowl by a bearing provided outside the opening, and the shaft is centered on the shaft. A pivoting lever that pivots in the horizontal direction below the opening, an upright standing and fixed vertically to the pivoting lever, and a post inserted up to an upper level in the bowl; A scraping plate formed in a shape along the inner wall surface of the bowl, and a member interposed between the support and the scraping plate, wherein the rotating lever is turned to turn the scraping plate into a planar shape. A connecting member that is configured to fit itself inside the opening in a state of being retracted inside the opening as viewed from above, and a side end of the scraping plate in the solid-liquid separation step. Is retracted inward from the opening when viewed in plan, and the solid phase is scraped. A rotating drive means for rotating the rotating lever so that a side end of the scraping plate gradually approaches the inner wall surface of the bowl; and a low-speed rotation of the bowl in a solid phase scraping step. And a bowl driving means driven by the centrifuge.
[0027]
This third invention employs a system in which the scraping plate is rotated around an axis of a bearing provided outside the bowl and moved inside the bowl.
Mechanically, a turning lever that turns around the axis of the bearing portion is disposed below the opening of the bowl, and the scraping plate is connected to a support that is fixed upright on the turning lever via a connecting member. The scraping plate is moved to the respective positions of the solid-liquid separation step and the scraping step by rotating the rotating lever.
In this case, in the scraping step, the side end of the scraping plate is brought into contact with the inner wall surface of the bowl at a predetermined angle in the scraping step, and in the solid-liquid separation step, the side end of the scraping plate is connected to the opening of the bowl. Although it is an intermediate member located further inside, in the solid-liquid separation step, the intermediate member itself must be located inside the opening, so that the configuration satisfies the condition.
According to this invention, while having the same basic effects as those of the first and second inventions, the bearing portion can be arranged outside the opening, so that it does not hinder falling of cake and sludge in the scraping step. There is an advantage that it is not necessary to frequently perform maintenance work such as cleaning.
In addition, if the connecting member is a plate material that has been subjected to an arc-shaped bending process, or a combination member in which the plate materials are arranged in parallel, the scraping plate may be elastically supported on the support. When the load applied to the scraping plate in the scraping process becomes abnormally large, the scraping plate is adaptively released inward or backward, so that the scraping mechanism can be prevented from being damaged in an overloaded state.
[0028]
In the first to third inventions, since a large load is not applied to the bowl driving means in the solid phase scraping step, the rotation driving means for rotating the bowl at a high speed in the solid-liquid separation step is used as the bowl driving means. Alternatively, the rotation driving means may be switched to a low-speed driving state in the solid phase scraping step.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the centrifugal separator of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[Embodiment 1]
1 and 2 are sectional views of the entire apparatus according to this embodiment. FIG. 1 shows a state in a solid-liquid separation step, and FIG. 2 shows a state in a solid phase scraping step.
In each of the drawings, reference numeral 1 denotes a basic housing of the apparatus, and a bearing housing 2 is mounted and fixed above the basic housing 1.
Bearings 3 and 4 are vertically formed on the upper and lower sides of the bearing housing 2, and the bearings 3 and 4 respectively support the rotating shaft 7 via radial bearings 5 and 6. The lower end of the rotating shaft 7 is connected to a bowl 8 in the basic housing 1.
Specifically, the bowl 8 is of a vertical conical cylindrical shape having an opening 9 on the lower side, and the rotating shaft 7 has its axis coinciding with the cylindrical axis of the bowl 8 and the upper wall of the bowl 8. The bowl 8 is suspended from the basic housing 1 by the rotating shaft 7.
[0030]
The upper end of the rotating shaft 7 protrudes above the bearing 3, and a pulley 10 is fitted and fixed to that portion.
A belt 13 is hung between a pulley 12 attached to a rotating shaft of an electric motor 11 installed on the side of the bearing housing 2 and a pulley 10 of the rotating shaft 7. Can be rotated at high speed.
[0031]
On the other hand, below the opening 9 of the bowl 8, a bearing 14 is provided at a position eccentric from the cylinder axis of the bowl 8, and the bearing 14 rotates the rotating shaft 15 in parallel with the cylinder axis. In relation, it is supported vertically.
Further, the rotating shaft 15 reaches the vicinity of the upper wall portion 8a of the bowl 8, and two adapter blocks 16, 17 are welded and fixed in a section inside the bowl 8, so that the adapter blocks 16, 17 are fixed to the sections. The scraping plate 18 is fixed by bolting. The side end portion 18a corresponding to the blade edge of the scraping plate 18 has a shape such that when the plate surface of the scraping plate 18 is set to pass through the cylindrical axis of the bowl 8 by rotation of the rotation shaft 15, It is formed along the inner wall surface. That is, when the side end portion 18a is closest to the inner wall surface of the bowl 8, a slight clearance is formed between the side end portion 18a and the inner wall surface of the bowl 8.
[0032]
Next, the bearing portion 14 is configured to pivotally support the rotation shaft 15 at two upper and lower positions, and a chain gear 19 is fitted and fixed in the middle between the two.
A chain belt 20b is hung between a chain gear 20a attached to the rotating shaft of the electric motor 20 attached to the side of the basic housing 1 and a chain gear 19 on the rotating shaft 15 side. Can be rotated by the electric motor 20.
The bearing 14 and the chain gear 19 are located below the opening of the bowl 8 and are disposed in the cake or sludge discharge port 21. Covered by
[0033]
Further, a shutter 23 is attached between the opening 9 of the bowl 8 and the bearing 14 on the rotating shaft 15.
Specifically, the shutter 23 is formed of a thin metal plate and has a low triangular pyramid shape. It is supported in the horizontal direction by welding to the rotating shaft 15.
Then, in the solid-liquid separation step in which the rotating shaft 15 rotates the scraping plate 18 toward the cylinder axis of the bowl 8, the center of the shutter 23 is positioned on the cylinder axis of the bowl 8 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the scraping process in which the discharge shaft 21 is rotated so that the rotating shaft 15 rotates so that the side end 18 a of the scraping plate 18 approaches the inner wall surface of the bowl 8, The shutter 23 can be turned to a position shifted from the outlet 21.
The shutter 23 in this embodiment is provided with a notch or a hole 24, which will be described later.
[0034]
The suspension intake pipe 25 penetrates the basic housing 1 from the outside and is introduced below the opening 9 of the bowl 8, and is further bent upward from that position to be guided into the bowl 8. I have. In addition, the intake pipe 25 is provided inside the bowl 8 so as not to be in contact with the scraping plate 18 and outside the rotation range thereof.
The discharge port 25a of the intake pipe 25 is provided so as to be substantially perpendicular to the inner wall surface of the bowl 8, and the tip of the discharge port 25a is located inside the opening 9 of the bowl 8.
[0035]
Next, in the device of this embodiment, the speed reduction mechanism and the electromagnetic clutch mechanism are built in the bearing housing 2, and the electric motor 26 installed above the bearing housing 2 is used as a drive source in the scraping process. The rotating shaft 7 is rotated at a low speed with a strong torque.
