JP2725868B2 - 循環流れを生成するポンプ手段を有する遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、懸濁液から固形分を分離するための遠心分
離機として、中央部と周囲部を有する分離チェンバーを
形成しているロータと、ロータの中で中央チェンバーと
チャンネルとを形成する手段とを含んでおり、このチャ
ンネルは、中央チェンバーを分離チェンバーの周囲部に
連結していて、中央チェンバーに近いチャンネルの第１
の部分はロータの軸線に実質的に平行に延びており、チ
ャンネルの第２の部分はロータの軸線と角度をなして第
１の部分から分離チェンバーの周囲部へ延びている、遠
心分離機に関する。

この種の遠心分離機は、例えばUS-A 3,752,389および
US-A 4,525,155において開示されている。

この種の遠心分離機の運転に関する問題は、処理され
た懸濁液の中の固形の粒子が液に同伴されて前述のチャ
ンネルに入り、このチャンネルの、ロータの軸線と実質
的に平行に延びている第１の部分の半径方向外側の壁に
沈着することである。ある場合には、このような粒子の
沈着によって、チャンネルを通る液の流れが完全に、ま
たはかなりの程度に阻害されて、その結果、遠心分離機
の所望の機能が果されなくなることが知られている。

上記の特許明細書から分るように、この種の遠心分離
機における問題のチャンネルは、分離機により異なる機
能を有することによる。US-A 4,525,155による遠心分離
機の場合のチャンネルは、その中をロータの中で分離さ
れてそこから排出されるべき比較的重い液が間欠的に流
れるようになっている。US-A 3,752,389による遠心分離
機の場合の上述に相当するチャンネルは、その中をロー
タの中で分離されてそこから排出されるべき比較的重い
液が間欠的に流れると共に、検出の目的のための少量の
液が連続的に流れるようになっている。これらのどの場
合にも、粒子が分離チェンバーから液によって同伴され
てチャンネル内に入り、チャンネルの第１の部分の半径
方向外側の壁に沈着する。この外側の壁はロータの軸線
に対する傾きが僅かしかないかまたは全くないので、そ
こに沈着した粒子は遠心力によってその外側壁に沿って
動くことができない。したがって、それら粒子はその場
所に留まり、チャンネルの閉塞を起すことになる。

上述のチャンネルの別の機能としては、液を静止の部
材から分離チェンバーの半径方向最外端部へ間欠的に流
すことである。そのような液は、いわゆる押しのけ液
（displacement liquid）と言うものであって、分離チ
ェンバーの周囲の出口を短時間開く直前にある決った量
だけ分離チェンバーに供給される液である。この場合で
も、実際上は閉塞の問題が起ることが知られている。そ
れは多分、分離チェンバーの周囲の出口が開かれる度毎
に粒子が分離チェンバーから液に同伴されてチャンネル
内に入るためであろう。そして粒子は、チャンネルの第
１の部分の外側壁上に沈着し、チャンネル内から液を何
回追い出してもそこに留まるからである。そこでまた、
新しい粒子が分離チェンバーから液に同伴されてチャン
ネルに入って来るためである。

本発明の目的は、当初に述べた種類の遠心分離機にお
けるチャンネルの第１の部分での粒子の蓄積を避けるこ
とにある。

この目的は、遠心分離機が、例えばUS-A 4,525,155に
示されるようなポンプ手段、すなわち、ロータの運転
中、中央チェンバーから液を汲み出すことによって前述
したチャンネルを経て中央チェンバーへ向う液の流れを
確立するように配置されたポンプ手段を含んでいること
と、このポンプ手段によって液が中央チェンバーから前
記チャンネルの中へ送出され、その送出の場所が、チャ
ンネルの第１の部分と中央チェンバーとポンプ手段とか
らなる流れの回路の中で送出された液の循環流れが確立
されるような場所であるように、このポンプ手段が配置
されていることによって達せられる。

液が中央チェンバーから、チャンネルの上述の２つの
部分が連通するチャンネル内の場所へ送出されるように
ポンプ手段が配置されていることが望ましい。しかし、
液を中央チェンバーからチャンネルの第２の部分の中の
どの場所まで送出しても、それ自体では粒子を分離チェ
ンバーからチャンネルの中へ流入させることなしにチャ
ンネルの第１の部分を通じての液の循環流が生成される
ことになる。

