JP3323496B2

JP3323496B2 - デカンタ遠心分離機用膨脹形ダム

Info

Publication number: JP3323496B2
Application number: JP50513892A
Authority: JP
Inventors: ダブリュー．キャルドウエル、ジョン
Original assignee: アルファラバルセパレーションインコーポレーテッド
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-10-07
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: EP0586382A1; EP0586382B1; DE69132060D1; JPH06507338A; DK0586382T3; WO1992021445A1; DE69132060T2; CA2110820C; CA2110820A1; US5257968A; ES2146210T3

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はデカンタ遠心分離機に係る。特に本発明は分
離された固形物と分離液体の特性を変えるようにデカン
タ遠心分離機内の液位を制御することに関する。この排
出物の特性の制御は遠心分離機の作動中になされる。

本発明の背景デカンタ遠心分離機の液の深さはこの遠心分離機の順
調な作動に特に関係する。この事実は遠心分離液が“高
位溢出”状態で作動しているときに特にいえることであ
る。この高位溢出状態は遠心分離機の容器内の液面が固
形物堰面のラジアル方向内方にある時に生ずる。

高位溢出状態にあるデカンタ遠心分離機の作動上の特
性はAmbLer氏の米国特許第3172851号及びLee氏の米国特
許第3795361号の中で種々の形態で記述されている。上
記AmbLer氏の装置に於いては、液体層が固形物排出に目
論見どおりの水力学的な助けをさせるように固形物ダム
が固形物排出堰に形成されなければならない。Lee氏の
装置の構成においては、コンベアの軸部から突出する仕
切板が遠心容器内の固形物層を貫通してシールし、遠心
圧力ヘッドが分離された固形物排出についてコンベアを
助成する様にせねばならない。

固形物表面と液体堰面との間のラジアル方向の相対差
は高位溢出状態を作るのに用いられ、デカンタ遠心分離
機の作用、性能を制御するのに用いられる。然し乍ら、
高位溢出作用のパラメータに対する精緻な制御が屡々要
求されている。

高位溢出状態にあるデカンタ遠心分離機作動の起動時
において遠心分離機が安定作動に達するためには固形物
層が容器内に累積されなければならない。

AmbLer氏及びLee氏両方の形式の遠心分離機は共に固
形物堰が液体堰のラジアル方向外方にあるのが典型的で
あるので供給液体混合物が安定状態に達する前の起動時
には固形物堰を越えて排出されてしまう。この状態はダ
ム即ちシールが再形成されるまでは洗滌時においても発
生する。安定状態作動に再び達するためのダムとかシー
ルの再形成には運転者の細心の注意を必要としその結果
遠心分離機運転時間に実質上ロスを与えることになる。

又、固形物排出ポートからの液体排出は通常はあって
はならないものとされている。

LaMonTagne氏の米国特許第4573370号には遠心分離機
への供給率に基づく色々な条件下で働くデカンタ遠心分
離機の液体排出堰が開示されている。この特許において
は、液体排出用の堰板に堰面を寸断するノッチ様のもの
がある。流率が低い時には固形物排出堰のラジアル方向
外側に位置するノッチを通して液体が排出される。流率
が通常の作動状態における様に高い時には、液体排出堰
を越える流れは、固形物排出堰のラジアル方向内方の容
器内の液位を充分越え、高位溢出状態となる。

従って、このLaMonTagne特許では流速を起動時作動特
性の制御に用いて固形物排出ポートからの液体の排出を
防ぐ様にしている。

Leeのデカンタ遠心分離機は固形物排出を助けるため
仕切板周縁と容器壁面とにより形成された環状通路を通
して固形物を導くと云う遠心力圧力ヘッドを作り出すも
のである。この圧力ヘッドはデカンタ遠心分離機の作
用、特に濃縮作用に関し実質上改善すると云うことが分
かっている。Lee形遠心分離機は“搬送困難”な種類と
して知られている。“搬送し難い”これらの固形物は一
般には翼式コンベアだけによるデカンタ遠心分離機では
排出出来ず満足な分離をなすためにはポリマ等を使用せ
ねばならない。

Lee形デカンタ遠心分離機の作動の或る条件において
は排出固形物の濃度制御が難しい。排水の濃縮に於いて
は、固形物濃縮率４％までの固形物を一様に作る事が可
能である。又一様に８％以上の固形物濃度を作ることも
可能である。然し乍ら４％と８％との間において一様な
固形物濃度を作るのは難しい事が多い。この難しさは液
位を正確に制御し、供給率変動と供給固形物濃度変動の
調節が不可能である事に起因する。

高位溢出条件に於けるLee形デカンタ遠心分離機の作
動は排水の濃縮には最も有利であると分かっていた。然
し固形物濃度が常に20％以上の脱水形作動に於いても高
位溢出条件は同様な有利さがあるとされている。

遠心分離機内に膨脹形ダムを用いることに依り液体−
液体分離をなすことは知られている。この様な膨脹式ダ
ムはSHARPLESの米国特許第3179334号に開示されてい
る。然し液体−液体分離はデカンタ遠心分離機の液体−
固体分離とは違った動作特性及びパラメータを有する。
デカンタ形遠心分離機の動作においては遠心分離機内の
液の深さはその遠心分離機を満足に動作させ、そして分
離された固形排出物と分離液体の特性を制御する点にお
いて屡々重要となる。液体−液体分離において液の深さ
の変更は液体澄明度を制御するために液体と液体との界
面を見出すのに有用である。

