JP2007029855A - Solid-liquid separation apparatus for slurry-like material - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ホーニング加工、スーパー加工、ラッピング加工、研削加工等により生じる加工液と粉状の加工屑等の混ざり合ったスラリー状体から、あるいは木材加工等により生じたスラリー状体から、固体成分と液体成分とを分離し、固体成分については可能な場合は固形化するスラリー状体の固液分離装置に関する。 This invention is a solid component from a slurry-like body mixed with a machining fluid and powdered processing waste produced by honing, super processing, lapping, grinding, etc., or from a slurry-like body produced by wood processing etc. It is related with the solid-liquid separation apparatus of the slurry-like body which isolate | separates a liquid component and solidifies about a solid component if possible.
研削加工や研磨加工では、研削屑等の粉状の加工屑が発生する。この粉状の加工屑は、クーラント等の加工液と混ざり合ったスラリー状体、つまりスラッジの状態で機外に排出する。排出されたスラッジは、ろ過や低圧フィルタプレス等によって固液分離し、加工液は回収して再利用する。
ろ過や、低圧フィルタプスレス等による固液分離法では、分離後の状態でも含液率が高く、十分な加工液の回収ができないばかりか、固液分離で濃縮された濃縮スラッジの再資源化ができず、従来は産業廃棄物として埋め立て処理していた。
In grinding and polishing, powdery processing waste such as grinding waste is generated. This powdery processing waste is discharged out of the machine in a slurry-like body mixed with a processing fluid such as coolant, that is, in a sludge state. The discharged sludge is separated into solid and liquid by filtration, low pressure filter press, etc., and the processing liquid is recovered and reused.
In solid-liquid separation methods such as filtration and low-pressure filter pressless, the liquid content is high even after separation, and not only the processing liquid cannot be recovered sufficiently, but also the concentrated sludge concentrated by solid-liquid separation is recycled. In the past, landfill processing was performed as industrial waste.
このような課題を解消するものとして、研削スラッジについては、図10に概略を示すように、濃縮スラッジS′をシリンダ状の金型51内に投入し、加圧ロッド53で圧搾してブリケット状に固形化するものが種々提案され(例えば特許文献1)、既に実用化されている。金型51の他端はゲート52で閉じ、固形化物はゲート52を開いて加圧ロッド53により押し出す。
シリンダ状の金型51と加圧ロッド53とを用いる研削スラッジの固形化装置は、加工屑が糸屑状で比較的に粗く絡み易い研削スラッジには使用可能であるが、次のようなスラッジには使用できない。例えばホーニング加工のスラッジ、スーパー加工のスラッジ、ラッピング加工のスラッジ、軸受転動体(ころ,鋼球)の仕上げ研削加工スラッジ等には使用できない。
The grinding sludge solidifying device using the
これは、加工屑が細かいことや、丸くて絡み難いことにより、金型51と加圧ロッド53やゲート52間等の加工部の機械的隙間δ1,δ2から加工屑が液体成分と共に流出してしまうためである。すなわち、一般的な研削屑は、比較的大きくて、また糸屑状となっているため、絡み易くて固形化が容易であり、また加工部の機械的隙間δ1,δ2から流出することが生じ難い。しかし、ホーニング加工のスラッジでは、加工屑が丸くて絡み合わず、またスーパー加工やラッピング加工のスラッジは加工屑が非常に細かい。軸受転動体の仕上げ研削加工スラッジも加工屑が細かい。そのため、上記の研削スラッジ用の固形化装置を使用することができない。
This is because the processing waste flows out together with the liquid components from the mechanical gaps δ1, δ2 of the processing portion such as between the
加工部の機械的隙間δ1,δ2から加工屑が流出することは、固形化を困難にするばかりでなく、回収された液体成分に加工屑が混じることから、加工液の再利用の妨げとなり、回収した加工液を再度ろ過する処理が必要となる。 The outflow of the processing waste from the mechanical gaps δ1, δ2 of the processing part not only makes solidification difficult, but also prevents the processing fluid from being reused because the processing waste is mixed with the recovered liquid component. The process which filters the collect | recovered processing liquid again is required.
なお、研削スラッジの固形化装置をホーニングスラッジの固形化等に利用する場合に、金属製のフィルタ等を固定して用い、加工部の機械的隙間から加工屑が流出することを防止することも試みられている。しかし、目詰まりにより安定したろ過ができなくなるため、フィルタを定期的に交換する必要が生じ、保守作業に手間がかかる。 In addition, when using a grinding sludge solidification device for honing sludge solidification, etc., it is also possible to fix a metal filter or the like to prevent the machining waste from flowing out from the mechanical gap of the processed part. Has been tried. However, since stable filtration cannot be performed due to clogging, it is necessary to periodically replace the filter, and maintenance work is troublesome.
この他のホーニング加工等のスラッジの処理方法としては、ベルト状のフィルタを用いて密閉室内のエアー圧によりフィルタを通過させる低圧フィルタプレスや、沈殿装置等を用いる方法がある。しかし、いずれもスラッジの含液率を十分に低下させることができず、沈殿装置では50〜80%程度にまでしか含液率を低下させることができない。そのため、加工液の回収効率が悪いうえ、残った濃縮状態のスラッジの再資源化が困難である。 As other sludge treatment methods such as honing processing, there are methods using a low pressure filter press that allows the filter to pass by air pressure in a sealed chamber using a belt-like filter, a precipitation device, and the like. However, none of them can sufficiently reduce the liquid content of sludge, and the precipitation device can reduce the liquid content only to about 50 to 80%. Therefore, the recovery efficiency of the working fluid is poor and it is difficult to recycle the remaining concentrated sludge.
