JP3451697B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠心分離機に係り、特
に、コンクリート原料としての細骨材の水分安定化に適
用し得る連続式遠心分離機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、固液分離に用いる一般的な連
続式竪形遠心分離機を示す。

【０００３】図示するように、遠心分離機１は、回転す
る円錘状バスケット２内にこれと同芯で且つ同一方向に
回転するスクレーパ３を有する。スクレーパ３は駆動軸
４に取り付けられて直接的に回転駆動され、バスケット
２は同じ駆動軸４により図示しない変速機構を介して若
干減速回転される。バスケット２の内面には比較的薄い
多孔のスクリーン５が取り付けられる。スクレーパ３の
上端には筒状の被処理物供給口６が設けられ、被処理物
供給口６にはケーシング７に固定された被処理物供給管
８が上方から挿入される。

【０００４】被処理物供給管８から供給される被処理物
は遠心力によってスクリーン５の内面に分散し、それに
沿って滑りながら下方に移動する。このとき被処理物は
その液分がスクリーン５のスリットを通過することによ
りケーキとなって下方のケーキ吐出口９から吐出され
る。スクレーパ３はスクリーン５の内面に付着する脱水
ケーキを順次掻き落とすと共にスクリーン５に被処理物
を次々と付着させて分離乃至脱水作用を促進する。スク
レーパ３とスクリーン５との間には比較的狭い隙間が設
けられ、脱水ケーキはその隙間に沿って脱水されながら
移動することになる。スクレーパ３は具体的には、円錘
状ロータ１０の外面にらせん刃１１を一体的に設けて構
成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、均質化され
た高級コンクリートを連続的に製造する要求があり、そ
れに伴い材料に用いる細骨材の表面水分管理が特に重要
となっている。ここで細骨材とは、粒大の大部分が５mm
以下の川砂、海砂、砕砂等の砂又は砂利のことである。
この細骨材に含まれる水分は産地、種類等によって非常
にばらつきがあり、これらを調整して一定の水分量を含
む均質な細骨材を連続的に得ることが望まれる。

【０００６】しかしながら、上記従来の遠心分離機を用
いて細骨材の連続処理を行おうとすると、細骨材が一般
的な被処理物に較べ堅くて固まり易く、また粒径も大き
いことから、スクレーパやスクリーンに摩耗が生じた
り、これらの間の隙間で細骨材即ち脱水ケーキが移動で
きない等の問題があり、上述した遠心分離機を用いて細
骨材の水分安定化を図ることはできなかった。

【０００７】そのため、このような細骨材の処理は従来
バッチ式によって行われていた。これはコンクリートミ
キサの内側に貼られたスクリーン乃至金網の中に細骨材
を供給し、所定時間かけて遠心分離を行い、油圧機構ス
クレーパ等で残った細骨材即ちケーキ層を剥ぎ取って排
出するサイクルを繰り返すものである。しかしながらこ
の方式では、処理された細骨材を連続的に得ることは不
可能である。

【０００８】そこで、上記課題を解決すべく創案された
本発明の目的は、細骨材の連続処理を行うことができる
遠心分離機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る遠心分離機は、回転可能に支持され、内面
に細骨材等の被処理物を遠心脱水するためのスクリーン
が設けられた円錘状バスケット内にこれと同芯で回転す
る胴体を設け、胴体外面にそれより径方向外方に突出す
るスクレーパ部材を着脱自在に設け、上記スクレーパ部
材の先端から上記スクリーン内面までの間隔を、上記ス
クリーン内面に上記被処理物の粒大より大きい厚さの脱
水ケーキ層を形成させる大きさに設定し、上記スクレー
パ部材の先端部に、上記スクリーン内面に形成された上
記脱水ケーキ層を掘り起こすための鋤部材を設けたもの
である。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、スクレーパ部材とスクリー
ンとの間に形成される脱水ケーキ層は所定の層厚を有
し、脱水ケーキ層がその層厚方向と垂直にせん断的に滑
ることで脱水ケーキは順次移動する。これによりスクレ
ーパ部材とスクリーンとの間で脱水ケーキを移動させる
ことができ、細骨材の連続処理を行うことが可能とな
る。またスクレーパ部材が摩耗してもそれのみで交換可
能となり、ランニングコストの低減化が図れる。さら
に、鋤部材が脱水ケーキ層を間欠的に掘り起こすことで
固形化を未然に防止し、同時に脱水ケーキの入れ替わり
を促進する。