別々な排出物の堰面のラジアル方向の差の働きとして
の液体−液体形分離に用いる遠心分離機の作動と比較し
て液体−固形物形分離に用いるデカンタ遠心分離機の作
動との違いはこれら２つの形式の遠心分離機の作動特性
及び作動のパラメータの違いとして現れる。次の説明は
Lee形デカンタ遠心分離機を参照してこれらの差の若干
についての概略の説明である。

遠心分離機の１つの作動特性は遠心分離機容器内にあ
る密度小な物質（代表的には液体）と密度大な物質（液
体固体どちらでも）との間の境界面の位置である。液体
−液体形分離に於いては、この境界面は比較的はっきり
としていると考えられる。然しデカンタ形遠心分離機に
おいては境界面がはっきりと見えるかどうかは分からな
い。液体−液体遠心分離機のこの境界面の位置は分離さ
れている２つの液体の密度の比と、排出されている２つ
の物質のための堰面の回転軸からの相対的距離との関数
である。Lee形デカンタ遠心分離機における界面の位置
は（固形物濃度は容器内の色々なラジアル方向位置で変
わるが）液体と固形物との間の密度差、堰面のラジアル
方向距離の差、容器内への供給率、供給物質の固形物濃
度、容器に対する翼式コンベアの差速、容器の回転速
度、及び固形物の圧縮度の関数である。

デカンタ遠心分離機への供給率の変動は上記境界面位
置変化及び固形物排出の特性変化とになる。供給率の増
大は典型的には境界面を内方へ移動することになる。液
体−液体形分離における供給率の変動は排出特性の変動
或いは境界面の移動とは実質上ならない。

液体−液体分離において軽い液体用の堰面をラジアル
方向内方へ移動すること（即ち重い液体用排出堰に対し
液面を上昇すること）は上記境界面がラジアル方向外方
へ移動することになる。然し重、軽両方の液体の流率は
上記堰の位置変更によっては影響されない。Lee形遠心
分離機において液体堰面をラジアル方向内方へ移動した
時は境界面はラジアル方向外方へ移動し、固形物排出流
率は固形物濃度の減少と共に増大する。この変化は液体
レベルが固形物排出堰より上になることにより遠心圧力
ヘッドが増加する作用によるものである。遠心圧力ヘッ
ドの増大は固形物排出にコンベアを大いに助けることに
なり、固形物排出流が早くなる。排出物における固形物
濃度も減少する。と云うのは固形物供給が一定の割合で
そして大きな流率で排出する場合は、遠心容器内に残る
固形物の量が減少するからである。分離ゾーンにおける
この遠心圧力ヘッドの増大及び固形物濃度の減少の結
果、境界面は移動する。

デカンタ遠心分離機と液体−液体分離機とのこれら作
用の相異はこれら２つの遠心分離機が構造に於いても、
又物理的原理の相異による作用に於いても異なる事に由
来すると考えられる。液体−液体形分離機はLee形デカ
ンタ遠心分離機に於ける軽い液体用排出堰の相対的位置
の変化に基づく様な補助的排出力はもたない。

茲に案出された構造と従来型構造との間の類似点があ
ってもこれらは本発明を何ら推考せしめるものではない
事は明らかであろう。

本発明の概略説明本発明は回転形の固形物容器と翼式コンベアとを有す
るデカンタ遠心分離機に係る。代表的なデカンタ遠心分
離機の容器は筒状部分と１端部の截頭円錐形部分とより
成る。このデカンタ遠心分離機は液体と固体物との混合
物を含む供給物質を分離し澄明な液体と固形物と液体と
の濃縮された混合物とを別々に排出しようとするもので
ある。遠心分離機の液体排出ポートの近くに固形物排出
堰に対して液体−排出堰のラジアル方向位置を遠心分離
機運転中連続的に変える手段を設ける。この連続的に変
える手段は環状の膨脹形ダムを含む。この環状ダムの膨
脹の大きさを制御して容器内の液位を変え遠心分離機か
らの相対的排出特性を変える手段が設けられる。

本発明は容器の筒状部から截頭円錐部へと濃縮された
固形物のみのアンダフロー用の環状流路を形成するた
め、そして更に上述したLee特許に開示された様な遠心
力圧力ヘッドによる排出補助体を造るために容器内の濃
縮された固形物内に入り込む環状の仕切板を含むのが好
ましい。又、本発明は上記膨脹形ダムに隣接した別々な
外部堰面構造体を含んで遠心容器を回転する電力を節減
する様にしてもよい。本発明で考える他の種々な変型に
ついては後述することとする。

