JP2011104464A - 立型デカンタ式遠心分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリュー羽根の摩耗を軽減した立型デカンタ式遠心分離機を提供する。
【解決手段】立設した円筒状の回転ボウル１１と、この回転ボウル１１内に同軸に設けられたスクリューコンベア２と、回転ボウル１１内に原液スラリーを供給する原液スラリー供給管１５と、を備えた立型デカンタ式遠心分離機１０において、前記スクリューコンベア２に形成したスクリュー羽根２ｂの上面に、スクリュー軸２ａの軸心側に傾斜した螺旋状の傾斜面を有する案内部２ｃが設けられたことを特徴とする立型デカンタ式遠心分離機１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、立型デカンタ式遠心分離機に関する。

従来、例えば、顔料微粉液から顔料粉を回収する場合や、塩化ポリマー液から塩化ポリマーを回収する場合、また、酸化チタン液から酸化チタンを回収する場合等では、固液分離が容易な、遠心力を利用した立型デカンタ式遠心分離機が使用されている。
図３は従来の立型デカンタ式遠心分離機２０を示す縦断面図、図４はその右側面図である。図３に示すように、立型デカンタ式遠心分離機２０は、テーパ部１１ａと、このテーパ部１１ａの大径端側に連なる円筒部１１ｂとからなる回転ボウル１１と、この回転ボウル１１内に同軸に設けられ、回転ボウル１１とは若干の差速をもって回転するスクリューコンベア１２と、前記回転ボウル１１の円筒部１１ｂの上部端板１１ｃの中心部に突出する挿管孔１１ｄから挿入され、原液スラリーを回転ボウル１１内の所定位置に供給する原液スラリー供給管１５と、この原液スラリー供給管１５の下部に連接して設けられ、回転ボウル１１内に供給された原液スラリーを回転ボウル１１の内壁に均一に分配する分流部材１６の分流リブ板１６ｂと、前記回転ボウル１１を高速回転させる主電動機１７と、前記主電動機１７の回転数と若干の差速を持たせてスクリューコンベア１２を回転ボウル１１と同方向に回転させるための差速電動機１９および差速装置１８と、から主要部が構成されている（例えば、特許文献１参照）。
差速装置１８は比重差により分離された固形分をスクリューコンベア１２の回転(差速による位相差)により下側に搬送して外部に排出する。
図４に示すように、架台１は、前記主要構成機器や配管類を配設または固定するための基盤である。この架台１は、立型デカンタ式遠心分離機２０の本体の振動が工場の床面（基礎）に伝わりにくい構造になっている。

特開２００５−１４４２７９号公報（段落００１１、図１〜図４等）

しかしながら、従来の立型デカンタ式遠心分離機２０は、硬い金属粒などを含む原液スラリーを分離する場合、硬い金属粒がスクリュー羽根１２ｂに衝突するため、スクリュー羽根１２ｂの外縁部が早期に摩耗する。このスクリュー羽根部１２ｂの摩耗は、性能の低下や異常振動の原因になる。このため、その摩耗対策として一般的には硬度の高い金属、例えば、タングステンカーバイトやセラミックスなどを溶着や溶射して摩耗対策を施している。しかしながら、極めて硬度が高い金属の微粉を含む原液スラリー、例えば、アルミナ、シリコンカーバイトなどを処理する従来の立型デカンタ式遠心分離機２０では、スクリュー羽根１２ｂの硬度アップだけでは対処できないという問題があった。

図５は従来の立型デカンタ式遠心分離機２０の分流部材１６と、スクリューコンベア１２の拡大断面図であり、（ａ）は停止状態を示し、（ｂ）は稼動状態の原液スラリーの流れを示す断面図、（ｃ）はスクリュー羽根１２ｂの外縁部を示す拡大図である。
図５（ａ）に示すように、従来の立型デカンタ式遠心分離機２０は、原液スラリー供給管１５の真下には、分流部材１６との間に空間部のホール１６ｈを設け、そのホール１６ｈの回りには、原液スラリーを等分配して分流するための分流リブ板１６ｂが６枚、放射線状に配置されている。分流リブ板１６ｂの厚みは例えば２０〜３０ｍｍである。
ホール１６ｈの下面の中央には小高い凸部１６ａが形成されている。また、スクリュー軸１２ａの回りに螺旋状に形成されたスクリュー羽根１２ｂの上面は、なめらかなフラット状になっている。

