JP2018503510A - ソリッドボウル遠心分離機 - Google Patents

Abstract

本発明は水平な縦長の中空で回転可能なソリッドウオールボウル（２）を備えたソリッドボウル遠心分離機であって、前記ソリッドウオールボウルが入口と出口と回転可能なスクリューコンベアを有しており、このスクリューコンベアがシャフト（６）とヘリカルスクリュー（７）を有し、このシャフト（６）とヘリカルスクリュー（７）が前記ボウルの内側に取付けられており、かつそのほぼ全長に延びているソリッドボウル遠心分離機に関する。ソリッドボウル遠心分離機は主として、ャフト上に、先端を切取った多数の円錐形のディスクが取付けられており、ディスクがヘリカルスクリューにより直接取囲まれていることを特徴とする。このデザインにより、デカンタ容量は増大され、ポリマー消費量は低減されることができる。さらに、電力消費量は、低回転速度（低いジーフォース）でも従来のデカンタと同じ性能を得ることにより低減されることができる。

Description

本発明は水平な縦長の中空で回転可能なソリッドウォールボウルを備えたソリッドボウル遠心分離機であって、前記ソリッドウォールボウルが入口と出口と回転可能なスクリューコンベアを有しており、このスクリューコンベアが前記ボウルの内側に取付けられており、かつそのほぼ全長に延びているシャフトとヘリカルスクリューを備えているソリッドボウル遠心分離機に関する。

ソリッドボウル遠心分離機は、例えば汚泥の利用におけるような、異なる利用のための液体から固形物を分離するために使用される。殆どのソリッドボウル遠心分離機は、シャフトを備えかつ連続したスクリューフライトにより取囲まれた縦長のコンベアスクリューを備えている。分離すべき懸濁液は、多くの場合、遠心分離機の回転軸と同軸で延びる入口管の形式の入口を通って供給される。スクロールは固形物と液体がボウル内部で逆の方向に移動している逆流デザインであってもよい。この場合、供給室は液体出口から、おおよそコンベアの中央部分に離れている。スクロールコンベアの別の型は、液体と固形物がボウル内で同じ方向に移動している並流デザインであってもよい。この場合、供給室は液体排出物に近いが、混合物はプロセスを迂回することはできない。液体がスクロール体に固定された管内に溢流し、次いで液体が液体排出部（図２参照）へ戻る際に、液体がある地点に達するまで、液体はデカンタの円錐部分に向かって固形物と移動している。特許文献１には、遠心沈降分離機が示されており、この遠心沈降分離機において、スクリューの曲がり目の間には、曲がり目に対して平行に延びている多数のヘリカルフィンが取付けられている。このような配設において、固体粒子は、フィンの間の間隙を詰まらせ易く、従って遠心沈降分離機の運転容量と分離精度は低下する。この特許において、スクロールは逆流デザインである。

米国特許第５３１０３９９号明細書

従って本発明の課題は、高い分離精度、大量の供給材料および消費エネルギーの減少でもってスラリー或いはスラッジも分離できる、詰まることがない様々な利用のためのソリッドボウル遠心分離機を提供することである。

従って本発明は、シャフト上に、多数の先端を切取った円錐形のディスクが取付けられており、ディスクがその間に隔壁が無くともヘリカルスクリューにより直接取囲まれていることを特徴とする。これによりディスクを備えたシャフトを簡単に製造することができ、ボウルの内面の最も乾いたケーキを固形物出口に向かって搬送することができる。ディスクは回転軸に対して可変角度を有することができる。本発明の更なる実施例は、ディスクの直径がシャフトの長さに沿って変化することを特徴とする。このような特徴により、分離は供給材料の固形分に合わせて調節されることができる。さらに運転中の機械内部の沈降した固形物の層を考慮に入れる。従って高固形分と一緒でも詰まることは無い。

本発明の他の実施例は、ディスク間の間隔がシャフトの長さに沿って変化することを特徴とする。ディスク間の異なる間隙により、固形物負荷も機械内での混合物の局所集中（濃縮）も考慮されてもよい。さらにディスク間の詰まりも避けることができる。

本発明の改善された実施例は、ディスクの直径が増大し、ディスク間の間隔が（液体）出口近くで次第に狭まることを特徴とする。これにより遠心分離機内部の沈降と浄化の時間が改善される。