図面の簡単な説明本発明を説明するためここに現在好ましいと考えられ
る態様の図面を示す。然し本発明はここに示された細部
までは限定していない事を理解すべきである。

図１は本発明によるデカンタ遠心分離機の断面図であ
る。

図２は図１の拡大図であり、本発明の膨脹式ダム構造
の細部を示す図である。

図３は本発明の第２実施例を示す断面図である。

図４は図３に示す実施例の別の断面図である。

図５は本発明の第３実施例の断面図である。

図６〜16は本発明による遠心分離機の別の実施例の略
図である。

図17は本発明による遠心分離機の更に別の実施例の断
面図である。

図18は図17の18−18線で破断した断面図である。

図19は本発明による遠心分離機の更に別の実施例の断
面図である。

図20は図19に示す実施例における第２の状態を示す断
面図である。

実施例各図面において同様な部材は同じ番号を付して示し、
図１、図２においてはデカンタ遠心分離機は一般に10で
示す。図１に示す様にデカンタ遠心分離機10は容器12と
翼式コンベア14とを有する。翼式コンベア14はコンベア
の軸部16に取付けられた一連の羽根を有する。この翼式
コンベア14は容器12内で容器に対し差速をもって回転し
容器内面に沿って分離された固形物（図示せず）を円錐
形部分即ち斜面部18の方へと押し進める。斜面部18の先
端には固形物排出口即ち開口20がありこの開口20には堰
面がある。容器の前方の軸端板22は固形物排出口20とは
反対の容器端に設置せられる。図２に示す様に容器の軸
端板22は液体排出口24を含みこれには液体排出堰板26を
有する。本デカンタ遠心分離機の動作は固形物排出口20
から放出される固形物の濃度の関数として制御される。
粘度計30又は同等のものがこのデカンタ遠心分離機10の
ケーシング28の放出シュート内に設置される。この粘度
計30は排出固形物の粘度或いは其の他のパラメータを測
定し信号をコントローラ32へと送る。コントローラ32は
次に遠心分離機の他の部品へと信号を送り、コンベア14
の回転速度、デカンタ遠心分離機10への送給率、膨脹形
ダム構造体36の膨脹等を制御し、動作特性を変更する。
或いは又粘度計30を排出液体の粘度、混濁度、或いは他
のパラメータを測定する様に設け、これらをコントロー
ラ32へと送る様にしてもよい。

図１に示す様に仕切板34は通常コンベアの軸部16に取
り付ける。この仕切板34は容器12の内壁至近に向かって
半径方向に拡がり、そして通常は斜面部18へと連接する
連接部近くに配置される。仕切板34はLee氏の米国特許
第3795361号記載に基づく様に作動させる。容器の軸端
板22に隣接して膨脹形ダム構造体36が設けられる。本発
明の膨脹ダム構造の構成要素は別の図面を参照しつつ以
下に詳述する。

図２には本発明により案出された膨脹形ダム構造体36
の１実施例の断面を示す。膨脹形ダム構造体36は容器の
軸端板22内の液体排出口24に隣接して設置せられる。容
器の軸端板22には１つ以上の液体排出口24を設けるのが
一般である。図示された膨脹形ダム構造体36は環状に連
続しており、容器12及びコンベア14の長手方向中心軸38
を周る。堰板26は容器の軸端板22の外面に取付けられダ
ムの潰れた状態即ち収縮状態のダム構造体36の位置より
半径方向外側位置をとる。収縮したダム構造体36は低位
溢出形運転となるようにするのが好ましい（即ち、液体
堰面が固形物排出堰のラジアル方向外方にある）。ダム
構造体36は膨脹形であり、液表面40の相対的ラジアル方
向位置が変化する。液表面40のこのラジアル方向の変化
は膨脹形ダム36の膨張袋部分58の図２の点線位置への膨
脹により生ずる。ダム構造体36のこの膨脹の結果高位溢
出状態となる。

ダム構造体36の膨脹は遠心分離機のヘッドタンク、ポ
ンプ等（図示せず）からの制御用液体の供給により生ず
る。図２に於いて、制御用液体は枕材42を通して注入せ
られる。制御用液体は流路44から注入せられ流路46と連
通する。流路44と46は遠心分離機取付架台の静止部分内
に配置せられる。制御用液体は次に容器の軸端板22に取
付けられた回転構造体内の収集溜り48及び内部流路49へ
と導かれる。制御用液体は収集溜り48、流路49から容器
の軸端板22に広がるラジアル方向に延びた１本以上の流
路50へと導かれる。このラジアル流路50は軸方向流路52
を通して膨張形ダム構造体36に接続される。膨張形ダム
構造体36は容器の軸端板22の内面に接続された装着ブロ
ック54を含む。軸方向流路52の夫々は容器の軸端板22を
通して延び上記装着ブロック54内の流路56と連通する。
この回転部構造体と静止部構造体の接近配置関係は図で
は細かく示してないがこの細部は公知に属すると考え
る。然し、連通構造はクリップ式シール等のシールを含
み、接続部が排出流体で汚されるのを防ぐ。

装着ブロック54には膨脹袋58が取付けられる。この膨
脹袋58は固定円板60により装着ブロック54に固定され
る。この膨脹袋58は一般的にＵ字断面とする。このＵ字
の脚即ち上方への突き出し端にはリップが設けられる。
Ｕの字の底辺はラジアル方向内方へ突出し、排出液体の
堰面を形成する。制御用液体が一連の流路44,46,48,49,
50,52及び56を通して供給されると、膨脹袋58装着ブロ
ック54から（ラジアル方向内方へ）膨脹する。膨脹袋58
の形は膨脹変化し、液面40のラジアル方向位置を内方へ
と移動する。従って膨脹袋58を越えた液面40の位置は排
出口20の固形物堰に対しラジアル方向距離も変化する。

