JP2652191B2

JP2652191B2 - 遠心分離機

Info

Publication number: JP2652191B2
Application number: JP7756488A
Authority: JP
Inventors: 純夫川合
Original assignee: OOKAWARA SEISAKUSHO KK
Current assignee: OOKAWARA SEISAKUSHO KK
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH01249146A

Description

【発明の詳細な説明】《発明の目的》〈産業上の利用分野〉本発明は固体、液体の混合液を固体成分と液体成分と
に分離する装置に関するものであって、特に固体成分を
回収するにあたって、液体成分が混じり込まないように
して、高度な脱水性能を有するようにした遠心分離機に
係るものである。

〈従来技術〉従来、固体成分を捕捉するためのフィルタを具備した
遠心分離機としては、例えば米国特許第4193874号公報
記載のものが知られている。この従来の遠心分離機の概
略は第７図（ａ）に骨格的に示すような構造から成って
いる。即ちこのものは駆動部Ａと脱水部Ｂとケーキ排出
部Ｃとに大別できる構造であり、駆動部Ａはモータ等に
よって駆動回転する外側シャフトＤと、この外側シャフ
トＤを支承する軸受Ｅとを具え、内側シャフトＦはキー
等により外側シャフトＤと一体に回転し、且つスライド
できる構造となっている。そして脱水部Ｂ内には外側シ
ャフトＤと固定された外側のバスケットＧと、内側シャ
フトＦと固定された内側のロータＨとを具えて成り、バ
スケットＧとロータＨとが一体となって回動する。前記
バスケットＧはその周面に多数の小孔から成る液体成分
の流出孔Ｇ′を具えており、この流出孔Ｇ′から流出し
た液体成分は脱水部Ｂを囲繞するように設けられたケー
シングＩの排出口Ｊに集められ、排出されるようになっ
ている。前記ロータＨはバスケットＧの軸方向へスライ
ド自在となっており、バスケットＧに嵌合した状態では
バスケットＧの開口部を閉塞する構造を具えている。こ
れらバスケットＧとロータＨとの間にほぼ円筒状の織布
等から成るフィルタＫが張設されており、前述のロータ
Ｈのスライドによって裏返されるように反転され、脱水
時にはバスケットＧ内に収納され、ケーキ排出時にはバ
スケットＧ外のケーキ排出部Ｃに反転されつつ押し出さ
れるようになっている。尚このフィルタＫもバスケット
ＧとロータＨと一体的に回動する。更にバスケットＧの
内周面には断面形状をジグザグ状としたスクリーンＬが
固着されており、排水の通水路を確保して且つフィルタ
ＫがバスケットＧの流出孔Ｇ′に食い込むのを防止して
いる。

このような従来の遠心分離機ではバスケットＧにロー
タＨを嵌合した状態で、これらの軸線に沿って配設され
ている供液管Ｒから分離すべき混合液を脱水部Ｂ内へ注
入し、駆動部ＡによりバスケットＧ、スクリーンＬ、フ
ィルタＫ、ロータＨを一体に回転させる。しかるときは
この回転による遠心力により液体成分はフィルタＫ、ス
クリーンＬを通過してバスケットＧの流出孔Ｇ′からケ
ーシングＩの排出口Ｊへと流れ、フィルタＫの内部には
固体成分が残留する。そして液体成分が除去された後、
ロータＨをバスケットＧからケーキ排出部Ｃに引き出す
とフィルタＫが反転され、内部に残留している固体成分
がケーキ排出口Ｎより排出されることになる。

