JP2009166004A - 濾過装置 - Google Patents

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Akihiko Ishida
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Abstract

【課題】ドラム交換の作業を簡易にするとともに、濾過装置の全幅に対するドラムフィルタの有効開口部の面積比率を向上させ、さらに濾過後の切削液を排出する排出路をドラムの両側に設けることでクーラントの循環効率を向上させることのできる、濾過装置を提案する。
【解決手段】濾過装置10には、回転式ドラム11と、自動調芯ベアリング43と、回動軸14と、がドラムセット30として一体的に配設され、該ドラムセット30は、左右幅をドラムハウジング12の左右幅より短く形成されるとともに、該ドラムハウジング12外部から前記回動軸14が軸支されて着脱可能に支持され、前記自動調芯ベアリング43及び前記回動軸14の内径側に、前記回転式ドラム11を透過した後の濾液の排出路14bが形成され、前記回転式ドラム11に備えられるドラムスプロケット41は、2分割又は3分割して前記回転式ドラム11と着脱可能に構成される。
【選択図】図2

Description

本発明は、産業機械等における回転式ドラム濾過装置に関し、詳細には、汚濁液と清澄な液との間のシール性を保持しつつ、回転式ドラムの交換を容易にする技術に関する。
従来、固形物を含んだ汚濁液を濾過するための濾過装置として、胴周にドラムフィルタを張設した回転式ドラムを備える濾過装置が実用されている。
前記濾過装置の一例として、金属切削加工後に排出される切削片を切削液から分離し、該切削液を再使用可能にする工程に用いられる濾過装置がある。該濾過装置においては、前記回転式ドラムは切削液投入槽の中で回転するように配置され、前記切削液投入槽に切削液が切削片と共に投入され、投入された切削液のみがドラムフィルタを介して前記回転式ドラム内を通過するのである。即ち、前記切削片を回転式ドラムの半径方向外側で集めることによって前記切削液から切削片が分離され、集められた切削片は、複数の掻取板が装着されたチェーンで構成された搬出手段で切削液投入槽外に搬出される。濾過された切削液(クーラント)は回転式ドラム内から連通する受槽に排出され、再び金属切削加工部等に循環されるのである(例えば、「特許文献1」参照)。
特開2005−22007号公報
上記の従来技術によれば、例えば耐用期間の経過による劣化等によって回転式ドラムを交換する場合、該回転式ドラムを駆動するチェーン、ドラムフィルタの回動軸、シール構造のハウジング等、分解の必要な部品が多く、作業工程が複雑であり、交換作業による時間のロスが大きかった。
また、上記従来技術では、濾過後の切削液はベアリング及び回動軸の半径方向外側を通って回転式ドラム外に排出されるため、濾過される以前のダーティ層と、ドラムフィルタを介して濾過されたクリーン層と、の間での微小異物の流通を防ぐためのシール構造を、前記回転式ドラム近傍に設ける必要があり、構造が複雑であった。
さらに、前記シール構造を配置することによって、濾過装置の全幅に対してドラムフィルタの有効開口部の面積比率が低下するという問題があった。さらに、前記シール構造の配置の必要により、回転式ドラム内から濾過後の切削液を排出する排出路は、回転式ドラムの片側のみにしか設けることができず、クーラントの循環効率が悪かった。
上記の課題に鑑み、本発明では回転式ドラムの構造及び交換作業を簡易にするとともに、濾過装置の全幅に対するドラムフィルタの有効開口部の面積比率を向上させ、さらに濾過後の切削液を排出する排出路を回転式ドラムの両側に設けることでクーラントの循環効率を向上させることのできる、濾過装置を提案する。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、固形物を含んだ汚濁液を濾過するためのドラムフィルタが配設された回転式ドラムと、前記回転式ドラムを、自動調芯ベアリングを介して軸支する回動軸と、がドラムハウジング内に収納される濾過装置であって、該濾過装置には、前記回転式ドラムと、前記回動軸と、がドラムセットとして一体的に配設され、該ドラムセットは、左右幅を前記ドラムハウジングの左右幅より短く形成されるとともに、該ドラムハウジング外部から前記回動軸が軸支されることにより、ドラムハウジングに対して着脱可能に支持されているものである。
