JP2005052807A - 掘削排水の遠心分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】堆積物の固着等のトラブル時でも遠心分離装置を分解することなく清掃や点検を行うことが可能な掘削排水の遠心分離装置を提供する。
【解決手段】上下底面を有する中空殻状をなし、垂直軸をもって軸回転する回転体１と、回転体の上底面に形成した排水路２０と、回転体の下底面の回転軸上に形成した開口１１と、開口に適合して開閉する底板３と、底板３の回転軸上に形成した送水路４０とからなる。また、送水路の放出口３２には拡散板３３を取り付ける。さらに、下底面の開口から回転体内に侵入し回転体の内壁面１２へ近接するスクレーパ６を設ける。加えて、回転体の所定以上の回転速度において、下底面の開口を閉塞した底板と開口とを一体化させるロック機構を設ける。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、溶液中に浮遊する不純物を分離する遠心分離装置に関し、特に、土木工事において排出される汚泥や砂礫が混合した掘削排水から固形物と液体とを分離するための掘削排水の遠心分離装置に関する。

従来、溶液中に浮遊混合した不純物を分離する遠心分離装置としては、垂直軸をもって軸回転する有底筒状の回転体内に不純物の混在溶液を供給し、遠心力を利用して不純物を中空回転体の内壁に付着させ、清浄化された溶液を回転体の上底面のオーバーフロー（越流）により液体分を排出させるものが知られている。このような遠心分離装置では、不純物が回転体の内壁へ所定量堆積した段階で、一旦停止させて堆積物を排除して、これを繰り返すいわゆるバッチ式（回分式）の処理を行っている。
特許文献１には、回転体を底板の上面に被着して回転させつつ、不純物の混濁した工作油を送水路から供給して、不純物が遠心分離されて回転体の内壁に付着し、清浄後の工作油は回転体の外周にオーバーフローして回収される遠心分離装置が開示されている。清掃に際しては、回転を停止して、シリンダにより回転体を引き上げると、回転体内には天板が緊密に嵌合しているので、天板が回転体の内壁を擦って不純物を底板上に掻き落とす。続いて回転軸を回転させると、底板上に落とされた不純物が遠心力を受けてその外側の受皿上に飛ばされるので、スクレーパで掻き集めて受皿の排出口から廃棄槽内に排出するようにしている。
特許２０２１４６６ 段落番号００１０〜００１６、図１。

上記した従来の遠心分離装置では、清掃作業で掻き落とした堆積物の一部が底に落ち易く、底に落ちた堆積物の再除去を行う必要があるので清掃作業の効率が悪いという欠点があった。特許文献１の遠心分離装置では、回転体の外周側に流体受け溝と堆積物排出隙間を配した二重構造と複雑であるため、堆積物の固着等のトラブル時には遠心分離装置を分解して清掃および点検を行う必要があった。

上記問題に鑑み本願発明では、堆積物の固着等のトラブル時でも遠心分離装置を分解することなく清掃や点検を行うことを可能とした、新規な、掘削排水の遠心分離装置を提供するものである。

本願発明の第一構成は、上下底面を有する中空殻状をなし、垂直軸をもって軸回転する回転体（１）と、該回転体（１）の上底面に形成した排水路（２０）と、該回転体（１）の下底面の回転軸上に形成した開口（１１）と、該開口（１１）に適合して開閉する底板（３）と、該底板（３）の回転軸上に形成した送水路（４０）と、からなることを特徴とする。

本願発明の第二構成は、第一構成における掘削排水の遠心分離装置に、さらに、送水路（４０）の放出口（３２）に拡散板（３３）を取り付けたことを特徴とする。

本願発明の第三構成は、第一または第二構成における掘削排水の遠心分離装置に、さらに、下底面の開口（１１）から回転体（１）内に侵入し、回転体（１）の内壁面（１２）へ近接するスクレーパ（６）を設けたことを特徴とする。