【００１１】

【実施例】以下本発明の好適実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１２】図２は、本発明に係る遠心分離機の全体を
示す側断面図である。竪形の遠心分離機１は基台１２上
に防振ゴム１３を介して据え付けられ、その中央部が円
筒状フレーム１４によって区画形成され、フレーム１４
の上部には円錘状カバー１５を構成する上部ケーシング
１６及び下部ケーシング１７がそれぞれ取り付けられ、
フレーム１４の下部にはホッパー１８が取り付けられ
る。フレーム１４の側部には架台１９が取り付けられ、
架台１９上には遠心分離機１を駆動させるためのモータ
ー２０が載置される。モーター２０は一対のプーリ２１
及び複数のベルト２２を介して、フレーム１４及びカバ
ー１５内にその中心線に沿って回転可能に支持される駆
動軸４を回転駆動させる。

【００１３】図１も参照して、駆動軸４の上部には円錘
状の胴体２３が取り付けられる。胴体２３の外面には、
周方向に等間隔で八つのスクレーパ部材２４がボルト２
５により着脱自在に取り付けられる。（図４参照）この
スクレーパ部材２４が、従来のスクレーパ３（図１０）
同様、スクリーン５内側にて細骨材からなる脱水ケーキ
を掻き取る。スクレーパ部材２４は、胴体２３への取付
部となる取付板２４ａに、径方向外方に突出する四枚の
掻取刃２６が上下等間隔で一体的に設けられて構成され
る。

【００１４】掻取刃２６は炭素鋼、 SUS材等を用いて平
板状に形成され、その先端は掻取抵抗が少なくなるよう
アール状に形成される。（図３参照）またその先端には
超硬チップが貼られ、耐摩耗性の向上がなされている。
掻取刃２６は取付板２４ａに傾斜して設けられ、その傾
斜方向は、胴体２３の回転方向（図中矢印で示し、上か
ら見た時計回り方向である）前方が上とされる。これに
より、胴体２３が回転すると、掻取刃２６がスクリーン
５内面に付着する脱水ケーキ層の表層部を実質的に掻き
取って順次下方に送ることになる。

【００１５】図３に詳細に示すように、掻取刃２６の先
端にはさらに径方向外方に突出する鋤部材２７が一体的
に設けられる。図４も参照して、この鋤部材２７は、対
向位置にあるそれぞれの掻取刃２６に対称的に設けられ
ると共に、掻取刃２６の位置が一段下がると回転方向前
方に位置が一つずれるよう配置される。鋤部材２７は五
角形の平板状とされ、回転方向前方の辺部が掻取刃２６
から最も突出される。

【００１６】図１及び図２に示すように、胴体２３の上
端部には、周方向に列設された複数の支持板２８を介し
て筒状の被処理物供給口６が同芯に設けられる。被処理
物供給口６には上部ケーシング１６に固定される被処理
物供給管８が上方から挿入される。この挿入長さはそれ
程長くなく、また被処理物供給管８は被処理物供給口６
に緩く嵌合された状態となり、それらの間には僅かな隙
間が存在する。被処理物供給管８の挿入端部即ち下端部
には、被処理物供給口６の内壁に沿って下方に突出する
掻取部材２９が設けられる。また被処理物供給管８の上
部はラッパ状に形成されて被処理物を上方から受け入れ
る。