Specifically, first, a driven gear 28 is attached to the rotating shaft 7 via a radial bearing 27, and a driving gear 29 of the electric motor 26 is meshed with the driven gear 28.
Then, the clutch plate 31 rotating together with the rotating shaft 7 is moved up and down with respect to the driven plate 30 fixed to the lower side of the driven gear 28 by an excitation coil, so that the clutch plate 31 and the driven plate 30 An electromagnetic clutch mechanism for forming a non-joined state is provided.
Therefore, in the solid-liquid separation step, the clutch plate 31 is released and the rotating shaft 7 is rotated at high speed by the driving force of the electric motor 12, but in the scraping step, the clutch plate 31 is joined and the rotating shaft 7 is driven by the driving force of the electric motor 26. 7 can be rotated at a low speed with a strong torque.
[0036]
Further, in the apparatus of this embodiment, the arm 32 is fixed to the rotating shaft 15 between the shaft supports of the bearing portion 14, and the rotating position of the arm 32 is detected to detect the solid-liquid separation step and the scraping step. The rotation position of the scraping plate 18 is controlled by the control described above, which will also be described later.
[0037]
In the above configuration, the device of this embodiment operates as follows.
First, in the solid-liquid separation step, the rotation angle of the rotation shaft 15 is controlled by controlling the rotation of the electric motor 20 so that the side end 18 a of the scraping plate 18 is retracted inside the opening 9 of the bowl 8. Set.
In this case, the cross section taken along the line XX in FIG. 1 is as shown in FIG. 3, and the tip of the arm 32 is provided on the side of the bearing 14 immediately before the rotation shaft 15 reaches the rotation angle. The detection is performed by the proximity sensor 33a, the electric motor 20 is stopped, and the arm 32 is engaged with the stopper 34a to stop the rotation shaft 15.
In the solid-liquid separation step, the clutch plate 31 of the electromagnetic clutch mechanism is released, and the electric motor 26 is also stopped.
[0038]
When the electric motor 11 is driven in this state, the rotating shaft 7 is rotated, the bowl 8 rotates at a high speed, and the suspension is supplied from the intake pipe 25 at a stage when the rotation speed reaches a predetermined rotation speed. The suspension is discharged from the discharge port 25a toward the inner wall surface of the bowl 8.
Then, the suspension hits substantially perpendicularly to the inner wall surface of the bowl 8, and flows and spreads in the rotation direction because the bowl 8 is rotating at high speed. However, the specific gravity of the solid particles in the suspension is increased by centrifugal force. Because of its large size, it is deposited as a solid phase on the inner wall surface of the bowl 8, and a liquid phase is formed on the inner peripheral side of the solid phase.
That is, the solid-liquid separation is performed by the action of the centrifugal force, and the solid phase gradually increases as the suspension is supplied, and the liquid phase also increases in thickness.
In this solid-liquid separation step, the clutch plate 31 rotates together with the rotary shaft 7, but since the radial bearing 27 is interposed between the driven gear 28 and the rotary shaft 7, the driven gear 28 and the driven plate 30 Does not rotate.
[0039]
In the apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 1, a hole 8b is formed in the upper wall 8a of the bowl 8 slightly inside the position corresponding to the edge of the opening 9 in plan view. I have. (Only two places appear on the left and right in FIG. 1, but several holes 8b are formed in the circumferential direction.)
Therefore, when the surface of the liquid phase having the increased thickness is closer to the inner periphery than each of the holes 8b, the liquid on the surface of the liquid phase overflows to the upper side of the upper wall portion 8a through each of the holes 8b, and the centrifugal rotation of the bowl 8 causes It flows outward by force.
Further, in this embodiment, since the annular liquid receiving portion 35 using the inner wall of the basic housing 1 is formed on the outer peripheral side of the bowl 8, the liquid discharged outward from the upper wall portion 8a of the bowl 8 is formed. Flows down to the liquid receiving portion 35 and is discharged out of the basic housing 1 through the drainage port 36.
[0040]
On the other hand, as shown in FIG. 3, at the rotation position of the rotation shaft 15 in the solid-liquid separation step, the shutter 23 covers the discharge port 21 at a portion other than the notch 24.
In the solid-liquid separation step, most of the liquid flows out through the holes 8b of the upper wall portion 8a of the bowl 8 as described above, but the scattered droplets and the like slightly fall down.
However, since the shutter 23 covers a wide range of the outlet 21, it is possible to suppress a small amount of liquid from falling to the outlet 21.
[0041]
When the solid-liquid separation process proceeds in this manner, as shown in FIG. 3, a solid phase 37 is formed on the inner wall surface of the bowl 8, and when the solid phase 37 has reached a predetermined thickness, the electric motor 11 is turned off. The operation is stopped to complete the solid-liquid separation step.
[0042]
When the solid-liquid separation step is completed, a solid phase scraping step is started.
In the scraping step, first, the electric motor 26 is driven while the electric motor 11 is idling.
Further, by energizing the excitation coil of the electromagnetic clutch mechanism, the clutch plate 31 is moved upward and joined to the driven plate 30 of the driven gear 28.
Therefore, the rotating shaft 7 is strongly rotated at a low speed by the driving force of the electric motor 26, and the rotating shaft 15 is rotated by driving the electric motor 20 in this state.
[0043]
Then, as shown in FIGS. 2 and 4, the scraping plate 18 is rotated to reach a position where the side end 18 a comes into contact with the surface of the solid phase 37 of the bowl 8. Alternatively, the sludge is peeled off and falls down.
Since the axis of the rotating shaft 15 is decentered from the cylindrical axis of the bowl 8, when the rotating shaft 15 is further rotated, the side end 18a of the scraping plate 18 gradually moves to the outer peripheral side. As a result, the surface of the solid phase 37 at that time is in contact with the surface of the solid phase 37, and the cake or sludge is rotated while scraping the cake or sludge from the surface of the solid phase 37 in a shallow contact relationship.
Further, the shutter 23 also turns by the rotation of the rotation shaft 15, but the cutout portion 24 is formed in a region of the shutter 23 corresponding to the area before the scraping plate 18, so that the scraped cake or sludge can be removed. It falls from the opening 9 of the bowl 8 to the discharge port 21 through the notch 24 of the shutter 23.
[0044]
When the scraping process proceeds in this way, as shown in FIG. 5, the rotation of the rotation shaft 15 causes the plate surface of the scraping plate 18 to coincide with the surface including the cylinder axis of the bowl 8, and the scraping plate 18 Is located closest to the inner wall surface of the bowl 8.
That is, in this embodiment, the scraping plate 18 is perpendicular to the inner wall surface of the bowl 8, and the side end portions 18a are in a state of approaching through a slight clearance. At that stage, the scraping process is completed.
At this stage, most of the solid phase was scraped off because the side end 18a of the scraping plate 18 was formed in a shape along the inner wall surface of the bowl 8 as described above. All cake or sludge has fallen to the outlet 21.
