JP2016022478A - 長尺のスクレーパ形材 - Google Patents

Abstract

【課題】汚泥を処理するための長尺のスクレーパ形材を１つまたは複数備える汚泥脱水装置の提供。【解決手段】長尺のスクレーパ形材１であって、このスクレーパ形材１の長手方向Ｌで延在して脱水装置に設置された状態で篩面から汚泥成分をこすり落とす役割を果たすリップ部分４と、長手方向Ｌで延在して保持機構によりスクレーパ形材１を固定する役割を果たす固着部分６とを備え、スクレーパ形材１は、リップ部分４と固着部分６とを連結してリップ部分４が固着部分６の方向に移動できるように長手方向Ｌに直交する方向で柔軟に形成された中間部分８を備えているスクレーパ形材１。【選択図】図５

Description

本発明は、汚泥を脱水するための脱水装置に用いられる長尺のスクレーパ形材（scraper profile）であって、スクレーパ形材の長手方向（lon-gitudinal extension）に延在して脱水装置に設置された状態で篩面（screen surface）から汚泥成分をこすり落とす役割を果たすリップ部分と、上記の長手方向に延在して脱水装置の保持機構によりスクレーパ形材を固定する役割を果たす固着部分とを備えるスクレーパ形材に関する。

さらに、汚泥を脱水する脱水装置であって、汚泥用の少なくとも１つの入口開口部と、入口開口部を通過した汚泥を押圧工程に通して汚泥に存在する液体を汚泥から抽出する押圧機構と、汚泥から抽出された液体のための少なくとも１つの出口開口部と、脱水装置により部分的に脱水された汚泥のための少なくとも１つの排出開口部とを備え、押圧機構が、駆動装置により回転動作で可動するウォーム軸とこのウォーム軸を部分的に囲む篩面とを有し、ウォーム軸が、篩面に対向する外側領域に、ウォーム軸を篩面に接触させる少なくとも１つのスクレーパ形材を有する脱水装置が記載されている。

このようなスクレーパ形材は、たとえば、（部分的に脱水された）汚泥等の水様性物質を、スクレーパ要素により篩面に沿って案内し、この篩面を通して、残存している液体を物質から抽出するシステムで使用される。
そのため、スクレーパ形材は、スクレーパ要素に取り付けられ、篩面への移行部分を形成する。
スクレーパ要素が、篩面に沿って移動すると、スクレーパ形材が、脱水の対象となる物質を篩面の上で確実に方向付け、篩面の新たな領域に接触させる。
この目的を果たすため、スクレーパ形材は、通常、長手方向を有している。
すなわち、スクレーパ形材の長さは、その幅および／または高さの複数倍である。

それにより、たとえば、円筒形の篩面内で可動するウォーム軸の外周の溝に、スクレーパ形材を周状に取り付けることができる。
このウォーム軸は、上述した脱水装置で使用される。
そして、脱水装置では、ウォーム軸により、汚泥が、ウォーム軸を囲む円筒形の篩面に沿って移動し、それによって押圧され、脱水される。

既知の従来技術では、篩面と、ウォーム軸の篩面に対向してスクレーパ形材を支える領域との間の間隙が（たとえば、篩面にわずかな不平衡があるために）常に一定ではない、という欠点がある。
このため、スクレーパ形材の局所的な応力が増加したり、篩面と隣接するスクレーパ形材との間の特定の箇所の間隙が増大する。
結果として、スクレーパ形材が過剰に劣化するか、または、汚泥の脱水が不十分となる。

したがって、本発明の課題は、上述した問題に関して既知の従来技術と有利に差別化されるスクレーパ形材、および、そのようなスクレーパ形材を１つまたは複数備える脱水装置を提案することである。

この課題は、独立請求項の特徴を備えたスクレーパ形材および脱水装置により解決される。

本発明によると、スクレーパ形材は、リップ部分（たとえば、脱水装置に設置された状態で、篩面から汚泥成分をこすり落とす役割を果たす）および固着部分（脱水装置の保持機構等により、スクレーパ形材を固定する役割を果たす）に加えて、リップ部分と固着部分とを連結する中間部分を備え、その中間部分が、リップ部分が固着部分の方向に移動できるように長手方向に直交する方向で柔軟に形成されることを特徴とする。