そこで、本発明者は、毎回の圧搾で新しいペーパー状のフィルタを用いることで、安定した固液分離を行う方法を案出した。しかし、ペーパー状のフィルタであると、圧搾時に急激な圧力が加わると、破れる恐れがあり、また破れないようにゆっくりと加圧するのでは、生産性が低いという問題がある。
例えば、従来の研削スラッジ固形化装置は、油圧方式のため、加圧ロッドの駆動源である油圧シリンダは流量制御弁で速度制御されるのが一般的である。このような油圧方式は固液分離の工程の進行に合わせて最適な制御を行うことは困難であり、特に、フィルタを用いる場合、速度制御ではフィルタの破れを確実に防止することができない。
Therefore, the present inventor has devised a method for performing stable solid-liquid separation by using a new paper-like filter for each pressing. However, a paper-like filter may be broken when a rapid pressure is applied during squeezing, and there is a problem in that productivity is low if pressure is applied slowly so as not to break.
For example, since a conventional grinding sludge solidifying apparatus is a hydraulic system, the speed of a hydraulic cylinder that is a driving source of a pressure rod is generally controlled by a flow control valve. In such a hydraulic system, it is difficult to perform optimal control in accordance with the progress of the solid-liquid separation process. In particular, when a filter is used, breakage of the filter cannot be reliably prevented by speed control.
この発明の目的は、固体成分が細かなものや、絡み難い形状のものであっても、加工部の隙間から流出することなく、確実な固液分離が行え、またフィルタ交換等の煩雑な保守が不要で、かつ加圧時にフィルタの破れを生じることなく最適な加圧が行えるスラリー状体の固液分離装置を提供することである。 The object of the present invention is to ensure solid-liquid separation without flowing out from the gaps in the processed part even if the solid component is fine or has a shape that is difficult to be entangled, and complicated maintenance such as filter replacement It is an object to provide a solid-liquid separation device for a slurry-like body that can perform optimum pressurization without causing breakage of the filter during pressurization.
この発明のスラリー状体の固液分離装置は、スラリー状体を固体成分と液体成分とに分離する装置であって、内径面が円筒面状に形成され前記スラリー状体が投入される金型と、この金型の一端開口を開閉可能に閉じるゲートと、前記金型内に摺動自在に嵌合し、前記金型内のスラリー状体を前記ゲート側に押し付けて圧搾する加圧ロッドと、この加圧ロッドを進退させる加圧装置と、この加圧装置を制御する加圧制御装置を備え、
前記加圧ロッドの先端面およびゲートの内面に、これら加圧ロッドの先端外周と金型の内径面間の隙間、およびゲートの金型閉塞面の周縁と金型の内径面間の隙間を閉じる固液分離用の繊維状のフィルタを配置した状態で、前記金型内のスラリー状体を前記加圧ロッドにより圧搾し、この圧搾により金型内に残った固体成分を前記フィルタと共に、前記加圧ロッドで押し出すものとし、
前記加圧制御装置は、前記金型内のスラリー状体に作用する圧力が所定の圧力以内となるように圧力制御するものであることを特徴とする。
なお、この明細書で言うスラリー状体は、微細な固体と液体とが混ざったものを言い、スラッジを含む意味である。
The solid-liquid separator for a slurry-like body according to the present invention is an apparatus for separating a slurry-like body into a solid component and a liquid component, and a mold in which the inner surface is formed into a cylindrical surface and the slurry-like body is charged And a gate that closes one end opening of the mold so as to be openable and closable, and a pressure rod that is slidably fitted into the mold and presses the slurry-like body in the mold against the gate. A pressure device for advancing and retracting the pressure rod, and a pressure control device for controlling the pressure device,
Close the gap between the outer periphery of the tip of the pressure rod and the inner diameter surface of the mold and the gap between the peripheral edge of the mold closing surface of the gate and the inner diameter surface of the mold on the tip surface of the pressure rod and the inner surface of the gate. In a state where a fibrous filter for solid-liquid separation is arranged, the slurry-like body in the mold is squeezed by the pressure rod, and the solid component remaining in the mold by this squeezing is put together with the filter together with the process. Extrude with a pressure rod,
The pressurization control device controls the pressure so that the pressure acting on the slurry-like body in the mold is within a predetermined pressure.
In addition, the slurry-like body said by this specification says the thing with which fine solid and the liquid were mixed, and is the meaning containing sludge.
この構成によると、加圧ロッド側およびゲート側にフィルタを配置した状態で、金型内のスラリー状体を圧搾するため、スラリー状体における固体成分が細かなものであったり、絡み難い形状のものであっても、金型と加圧ロッドやゲート間の隙間から固体成分が流出することが前記フィルタで阻止される。また、シリンダ状の金型と加圧ロッドとを用いるため、金型内に充填したスラリー状体を、強い圧力で圧搾できる。
この圧搾過程において、繊維状のフィルタを用いているが、加圧制御装置は、前記金型内のスラリー状体に作用する圧力が所定の圧力以内となるように圧力制御するため、フィルタが破れることを防止しながら、適切な加圧を行うことができる。そのため、スラリー状体から液体成分を高度に絞り出すことができる。例えば、固液分離後の圧搾体は、液体成分が10wt%以下のものとできる。このように、高度に固液分離が行えるため、分離後の圧搾体の再利用のための取扱いが容易であり、また液体成分の回収率を高めることができて、資源を経済的に利用でき、自然環境への負荷も軽減できる。前記フィルタはペーパー状のフィルタであってもよい。ペーパー状のフィルタであると取扱性が良い。ペーパー状のフィルタの場合、破れの問題が生じ易いため、この発明の圧力制御による破れ防止の効果がより一層効果的である。
According to this structure, in order to squeeze the slurry-like body in the mold with the filters arranged on the pressure rod side and the gate side, the solid component in the slurry-like body is fine or has a shape that is difficult to get entangled. Even if it is a thing, it is blocked | prevented by the said filter that a solid component flows out from the clearance gap between a metal mold | die, a pressure rod, and a gate. Moreover, since the cylindrical mold and the pressure rod are used, the slurry-like body filled in the mold can be squeezed with a strong pressure.
