JP3547685B2

JP3547685B2 - 遠心分離装置

Info

Publication number: JP3547685B2
Application number: JP2000094638A
Authority: JP
Inventors: 篤山澤
Original assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Current assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001276665A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体中の不純物を分離するために用いられる遠心分離装置に関するものである。本発明の遠心分離装置は、例えば自家発電用内燃機関や船舶の主機関であるディーゼル機関などで使用される鉄粉あるいはアルミの粉等の導電性のある不純物が混じった潤滑油等の清浄化に使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
自家発電用内燃機関や船舶のディーゼル機関などで使用される潤滑油の清浄化のために、遠心分離装置が使用されている。この遠心分離装置は、回転する容器の内部に潤滑油を導入し、比重の違いによって油中の物質であるスラッジを分離するものである。分離されたスラッジは、容器内の内周壁に堆積していく。
【０００３】
高速回転する遠心分離装置の容器内部にスラッジが堆積したことを外部から検出することは困難であった。このため、従来は、スラッジの排出をタイマーで定めた一定時間ごとに規則的に行なうこととしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の遠心分離装置におけるスラッジの排出作業は、分離装置の容器内部におけるスラッジの実際の堆積状況を確認しないで行なうため、不適切な結果を招来する場合があった。即ち、従来の装置では、スラッジの堆積が少ない場合でも定期的に排出が行なわれるため、稼動時間にむだが多かった。また、スラッジが多い潤滑油の場合には、従来の定期的な排出時間間隔では容器内部にスラッジが過多に堆積し、遠心分離作用に不良が生じるおそれがあった。さらに、何らかの理由でスラッジの排出不良が生じて容器内部にスラッジが過多に堆積した場合、これを検出することが不可能であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、内部に堆積した物質の排出を適切な時期に行なうことができる遠心分離装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された遠心分離装置（１）は、物質を含む液体から遠心力によって前記物質を分離する遠心分離装置（１）において、
本体（２）と、
前記本体の所定位置に設けられて回転する駆動軸（３）と、
前記駆動軸に連結されて回転する蓋体（７）と、
前記駆動軸に連結されて回転するスクレーパ（１０）と、
前記蓋体に対して絶縁されるように前記蓋体に連結されるとともに、前記スクレーパに対して絶縁されるように内部に前記スクレーパを収容し、前記蓋体とともに回転することにより、内部に導入された前記液体から前記物質を分離するロータ（１１）と、
前記ロータと前記蓋体との間に形成され、前記ロータ内における前記物質の堆積によって導通するように構成された回路（２３）と、
前記回路に接続された電源（２１）と、
前記回路に接続された電流検出手段（２２）とを有し、
前記物質の堆積によって前記回路が導通したときに前記電流検出手段が前記回路に電流が流れたことを検出するように構成されたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載された遠心分離装置（１）は、請求項１記載の遠心分離装置において、前記ロータ（１１）には前記電源（２１）のプラス側がブラシ（２４）を介して接続されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載された遠心分離装置（１）は、請求項１記載の遠心分離装置において、蓋体（７）とロータ（１１）はボルト及びナット（１３）で連結されており、両者の間には電気的絶縁材料からなるパッキン（１４）が設けられ、ボルト孔には電気的絶縁材料からなるライニング材（１５）が設けられ、さらにボルトナットには電気的絶縁材料からなるワッシャ（１６）が介装されている。
【０００９】