図５（ｂ）に示すように、原液スラリー供給管１５から硬い金属粒などを含む原液スラリーが真下の分流部材１６に流下すると、原液スラリーは分流部材１６の中央に形成された小高い凸部１６ａの傾斜面に沿って外周方向へすべり落ち、流れが垂直方向から水平方向へ直角に変換される。そして、放射状に配置された６枚の分流リブ板１６によって分流され、分流部材１６の回りに配置されたスクリュー羽根１２ｂに流れ込み、質量のある固形物は遠心力の働きによって下方へ、固形物以外の分離液は上方へ流れて回収される。このとき、スクリュー羽根１２ｂの上面に流れ込んだ原液スラリーの硬い金属粒は、スクリュー羽根１２ｂに衝突するように流れ込むことになる。

図５の（ｃ）に示すように、原液スラリーがスクリュー羽根１２ｂに連続して流れ込む従来の立型デカンタ式遠心分離機２０では、スクリュー羽根１２ｂの外縁部を早期に摩耗させる。この摩耗した隙間にまた硬い金属粒が入り込み、局部的にではあるがさらに摩耗に拡大させて溝部１２ｃを形成するという問題があった。

そこで、本願発明は、硬い金属粒などを含む原液スラリーであっても、スクリュー羽根の摩耗を軽減した立型デカンタ式遠心分離機を提供することを課題とする。

請求項１に記載された立型デカンタ式遠心分離機（１０）の発明は、立設した円筒状の回転ボウル（１１）と、前記回転ボウル（１１）内に同軸に設けられたスクリューコンベア（２）と、前記回転ボウル（１１）内に原液スラリーを供給する原液スラリー供給管（１５）と、を備えた立型デカンタ式遠心分離機（１０）において、前記スクリューコンベア（２）に形成したスクリュー羽根（２ｂ）の上面に、スクリュー軸（２ａ）の軸心側に傾斜した螺旋状の傾斜面を有する案内部（２ｃ）が設けられたことを特徴とする。
なお、本発明において、前記案内部とは従来のスクリュー羽根の上面に、断面視で三角形状の凸部を分離可能に、又は、一体的に設け、その三角形状の斜辺部が傾斜面となるように形成されたものをいう。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された立型デカンタ式遠心分離機（１０）であって、前記スクリューコンベア（２）の下部に形成した分流部材（６）の下面には、原液スラリーの流れを半径方向に分流させる凹状の窪み（６ａ）が形成されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、スクリューコンベアのスクリュー羽根は、上面に、軸心側に傾斜した傾斜面を有する案内部が設けられたことにより、原液スラリーの流れの軌道を変え、流れを分散させたことにより、局部的に発生していた溝状の摩耗を軽減させる立型デカンタ式遠心分離機を提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、原液スラリーを分配する分流部材の下面に、凹状の窪みが形成されたことにより、凹状の窪みによって原液スラリー流の軌道を変え、流れを分散するのに都合がよく、原液スラリーの流れがその後、軸心側に傾斜した螺旋状の傾斜面を有する案内部の上方に持ち上げられて飛散され、原液スラリーの流れの軌道を変えたことで、原液スラリーの流れを摩耗部のスクリュー羽根の外縁部から離間したことにより、局部的に発生していた溝状の摩耗を軽減させることができる。

本発明に係る立型デカンタ式遠心分離機の縦断面図である。 本発明に係る立型デカンタ式遠心分離機のスクリューコンベアの拡大断面図であり、（ａ）は停止状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示すａ部拡大図、（ｃ）は稼動状態の原液スラリーの流れを示す断面図、（ｄ）はスクリュー羽根の外縁部を示す拡大図である。 従来の立型デカンタ式遠心分離機の縦断面図である。 従来の立型デカンタ式遠心分離機の側面図である。 従来の立型デカンタ式遠心分離機のスクリューコンベアの拡大断面図であり、（ａ）は停止状態を示し、（ｂ）は稼動状態の原液スラリーの流れを示す断面図、（ｃ）はスクリュー羽根の外縁部を示す拡大図である。

本発明に係る立型デカンタ式遠心分離機の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る立型デカンタ式遠心分離機１０は、前記したように、下部に形成されたテーパ部１１ａと、このテーパ部１１ａの大径端側に連なる円筒部１１ｂとから構成されている回転ボウル１１と、この回転ボウル１１と同軸に設けられ、前記回転ボウル１１に対して若干の差速をもって回転するスクリューコンベア２と、前記回転ボウル１１の円筒部１１ｂの上部端板１１ｃの中心部に設けられ、原液スラリーを回転ボウル１１内の所定位置に供給する原液スラリー供給管１５と、この原液スラリー供給管１５の下部に連接して設けられ、回転ボウル１１内に供給された原液スラリーを回転ボウル１１の内壁に均一に分配する分流部材６の分流リブ板６ｂと、前記回転ボウル１１を高速回転させる主電動機１７と、前記主電動機１７の回転数と若干の差速を持たせてスクリューコンベア２を回転ボウル１１と同方向に回転させるための差速電動機１９および差速装置１８とから主要部が構成されている。