従来技術と異なり、リップ部分と固着部分との間は、剛体ではない。
むしろ、柔軟な中間部分により、リップ部分と固着部分との間の相対的な移動が許容され、均等でない面や不平衡な面（たとえば、篩面の形式）を有するシステムでも、リップ部分は、対応する面に常に接触し、脱水する汚泥またはこすり落とす媒体の所望の移動が確実に実現される。
さらに、中間部分が柔軟であることで、スクレーパ形材の機械的な応力が相対的に低くなる。
なぜなら、不平衡によってリップ部分が損傷することはなく、単に、中間部分が可逆的に変形するだけだからである。

そして、これらのリップ部分および固着部分は、中間部分と異なり、相対的に高い強度および剛性を有している。
そのため、（ある量までの）力が加わると、中間部分が変形するだけであり、リップ部分および固着部分は、変形しない。
この目的を達成するため、スクレーパ形材は、スクレーパ形材の長手方向において、常に、一定の断面形状を有していることが好ましい。
加えて、各部分の柔軟性は、スクレーパ形材を直線状の基本形状から湾曲した（詳細には、螺旋状の）形状に曲げ、その状態で、ウォーム軸に取り付けられる程度の高さであることが必要である。

加えて、スクレーパ形材または少なくともそのリップ部分は、汚泥等の形態をした多様な物質と接触したときの損傷を防ぐために、微生物および加水分解に対する耐性を備えた材料でできている必要がある。
本発明のスクレーパ形材は、（都市下水等の）汚水の洗浄により生じる汚泥の脱水を目的としたシステムで使用されるのが好ましい。
ただし、このスクレーパ形材は、汚水又は汚泥の処理等を目的とした他のシステムで使用することも考えられる。
これには、従来技術の汚水レーキ、篩分けシステム、および、オーガーが含まれる。
また、このスクレーパ形材は、コンベヤベルト、篩いベルト、または、スクレーパ形材に接触する面から不純物もしくは他の物質をこすり落とすことが望まれる他の装置にも使用することができる。

リップ部分の柔軟な動きを実現するため、中間部分は、上述した長手方向に直交する断面において、少なくとも部分的に湾曲した形状を有していると有利である。
たとえば、中間部分は、一端がリップ部分に連結または融合し、他端が固着部分に連結または融合した、Ｃの字形状で形成することができる。
本発明によるリップ部分と固着部分との間の相対的な移動を実現するために、Ｃの字形状の腹部は、最終的にリップ部分と固着部分との間に位置し、リップ部分が移動したときに固着部分の方向に圧縮される。
よって、一般的に、長手方向に直交する断面において、中間部分がリップ部分および固着部分より少なくとも部分的に小さい幅を有していれば有利である。
この場合、所望の相対的移動は、すべての部分の曲げ剛性が同等に高くても発生する。

また、長手方向に直交する断面において、中間部分が、１回以上屈曲した形状を少なくとも部分的に有していると非常に有利である。
詳細には、上記の断面において、中間部分が互いに２０〜７０°の角度をなして伸びる２つの領域を備え、第１の領域がリップ部分に融合し、第２の領域が固着部分に融合していると有利である。

また、リップ部分と固着部分と中間部分とが、一体に形成されていると有利である。
たとえば、スクレーパ形材は、均一な断面を備えることができ、鋳造、射出成形、又はその他の成形工程により製造することができる。
これに関連し、スクレーパ形材が、その製造を容易且つ低コストに行えるように、押出形材として存在していると特に有利である。

さらに、リップ部分および／または固着部分および／または中間部分が、少なくとも大部分について、プラスチックからなり、そのプラスチックのショア硬さが、６０〜１００ショアＡ、好ましくは、６５〜９０ショアＡであると有利である。
上述した範囲の硬さにより、リップ部分および固着部分の低い柔軟性が保証される。
長手方向に直交する断面にわたる中間部分の幅が、リップ部分および／または固着部分の幅よりも小さい場合、中間部分が、他の部分と同じ硬さを備えつつ、リップ部分が、固着部分の方向に移動することが可能になる。