[0045]
As shown in FIG. 5, the rotation stop control of the rotation shaft 15 at the completion stage of the scraping step is performed by detecting the detection signal of the proximity sensor 33b for detecting the tip of the arm 32 immediately before reaching the stage. This is performed by stopping the electric motor 20 and engaging the stopper 34 b with the arm 32.
One cycle of the process is completed by the above operation. However, when the scraping plate 18 is rotated to the retreat position again, the solid-liquid separation process can be restarted. Thereafter, the solid-liquid separation process and the scraping process are performed. It goes without saying that it can be executed repeatedly.
[0046]
By the way, in the shutter 23, a cutout portion 24 is formed so that cake or sludge is dropped to the discharge port 21, but the cutout portion 24 may be formed as a cutout hole instead of the cutout portion 24. .
FIGS. 6 and 7 correspond to FIGS. 3 and 5 in the case where the cutout portion 24 is formed as a hole 24 ′.
In the scraping step by the apparatus of this embodiment, the solid phase is gradually peeled off from the surface, so that the peeled cake or sludge becomes a relatively small lump in the bowl 8 in front of the scraping plate 18. It falls smoothly along the wall.
That is, it is not necessary to secure a large drop area in the shutter 23, and even if the cutout hole 24 'is formed, there is almost no functional difference as compared with the cutout portion 24 described above.
[0047]
On the other hand, in the solid-liquid separation step shown in FIG. 6, even if the droplets fall from the opening 9 of the bowl 8, they are squirted out of the opening 9 by centrifugal force based on the high-speed rotation of the bowl 8. It suffices for the outlet 21 to cover only a region near the outer edge thereof.
Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7, if a hole 24 ′ is formed in the shutter 23, the liquid is discharged into the outlet 21 in a continuous portion formed outside the hole 24 ′. It is possible to prevent the shutter 23 from dropping, and it is more rational in addition to increasing the mechanical strength of the entire shutter 23.
[0048]
The apparatus of this embodiment executes the solid-liquid separation step and the scraping step based on the above configuration and operation. However, it is clear from comparing FIGS. 1 and 2 with FIGS. 15 and 16 according to the related art. As described above, there is no need to fit the rotation shaft or the intake pipe on the rotation shaft 7 and the rotation shaft 7 can be constituted by a small-diameter solid round bar.
Thereby, the bearing inner diameters of the radial bearings 5 and 6 applied to the bearing portions 3 and 4 that support the rotating shaft 7 can be reduced, and the peripheral speed of the inner rings of the radial bearings 5 and 6 in the solid-liquid separation step can be reduced. As a result, the manufacturing cost can be significantly reduced, and the occurrence of failures in the bearing portions 3 and 4 can be prevented.
[0049]
Further, in the conventional centrifugal separator, two scraping plates are mounted so as to be symmetrical with respect to the rotation axis fitted inside the rotation axis of the bowl with respect to the cylinder axis of the bowl. Although high precision was required for processing and assembling the plate, the apparatus of this embodiment employs a method in which a single scraping plate 18 is rotated, so high precision is not required. At this time, the clearance between the side end portion 18a of the scraping plate 18 and the inner wall surface of the bowl 8 can be easily optimized only by finely adjusting the mounting position of the scraping plate 18 with respect to the adapter blocks 16 and 17.
In particular, in the apparatus of this embodiment, the scraping plate 18 is retracted in a non-rotating state in the solid-liquid separation step, and the two scraping plates rotating at high speed in the bowl 8 as in the prior art apparatus are used. Since there is no need to consider mass balance or the like, the processing accuracy of the scraping plate 18 is relaxed in that sense as well.
[0050]
Further, in the apparatus of this embodiment, in the scraping step, the scraping plate 18 is gradually rotated to gradually separate the surface of the solid phase, and the load applied to the scraping plate 18 is related to the conventional technology. It is extremely small compared to the device.
Therefore, a small torque for driving the rotating shaft 15 and the rotating shaft 7 in the scraping process is sufficient, and a situation occurs in which the solids cannot be rotated even if the solid phase becomes thick in the solid-liquid separation process. In other words, in other words, small electric motors 20 and 26 can be applied.
Further, since the scraping plate 18 does not require a large mechanical strength unlike the device according to the related art, there is an advantage that a relatively thin flat plate is sufficient.
[0051]
As a further feature, in this embodiment, a shutter 23 is attached to the rotating shaft 15 to open and close the discharge port 21 in the solid-liquid separation step and the scraping step.
In the conventional device, the shutter is opened and closed by a drive system provided separately, so that an independent drive device and a control system are required. In this embodiment, however, these are not necessary.
[0052]
In this embodiment, a driving method is adopted for the rotating shaft 15 via the chain belt 20b, but the present invention is not limited to this method, and various methods can be applied.
For example, if a system using a worm and a worm gear is used, the scraping plate 18 does not swing due to the load torque acting on the rotating shaft 15, and the rotation angle of the scraping plate 18 can be easily controlled.
Further, since the turning angle of the scraping plate 18 is at most about 100 °, a mechanism that rotates the turning shaft 15 via a crank mechanism or the like using a hydraulic or pneumatic cylinder as a driving source can also be adopted.
[0053]
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a cross-sectional view (state of a solid-liquid separation step) of the entire centrifugal separator according to this embodiment.
As is clear from the comparison between FIG. 1 and FIG. 1, the device of this embodiment differs from the device of Embodiment 1 only in the bearing portion 41, and has the same configuration as the other portions. is there.
Other operations are the same as those in the first embodiment, except for a low-speed rotation driving method of the bowl 8 in the solid phase scraping step.
Therefore, only the configuration of the bearing portion 41 will be described here, and the other contents will be left to the description of the first embodiment.
[0054]
By the way, in the apparatus of the first embodiment, by operating the electromagnetic clutch mechanism in the scraping process, the rotational driving force of the electric motor 26 is transmitted to the rotating shaft 7 via the reduction mechanism, and the bowl 8 is driven at a low speed with a strong torque. I try to rotate it.
However, as described in the first embodiment, in the scraping step, the scraping plate 18 is gradually rotated to separate the cake or sludge from the surface of the solid phase to a small thickness. The load torque on 18 and bowl 8 is significantly lower than in prior art devices.
[0055]
Focusing on this point, it is not necessary to prepare a rotary drive system for the bowl 8 for the scraping step unlike the apparatus of the first embodiment, and a drive for rotating the bowl 8 at a high speed in the solid-liquid separation step. It is also possible to substitute the system.
Further, the electric motor 11 can be rotated at a low speed by controlling its rotation speed.
[0056]
Therefore, in this embodiment, a simple bearing portion 41 is provided by the holding portions of the radial bearings 42 and 43 for vertically supporting the rotating shaft 7 and the hollow cylindrical body 44 interposed therebetween and serving as a spacer. In the solid-liquid separation step and the scraping step, the electric motor 11 is switched between high-speed and low-speed rotation, respectively.
[0057]
According to this embodiment, unlike the case of the first embodiment, the electric motor 26 is not required, and there is no need to provide a special bearing housing 2 to incorporate a complicated speed reduction mechanism or an electromagnetic clutch mechanism inside. The apparatus has a very simple configuration, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
In addition, there is almost no difference in performance based on the scraping method from the apparatus of the first embodiment, and high reliability is obtained because the number of components is reduced.