請求項４に記載された遠心分離装置（１）は、請求項１記載の遠心分離装置において、潤滑油中にスラッジが浮遊している状態で回路（２３）に流れる電流に基づき、電流計（２２）の値がある限界値を超えたときにロータ（１１）内にスラッジが堆積したと判断し、又は電流値によって堆積したスラッジの量を検知する構成とされている。
【００１０】
請求項５に記載された遠心分離装置（１）は、請求項１記載の遠心分離装置において、潤滑油の種類及びスラッジの堆積量と電流値との関係に基づき、電流計（２２）の値がある限界値を超えたときにロータ（１１）内にスラッジが堆積したと判断し、又は電流値によって堆積したスラッジの量を検知する構成とされている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の第１の例を図１〜図５を参照して説明する。
この遠心分離装置は、潤滑油などの液体を高速で回転させることにより、潤滑油内に含まれるスラッジのような固形物質を比重差を利用して分離する装置である。
【００１２】
図１を参照して第１の例の遠心分離装置１の構造を説明する。
本装置の本体であるフレーム２には、垂直な駆動軸３が回転自在に設けられている。駆動軸３は、フレーム２の下面側に取り付けられた軸受け部４によって回転自在に支持されている。フレーム２の上面側に突出した駆動軸３の上端には、ギア５を介して駆動チェーン６が掛けられている。図示しない駆動源によって駆動チェーン６が駆動されれば、駆動軸３はフレーム２の所定位置において回転駆動される。
【００１３】
前記フレーム２の下面側において、前記駆動軸３には蓋体７が連結されている。蓋体７は全体として略円板型であるが、中央部には前記軸受け部４を受け入れる筒部８が形成されている。駆動軸３の下端は、蓋体７を貫通して蓋体７の下面側に突出している。
【００１４】
前記蓋体７の下方において、前記駆動軸３の下端には、結合部材９を介して板状のスクレーパ９が複数枚連結されている。
【００１５】
前記蓋体７の下面には、上下両面が開口した筒型のロータ１１が連結されている。前記スクレーパ１０はロータ１１の内部に収容され、ロータ１１の内周面に接触せずに微小間隔をおいて対向している。
【００１６】
図２は、蓋体７とスクレーパ１０とロータ１１の組み立て構造を模式的に示した斜視図である。即ち、ロータ１１の開口した上面側から内部にスクレーパ１０が入り、その上面を蓋体７が閉止する。図２には示されないが、駆動軸３と蓋体７とスクレーパ１０は一体であり、さらにロータ１１は蓋体７に連結されている。よって、駆動軸３が回転すれば蓋体７とスクレーパ１０とロータ１１が回転する。
【００１７】
図３に示すように、ロータ１１の内面に接するスクレーパ１０の縁部１２は、硬質で電気的不導体の材質によって構成する。または、そのような性質の表面処理を施す。
【００１８】
従って、スクレーパ１０はロータ１１の内部に収納され、微小間隔をおいて略接しているが、少なくともスクレーパ１０に導電性の異物が相当の量付着するなどしない限り、スクレーパ１０とロータ１１は電気的には絶縁された状態にある。
【００１９】
図４は蓋体７とロータ１１を組み立てた状態を模式的に示した正面図である。この図４中のＡ部は蓋体７とロータ１１が接する接続部である。その拡大断面図を図５に示す。この図５に示すように、蓋体７とロータ１１はボルト及びナット１３で連結されているが、両者の間には電気的絶縁材料からなるパッキン１４が設けられ、ボルト孔にはゴムなどの電気的絶縁材料からなるライニング材１５が設けられ、さらにボルトナット１３には電気的絶縁材料であるＡＢＳ樹脂製のワッシャ１６が介装されている。
【００２０】
従って、ロータ１１は蓋体７に対して機械的に連結されてはいるが、蓋体７に対して電気的には絶縁されている。
【００２１】
このように、ロータ１１は、蓋体７及びスクレーパ１０と共に回転する構造でありながら、ロータ１１以外の本装置の各部に対しては電気的に絶縁された状態にある。
【００２２】
図１に示すように、ロータ１１の下面側の開口１７には、処理すべき潤滑油をロータ１１内に導入するための導入管１８が配置されている。導入管１８は本装置の下方で水平に引き回され、開口１７において駆動軸３と中心を一致させて垂直に立ち上げられている。ここからロータ１１内に入った潤滑油は、スラッジを遠心分離された後、蓋体７の排出孔１９から出て排出管２０から排出される。
【００２３】
図１に示すように、前記蓋体７と前記ロータ１１の間には、電源２１と電流検出手段としての電流計２２を有する回路２３が構成されている。即ち、蓋体７には電源のマイナス側が接続され、ロータ１１には電源のプラス側がブラシ２４を介して接続されている。前述したように、ロータ１１は、本装置のロータ１１以外の部分に対して電気的に絶縁されているので、この回路２３は通常遮断された状態にある。