また、スクレーパ形材の長手方向が、少なくとも１ｍ、好ましくは少なくとも２ｍ、特に好ましくは少なくとも５ｍであると有利である。
その場合、スクレーパ形材は、メートル単位で販売される商品として製造し、対応する脱水装置への取り付け時に所望の長さに短縮することができる。
また、スクレーパ形材は、長手方向に直交し且つ固着部分からリップ部分の方向に向かう高さを有し、その高さが、１０〜６０ｍｍ、好ましくは、１５〜５０ｍｍであると好ましい。
さらに、スクレーパ形状が、スクレーパ形状の長手方向に直交し且つ高さに直交する幅を有し、その幅が、４〜１６ｍｍ、好ましくは、６〜１４ｍｍであると有利である。

固着部分が、固着部分の凹部または空洞に配置され、スクレーパ形材の長手方向で延在する補強材を備えていると有利である。
これに関し、補強材は、固着部分よりも高い硬さを備えている必要がある。
いかなる場合でも、補強材を用いることで、固着部分に外側から作用する固着要素により、固着部分を固着することが可能となる。
たとえば、スクレーパ形材をウォーム軸の外周の溝で使用し、スクレーパ形材の長手方向の方向で分散して配置された複数の（グラブ）ねじにより実質的に固定することが考えられる。
このとき、ねじは、補強材と中間部分との間で固着部分につながり、溝の基部の方向にスクレーパ形材を押圧する。
いかなる場合でも、補強材は、スクレーパ形材の全体的な剛性を高めるために、スクレーパ形材の長手方向で一貫して延在している必要がある。

補強材が、スクレーパ形材の長手方向で延在するワイヤーケーブル等の金属形材またはプラスチック形材により形成されていると特に有利である。
ワイヤーケーブルは、高い強度を保ちつつスクレーパ形材を長手方向に直交する方向で屈曲できるようにするために、１〜５ｍｍの太さを有していることが好ましい。

補強材は、少なくとも外周上で、固着部分に埋め込まれていると有利である。
ただし、補強材がスクレーパ形材の２つの表面から見えていることも考えられる。
このようなケースは、詳細には、スクレーパ形材が連続（押出）形材の横断面を有している場合に生じる。

さらに、本発明の脱水装置は、上記または下記の説明に基づく少なくとも１つのスクレーパ形材を備えている。
それぞれの特徴は、スクレーパ形材がリップ部分と固着部分とを連結する中間部分を備え、リップ部分が固着部分の方向に移動できるように中間部分が長手方向に直交する方向で柔軟に形成されていれば、個別または任意の組み合わせで実現することができる。

スクレーパ形材が、固着要素によって固定され、この固着要素が、スクレーパ形材の固着部分の領域でスクレーパ形材をポジティブロックまたは圧入嵌めの態様で固定すると有利である。
たとえば、スクレーパ形材をその固着部分の領域でウォーム軸の保持機構に固定する、詳細には、グラブねじ（無頭ねじ）であるねじを、固着要素として使用することができる。

また、ウォーム軸が、詳細には溝の形状である、外周に沿った空洞を備え、スクレーパ形材の固着部分および中間部分が、空洞の内部に位置し、リップ部分が、空洞から少なくとも部分的に突出して篩面と接触していると有利である。
固着部分および中間部分は、空洞内で保護されるが、リップ部分は、篩面に接触して汚泥を篩面に沿って所望のとおりに確実に移動させることができる。

本発明のさらなる利点は、以下の実施形態で説明される。
以下の内容が、添付の図面で概略的に示される。

汚泥を含まない脱水装置の側面図である。 図１の脱水装置の動作時の状態を示す図である。 脱水装置のウォーム軸の切欠図である。 ２つのスクレーパ形材の断面図である（左：負荷なし。右：外部負荷により圧縮）。 追加のスクレーパ形材の断面図である。 追加のスクレーパ形材の断面図である（左：保持機構なし、補強材なし。右：補強材あり、保持機構で固着）。