[0058]
[Embodiment 3]
FIG. 9 is a cross-sectional view of the entire centrifugal separator according to this embodiment, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
However, the drive system for the rotating shaft of the bowl in this embodiment employs the same configuration as that of the device of the second embodiment, and those mechanical elements are denoted by the same reference numerals as in FIG.
First, in FIG. 9, reference numeral 51 denotes a basic housing of the apparatus, and the drive system is mounted and fixed above the basic housing 51.
The bowl 52 is a vertical conical cylinder having an opening 53 on the lower side, and the lower end of the rotating shaft 7 supported by the bearing 41 is connected to the upper wall 52a of the bowl 52. However, the axis of the rotating shaft 7 coincides with the cylindrical axis of the bowl 52, and the bowl 52 is suspended by the rotating shaft 7 into the basic housing 51.
Further, an annular liquid receiving portion 54 using the inner wall of the basic housing 51 is formed on the outer peripheral side of the bowl 52, and a liquid flowing out of the liquid receiving portion 54 is provided on the basic housing 51 by a drain port. It is designed to be discharged to the outside from 55.
[0059]
The basic structure of the bowl 52 and its drive system is substantially the same as that of the apparatus of the second embodiment, but this embodiment is characterized by a drive mechanism of a scraping plate as described below. .
First, the intake pipe 56 for the suspension penetrates the side wall 51a of the basic housing 51 and is guided to the lower side of the bowl 52. The side wall 51a can slide the intake pipe 56 in the horizontal direction. Is supported in an appropriate manner.
The intake pipe 56 bends vertically upward at the lower side of the bowl 52 and extends to the vicinity of the upper wall 52a of the bowl 52. From 53, a fixed section has a tubular configuration, and the section above it has a solid rod configuration.
A discharge port 56b is provided at an upper position of the tubular configuration section in the upright portion 56a toward the side wall 51a.
The actual assembly structure of the intake pipe 56 is such that a horizontal pipe body, an upright portion 56a including a vertical solid section and a tubular section, and a tubular section of the discharge port 56b are welded. It is configured.
[0060]
A scraping plate 57 is attached to the intake pipe 56 on the side opposite to the discharge port 56b.
Specifically, two vertically long plate members 58, 59 are welded to the intake tube 56 in a parallel relationship so as to sandwich the standing portion 56a of the intake tube 56, and scraped between the plate members 58, 59. In a state in which the reinforcing block member 60 to which the stripping plate 57 is welded is fitted, the reinforcing block member 60 is fastened and fixed to each of the plate members 58 and 59 with four bolts through four holes formed in each of the plate members 58 and 59. It is.
[0061]
The assembly of the intake pipe 56 and the scraping plate 57 is fixed and supported by a support portion of a guide mechanism provided below the intake pipe 56, and is supported by a hydraulic cylinder 61 attached to the basic housing 51. It is designed to be reciprocated in the horizontal direction with the installed portion 56a kept vertical.
[0062]
Here, the guide mechanism includes two guide rods 62, 63 laid on both sides of the intake pipe 56 in a relationship parallel to the horizontal portion of the intake pipe 56, and the guide rods 62, 63. And a movable platform 64 spanned therebetween.
Both ends of each of the guide rods 62 and 63 are fixed to opposing wall surfaces of the basic housing 51, and the movable base 64 is provided with horizontal holes formed in both ends of the guide rods 62 and 63. The movable table 64 is slidably movable in the horizontal direction while maintaining a vertical relationship with the guide rods 62 and 63.
In order to always keep the guide rods 62, 63 and the movable base 64 in a vertical relationship, the movable base 64 has a fixed width, and a sliding surface of a hole through which the guide rods 62, 63 penetrate. The carriage 64 is designed to move smoothly with grease or the like interposed therebetween.
[0063]
The connecting portion between the upright portion 56a and the horizontal portion of the intake pipe 56 is welded and fixed in a state of being fitted into a concave portion formed in the central portion of the moving table 64.
A rod 61a of a hydraulic cylinder 61 is attached to the lower side of the welding / fixed portion of the movable table 64, and the scraper plate 57 is horizontally moved in the bowl 52 by hydraulically driving the movable table 64. It has a configuration.
Note that the side end 57a of the scraping plate 57 is formed in a shape corresponding to the inner wall surface of the bowl 52, and the stroke length of the hydraulic cylinder 61 is different from that of the side end 57a when the rod 61a is protruded to the limit of forward movement. A slight clearance is formed between the inner wall surface of the bowl 52 and the side end 57a is set to retreat inside from the opening 53 of the bowl 52 when the rod 61a is retracted to the retreat limit. .
[0064]
Based on the above configuration, the device of this embodiment operates as follows.
First, in the solid-liquid separation step, the rod 61a of the hydraulic cylinder 61 is set to the retreat limit, the scraping plate 57 is retracted to the center side of the bowl 57, and the side end 57a of the scraping plate 57 is 57 is located inside the opening 53.
When the electric motor 11 is driven in this state, the bowl 57 rotates at a high speed via the rotating shaft 7. At a stage when the rotation speed reaches a predetermined rotation speed, the suspension is supplied from the intake pipe 56, and the discharge port 56b From the inner wall of the bowl 57.
In this case, when the scraping plate 57 is retracted, the discharge port 56b of the intake pipe 56 is retracted to be closer to the inner wall surface of the bowl 57, and the pressure applied to the suspension can be reduced. Of liquid droplets can be suppressed.
[0065]
The suspension discharged to the inner wall surface of the bowl 57 is separated into solid and liquid by centrifugal force, solid particles are deposited as a solid phase on the inner wall surface, and a liquid phase is formed on the inner peripheral side. The liquid flows out of the hole 52b formed in the upper wall portion 52a of the bowl 52 to the liquid receiving portion 54 and is discharged from the drain port 55 as in the first embodiment.
[0066]
When the solid phase has a certain thickness and the solid-liquid separation process is completed, the supply of the suspension is stopped, the rotation of the bowl 52 is stopped, and the process proceeds to the next scraping process.
In the scraping process, the electric motor 11 is restarted in the low-speed mode, and the bowl 52 is rotated at a low speed.
At the same time, a shutter 65 provided on the lower side of the moving table 64 is moved laterally by a separately provided moving drive mechanism (not shown), and the discharge port 66 closed by the shutter 65 is opened. .
Then, pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder 61, which has been set to the limit of retreating the rod 61a, so that the rod 61a is protruded, and the side end 57a of the scraping plate 57 is brought into contact with the solid phase.
[0067]
In this case, when the supply of the pressure oil is controlled so as to gradually advance the rod 61a, the side end 57a of the scraping plate 57 comes into contact with the surface of the solid phase to peel off the cake or sludge thinly. By projecting 61a to the forward limit, most of the solid phase deposited on the inner wall surface of bowl 52 is scraped off.