請求項2においては、前記回動軸は、前記自動調芯ベアリングに内嵌される略円筒形状部材であり、前記自動調芯ベアリングおよび回動軸は、前記回転式ドラムの両端部に配置され、前記回動軸内の管路を、前記ドラムフィルタを透過した後の濾液を、前記ドラムハウジングの両側方へ排出する排出路として用いたものである。
請求項3においては、前記回転式ドラムはチェーン駆動又はベルト駆動のためのドラム従動ホイールを備え、該ドラム従動ホイールは、円周方向へ複数の分割片に分割して構成され、前記各分割片は前記回転式ドラムに対して着脱可能に構成されるものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
本発明によれば、回転式ドラムの構造を簡素にするとともに、交換作業を簡易に行うことが可能となる。また、適切な時期に回転式ドラムの交換を行うことが可能となり、回転式ドラムの耐用期間を延ばし、長寿命化を図ることができる。
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明に係る濾過装置の回転式ドラムの部分を示す概略側面図である。
図2は図1における回転式ドラムのX−X線断面図である。
図3は同じく回転式ドラムの平面図である。
図4は回転式ドラムの取付状態を示した正面断面図である。
図5はドラムスプロケットの取付状態を示した側面図である。
図6はドラムフィルタの取付状態を示した側面図である。
図7は別実施例に係る回転式ドラムの断面図である。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
以下に、本発明に係る濾過装置について説明する。
[濾過装置10の構成]
まず、本発明の実施例1に係る濾過装置10の構成について、図1を用いて説明する。図1は本発明に係る濾過装置10における、回転式ドラム11部分を示す概略側面図である。本明細書では便宜上、図2における右側を右側方、左側を左側方とし、紙面手前側を前方、奥行側を後方として説明する。即ち、図1は濾過装置10を左側方から見た図である。
本明細書においては、濾過装置10の一実施形態として、工作機械等の産業機械の下方に設置し、該産業機械から切削加工後に発生した粒度の異なる切削片Pと切削液とが混在した被濾過切削液Wを取り込み、この被濾過切削液Wを濾過して、浄化切削液と切削片Pとを分別する装置について説明する。なお、該濾過装置10は、工作機械に限らず、油脂類を固形物から分離する食品機械や、土木機械であって土石の混在した汚濁液から粒度に応じた土砂を濾過する装置等、固形物を含む液体を濾過する必要のある様々な場合に適用することが可能である。
本実施例における濾過装置10は、回転式ドラム11が配設されたドラムハウジング12と、図示しない産業機械から発生した切削片Pと切削液(液剤)との混在した汚濁状態である被濾過切削液Wを一時的に貯蔵するための貯蔵槽(被濾過切削液W投入槽)107と、該貯蔵槽107内で回転するようにドラムハウジング12に配置され、被濾過切削液Wの液面Lが上下方向の略中央部を通るように浸される回転式ドラム11と、上流側(図1における左側)の図示しない投入口から下流側(図1における右上側)の切削片排出口108にかけて切削片Pを連続的に搬送するために複数の掻取板112が設けられたエンドレスの左右チェーン(搬出手段)110・111と、を具備して構成される。回転式ドラム11の外周面にはドラムフィルタ20が張設される。
左右チェーン110・111は左右チェーン110・111の途中部位において、回転式ドラム11の左右両外周面に固定されたドラムスプロケット(ドラム従動ホイール)41・41に対して歯合するように構成されている。そして、該左右チェーン110・111は、装置の下流側に配設されたスプロケット118により約180度方向転換されるように構成されている。