In this squeezing process, a fibrous filter is used, but the pressure control device controls the pressure so that the pressure acting on the slurry-like body in the mold is within a predetermined pressure, so the filter is broken. Appropriate pressurization can be performed while preventing this. Therefore, the liquid component can be highly squeezed out from the slurry-like body. For example, the compressed body after the solid-liquid separation can have a liquid component of 10 wt% or less. In this way, since solid-liquid separation can be performed to a high degree, handling for reuse of the compressed body after separation is easy, the recovery rate of liquid components can be increased, and resources can be used economically. The load on the natural environment can also be reduced. The filter may be a paper filter. A paper filter is easy to handle. In the case of a paper-like filter, since the problem of tearing is likely to occur, the effect of preventing tearing by the pressure control of the present invention is even more effective.
上記フィルタは、圧搾により金型内に残った圧搾体と共に前記加圧ロッドで押し出し、毎回新品のフィルタを使用するため、安定したろ過が可能となり、フィルタを機械側に固定した場合のようなフィルタの目詰まりに対する定期的な交換が不要となる。そのため保守の手間が省け、作業環境の改善となる。また、上記フィルタは、圧搾処理毎に圧搾体と共に排出するため、単に金型内に入れるだけで良くて、取付作業のような複雑な作業が不要であり、金型内への装填が容易に行える。
フィルタは、圧搾体に付着した状態となるが、フィルタの材質を適宜選定することで、固体成分の再利用における異成分混入等の問題とならず、フィルタが付いたままで圧搾体を例えば製鋼原料等として再利用することができる。また、圧搾毎に新たなフィルタが必要であるが、従来では利用できなかったスラリー状体の固体成分の再利用が可能になることや、液体成分の回収率が向上することや、回収された加工液のろ過が不要なことを考慮すると、フィルタの消費は環境面からもコスト面からも問題とはならない。
The filter is pushed out with the pressure rod together with the compressed body remaining in the mold by pressing, and a new filter is used every time, so that stable filtration is possible, and the filter is fixed when the filter is fixed to the machine side. Periodic replacement for clogging is eliminated. Therefore, maintenance work is saved and the working environment is improved. Further, since the filter is discharged together with the compressed body every time the pressing process is performed, it is only necessary to put in the mold, and complicated work such as mounting work is not required, and loading into the mold is easy. Yes.
The filter is in a state of adhering to the compressed body, but by appropriately selecting the material of the filter, there is no problem such as mixing of different components in the reuse of solid components, and the compressed body can be used, for example, as a steelmaking raw material with the filter attached. Etc. can be reused. In addition, a new filter is required for each squeezing, but it becomes possible to reuse the solid component of the slurry-like body that could not be used in the past, the recovery rate of the liquid component is improved, and it has been recovered Considering the fact that the processing fluid does not need to be filtered, the consumption of the filter is not a problem in terms of environment and cost.
前記加圧装置は、サーボモータと、このサーボモータの回転を前記加圧ロッドの進退動作に変換する回転・直進変換機構とを有し、前記加圧制御装置は、前記圧力制御として、トルクが所定値内となるようにトルク制御を行うものとしても良い。
サーボモータを用いることで、油圧により加圧する場合に比べて制御が容易であり、トルク制御等によって最適な固液分離が行える。トルク制御の場合、フィードバック制御を行う場合の検出器として、サーボモータの負荷トルクが検出できるものを用いれば良く、直接に圧力を検出する検出器を設ける場合に比べて、検出器が簡単なもので済む。また、油圧の作動油や油圧系のフィルタ交換等のメンテナンス作業が不要となる。さらに、ポンプ方式に省エネルギ化でき、騒音も低く作業環境が改善される。
The pressurizing device includes a servo motor and a rotation / straight-ahead conversion mechanism that converts the rotation of the servo motor into an advance / retreat operation of the pressurizing rod, and the pressurization control device uses a torque as the pressure control. Torque control may be performed so as to be within a predetermined value.
By using a servo motor, control is easier than in the case of pressurization by hydraulic pressure, and optimal solid-liquid separation can be performed by torque control or the like. In the case of torque control, a detector capable of detecting the load torque of the servo motor may be used as a detector for performing feedback control, and the detector is simpler than that provided with a detector that directly detects pressure. Just do it. In addition, maintenance work such as exchanging hydraulic hydraulic oil or a hydraulic filter is not necessary. Furthermore, energy saving can be achieved with the pump system, and the working environment is improved with low noise.
前記加圧制御装置は、より具体的には、加圧ロッドの先端を金型内のスラリー状体に近づける急速前進行程と、圧搾による固液分離を行う加圧前進行程と、加圧ロッドによる加圧力を保持する加圧保持行程と、加圧ロッドを金型内のスラリー状体の圧搾体から後退させる急速後退行程を経るように前記加圧装置を制御するものとし、前記加圧前進行程では、負荷トルクが設定値を超えないようにトルク制御を行うと共に、設定速度を超えないように速度制御を行い、前記加圧保持行程では設定時間だけ設定負荷トルクが保持されるようにトルク制御を行うものとしても良い。
急速前進行程での負荷トルクの急上昇を検出することで、投入スラリー状体の量に応じた急速前進移動が行え、無駄時間が削減される。加圧前進行程では、トルク制御により、フィルタが破れない圧力となるように制御でき、また速度制御を加えることで、フィルタが破れない範囲での最適な圧力および前進速度で圧搾することができる。圧搾による液体成分の絞り出しでは、加圧に対して時間遅れを生じ、徐々に液体成分が滲み出すため、加圧保持行程を設けることで、液体成分をより高度に絞り出すことができて、生じた圧搾体の含液率の低下、液体回収効率の向上が図れる。
More specifically, the pressurization control device includes a rapid pre-progression process in which the tip of the pressure rod is brought close to the slurry-like body in the mold, a pre-pressurization process in which solid-liquid separation is performed by pressing, and a pressurization rod. The pressurizing device is controlled so as to go through a pressurizing and holding process for holding the pressing force and a rapid retreating process for retreating the pressurizing rod from the compressed body of the slurry-like body in the mold. Then, the torque control is performed so that the load torque does not exceed the set value, and the speed control is performed so as not to exceed the set speed, and the torque control is performed so that the set load torque is held for the set time in the pressurizing and holding process. It is good also as what performs.