【００１７】一方駆動軸４には、胴体２３と同一方向に
且つそれに対し若干減速回転されるバスケット２が図示
しない変速機構を介して取り付けられる。バスケット２
は、上面及び下面が開放された略円錘台形状に形成さ
れ、その側面部は桟部材３０が略格子状に配列されるこ
とにより形成される。バスケット２の内側面即ち桟部材
３０の内側には、比較的厚い多孔のスクリーン５が取り
付けられる。スクリーン５は例えば厚さ６mm程度とさ
れ、その材質には SUS材等が採用され、それが比較的強
度を有することから、円周方向に延出する桟部材３０は
縦方向の中間に一本設けられるのみである。

【００１８】掻取刃２６の先端とスクリーン５内面とは
離間されており、その離間距離ｈは、スクリーン５内面
に十分な層厚を有する脱水ケーキ層を形成させる５〜１
５mm程度に設定される。これは従来のスクレーパ３とス
クリーン５との間に設けられた離間距離に比べ大きな値
である。

【００１９】また胴体２３及びバスケット２の底部も離
間され、この隙間によりケーキ吐出口９が全周に亘り形
成される。ケーキ吐出口９の下方には、フレーム１４に
固定支持された断面Ｌ字状の固定コレクター３１が設け
られる。固定コレクター３１は、図５に示すように、バ
スケット２の底部を囲繞するようリング状に形成され、
その側壁の一部は開口されてこれによりケーキ排出部３
２が形成され、ケーキ排出部３２の外側には、排出ケー
キをサイクロン状に落下させるためのサイクロンシュー
ト３３が設けられる。

【００２０】尚、３４は潤滑油の供給管であり、４１は
スクリーンを通過した分離水の出口である。

【００２１】次に実施例の作用について説明する。

【００２２】図２に示すように、被処理物としての細骨
材は、被処理物供給管８の上方で散水スプレー３５によ
り加水され、10〜30％程度の水分を含む湿り砂の状態に
された後に被処理物供給管８から供給される。次いでそ
の細骨材は被処理物供給口６からバスケット２内、即ち
胴体２３とスクリーン５内面との間の空間に供給され
る。そして細骨材は遠心力（３００Ｇ程度）で径方向外
方に追いやられ、掻取刃２６先端とスクリーン５内面と
の間でその離間距離に等しい（５〜１５mm程度）厚さを
有する脱水ケーキ層を形成する。

【００２３】この層をなした脱水ケーキにおいて、スク
リーン５付近の脱水ケーキには層厚分の重量によるスク
リーン５との大きな遠心摩擦があり、よってそれは比較
的遅い速度でスクリーン５内面を滑りながら下方に移動
する。このことから逆に、スクリーン５の摩耗は最少限
に抑えられる。また掻取刃２６の掻き取りにより表層部
は比較的速い速度で移動される。それらの間の中間部分
には、層自体に下方へのせん断滑りがあり、これによっ
てその部分の脱水ケーキは移動することになる。従っ
て、全ての脱水ケーキが移動することになり、細骨材の
連続処理を行うことが可能となる。尚、掻取刃２６とス
クリーン５との間隔は、例えば粘土質の細骨材を扱う場
合は小さく、また例えば砕砂のようなものを扱う場合は
大きく設定する。

【００２４】スクリーン５は厚く強度があり、比重の重
い細骨材を用いた場合でもその変形は防止される。また
掻取刃２６の先端には超硬チップが貼られており、掻き
取りによる摩耗も抑えられる。またもし仮に摩耗して交
換する必要が生じても、スクレーパ部材２４がそれのみ
の単体で交換可能なのでランニングコストを低減でき
る。スクレーパ部材２４とスクリーン５との間には十分
な間隔があり、当然ながら細骨材の詰まりが生じること
はない。

【００２５】尚、上記実施例の変形として、例えば掻取
刃２６を取付板２４ａに着脱自在に取り付けてもよく、
また細骨材の種類等に応じて掻取刃２６やスクレーパ部
材２４の数を変更してもよい。スクリーン５は、例えば
セラミック製とすることも可能である。