また、回転式ドラム11は後述するように複数の固定部材及びボルトを使用して貯蔵槽107内部に固設される。該回転式ドラム11の外周面において装着されている所望の濾過能力の番手であるドラムフィルタ20は、交換できるように配設されている。
即ち、本実施例において回転式ドラム11は、前記左右チェーン110・111が、ドラム従動ホイールであるドラムスプロケット41・41を回動させることによって駆動されるのである。なお、本実施例においては、駆動方法として左右チェーン110・111によるチェーン駆動を用いて説明するが、前記駆動方法はベルト駆動でも良く、また、該ベルトは樹脂製の平ベルトに限らず、紐等環状の部材であれば良い。また、同じく本実施例においては、ドラム従動ホイールとしてドラムスプロケット41・41を用いて説明するが、該ドラム従動ホイールはプーリ等、回動を伝達する構成であればよく、本実施例に限定されるものではない。
このように構成される濾過装置10において、前記左右チェーン110・111がギアードモータの駆動力を得て、図中の矢印A方向に駆動することにより、ドラムスプロケット41及び回転式ドラム11を回動する。そして従来技術と同様に、前記貯蔵槽107に被濾過切削液Wが切削片Pと共に投入され、投入された被濾過切削液Wのうち、切削片Pがドラムフィルタ20によって選別され、濾過後の浄化切削液が前記回転式ドラム11内に通過するのである。
濾過された後の浄化切削液は後述するように、回転式ドラム11の回動軸(回動の主軸)14内周面による排出路14bより外に流出し、図示しないポンプによって再び切削加工のクーラントとして、あるいは後述するようにドラムフィルタ20の洗浄水として用いられ、濾過装置10内を循環する。
回転式ドラム11の内部には回動軸14の内周側に挿入された送水管21が配設され、該送水管21によって供給された液体を噴出する噴射ノズル22・22・22・・・が設けられている(図2参照)。本実施例では、該液体として前記濾過後の浄化切削液が用いられる。即ち、回動軸14内に供給される浄化切削液はポンプにより循環され、回転式ドラム11の半径方向内側から外側方向へ向かって、該噴射ノズル22・22・22・・・によって勢い良く噴射するようにして、ドラムフィルタ20の外周面に付着して残留した切削片P等を回転式ドラム11の内面側(浄化切削液の流出側)から吹き飛ばすようにして、ドラムフィルタ20の目詰を効果的に防止するのである。
このようにして被濾過切削液Wから分離された切削片Pは、回転式ドラム11の回転及び左右チェーン110・111の回転により掻取板112で上方に搬送されて、切削片排出口108において外部(矢印B方向)に排出されるのである。
[回転式ドラム11の構成]
次に、回転式ドラム11周辺の詳細な構成について、図2及び図3を参照しながら説明する。図2は図1における回転式ドラム11のX−X線断面図、図3は同じく回転式ドラム11の平面図である。
回転式ドラム11は、内側固定部材44a・44a、外側固定部材44b・44b、ドラムスプロケット(ドラム従動ホイール)41・41、ドラムフィルタ20・20等によって略円筒形状で略左右対称に構成されており、大径の自動調芯ベアリング43・43を介して回動軸14・14に軸支されている。内側固定部材44a及び外側固定部材44bの総称として、固定部材44とする。
前記内側固定部材44aは内周面にフランジ部が形成された短円筒状の部材であり、該内側固定部材44aの内周面に自動調芯ベアリング43の外縁と、リング状の外側固定部材44bとが嵌入される。即ち、該内側固定部材44aと外側固定部材44bとで、自動調芯ベアリング43外縁の左右側部(軸方向外側及び内側)を挟持することにより、該自動調芯ベアリング43の外縁を保持するのである。
また、前記内側固定部材44a及び外側固定部材44bにはそれぞれ左右外側端部に半径方向外側へ突出するフランジ部が形成されており、それぞれのフランジ部の間に円盤状のドラムスプロケット41が介挿され、内側固定部材44a及び外側固定部材44bとともにボルトで締結される。即ち、該ドラムスプロケット41は内側固定部材44a及び外側固定部材44bに形成されたフランジ部によって挟持され、各部材にボルトが貫通されて固定されるのである。
回動軸14は略円筒形状に形成され、回転式ドラム11の両端部に配置されている。