本発明によれば、チャンネルの第１の部分の中で十分
に強い液の流れが定常的に維持されるので、液中にある
粒子が液から分離してチャンネルの第１の部分の外側壁
上に沈着することが防止される。液によって同伴される
チャンネルの第１の部分に入った粒子はそこから出る液
に同伴される。

このことは、US-A 3,752,389の場合のような、分離チ
ェンバーの半径方向外側の部分からチャンネルを経てロ
ータの外に至る少量の液の流れが定常的に維持される場
合には、少なくとも、半径方向外側の壁がロータの軸線
と実質的に平行に延びているチャンネルの第１の部分の
中で、実質的により強い液の流れが得られる、というこ
とを意味している。

チャンネルが、中央チェンバーから分離チェンバーへ
液を流すためだけの場合には、本発明は、分離チェンバ
ーから液に同伴してチャンネルに入ることが防止され得
ない粒子は、分離チェンバーの周囲の分離された固形物
のための出口が開かれることと関係して液が分離チェン
バーへ戻るまでは、液の中に浮遊し続けることができ
る、ということを意味する。

本発明の１つの望ましい実施態様では、ロータが仕切
りメンバー、すなわち、チャンネルの第１の部分が少な
くとも２つの互いに平行な流路に分割されてそれら流路
の一方のもののみが中央チェンバーに接続するように構
成されてチャンネルの第１の部分の中に配置された仕切
りメンバーを含んでおり、ポンプ手段は、液を中央チェ
ンバーから汲み出して上述とは別の他方の流路に送出す
るように配置されていることにより、液は、中央チェン
バーから出る方向では別の方の流路に沿い、中央チェン
バーに向う方向では一方の流路に沿って流れる、という
ことを特徴としている。そのことにより、ポンプ手段の
入口と出口が軸方向では相互に極めて近接することにな
るので、ポンプ手段の軸方向の延びが小さくてすむ。

上述に仕切りメンバーが、チャンネルの第１の部分
を、ロータの軸線から等距離にあって軸線の回りに均等
に分布配置された幾つかの流路に分割していてもよく、
それも本発明の範囲内である。例えば、一つおきの流路
が、液が一方向に流れるように中央チェンバーに接続さ
れており、残りの流路は、逆方向に液が流れるように、
ポンプ手段から液を受取る形に配置されているならばよ
い。

しかし、仕切りメンバーが、チャンネルの第１の部分
を、共にロータの軸線の回りで実質的に環状に延びる半
径方向内側と半径方向外側の２つの流路に分割している
のが望ましい。

以降においては、添付の図面によって本発明を説明す
る。第１図は従来公知の遠心分離機の一部分の軸方向断
面図であり、第２図は、第１図の遠心分離機のうちの、
本発明によって変形された部分を示す図である。

第１図の従来公知の遠心分離機は、ロータ部分１とロ
ータ部分２がロックリング３によって結合されたロータ
を含んでいる。ロータは駆動軸４によって支持されてい
る。

ロータの内部においてはスライド５があって、これは
軸方向に可動で、環状のガスケット６に当ってシールを
形成したり、そこから離れたりできる。スライド５と上
方のロータ部分１の間には分離チェンバー７が形成され
ており、スライド５と下方のロータ部分２の間には、い
わゆる作動液を収容できるようにされたチェンバー８が
形成されている。

ロータ部分２に形成されているスペース10からチェン
バー８に通じている通路11があり、また、スペース10に
作動液を供給するために供給手段９が配置されている。
チェンバー８の半径方向最外端部からロータ部分２を貫
通してロータ外に通じている絞り通路12がある。

分離チェンバー７の中には組になった円錐形の分離デ
ィスク13が配置されている。これらの分離ディスクは、
いわゆるディストリビュータ14の上に載置されており、
ディストリビュータ14は、ロータの下部において、円錐
形ディスク15と共に、分離チェンバー７への入口16を形
成している。

ディストリビュータ14の上方部分はロータの中の中央
スペースを包囲しており、この中央スペース中に、ロー
タの中で分離される成分の混合物の供給のための静止の
パイプ17が延びている。

分離チェンバーの中の、セットになったディスク（図
では数個のディスク13だけを示す）の頂部では、ディス
ク13よりも厚くて分離チェンバーの中でディスク13より
も半径方向外側に少し長く延びる円錐形のトップディス
ク18が載置されている。ディスク18は、ロータ部分１と
共に２つのチャンネル部分19a,19bでなるチャンネルを
形成しており、また、分離ディスクの外側エッジとほぼ
同じ半径方向レベルにおいて貫通孔20を有している。チ
ャンネル部分19aはロータの軸線と実質的に平行に延び
ており、一方、チャンネル部分19bはロータの軸線と角
度をなしている。