The scraped cake or sludge falls from the opening 53 of the bowl 52 to the discharge port 66, and the cake or sludge deposited on a trolley (not shown) provided below the discharge port 66 is taken out. Will be collected.
[0068]
Then, the rod 61a of the hydraulic cylinder 61 is returned to the retreat limit, the scraping plate 57 is retracted, and the shutter 65 is closed, so that the solid-liquid separation process can be restarted. Can be repeatedly executed.
[0069]
The device of this embodiment is different from the devices of Embodiments 1 and 2 in the operation method of the scraping plate 57, except that it is not necessary to fit the rotation shaft and the intake pipe on the rotation shaft 7. The point that the scraping step is executed by the scraping plates 57, the point that the scraping plate 57 does not rotate in the solid-liquid separation step, and the point that the load applied to the scraping plate 57 in the scraping step becomes extremely small are common. Therefore, it has the same effects as the devices of the first and second embodiments.
Further, in this embodiment, the upright portion 56a of the intake pipe 56 is used as a column for attaching the scraping plate 57, and there is an advantage that a mechanism provided below the bowl 52 can be configured more simply. .
[0070]
In this embodiment, the scraping plate 52 is driven by the hydraulic cylinder 61. However, the driving means may be any device that causes a linear stroke, and a driving mechanism using an electric motor to which a ball screw or a rack and pinion is applied. Etc. can also be adopted. Further, in this embodiment, the electric motor 11 is used by switching between high-speed rotation and low-speed rotation in the solid-liquid separation step and the scraping step by applying the bearing portion 41 of the second embodiment. In the scraping step, another low-speed rotation mechanism may be applied to drive the bowl 52 to rotate.
[0071]
[Embodiment 4]
FIG. 12A is a cross-sectional view of the entire centrifugal separator according to this embodiment, and FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
However, the drive system for the rotating shaft of the bowl in this embodiment has the same configuration as that of the device of the first embodiment, and those mechanical elements are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
Here, the bearing housing 2 is mounted and fixed above the basic housing 71, and the lower end of the rotating shaft 7 on the bearing housing 2 side is connected to the center of the upper wall 72 a of the bowl 72. A point in which the bowl 72 is hung inside the basic housing 71 and a liquid receiving portion 73 are formed outside the bowl 72, and the liquid flowing down to the liquid receiving portion 73 in the solid-liquid separation step is used for the basic housing 71. The point that the liquid is discharged from the liquid discharge port 74 formed on the side of the above is the same as in each of the above embodiments.
Therefore, although the basic configuration relating to them is the same as that of the first embodiment, the opening 75 of the bowl 72 is configured to be relatively large in this embodiment, and a hole 72b formed in the upper wall 72a is correspondingly implemented. It is formed closer to the outside than in the case of the first embodiment.
[0072]
The features of this embodiment reside in the method of mounting the scraping plate 76 and its rotation drive mechanism.
First, with regard to the rotary drive mechanism, the basic housing 71 is fixed on the base plate 77, and a discharge port is provided in an area of the base plate 77 corresponding to the opening 75 of the bowl 72. A bearing 79 is fixed to a region corresponding to the outside of the opening 75, and the bearing 79 supports the rotating shaft 80 in a relationship parallel to the cylinder axis of the bowl 72. Let me.
A rotating lever 91 is fitted and welded and fixed to the rotating shaft 80 in a perpendicular relationship with the rotating shaft 80. The side swings horizontally.
One end of a crankshaft 82 is fitted and fixed below the bearing portion 79 in a relationship perpendicular to the rotation shaft 80, and a hydraulic cylinder 83 for rotating the crankshaft 82 in a horizontal direction. Is provided.
As shown in FIG. 13, a pin 85 is provided on a joint 84 fixed to the rod 83a side, and the pin 85 is formed on the crankshaft 82 at the connecting portion between the rod 83a and the crankshaft 82 of the hydraulic cylinder 83. By penetrating through the long hole 86, the linear driving force of the rod 83 a is converted into the rotation driving force of the crankshaft 82.
[0073]
Next, as for the method of mounting the scraping plate 76, the column 87 is vertically erected on the upper side of the above-mentioned rotating lever 81 and inserted up to the upper part in the bowl 72. A connection member 88 bent in an arc shape is fixed to a section corresponding to the cylindrical portion of the second member 72, and a scraping plate 76 is screwed to the end of the connection member 88 with a reinforcing plate 89 interposed therebetween. Has become.
Here, the lower end of the support column 87 is welded and fixed to the rotating lever 87.
The connecting member 88 has a structure in which one side surface is welded and fixed to the column 87 and a reinforcing plate 89 having a screw hole formed on the other side end surface is welded and fixed. The scraping plate 76 is fastened and fixed with flathead screws using the holes.
In this embodiment, in order to reduce the weight, the column 87 is a hollow quadrangular column, and the connecting member 88 is a hollow member obtained by combining two plate members bent into an arc shape. However, they may be constituted by solid members, in which case the connecting member 88 can be made a thin single plate.
[0074]
According to the mounting method of the scraping plate 76, as shown in FIG. 13, the connecting member 88 bulges its arc-shaped portion toward the front side of the rotating lever 81, and returns by bypassing the bulged portion. The scraping plate 76 is fixed at the position, and as a result, the side end (the cutting edge) of the scraping plate 76 comes into contact with the inner wall surface of the bowl 72 at a fixed angle.
However, FIG. 13 shows a positional relationship in the scraping step. In this step, there is no problem even if the bulging portion is located outside the opening 75 of the bowl 72 in plan view. In the solid-liquid separation step, both the scraping plate 76 and the swollen portion must fit inside the opening 75.
Therefore, the standing position of the column 87 with respect to the rotating lever 81, the planar shape such as the radius of curvature of the arc-shaped portion of the connecting member 88, and the mounting position of the scraping plate 76 with respect to the connecting member 88 are determined by the solid-liquid separation process. Are designed so as to satisfy the above-mentioned relative conditions with respect to the opening 75.
[0075]
In FIGS. 12A and 13, reference numeral 90 denotes a suspension intake pipe, and reference numeral 91 denotes a shutter of the discharge port 78.
The shutter 91 of this embodiment is constituted by an inclined plate, and covers the discharge port 78 in the solid-liquid separation step by another drive system (not shown), and opens the upper part of the discharge port 78 in the scraping step. Moved to
[0076]
Based on the above configuration, the device of this embodiment operates as follows.
First, in the solid-liquid separation step, pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder 83 to cause the rod 83a to protrude to the forward limit.
In this case, the rotation lever 81 rotates about the shaft 80 of the bearing 79, and the state as shown in FIG. 14 is obtained, and the scraping plate 76 and the connecting member 88 are viewed from above in the opening of the bowl 72. It is retracted inside from 75.
Next, the electric motor 11 is driven in a state where the clutch plate 31 of the electromagnetic clutch mechanism is released from the driven plate 30, and the bowl 72 is rotated at a high speed via the rotating shaft 7.
