JP2010142894A - 液体サイクロン装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 被処理液w中からのスラッジw1の分離効率を向上させることができ、また液体サイクロン装置で清浄化された被処理液w中に気泡が混入することによる弊害を解消させる。
【解決手段】 縦向きの液体サイクロン筒11と、これの内方空間の下端を下向きに開口したスラッジ排出口15に縦向きに連通された旋回流規制通路体18とを備え、該旋回流規制通路体18は、上下方向へ液を通過させる通路筒19と、該通路筒19内を液が通過する過程で該通路筒19の縦中心線d1回りの、液の旋回流を規制する縦向き板状部20とからなっている構成である。
【選択図】 図2

Description

本発明は、被処理液であるクーラント液を加工物に掛けながら金属機械加工をする際に加工場所から流出される、切りくずの混入したクーラント液から、切りくずを分離排出させることのできる液体サイクロン装置に関する。
金属機械加工する際に流出された、切りくずの混入したクーラント液は、切りくずを分離排出されることにより清浄化され、清浄化されたクーラント液は再度、循環され、再利用される。その再利用されるクーラント液の浄化精度により、加工物の加工精度、加工効率に大きな影響があるため、クーラント液から切りくずを分離排出するために、液体サイクロン装置が使用されている。この液体サイクロン装置は分離精度が良く、清浄度の高いクーラント液の得られるものであることが要求される。
液体サイクロン装置を使用した従来のクーラント液処理システムとして、図6に示すようなものが存在している。
図6中、1は金属加工機械、2は液溜めタンク、3は送液ポンプ、4は送液ライン、5は液体サイクロン装置、6はスラッジ沈殿タンク、7は清浄液送出ライン、8は清浄液タンク、9は清浄液供給ポンプ、10は清浄液供給ラインである。液体サイクロン装置5は図7に示すように、逆円錐筒部11aを有する縦向きの液体サイクロン筒11とスラッジ排出部12とからなっている。液体サイクロン筒11は、上部に被処理液流入口13及び洗浄液流出口14を形成されると共に内方空間の下端を切りくず溜まり26を介して下向きへ開口するスラッジ排出口15を形成されている。スラッジ排出部12はスラッジ排出口15に接続された開閉弁16とこれから延出された導管17とからなっている。8aはオーバーフロー経路である。
切りくずw1の混入したクーラント液wが金属加工機械1から液溜めタンク2内に流入する。液溜めタンク2内の比較的大きな切りくずw1は適宜な手段によりクーラント液wから分離されて外方へ搬出される。液溜めタンク2内において比較的小さな切りくずw1の混入した状態で存在したクーラント液wは液移送ポンプ3で液体サイクロン装置5に送給される。
図7において液体サイクロン装置5では、液体サイクロン筒11上部の被処理液流入口13から流線a1で示す接線方向に流入した切りくずw1を含んだクーラント液wが流線a2で示すように高速旋回流を起こし、液体サイクロン筒11内で切りくずw1が遠心力により比重分離される。比重の大きな切りくずw1は液体サイクロン筒11の内方空間の外周箇所で濃縮化され、流線a3で示すように旋回しながら除々に下降し、液体サイクロン筒11の下部に設けられた切りくず溜まり26内に沈殿する。この沈殿した切りくずw1は開閉弁16の開放操作によりスラッジ排出部12からスラッジ沈殿タンク6内に排出される。切りくずw1が分離されたクーラント液wは清浄液として、清浄液流出口14より流出され清浄液タンク8に貯留されると共に、余分な清浄液は清浄液タンク8のオーバーフロー液路8aを経て液溜めタンク2内に戻される。清浄液タンク8内に貯留されたクーラント液wは清浄液供給ポンプ9で金属加工機械1に循環供給され、金属加工に再利用される。
ここで液体サイクロン装置5の作動についてさらに詳細に説明する。液体サイクロン筒11内の縦中心線b1回りの旋回流により液体サイクロン筒11内は縦中心線b1付近が減圧状態となる。スラッジ排出部12の開閉バルブ16を開放した際、クーラント液wがスラッジ排出口15から縦中心線b1回りへ旋回しつつ流出するようになるため、切りくず溜まり26や液体サイクロン筒11内の縦中心線b1付近が減圧され、外気がスラッジ排出部12を通じて流入することが生じる。この結果、スラッジ排出口15から清浄液流出口14へ向けて空気芯c1が生成され、縦中心線b1近傍の清浄液に多量の気泡を巻き込みながら清浄液流出口14から流出すると同時に、切りくず溜まり26や液体サイクロン筒11の下部で旋回分離された切りくずw1が空気芯c1の旋回上昇流やクーラント液wの旋回上昇流に混入し空気芯から分離された空気からなる気泡を抱き込みながら清浄液と共に流出する。このような流出により、液体サイクロン装置5の分離効率が著しく悪くなってしまうだけでなく、流出された清浄後のクーラント液(清浄液)wを溜める清浄液タンク8内に、前記気泡に起因した泡沫w2が大量に生成され蓄積されていき、これが溢れ出して流失するとクーラント液wが減少という事態となる。