図２に示す膨脹袋58は制御用液体を通流せしめる１つ
以上の漏洩環62を含む。膨脹袋58の膨張、収縮を制御す
るためには膨張袋58へ供給する制御用液体の流率或いは
体積を変化する。制御用液体の量の変化は膨脹袋58の膨
脹量の変化となる。流路44へ供給する制御用液体量の増
加はラジアル方向流路50内に保持される液体ヘッドを増
加する。この液体ヘッドにより生ずる圧力は容器の回転
により生ずる遠心力の結果としてその大きさを増すこと
になり膨脹袋58を膨らます。液体ヘッドの圧力のため、
制御用液体は漏洩環62を通って排出される。圧力が等化
すると、流路44へ流入する流率或いは流量は漏洩環62を
通る流れと等しくなる。制御用液体の流れの減少は膨張
袋の膨脹を減らし、膨脹袋58の相対的ラジアル位置を減
ずることになる。漏洩環62は流路44に流入する制御用液
体の量の変化を膨張袋の膨張の制御パラメータたらしめ
る様にする。

この漏洩環62は流路50,52或いは56に膨脹袋58のラジ
アル方向外方に設ける事が出来る。この変型にあって
は、漏洩環からの排出は容器の外部に排出するのが好ま
しい。膨張袋のラジアル方向で最も内方に漏洩環を設け
ることは膨脹にエアポケットが形成されるのを防ぐ。こ
のエアポケットは膨脹袋58の収縮を阻害する。

図3,4に遠心分離機の別の実施例を10'として示す。こ
の実施例に於いては、容器の前方の軸端板22'は枕材42'
の構造に伴い変形されている。この枕材42'は容器の前
方の軸端板22'に接して直接取付けられている。この変
形装着態様は図1,2に示されているものに比べ枕材42'の
内部に実質的な量の構造物を支持することのない様にす
る。

図３の上方には容器の前方の軸端板22'の内壁に取り
付けられた膨脹形ダム構造体36'を示す。容器の軸端板2
2'にはノッチが形成され、これに膨脹形ダム構造体36の
位置が決められ固定される。この装着はボルト等により
なされる。図３の上方に示す膨脹形ダム構造体36の膨脹
袋58は収縮状態で示す。膨脹袋58は固定円板60により固
定されるが、この円板はボルト64により装着ブロック5
4'に取付けられる。膨脹形ダム構造体36'は容器の前方
の軸端板22'の一連の開口24'の至近に設置せられる。堰
板26'は各開口24'に隣接して容器の軸端板22'の外部に
ボルト66により取付けられる。

図３の下方及び図４詳細図に示す様に膨脹袋58の膨脹
は堰板26'により形成された堰面のラジアル方向へ液位
を上昇するが、なるべくは固形物排出口20（図１参照）
のための堰面のラジアル方向内方位置まで上昇し、即ち
高位溢出状態にすることが望ましい。

ダム構造体36'の膨脹袋58と堰板26'により定められた
堰面との間のラジアル方向の相対的距離は比較的小であ
る。然し乍らこの事は遠心分離機の作用にとっては重要
な意味を持つ。デカンタ型遠心分離機からの排出液体の
接線方向速度は遠心容器の回転に要する馬力の大部分を
決定する。接線方向速度は液体堰面の半径の関数であ
る。堰板がなく容器の軸端板22'に貫通するラジアル方
向寸法が最大の液体排出開口で液体が接線方向に加速さ
れる場合と比べ膨脹形ダム構造体36'に依り決定される
液面と同程度のこの堰板26'の位置はこの遠心分離機動
作に必要とする馬力の大きさを実質的に減少する事にな
る。

膨脹袋58の連続的構造は環状の堰を形成するが不連続
堰構造に勝る効果を発揮する。容器内の液位は一般に堰
面を越える流れの流率の関数である。膨脹形ダム構造体
36及び36'に依り作られる長さの増大した環状堰は不連
続堰板に比べ排出流量制限を少なくする。従って膨脹袋
58に依り形成された堰面を越える液体の高さは連続的堰
板等を同じ流率で越える流れにより作られる高さより比
較的低い。この環状構成はデカンタ遠心分離機10,10'の
液位を制御する能力を更に追加する。又、前方の容器の
軸端板22'の近くの擾乱も減少され分離された固形物が
排出液体の中に戻るのを少なくする。

図４に特に示す様に、制御用液体の供給路が遠心分離
機10'の別の実施例において変型されている。制御用液
体は枕材42'に取付けられたインレットパイプ68を通し
て導入される。このインレットパイプ68は内部チャンネ
ル70と連通し、これは遠心分離機回転部分の収集溜り72
に供給される。制御用液体は次に収集溜り72からラジア
ル方向流路74を経て容器の軸端板22'へと導かれる。ラ
ジアル流路74は軸方向流路76へと通じ、これは制御用液
体を装着ブロック54へ、そして供給流路78を経て膨脹袋
58へと通じる。漏洩環62は図４には示されるが図３には
示していない。漏洩環62は膨脹形ダム構造体36'（又は3
6）の周囲に沿って１つ或いはそれ以上の場所に取付け
られる。制御用液体は漏洩環62を経て液面40からの液体
排出流中へと流し込まれる。膨脹袋に含まれる漏洩環62
の数は設計上の問題として決められるが遠心分離機の規
模及び好ましい作動特性より設計される。