When the rotation speed of the bowl 72 becomes constant, the suspension is supplied from the intake pipe 90 to perform solid-liquid separation, and the surface of the liquid phase generated at that time is located outside the opening 75 of the bowl 72. Therefore, the scraping plate 76 and the connecting member 88 do not come into contact with the liquid phase in the bowl 72.
In the solid-liquid separation step, the shutter 91 is set to cover the upper side of the discharge port 78.
[0077]
When the solid-liquid separation process proceeds and the solid phase 37 is deposited with a predetermined thickness on the inner wall surface of the bowl 72, the electric motor 11 is stopped, and the clutch plate 31 of the electromagnetic clutch mechanism is joined to the driven plate 30. Then, the shutter 91 is moved and the discharge port 78 is opened, and the process proceeds to the scraping step.
In the scraping step, the electric motor 26 is driven to rotate the bowl 72 at a low speed with a strong torque, and the rod 83 a of the hydraulic cylinder 83 is gradually retracted, and the rotating lever 81 is rotated about the shaft 80 of the bearing 79. Let it.
Then, by the rotation of the rotation lever 81, the connecting member 88 fixed to the support column 87 and the scraping plate 76 move along an arc-shaped locus, and the side end (the blade edge) of the scraping plate 76 comes into contact with the solid phase 37. As a result, the solid phase 37 is peeled off from the front side by the scraping plate 76.
Accordingly, the peeled cake or sludge falls downward, but is deposited on the lower side of the apparatus through the opening 75 through the discharge port 78, and is collectively collected when the scraping process is completed.
[0078]
By the way, at the stage where the solid phase 37 is peeled off by the scraping plate 76, the load applied to the scraping plate 76 varies. That is, in the solid-liquid separation step, the solid phase 37 is not always formed uniformly, and the shearing and peeling conditions change depending on the state of the tip of the scraping plate 76 biting into the solid phase 37. Has a relatively large fluctuating load.
On the other hand, in this embodiment, the connecting member 88 which is formed by combining the bent plate materials as described above and is formed in an arc shape is applied, and when the load applied to the scraping plate 76 increases, the connecting member 88 is formed. Are adapted to flex flexibly to allow the scraping plate 76 to escape inward or backward.
Accordingly, the portion of the solid phase 37 where a large load is generated can be relatively shallowly peeled off, and the action of peeling off that portion again in the next orbiting step can be realized. It is possible to reduce the fluctuation of the load applied to the motor 76 and prevent the scraping mechanism (the support column 87, the connecting member 88, and the scraping plate 76) from deteriorating or malfunctioning.
[0079]
Then, as the pulling of the rod 83a of the hydraulic cylinder 83 proceeds, the scraping plate 76 scrapes all the solid phase 37 by further rotation of the rotating lever 81, and slides on the inner wall surface of the bowl 37 as shown in FIG. Be in touch. That is, in this embodiment, the scraping step is completed in the sliding contact state.
When the rod 83a of the hydraulic cylinder 83 is protruded from this state, the scraping plate 76 and the connecting member 88 can be returned to the retracted state shown in FIG. 14 again to restart the solid-liquid separation process. The step and the scraping step can be repeatedly executed.
[0080]
The device of this embodiment is different from the above embodiments 1, 2 and 3 in the operation method of the scraping plate 76, but it is not necessary to fit the rotation shaft and the intake pipe on the rotation shaft 7. Common in that the scraping process is performed by one scraping plate 76, that the scraping plate 76 does not rotate in the solid-liquid separation process, and that the load on the scraping plate 76 is reduced in the scraping process. The basic effects are the same as in the first, second, and third embodiments.
As a specific effect, as described above, the fluctuation load applied to the scraping mechanism based on the elasticity of the connecting member 88 can be suppressed, and the mechanism disposed below the bowl 72 is only the rotating lever 81. Therefore, there is an advantage that the problem that cake or sludge is caught on the mechanism element can be eliminated, and the trouble of cleaning dirt or the like due to the scattering of the suspension can be eliminated.
[0081]
In this embodiment, the scraping mechanism is rotated by swinging the crankshaft 82 with the hydraulic cylinder 83. However, basically, the rotation lever 81 is rotated about the shaft 80 of the bearing 79. Any drive mechanism can be used as long as it can be moved, and various drive methods such as a combination of an electric motor and a speed reduction mechanism can be adopted as in the case of the first embodiment.
Further, in this embodiment, since the load on the scraping plate 76 is small, the electric motor 11 is switched between the high-speed rotation and the low-speed rotation similarly to the case of the second embodiment with respect to the low-speed rotation drive of the bowl 72 in the scraping step. The method used can be adopted, and the electric motor 26, the speed reduction mechanism, and the electromagnetic clutch mechanism are not required, and the bearing portion of the rotating shaft 7 has a very simple configuration, so that the manufacturing cost can be greatly reduced.
[0082]
【The invention's effect】
The centrifugal separator of the present invention has the following configuration, and thus has the following effects.
The invention according to claims 1, 4 and 5 uses a conical cylindrical or conical vertical bowl, and introduces the intake pipe from the lower opening of the bowl to transfer the suspension into the bowl. In a centrifugal separator that discharges to the inner wall surface, a radial bearing with a small bearing inner diameter can be applied to the bearing that supports the rotating shaft of the bowl, reducing the cost of parts and reducing the peripheral speed at the shaft support. Is reduced, the durability of the bearing portion is improved.
Further, in the scraping step, the solid phase deposited on the inner wall surface of the bowl is gradually peeled off from the surface by the scraping plate, so that the load on the bowl driving means in the same step can be reduced, which is caused by the conventional technology. Such a non-scratchable state does not occur. In other words, even if the solid phase is thickened, scraping can be performed, and a large amount of suspension can be processed in one solid-liquid separation step, so that the processing efficiency can be greatly improved.
Furthermore, a single scraping plate is used to perform solid phase scraping, and since the scraping plate does not rotate at high speed in the solid-liquid separation process, high precision can be achieved in the processing and assembly stages related to the scraping plate. Not required.
In addition, there is an advantage that a relatively thin plate material can be applied to the scraping plate because the load applied to the side end (the cutting edge) of the scraping plate is reduced.
According to the fifth aspect of the present invention, since the rotating lever is the only mechanical element provided below the opening of the bowl, there is no element that can cause the cake or sludge to be caught while falling in the scraping step, and maintenance such as cleaning can be performed. There is a specific effect that the work can be reduced.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, it is easy to control the rotational position of the scraping plate in the solid-liquid separation step and the scraping step.
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a shutter for opening and closing the cake or sludge discharge port is automatically operated by using a rotating operation of a rotating shaft, and a shutter driving mechanism is separately configured. Eliminates the need to reduce device manufacturing costs.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the connecting member is provided with an elastic function so that the scraping mechanism can be prevented from being damaged, and a plate material in which the connecting member is bent in an arc shape is applied. This makes it possible to avoid stress concentration.
According to a seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the present invention, it is noted that the load torque applied to the rotating shaft of the bowl in the scraping step is small, and solid-liquid is supplied to the bowl driving means operated in the scraping step. The manufacturing cost of the apparatus is reduced by switching and using the rotation driving means operated in the separation step to the low-speed driving state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall sectional view of a centrifugal separator according to a first embodiment. However, the scraping plate is at a rotating position in the solid-liquid separation step.