また、左右の該回動軸14・14の間には複数本の連結杆14a・14a・・・が架渡されて、該回動軸14・14と該連結杆14a・14a・・・のそれぞれとが溶接されて固着される。
なお、該回動軸14・14は一つの長円筒状部材に開口部あるいは複数の流入孔を設けて構成することも可能である。
前記連結杆14a・14a・・・で一体化された左右の回動軸14・14のそれぞれに、前記固定部材44、およびドラムスプロケット41とボルト等で締結された前記自動調芯ベアリング43が嵌挿される。換言すれば、前記固定部材44及びドラムスプロケット41が、自動調芯ベアリング43を介して回動軸14・14に軸支されるのである。
そして、該回動軸14・14と連結された左右のドラムスプロケット41・41の間に、前記被濾過切削液Wを濾過するドラムフィルタ20・20が円筒状に配設される。このようにして、前記回動軸14・14の外周面に、前記自動調芯ベアリング43・43を介して回転式ドラム11が配設されるのである。
この際、自動調芯ベアリング43・43の軸方向内側及び外側には、内側シール15a・15a、外側シール15b・15bが配設される。即ち、該内側シール15a・15aによって濾過後の浄化切削液をシールし、該外側シール15b・15bによって被濾過切削液Wをシールし、さらに自動調芯ベアリング43・43の潤滑液の切削液中への漏出を防止している。即ち、自動調芯ベアリング43・43が浄化切削液又は被濾過切削液Wに露出し、該自動調芯ベアリング43・43に異物が侵入すること等によって回転不良が発生することを防止しているのである。
以上のように、前記回転式ドラム11と、前記回動軸14・14と、が自動調芯ベアリング43・43を介して一体的に構成される。該回転式ドラム11及び回動軸14・14を連結したものをドラムセット30とする。該ドラムセット30の左右幅は、ドラムハウジング12の左右幅よりも短く形成される。
[回転式ドラム11の取付方法]
次に、回転式ドラム11の取付方法について、図4を参照しながら説明する。図4は回転式ドラム11の取付状態を示した正面断面図である。
回転式ドラム11をドラムハウジング12に取付ける際は、まず前記ドラムセット30をドラムハウジング12内に、矢印Cの方向に挿入する。そして、ドラムハウジング12の左右外側からドラム固定ブラケット45・45をそれぞれ矢印D・Eの方向に挿入し、前記ドラムセット30を固定するのである。具体的には、短円筒状で外周面にフランジ部が形成されたドラム固定ブラケット45・45を、それぞれ左右からドラムハウジング12左右の両側部に開口された取付孔12aに挿入するとともに、前記回動軸14・14の左右端部を該ドラム固定ブラケット45・45の内周に嵌入するのである。
そして、ドラムハウジング12に固設されたナットに、該ドラム固定ブラケット45・45をボルトで締結するとともに、一方の(図4における右側の)ドラム固定ブラケット45と、一方の(図4における右側の)前記回動軸14とをボルトで締結するのである。なお、ボルトによる締結は一方のドラム固定ブラケット45と回動軸14との間のみで行われ、他方の回動軸14は他方のドラム固定ブラケット45への嵌入のみによって固定される。このように構成することで回転式ドラム11とドラムハウジング12との寸法誤差を吸収している。
このように濾過装置10には、回転式ドラム11と、回動軸14・14と、がドラムセット30として一体的に配設され、該ドラムセット30は、左右幅をドラムハウジング12の左右幅より短く形成されるとともに、該ドラムハウジング12外部から前記回動軸14・14がドラム固定ブラケット45・45によって軸支されて着脱可能に支持される。
以上のように構成することにより、回転式ドラム11の交換作業が簡易となる。具体的には、前記ドラム固定ブラケット45・45を取外すだけで前記ドラムセット30を着脱することができるので、従来技術に比べて回転式ドラム11の取外し・取付けを容易に行うことができるのである。
また、回動軸14・14は溶接ではなく、機械加工部品を締結することによりドラムハウジング12に接続されるため、回動軸を溶接によって接続するよりも製作誤差を少なくすることが可能となり、回転式ドラム11の回転不良や、シール部の偏摩耗等を防ぐことができる。