本発明の有利な実施例は、ディスクの少なくとも一部が開口部を備えており、それにより開口部が異なる形状を備えた孔或いは窓の形及び均一な分布配置或いは不均一な分布配置を備えていてもよい。このような開口部或いは孔により、沈降（堆積）が改善される一方で、粒子の再懸濁の危険が低下される。従って、沈降と浄化の時間を改善するために、混合物は淀み流れ（デッドゾーン）の無いディスク間でさらなる時間を費やすようにさせられる。均一な配置において、ディスクの開口部は全て回転軸に対して平行な一軸にある。
不均一な配置において、混合物はディスク間でさらなる時間を費やし、それにより沈降は改善される。これらの先端を切取ったディスクは、並流デザインと逆流デザインでもってスクロール上に取付けられることができる。

本発明を後に続く図中の例により説明する。

従来技術のデカンタ式遠心分離機を示す。 本発明によるソリッドボウル遠心分離機の実施例を示す。 ディスク間に異なる間隔を備えたスクロールの一部を示す。 異なる間隙と異なる直径を備えた本発明の実施例を示す。 ディスクの孔の均一な分布を備えた本発明の実施例を示す。 ディスクの孔の不均一な分布を備えた本発明の実施例を示す。

従来技術による図１のデカンタ式遠心分離機１は、円筒形区間３と円錐形区間４を備えた軸方向に対称な水平方向のボウル２から成る。ボウル２は中心体部分或いはシャフト６を備えかつ連続的なスクリューフライト７を備えた縦長のコンベアスクリュー５を含む。
ボウル２はその両端部で各々軸受８と９内で回転可能に支承されておりかつ運転中のボウル２とコンベア５が互いに対して回転することを既知の方法で保証する歯車１０一つを介して駆動される。

分離されるべき懸濁液は、インレットチューブ１２の形態の入口１１を通って供給されておりかつシャフト６内に設けられた中央通路１３を通って遠心分離機の回転軸と同軸に延びている。インレットチューブ１２は、遠心分離機の分離スペース１５内に出ている横の半径方向通路１４において終わる。運転中の液体の高さは、点線１６と実線１７で図示されている。分離スペース１５内で分離後、固形物は穴１８を通って排出されるが、液体はボウルの端部で穴１９を通って排出される。

コンベア５は閉鎖された空洞部２０と２１を備えた空洞部として構成されている。さらに半径方向の支持軸受２２は、シャフト６上で円形のカラー２３の半径方向の内面と協働するのに適合している半径方向の外面を備えている。

図２には本発明によるソリッドボウル遠心分離機１が示されている。類似の部品は図１と同じ参照符号を備えている。ソリッドボウル遠心分離機は同じように図１におけるような円筒形区間３と円錐形区間４を備えたボウル２を有する。さらに（並流デザインの）スクリューフライト７あるが、ボウル２の円筒形区間３の内面に多少のひっかき傷がある。シャフト６上に直接取付けられているのは、多数のディスク２４であり、これらのディスクは円錐形のディスクとして示されている。これらのディスクはその間に何らの分離壁を有せずにスクリューフライト７により直接囲まれている。液体（ほとんどの場合は水）が分離されかつ排出されることができるように中央通路１３が設けられている。外側の半径方向の通路１４で、液体と固形物粒子の混合物は、分離される固形物が排出される円錐形区間４への方向に搬送される。固形物粒子は重力によりボウル２の外径部に搬送されるが、液体はボウルの中央における溢流のために回収される。円錐形デザインのディスク２４の数の多さにより、表面はボウル２軸に対して傾斜している。従って液体は粒子の小さい層を通ってだけ流れていく。さらに粒子の沈降速度は増大され、それにより浄化時間は短くなる。従ってデカンタの容量は増大され、必要なポリマー消費量は低減されることができる。別の選択は、低いボウル速度でデカンタ式遠心分離機を動かすことによりエネルギーを節約することであるが、高いボウル速度での従来のデカンタと比べて同じ性能を保つことによりエネルギーを節約する。

図３はシャフト６断面を示す。この部品はボウル全体の回転軸線２５を中心にして回転する。シャフト６の外側には、中央通路１３があるが、シャフト６から間隔をおいて、半径方向通路１４があり、この半径方向通路では、液体と固形物の混合物が案内されており、分離後には、主に重力により固形物が円錐区間に向けてスクリューフライト７により搬送される。シャフト上には、多数のディスク２４が取付けられており、それらの間では液体と固形物の分離が行われる。