前記回転ボウル１１は、下部に形成されたテーパ部１１ａと、このテーパ部１１ａの上部と連接する円筒部１１ｂとを一体化して形成されている。テーパ部１１ａの下端開口部には、固形物排出口１３が設けられている。流動体の固形物は遠心効果の働きによって、円筒部１１ｂの内壁側に沈降し、スクリューコンベア２のスクリュー羽根２ｂにより下方に移動し、固形物排出口１３から外部に排出される。

前記原液スラリー供給管１５は、上部にフランジが形成された円筒管である。また、原液スラリーの供給方法は、前記原液スラリー供給管１５を通して図示しないポンプで回転ボウル１１内に供給するのが望ましいが、原液スラリーをヘッドタンクから重力を利用して前記原液スラリー供給管１５を通して回転ボウル１１内に供給しても良い。

なお、前記した図３に示す従来の立型デカンタ式遠心分離機２０の説明と重複する説明は省略し、その相違点を中心に詳細に説明する。
図３と図１との対比では、図３の従来のスクリューコンベア１２のスクリュー羽根１２ｂと、図１の本実施形態のスクリューコンベア２のスクリュー羽根２ｂとは、断面形状が大きく相違している。また、従来と本実施形態とは、分流部材１６の下面と分流部材６の下面の断面形状が相違している。

ホール６ｈは、原液スラリー供給管１５の下端部に位置する分流部材６の中央に形成された空間である。
分流リブ板６ｂ，６ｂ…は、このホール６ｈの回りに放射状に設けた、例えば６枚の板からなり、原液スラリーを均等に分流するリブ状の板である。
分流部材６は、中空円筒状のスクリューコンベア２内に配置される原液スラリー供給管１５からの流れを誘導するものとして原液スラリー供給管１５の下端部に連接して設けられている。
また、図１に示す上部端板１１ｃには分離液溢流口１１ｅの穴が、例えば６個〜８個設けられている。この穴の分離液溢流口１１ｅを堰板７が三日月状に塞ぎボルトにより固定されている。その結果、遠心力とこの堰板７により原液が堰き止められて、回転ボウル１１の内壁面に沿って図１に示すように液面８が形成される。
このように分流リブ板６ｂ，６ｂ…を設けることにより、原液スラリーの流れを軸方向から半径方向に変え、回転ボウル１１の内壁側に確実に原液スラリーを供給することができるので、回転ボウル１１中で堰板７による液面８が形成され、原液スラリー中の固形物を分離するのに必要な滞留時間を確保することができるようになっている。

また、図２の（ａ）に示すように、前記分流部材６の下面の形状は、略ボール状に中央に窪み６ａを設けている。この窪み６ａにより、原液スラリーの流れを一旦中央に集め、凹状の窪み６ａから放射状に上方へ持ち上げて分流させ、分流した流れは、後記するスクリューコンベア２のスクリュー羽根２ｂの上面に、螺旋状の傾斜面を設けた案内部２ｃによって流れの軌道を変え、スクリュー羽根２ｂの外縁部から上方に離間して回転ボウル１１の内壁面に衝突させて流れを分散させる。つまり、図１に示すように、液面８が遠心力と堰板７により原液が堰き止められて滞留している原液へ、この流れを衝突させ、流れを分散させる。

スクリューコンベア２は、円筒状のスクリュー軸２ａと、スクリュー軸２ａに螺旋状に巻きついて、例えば溶接により一体になったスクリュー羽根２ｂと、このスクリュー羽根２ｂの上面に一体に設けられ、軸心側に傾斜した傾斜面を有する案内部２ｃとから形成されている。
なお、前記傾斜面が形成された案内部２ｃは、原液スラリーの放射状に分流される吐出口を覆い、前記局部的な摩耗を軽減できる所定領域の範囲に設ければよい。

図２の（ｂ）に示すように、スクリュー羽根２ｂの案内部２ｃの前記傾斜面の傾斜角θは、例えば、１０度が好適であるが、５〜１５度の範囲であればよい。さらに、スクリュー羽根２ｂの幅ｂと案内部２ｃの幅ｃの比率は、１０：７が好適であるが、１０：８、１０：９、これ以外の比率であっても構わない。この比率で三角形の突起形状を形成し、外縁部の近傍に段差部２ｄを形成している。スクリュー羽根２ｂの外縁部の厚みｔは、従来のスクリュー羽根１２ｂの厚みと同じであるが、段差部２ｄを設けたところの厚みは約２倍の厚みになるように傾斜角θの傾斜面を設けている。