また、軸受として自動調芯ベアリング43・43を用いているため、回動軸14・14等の製作誤差を該自動調芯ベアリング43・43で補正し、軸芯精度を確保することができる。
[排出路14b]
前記自動調芯ベアリング43・43及び前記回動軸14・14の内径側には、前記回転式ドラム11のドラムフィルタ20を透過した後の濾液の排出路14b・14bが形成される(図2参照)。
つまり、略円筒形状部材にて構成され、前記自動調芯ベアリング43・43に内嵌される回動軸14・14の内周に形成される管路を、前記ドラムフィルタ20を透過した後の濾液を、前記ドラムハウジング12の両側方へ排出する排出路14b・14bとして用いている。
これにより、該ドラムフィルタ20を透過した浄化切削液は、該自動調芯ベアリング43・43及び前記回動軸14・14の内径側の排出路14b・14bを通じて、回転式ドラム11及びドラムハウジング12から排出されるのである。
以上のように構成することにより、従来技術における、濾過前後の切削液をシールするためのシール構造が不要となり、構造を簡素にすることで部品点数を削減することが可能となる。
また、前記回転式ドラム11の交換作業においても、構造が簡素なために作業が簡易となり、交換作業を短時間で行うことができる。さらに、適切な時期に回転式ドラム11の交換を行うことが可能となり、回転式ドラム11の耐用期間を延ばし、長寿命化を図ることができる。
さらに、該シール構造を配置する必要がなくなるため、濾過装置10の全幅に対してドラムフィルタ20の有効開口部の面積比率を向上させることができる。さらに、回転式ドラム11内から濾過後の切削液を排出する排出路14b・14bを、回転式ドラム11の両側に設けることができるため、クーラントの循環効率を向上させることが可能となるのである。
[ドラムスプロケット41の取付方法]
次に、ドラムスプロケット41の取付方法について、図5を参照しながら説明する。図5はドラムスプロケットの取付状態を示した側面図である。
該ドラムスプロケット41は、ドラムスプロケット41a及びドラムスプロケット41bに2分割して、前記回転式ドラム11の固定部材44と着脱可能に構成される。即ち、ドラムスプロケット41の分割片であるドラムスプロケット41a及びドラムスプロケット41bは、それぞれを締結するボルトを取外すことによって、別々に回転式ドラム11に取付け・取外しをすることが可能となるのである。なお、本実施例ではドラムスプロケット41は2分割する構成であるが、3分割以上の複数片に分割して構成することも可能である。
このように構成することにより、前記回転式ドラム11の交換時において、前記左右チェーン110・111を分解せずにドラムを交換することができ、回転式ドラム11の交換作業をより簡易に行うことが可能となる。
具体的には、例えば片側のドラムスプロケット41aを左右チェーン110・111と歯合させた状態のままで、別のドラムスプロケット41bを回転式ドラム11より取外し、さらにドラムスプロケット41aに連結される回転式ドラム11を交換し、再びドラムスプロケット41bを回転式ドラム11に取付けることにより、左右チェーン110・111をドラムスプロケット41aから分離することなく、回転式ドラム11の交換を行うことができるのである。
[ドラムフィルタ20の取付方法]
次に、ドラムフィルタ20の取付方法について、図6を参照しながら説明する。図6はドラムフィルタ20の取付状態を示した側面図である。
該ドラムフィルタ20は、例えばステンレス等の金属線を格子網状に形成した平面状の部材であり、ドラムスプロケット41に取付ける際は、作業者が矢印H・Hの方向に力を加えることにより、半円筒状に湾曲させることができる。このように、ドラムフィルタ20を2枚隣接してドラムスプロケット41・41間に配設することにより、一つの円筒状の、回転式ドラム11におけるドラムフィルタ20を形成するのである。
なお、本実施例では該ドラムフィルタ20は2枚を一組として回転式ドラム11に配設される構成としているが、その枚数は3枚以上を配設する構成にすることも可能であり、2枚に限定されるものではない。