【００２６】図６には、スクレーパ部材２４と胴体２３
外面との間に介設された調節ライナ３６の一例が示され
ている。これは掻取刃２６の先端からスクリーン５内面
までの間隔、即ち脱水ケーキ層の層厚を調節するための
もので、これにより掻取刃２６が摩耗した場合でも、調
節ライナ３６の枚数、厚さ等を変えることで間隔を所定
値に保持できる。また或いは、細骨材の種類による層厚
の調節、変更も容易に可能となる。

【００２７】上記脱水ケーキ層において、細骨材の砂の
種類によっては特に固まりやすいものがあり、スクリー
ン５内面で焼物の如く硬質となり移動しなくなることが
ある。細骨材を扱う場合、それのなす脱水ケーキ層によ
ってケーキろ過をある程度行う必要があり、それが硬質
化して滞留すると水を通過させなくなり脱水不良となっ
てしまう。これに対しては、スクレーパ部材２４と脱水
ケーキ層との回転差を利用して、鋤部材２７が脱水ケー
キ層を間欠的に掘り起こすことで固形化を未然に防止
し、同時に脱水ケーキの入れ替わりを促進する。また掘
り起こした部分には、回転してきた次の掻取刃２６が砂
を付けることで層厚が一定に保たれる。鋤部材２７は細
骨材の場合は勿論、固まりやすい結晶体や一般固形物等
の場合にも非常に有効で、例えば図７に示すように、従
来のスクレーパ３の径方向外側の先端部に取り付けても
同様な効果をもたらす。尚、鋤部材２７の形状としては
上記以外にも様々な変形が考えられる。

【００２８】さて、スクリーン５内面の脱水ケーキは順
次下方に移動しながら遠心脱水され、５％程度の水分を
含むケーキとなってケーキ吐出口９から固定コレクター
３１に吐出される。この吐出速度は比較的速く（20〜40
m/s）、吐出ケーキは固定コレクター３１の側壁に沿っ
て旋回し、速度エネルギをもってケーキ排出部３２から
排出される。ここで排出されたケーキはサイクロンシュ
ート３３の側壁に沿ってサイクロン状に旋回しながら落
下し、その下方のホッパー１８で集められた後に払い出
される。

【００２９】従来の遠心分離機においてはこのような固
定コレクター３１はなく、これがないと吐出ケーキがフ
レーム１４やホッパー１８内壁に付着してそれが泥ダン
ゴの如くある程度の大きさとなり、そのうちの大きいも
のから剥がれて払い出されるため時間的な均質化、即ち
粗粒率を一定に保つことが難しくなってしまう。本実施
例では吐出ケーキの速度エネルギを有効に利用し、吐出
ケーキを固定コレクター３１で捕集してサイクロンシュ
ート３３の一箇所に集めると同時に、攪拌しつつサイク
ロン状に落下させることで付着を防止し、且つケーキの
時間的な均質化を図ることができる。

【００３０】図８にはこれに関連する変形例が示されて
いる。この例においては、完全なリング状のコレクター
３７がバスケット２の底部に一体的に取り付けられてい
る。これによりコレクター３７はバスケット２と共に回
転されることになる。コレクター３７の内壁には凹凸タ
イルが貼設されて耐摩耗性がより高められている。また
フレーム１４に設けられた支持部３８には、コレクター
３７の内壁に付着する吐出ケーキの表層部を掻き取るた
めのコレクター掻取部材３９が取り付けられる。コレク
ター掻取部材３９はその基端部に設けられる長孔４０に
より径方向にスライド可能とされ、基端部からは径方向
内方に延出されてその延出端部がコレクター３７の内壁
に回り込むコ字状に形成される。コレクター３７の内側
壁に対向する部分が掻取部４１を形成し、掻取部４１は
コレクター３７の内側壁から所定距離離間される。また
掻取部４１には、耐摩耗性を向上するため超硬チップが
貼られている。ここでは前記と異なり、サイクロンシュ
ート３３は設けられない。