現在使用されている液体サイクロン装置5は、切りくずを連続的に排出処理できないか或いは分離精度が十分でないものが多いのであり、これらを解消することのできる液体サイクロン装置の開発が必要となっている。
特許文献1には、スラッジ排出口から排出された切りくずを、液体サイクロン筒の縦中心線回りの、クーラント液の旋回流の影響を抑制して蓄積させることのできる貯留槽を具備した液体サイクロン装置が開示されている。この貯留槽に堆積した切りくずを取り出すために大気に開放すると、先に示した問題点が生ずる。
特開2008−161808号公報
本発明は、上記空気芯の生成に起因した問題点を解決するために創案されたものであり、即ち、被処理液(切りくずの混入したクーラント液w)中からのスラッジ(切りくずw1)の分離効率を向上させることができ、また清浄液タンク8内に溜まる泡沫w2に起因した被処理液(クーラント液w)の無駄な溢れ出しを防止することのできる液体サイクロン装置を提供することを目的とする。
上記、課題を解決するために、本発明に係る液体サイクロン装置は、縦向きの液体サイクロン筒と、これの内方空間の下端を下向きに開口させたスラッジ排出口に縦向きに連通された旋回流規制通路体とを備え、該旋回流規制通路体は、上下方向へ液を通過させる通路筒と、該通路筒の縦中心線を含み該縦中心線から通路筒の内周面に向けて前記開口半径以上の巾を持つ縦向き板状部とからなっていることを特徴とするものである。
本発明によれば、次のような効果が得られる。
即ち、液体サイクロン筒内の下部に溜まっているスラッジを、旋回流規制通路体を通じて大気側へ排出する際、液体サイクロン筒内でこれの縦中心線回りの旋回流となっている被処理液が通路筒内において該通路筒の縦中心線回りの旋回流を整流化されて流下するようになり、通路筒の下寄りの縦中心線近傍が減圧状態となる現象が回避されることから、外気が通路筒の下端開口を通じて通路筒内や液体サイクロン筒内に侵入することがなくなり、該侵入に起因して生成される空気芯が液体サイクロン筒内の縦中心線近傍に存在することのないものとなる。
したがって、液体サイクロン筒内の下部及び切りくず溜まりにある分離したスラッジが、上記空気芯に起因して、液体サイクロン筒の清浄液流出口から流出される被処理液に混入するという従来の現象を抑制することができ、被処理液の処理全体におけるスラッジの分離効率を高めることができる。また、液体サイクロン筒から流出される清浄液に上記空気芯に起因した気泡が混入することにより、清浄液タンク内に被処理液の泡沫が生成され蓄積されるという従来の現象を阻止することができるのであり、この結果、泡沫が清浄液タンク外に溢れ出ることによる処理システム内の被処理液の減少を防止することができる。
また上記空気芯が生成されることがなくなるため、液体サイクロン筒の清浄液流出口から流出される被処理液のスラッジの分離精度を低下させることなく、液体サイクロン筒内の下部及び切りくず溜まりにある分離したスラッジを大気側へ連続的且つ比較的大きな流量で流出させることが可能となり、スラッジの排出の手間が軽減されるものとなる。
以下、本発明の詳細を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例である液体サイクロン装置を使用したクーラント液処理システムを示す系統図であり、図2は前記液体サイクロン装置の全体を示すもので一部を断面で示した正面視説明図であり、図3は前記液体サイクロン装置の旋回流規制通路体を示す図である。
本実施例は図6に示すクーラント液処理システムを基礎としたものであり、以下、既述の部位と相違する点を中心に説明する。また図1及び図2において既述の部位と実質的同一部位には同一符号を付して説明の簡略化を図る。
本実施例の液体サイクロン装置は、図1及び図2に示すように、縦向きの液体サイクロン筒11と、これに連通した同じく縦向きの旋回流規制通路体18と、スラッジ排出部12とからなっている。
