JP3144541B2 - 遠心分離機のスラッジ排出検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心分離機のスラ
ッジ排出検知方法に関し、さらに詳しくは、分離板型遠
心分離機のスラッジ排出を確実に検知できる方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】分離板型遠心分離機は、高速回転による
大きい遠心力下で、しかも積層した分離板の大きい沈降
面積を有しているため、液中の微粒固形分を高精度で分
離除去するのに適し、多くの産業分野で利用されてい
る。特に船舶用ディーゼル機関の燃料油及び潤滑油の清
浄に多く用いられている。

【０００３】本発明でいう分離板型遠心分離機とは、回
転体内に截頭円錐形の金属薄板からなる分離板を、回転
体の軸方向に少間隙を有して多数積層して装着した遠心
分離機を意味する。ここで分離板型遠心分離機のスラッ
ジ排出機構について図面に基づいて説明する。本発明に
おけるスラッジとは、回転体内に堆積し、そして排出さ
れる固形分，水分及び油分の混合物を意味する。

【０００４】図３及び図４は、それぞれ分離板型遠心分
離機のスラッジ排出を行う弁シリンダの開閉状態を示す
図である。図３は弁シリンダを閉にして、スラッジを堆
積中の状態を示す図、図４は弁シリンダを開にして、ス
ラッジを排出中の状態を示す図である。

【０００５】図において、２０は高速回転する回転胴、
２１は作動水の作用で回転胴２０内を上下に摺動して、
回転胴の上部に固着される回転体蓋２２の底部周縁に装
着されるパッキン２３に頂部が当接又は離隔して排出孔
２９を開閉する弁シリンダである。２４は原液案内筒２
５の周囲に軸方向に多数積層される截頭円錐形の分離板
である。２６は回転胴２０の外周下部に回転胴の半径方
向に摺動可能に装着されるパイロット弁である。

【０００６】以上の構成からなる分離板型遠心分離機の
スラッジ排出機構の作用について説明する。原液案内筒
２５によって分離室内下部に導入された原液は、高速回
転する回転胴２０の遠心力の作用で分離され、比重の重
いスラッジ分は分離板２４の下面に沿って半径方向の外
向きに移動し、分離室の最外径部に堆積する。この間、
閉弁作動水が閉弁水圧室２７内に導入され、遠心力がこ
の閉弁作動水に作用して高い圧力を発生し、弁シリンダ
２１を上方に押し上げ、パッキン２３に圧接してシール
している。

【０００７】原液の処理量及びそのスラッジ含有量か
ら、スラッジの堆積量が所定量になる時間を判断し、こ
の時間になればタイマーにより開弁作動水を開弁水圧室
２８に導入する。遠心力が、この開弁作動水に作用する
ことで圧力が発生し、この圧力がパイロット弁２６を遠
心力に打ち勝って半径方向の内向きに移動する。この移
動により、パイロット弁２６のシールが破れ、閉弁水圧
室２７内部の作動水は瞬時に外部に流出する。

【０００８】この結果、弁シリンダ２１は下降し、パッ
キン２３のシールは破れ、堆積していたスラッジは排出
孔２９から、相当の流速で排出される。この後、直ちに
開弁作動水の供給は停止されるので、パイロット弁２６
は元の位置に戻りパッキンをシールし、閉弁水圧室２７
に作動水が充満するため、弁シリンダ２１は上方に押し
上げられ、パッキン２３はシールされる。

【０００９】以上説明したスラッジ排出機構から分かる
ように、スラッジ排出のしくみは微妙な作動であること
が分かる。例えば、カルシウム濃度が高くスケールを発
生し易い水質のものを作動水として用いた場合には、作
動水ラインが閉塞し、開弁作動水の供給量が相対的に少
なくなり、パイロット弁２６が作動しなくなれば、スラ
ッジは排出されないし、あるいは、パイロット弁自体が
機械的に作動不良の場合も同じ結果になる。以上のよう
に、原因によらず、スラッジが排出されないまゝ長時間
運転した場合には、次のような２次的な問題を起こすこ
とになる。