図５には本発明に依り作動されるデカンタ遠心分離機
の第３の実施例を10″として示す。この実施例において
は遠心分離機10″は３つの相の物質、即ち２相の液体と
１相の固体物質を排出しようとして考えられたものであ
る。図５に示す遠心分離機10″の１部分は２相の液体の
排出を示す。（本書において単に“液体”、“固形物”
と称するのは遠心力の付与の結果、供給液体から分離さ
れ、遠心分離機から排出される物質を指す。）典型的に
は液体は固形物より密度が小であり、そして供給固形物
中の或る割合を占める分離されてない固形物を含む。２
種の液体の説明としては供給物質内の２つの液体間にそ
の密度に差があると云うことである。遠心力付与はこれ
ら２つの液相間の分離を生ずる。この分離とは軽い液体
と重い液体の排出とがある事を以って定義する。重い物
質は典型的には固形物と称される。この固形物質は通
常、固形物と液体との混合物であり、“重い相”と称さ
れる。液体の供給混合物は一般に或る濃度の懸濁された
固形物或いは其の他溶解し得ない物質を含む。これらの
固形物は遠心力付与により濃縮され容器内に濃度の変化
した相或いは混合物を形成する。この混合物は粗い固形
物、細かい固形物及び液体を含む。しばしば液体は固形
物内に随伴している。固形物の密度が様々であり、容器
内でこれら固形物に働く遠心力の程度が様々であるため
に分離された重い層／固形物層の濃度は容器内で様々で
ある。液体から分離されない固形物の濃度及び液相と共
に排出される固形物の濃度も異なる。

遠心分離機10″は軽い液相の放出口に設置された膨脹
形ダム84を含む。この軽い液体は容器の軸端板86に取り
付けられた膨脹形ダム84に固定された膨脹袋82を越え液
面80から流出する。この膨脹形ダム84は図１〜４に示さ
れたものと似ている。然し乍ら、この容器の軸端板86は
より重い液相の排出のために第２の開口が設けられてい
る点が異なる。膨脹形ダム84は円板状部90を持ちこれは
装着ブロック92からラジアル方向外方へと突出する。円
板状部90は重い液体用としての流路88を通して軽い液体
が排出しない様に働くものである。

容器12内の２つの液相の間には界面96が形成される。
図５には容器12の壁の内面に沿って形成された固形物層
98の１部を示す。固形物層98と重い液体との界面は全般
的に実線で示す。然しこの界面は２つの液相間の界面96
より若干明確でない様にされる。固形物98の排出は図１
に示す容器12にある開口20の様な固形物排出堰を越える
様にしてなされる。重い液体はディスク90の下をくぐり
そして容器の軸端板86内に形成された堰面99を越えて移
動する。内部流路100と102とが堰面と重い液体排出口88
との間の連通をなす。

膨脹袋82の膨脹は液面80をラジアル方向内方へと移動
せしめる。このラジアル方向内方への移動は軽い液相と
重い液相との界面96をラジアル方向外方へと移動するこ
とになる。然し、平衡に達すると、２つの液相はその相
対的位置を維持することになろう。容器内の液位の全体
的増加は固形物98へかかる圧力を増加することになる。
今Lee特許の原理のもとに働くとすれば、固形物98の排
出率は、たとえ２つの液相があったとしてもダム84の膨
脹の結果として増加する。然し、重い液体の排出率は膨
脹形ダム84のラジアル方向内方への移動によっては増加
しない。

膨脹形ダムは図５において軽い液体の液位を制御する
ものとして示したが、この構造は重い液体の堰直径を制
御するのにも用い得る。更に膨脹形ダムを各液体排出を
制御するに用い、２つの膨脹形ダムを３つの液相デカン
タに用いる事も出来る。この変型にあっては制御用液体
流路を２系の独立したセットにする事が必要となる。

図６〜16には本発明の膨脹形ダムの種々の変型例を示
す。これらの実施例は図１〜５に示す詳細図より略して
示してある。

図６は制御流路を形成する膨脹形ダムを示す。膨張袋
Ｂは容器壁BW、容器の軸端板BHに隣接して設置せられ
る。排出開口DOがこの膨張袋Ｂに接近して設けられる。
膨脹収縮により生ぜしめられる膨張袋Ｂの相対的移動は
排出口DOを制限することになる。液位はダム自体のラジ
アル方向位置により生ずる位置よりもっと内方へと設定
せられる。堰Ｗは膨張袋Ｂのラジアル方向外方の位置に
於いて、容器の軸端板BHに設けられ、遠心分離機の所要
全馬力を減縮する。

図７に示す実施例は図６において意図されたものの変
型例を示す。膨張袋B'は封をされタイヤのチューブに似
た構成であり、容器の軸端板BHに取り付けられる。膨張
袋Ｂの膨脹は堰面Ｗに隣接した排出開口DOに制限を生ず
る。従って、膨張袋Ｂは液面を所望とするラジアル方向
位置に設定する。

図８は膨脹袋Ｂの別の装着構造を示す。この実施例に
おいては、膨張袋Ｂは前に図示した様にＵ字構造ではな
く、容器の中心線に対し軸方向に延びる延長体を有す
る。

図９は本発明の膨脹形ダムの膨張袋Ｂ用の別の装着構
造を示す図である。この膨張袋Ｂはその両端を容器の軸
端板BHと容器壁BWとに別々の場所に取付けている。

図10は膨脹形ダム用の膨張袋Ｂの別の実施例を示す。
この膨張袋Ｂは折畳み可能なアコーディオン形構造で断
面を示す。膨張袋Ｂの側壁の起伏は起伏のない構造で可
能とするよりも、もっと膨脹形ダムのラジアル方向運動
が出来る様になる（膨張袋の材料には実質的に伸縮性を
必要とするが）。