FIG. 2 is an overall sectional view of the centrifugal separator of the first embodiment. However, the scraping plate is at a rotating position in the solid phase scraping process.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line XX in FIG. 1 (state of a solid-liquid separation step).
FIG. 4 is a diagram showing a rotation position of a scraping plate, a shutter, and the like during a scraping step, as viewed in a cross section taken along line XX in FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram showing a rotational position of a scraping plate, a shutter, and the like at a stage where a scraping process is completed, as viewed in a cross section taken along line XX in FIG. 2;
FIG. 6 is a view corresponding to a cross section taken along line XX of FIG. 1 (solid-liquid separation step) when a shutter having a punched hole is used.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 2 (when the scraping process is completed) when a shutter having a punched hole is used.
FIG. 8 is an overall sectional view of a centrifugal separator according to a second embodiment.
FIG. 9 is an overall sectional view of a centrifugal separator of a third embodiment.
FIG. 10 is a sectional view taken along the line XX in FIG. 9;
11 is a sectional view taken along the line YY in FIG. 9;
FIG. 12A is an overall cross-sectional view of a centrifugal separator according to a fourth embodiment, and FIG. 12B is a front view showing a configuration of a mounting portion of a scraping plate.
13 is a diagram showing a state of the scraping mechanism at the stage when the scraping step is completed, as shown by a cross section taken along line XX in FIG. 12;
14 is a diagram showing a state of a scraping mechanism in a solid-liquid separation step, as viewed in a cross section taken along line XX in FIG. 12;
FIG. 15 is an overall sectional view of a centrifugal separator according to the related art.
FIG. 16 is an overall sectional view of a centrifugal separator according to the related art.
FIG. 17 is an exploded perspective view showing the components of the centrifugal separator shown in FIGS. 15 and 16 in terms of the assembly relationship of [bowl and its drive shaft] and [scraping plate and its drive shaft].
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Basic housing, 2 ... Bearing housing, 3, 4 ... Bearing part, 5 ... Radial bearing, 7 ... Rotating shaft, 8 ... Bowl, 8a ... Upper wall part, 8b ... Hole, 9 ... Opening, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... pulley, 11 ... electric motor, 12 ... pulley, 13 ... belt, 14 ... bearing part, 15 ... rotating shaft, 16, 17 ... adapter block, 18 ... scraping plate, 18a ... side end part, 19 ... chain Gears, 20: Electric motor, 20a: Chain gear, 20b: Chain belt, 21: Discharge port, 22: Cover plate, 23: Shutter, 24: Notch, 24 ': Hole, 25: Intake pipe, 26 ... Electric motor, 27 ... Radial bearing, 28 ... Driving gear, 29 ... Driving gear, 30 ... Driving plate, 31 ... Clutch plate, 32 ... Arm, 33a, 33b ... Proximity sensor, 34a, 34b ... Stopper, 35 ... Liquid receiver Part, 36 ... drain, 37 ... solid Phase: 41: bearing portion, 42, 43: radial bearing, 44: hollow cylinder, 51: basic housing, 51a: side wall portion, 52: bowl, 52a: upper wall portion, 52b: hole, 53: opening portion, 54: liquid receiving portion, 55: drain port, 56: intake pipe, 56a: standing portion, 56b: discharge port, 57: scraping plate, 57a: side end portion, 58, 59: plate material, 60: reinforcement Block material, 61: hydraulic cylinder, 61a: rod, 62, 63: guide rod, 64: moving table, 65: shutter, 66: discharge port, 71: basic housing, 72: bowl, 72a: upper wall, 72b ... Hole, 73 ... Liquid receiving part, 74 ... Drain port, 75 ... Opening part, 76 ... Scraping plate, 77 ... Base plate, 78 ... Drain port, 79 ... Bearing part, 80 ... Rotating shaft, 81 ... Rotating lever, 82 ... Crank shaft, 83 ... Hydraulic cylinder, 84 ... Joint, 85 ... Pin Reference numeral 86 denotes a long hole, 87 denotes a support, 88 denotes a connecting member, 89 denotes a reinforcing plate, 90 denotes an intake pipe, 91 denotes a shutter, 201 denotes a housing, 202 denotes a bearing, 203 denotes a hollow cylindrical shaft, 204 denotes a bowl, and 204a. ... Upper wall, 204b, opening, 205, connecting member, 206, pulley, 207, electric motor, 208, pulley, 209, belt, 210, rotating shaft, 211a, 211b, scraping plate, 212, 213, circle Plate, 214 ... Hole, 215 ... Connection shaft, 216 ... Lifting device, 217 ... Chain gear, 218 ... Electric motor, 219 ... Chain gear, 220 ... Chain belt, 221 ... Cylinder for stopper, 222 ... Stopper plunger, 223 ... Inlet pipe, 224 outlet, 225 shutter, 226 outlet pipe, 301 housing, 302 bearing, 303 bowl, 303a upper wall, 3 3b: opening, 304: hollow cylindrical shaft, 305a, 305b: radial bearing, 306a, 306b: scraping plate, 307: hollow cylindrical shaft, 308: intake tube, 309, 310: disk, 311: pulley, 312 ... electric motor, 313 ... pulley, 314 ... belt, 315, 316 ... driven side bevel gear, 317 ... drive side bevel gear.