図４には、（逆流デザインのスクロールを備えた）ディスク２４間の異なるディスク直径と異なる間隙を備えたデザインが示されている。ここにはディスク２４の数と直径が液体出口近くで次第に増大している。このようなデザインにより、中間及び高負荷がデカンタでもって管理されることができる。

図５は本発明の別の実施例を示す。ここでディスク２４は孔２６を備えており、その孔において配置は一様である。すなわち孔２６は同じ軸上にある。このような孔により、ディスク２４間の流れは特に濁らす利用を改良することができる。孔の代わりに、異なる形状を備えた窓の形態の開口部も使用されてよい。さらにデカンタ内の固形物の再懸濁が軽減され、液体に対する乱れを少なくするだろう。

図６はディスク２４内の孔２６の異なる配置を示す。ここでは孔２６の不均一な配置がある。この手段によりディスク間の流れ時間は延ばされ、従って良好な沈降が達せられる。

２ ソリッドウォールボウル
５ 回転可能なスクリューコンベア
６ シャフト
７ ヘリカルスクリュー（スクリューフライト）
１１ 入口
１９ 出口
２４ ディスク
２６ 開口部（孔）

本発明は水平な縦長の中空で回転可能なソリッドウォールボウルを備えたソリッドボウル遠心分離機であって、前記ソリッドウォールボウルが入口と出口と回転可能なスクリューコンベアを有しており、このスクリューコンベアが前記ボウルの内側に取付けられており、かつそのほぼ全長に延びているシャフトとヘリカルスクリューを備えており、シャフト上に、先端を切取った多数の円錐形のディスクが取付けられるソリッドボウル遠心分離機に関する。

ソリッドボウル遠心分離機は、例えば汚泥の利用におけるような、異なる利用のための液体から固形物を分離するために使用される。殆どのソリッドボウル遠心分離機は、シャフトを備えかつ連続したスクリューフライトにより取囲まれた縦長のコンベアスクリューを備えている。分離すべき懸濁液は、多くの場合、遠心分離機の回転軸と同軸で延びる入口管の形式の入口を通って供給される。スクロールは固形物と液体がボウル内部で逆の方向に移動している逆流デザインであってもよい。この場合、供給室は液体出口から、おおよそコンベアの中央部分に離れている。スクロールコンベアの別の型は、液体と固形物がボウル内で同じ方向に移動している並流デザインであってもよい。この場合、供給室は液体排出物に近いが、混合物はプロセスを迂回することはできない。液体がスクロール体に固定された管内に溢流し、次いで液体が液体排出部（図２参照）へ戻る際に、液体がある地点に達するまで、液体はデカンタの円錐部分に向かって固形物と移動している。特許文献１には、遠心沈降分離機が示されており、この遠心沈降分離機において、スクリューの曲がり目の間には、曲がり目に対して平行に延びている多数のヘリカルフィンが取付けられている。このような配設において、固体粒子は、フィンの間の間隙を詰まらせ易く、従って遠心沈降分離機の運転容量と分離精度は低下する。この特許において、スクロールは逆流デザインである。

さらに特許文献２は油から固形分を除去するためのディスクセパレータを示しており、そこではスクリューが分離隔壁上に置かれており、この分離隔壁がスラッジ室かた外側に分離ディスクにより分離室を分離する。特許文献２は類似のディスクセパレータを示しており、そこではスクリューが分離バスケット上に載置されている。特許文献４において、セパレータは多数のディスクを備えた担持管と共に記載されており、そこでは担持管がシールドリング兼チューブを備えており、このシールドリング兼チューブ上にはネジが一本取付けられている。特許文献５はスクリューコンベアを備えたセパレータを示しており、そこではネジが内部に対して開口部を備えたバスケット上に載置されている。特許文献６は円筒形ボウルと円筒形のスクリューコンベアを損会えたセパレータをしめしており、そこでは円筒形ディスクが内部に取付けられている。特許文献７において、ボウル遠心分離機は三つの区画により示されており、そこでは両端区画上でスパイラルコンベアが取付けられているが、真ん中の区画は円錐形であり、そこではディスク形状のインサートがジャケットにより制限された円筒形室内に取付けられている。特許文献８は多数のディスクを備えた遠心分離セパレータを示している。これらのディスクは、ディスクの各パッケージのために一様な分布を有する。