〈従来技術における未解決課題〉このような装置において、強い遠心力によってフィル
タＫで濾過された液体成分はバスケットの流出孔Ｇ′よ
り霧状に外周方向に飛び出し、バスケットを囲ってる部
分のケーシングで捕捉され、ケーシング内壁に沿って流
れ落ち、液体成分の排出口Ｊから排出されるのである
が、実際にはロータの回転による旋回風等に伴い、液体
成分が一部軸方向にも飛散してケーキ排出口Ｎの方へも
流れ出るという問題があった。このためその対策手段と
してまず第一にとられていたのは、ケーシングの内側に
バスケットＧの開放端縁付近に簡単な環状の仕切板Ｑを
取り付けて、ケーキ排出部Ｃ側への液体成分の流出を防
ぐ手法であるが、この程度の対策では完全にシールする
ことは難しく、バスケットＧの回転によって発生する旋
回風で巻き上げられた液体が仕切板Ｑに沿ってケーキ排
出部Ｃ側に滴り落ちる現象を完全には防ぎ切れない。そ
してこのために更にとられた対策としては、第７図
（ｂ）に示すように脱水部Ｂから外へ空気吸引導管Ｔを
取り付けるとともに、これにサイクロンを接続して、空
気が同伴する液体成分を捕集した後空気をファンＯで吸
引し、ケーキ排出部Ｃに再度送り込むようにしたものが
存在する。このものは前記ファンＯによって、ケーシン
グ内でケーキ排出部Ｃから脱水部Ｂ内に空気を強制的に
送り込み、仕切板Ｑからケーキ排出部Ｃの方へ漏れ出よ
うとする液体を脱水部の方へ押し戻すような作用を行
う。しかしながらこのような対策は当然いわゆる補機的
なものとしてサイクロン及びファン、更にはそれらのダ
クトたる空気吸引導管等の補機的設備が必要とされ、設
置スペースが大きくなるほか、設備費も高くなるという
欠点があった。

〈開発を試みた技術的事項〉本発明はこのような従来技術における未解決課題に鑑
みなされたものであって、ケーキ排出部側に漏れた液体
は集液樋で集めて、脱水側に導くようにし、且つ固体成
分の取り出しを行う場合にはこの集液樋に固体成分が入
ることがないようにした新規な遠心分離機の開発を試み
たものである。

《発明の構成》〈目的達成の手段〉即ち本発明たる遠心分離機は、回転駆動される遠心ド
ラムが外側のバスケットの内側のロータとから構成さ
れ、前記バスケットは分離された液体成分の流出孔を有
し、一方前記ロータはバスケットの軸方向へスライド自
在であり且つバスケットの開放端を実質的に閉塞する構
造を有し、更にバスケットとロータとの間に前記スライ
ド動作によって裏返し状に反転されるフィルタを装着し
て固体成分と液体成分とを分離する装置において、前記
遠心ドラムを囲むケーシングの内側にバスケットの開放
端縁にほぼ接するように環状の仕切板を取り付けて実質
的に脱水部とケーキ排出部とを区画するとともに、ケー
キ排出部におけるケーシング内下方の脱水室寄りの側壁
には集液樋を設け、この集液樋は脱水部に連通するとと
もに、この集液樋の上部には液体成分排出時において開
放され、固体成分排出時には閉鎖される開閉フラップを
設けたことを特徴として成るものであり、もって前記目
的を達成しようとするものである。

〈発明の作用〉本発明に係る遠心分離機１は、前述のような構成を具
え、ケーシング10におけるケーキ排出部12と脱水部13と
の間に仕切板15を設け、且つケーキ排出部12における脱
水部13寄りの下方側壁には上方に開閉フラップ17を有す
る集液樋16を設けるように構成されているから、まず仕
切板15が液体成分S₁の排出作用時における液体成分S₁の
ケーキ排出部12側への移動を殆ど食い止め、更にその後
わずかに滲み出る液体成分S₁はすべて集液樋16で回収し
てケーキ排出部12側に流れ落ちないように使用する。ま
た液体成分S₁が滲み出てきた場合には当然開閉フラップ
17は集液樋16の上方を開放させたような状態でこれを集
液樋16側に受け入れるようにし、その後固体成分S₂の排
出を行うにあたっては、開閉フラップ17を閉鎖させるよ
うにシフトし、ケーキ排出部12側で行われるこの作業に
おいて固体成分S₂が集液樋16に入り込むことがないよう
に作用させる。