【００２４】
本装置における作用を説明する。
駆動軸３を回転させて蓋体７、ロータ１１、スクレーパ１０を回転させる。導入管１８から潤滑油がロータ１１内に供給される。潤滑油は遠心力でロータ１１の内周壁に飛ばされる。潤滑油に含まれるカーボンなどのスラッジは潤滑油よりも重いのでロータ１１の内周壁の一番外側に遠心力によって堆積していく。潤滑油を入れ替えながら遠心分離を続けるとスラッジの堆積は厚くなっていく。
【００２５】
図１中に示すように、スラッジ２５の堆積がスクレーパ１０の縁部１２の非導体部分を超えると、スクレーパ１０とロータ１１が導通する。これによって前記回路２３には電流が流れるようになる。
【００２６】
潤滑油の種類によっては、潤滑油中にスラッジが浮遊している状態であっても回路２３が導通して電流が流れる場合もあるが、一般にその電流値は低い。前述したようにスラッジが堆積して密度が高くなった状態では大量の電流が流れる。潤滑油中にスラッジが浮遊している状態で回路２３に流れる電流や、潤滑油の種類及びスラッジの堆積量と電流値との関係を予め調べておけば、電流計２２の値がある限界値を超えたときにロータ１１内にスラッジが堆積したと判断することができる。あるいは、電流値によって、堆積したスラッジの量を検知することもできる。
【００２７】
図６〜図８を参照して第２の例の遠心分離装置３０の構造を説明する。
この遠心分離装置３０の機械的部分の構造は第１の例と同一であるので、本例の図には第１の例と同一の符号を付して説明を省略する。ロータ１１とロータ１１以外の部分との間に設けられた回路がスラッジの堆積によって導通したことを検出する検出方法が、第１の例と本例とで異なる。第１の例では電源電流の検知であったのに対し、本例では回路３１をロータ１１とともに磁場内で回転させて発生させる電流の検知による。この誘導起電力による電流は、報知手段によって認識する。
【００２８】
図６乃至図７に示すように、ロータ１１の外面に回路としてのコイル３１を配設する。コイル３１の一端はロータ１１に接続され、他端は蓋体７に接続されている。図７に示すように、コイル３１はロータ１１の外周面に駆動軸３に平行に配設されている。なお、前述した通り、蓋体７はスクレーパ１０と接触しており、両者は導通しているが、ロータ１１はこれらの部材とは絶縁されている。即ち、ロータ１１以外の部分とロータ１１は電気的に絶縁されているので、この回路（コイル３１）は通常遮断された状態にある。しかし、ロータ１１の内周面とスクレーパ１０がスラッジによって導通すればコイル３１は閉ループの回路を構成する。
【００２９】
図６に示すように、ロータ１１の周りには磁場発生手段としての磁石３２が配置されている。磁石３２は、回転するロータ１１に設けられたコイル３１の回路を横切る磁場を発生する。スラッジによってコイル３１が閉ループとなった時、ロータ１１とともにコイル３１が磁場内で回転すると、コイル３１には誘導起電力発生して電流が流れる。
【００３０】
前記コイル３１には報知手段としてのランプ３３が接続されており、ランプ３３はロータ１１の外周面に取り付けられている。コイル３１に電流が流れるとランプ３３が点灯する。ロータ１１のランプ３３が取り付けられている位置の高さにおいて、ロータ１１に近接して受光素子３４が配置されている。受光素子３４はランプ３３の発光を検知して図示しない制御手段に出力信号を送る。制御手段は、受光素子３４からの信号によってランプ３３からの光のピーク値を測定し、スラッジの堆積を判断する。
【００３１】
図８は本例においてランプ３３が点灯する原理を説明するための模式図である。
図８に示すように、回路がスイッチＢによって切れたコイル３１を磁界中に設置しておく。コイル３１は遠心分離装置３０のロータ１１に取り付けられているので、磁界中を回転する。スイッチＢは、スクレーパ１０の非導体部分（縁部１２）とこれに近接するロータ１１の内周面との間に形成される。スラッジの堆積によりロータ１１とスクレーパ１０が接触するとスイッチＢが閉じられて閉コイル３１が形成され、回路に電流が流れてランプ３３が点灯する。
【００３２】
本装置における作用を説明する。
遠心分離を行ない続け、潤滑油のスラッジがスクレーパ１０の縁部１２の非導体部分を超えてロータ１１の内周面に堆積すると、スクレーパ１０とロータ１１が電気的につながり、コイル３１の回路が形成される。磁界中をコイル３１が横切る形になるので、コイル３１には電力が発生し、ランプ３３が点灯する。
【００３３】