ロータの上方部分においてディスク18は、半径方向内
方に向けて延びる２つの環状フランジ21,22を有してい
て、これらフランジは相互間にチェンバー23を形成して
いる。上側のフランジ22はフランジ21よりも半径方向内
方により長く延びている。上側のフランジ22の上方にお
いて上方のロータ部分１は、内方に向いた環状フランジ
24を有し、この環状フランジ24は、最も下の環状フラン
ジ21よりも半径方向内方に幾分長く延びている。環状フ
ランジ24,22の間にはスペース25が残されていて、この
スペース25は、チャンネル部分19a,19bを経て分離チェ
ンバー７に連通している。

ロータ部分１の最上部とそれによって支えられている
環状フランジ24の間には、中央チェンバー26が形成され
ていて、この中央チェンバー26は、環状フランジ24を貫
いている規制開口27を経てスペース25と連通している。

前述した入口パイプ17はパイプ28を支えており、この
パイプ28は入口パイプを包囲していて、下端において
は、いわゆる掻き取りディスク29を支えている。掻き取
りディスク29は、前述したチェンバー23の中に配置され
ている。

パイプ28それ自体は、それを包囲するパイプ30を支え
ており、パイプ30は下端において掻き取りディスク31を
支えている。掻き取りディスク31は、前述した中央チェ
ンバー26の中に配置されており、このディスクの回りに
配置された幾つかのチャンネル32を有していて、このチ
ャンネル32は、環状チャンネル33を経て出口管34と連通
している。出口管34には止め弁35が配置されている。

掻き取りディスク31は、そのチャンネル32のうちの１
つまたは幾つかにおいて、規制開口36を有していて、こ
の規制開口36は、したがって、中央チェンバー26と止め
弁35の間を延びている接続部分からの規制された出口を
構成している。

前述した掻き取りディスク29は、掻き取り用のチャン
ネル37を有しており、これらチャンネル37は環状チャン
ネル38を経て出口管39に連通している。出口管39には、
その中を通って流れるある種の液が他の液を何がしか含
んだ場合にそれを検出するための、ある従来の種類の検
出手段40が配置されている。

検出手段40と止め弁35の各々に、コントロール装置41
が、接続ライン42,43を介して接続されている。

上述した遠心分離機は、油、例えば燃料用の重油の浄
化、たとえば水や固形粒子の分離に用いられ、約100℃
に加熱されたこれら成分の混合物が遠心分離機のロータ
に供給されるが、それは、管17を通り、そこからはチャ
ンネル16を経て分離チェンバー７へ流入する。

この段階においては、スライド５とロータ部分２の間
のチェンバー８は作動用水で満たされているので、スラ
イド５はガスケット６に押圧されている。少量の作動用
水が、孔12を経て常にチェンバー８から流出するが、そ
れに相当する量の新しい作動用水が供給手段９から連続
的に供給されている。

分離チェンバー７の中において、分離された油はロー
タの中央へ動き、チェンバー23に入り、そこからは掻き
取りディスク29によって、チャンネル37,38を経て出口
管39へ送出される。半径方向内方へ向いた環状フランジ
21は、分離された油の分離チェンバーからのオーバフロ
ー出口を形成しているので、分離チェンバー内の液レベ
ルは、環状フランジ21の内側エッジの位置によって決ま
る。

分離された油は、トップディスク18とロータ部分１の
間のチャンネル部分19a,19bの中においてもロータの中
央へ動く。油はチャンネル部分19aから中央のスペース2
5に入るが、ここでは、自由液面が、分離チェンバー７
と同じレベルに形成される。

ある量の油が、環状フランジ24にある規制開口27を経
て中央チェンバー26に流入する。そこから油は掻き取り
ディスク31により、チャンネル32,33を経て出口管34、
そして止め弁35へ送出される。止め弁35はスタート位置
では閉となっていて、したがって、チャンネル32,33お
よび出口管34が満液になった後は、もはや油は出口管34
を通して流れることがない。しかし、掻き取りディスク
31は中央チェンバー26から油を汲み出し続け、その油
は、掻き取りディスクのチャンネル32のうちの１つの中
である距離だけ入った所にある規制開口36を通して流出
する。規制開口36を通って流出した油は、スペース25に
入るが、そこの液面に変化を生ぜしめることはなく、そ
こから再び規制開口27を経て中央チェンバー26に流入す
ることとなる。