図11は膨張袋Ｂの装着について更に別の変型を示し、
容器内で容器の軸端板BHに隣接した位置にあるダムＤに
おける第１の流路PW1を膨脹形ダムが閉塞するものを示
す。膨張袋Ｂによるこの流路PW1に対する制限はダムＤ
における次の流路PW2のレベルまで液位を増大せしめ
る。この構成は液位P1が低位溢流にセットされるのが所
望された場合にその起動時点で有用である。PW1からPW2
への流路についての段階増大は高位溢流条件即ち液位P2
に段階増大せしめることになる。

図12は膨張袋Ｂ装着の別の実施例を示す。容器内でダ
ムＤは容器の軸端板BHの堰Ｗとは膨張袋Ｂの反対側に設
けられる。流路PWはダムＤに設けられる。この膨張袋Ｂ
は流路PWを通る液Ｐから堰Ｗへの流れの制限をなす。制
限量は液位を変化する。流率の増加は流路及び膨張袋Ｂ
により形成される膨脹形ダムのラジアル方向レベル以上
に液Ｐを上昇せしめる。

図13は膨張袋Ｂを膨脹する別の手段を示す。この実施
例においては、流入導管COがシールＳを経て容器の軸端
板BH内のチャンネルＣに接続される。メータＭは流入導
管COを通して制御用流体の圧力を制御し、ラジアル方向
に延びるチャンネルＣに供給する。この実施例に於いて
は、制御用流体としてガスが用いられ膨張袋Ｂの膨脹を
制御する。制御用流体としてガスが用いられれば、漏洩
環は不要であろう。

図14は制御用液体供給機構の更に別の実施例を示す。
制御用液体は導管COから容器の軸端板BHに取り付けられ
たリザーバＲへと送給される。リザーバＲ内の制御用液
体の量は膨張袋Ｂ内の圧力及び膨脹を決め、従って液位
を制御することになる。制御用液体は容器の軸端板BHに
設置された漏洩環Ｌを経て流出する。漏洩環Ｌを膨張袋
Ｂでなく容器の軸端板BHの方に設けることは制御用液体
内の粒子が膨張袋Ｂに蓄積されるのを防止することにな
る。膨張袋Ｂの膨脹を変化するためには所要の液位と平
衡に達するまで制御用液体の流率を変える。液位を一定
に維持するために導管COを経る制御用液体の流入は漏洩
環Ｌを経て放出する液体の量と等しくせねばならない。

図15は図14に示す構造の別の実施例を示す。この態様
においてはアコーディオン形の膨張袋Ｂが示されてい
る。送給管Ｆは容器の軸端板BHに装着されたリザーバＲ
へと制御用液体を注入する。上部液を排出する排出管Ｅ
がリザーバＲの制御用液体を除去する。この排出管Ｅは
膨張袋Ｂに所望の膨脹を与えるリザーバＲ内のレベルを
選定する機械的手段（図示せず）によりラジアル方向に
移動せられる。この構成においては漏洩環は不要であ
る。膨張袋Ｂの収縮は排出管Ｅをラジアル方向外方へ動
かしリザーバＲより制御用液体を取り出す事に依り達成
される。膨脹を増大するためには、制御用液体をリザー
バＲに加え排出管Ｅをラジアル方向内方へ動かす。本実
施例に於いては、送給管Ｆからの制御用液体の流入は排
出管Ｅの排出管のラジアル方向レベルまでリザーバＲを
満たしておくだけで充分である。図13及び15に示す実施
例では膨張袋の膨脹を維持するのに静圧力を利用してい
る。他の実施例では漏洩環を徹制御用液体の流れを利用
して膨脹レベルを制御している。

図16は、本発明の実施に用いようとする膨張袋の１実
施態様をB'''でその１部分を示す。膨張袋B'''の上面に
はノッチ群106を設けた突条104がある。膨張袋B'''は上
述のLaMonTagneのU.S特許第4,575,370に開示されている
ノッチ付固定堰によく似た堰面として働かせようとする
ものである。この実施例においては、遠心運動の起動は
送給の流率及び膨張袋B'''の膨脹により制御し得る。こ
の起動は膨脹形ダムの半径ａが排出固形物半径よりラジ
アル方向内方にあり、液体が半径ｂであるノッチ106を
通って流れる。この起動状態は低位溢流液位を作る様に
ものである。通常の流率においては液体排出物が膨張袋
B'''の表面にある突条104を越えて流れて半径ａか或い
はこれ以上の液位を作る。この実施例においては、突条
104は起動時の小流率から通常の流率の運転まで膨脹形
ダムの有効なラジアル方向調節レンジを増大する。

図17と18には本発明の更に別の実施例を示す。

この実施例では遠心分離機10'''は図１〜４に示すの
とよく似た膨脹形ダム110を含む。然し乍ら遠心分離1
0'''は容器112とギヤボックス筐体114に直接取付けられ
た対応する容器の軸端板122とを含む。ギヤボックス筐
体114は容器112とコンベア118との間の回転差速を決め
るギヤ配列或いはその他の構造体116を含む。容器の軸
端板122に隣接するギヤボックス筐体114及びこれに対応
するギヤボックス116はギヤボックス構造体及び遠心容
器が遠心分離機の両端にあるベアリング間に支承せられ
る様にする。従って、枕材142の外側で片持ちされる構
造体の量が実質上減少される。縦型遠心分離機に於いて
も容器の軸端板に隣接してギヤボックスを装備する事が
可能である。然しこの型式の構造にはベアリング１つの
みが用いられるのが典型的である。

