JP2004511340A - 遠心分離機の回転速度を速やかに減速させる方法および装置 - Google Patents

Abstract

遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を速やかに減速させる方法において、妨害的な不平衡状態または振動が発生すると回転速度の減速が開始される。あるレベルを上回る不平衡状態または振動が発生すると、ロータ体とロータ体を取り囲む固定式のケーシングとの間の空間に、泡が、または液体のエアロゾルが気体の状態で供給される。ロータ体は、ロータ体と、泡またはエアロゾルと、ケーシングとの間に生じる摩擦によって減速させられる。遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を減速させる装置において、妨害的な不平衡状態または妨害的な振動が発生すると減速が開始される。ロータ体とそれを囲むケーシングとの間の空間を泡またはエアロゾルで満たすために泡発生装置またはエアロゾル生成装置をある不平衡状態のレベルまたは振動のレベルのときに作動させる手段が配置されている。

Description

【０００１】
本発明は、遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を速やかに減速する方法に関する。回転速度の減速は、妨害的な不平衡状態または妨害的な振動が発生したときに開始される。本発明は、この働きをする装置も提案している。
【０００２】
遠心分離機は、通常、さまざまな種類の制動装置を備えている。これらの制動装置は、ロータ体に、またはロータ体を動作させる駆動軸に作用する機械式ブレーキで構成されている場合がある。また、直接的または間接的に駆動軸を回転させるモータを、このモータがその代わりにブレーキとして作動するように切り換えることでロータ体を減速させる場合もある。ロータ体の回転質量が大きいため、ロータ体を完全に停止させて予定した通りに運転を停止するのに５〜１０分かかることがある。
【０００３】
ドイツ特許第１７８２６４７号に液体ブレーキ付きの遠心分離機が示されている。この液体ブレーキは、固定式のスタンドに配置され、横断面がＵ字形のリングを有している。遠心分離機を減速させるとき、Ｕ字形のリングは液体で満たされる。ロータ体上に設けられているブレーキディスクが、Ｕ字形のリングにはめ込まれるようになっている。リングに液体が入っているとき、ブレーキディスクと液体との間の摩擦によって減速力が生じる。同特許明細書には、ディスクが固定され、一方、Ｕリングが回転ドラム上に配置されている装置も記載されている。
【０００４】
遠心分離機は、ある用途のための安全対策として、妨害的な不平衡状態または危険な振動が発生すると信号を出力する振動アラームを備えている。アラームが作動すると、制動装置によってロータ体を減速させようとする。回収されたスラッジの全部または一部を遠心分離機から排出している間に不平衡状態が生じると、ロータ体に水を満たし、遠心分離機に入る液体の流れを閉じることによって、不平衡状態を緩和させようとする。これら２つの場合では、回転速度が、不平衡状態によって損傷が生じない程度に下がるまでにある時間を要する。
【０００５】
本発明は、遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を迅速かつ確実に減速できるようにすることを目的とする。この目的は、本発明によれば、あるレベルを超える不平衡状態または振動が発生したときに、ロータ体とそれを囲むケーシングとの間の空間に、泡または液体のエアロゾルを供給することによって達成される。ロータ体は、ロータ体と、泡またはエアロゾルと、ケーシングとの間に生じる摩擦によって減速させられる。減速させる目的は、妨害的な振動または不平衡状態が遠心分離機を損傷する可能性がある場合に、ロータ体が多数回の回転の区間を速やかに通過することができるように、ロータ体を完全に停止させるかまたは減速させるためである。驚くべきことに、泡を供給すると、または液体のエアロゾルを気体の状態で供給するとかなりの減速効果があることが分かった。泡は、液体の薄い膜で隔てられた気体、すなわちエアバブルから成る。泡の密度は、一方では、泡を形成している液体の密度によって決まり、他方では、液体の量と気体、すなわち空気の量との関係によって決まる。エアロゾルは、気体の状態で分散した小さな液滴で構成されている。この場合も、密度は液体の密度および液体と気体との量の関係によって決まる。減速作用は、ロータ体を取り囲む媒体の密度に正比例する。
【０００６】
泡またはエアロゾルの供給は、不平衡状態になっている間に現れる、ロータ体の半径方向への変位によって開始することが有利である。あるいは、この供給は、振動があるレベルを超えると信号を出力する振動計によって開始されてもよい。
【０００７】
損傷しないようにするためには、減速力が速やかに働くことが重要である。したがって、泡またはエアロゾルは短時間、適切には３０秒未満、で供給される。
【０００８】
供給すべき泡またはエアロゾルの量はロータ体の大きさに合わせられる。小型の遠心分離機の場合、わずか数リットルしか必要とせず、大型の遠心分離機の場合、その量は数十リットルとなることもある。
【０００９】
摩擦による温度上昇によって気化する、泡内またはエアロゾル内の水が、減速中にロータ体の温度を下げることが大きな利点となることもある。
【００１０】
泡は、消火特性を有している種類のものを使用することが有利である。引火性の液体が多くの用途で扱われている。遠心分離機は、火事によって重大な事態が引き起こすことがある状況で使用される場合もある。
【００１１】