中央チェンバー26から常に油が汲み出されることによ
り、中央チェンバーの中の自由液面は、出口管34にある
止め弁35が閉になっているときに、スペース25の中の自
由液面よりも半径方向で外側のレベルに保たれる。

ある運転時間の後、分離チェンバーの半径方向外側部
分の中に分離された水が蓄積して、油と水の間の界面が
分離チェンバーの中のレベルＡに位置するに至ったとき
には、出口管39を通して流出する分離された油の中にあ
る程度の水が同伴し始める。検出手段40が、これを検出
し、コントロール装置41に信号を送る。コントロール装
置41の働きによって止め弁35は開となり、所定の時間開
状態に保たれる。この期間に、分離された水は、分離チ
ェンバー７から、チャンネル部分19a,19bを経てから環
状フランジ24にある流量を決定する規制開口27を通って
流出し、その流出量は、分離チェンバーの中の油と水の
界面がレベルＢへ移動することになるような量である。

止め弁35が閉となった後には、この段階で中央チェン
バー26、スペース25およびチャンネル部分19a,19bの中
にあった水は、分離チェンバーへ逆流し、それから、油
が、トップディスク18にある貫通孔20を通り、上述のス
ペースを図示のレベルまで再び満たす。

上述のようにして、分離された水は、分離チェンバー
７から間欠的に取り出される。分離チェンバーの中で分
離された固形の粒子は、原則としてはより少ない回数で
排出されるべきである。それは、時々、作動用水の供給
手段９からの供給を中断することによって達成される。
そこでコントロール装置41は、例えば、分離チェンバー
の中の油と水の間の界面がレベルＡに達したことを示す
信号がこの装置に４回来るごとに、止め弁35は閉のまま
とし、その代りに供給手段９への作動液の供給を時々中
断するようにプログラミングされていればよい。そのよ
うにすれば、スライド５が軸方向下方へ動き、スライド
がガスケット６の間に開いた隙間を生ぜしめる。分離さ
れた固形物と所望の量の水とがそのとき、分離チェンバ
ー７から、この隙間と、ロータ部分２において隙間より
も半径方向外側にあるポートを経て流出する。

第２図は、第１図の遠心分離機の一部分において、１
つの環状の仕切りメンバー44が設けられていることを示
している。仕切りメンバー44の円筒形の部分は、チャン
ネル部分19a（第１図）を、半径方向内側の流路45（第
２図）と半径方向外側の流路46（第２図）に分割してお
り、一方、仕切りメンバー44の平らな部分は、スペース
25（第１図）を、前記の内側の流路45と連通する下側の
室25a（第２図）と、前記の外側の流路46と連通する上
側の室25b（第２図）に分割している。

仕切りメンバー44はなお、半径方向内側の部分を有
し、その部分は、環状フランジ24の半径方向内側にあっ
て、軸方向にはそのフランジを過ぎて延びる短い円筒形
をないしている。仕切りメンバー44のこの部分は、掻き
取りディスク31にある規制開口36よりも、ロータ軸線か
らの距離が大きい位置にある。それにより、掻き取りデ
ィスク31から規制開口36を経て流出する液が、下側の室
25aに供給されることが保証される。

したがって、第２図の遠心分離機の運転の間には、掻
き取りディスク31により、液が常に中央チェンバー26か
ら規制開口36を経て下側の室25aへ送出される。そこか
ら液は、さらに流路45を経て、仕切りメンバー44の下端
へ流れ、この下端を回って向きを変え、流路46を逆方向
に流れ、規制開口27を通って中央チェンバー26へ戻る。
このような液の流れが、出口管34にある止め弁35（第１
図）が閉になっているときでも維持されるので、分離チ
ェンバー７から液によって同伴されてチャンネル部分19
bを経てチャンネル部分19a（第１図）に来る固形物がチ
ャンネル部分19aの中で分離され沈着することが防止さ
れる。そのような同伴される粒子は掻き取りディスク31
によって、中央チェンバー26、チャンネル32、規制開口
36、下側の室25a、流路45,46および規制開口27という流
れの回路を循環させられ、液の中に浮遊を続け、遅かれ
早かれこの流れの回路から流出する液の中に同伴され
る。その液の流出は、止め弁35が開になったときに出口
管34を経るか、または分離チェンバー７から分離された
スラッジを排出させるためにスライド５が軸方向に動か
されたときチャンネル部分19bを経るか、のいずれかに
よって起る。