本実施例の場合、該ドラムフィルタ20を交換するときは、液面Lの上側に表出しているドラムフィルタ20を交換し、その後回転式ドラム11を半回転させ、残ったドラムフィルタ20を交換するのである。
このように構成することにより、被濾過切削液Wをドラムフィルタ20の半径方向内側に侵入させることなく、また貯蔵槽107より被濾過切削液Wを抜き出さずにドラムフィルタ20を交換することができるのである。
この場合、ドラムフィルタ20は2枚を一組として構成したときは、被濾過切削液Wの液面Lを、回転式ドラム11の上下中央よりも低くする必要があるが、ドラムフィルタ20を3枚以上にして回転式ドラム11を構成したときは、被濾過切削液Wの液面Lが回転式ドラム11の上下中央よりも高くてもドラムフィルタ20の交換が可能となる。
[別実施例]
次に、濾過装置10の別実施例について、図7を参照しながら説明する。図7は別実施例に係る回転式ドラム11の断面図である。
本実施例に係る濾過装置10については、前述の濾過装置10の構成に加えて前記ドラムフィルタ20よりも半径方向外側に、該ドラムフィルタ20を保護するためのプレフィルタ24・24が配設されている。該プレフィルタ24・24はドラムフィルタ20より目の粗い格子で形成され、大きな粒子の切削片Pを除去することにより、ドラムフィルタ20の消耗を抑え、耐用期間を長くすることができる。
また、前記回転式ドラム11の駆動は、前記チェーン110・111を用いずに、モータ駆動とすることもできる。これにより、回転式ドラム11の交換作業においてチェーン110・111を分解することなく行うことができ、より簡易に交換作業を行うことができる。
また、前記回転式ドラム11の洗浄は、前記送水管21及び噴射ノズル22・22・22・・・を用いずに、圧電素子振動(キャビテーション効果)を用いる構成にもできる。これにより、回転式ドラム11を回転させる必要がなくなり、濾過装置10の構成をより簡易にし、部品点数を削減することが可能となる。
本発明に係る濾過装置の回転式ドラムの部分を示す概略側面図。 図1における回転式ドラムのX−X線断面図。 同じく回転式ドラムの平面図。 回転式ドラムの取付状態を示した正面断面図。 ドラムスプロケットの取付状態を示した側面図。 ドラムフィルタの取付状態を示した側面図。 別実施例に係る回転式ドラムの断面図。
符号の説明
10 濾過装置
11 回転式ドラム
12 ドラムハウジング
14 回動軸
14b 排出路
20 ドラムフィルタ
41 ドラムスプロケット
43 自動調芯ベアリング
44 固定部材
45 ドラム固定ブラケット

Claims (3)

  1. 固形物を含んだ汚濁液を濾過するためのドラムフィルタが配設された回転式ドラムと、
    前記回転式ドラムを、自動調芯ベアリングを介して軸支する回動軸と、がドラムハウジング内に収納される濾過装置であって、
    該濾過装置には、前記回転式ドラムと、前記回動軸と、がドラムセットとして一体的に配設され、
    該ドラムセットは、左右幅を前記ドラムハウジングの左右幅より短く形成されるとともに、該ドラムハウジング外部から前記回動軸が軸支されることにより、ドラムハウジングに対して着脱可能に支持されている、
    ことを特徴とする、濾過装置。
  2. 前記回動軸は、前記自動調芯ベアリングに内嵌される略円筒形状部材であり、
    前記自動調芯ベアリングおよび回動軸は、前記回転式ドラムの両端部に配置され、
    前記回動軸内の管路を、
    前記ドラムフィルタを透過した後の濾液を、前記ドラムハウジングの両側方へ排出する排出路として用いた、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の濾過装置。
  3. 前記回転式ドラムはチェーン駆動又はベルト駆動のためのドラム従動ホイールを備え、
    該ドラム従動ホイールは、円周方向へ複数の分割片に分割して構成され、
    前記各分割片は前記回転式ドラムに対して着脱可能に構成される、
    ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の濾過装置。
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