米国特許第５３１０３９９号明細書 英国特許第７０８５９０号明細書 仏国特許第２６３５０２３号明細書 独国特許公開第１４８２７２１号明細書 仏国特許第１４４１６３９号明細書 仏国特許第２２５０５７６号明細書 米国特許第３２７５２３０号明細書 英国特許第６７６６０４号明細書

従って本発明の課題は、高い分離精度、大量の供給材料および消費エネルギーの減少でもってスラリー或いはスラッジも分離できる、詰まることがない様々な利用のためのソリッドボウル遠心分離機を提供することである。

従って本発明は、ディスクがその間に間隙を備えかつ如何なる隔壁も無くヘリカルスクリューにより直接取囲まれていることを特徴とする。これによりディスクを備えたシャフトを簡単に製造することができ、ボウルの内面の最も乾いたケーキを固形物出口に向かって搬送することができる。ディスクは回転軸に対して可変角度を有することができる。
本発明の更なる実施例は、ディスクの直径がシャフトの長さに沿って変化することを特徴とする。このような特徴により、分離は供給材料の固形分に合わせて調節されることができる。さらに運転中の機械内部の沈降した固形物の層を考慮に入れる。従って高固形分と一緒でも同じ詰まることは無い。

本発明の他の実施例は、ディスク間の間隔がシャフトの長さに沿って変化することを特徴とする。ディスク間の異なる間隙により、固形物負荷も機械内での混合物の局所集中（濃縮）も考慮されてもよい。さらにディスク間の詰まりも避けることができる。

本発明の改善された実施例は、ディスクの直径が増大し、ディスク間の間隔が（液体）出口近くで次第に狭まることを特徴とする。これにより遠心分離機内部の沈降と浄化の時間が改善される。

本発明の有利な実施例は、ディスクの少なくとも一部が開口部を備えており、それにより開口部が異なる形状を備えた孔或いは窓の形及び均一な分布配置或いは不均一な分布配置を備えていてもよい。このような開口部或いは孔により、沈降（堆積）が改善される一方で、粒子の再懸濁の危険が低下される。従って、沈降と浄化の時間を改善するために、混合物は淀み流れ（デッドゾーン）の無いディスク間でさらなる時間を費やすようにさせられる。均一な配置において、ディスクの開口部は全て回転軸に対して平行な一軸にある。
不均一な配置において、混合物はディスク間でさらなる時間を費やし、それにより良好な沈降（堆積）が達せられる。

本発明を後に続く図中の例により説明する。

従来技術のデカンタ式遠心分離機を示す。 本発明によるソリッドボウル遠心分離機の実施例を示す。 ディスク間に異なる間隔を備えたスクロールの一部を示す。 異なる間隙と異なる直径を備えた本発明の実施例を示す。 ディスクの孔の均一な分布を備えた本発明の実施例を示す。 ディスクの孔の不均一な分布を備えた本発明の実施例を示す。

従来技術による図１のデカンタ式遠心分離機１は、円筒形区間３と円錐形区間４を備えた軸方向に対称な水平方向のボウル２から成る。ボウル２は中心体部分或いはシャフト６を備えかつ連続的なスクリューフライト７を備えた縦長のコンベアスクリュー５を含む。ボウル２はその両端部で各々軸受８と９内で回転可能に支承されておりかつ運転中のボウル２とコンベア５が互いに対して回転することを既知の方法で保証する歯車１０一つを介して駆動される。

分離されるべき懸濁液は、インレットチューブ１２の形態の入口１１を通って供給されておりかつシャフト６内に設けられた中央通路１３を通って遠心分離機の回転軸と同軸に延びている。インレットチューブ１２は、遠心分離機の分離スペース１５内に出ている横の半径方向通路１４において終わる。運転中の液体の高さは、点線１６と実線１７で図示されている。分離スペース１５内で分離後、固形物は穴１８を通って排出されるが、液体はボウルの端部で穴１９を通って排出される。

コンベア５は閉鎖された空洞部２０と２１を備えた空洞部として構成されている。さらに半径方向の支持軸受２２は、シャフト６上で円形のカラー２３の半径方向の内面と協働するのに適合している半径方向の外面を備えている。