図１および図２は、汚泥３を脱水する脱水装置２を示す。
わかりやすいように、脱水装置２は、空の状態（図１）と、脱水する汚泥３が通過している動作時の状態（図２）とで示されている。

原理上、フレーム２５などを利用して取り付けられた脱水装置２は、脱水する汚泥３のための入口開口部１１を備えている（たとえば、この入口開口部１１に、汚泥３を供給するホース２６を連結することができる）。
そして、入口開口部１１に押圧機構１２が連結しており、この押圧機構１２を汚泥３が移送方向Ｔで通過する。
たとえば、押圧機構１２は、図１および図２に示すように、ウォーム軸１５と、このウォーム軸１５を囲む篩面５とを含むことができる（略円筒形の篩面５は、押圧機構１２の内部が見えるように、一部のみが図示されている）。

ウォーム軸１５の、縮小して変化する傾斜および／または排出開口部１８の方向で拡大して変化する外径により、汚泥３が押圧されて、液体１３が篩面５を通って排出される。
押圧工程をサポートするために、脱水装置２は、図示された圧力を受ける円錐台部材（pressure cone）２２の形態等の対向面を備えているのが好ましい。
圧力を受ける円錐台部材２２は、ウォーム軸１５の上端領域に位置し、対応する外壁と共に、汚泥３が通過できる環状の間隙を形成する。
駆動装置１４により動力が与えられるウォーム軸１５の回転軸２１の軸方向で圧力を受ける円錐台部材２２を調節することにより、上述した間隙を最終的に調節することができ、よって、押圧工程時の対抗圧を調整することができる（この目的のために、１つまたは複数の（たとえば、空気圧で動作する）調整要素２３を利用することができる）。

液体１３は、押圧工程時に、篩面５と脱水装置２の対応する外殻との間を通って、最終的に出口開口部１７に向かって下方に送られる。
そして、液体１３をホース機構（図示せず）により排出するか、または、収集装置により収集することができる。

一方、押圧機構１２の大部分を通過した汚泥３は、上述した排出開口部１８に到達する。
最後に、篩面５により保持された汚泥成分２４を収集するか、または、搬送装置により後続の処理に送ることができる。

汚泥３をウォーム軸１５から排出開口部１８の領域へ確実に運び、それによって排水できるようにするために、 ウォーム軸１５の篩面５に近接する外側領域１６にスクレーパ形材１を設けることが知られている。
図３は、そのようなウォーム軸１５の断面を示す。
ここで、スクレーパ形材１は、（溝形状等の）保持機構７で保持される固着部分６を有している。
さらに、この保持機構７の外側に延びて脱水装置２の動作時に篩面５と接触するリップ部分４が存在する。

図３に示す解決策では、篩面５の形状がわずかな不平衡により円筒形状から部分的に逸脱している場合、リップ部分４が固着部分６の方向に作用する強い力に部分的に晒されるという欠点がある。

この欠点に対処するため、本発明では、固着部分６とリップ部分４との間に配置された中間部分８を有するスクレーパ形材１が提案される。
この中間部分８は、リップ部分４と固着部分６との間の相対的な移動を許容する態様で形成されている。

中間部分８の考えられる設計は、図４で確認することができる。
この図は、スクレーパ形材１の長手方向Ｌに直交する断面を示している。
この場合、中間部分８は、ブレードレベルに対して平行である中間部分８の幅が、他の２つの部分の幅よりも小さいことにより特徴付けられる。
よって、中間部分８を、スクレーパ形材１の高さＨの方向で圧縮することができ（図４の左側の図：圧縮されていない状態。右側の図：圧縮された状態）、それによって篩面５の不平衡を相殺することができる（ちなみに、スクレーパ形材１の長手方向Ｌは、ブレードレベルに直交する）。
もちろん、図４に示すスクレーパ形材１は、上述したウォーム軸１５と共に用いられ、保持機構７により固定される（このことは、以下に詳述する実施形態にも当てはまる）。