By detecting a sudden increase in the load torque in the pre-rapid progress, a rapid forward movement can be performed according to the amount of the charged slurry, and the dead time is reduced. In the advancement process before pressurization, the pressure can be controlled so that the filter does not break by torque control, and by applying speed control, the filter can be squeezed at the optimum pressure and forward speed within the range where the filter is not broken. In squeezing out the liquid component by pressing, a time delay occurs with respect to the pressurization, and the liquid component gradually oozes out, so that the liquid component can be squeezed out more highly by providing a pressurization holding process. The liquid content of the compressed body can be reduced and the liquid recovery efficiency can be improved.
この発明のスラリー状体の固液分離装置は、スラリー状体を固体成分と液体成分とに分離する装置であって、内径面が円筒面状に形成され前記スラリー状体が投入される金型と、この金型の一端開口を開閉可能に閉じるゲートと、前記金型内に摺動自在に嵌合し、前記金型内のスラリー状体を前記ゲート側に押し付けて圧搾する加圧ロッドと、この加圧ロッドを進退させる加圧装置と、この加圧装置を制御する加圧制御装置を備え、前記加圧ロッドの先端面およびゲートの内面に、これら加圧ロッドの先端外周と金型の内径面間の隙間、およびゲートの金型閉塞面の周縁と金型の内径面間の隙間を閉じる固液分離用の繊維状のフィルタを配置した状態で、前記金型内のスラリー状体を前記加圧ロッドにより圧搾し、この圧搾により金型内に残った固体成分を前記フィルタと共に、前記加圧ロッドで押し出すものとし、前記加圧制御装置は、前記加圧ロッドに作用する圧力が所定の圧力以内となるように圧力制御するものであるため、スラリー状体の固体成分が細かなものや、絡み難い形状のものであっても、加工部の隙間から流出することなく、確実な固液分離が行え、またフィルタ交換等の煩雑な保守が不要で、かつ加圧時にフィルタの破れを生じることなく最適な加圧が行えて、効率良くかつ高度に固液分離を行うことができる。 The solid-liquid separator for a slurry-like body according to the present invention is an apparatus for separating a slurry-like body into a solid component and a liquid component, and a mold in which the inner surface is formed into a cylindrical surface and the slurry-like body is charged And a gate that closes one end opening of the mold so as to be openable and closable, and a pressure rod that is slidably fitted into the mold and presses the slurry-like body in the mold against the gate. A pressure device for advancing and retreating the pressure rod; and a pressure control device for controlling the pressure device; and the outer periphery of the tip of the pressure rod and the mold on the tip surface of the pressure rod and the inner surface of the gate. A slurry-like body in the mold in a state in which a fibrous filter for solid-liquid separation that closes the gap between the inner diameter surfaces of the gate and the periphery of the gate closing surface of the gate and the inner diameter surface of the mold is disposed. Is squeezed with the pressure rod and remains in the mold by this squeezing. The solid component is extruded together with the filter by the pressure rod, and the pressure control device controls the pressure so that the pressure acting on the pressure rod is within a predetermined pressure. Even if the solid component is fine or has a shape that is difficult to get entangled, solid solid-liquid separation can be performed without flowing out from the gap in the processed part, and complicated maintenance such as filter replacement is unnecessary. In addition, optimal pressurization can be performed without causing filter breakage during pressurization, and solid-liquid separation can be performed efficiently and highly.
この発明の一実施形態を図1ないし図9と共に説明する。まず、図1,図2と共に、スラリー状体の圧搾の工程、およびその固形化物につき説明する。このスラリー状体の固液分離装置は、内径面が円筒面状の金型1と、この金型1の一端開口を開閉可能に閉じるゲート2と、金型1内に摺動自在に嵌合し、金型1内に投入されたスラリー状体Sをゲート2側に押し付けて圧搾する加圧ロッド3とを備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the process of pressing the slurry-like body and the solidified product will be described. The slurry-like solid-liquid separation device includes a
この固液分離装置は、加圧ロッド3の先端面3aおよびゲート2の内面2aに、これら加圧ロッド3の先端外周と金型1の内径面間の隙間d1、およびゲート2と金型1との接触面間の隙間d2を閉じる固液分離用の繊維状のフィルタ4,5を配置した状態で、金型1内のスラリー状体Sを加圧ロッド3により圧搾し、この圧搾により金型1内に残った固体成分を前記フィルタ4,5と共に、加圧ロッド3で押し出すようにしたものである。なお、金型1、ゲート2、および加圧ロッド3は、フィルタ4,5を上記のように使用可能なものであれば良く、フィルタ4,5の使用のために寸法,形状等の工夫を特に施したものでなくても良い。上記隙間d1は、図では強調して示しているが、例えば0.1mm以下である。
This solid-liquid separation device includes a
金型1は立姿勢と横姿勢のいずれのものであっても良いが、この実施形態では立姿勢のものとされている。ゲート2は、金型1の下端の端面に沿って金型直径方向に摺動することで、金型1の下端開口を開閉するものとされている。ゲート2は、金型1の一端に挿脱自在にするプランジャ型のもの(例えば図10のゲート52のようなもの)であっても良い。
The
加圧ロッド3は、後述の加圧装置によって進退駆動され、金型1の上端から金型1内に挿脱可能で、かつゲート2が開いた状態で内部のスラリー状体Sの圧搾体を押し出し可能なストロークを有するものとされる。上記加圧装置は、サーボモータを駆動源とするものであっても、また油圧シリンダ等の油圧式の駆動源を用い、油圧サーボ系で制御されるものであっても良い。
The
処理対象となるスラリー状体Sとしては、鋼材におけるホーニング加工のスラッジ、スーパー加工のスラッジ、ラッピング加工のスラッジ、軸受のころ,鋼球等の転動体の仕上げ研削加工スラッジ、その他一般の研削加工のスラッジ等が使用できる。ホーニング加工のスラッジでは、その加工屑の粒径が1〜50μm程度であり、スーパー加工ではサブミクロン単位である。上記各加工を行う鋼材は、例えば焼入等の熱処理が施されたものであっても良い。処理対象となるスラリー状体Sは、上記の他に、おからや小豆かす等の食品かすや、パルプかす、脱水汚泥等であっても良い。また、スラリー状体Sは、固体成分が超鋼やガラス粉からなるものであっても良い。 Examples of the slurry-like body S to be treated include honing sludge, super sludge, lapping sludge, rolling rollers such as bearing rollers and steel balls, and other general grinding sludges. Sludge etc. can be used. In the honing sludge, the particle size of the processing waste is about 1 to 50 μm, and in super processing, it is in submicron units. The steel material to be subjected to each of the above processes may be subjected to a heat treatment such as quenching. In addition to the above, the slurry S to be treated may be food residue such as okara or red bean residue, pulp residue, dewatered sludge, or the like. Further, the slurry-like body S may be one in which the solid component is made of super steel or glass powder.