【００３１】ケーキ吐出口９からの吐出ケーキはコレク
ター３７に捕集されるが、このときコレクター３７とバ
スケット２とが同一回転数であることから殆ど速度差な
くコレクター３７内に移動するのみである。この付着ケ
ーキはコレクター掻取部材３９に掻き取られそこから下
方に落下するが、掻取部４１とコレクター３７とが所定
距離離間されることで付着ケーキの表層部のみが掻き取
られる。よってコレクター３７内壁と付着ケーキ間の滑
りは殆どなく、コレクター３７の摩耗は未然に防止され
る。特にコレクター３７は比較的大きなもので（直径60
cm程度）、コストの点からもそれの摩耗、交換サイクル
をできる限り長期とすることが望ましい。この例では付
着ケーキの表層部のみを掻き取るよう構成したので、コ
レクター３７の摩耗防止と共に、コレクター掻取部材３
９の摩耗をも抑えることができ、しかもコレクター掻取
部材３９はスライド可能で、摩耗量に応じた隙間の調節
が可能となっている。よって上記効果に加え、ランニン
グコストを一層低減することが可能となる。

【００３２】また吐出ケーキがコレクター３７に速度差
なく移動し、コレクター掻取部材３９が付着ケーキの表
層部のみを掻き取るため、付着ケーキに比較的衝撃を加
えず柔らかく掻き取ることができ、イオン交換樹脂等の
壊れやすい被処理物を扱う遠心分離機にも極めて有効で
ある。

【００３３】次に掻取部材２９の作用について説明す
る。運転中において被処理物供給管８からは湿った細骨
材が連続的に供給されるが、仮に掻取部材２９がないと
すると、被処理物供給管８の下端部直下に位置する被処
理物供給口６の側壁に砂が徐々に付着し、そのまま運転
するとやがてはその側壁に沿ったドーナツ状の閉塞壁
（ブリッジ）ができてしまう。この閉塞壁によって細骨
材の供給は妨げられ、細骨材が被処理物供給管８と被処
理物供給口６との間の隙間を通って外に洩れてしまい、
供給が正確に行えないと同時に上部ケーシング１６及び
下部ケーシング１７内部を著しく汚してしまう。

【００３４】掻取部材２９はこれを防止するためのもの
で、運転中において被処理物供給口６の側壁に付着する
砂を常に掻き取っている。これにより細骨材の供給を正
確に行え、ケーシング１６、１７内部の汚損を防止する
ことができる。勿論この掻取部材２９は、一般的な遠心
分離機にも有効である。

【００３５】図９は、係る遠心分離機１を用いて細骨材
の連続処理を行った場合の試験結果を示す。このグラフ
において縦軸には通過率（％）、横軸にはふるい寸法
（mm）がとってあり、グラフ中の点線は標準粒度の上限
及び下限を示し、実線は遠心分離を行う前の細骨材、一
点鎖線は分離後の細骨材をそれぞれ示す。分離前と分離
後とでできる限り一致するのが望ましいが、結果はそれ
らがほぼ一致しており、幾つかの実験においても粗粒率
の変化は分離前後で 0.2以内にとどまっている。尚、分
離前の細骨材は含水率8.02％、分離後は4.93％である。
この結果によっても、係る遠心分離機１は細骨材の連続
処理を良好に行い得るものであることがわかる。

【００３６】尚、以上述べてきた実施例は単なる一例に
すぎず、当業者によって様々な変形や変更が可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３８】（１）細骨材の連続処理を行うことが可能
となる。

【００３９】（２）摩耗の際の調節、交換が可能で、ラ
ンニングコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠心分離機の一実施例を示す要部
拡大側断面図である。