【００１０】堆積したスラッジを排出しないで長時間運
転した場合には、遠心力による圧密作用でスラッジは凝
結して排出孔２９からの排出は困難になり、遠心分離機
の運転を停止しての分解作業が必要な事態になる。ま
た、堆積したスラッジが凝結して流動性が無くなった場
合には、回転胴内部の重量分布のアンバランスによる異
常振動発生の原因にもなる。従って、分離板型遠心分離
機においては、スラッジ排出孔からスラッジが正常に排
出されているかどうかを常時正確に検知することが、安
定運転に不可欠な運転管理と言える。

【００１１】従来、このスラッジの排出を検知する方法
として、図５の原理図に示される方法が使用されてい
る。すなわち、回転軸３１の一方の端部にスラッジ排出
孔２９から噴出するスラッジが衝突して回動する受板３
２をアーム３３を介して固着し、他方の端部には固着す
るレバー３４を介してコイル状のスプリング３５を取付
け、このスプリング３５の張力を調整ネジ３６で調整
し、前記受板３２の回動角度が、スラッジの噴出速度に
比例して回動するよう調節する。従って、この回転軸の
回転角度と回転している時間を電気的に測定することに
より、間接的にスラッジの排出状況を検知している。

【００１２】ところが、この方法は機械式のため故障が
起こり易く、例えば次のような不具合が発生することが
ある。すなわち、腐食性のあるスラッジが高速で噴射し
て受板３２に衝突するため、可動部分へのスラッジの固
着や、機械内部へのスラッジ侵入により、ベアリングや
スプリング等に腐食あるいは損傷を発生したり、また電
気回路にはスラッジの侵入に起因する絶縁不良，接触不
良等が発生することがある。以上の例から分かるよう
に、この検知方法は信頼性が高い方法でないことが分か
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の従来
技術の問題点に鑑みてなされたものであって、分離板型
遠心分離機のスラッジ排出を非機械式で確実に、且つ信
頼性高く検知する方法を提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の要旨とするところは、回転胴内の案内筒の回
りに軸方向に多数積層した分離板を有し、前記案内筒か
ら原液を導入して、遠心力によりスラッジを分離して、
前記回転胴内に装着される弁シリンダを作動水の導入で
軸方向に摺動して排出孔を開閉して前記スラッジを排出
する分離板型遠心分離機において、前記回転胴の底部に
固着される竪軸をギヤを介して駆動する横軸の回転数の
減少速度を測定して、前記スラッジの正常排出を検知す
ることを特徴とする遠心分離機のスラッジ排出検知方法
にある。

【００１５】本出願人は、前記課題を解決するため鋭意
開発に努めた結果、次の事実を発見するに至った。すな
わち、分離板型遠心分離機においては、排出孔からスラ
ッジを排出時に回転体の回転数が５％前後低下すること
である。これは高速で回転している内部流体の排出によ
るエネルギー損失のためと推定されるが、スラッジ排出
時には、再現性よく回転体の回転数が低下する現象が確
認された。本発明は、この現象をたくみに利用して開発
するに至ったのである。

【００１６】さらに本発明は、次の事実に基づいても成
されている。第１には、分離板型遠心分離機が多く用い
られる船舶上においては、陸上と異なり電源周波数の変
動が大きく定常時では定格の±５％であり、瞬時では定
格の±１０％もあることである。

【００１７】第２には、分離板型遠心分離機は、電動機
によりフリクションクラッチを介して駆動されるが、フ
リクションクラッチの経時的摩耗の進行とともに、回転
数も変化することである。従って、回転数の絶対値の測
定値のみの判断では、スラッジ排出の正確な検知は不可
能であり、スラッジ排出時の回転数の時間当たりの減少
速度（割合）を測定して、正常排出かどうかを判断する
必要がある。

【００１８】

【発明の実施の態様】以下図面に基づいて、本発明の実
施の態様について説明する。図１は本発明を実施した分
離板型遠心分離機の全体組立図、図２はスラッジ排出を
判断するに必要な動作タイミングチャートである。まず
図１において、１は駆動用の４極の誘導電動機であり、
フリクションクラッチ２を介して横軸４と接続してい
る。