上下のフィルタ4,5は、紙フィルタまたは布製フィルタ等のペーパー状のものが使用される。フィルタ4,5は、この他に綿状やスポンジ状のものであってもよい。フィルタ4,5の材質は、化学繊維製のものであってもよいが、植物繊維製のものが好ましい。フィルタ4,5の形状は、例えば円形のものとされ、金型1内に装填した状態で金型1の内径面に沿って立ち上がり部分4a,5aが生じる程度に、金型1の内径よりも大径ものが使用される。フィルタ4,5の粗さは、処理対象となるスラリー状体Sに応じて選定される。スラリー状体Sが鋼材のホーニング加工によるものである場合、通気量V(cm3/cm2 s)が、10〜300程度のものが選定される。
The upper and
上記構成の固液分離装置を用いた固液分離方法を説明する。金型1の下端開口がゲート2で閉じられ、加圧ロッド3が金型1から上方に抜け出した状態で、金型1内の底部に下側のフィルタ5を装填する。この後、スラリー状体Sを金型1内に上端開口から投入し、投入されたスラリー状体Sの上に被さるように、上側のフィルタ4を装填する。
このようにスラリー状体Sの投入、および上下のフィルタ4,5の装填が行われた状態で、加圧ロッド3を金型1内に進入させ、加圧ロッド3で金型1内のスラリー状体Sを圧搾する。圧搾が完了すると、ゲート2を開き、加圧ロッド3をさらに押し込んでスラリー状体Sの圧搾体を下端開口から排出する。
A solid-liquid separation method using the solid-liquid separation device having the above configuration will be described. The
With the slurry S thus charged and the upper and
この圧搾によりスラリー状体Sから絞り出された油,水,その他の加工液等の液体成分は、金型1と加圧ロッド3間の隙間d1、および金型1とゲート2の接触面間の隙間d2から排出される。このとき、各隙間d1,d2はフィルタ4,5で閉じられているため、スラリー状体Sから絞り出された液体成分は、各隙間d1,d2から直接に排出されることはなく、フィルタ4,5を透過して排出されることになる。
このため、スラリー状体Sの固体成分がホーニング加工による加工屑やスーパー加工,ラッピング加工の加工屑等のように微細のものであっても、固体成分が金型1と加圧ロッド3やゲート2との隙間d1,d2から流出することがなく、フィルタ4,5で補足される。したがって、従来の研削スラッジ固形化装置では固液分離が困難であったスラリー状体であっても、固液分離が可能になる。これにより、スラリー状体Sの圧搾による固形化が容易になると共に、ホーニング液等の液体成分が清浄化された状態で排出され、後にろ過することなく、再利用可能な状態の液体成分が回収できる。
Liquid components such as oil, water, and other processing liquids squeezed from the slurry-like body S by this squeezing are between the gap d1 between the
For this reason, even if the solid component of the slurry-like body S is fine, such as processing scraps by honing processing, super processing, lapping processing scraps, etc., the solid components are the
金型1内のスラリー状体Sは、圧搾により円柱形状のブリケット状の固形化物SB(図2)に固形化される。この固形化物SBは、固形化物本体SBaに両側のフィルタ4,5が付着したものとなる。また、円筒状の金型1と加圧ロッド3とを用いるため、圧力を高くして高度に固液分離することができる。スラリー状体Sがホーニング加工のスラッジである場合、スラッジ発生状態では含油率が例えば40wt%程度であり、この状態で金型1に投入されるが、上記圧搾により10%以下の含油率となる。
このように固形化物SBに固形化されることにより、運搬や保管等の取扱いが容易となるばかりでなく再資源化が可能となる。固体成分が鋼材のスラリー状体Sの場合、得られた固形化物SBは、製鋼原料として用いられ、炉内に投入される。また、含油率が例えば10%以下となる程度に、高度に固液分離が行えるため、液体成分である加工液の回収が高い効率で行える。これにより、資源を経済的に利用でき、自然環境への負荷も軽減できる。
The slurry-like body S in the
By solidifying into the solidified product SB as described above, handling such as transportation and storage becomes easy, and recycling becomes possible. When the solid component is a slurry S of steel material, the obtained solidified product SB is used as a steelmaking raw material and charged into a furnace. In addition, since solid-liquid separation can be performed to such an extent that the oil content becomes 10% or less, for example, the processing liquid that is a liquid component can be recovered with high efficiency. Thereby, resources can be used economically and the load on the natural environment can be reduced.