図17に示す様に膨脹ダム110の制御用液体は開口144か
ら注入される。この制御用液体は流路146を通して収集
溜り148へと流れる。其の後制御用液体は流路149及び15
0を通り横断流路120をギヤボックス筐体114へと通流す
る。この横断流路120は容器の軸端板122内の別の流路12
4と連通する。其の後、制御液体はラジアル方向流路126
を経て膨脹形ダム110に至る。制御用液体は入口開口144
を通って流入したその体積に基づく圧力により膨張袋12
8の膨脹高さを決める。

ギヤボックス筐体114及びその対応ギヤボックス116を
支承する能力は容器の軸端板122の外周に堰板が取付け
られてないことから生ずるものである。

従ってギヤボックス筐体114は容器の軸端板122に直接
取り付けることが出来る。横断流路120は容器の軸端板1
22に対してはシール132により、ギヤボックス116の側壁
134に対してはシール136によりシールされる。ポンド液
面138からの液体は膨脹形ダム110を越え軸方向開口140
へと導かれる。この軸方向開口は容器の軸端板122を通
って延びるラジアル方向排出開口152と連通する。

以前では、容器の軸端板に直接ギヤボックスを取り付
けるには液がギヤボックス筐体の外部においてラジアル
方向レベルに設定されることが必要とされていた。容器
直径とギヤボックス筐体、直径との関係は容器の液の全
体深さを屡々制限していた。或いは、堰板を容器内部に
設置し、容器の軸端板等内に液体を導く事が必要とされ
た。容器内の堰板取り付けは液の調節性を制限する。と
云うのは、液位をリセットするのに容器の軸端板の除去
が必要だからである。膨脹形ダムが遠心分離機の作動中
可調であり、且つ容器内に設けられていると云うことは
容器内の液をギヤボックス用筐体のラジアル方向内方に
位置せしめられる様にする。

容器の軸端板122内のラジアル排出開口152の流路を図
18に特に詳細に示す。

軸方向排出口群140が遠心分離機10'''の回転軸即ち中
心線の周りに配置されている。排出液体が液面138を出
て膨脹形ダム110を越えて行く時の流れは開口140を通る
軸方向流れである。然しこの排出液体は容器112と容器
の軸端板122の回転により回転成分をも含む。容器の軸
端板122の回転方向は154と番号をつけた矢印で図18に示
す。排出液体が開口140を出た時、この流れは遠心分離
機10'''の中心線からラジアル方向外方へと移動する。
然し乍ら、液体の接線方向速度は開口140の半径におけ
る容器の速度である。液体が流路152を通りラジアル外
方へと進むとき容器の軸端板122の接線方向速度はその
半径の増加と共に増加する。従って液体の速度は容器の
回転より遅くなる。液体の容器に対するラジアル方向の
相対的な流れは図18において矢線156で示す。

図18に示す様に、排出開口152は遠心分離機10'''の中
心線から延びる半径158に対し斜めにされている。軸方
向の排出開口140群は半径158に沿って横たわり液体排出
の最初の位置を決定する。排出液体の流れは流路152の
側壁160に衝突しない様に指向されるが反対側の側壁162
には衝突する。液体が側壁160に衝接するとすると、こ
の液体は容器の回転を遅らせ、回転に必要とする力を増
加させることとなる。液体流路156は液体が側壁162に沿
って流される場合、容器の軸端板122の回転を必ずしも
増加するとは限らないが、実質的ラジアル方向流路に基
因して必要となる所要電力の増加はこの流路152の構造
により排除される。

図19及び20には本発明により意図される膨脹形ダムの
更に別の実施例を有する遠心分離機10''''を示す。今ま
で説明して来た実施例夫々においては、膨張袋の膨脹は
この側壁に当る流体の高さを増すことになる。従って、
膨張袋の膨脹は液の高さの増加により、膨張袋により大
きな軸方向の力を与える事になる。膨脹形ダムに依り生
じた液のラジアル方向の変化の範囲を大きくしようとす
れば、膨張袋に対する軸方向の力を制限する様に膨脹の
レベルを多段階にする必要がある。

図19に於いて、遠心分離機10''''は膨脹形第１ダム17
0を第２ダム172のラジアル方向外方に設け、この第２ダ
ムも膨脹形構造にしてある。両方のダム構造体170,172
共容器の軸端板176に取付けられた装着ブロック174上に
設置してある。容器の軸端板176は遠心分離機10'''から
液体を排出するための流路178群を有する。起動時或い
は有る動作条件のもとでは液180からの液体は装着ブロ
ック174の開口182を通り、ダム170を過ぎ、そして排出
流路を通る様に指向される。この形式の動作において
は、液180のラジアル方向位置は排出流路178に隣接する
堰板184の高さの関数として決定され、流路182に隣接す
るダム170の膨脹によりその流れの制限が与えられる。