【００１９】横軸４には、大径のスパイラルギヤ３が取
付けられており、このスパイラルギヤ３が、竪軸６に取
付けられているピニオン（図示なし）に歯合して、竪軸
６を増速回転する。竪軸６は、上下の軸受で垂直に軸支
されており、回転胴等からなる回転体７は、この竪軸６
の頂部に固着されて、竪軸と同じ高速で回転する。８は
横軸５の回転数を測定する近接センサであり、横軸４の
軸受の近くに突設される検知突起９を検知して回転数を
測定する。ここで横軸４の回転数を測定するのは、比較
的回転数が1500〜1800rpm と低く、測定が容易のためで
ある。

【００２０】次に正常排出かどうかを判断する方法につ
いて、図２の動作タイミングチャートに基づいて説明す
る。まず、回転数低下がスラッジ排出工程中かどうかを
判断する。これには、弁シリンダの開弁作動水供給の信
号がＯＮかＯＦＦかによって確認する。ＯＮの期間でし
かも弁シリンダの開放時間Ｔ（通常は0.5 秒以下) 当た
りの回転数低下速度；(rpm 1 - rpm 2) ／Ｔを演算し
（rpm 1:低下前回転数，rpm 2:低下後回転数）、この回
転数低下速度が基準値以上であれば正常な排出とし、回
転数の低下が無い場合、或いは有っても基準値に達しな
い場合は、排出不良として異常信号を出力する。仮に、
回転数低下割合が、基準値に達しない場合でも、弁シリ
ンダの開弁作動水供給の信号がＯＦＦの場合は、スラッ
ジ排出以外の原因による回転数低下と判断し（無視）、
異常信号は出力しない。なお、本判断システムは、その
信頼性を高めるための自己診断機能有している。すなわ
ち通常あり得ない回転数(2500rpm 以上) が入力された
場合、並びに回転数入力信号が不安定な場合には、本シ
ステムの故障と認識しねシステム全体の作動を中断して
いる。以上のように、本発明は、分離板型遠心分離機に
おけるスラッジ排出時の回転体の回転数低下という現象
を巧みに生かして、成されたものであって、非機械式で
あるため、従来のような外的要因に基づく作動不良の発
生が無く、信頼性の高い方法である。

【００２１】

【発明の効果】以上の構成と作用を有する本発明によれ
ば、分離板型遠心分離機のスラッジ排出を、高い信頼性
でもって確実に検知できるので、スラッジ排出不良によ
る種々の問題発生を未然に防止できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図１：本発明を実施した分離板型遠心分離機の全体組立
図。 図２：スラッジ排出動作タイミングチャート。 図３：弁シリンダを閉にしてスラッジ堆積中の状態を示
す図。 図４：弁シリンダを開にしてスラッジ排出中の状態を示
す図。 図５：従来のスラッジ排出検知方法。

【符号の説明】

１；電動機、２；フリクションクラッチ、３；スパイラ
ルギヤ、４；横軸、５；ギヤポンプ、６；竪軸、７；回
転体、８；近接センサ、９；検知突起、２０；回転胴、
２１；弁シリンダ、２２；回転体蓋、２３；パッキン、
２４；分離板、２５；原液案内筒、２６；パイロット
弁、２７；閉弁水圧室、２８；開弁水圧室、２９；排出
孔、３１；回転軸、３２；受板、３３；アーム、３４；
レバー、３５；スプリング、３６；調整ネジ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B04B 1/18 B04B 11/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転胴内の案内筒の回りに軸方向に多数積
   層した分離板を有し、前記案内筒から原液を導入して、
   遠心力によりスラッジを分離して、前記回転胴内に装着
   される弁シリンダを作動水の導入で軸方向に摺動して排
   出孔を開閉して前記スラッジを排出する分離板型遠心分
   離機において、前記回転胴の底部に固着される竪軸をギ
   ヤを介して駆動する横軸の回転数の減少速度を測定し
   て、前記スラッジの正常排出を検知することを特徴とす
   る遠心分離機のスラッジ排出検知方法。