本願発明の第四構成は、第一、第二または第三構成における回転体（１）の所定以上の回転速度において、下底面の開口（１１）を閉塞した底板（３）と開口（１１）とを、一体化させるロック機構を設けたことを特徴とする。

なお、上記説明において用いた符号は本願発明の理解のために用いたものであり、これにより本願発明の技術的思想を限定するものと解釈してはならない。

本願発明に係る掘削排水の遠心分離装置によれば、沈降速度が極端に遅い汚泥含有液体等からの固形物の遠心分離装置において、遠心分離操作に有効なオーバーフローによる回転体に着脱自在の底板を設けたことにより清掃作業で掻き落とした堆積物を回転体から落下させて容易に排出することができる。また、放出口の上方に設けた拡散板により、処理液を放射方向の流れに変換できるため、回転体内部で遠心分離操作を効率よく行うことが可能となる。さらに、スクレーパを回転体の外部に露出させて配置した場合、スクレーパ自体の清掃を極めて容易に行うことが可能である。加えて、回転体の開口と底板は、遠心分離操作時には自動的にロックされるので、作業安全性を向上させることが可能となる。

従って、遠心分離操作と堆積物の排除を繰り返すバッチ式（回分式）における遠心分離操作の停止時間を大幅に短縮出来るから、遠心分離操作の処理能力を飛躍的に向上させることが可能となる等、その産業的効果は顕著である。

以下、本願発明に係る掘削排水の遠心分離装置について図面に基づき詳細に説明する。

図１は実施例における遠心分離装置の概略斜視図であり、図２、図４、図５および図６は実施例における遠心分離装置の説明図である。図３は図２におけるＡ部拡大図である。

実施例の遠心分離装置Ｓ（以下「本装置」と称する。）は、回転体１、底板３、およびスクレーパ６を主な構成要素とし、これらを上枠体Ｕと下枠体Ｌで保持して成る。

回転体１は、金属板から形成されて上下底面（上底面と下底面）を有する中空殻状をなし、略中央より上部側を円筒状に、下部側をテーパー状に縮径した円錐台形状に形成している。該回転体１は、その軸を垂直にして、かつ軸回転可能にして、上枠体Ｕに保持している。回転体１の上底面には、その回転軸上に回転体１の内部と連通した管路を有する上部軸２を一体的に取り付けて、該上部軸２の管路を排水路２０としている。そして、本装置を保持する上枠体Ｕに取り付けたフランジ付き管状体の上部支持部２１に、前記上部軸２を嵌挿して保持することにより、回転体１を垂下状に軸支持している。

上枠体Ｕには、回転体１を軸回転させる駆動手段として駆動モータ１０を配設しており、この駆動モータ１０の出力側と回転体の上部軸２とを駆動ベルト１０ａにより連繋している。これにより駆動モータ１０からの回転力が回転体１に伝達される。また、回転体１の下底面には、回転軸上に円形の開口１１を形成している。開口１１には、底板３が適合して水密性をもって開閉可能に取り付けられる。該開口１１の内周縁１１ａには、底板３の外周縁３０に配置した連結ピン３１を嵌合させる嵌合溝１１ｂを設けている。

底板３は、肉厚円盤状を成し、外周縁３０には、ロック機構として放射方向に突出可能な棒状の連結ピン３１を所定間隔で水平配置している。連結ピン３１は、初期状態（静止状態または低回転状態）では戻しばね３１ａにより内側方向に付勢されて外周縁３０より内側に収納されている。底板３の上面側の中央部分には、回転体１の内部と後述する送水路４０を連通する放出口３２を設けている。放出口３２の上方は、放出口３２よりも大径の円板状の拡散板３３で覆っており、該拡散板３３は放射状に立設させた所定高のリブ板３３ａを介して底板３に取り付けている。