〈実施例〉以下本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明す
る。まず符号１は本発明たる遠心分離機であって、この
ものは適宜ほぼ立体状に組み立てられた機枠２に対し実
質的な加工を行う加工ヘッド３と、加工ヘッド３に対す
るドライブ・シフト部材４と、これらへ動力を供給する
油圧発生装置５とを具える。まず加工ヘッド３について
説明する。加工ヘッド３の外殻部材はケーシング10によ
って構成されるものであり、このケーシング10は機枠２
の上方に設けられたヘッドブラケット11に対し取り付け
られて成るほぼ円筒状の部材であって、前端部は閉鎖さ
れるとともに、中央付近を境にケーキ排出部12と脱水部
13とに分けられ、それぞれその下方部にケーキ排出部12
aと脱水口13aを具える。そしてケーシング10の前端面中
央には原料供給パイプ14が接続され、この原料供給パイ
プ14はケーシング10内にその先端を延ばした状態とす
る。このケーシング10は更に本発明の特徴的な構成とし
て、まずケーキ排出部12と脱水部13とを実質的に仕切る
位置に円環状の仕切板15を設けるものであって、この仕
切板15は後述する遠心ドラム20におけるバスケット21の
端面にほぼ接するような状態に形成される。更にケーシ
ング10におけるケーキ排出部12においては、その脱水部
13側下方側壁部に集液樋16を上方が開放した状態で形成
し、更に集液樋16の上方は開閉フラップ17によって開閉
状態が切り替えられるように構成される。勿論、具体的
に開閉フラップ17を開閉させる動作はケーシング外部に
ハンドルを設けて手動操作で行うほか、自動運転を考慮
して電動ないしは油圧による種々の駆動機構を動力源と
したトルクアクチュエータ等を接続して開閉のシフトを
行うようにする。更に集液樋16は実質的に脱水口13a側
に連通するように構成されているものであるが、要は集
液樋16に集められた液体成分S₁がケーキ排出部12側に入
り込まないようにすればよく、適宜のドレン孔に接続さ
れることはもとより差し支えない。尚、このケーシング
10は内部の諸部材を点検する場合等の用意のために全体
が引出自在に構成されていたり、あるいはケーシング10
の支持部材を伴ってそれらと全体が開閉できるような構
成をとり得るものであり、第１図に示した実施例はその
ような構成を示している。このようなケーシング10内に
は遠心分離作用を直接担う遠心ドラム20が設けられるも
のであって、遠心ドラム20は大別すると、外周で回転す
るバスケット21と、その内側においてバスケット21の回
転と一体となって回転し、且つバスケット21に対し抜け
出し自在に構成されたロータ22とを具える。まずバスケ
ット21は回転駆動されるアウタシャフト24の先端部にお
いて、バスケット21の一部を構成するボス25がアウタシ
ャフト24と嵌まり合い、このボス25はこれと一体にフラ
ンジ状に形成された端面板26を有し、その端面板26の外
周縁側に周筒部27の一端縁が固定されるものであって、
このバスケット21の他端側は開放された形状をとる。そ
してこのバスケット21における周筒部27は液体成分S₁の
流出する多数の流出孔28を具える。一方バスケット21内
で回転し、且つバスケット21内に収容されている状態と
ここから抜け出した状態とを選択し得るようにシフトさ
れるロータ22について述べると、このものは前記アウタ
シャフト24と軸心を共通したインナシャフト30の端部に
おいて、ロータ22の一部を構成するボス31がインナシャ
フト30と嵌まり合い、且つこのボス31は基端板32を一体
に具え、更に基端板32と一体の接続部材33を介して先端
側、即ちバスケット21の開放端を閉塞する開放端蓋板34
を具える。そしてこの開放端蓋板34はロータ22がバスケ
ット21内に収納された状態、即ち第２図において実線で
示す状態となったときにはバスケット21の開放端部を実
質的に閉塞する構造をとる。この開放端蓋板34の中心部
には原料供給パイプ14の受入孔35が開口している。ここ
で前記アウタシャフト24とインナシャフト30との関係に
ついて述べると、インナシャフト30にはそのほぼ中央部