コイル３１に発生する電力は、潤滑油の種類やスラッジの量によって変化する。そして、ランプ３３の発光する輝度をコイル３１に発生する電力によってリニアに変化するようにしておく。受光素子３４がランプ３３の光を検出する。ランプ３３はロータ１１とともに回転しているので受光素子３４はパルス状の光を受けることとなる。又、コイル３１に発生する電力は交流であるため、発生電力が一番大きくなる位置に受光素子３４を設置する。受光素子３４からの信号を受けた制御手段は、ランプ３３からの光のピーク値を測定してスラッジの体積の有無、又は堆積したスラッジの量を判断し、外部に警報信号を出し、必要に応じて遠心分離装置３０にスラッジを自動排出させるための信号を出す。
【００３４】
以上説明した２つの例では、ロータ以外の部材とロータとの間で遮断された回路を設けておき、堆積したスラッジで回路の遮断部分が閉じて閉回路になるように構成してある。そして、その回路の遮断部分がスラッジで電気的に接続されたことを検知する手段としては、以上説明した構造・方法以外のあらゆる電気的・磁気的な手段が採用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、遠心分離装置のロータとこれ以外の部分の間に切れた回路を形成し、堆積スラッジにより回路が閉ループとなるように構成したので、これを電気的に検知してスラッジの堆積を検知することができる。よって、スラッジなどの分離物質の排出を適切な時期に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す断面図である。
【図２】第１の例における要部の模式的な分解拡散斜視図である。
【図３】第１の例におけるスクレーパを示す正面図である。
【図４】第１の例における要部の模式的な正面図である。
【図５】図４のＡ部の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態の第２の例を示す断面図である。
【図７】第２の例における要部の模式的な分解拡散斜視図である。
【図８】第２の例における回路導通の検出原理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１，３０…遠心分離装置、２…本体としてのフレーム、３…駆動軸、７…蓋体、１０…スクレーパ、１１…ロータ、２１…検出手段の一部である電源、２２…検出手段の一部である電流検出手段としての電流計、２３…回路、３１…回路としてのコイル、３２…検出手段を構成する磁場発生手段としての磁石、３３…検出手段を構成する報知手段としてのランプ。

Claims

物質を含む液体から遠心力によって前記物質を分離する遠心分離装置（１）において、
本体（２）と、
前記本体の所定位置に設けられて回転する駆動軸（３）と、
前記駆動軸に連結されて回転する蓋体（７）と、
前記駆動軸に連結されて回転するスクレーパ（１０）と、
前記蓋体に対して絶縁されるように前記蓋体に連結されるとともに、前記スクレーパに対して絶縁されるように内部に前記スクレーパを収容し、前記蓋体とともに回転することにより、内部に導入された前記液体から前記物質を分離するロータ（１１）と、
前記ロータと前記蓋体との間に形成され、前記ロータ内における前記物質の堆積によって導通するように構成された回路（２３）と、
前記回路に接続された電源（２１）と、
前記回路に接続された電流検出手段（２２）とを有し、
前記物質の堆積によって前記回路が導通したときに前記電流検出手段が前記回路に電流が流れたことを検出するように構成された遠心分離装置。
前記ロータ（１１）には前記電源（２１）のプラス側がブラシ（２４）を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の遠心分離装置（１）。
蓋体（７）とロータ（１１）はボルト及びナット（１３）で連結されており、両者の間には電気的絶縁材料からなるパッキン（１４）が設けられ、ボルト孔には電気的絶縁材料からなるライニング材（１５）が設けられ、さらにボルトナットには電気的絶縁材料からなるワッシャ（１６）が介装されている請求項１記載の遠心分離装置（１）。
潤滑油中にスラッジが浮遊している状態で回路（２３）に流れる電流に基づき、電流計（２２）の値がある限界値を超えたときにロータ（１１）内にスラッジが堆積したと判断し、又は電流値によって堆積したスラッジの量を検知する構成とされた請求項１記載の遠心分離装置（１）。
潤滑油の種類及びスラッジの堆積量と電流値との関係に基づき、電流計（２２）の値がある限界値を超えたときにロータ（１１）内にスラッジが堆積したと判断し、又は電流値によって堆積したスラッジの量を検知する構成とされた請求項１記載の遠心分離装置（１）。