妨害的な不平衡状態または妨害的な振動が発生すると減速が開始される、遠心分離機内の回転ロータ体を減速させる装置は、ある不平衡状態またはある振動レベルになったときに、ロータ体とそれを取り囲むケーシングとの間の空間を泡またはエアロゾルで満たすために泡発生装置またはエアロゾル生成装置を作動させる手段を有している。
【００１２】
スラッジが不均一に回収されたことによって、ロータ体の半径方向の変位を生じさせる妨害的な不平衡状態が引き起こされると、上述の手段は、ロータ体と周囲のケーシングとの間の空間に接続されている泡発生装置を、その空間を泡で満たすために作動させるものであってもよい。
【００１３】
この泡発生装置を作動させる手段は、不平衡状態時に、泡発生装置に接続されている管上の閉鎖装置を機械的に作動させる、ロータ体から突出し部分からなっていることが有利である。泡発生装置は、泡を生成する液体および気体で満たされた容器を有していることが好ましい。
【００１４】
上述の空間にエアロゾルを供給する装置は、高圧の水が入っている容器と、この容器が開かれると微小な水滴を含む水霧を生成するノズルとを有している。
【００１５】
本発明によれば、回転ロータ体とケーシングとの間の空間を泡またはエアロゾルで満たすことによって減速力が得られる。最高速度で回転している遠心分離機内の回転ロータ体は、かなりの量の運動エネルギーを有している。この力の大きさは、当然のことながら、ロータ体の大きさによって異なる。所望の減速時間に応じて、泡またはエアロゾルの適切な密度が選択される。この空間に水だけを供給することによってロータ体を減速させると、ロータ体を囲むケーシングに対する応力が非常に大きくなりこれを損傷させるおそれがある。この空間に空気だけを供給すると、減速力は非常に小さく全回転から停止までの時間が３０〜９０分となることがある。減速すなわち減速時間は、ロータ体を取り囲む媒体の密度に正比例する。
【００１６】
ロータ体のすぐ近に薄い空気の間隙を形成するように、ケーシングの中に入れられる、すぐには崩れないが、比較的大きな機械的安定性を備えた泡を使用することが好ましい。
【００１７】
ロータ体をエアロゾルによって減速させる場合、水滴は、上述の空間への供給後ある時間にわたって水滴がエアロゾル内に残存するように、揚力と重力とが同じ大きさの力となるように小さくなければならない。
【００１８】
この目的に使用するのに適した泡の種類は消火用の泡である。これらの泡は、混合液を作るため水と混合される、例えば、フッ素系の表面活性物質、グリコール、表面活性剤、および多糖類などの界面活性剤によって形成される。起泡するために、空気またはガスが圧力をかけて供給される。混合液と空気またはガスとの混合の関係によって、さまざまな密度の泡が得られる。泡が生成されるノズルの形状によって、泡の膨らみの度合い、すなわち泡の、液体とガスまたは空気との関係が決まる。膨らみの度合いが大きいと、より軽い泡が形成され、他方、液体の量が多いほど重い泡が形成される。
【００１９】
水霧を生成する消火機器を、適切なエアロゾルを生成するために使用することもできる。そのような機器は、適切な種類の噴射用のガスが入っている容器を有する。水霧は、水を微小な水滴に分割する専用ノズルを通すように水を導くことで生成される。そのような水霧は５０〜２００μｍのオーダの大きさの水滴を含む。
【００２０】
添付図面は、ロータ体を減速させる時間がロータ体の大きさおよびロータ体を取り囲む媒体中の水の体積比によってどのように変化するかを示すものである。数字１が付されているグラフは最小のロータを表すものであり、数字９が与えられているグラフは５倍の大きさのロータに関するものである。図から分かるように、少量の水でも減速時間を著しく短縮することができる。回転速度が８００回転／分未満まで下げられると、損傷のおそれはかなり減らせる。この目標を達成するためには、水の体積比は０．４〜０．７％の範囲内でなくてはならない。
【００２１】
遠心分離機内のロータ体を泡で減速させる試験の結果を以下に示す。
【００２２】
この試験では、市場に出回っている泡消火器に使用されている消火剤を利用した。この消火剤をさまざまな割合で水と混合し、その混合物を圧力容器に入れて圧力をかけた。ロータ体と周囲のケーシングとの間の空間に接続されている管を、圧力容器の上部に設けた。膨張ノズルを、遠心分離機の上述の空間への入口に向かって曲げられている管の一部に設けた。
【００２３】
試験中、全試験を通じて泡の供給開始時に同じ回転数１０４００ｒｐｍで回転する、ロータ径３００ｍｍの遠心分離機を使用した。
【００２４】
試験中、回転数と減速時間を測定した。最初の試験は少量の泡だけで行った。これは、ロータ体が、減速中にロータ体が不安定になるような影響を受けていないように、ロータ体を調整するためである。
【００２５】
泡発生用の液体は、適量の水と混合される濃縮物の形態で入手できる。試験番号１では、泡を生成するのに使用された液体の量は１０％濃縮物を含む４リットルであった。この液体を容器に移して加圧した。下記の試験中、圧力容器内の圧力は２０ｂａｒであった。密封手段を破って容器を開けると、泡の生成が始まり、２０〜３０秒継続した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
試験番号２では、ロータ体に対する減速作用が５００回／分で止まった。
【００２８】
これらの試験から判断すると、試験した遠心分離機を完全に制動するには、少なくとも１０％の起泡剤を含む液体６〜８ｌが必要であった。遠心分離機が停止したとき、ロータ体とケーシングの間の空間は洗い流せる泡で満たされていた。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ロータ体を減速させる時間が、ロータ体の大きさおよびロータ体を取り囲む媒体中の水の体積比によってどのように変化するかを示す図である。