底板３の下面側（または裏面側）の中央部分には、放出口３２と連通した管路を有する下部軸４を一体的に取り付けて、該下部軸４の管路を送水路４０としている。下部軸４は、回転軸線上に沿って昇降移動するピストン・シリンダからなる昇降機構のピストン部を兼ね、これが貫挿して摺動する下部軸支部５をシリンダ部としている。下部軸支部５には貫挿した下部軸４の所定区間の周囲を拡径してシリンダ５０としての空間を形成しており、下部軸４の外周には下部軸支部５のシリンダ５０内を二分する隔壁としてのピストンフランジ４１を配設している。該シリンダ５０の上部と下部には、各々流体流出入用のポート５０ａを取り付けている。この各ポート５０ａへ流体（オイル、エアー、等）の相反方向の流出入を行い、ピストンフランジ４１へ流体圧を作用させることによって（ピストン・シリンダ機構を構成し）、下部軸４を下部軸支部５に沿って垂直に昇降移動する昇降機構としている。

また、下部軸支部５内の下部には、外部からの掘削排水を送水路４０に導入するための送水口５１を設けており、送水口５１には図示しないフレキシブルな送水管が連結される。この送水口５１は、遠心分離処理操作後に回転体１の内部に残存する処理液（固液分離の液体分）を外部に排出する際にも用いられる。さらに、底板３と下部軸４を含む下部軸支部５は、基台となるスライダ５２上に設置しており、該スライダ５２はモータＭで駆動されるボールネジ機構５２ａを水平移動機構として、下枠体Ｌに配置したレール５２ｂに係合して水平移動する。

上記スライダ５２の移動方向と略直交する方向の回転体１の下部外側には、スクレーパ６を配置している。スクレーパ６は、回転体１の内壁１２に略適合する先端形状を有する略Ｌ字状の肉厚金属板である。スクレーパ６は、スクレーパスライダ６０上に配置した昇降枠６１に取り付けており、モータＭで駆動されるボールネジ機構６１ａを昇降機構として昇降自在としている。スクレーパスライダ６０は、モータＭで駆動されるボールネジ機構６０ａを水平移動機構として、前記レール５２ｂと直交方向に配置したスクレーパレール６０ｂに係合して水平移動する。

一部図示する上枠体Ｕは、主に回転体１、及び駆動モータ１０を懸垂保持する枠体であり、下枠体Ｌは、主に底板３、下部軸４、下部軸支部５およびスクレーパ６を載置保持する枠体である。なお、回転体１を軸回転させる駆動手段、底板３の昇降機構、下部軸支部５の水平移動機構、スクレーパ６の昇降機構および水平移動機構は、上記構成に限定するものではなく、上記した移動工程を確保できる機構であれば、従来技術を適用することも可能である。
［実施例における作用］

次に、上記構成による実施例の遠心分離装置Ｓは、以下のように作用する。まず、底板３を保持する下部軸支部５をレール５２ｂに沿って回転体１の開口１１直下の回転軸上に移動させた後、上記したピストン・シリンダ機構により下部軸４を上昇させて底板３を開口１１に嵌合させる。なお、この状態ではロック機構が作動せず底板３と開口１１とは一体化していない（図３ａ）。

ここで駆動モータ１０を起動して回転体１を軸回転させる。回転体１が所定の回転速度（本実施例では５００ｒｐｍ）に達したところで、底板３に内蔵した連結ピン３１に作用する遠心力が戻しばね３１ａの付勢力に打ち勝って、連結ピン３１が外側に突出して嵌合溝１１ｂに嵌合して、開口１１と底板３とがロック状態（一体化）となる（図３ｂ）。

この状態で、泥や砂礫が混合した掘削排水である処理液は、送水口５１から送水路４０内に送水されるが（矢印ａ）、送水路４０を経由して放出口３２から回転体１の内部に供給される際に、拡散板３３とリブ板３３ａにより放射方向（水平方向）の流れに変更される（矢印ｂ）。回転体１に供給された処理液は、混合した泥や砂礫などの固形分が、遠心力より回転体１の内壁へ付着堆積し、液体分である被処理液は回転体１の内部でオーバーフローして上部軸２の排水路２０を経由して外部に排水される（矢印ｃ）。