図２には本発明によるソリッドボウル遠心分離機１が示されている。類似の部品は図１と同じ参照符号を備えている。ソリッドボウル遠心分離機は同じように図１におけるような円筒形区間３と円錐形区間４を備えたボウル２を有する。さらに（並流デザインの）スクリューフライト７あるが、ボウル２の円筒形区間３の内面に多少のひっかき傷がある。シャフト６上に直接取付けられているのは、多数のディスク２４であり、これらのディスクは円錐形のディスクとして示されている。これらのディスクはその間に何らの分離壁を有せずにスクリューフライト７により直接囲まれている。液体（ほとんどの場合は水）が分離されかつ排出されることができるように中央通路１３が設けられている。外側の半径方向の通路１４で、液体と固形物粒子の混合物は、分離される固形物が排出される円錐形区間４への方向に搬送される。固形物粒子は重力によりボウル２の外径部に搬送されるが、液体はボウルの中央における溢流のために回収される。円錐形デザインのディスク２４の数の多さにより、表面はボウル２軸に対して傾斜している。従って液体は粒子の小さい層を通ってだけ流れていく。さらに粒子の沈降速度は増大され、それにより浄化時間は短くなる。従ってデカンタの容量は増大され、必要なポリマー消費量は低減されることができる。別の選択は、低いボウル速度でデカンタ式遠心分離機を動かすことによりエネルギーを節約することであるが、高いボウル速度での従来のデカンタと比べて同じ性能を保つことによりエネルギーを節約する。

図３はシャフト６の断面を示す。この部品はボウル全体の回転軸線２５を中心にして回転する。シャフト６の外側には、中央通路１３があるが、シャフト６から間隔をおいて、半径方向通路１４があり、この半径方向通路では、液体と固形物の混合物が案内されており、分離後には、主に重力により固形物が円錐区間に向けてスクリューフライト７により搬送される。シャフト上には、多数のディスク２４が取付けられており、それらの間では液体と固形物の分離が行われる。

図４には、（逆流デザインのスクロールを備えた）ディスク２４間の異なるディスク直径と異なる間隙を備えたデザインが示されている。ここにはディスク２４の数と直径が液体出口近くで次第に増大している。このようなデザインにより、中間及び高負荷がデカンタでもって管理されることができる。

図５は本発明の別の実施例を示す。ここでディスク２４は孔２６を備えており、その孔において配置は一様である。すなわち孔２６は同じ軸上にある。このような孔により、ディスク２４間の流れは特に濁らす利用を改良することができる。孔の代わりに、異なる形状を備えた窓の形態の開口部も使用されてよい。さらにデカンタ内の固形物の再懸濁が軽減され、液体に対する乱れを少なくするだろう。

図６はディスク２４内の孔２６の異なる配置を示す。ここでは孔２６の不均一な配置がある。この手段によりディスク間の流れ時間は延ばされ、従って良好な沈降が達せられる。

２ ソリッドウォールボウル
５ 回転可能なスクリューコンベア
６ シャフト
７ ヘリカルスクリュー（スクリューフライト）
１１ 入口
１９ 出口
２４ ディスク
２６ 開口部（孔）

Claims (9)

1. 水平な縦長の中空で回転可能なソリッドウォールボウルを備えたソリッドボウル遠心分離機であって、前記ソリッドウォールボウルが入口と出口と回転可能なスクリューコンベアを有しており、このスクリューコンベアがシャフトとヘリカルスクリューを備えており、このシャフトとヘリカルスクリューが前記ボウルの内側に回転可能に取付けられており、かつそのほぼ全長に延びているソリッドボウル遠心分離機において、
   シャフト上に、先端を切取った多数の円錐形のディスクが取付けられており、ディスクがヘリカルスクリューにより直接取囲まれていることを特徴とするソリッドボウル遠心分離機。
2. シャフトの一部だけがディスクで覆われていることを特徴とする請求項１に記載のソリッドボウル遠心分離機。
3. ディスクの直径がシャフトの長さに沿って変化することを特徴とする請求項１または２に記載のソリッドボウル遠心分離機。
4. ディスク間の間隔がシャフトの長さに沿って変化することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のソリッドボウル遠心分離機。
5. ディスクの直径が増大し、ディスク間の間隔が（液体）出口近くで次第に狭まることを特徴とする請求項３または４に記載のソリッドボウル遠心分離機。
6. ディスクの少なくとも一部が開口部を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のソリッドボウル遠心分離機。
7. 開口部が異なる形状を有する孔或いは窓の形を備えていることを特徴とする請求項６に記載のソリッドボウル遠心分離機。
8. 開口部が均一に配置されて分布していることを特徴とする請求項６または７に記載のソリッドボウル遠心分離機。
9. 開口部が不均一に配置されて分布していることを特徴とする請求項６または７に記載のソリッドボウル遠心分離機。

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