図５は、特に有利な実施形態を示している（この図では、残りの実施形態を代表して、スクレーパ形材１の幅Ｂ、高さＨ、およびブレードレベルに直交する長手方向Ｌも示している）。
この場合、中間部分８は、２つの部分でできており、それらの部分が全体として屈曲した形状を有している。
固着部分６の方向に作用する力がリップ部分４に作用すると、中間部分８は、明らかな圧縮を伴わずに歪むことができる。
よって、リップ部分４は、過剰な機械的応力を伴わずに、篩面５と常に滑らかに接触することができる。

さらに、スクレーパ形材１の外面形状は、その長手方向Ｌで均一である必要があることをここで指摘しなければならない。

図６は、スクレーパ形材１の最終的な実施形態を示している。
右側の図は、左側の図に示されたスクレーパ形材１をウォーム軸１５の保持機構７に固定した状態を示している。

図６の場合も、スクレーパ形材１は、リップ部分４と固着部分６との間の相対的な移動を許容する中間部分８を備えるが、図示された断面において、中間部分８は、少なくとも部分的にＣの字形状を有している。

最後に、原則として（つまり、スクレーパ形材１の実際の断面または中間部分８の形状に関係なく）、スクレーパ形材１は、図６の右側の図に示されているように、凹部１０に配置された補強材９をさらに含むことができる。
補強材９は、たとえば、外周上で、固着部分６に完全に埋め込まれたワイヤーケーブルまたは他の紐形状の要素として存在することができる。
図６に示すグラブねじ等の固着要素１９を利用して、補強材９がリップ部分４とは逆の方向に押し込まれるように、スクレーパ形材１を対応する保持機構７（溝状に形成され、図６に示す空洞２０を備えることが好ましい）に対して固定される。
これにより、スクレーパ形材１の確実な固着が実現され、スクレーパ形材１が保持機構７に対して滑ることが防止される。

スクレーパ形材１の嵌合を簡素化するために、固着要素１９に対向する固着部分６の領域が、図６（左側の図）に示す平坦部２７を備えていると有利である。

本発明は、図示および説明された実施形態に限定されない。
請求項の枠組み内における変形も可能である。
たとえば、記載された特徴を、仮に、それらの特徴が明細書および／もしくは請求項の異なる部分、または、異なる実施形態で提示および記載されていたとしても、任意に組み合わせることが可能である。

１ ・・・スクレーパ形材
２ ・・・脱水装置
３ ・・・汚泥
４ ・・・リップ部分
５ ・・・篩面
６ ・・・固着部分
７ ・・・保持機構
８ ・・・中間部分
９ ・・・補強材
１０ ・・・凹部
１１ ・・・入口開口部
１２ ・・・押圧機構
１３ ・・・液体
１４ ・・・駆動装置
１５ ・・・ウォーム軸
１６ ・・・外側領域
１７ ・・・出口開口部
１８ ・・・排出開口部
１９ ・・・固着要素
２０ ・・・空洞
２１ ・・・回転軸
２２ ・・・圧力を受ける円錐台部材
２３ ・・・調整要素
２４ ・・・篩面により保持された汚泥成分
２５ ・・・フレーム
２６ ・・・ホース
２７ ・・・平坦部
Ｂ ・・・幅
Ｈ ・・・高さ
Ｌ ・・・スクレーパ形材の長手方向
Ｔ ・・・移送方向

Claims (13)