液体サイクロン筒11は、その内周面において下方に向かって先細りの円錐状となっている。本実施例においては、図7の切りくず溜まり26を旋回流規制通路体18が兼ねており、図7のスラッジ排出口15については、液体サイクロン筒11からの出口がこれに相当している。
図3に示すように、旋回流規制通路体18は、縦向きの通路筒19と、縦向き板状部20とを備えている。
通路筒19は下方向へ液を流動させるための通路に形成されたもので、入口管部21、径漸増部22、中央胴部23、径漸減部24及び出口管部25を一線状に結合されている。
入口管部21は管部材21aの上端にフランジ21bを固着したものとなっており、径漸増部22は下方へ向かうに伴って径が連続的に増大されているテーパ状に形成されている。中央胴部23は管部材21aの径の1.5〜2.5倍程度の大きさとされた直筒に形成され、縦向き板状部20を位置させることのできるものとなっている。径漸減部24は下方へ向かうに伴って径が連続的に減少されているテーパ状に形成されている。出口管部25は管部材25aの下端にフランジ25bを固着している。
縦向き板状部20は、通路筒19内を液が通過する過程で該通路筒19の縦中心線d1(この実施例では縦中心線b1の延長線上に位置するものである。)回りの旋回流を規制するもので、この実施例では、縦中心線d1を含み通路筒19の内周面に向けて巾を持つ長方形の平板とされ、この縦向き板状部20の上下辺の長さは、スラッジ排出口15(又は入口管部21のいずれか小さい方。以下、連通開口と称す)の開口径と等しいかそれよりも大きい。また、上下方向の長さを左右巾よりも大きく設定されている。本実施例においては、縦向き板状部20の左右各側の側縁は中央胴部23の内周面に連続するように固着されている。
入口管部21は図2に示すように、液体サイクロン筒11のスラッジ排出口15にフランジ21bを介して結合され、出口管部25にはフランジ25bを介して開閉弁16が取り付けられている。
図1に示すクーラント液処理システムの通常の作動中には、液体サイクロン装置5の開閉弁16は閉鎖状態に保持される。この作動中に、液体サイクロン筒11内で遠心分離されて濃縮され比重が大きくなった切りくずw1は従来同様に液体サイクロン筒11の下部へ向け降下していく。こうして降下した切りくずw1はスラッジ排出口15や管部材21aなどを通じて旋回流規制通路体18の内方空間に到達し、ここで沈降して蓄積されていく。
一方、液体サイクロン筒11内の下部ではこれの縦中心線b1回りの、クーラント液wや切りくずw1の旋回流が存在するため、この旋回流の影響がスラッジ排出口15及び、管部材21aの内方などを通じて中央胴部23の内方上部に及ぶものとなる。これにより中央胴部23の内方上部に存在したクーラント液wは縦中心線d1回りへ連続的に旋回されるようになる。
この旋回はクーラント液wの粘性を介して縦向き板状部20の上端縁よりも下方に伝播しようとするが、縦向き板状部20の縦平面が縦中心線d1回りの、クーラント液wの旋回流の流れ方向に直角に対向して効果的な抵抗を付与するため、その伝播は縦向き板状部20の上端縁を下方へ大きく超えるものとならない。したがって、中央胴部23まで次々と降下した切りくずw1は再び舞い上がることなく、円滑に沈降して中央胴部23下部に沈殿し堆積し蓄積されていく。
送液ポンプ3を稼動させたまま開閉弁16を開放すると、旋回流規制通路体18内の下部に蓄積されている切りくずw1が、液体サイクロン筒11内のクーラント液wと一緒に、該クーラント液wの圧力で旋回流規制通路体18及びスラッジ排出部12の内方の通路を通じて大気側に流出し、スラッジ沈殿タンク6内に収容される。
開閉弁16の開放中、旋回流規制通路体18の内方空間の上部(縦向き板状部20の上端縁近傍)周辺を流下するクーラント液wや切りくずw1は液体サイクロン筒11内の縦中心線b1回りのクーラント液wの旋回流の影響を受けて、通路筒の縦中心線d1回りへ旋回している。しかし、流下中のクーラント液wや切りくずw1は縦向き板状部20の上端縁近傍をさらに下方へ進む過程で、縦向き板状部20の縦平面からこの旋回に対して効果的な抵抗を付与されるため、縦向き板状部20の下部では整流化されて非旋回状態の下向流となり、この流動状態のままスラッジ排出部12を通過し大気側に排出される。この結果、液体サイクロン筒11内の縦中心線b1近傍に大気が侵入することに起因した従来の空気芯c1が生成されることはなく、空気芯c1の存在に起因した従来の問題点は発生しない。