なお、固形化が困難なスラリー状体Sの場合、必ずしも固形化しなくても良い。固形化されていなくても、圧搾により含液率が低くなっていることにより、製鋼原料等としての利用が可能である。また、固形化されなくても、高度に固液分離が行えて、加工油等の回収効率が高められ、かつ清浄化された加工油が回収できるため、この加工油の回収面のみに着目しても経済的なものとなる。 In addition, in the case of the slurry-like body S that is difficult to solidify, it is not always necessary to solidify. Even if it is not solidified, it can be used as a raw material for steelmaking because the liquid content is reduced by pressing. In addition, even if it is not solidified, solid-liquid separation can be performed at a high level, the processing oil recovery efficiency can be improved, and the purified processing oil can be recovered. But it will be economical.
上記フィルタ4,5は、圧搾により金型1内に残った固形化物SBまたは未固形化の圧搾体と共に加圧ロッド3で押し出し、1回の圧搾毎に新たなフィルタ4,5を使用するため、フィルタ目詰りの問題が発生せず、フィルタ交換の保守の手間が省ける。上記フィルタ4,5は、圧搾処理毎に圧搾体と共に排出するため、単に金型1内に入れるだけで良く、取付作業のような複雑な作業が不要であり、金型1内への装填が容易に行える。
The above-mentioned
フィルタ4,5は、固形化物SBに付着した状態となるが、フィルタ4,5の材質を適宜選定することで、異成分混入等の問題とならず、フィルタ4,5が付いたままで、固形化物SBを例えば製鋼原料等として再利用することができる。フィルタ4,5が植物繊維製のものである場合、炉に入れると燃焼してしまうため、鋼材の材質に影響せず、また燃えたときに発生するガスや燃えかすが公害の原因となることもない。フィルタ4,5が固形化物SBに付着することで、使用済みフィルタ4,5の廃棄を別個に行う必要がなくて、これによっても作業性が向上する。
フィルタ4,5は、圧搾毎に新たなものが必要であるが、従来では利用できなかったスラリー状体の固体成分の再利用が可能になることや、液体成分の回収率が向上することや回収された加工液のろ過4が不要となることを考慮すると、フィルタの消費は環境面からもコスト面からも問題とはならない。
The
The
図3ないし図8は、この固液分離装置の具体的構成例を示す。この固液分離装置は、前記金型1を所定の経路で移動させて複数の割出位置P1〜P3で位置決め可能な金型位置決め装置11と、この金型位置決め装置11による一つの割出位置P2に設けられたフィルタ装填装置12と、他の割出位置P1に設けられたスラリー状体供給装置13と、さらに他の割出位置P3に設けられた加圧装置14とを備える。
3 to 8 show specific configuration examples of the solid-liquid separation device. The solid-liquid separation device includes a
金型位置決め装置11は、金型1およびゲート2が搭載されたトラバースユニット30を直線経路で案内する案内レール16と、進退装置17とでなる。トラバースユニット30は、トラバース台15に、上記金型1、ゲート2、およびシュート31を搭載したものである。案内レール16は上下に2本平行に固定基台41に設けられたバー状の部材であり、トラバース台15に設けられた被案内部18(図7)が摺動自在に嵌合する。進退装置17は、案内レール16と平行に設けられたボールねじ等の送りねじ機構19と、この送りねじ機構19のねじ軸19aを回転させるACサーボモータ等のモータ20とでなる。送りねじ機構19のねじ軸19aは固定基台41に回転自在に設置され、ボールナット19b(図7)はトラバース台15に固定されている。
The
図3おいて上記割出位置P1〜P3のうち、割出位置P2はフィルタ装填位置であり、そのトラバース台進退方向の両側に振り分けて、スラリー状体の供給用の割出位置P1、および加圧装置14による圧搾用の割出位置P3を配置されている。
In FIG. 3, among the index positions P1 to P3, the index position P2 is a filter loading position. The index position P2 is distributed to both sides of the traverse base advancing and retracting direction, and the index position P1 for supplying the slurry-like body An indexing position P3 for squeezing by the
フィルタ装填装置12は、下端に真空チャックからなる吸着パッド21を設けた昇降ロッド22を、エアシリンダ等の昇降装置23で昇降させるものであり、下側のフィルタ5の金型1内への装填、および上側のフィルタ4の金型1内への装填を行うものとされる。下側のフィルタ5の装填は、平らな状態で金型1の上面置くようにし、後に加圧ロッド3で金型1内にフィルタ1を押し込むようにしても良い。なお、昇降装置23は、割出位置P2とその近傍のフィルタ供給台(図示せず)の上との間を往復移動可能に設けられ、フィルタ供給台上に準備されたフィルタを吸着して金型1内への装填を行う。
The
スラリー状体供給装置13は、スラリー状体Sを貯留して定量ずつ金型1に供給するホッパからなる。スラリー状体供給装置13は、パイプ等からなるものであっても良い。
The slurry-like
加圧装置14は、加圧ロッド3を昇降させる機構であり、加圧ロッド3が下方に延びるように設けられた昇降体25を支持台26に昇降自在に設置し、加圧ロッド3を昇降体25と共にサーボモータ28および回転・直進変換機構27により昇降させるものである。サーボモータ28は、ACサーボモータからなり、減速機29を介して回転・直進変換機構27に伝達される。回転・直進変換機構27はボールねじ等の送りねじ機構からなり、昇降体25に固定されたナット27bと、昇降体25に回転自在に設置されたねじ軸27aとを備える。サーボモータ28は、加圧制御装置33により制御される。
The pressurizing
トラバースユニット30につき説明する。金型1の下端開口から固形化物SBを排出するシュート31とゲート2とが共通のインデックスベース36に設置され、インデックスベース36は、トラバース台15に対して案内部材37(図7参照)を介してトラバース台移動方向に移動自在に支持されている。案内部材37は、図7の他の図では図示を省略している。案内部材37は、ゲート2が金型1内のスラリー状体Sの加圧時に、その加圧力を受けることが可能なように、インデックスベース36を支持可能なものとされる。インデックスベース36は、トラバース台15に対する移動で、ゲート2とシュート31とが互いに入れ替わって金型1と整合可能とされ、ゲート2またはシュート31が金型1と整合する位置ではその位置が保持され、強制力により位置保持の解除が可能なように、ボールプランジャ等の節度機構(図示せず)が案内部材37に設けられている。