において長手方向において充分に長いキー溝37を有する
とともに、アウタシャフト24側にはこのキー溝37に嵌ま
り合うキー36を有するものであり、両者によってアウタ
シャフト24とインナシャフト30とは一体となって回転し
得るように構成されるとともに、回転状態を保ちながら
もインナシャフト30はアウタシャフト24に対しスライド
自在に移動できるように構成されている。尚これらの駆
動系統については後述する。更に遠心ドラム20における
バスケット21とロータ22との間には原料Ｓ中の固体成分
S₂は通さず、液体成分S₁のみを通す織布製のフィルタ40
を設ける。即ちバスケット21の開放端側とロータ22の基
端板32側には円周状の溝41A、41Bを設け、各々にフィル
タ40の各周端縁を押し込むようにするとともに、この部
分にそれぞれ対応する押さえリング42A、42Bをあてが
い、ボルト締め等の手段で固定する。更にこの実施例で
は本出願人の開発に係る特徴的な構成としてバスケット
21の内周面と、フィルタ40との間には透水構造を有する
円筒状のスクリーン44を設ける。このスクリーン44は第
４図に分解して示すようにバスケット21の内周面にほぼ
沿うような形状の円筒状部材であって、その一端面には
フランジ45を有し、このフランジ45がバスケット21の開
放端側の周筒部27の周縁部にあてがわれて固定される。
従ってこの実施例では前述の押さえ溝41Aはこのフラン
ジ45を利用してこのものに刻設される。尚、符号46はこ
の締付用のボルトであり、このボルト46は周筒部27の開
放端側の端部フランジ27aと、前記フランジ45及び押さ
えリング42Aを一体に締め付けるような作用を行う。更
にスクリーン44には透水孔47が設けられるものであり、
この透水孔は一例として軸方向に向かう多数の細溝加工
をしたものであるが、単なる円孔を多数設けたり、細孔
の場合これを周方向に沿って形成したり、あるいは全体
的にスパイラル状に形成するなど適宜の形状がとり得
る。要はスクリーン44が充分な透水構造を具えていれば
よい。またスクリーン44自体を多孔板を加工して構成し
てもよい。更にスクリーン44の外周面とバスケット21の
内周面との間においては、その相互の間隙を保つように
突起49を設ける。この実施例ではこの突起49はバスケッ
ト21側の内周面にその周方向に沿っていわばタガ状に構
成されている。しかしながら周方向に沿わずにバスケッ
ト21の軸方向に沿うような形状やそれらの中間的な形状
であるスパイラル形状としてもよい。またこのような連
続したリブ状の突起ではなく部分的に分断したような散
点的なものであってもよい。勿論この突起49はバスケッ
ト21側に設けずにスクリーン44側に形成してもよいし、
またスクリーン44とバスケット21との嵌め込みが可能で
あれば双方に突起49を分設してもよい。更にこのスクリ
ーン44の部分には第６図に示すように他の例えば金属線
材等を編んで形成した織網50等を介在させて、フィルタ
40とスクリーン44との密着を回避して脱水された液体成
分S₁を濾過し易くしてもよい。次にこれら遠心ドラム20
に関し、その駆動系統について説明する。まず符号51は
前記アウタシャフト24のほぼ中間付近に設けられたプー
リであって、このものは油圧モータ52の出力プーリ53か
らベルト54を介して回転が伝達される。そしてこのプー
リ51が回転駆動されることにより、アウタシャフト24と
キー36により結合しているインナシャフト30もそれに伴
い回転する。そしてインナシャフト30にはロータ22と反
対側の端部においてソフトシリンダ55が接続され、この
シフトシリンダ55の収縮伸長によりインナシャフト30が
シフトされ、ロータ22の位置設定を行う。これらシフト
シリンダ55や油圧モータ52に対する油圧源の供給は油圧
発生装置５における油圧ポンプ56が電動モータＭによっ
て駆動されることによってなされるとともに、シリンダ
の切替操作等については詳細な説明は省略するがシフト
レバー57を操作することによってなされる。尚これら装
置において回転する部材間等にはベアリング、オイルシ
ール等適宜の機械要素が適用されているが、これらにつ
いての説明は省略する。