開閉弁16の開放が比較的長い任意な期間に亘って継続されても、通路筒19内やスラッジ排出部12内のクーラント液wなどの流動が縦向き板状部20の存在により安定的に整流状態に維持されるため、開閉弁16の開放期間の長短や、開閉弁16を通じたクーラント液などの流量の大小などが比較的大きく変化しても、従来のような空気芯c1が生成されることはない。この結果、旋回流規制通路体18内に蓄積された切りくずw1の排出に際して、開閉弁16の開度や最適開放期間を試験などにより予め決めることや、このように決められた開閉弁16の開度や最適開放時間を正確に守ることなどの重要性が軽減され、旋回流規制通路体18内に蓄積されている切りくずw1は、開閉弁の任意性の大きい開放操作により、簡易迅速にスラッジ沈殿タンク6内に流出させることができる。
<変形例>
上記実施例の旋回流規制通路体18は次のように変形することができる。
(1)第1変形例
図4は旋回流規制通路体18の第1の変形例で一部を断面で示す正面図である。縦向き板状部20の左右巾は通路筒19の中央胴部23の内周面の直径よりも小さくされており、また縦向き板状部20の左右一側の側端縁が通路筒19の内周面に固着され、他側の側端縁は通路筒19の内周面から離れた状態に保持されている。
この変形例の縦向き板状部20は片側の側端縁のみが通路筒に固着されるため、通路筒への固着の手間が軽減される。このような縦向き板状部20を備えた液体サイクロン装置5であっても、上記実施例のそれに準じた効果が得られる。
また、縦向き板状部20が通路筒の内周面に達しない構造とする場合には、適宜内周面に対して線材で吊るものとすればよい。
(2)第2変形例
図5は旋回流規制通路体18の第2の変形例で一部を断面で示す正面図である。縦向き板状部20が通路筒19の縦中心線d1を含み、縦中心線d1から通路筒19の内壁に向けて連通開口の半径以上の長さ(巾)を持つ縦向き板状部とからなっている単位平板20aを縦中心線d1回りの90度間隔位置の4位置に固設した構成とされている。
この変形例の縦向き板状部20は、通路筒19の内方におけるクーラント液wの縦中心線d1回りの旋回流に対し、単位平面の数が多い分だけ、上記実施例の縦向き板状部20よりも大きな抵抗を付与する。
なお、この変形例では単位平面20aの数を4つとしたが、これ以外の数(例えば3つ又は5つなど)とすることも差し支えないのであり、単位平面20aのそれぞれは縦中心線d1回りの等角度間隔位置又は適当な任意角度間隔位置に固設する。
(3)第3変形例
上記実施例においては、図7に見られるような切りくず溜まり26については旋回流規制通路体18がこれを兼ねても、また液体サイクロン筒11と旋回流規制通路体18との間にさらに切りくず溜まり26を設けても良い。切りくず溜まり26を設ける場合は、図7と同様に切りくず溜まり26の出口側がスラッジ排出口15となる。
本発明の一実施例である液体サイクロン装置を備えたクーラント液処理システムを示す系統説明図である。 上記液体サイクロン装置の全体を示す正面図である。 上記液体サイクロン装置の旋回流規制通路体を示しており、Aは一部を断面とした正面図で、Bはx1ーx1部を示す断面図である。 上記旋回流規制通路体の第1変形例を示しており、Aは一部を断面とした正面図で、Bはx1ーx1部を示す断面図である。 上記旋回流規制通路体の第2変形例を示しており、Aは一部を断面とした正面図で、Bはx2ーx2部を示す断面図である。 従来の液体サイクロン装置を備えたクーラント液処理システムを示す系統説明図である。 従来の液体サイクロン装置の全体を示し一部を断面とした正面図である。
符号の説明
11 液体サイクロン筒
15 スラッジ排出口
18 旋回流規制通路体
19 通路筒
20 縦向き板状部
20a 単位平板
d1 縦中心線

Claims (3)

  1. 縦向きの液体サイクロン筒と、これの内方空間の下端が連通開口経て連通された縦向きの旋回流規制通路体とを備え、該旋回流規制通路体は、上下方向へ液を通過させる通路筒と、該通路筒の縦中心線を含み該縦中心線から通路筒の内周面に向けて前記連通開口の開口半径以上の巾を持つ縦向き板状部とからなっていることを特徴とする液体サイクロン装置。
  2. 前記縦向き板状部が、前記通路筒の内周面を連続する平板であることを特徴とする請求項1記載の液体サイクロン装置。
  3. 前記縦向き板状部を前記縦中心線回りの等角度間隔位置又は任意角度間隔位置の3位置以上のそれぞれに固設したことを特徴とする請求項1記載の液体サイクロン装置。
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