The
トラバース台15の移動経路における両端には、トラバース台15上のインデックスベース36を当接させるストッパ38,39が固定基台41に設けてある。このストッパ38,39は、次の動作を行わせるものである。すなわち、金型位置決め装置11によるトラバース台15の移動により、図の左のストッパ38にインデックスベース36が当たると、インデックスベース36が停止するが、トラバース台15は移動を続けることができる。この移動により、トラバース台15上の金型1に対するゲート2とシュート31の位置が入れ替わる。これにより、図6(B)のようにゲート2が開き、金型1とシュート31とが整合する。
この状態から、トラバース台15を図3の右側へ移動させ、右端のストッパ39にインデックスベース36を押し当てると、上記とは逆方向にインデックスベース36がトラバース台15に対して移動し、ゲート2とシュート31とが元の状態に入れ替わって再度ゲート2が金型1を閉じる。
From this state, when the
この構成の固液分離装置の動作を説明する。最初に、図4に示すように、トラバースユニット30を割出位置P2に位置させ、フィルタ装填装置12により金型1内へ下方のフィルタ5を装填する。なお、ゲート2は金型1の下端開口を閉じる位置にある。
この後、トラバースユニット30を割出位置P1に移動させ(図5)、スラリー状体供給装置13から金型1内に所定量のスラリー状体Sを投入する。
トラバースユニット30を割出位置P2に再度位置させ、上記フィルタ装填装置12により上側のフィルタ4を、金型1に装填する。
The operation of the solid-liquid separator having this configuration will be described. First, as shown in FIG. 4, the
Thereafter, the
The
このフィルタ4,5の装填、スラリー状体Sの投入が行われたトラバースユニット30を、割出位置P3に移動させ(図3)、加圧装置14により、加圧ロッド3を金型1内に進入させて内部のスラリー状体Sを圧搾する。この圧搾により、スラリー状体Sは、図1と共に前述したように固形化物SBに固形化される。
The
この後、トラバースユニット30を左側へ移動させる。トラバースユニット30のインデックスベース36がストッパ38に当たった後もトラバースユニット30の移動を続けることで、図6(B)と共に前述したように、ゲート2が開いてシュート31が金型1と整合する位置となる。
この状態で、トラバースユニット30を圧搾用の割出位置P3に戻し、ここで加圧装置14の加圧ロッド3で金型1内の固形化物SBを下方へ押し出すことにより、固形化物SBは金型1から抜け落ちてシュート31上を滑り落ち、排出される。
この排出後、トラバースユニット30を図の右端へ移動させ、インデックスベース36をストッパ39に押し当てて、ゲート2が金型1を閉じるようにゲート2とシュート31の位置を入れ替えてから、次の固液分離のためにトラバースユニット30をフィルタ装填用の割出位置P2へ移動させる。
Thereafter, the
In this state, the
After this discharge, the
このように、金型1を搭載したトラバースユニット30を設け、金型1を移動させて各割出位置P1〜P3に移動させるようにしたため、上下のフィルタ4,5を装填する工程がありながら、上下のフィルタ4,5の装填、スラリー状体Sの投入、スラリー状体Sの圧搾、および固形化物SBの排出の各処理を行う装置が簡単な構成のもので済む。また、金型1を移動させるようにしたため、フィルタ装填装置12は、圧搾やスラリー状体Sの投入等を行っている間に、フィルタ4,5の供給台(図示せず)から新たなフィルタ4,5を吸着して準備しておくことができ、フィルタ装填から圧搾,排出までを効率良く行うことができ、生産性に優れたものとなる。
In this way, the
次に、固液分離のための加圧動作制御につき説明する。図3の加圧制御装置33は、加圧ロッド3に作用する圧力が所定の圧力以内となるように圧力制御するものであり、サーボモータ28の速度制御とトルク制御とを組み合わせて、図8,図9のように制御する。 この加圧動作は、急速前進行程S(1) 、加圧前進行程S(2) 、加圧保持行程S(3) 、急速後退行程S(4) からなる動作とされる。加圧前進行程S(2) では、トルク制御および速度制御を行い、加圧保持行程S(3) ではトルク制御を行う。具体的には、次のように制御される。
Next, pressurization operation control for solid-liquid separation will be described. The
急速前進行程S(1) は、加圧ロッド3の先端を金型1内のスラリー状体Sに近づける行程であり、速度一定等の速度制御とされる。この速度制御は、制御形式を問わない。
加圧前進行程S(2) は、圧搾による固液分離を行う行程であり、負荷トルクが設定値を超えないように行うトルク制御により、スラリー状体Sに作用する圧力が一定の圧力以内となるように圧力制御を行う。また、このトルク制御と共に、設定速度を超えないように速度監視を行う。加圧前進行程S(2) では、固液分離が進行するにつれてモータ出力トルクが増加するが、モータ出力トルクが設定負荷トルクに到達すると前進を停止させる。
加圧保持行程S(3) では、設定時間だけ、前記設定負荷トルク時のモータ出力が保持されるように、トルク制御を行う。
急速後退行程S(4) は、加圧ロッド3を金型1から抜き出す行程であり、速度一定等の制御を行う。
The rapid advance process S (1) is a process in which the tip of the
The pre-pressurization process S (2) is a process of performing solid-liquid separation by pressing, and the pressure acting on the slurry S is within a certain pressure by torque control performed so that the load torque does not exceed the set value. Control the pressure so that In addition to the torque control, the speed is monitored so as not to exceed the set speed. In the pre-pressurization progress S (2), the motor output torque increases as the solid-liquid separation progresses, but the forward movement is stopped when the motor output torque reaches the set load torque.