本発明の遠心分離機１は以上述べたような具体的な構
造を具えるものであり、次のように作動する。まず遠心
分離作業を行うにあたっては遠心ドラム20におけるバス
ケット21とロータ22との関係は、ロータ22がバスケット
21内に収まった状態として行う。このようにするときに
は、フィルタ40はスクリーン44に沿った位置に張設され
ている状態となっている。この状態で遠心ドラム20内に
原料供給パイプ14から原料Ｓを所定量供給した後にはア
ウタシャフト24に対し油圧モータ55から回転を伝達する
ことにより、バスケット21とこれと共回りするロータ22
とを回転させる。しかるときはロータ22側にあった原料
Ｓは遠心力の作用を受けて液体成分S₁のみがフィルタ40
から外部に排出され、スクリーン44の透水孔47及びバス
ケット21における流出孔28を経て、遠心ドラム20の外部
に排出され、これがケーシング10における脱水部13の下
方に設けられた脱水口13aから逐次排出される。この脱
水作用について更に詳細にみると、液体成分S₁は遠心ド
ラム20の外部に排出されるにあたり、微細な霧状になっ
てケーシング10における脱水部の内壁面にぶつかるよう
になるが、当然ながら遠心ドラム20の旋回に伴って生じ
ている空気流に従い、その流れは円周方向に向かう放射
状ではなく、偏向したいわば渦巻状となるが、これ以外
にも更に種々の乱流が存在している。そしてこのような
一種の乱流がケーシング10における脱水部13側の圧力を
高め、一部ではあるが液体成分S₁を遠心ドラム20の軸方
向にも移動させて、バスケット21にほぼ接している仕切
板15側に流出するような傾向となる。勿論、本発明では
このとき仕切板15が存在するから、これによってかなり
の液体成分S₁のケーキ排出部12側への滲出は防止できる
ものの、完全には防止し得ず、ここから仕切板15を超え
た液体成分S₁は次には仕切板15にほぼ沿うように脱水部
13側のケーシング10を伝って、垂れ流れるようになって
集液樋16に流れ落ちる。そしてこの脱水作用時には開閉
フラップ17は集液樋16の上方を開放した状態となってい
るから、集液樋16に流れ落ちた液体成分S₁は連通管18を
通って脱水口13a側に排出される。このようにして脱水
がなされると固体成分S₂はフィルタ40の内周面に付着し
た状態で残留し、しかる後、シフトシリンダ55が伸長し
てロータ22をバスケット21から抜け出すような方向に移
動させてゆく。勿論この移動はバスケット21とロータ22
とが回転したまま行っても差し支えない。このようにし
てロータ22がバスケット21から抜け出るような状態、即
ち第２図仮想線で示すような状態となると、両者の間に
張設されていたフィルタ40はあたかも裏返し状に反転さ
れ、固体成分S₂を保持していた面が外側の面となり、こ
のものがケーシング10におけるケーキ排出口12aから取
り出される。勿論このような固体成分S₂の取り出しを行
うにあたっては前述した集液樋16が開放されたままでは
集液樋16側に固体成分S₂が排出されてしまうから、液体
成分S₁の除去が完全に完了した時点で開閉フラップ17を
回動させ、第３図に仮想線で示すように集液樋16を閉鎖
するような状態としてこの操作を行う。しかるときはケ
ーキ排出部12側で取り出される固体成分S₂は集液樋16側
には全く入り込むことがなく取り出され、完全に回収さ
れる。尚このロータ22がバスケット21から抜け出るのに
伴い、原料供給パイプ14はインナシャフト30内に中ぐり
した中空に入り込むような状態となる。