＜硬い金属粉を含む原液スラリーの流れ＞
図１に示すように、主電動機１７が駆動すると、ベルト１１ｈとプーリ１１ｆを介して高速軸３が回転する。高速軸３が回転すると、回転ボウル１１が高速回転する。また、差速電動機１９が駆動すると、ベルト１２ｈとプーリ１２ｆを介して低速軸４が回転し、スクリューコンベア軸２を同一方向へ低速回転させる。
そこで、原液スラリー供給管１５から原液スラリーが供給されると、図２の（ｃ）に示すように、分流部材６の中央の窪み６ａにより原液スラリーの流れは一旦中央の凹状の窪み６ａの底に落ち込み、その凹状の窪み６ａから上方へ原液スラリーの流れが持ち上がり、均等に放射状に分流される。分流された流れは、放射状の吐出口から吐出され、さらにスクリューコンベア２の上面に軸心側に傾斜した傾斜面の案内部２ｃへとガイドされて上方に分流された結果、スクリュー羽根２ｂの外縁部から離間し、原液スラリーは回転ボウル１１の内壁面に滞留している液面８の原液に向かって上方へ離して衝突させられ、流れを分散させる。

図２の（ｄ）はスクリュー羽根２ｂの外縁部を示す拡大図である。本発明は、従来のスクリュー羽根１２ｂの外縁部に集中する原液スラリーの流れの軌道を変え、スクリュー羽根２ｂの外縁部から上方へ離して分散させることに成功した。
長時間運転によるテストの結果、これまで局部的に発生していた溝状の摩耗の発生は、ない。つまり、摩耗の進行を遅くらせ、軽減することに効果があることが判った。この結果、本発明は、従来の摩耗対策のように硬度の高い金属をスクリュー羽根に溶着や溶射させるだけでは解決しなかったスクリュー羽根の外縁部の局部的な溝状摩耗を軽減する立型デカンタ式遠心分離機を提供することができる。

次に、前記構成からなる立型デカンタ式遠心分離機１０の動作について説明する。
電動機１７の起動ボタンが押されると、回転ボウル１１が高速（例えば２０００〜４０００ｍｉｎ^−１）で回転する。そして、差速電動機１９の起動ボタンが押されると、主電動機１７の回転数に対して差速電動機１９の回転速度が決定され、主電動機１７の回転数よりも低速の回転数でスクリューコンベア２が回転する。
前記回転ボウル１１の内部の所定の位置に、原液スラリー供給管１５と分流部材６を介し、原液スラリーが供給される。分流部材６から回転ボウル１１の円筒部１１ｂに供給された原液スラリー中の固形物は、遠心力を受けて円筒部１１ｂの内壁側に沈降する。沈降した固形物は、スクリューコンベア１２のスクリュー羽根１２ｂによりテーパ部１１ａ側に掻き揚げられ固形物排出口１３に搬送されるまでの間に重力の作用により脱液される。そして、その脱液された固形物は、固形物排出口１３から固形物として外部に排出される。
一方、前記回転ボウル１１内で分離された分離液は、円筒部１１ｂの上部端板１１ｃに設けた分離液溢流口１１ｅを通り、堰板７を溢流して分離液排出口１４から分離液として外部に排出される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に限定されることなく、適宜変更して実施することができる。ここでは、スクリュー羽根２ｂに案内部２ｃを取り付け、取り外しが可能なセグメント方式として説明したが、スクリュー羽根２ｂと案内部２ｃとは一体成形としても構わない。
また、凹状の窪み６ａが形成された別部品を製作し、分流部材６の下面に取り付けても構わない。
さらに、従来の摩耗対策と合わせて実施してもよい。従来の摩耗対策と合わせて実施することにより、飛躍的な寿命の延長が期待できる。

１ 架台
２ スクリューコンベア
２ａ スクリュー軸
２ｂ スクリュー羽根
２ｃ 案内部
２ｄ 段差部
３ 高速軸
４ 低速軸
６ 分流部材
６ａ 窪み
６ｂ 分流リブ板
６ｈ ホール
７ 堰板
８ 液面
１０ 立型デカンタ式遠心分離機

Claims (2)

1. 立設した円筒状の回転ボウル（１１）と、
   前記回転ボウル（１１）内に同軸に設けられたスクリューコンベア（２）と、
   前記回転ボウル（１１）内に原液スラリーを供給する原液スラリー供給管（１５）と、
   を備えた立型デカンタ式遠心分離機（１０）において、
   前記スクリューコンベア（２）に形成したスクリュー羽根（２ｂ）の上面に、スクリュー軸（２ａ）の軸心側に傾斜した螺旋状の傾斜面を有する案内部（２ｃ）が設けられたことを特徴とする立型デカンタ式遠心分離機（１０）。
2. 前記スクリューコンベア（２）の下部に形成した分流部材（６）の下面には、原液スラリーの流れを半径方向に分流させる凹状の窪み（６ａ）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載された立型デカンタ式遠心分離機（１０）。

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