Claims (7)

開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させながら懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、
固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、
前記開口部の下側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸から偏心した位置で同筒軸と平行に軸支されており、前記ボウル内の上位で挿入された回動軸と、前記回動軸に固定された平板であって、その側端部の平面形状が、前記回動軸の回転によってその板面が前記ボウルの筒軸を含む面と一致した状態で、前記ボウルの内壁面に沿った形状として形成された掻き取り板と、
固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動軸を回転させる回動軸駆動手段と、
固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段と
からなることを特徴とした遠心分離装置。A conical cylindrical or conical vertical bowl provided with an opening at the lower side is rotated at a high speed around the axis of the cylinder, and the suspension is introduced into the bowl through an intake pipe guided from the opening into the bowl. In a centrifugal separator that performs solid-liquid separation of the suspension while discharging it to the wall,
A scraping mechanism that separates solid phase deposited on the inner wall surface of the bowl after solid-liquid separation and drops from the opening,
A bearing provided below the opening is axially supported at a position eccentric from the cylinder axis of the bowl and parallel to the cylinder axis. An inner wall surface of the bowl, wherein the flat surface fixed to the dynamic shaft has a planar shape at a side end thereof which is aligned with a surface including a cylinder axis of the bowl by rotation of the rotation shaft; A scraping plate formed as a shape along the
In the solid-liquid separation step, the side end of the scraping plate is retracted toward the cylinder axis of the bowl, and in the solid phase scraping step, the side end of the scraping plate is gradually approached to the inner wall surface of the bowl. Rotating shaft driving means for rotating the rotating shaft as described above,
A centrifugal separator comprising: a bowl driving means for driving the bowl at a low speed in a solid phase scraping step. 固液分離工程における前記回動軸の回動位置と、固相の掻き取り工程で前記掻き取り板が前記ボウルの筒軸を含む面と一致する状態に達した段階での前記回動軸の回動位置を検出する検出手段を設け、前記検出手段の検出信号に基づいて、固液分離工程の開始可能確認と、固相の掻き取り工程の完了確認を行うこととした請求項１に記載の遠心分離装置。The rotation position of the rotation axis in the solid-liquid separation step, and the rotation axis of the rotation axis at the stage when the scraping plate reaches a state that coincides with the surface including the cylinder axis of the bowl in the solid phase scraping step 2. The detecting device according to claim 1, further comprising a detecting means for detecting the rotation position, wherein the start of the solid-liquid separation step is confirmed and the completion of the solid phase scraping step is confirmed based on a detection signal of the detecting means. Centrifuge. 前記ボウルの開口部から落下するケーキ又はスラッジを通過させる排出口が設けられており、固液分離工程では前記排出口を覆い、固相の掻き取り工程では前記排出口を開放するシャッターの開閉機構が、前記シャッターに対して前記回動軸を貫通させて固定すると共に、前記シャッターにおける前記掻き取り板の板面より前方側に相当する領域に切欠き部又は抜き穴を形成しておき、固液分離工程では前記シャッターの切欠き部又は抜き穴以外の部分で前記排出口を覆い、固相の掻き取り工程では前記回動軸の回転によって前記シャッターの切欠き部又は抜き穴がケーキ又はスラッジの落下領域に配置せしめられるものである請求項１又は請求項２に記載の遠心分離装置。A discharge port for passing cake or sludge falling from the opening of the bowl is provided, and a shutter opening / closing mechanism that covers the discharge port in a solid-liquid separation step and opens the discharge port in a solid phase scraping step. However, while the rotary shaft is penetrated and fixed to the shutter, a notch or a hole is formed in a region of the shutter corresponding to the front side of the plate surface of the scraping plate, and the shutter is fixed. In the liquid separation step, the discharge port is covered with a portion other than the notch or the hole of the shutter. The centrifugal separator according to claim 1 or 2, wherein the centrifugal separator is disposed in a falling area of the centrifuge. 開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させて、懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、
固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、
前記開口部の下側に設けられた後記案内機構の支持部に立設固定されていると共にその案内方向の一側面に懸濁液の吐出口が設けられており、且つ前記吐出口の位置から上側ヘ長く延長された筒部を有する取込管と、
前記取込管における前記吐出口側の側面に対する反対側の側面に固定された平板であって、その側端部の平面形状が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、
前記取込管を垂直に立設固定せしめた支持部を水平方向へ直線的に案内する案内機構と、
固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記案内機構の支持部を移動させる移動手段と、
固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段と
からなることを特徴とした遠心分離装置。A conical cylindrical or conical vertical bowl provided with an opening at the lower side is rotated at a high speed around the axis of the cylinder, and the suspension is introduced into the bowl through an intake pipe guided from the opening into the bowl. In a centrifugal separator that discharges to the wall and performs solid-liquid separation of the suspension,
A scraping mechanism that separates solid phase deposited on the inner wall surface of the bowl after solid-liquid separation and drops from the opening,
A suspension discharge port is provided on one side surface of the guide direction, which is fixed upright to a support portion of a guide mechanism provided below the opening, and a position from the position of the discharge port is provided. An intake pipe having a tubular portion elongated to the upper side,
A scraping plate fixed to a side surface of the intake pipe opposite to the side surface on the discharge port side, wherein a planar shape of the side end is formed along the inner wall surface of the bowl; ,
A guide mechanism for linearly guiding a support portion in which the intake pipe is vertically erected and fixed in a horizontal direction,
In the solid-liquid separation step, the side end of the scraping plate is retracted toward the cylinder axis of the bowl, and in the solid phase scraping step, the side end of the scraping plate is gradually approached to the inner wall surface of the bowl. Moving means for moving the support portion of the guide mechanism,
A centrifugal separator comprising: a bowl driving means for driving the bowl at a low speed in a solid phase scraping step. 開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させて、懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、
固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、
前記開口部の外側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸と平行に軸支された軸に固定されており、その軸を中心に前記開口部の下側で水平方向へ回動する回動レバーと、
前記回動レバーに対して垂直方向に立設固定されており、前記ボウル内の上位まで挿入された支柱と、
側端部が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、
前記支柱と前記掻き取り板の間に介在せしめられる部材であって、前記回動レバーを回動させて前記掻き取り板を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させた状態で、それ自体も前記開口部よりも内側に収まるように構成されている連結部材と、
固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動レバーを回動させる回動駆動手段と、
固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段と
からなることを特徴とした遠心分離装置。A conical cylindrical or conical vertical bowl provided with an opening at the lower side is rotated at a high speed around the axis of the cylinder, and the suspension is introduced into the bowl through an intake pipe guided from the opening into the bowl. In a centrifugal separator that discharges to the wall and performs solid-liquid separation of the suspension,
A scraping mechanism that separates solid phase deposited on the inner wall surface of the bowl after solid-liquid separation and drops from the opening,
Rotation that is fixed to a shaft that is supported in parallel with the cylinder axis of the bowl by a bearing provided outside the opening, and that turns horizontally below the opening around the shaft. Lever and
A column vertically fixed to the rotating lever and fixedly inserted up to an upper part in the bowl;
A scraping plate whose side end is formed in a shape along the inner wall surface of the bowl,
A member interposed between the support and the scraping plate, wherein the rotating lever is rotated to retract the scraping plate inward from the opening when viewed in a plan view, and the member itself is A connecting member configured to fit inside the opening,
In the solid-liquid separation step, the side end of the scraping plate is retracted inward from the opening when viewed in plan, and in the solid phase scraping step, the side end of the scraping plate is attached to the inner wall surface of the bowl. Turning drive means for turning the turning lever so as to gradually approach,
A centrifugal separator comprising: a bowl driving means for driving the bowl at a low speed in a solid phase scraping step. 前記連結部材が、円弧状に曲げ加工を施した板材、又はその板材を平行に配設した組合せ部材からなり、前記掻き取り板を前記支柱に対して弾性的に支持せしめることとした請求項５に記載の遠心分離装置。6. The connecting member according to claim 5, wherein the connecting member is made of a plate material bent in an arc shape or a combination member in which the plate materials are arranged in parallel, and the scraping plate is elastically supported by the support. The centrifugal separator according to claim 1. 前記ボウル駆動手段として、固液分離工程で前記ボウルを高速回転させる回転駆動手段を利用し、固相の掻き取り工程では前記回転駆動手段を低速駆動状態に切り換えることとした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、又は請求項６に記載の遠心分離装置。2. The method according to claim 1, wherein said bowl driving means uses a rotation driving means for rotating said bowl at a high speed in a solid-liquid separation step, and switches said rotation driving means to a low speed driving state in a solid phase scraping step. The centrifugal separator according to claim 2, 3, 4, 5, or 6.
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