In the pressurizing and holding step S (3), torque control is performed so that the motor output at the set load torque is held for the set time.
The rapid reverse stroke S (4) is a stroke in which the
なお、上記のトルク制御は、トルク検出器(図示せず)を設けてトルクフィードバック制御を行うようにしても良く、またトルク値を直接に検出する代わりに、サーボモータ28に流れる負荷電流を検出し、トルク制御についてはオープンループとして、電流フィードバックによりトルク制御が達成されるようにしても良い。
In the torque control described above, a torque detector (not shown) may be provided to perform torque feedback control. Instead of directly detecting the torque value, the load current flowing through the
従来の研削スラッジ固形化装置は、油圧方式のため、加圧ロッドの駆動源である油圧シリンダは流量制御弁で速度制御されるのが一般的である。このため油圧方式は固液分離の行程の進行に合わせて最適な制御を行うことは困難である。
この実施形態におけるサーボモータ28とボールねじからなる回転・直進変換機構27による駆動方式では、制御が容易であり、次のようにして図8の制御をすれば、固液分離行程を最適に制御することが可能となり、効率の良い固液分離が可能となる。
Since the conventional grinding sludge solidifying apparatus is a hydraulic system, the speed of a hydraulic cylinder that is a driving source of the pressure rod is generally controlled by a flow control valve. For this reason, it is difficult for the hydraulic system to perform optimal control in accordance with the progress of the solid-liquid separation process.
In this embodiment, the drive system using the rotation /
固液分離開始時点の検出については、急速前進行程(1) での負荷トルクの急上昇を検出して加圧前進行程(2) に変更することで、投入スラリー状体Sの量に合わせた急速前進移動量となり、無駄時間が削減される。
また、次のように最適な固液分離が実現される。すなわち、加圧前進行程(2) の開始直後は、金型1内に充満したスラリー状体Sで発生する内圧により、フィルタ4,5が破れない圧力となるようにサーボモータ28とのトルクを制御して固液分離を開始する。固液分離が進行するに連れてサーボモータ28の出力トルクを徐々に上昇させて最終の加圧保持圧力となるように出力トルクに到達させる。これらにより、最適な固液分離が行え、速度制御の油圧方式に比べて短時間で固液分離を完了させることができる。
Regarding the detection of the start of solid-liquid separation, the rapid increase in the load torque in the pre-progression process (1) is detected and changed to the pre-pressurization process (2). The amount of forward movement is reduced, reducing wasted time.
Moreover, optimal solid-liquid separation is realized as follows. That is, immediately after the start of the pre-pressurization process (2), the torque with the
サーボモータ28を採用した利点としては、次の各事項がある。
(1) 省エネ:油圧固定ポンプ方式に対して80数%、可変ポンプ方式に比べて40%程度の省エネルギの効果が得られる。
(2) メンテナンスの容易:油圧の作動油や油圧系のフィルタ交換等のメンテナンス作業が不要となる。
(3) 低騒音:作業環境が改善される。
(4) 効率の良い固液分離:サーボモータ28のトルク制御による最適な固液分離。
Advantages of adopting the
(1) Energy saving: Energy saving effect of about 80% compared to the hydraulic fixed pump system and about 40% compared to the variable pump system.
(2) Easy maintenance: Maintenance work such as exchanging hydraulic fluid and hydraulic system filters is not required.
(3) Low noise: The working environment is improved.
(4) Efficient solid-liquid separation: Optimal solid-liquid separation by
1…金型
2…ゲート
3…加圧ロッド
4,5…フィルタ
11…金型位置決め装置
12…フィルタ装填装置
13…スラリー状体供給装置
14…加圧装置
15…トラバース台
27…回転・直進変換機構
28…サーボモータ
30…トラバースユニット
33…加圧制御装置
P1〜P4…割出位置
S…スラリー状体
SB…固形化物
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記加圧ロッドの先端面およびゲートの内面に、これら加圧ロッドの先端外周と金型の内径面間の隙間、およびゲートの金型閉塞面の周縁と金型の内径面間の隙間を閉じる固液分離用の繊維状のフィルタを配置した状態で、前記金型内のスラリー状体を前記加圧ロッドにより圧搾し、この圧搾により金型内に残った固体成分を前記フィルタと共に、前記加圧ロッドで押し出すものとし、
前記加圧制御装置は、前記加圧ロッドに作用する圧力が所定の圧力以内となるように圧力制御するものであることを特徴とするスラリー状体の固液分離装置。 An apparatus for separating a slurry-like body into a solid component and a liquid component, and a mold in which an inner diameter surface is formed into a cylindrical surface and the slurry-like body is charged, and one end opening of the mold are closed so as to be openable and closable. A gate, a pressure rod that slidably fits in the mold, presses the slurry-like body in the mold against the gate side, and a pressure device that advances and retracts the pressure rod; A pressure control device for controlling the pressure device;
Close the gap between the outer periphery of the tip of the pressure rod and the inner diameter surface of the mold and the gap between the peripheral edge of the mold closing surface of the gate and the inner diameter surface of the mold on the tip surface of the pressure rod and the inner surface of the gate. In a state where a fibrous filter for solid-liquid separation is arranged, the slurry-like body in the mold is squeezed by the pressure rod, and the solid component remaining in the mold by this squeezing is put together with the filter together with the process. Extrude with a pressure rod,
The said pressurization control apparatus controls pressure so that the pressure which acts on the said pressurization rod may become less than predetermined pressure, The solid-liquid separation apparatus of the slurry-like body characterized by the above-mentioned.
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