【図２】図１に示される遠心分離機の全体を示す側断面
図である。

【図３】掻取刃及び鋤部材を示す要部拡大平面図であ
る。

【図４】掻取刃及び鋤部材の配置関係を示す平面図であ
る。

【図５】固定コレクター及びサイクロンシュートを示す
平面図である。

【図６】調節ライナを示す要部拡大側断面図である。

【図７】従来のスクレーパに設けられた鋤部材を示す側
面図である。

【図８】コレクター及びコレクター掻取部材を示す側断
面図である。

【図９】係る遠心分離機を用いて細骨材の連続処理を行
った場合の試験結果を示すグラフである。

【図１０】従来の遠心分離機を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 遠心分離機 ２ バスケット ５ スクリーン ６ 被処理物供給口 ８ 被処理物供給管 ２３ 胴体 ２４ スクレーパ部材 ２７ 鋤部材 ２９ 掻取部材 ３１ 固定コレクター ３２ ケーキ排出部 ３３ サイクロンシュート ３６ 調節ライナ ３９ コレクター掻取部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松木 弘幸 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川 島播磨重工業株式会社 豊洲総合事務所 内 (56)参考文献 特開 昭59−66367（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−4256（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−106647（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B04B 3/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能に支持され、内面に細骨材等の
   被処理物を遠心脱水するためのスクリーンが設けられた
   円錘状バスケット内にこれと同芯で回転する胴体を設
   け、該胴体外面にそれより径方向外方に突出するスクレ
   ーパ部材を着脱自在に設け、上記スクレーパ部材の先端
   から上記スクリーン内面までの間隔を、上記スクリーン
   内面に上記被処理物の粒大より大きい厚さの脱水ケーキ
   層を形成させる大きさに設定し、上記スクレーパ部材の
   先端部に、上記スクリーン内面に形成された上記脱水ケ
   ーキ層を掘り起こすための鋤部材を設けたことを特徴と
   する遠心分離機。
2. 【請求項２】 上記円錘状バスケットの上部に、上記被
   処理物に加水する散水スプレーが設けられた請求項１記
   載の遠心分離機。
3. 【請求項３】 上記スクレーパ部材と上記胴体外面との
   間に上記スクレーパ部材の先端から上記スクリーン内面
   までの間隔を調節するための調節ライナが介設された請
   求項１記載の遠心分離機。
4. 【請求項４】 上記胴体が、その軸心方向の一端に筒状
   の被処理物供給口を有し、該被処理物供給口には固定側
   に取り付けられた被処理物供給管が所定の長さ挿入さ
   れ、該被処理物供給管の挿入端部には、上記バスケット
   内に向かって所定長さ突出する掻取部材が設けられた請
   求項１記載の遠心分離機。
5. 【請求項５】 上記胴体が、その軸心方向の一端に筒状
   の被処理物供給口を有し、上記バスケットが、上記被処
   理物供給口と軸心方向反対側に吐出ケーキを捕集するた
   めのコレクターを一体的に有し、該コレクターの内壁よ
   り所定距離離間させて、該内壁に付着する吐出ケーキの
   表層部を掻き取るためのコレクター掻取部材を固定側に
   設けた請求項１記載の遠心分離機。
6. 【請求項６】 上記バスケットのケーキ吐出方向外方に
   吐出ケーキを捕集するための固定コレクターが設けら
   れ、該固定コレクターが、上記バスケットのケーキ吐出
   側端部に沿って形成されると共にその一部が開口されて
   なるケーキ排出部を有し、該ケーキ排出部の外側に、排
   出ケーキをサイクロン状に落下させるためのサイクロン
   シュートが設けられた請求項１記載の遠心分離機。
7. 【請求項７】 回転可能に支持されたスクリーン内にこ
   れと同芯で回転するスクレーパを設けた遠心分離機にお
   いて、上記スクレーパの径方向外側端部に上記スクリー
   ン内面に付着した脱水ケーキを掘り起こすための鋤部材
   を設けたことを特徴とする遠心分離機。