1. 汚泥（３）の脱水を目的とする脱水装置（２）に用いられる長尺のスクレーパ形材（１）であって、
   前記スクレーパ形材（１）の長手方向（Ｌ）に延在して前記脱水装置（２）に設置された状態で篩面（５）から汚泥成分をこすり落とす役割を果たすリップ部分（４）と、前記長手方向（Ｌ）の方向に延在して保持機構（７）により前記スクレーパ形材（１）を固定する役割を果たす固着部分（６）とを備え、
   前記スクレーパ形材（１）が、前記リップ部分（４）と固着部分（６）とを連結して前記リップ部分（４）を前記固着部分（６）の方向に移動させるように前記長手方向（Ｌ）に直交する方向で柔軟に形成された中間部分（８）を備えていることを特徴とするスクレーパ形材（１）。
2. 前記中間部分（８）が、前記長手方向（Ｌ）に直交する断面で部分的に湾曲した形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のスクレーパ形材（１）。
3. 前記中間部分（８）が、前記長手方向（Ｌ）に直交する断面において、１回以上屈曲した形状を部分的に有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクレーパ形材（１）。
4. 前記リップ部分（４）と固着部分（６）と中間部分（８）とが、一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のスクレーパ形材（１）。
5. 前記スクレーパ形材（１）が、突出形材として存在していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のスクレーパ形材（１）。
6. 前記リップ部分および／または固着部分（６）および／または中間部分（８）が、少なくとも大部分についてプラスチックからなり、
   該プラスチックのショア硬さが、６０〜１００ショアＡ、好ましくは、６５〜９０ショアＡであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のスクレーパ形材（１）。
7. 前記スクレーパ形材（１）の長手方向（Ｌ）が、少なくとも１ｍ、好ましくは少なくとも２ｍ、特に好ましくは少なくとも５ｍであり、および／または、前記スクレーパ形材（１）が、前記長手方向（Ｌ）に直交し且つ前記固着部分（６）から前記リップ部分（４）の方向に向かう高さ（Ｈ）を有し、該高さ（Ｈ）が１０〜６０ｍｍ、好ましくは１５〜５０ｍｍであり、および／または前記スクレーパ形状（１）が、該スクレーパ形状（１）の長手方向（Ｌ）に直交し且つ前記高さ（Ｈ）に直交する幅（Ｂ）を有し、該幅（Ｂ）が４〜１６ｍｍ、好ましくは６〜１４ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のスクレーパ形材（１）。
8. 前記固着部分（６）が、該固着部分（６）の凹部（１０）または空洞に配置されて前記スクレーパ形材（１）の長手方向（Ｌ）の方向に延在する補強材（９）を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のスクレーパ形材（１）。
9. 前記補強材（９）が、前記スクレーパ形材（１）の長手方向（Ｌ）に延在するワイヤーケーブル等の金属形材またはプラスチック形材により形成されていることを特徴とする請求項８に記載のスクレーパ形材（１）。
10. 前記補強材（９）が、少なくとも外周上で、前記固着部（６）に埋め込まれていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のスクレーパ形材（１）。
11. 汚泥（３）を脱水する脱水装置（２）であって、
    前記汚泥（３）のための少なくとも１つの入口開口部（１１）と、
    前記入口開口部（１１）を通過した汚泥（３）を押圧工程に通して前記汚泥（３）に存在する液体（１３）を汚泥（３）から抽出する押圧機構（１２）と、
    前記汚泥（３）から抽出された前記液体（１３）のための少なくとも１つの出口開口部（１７）と、
    前記脱水装置（２）により少なくとも部分的に脱水された前記汚泥（３）のための少なくとも１つの排出開口部（１８）と
    を備え、
    前記押圧機構（１２）が、駆動装置（１４）により回転動作で可動するウォーム軸（１５）と該ウォーム軸（１５）を部分的に囲む篩面（５）とを有し、
    前記ウォーム軸（１５）が、前記篩面（５）に対向する外側領域（１６）に該ウォーム軸（１５）を該篩面（５）に接触させる少なくとも１つのスクレーパ形材（１）を有する脱水装置（２）において、
    前記スクレーパ形材（１）が、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に従って形成されていることを特徴とする脱水装置（２）。
12. 前記スクレーパ形材（１）が、固着要素（１９）によって固定され、
    該固着要素（１９）が、前記スクレーパ形材（１）の固着部分（６）の領域で該スクレーパ形材（１）をポジティブロックまたは圧入嵌めの態様で固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の脱水装置（２）。
13. 前記ウォーム軸（１５）が、溝の形状である、外周に沿った空洞（２０）を備え、
    前記スクレーパ形材（１）の固着部分（６）および中間部分（８）が、前記空洞（２０）の内部に位置し、
    前記リップ部分（４）が、前記空洞（２０）から少なくとも部分的に突出して前記篩面（５）と接触していることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の脱水装置（２）。