Claims (12)

1. 妨害的な不平衡状態または振動が発生すると減速が開始される、遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を速やかに減速させる方法において、
   あるレベルを上回る不平衡状態または振動が発生したときに、前記ロータ体と前記ロータ体を取り囲む固定式のケーシングとの間の空間に泡を供給し、または液体のエアロゾルを気体の状態で供給し、前記ロータ体と、前記泡または前記エアロゾルと、前記ケーシングとの間に生じる摩擦によって前記ロータ体を減速させることを特徴とする、遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を速やかに減速させる方法。
2. 泡またはエアロゾルの前記供給は、不平衡状態によって引き起こされた前記ロータ体の半径方向への変位によって開始されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 泡またはエアロゾルの前記供給は、振動があるレベルを超えると信号を出力する振動センサによって開始されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記泡または前記エアロゾルは、３０秒未満の時間の間前記空間に供給されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記泡または前記エアロゾルが前記ロータ体の大きさに応じた量供給されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 泡内またはエアロゾル内の気化する水によって前記ロータ体の温度を下げることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記供給された泡は、消火特性を有している種類の泡であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 妨害的な不平衡状態または妨害的な振動が発生すると減速が開始され、遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を減速させる装置において、
   前記ロータ体とそれを囲むケーシングとの間の空間を泡またはエアロゾルで満たすために、泡発生装置またはエアロゾル生成装置をある不平衡状態またはある振動レベルのときに作動させる手段が設けられていることを特徴とする、遠心分離機内の回転ロータ体の回転速度を減速させる装置。
9. 前記手段は、スラッジが不均一に回収されたことによって引き起こされた前記ロータ体の半径方向への変位による不平衡があるレベルのときに、前記ロータ体と前記周囲のケーシングとの間の前記空間に接続されている前記泡発生装置を、前記空間を前記泡で満たすために作動させることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記泡発生装置を作動させる手段は、不平衡状態のときに、前記泡発生装置を前記遠心分離機に接続する管上の閉じ器を機械的に作動させる、前記ロータ体から突出した部分から構成されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記泡発生装置は、泡生成用の液体が入っている容器を有していることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記空間に前記エアロゾルを供給する前記装置は、高圧の水が入っている容器と、前記容器が開かれると微小な水滴を含む水霧を生成するノズルとを有していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。

Images