図20に示す様に、膨脹形ダム170に依り生ぜしめられ
る流路182を通る流れの制限は液180のレベルが第２膨脹
形ダム172のラジアル方向位置まで上昇する程大きい。
液180がこの第２レベルに達すると、制御は主としてダ
ム172の膨脹の作用としてなされる。然し乍ら図19及び
図20に示される構成は流路182を通りそして且つ第２ダ
ム172を越えて流れることに依り満足に働くことを注目
すべきである。この点に関し、ダム170は、堰板184のレ
ベルからダム172のレベルまで液のラジアル方向位置を
制御するに必要とする全膨脹を限定しつつ働く膨脹弁と
して働くのである。

又、ここに開示した膨脹形ダムは容器内に取付けられ
るが、この膨脹形ダムは容器の外部で容器の軸端板に隣
接して置くことも出来ることに注意すべきである。この
別態様の構成は堰板を別々にする必要をなくする。

本発明は本発明要旨から離れずに他の特定な形態でも
実施でき、従って本発明要旨としては上述説明ではなく
請求の範囲記載の方を参照すべきである。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−167468（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−86951（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−36848（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3179334（ＵＳ，Ａ) 欧州特許186761（ＥＰ，Ｂ１) 英国特許出願公開2233258（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B04B 1/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）長手方向軸の周りに回転する容器に
して、各々堰面を有する固形物排出口群を有する容器、（ｂ）上記容器内で回転する様に同軸に装架された翼式
コンベアにして、中央軸部から容器の内壁に隣接する位
置まで一連に延びる翼を有するコンベア、（ｃ）供給混合物を上記回転する容器内に送給する送給
手段にして、容器の回転が該送給された混合物に遠心力
を与え、該混合物を密度に基づき固形物の層と液体の層
との別々の層に分離する送給手段、（ｄ）上記容器と上記コンベアとを互いに異った速度で
回転する手段にして、上記コンベアの翼が上記分離され
た固形物層を固形物排出口へ向かって移動し、該固形物
層を該排出口より排出する様にする手段、（ｅ）上記容器に取付けられた容器の軸端板にして、該
容器の軸端板は開口群を有し、該開口群が分離された液
体層の液体排出口を形成する容器の軸端板、（ｆ）環状の膨脹し得る袋の形態で上記容器の軸端板近
くにおいた膨脹手段にして、該膨脹手段は上記液体層の
容器からの排出のラジアル方向位置を変える事により上
記固形物層排出の特性を変える様にしている膨脹手段、とを具備してなることを特徴とするデカンタ遠心分離
機。
【請求項２】上記翼式コンベアに取付けられ、該コンベ
アから上記容器の内壁の至近位置までラジアル方向外方
へと延びる環状仕切板にして、該仕切板は容器に対する
コンベア回転の差速により固形物層物質のみを該仕切板
を通過せしめて上記固形物排出口へと至らしめる様、固
形物層のための制限流路を形成した事を特徴とする請求
の範囲第１項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項３】上記膨脹手段は液体排出のラジアル方向位
置を固形物排出口の堰面位置のラジアル方向内方位置へ
と変える様にした事を特徴とする前記請求の範囲第１項
或いは第２項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項４】上記膨脹手段は容器の軸端板の内側に取付
けられた装着ブロック、該装着ブロックに固定されたブ
ラッダ、及び上記膨張袋の膨張を制御するために、制御
用液体を該装着ブロックへと導く手段を有していること
を特徴とする前記請求の範囲第1,第２又は第３項に記載
のデカンタ遠心分離機。
【請求項５】上記膨張袋内に少く共１つの漏洩環を備
え、該漏洩環は上記制御用液体を膨張袋から流出せし
め、該膨張袋内の制御用液体の圧力の関数として容器か
らの液体層排出のラジアル方向位置を変える制御手段を
備えた事を特徴とする前記請求の範囲第1,第2,第３或い
は第４項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項６】上記容器からラジアル方向内方に突出し、
且つ中に開口を有する環状仕切板を備え、上記膨脹手段
が容器から液体排出開口への流れを制限することを特徴
とする前記請求の範囲の何れかに記載のデカンタ遠心分
離機。
【請求項７】上記環状仕切板には前記開口の更にラジア
ル方向内方に第２の開口を設け、第１開口を通流する流
れを制限する上記膨脹手段の膨脹が該第２開口のラジア
ル方向位置への容器内液位を生じ、そして該仕切板の第
２開口が固形物排出口の堰面のラジアル方向位置より内
方の位置にあることを特徴とする前記請求の範囲第６項
に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項８】上記膨脹手段が容器の軸端板に取付けられ
たリザーバ手段を有し、該リザーバ手段は膨脹袋へ供給
する制御用液体を受け入れる様にし、該リザーバ手段内
の制御用液体のレベルが膨張袋の膨脹量を制御すること
を特徴とする前記請求の範囲の何れかに記載のデカンタ
遠心分離機。
【請求項９】上記膨脹手段が、上記リザーバ手段に上記
制御用液体を供給する供給管と該リザーバ手段から制御
用液体を抜き取る排出管とを備え、該リザーバ手段内の
上記制御用液体のレベルが膨張袋内圧力及びその膨脹を
調節することを特徴とする前記請求の範囲第８項に記載
のデカンタ遠心分離機。
【請求項１０】上記膨脹袋がＵ字状であり、このＵの字
の底縁にノッチ列を有する不連続の突条があり、該突条
のラジアル方向位置はノッチのラジアル方向位置より内
側にあることを特徴とするデカンタ遠心分離機。