止め弁35が閉になっているとき、循環している液に同
伴された粒子の一部分が、仕切りメンバー44の下端にお
いて分離され、遠心力により、チャンネル部分19bを経
て分離チェンバー７に戻されることはあり得る。

上述においては、掻き取りディスク31が、分離された
比較的重い液をロータから排出させるように配置されて
いる遠心分離機について本発明を説明したが、本発明
は、ロータにある出口が、分離された比較的に軽い液の
ための中央の出口と、分離された固形物および分離され
た比較的に重い液のための周囲の出口の２つだけである
遠心分離機の場合であっても、用いられて有利である。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】懸濁液から固形分を分離するための遠心分
   離機であって、中央部と周辺部を有する分離チェンバー
   （７）を形成するロータと、前記ロータ内に中央チェン
   バー（26）とチャンネルとを備え、前記チャンネルは２
   つの端部を有し、これらの端部の一方の端部は前記中央
   チェンバー（26）に連通し、他方の端部は前記分離チェ
   ンバー（７）の周辺部分に連通しており、前記チャンネ
   ルの第１のチャンネル部分（19a）は前記中央チェンバ
   ー（26）の近傍に位置して実質的にロータ軸に平行に延
   び、第２のチャンネル部分（19b）はロータ軸に斜め
   に、前記第１のチャンネル部分（19a）から前記分離チ
   ェンバー（７）の周辺に延びており、さらに、前記ロー
   タの運転中に前記中央チェンバー（26）から液を汲み出
   して前記チャンネルを経て前記中央チェンバー（26）内
   に至る液の流れを確立するポンプ手段（31）を備えた遠
   心分離機において、 前記ポンプ手段（31）が、液を前記中央チェンバー（2
   6）から汲み上げて、前記チャンネル内の、前記分離チ
   ェンバー（７）に連通するチャンネルの他方の端部より
   内方の位置へ戻し、前記第１のチャンネル部分（19a）
   と、中央チェンバー（26）と、ポンプ手段（31）とから
   なる汲み上げられた液の再循環流を、前記チャンネル内
   の、前記他方の端部より内方に位置する部分に確立する
   ことを特徴とする遠心分離機。
2. 【請求項２】液を中央チェンバー（26）から汲み出し、
   チャンネルの第１のチャンネル部分（19a）と第２のチ
   ャンネル部分（19b）が互いに連通するチャンネル内の
   部分に送出するようにポンプ手段（31）が配設されてい
   る、請求項１記載の遠心分離機。
3. 【請求項３】ロータが、チャンネルの第１のチャンネル
   部分（19a）において、この第１のチャンネル部分（19
   a）が少なくとも２つの互いに平行な流路（45、46）に
   分割され、これらの流路の一方の流路（46）だけが中央
   チェンバー（26）に接続されるように構成され配置され
   た仕切りメンバー（44）を有し、ポンプ手段（31）が、
   液を中央チェンバー（26）から汲み上げて他方の流路
   （45）に送出するように配置されており、液が中央チェ
   ンバー（26）から前記他方の流路（45）を経て、前記中
   央チェンバー（26）に向って前記の一方の流路（46）に
   沿って流れる、請求項１または２記載の遠心分離機。
4. 【請求項４】仕切りメンバー（44）がチャンネルの第１
   のチャンネル部分（19a）を、半径方向内側の流路（4
   5）と半径方向外側の流路（46）に分割している、請求
   項３記載の遠心分離機。
5. 【請求項５】仕切りメンバー（44）が実質的に環状であ
   る、請求項４記載の遠心分離機。
6. 【請求項６】ロータの中にさらに１つの仕切り（24）が
   あって、この仕切り（24）が、チャンネルの第１のチャ
   ンネル部分（19a）の中の一方の流路（46）から中央チ
   ェンバー（26）を分離し、そして少なくとも１つの規制
   開孔（27）を有しており、仕切りメンバー（44）と前記
   仕切り（24）とは、ロータの中で、前記チャンネルの第
   １のチャンネル部分（19a）の中の前記の一方の流路（4
   6）と連通する、半径方向内側に向って開く上側の室（2
   5b）を形成しており、さらに、前記仕切りメンバー（4
   4）が、ロータの中で半径方向内方へ、ロータの運転中
   における前記上側の室（25b）と前記他方の流路（45）
   内の自由液面のレベルよりも内側まで延びている、請求
   項３、４または５記載の遠心分離機。