《発明の効果》本発明は以上述べたように、まずケーキ排出部12と脱
水部13とを実質的に仕切るように仕切板15をケーシング
10内に形成し、且つこの仕切板15はバスケット21の開放
端縁にほぼ接するように設けられているものである、こ
の部分でかなりの液体成分S₁のケーキ排出部12側への流
出がかなり阻止できるが、それにとどまらず、ケーキ排
出部12側に滲出した液体成分S₁も集液樋16によって回収
するからケーキ排出部12側には全く液体成分S₁が入り込
むことがなく、ほぼ完全な脱水が可能となる。勿論、ケ
ーキの洗浄作業時における洗浄液の流出にあたっても同
様な効果が得られる。また本発明ではケーシング10内の
加工ないしは改良のみにより液体成分S₁のケーキ排出口
12aのへの漏洩を完全に防止したから、従来のようにこ
れを強制的に空気流で押し戻すためのサイクロンやファ
ン等の補機的装置が不必要となり、設置スペースも少な
く且つ設備費も低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遠心分離機を示す斜視図、第２図は加
工ヘッドの内部機構を拡大して示す縦断面図、第３図は
集液樋周辺部分を拡大して示す縦断面図並びに正面図、
第４図は遠心ドラムを分解して示す斜視図、第５図は遠
心ドラムを破断して示す縦断面図、第６図はスクリーン
の他の実施例を示す説明図、第７図は従来例を骨格的に
示す説明図である。 1;遠心分離機 2;機枠 3;加工ヘッド 4;ドライブ・シフト部材 5;油圧発生装置 10;ケーシング 11;ヘッドブラケット 12;ケーキ排出部 12a;ケーキ排出口 13;脱水部 13a;脱水口 14;原料供給パイプ 15;仕切板 16;集液樋 17;開閉フラップ 18;連通管 20;遠心ドラム 21;バスケット 22;ロータ 24;アウタシャフト 25;ボス 26;端面板 27;周筒部 27a;端部フランジ 28;流出孔 30;インナシャフト 31;ボス 32;基端板 33;接続部材 34;開放端蓋板 35;受入孔 36;キー 37;キー溝 40;フィルタ 41A、41B;押さえ溝 41A、42B;押さえリング 44;スクリーン 45;フランジ 46;ボルト 47;透水孔 49;突起 50;織網 51;プーリ 52;油圧モータ 53;出力プーリ 54;ベルト 55;シフトシリンダ 56;油圧ポンプ 57;シフトレバー M;電動モータ S;原料 S₁;液体成分 S₂;固体成分

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動される遠心ドラムが外側のバスケ
ットの内側のロータとから構成され、前記バスケットは
分離された液体成分の流出孔を有し、一方前記ロータは
バスケットの軸方向へスライド自在であり且つバスケッ
トの開放端を実質的に閉塞する構造を有し、更にバスケ
ットとロータとの間に前記スライド動作によって裏返し
状に反転されるフィルタを装着して固体成分と液体成分
とを分離する装置において、前記遠心ドラムを囲むケー
シングの内側にバスケットの開放端縁にほぼ接するよう
に環状の仕切板を取り付けて実質的に脱水部とケーキ排
出部とを区画するとともに、ケーキ排出部におけるケー
シング内下方の脱水室寄りの側壁には集液樋を設け、こ
の集液樋は脱水部に連通するとともに、この集液樋の上
部には液体成分排出時において開放され、固体成分排出
時には閉鎖される開閉フラップを設けたことを特徴とす
る遠心分離機。