上記の遠心分離操作の継続後は、回転体１の内壁１２に蓄積した堆積物Ｄが所定量に達したところで、一旦回転体１を停止させて、堆積物Ｄを排除する。この排除作業は、先ず、停止させた回転体１の内部から残存する処理液（液体分）を送水口５１から外部に排水させた後、底板３を下降させて開口１１から離脱させる。底板３を保持したスライダ５２はレール５２ｂに沿って回転体１脇に移動させて待機状態とする。

次に、スクレーパスライダ６０の水平移動および昇降移動により、スクレーパ６を開口１１から回転体１内の内壁１２付近まで進入させる。この状態で開口１１の下方に回収バケットＢを置き、駆動モータ１０を駆動して回転体１を回転させながら、内壁１２付近に付着した堆積物Ｄをスクレーパ６で掻き落として開口１１から回収バケットＢに回収する。

回転体１の清掃を終了した時点で、上記のスクレーパ６の進入と逆の手順でスクレーパ６を回転体１から退出させて、スクレーパスライダ６０の水平移動および昇降枠６１の昇降移動により、スクレーパ６を回転体１脇に移動して待機状態とする。なお、必要に応じてスクレーパ６に付着した堆積物Ｄを除去する清掃を行う。

実施例における遠心分離装置の概略斜視図である。 実施例における遠心分離装置の説明図である。 図２におけるＡ部拡大図である。 実施例における遠心分離装置の説明図である。 実施例における遠心分離装置の説明図である。 実施例における遠心分離装置の説明図である。

符号の説明

S 遠心分離装置
１ 回転体
１０ 駆動モータ
１０ａ 駆動ベルト
１１ 開口
１１ａ 内周縁
１１ｂ 嵌合溝
１２ 内壁
２ 上部軸
２０ 排水路
２１ 上部支持部
３ 底板
３０ 外周縁
３１ 連結ピン
３１ａ 戻しばね
３２ 放出口
３３ 拡散板
３３ａ リブ板
４ 下部軸
４０ 送水路
４１ ピストンフランジ
５ 下部軸支部
５０ シリンダ
５０ａ ポート
５１ 送水口
５２ スライダ
５２ａ ボールネジ機構
５２ｂ レール
６ スクレーパ
６０ スクレーパスライダ
６０ａ ボールネジ機構
６０ｂ スクレーパレール
６１ 昇降枠
６１ａ ボールネジ機構
Ｕ 上枠体
Ｌ 下枠体
Ｂ 回収バケット
Ｄ 堆積物
Ｍ モータ

Claims (4)

1. 上下底面を有する中空殻状をなし、垂直軸をもって軸回転する回転体（１）と、
   該回転体（１）の上底面に形成した排水路（２０）と、
   該回転体（１）の下底面の回転軸上に形成した開口（１１）と、
   該開口（１１）に適合して開閉する底板（３）と、
   該底板（３）の回転軸上に形成した送水路（４０）と、
   からなることを特徴とする掘削排水の遠心分離装置。
2. 請求項１記載の掘削排水の遠心分離装置に、さらに、送水路（４０）の放出口（３２）に拡散板（３３）を取り付けたことを特徴とする掘削排水の遠心分離装置。
3. 請求項１、又は２記載の掘削排水の遠心分離装置に、さらに、下底面の開口（１１）から回転体（１）内に侵入し、回転体（１）の内壁面（１２）へ近接するスクレーパ（６）を設けたことを特徴とする掘削排水の遠心分離装置。
4. 所定以上の回転速度において、下底面の開口（１１）を閉塞した底板（３）と開口（１１）とを、一体化させるロック機構を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の掘削排水の遠心分離装置。
   

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