JP3761886B2 - 真空濾過装置 - Google Patents

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Description

本発明は、略水平に走行可能とされた濾布上に供給されたスラリーを、この濾布の下に設けられた真空トレイによって真空吸引して濾過する真空濾過装置に関する。
従来、濾布上に供給されたスラリーを、濾布を介して真空吸引して濾過する真空濾過装置がある。この種の真空濾過装置では、真空トレイを進退させる構造に、真空トレイの下部に車輪を設けてレール上を走行させるものや、真空トレイにその下方から接して該真空トレイを支持する回転自在な複数の支持車輪を、上記濾布の幅方向に間隔を空けて備えたもの(たとえば特許文献1参照)が採用されている。
特開2003−144819号公報
特許文献1に記載の真空濾過装置では、濾布上に配設されて該濾布の幅方向に延びる加圧ローラと、この加圧ローラを回転可能に支持するとともに昇降せしめる昇降手段からなる加圧装置を備え、この加圧装置において、上記昇降手段には、上記加圧ローラと平行に延びる回動軸線回りに回動自在に支持された回動部材と、この回動部材を回動せしめる駆動手段とを備えて、この回動部材の上記回動軸線から離れた位置に上記加圧ローラを支持する構成により、真空トレイ上のスラリーを真空吸引するとともに加圧ローラで加圧し、さらなる脱水を図っている。
しかしながら、車輪によって支持された真空トレイに対して上方から加圧するような構成では、真空トレイや支持車輪を破損させない程度の圧力でしか加圧できず、高い脱水効率を得るには限界があった。これに対して、高い圧力に耐えるように真空トレイや車輪の強度を大きくすると、これらの重量が増大して駆動力の増大を招くという問題がある。そして、上述のように高い脱水効率が得られずに脱水不足である場合、後段にもさらに脱水機を設置しなければならないので、装置のスペース、設置費用、メンテナンス費用の増大、といった問題も生じるおそれがある。
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、装置の破損を抑止し、省スペース化を図りつつ、高効率での脱水を可能にすることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の真空濾過装置は、装置本体に略水平に走行可能に設けられた濾布の下に、真空吸引装置に連結された真空トレイが設けられ、この濾布上に供給されたスラリーを上記真空トレイによって上記濾布を介して真空吸引することにより濾過する真空濾過装置であって、上記装置本体には、上記真空トレイよりも上記濾布の走行方向前方に、上記濾布上に回転可能に支持されて該濾布の幅方向に延びるプレスロールと、このプレスロールに対向し上記濾布の下方にて回転可能に支持されるサポートロールと、このサポートロールを、吸入口を介して上記濾布下面に臨ませるように収容する真空ボックスとが備えられていることを特徴とする。
本発明の真空濾過装置において、上記真空ボックスには、上記吸入口を形成するととも上記濾布の下面をガイドする濾布ガイドが備えられていることが好ましい。
また、本発明の真空濾過装置において、上記サポートロールの表面には、溝または穴が形成されていることが好ましい。
また、本発明の真空濾過装置において、上記装置本体には、上記プレスロールと上記濾布との間に、この濾布と一体に走行可能に設けられたシールベルトが備えられていることが好ましい。
また、本発明の真空濾過装置において、上記装置本体には、上記濾布が巻き掛けられるとともに回転駆動される濾布駆動ロールと、この濾布駆動ロールの回転に伴い上記サポートロールを回転させる回転伝達手段が備えられていることが好ましい。
また、本発明の真空濾過装置において、上記装置本体には、上記プレスロールを昇降させる昇降手段が備えられていることが好ましい。
本発明に係る真空濾過装置によれば、濾布上に供給されたスラリーを、真空トレイを用いて真空吸引して脱水させた後、真空トレイよりも濾布走行方向前方の濾布上で、プレスロールとサポートロールとで上下から挟んで圧搾し、さらに圧搾された水分を真空ボックスで吸入口から吸引して、脱水させることができる。したがって、このような真空濾過装置では、プレスロールが真空トレイを加圧しないので、真空トレイやその支持部等、装置の破損を抑止することができる。また、プレスロールとサポートロールとを強く押圧させることにより、容易により高い脱水効率を得ることができ、後段に脱水機を設ける必要がなくなり、省スペース化が実現できる。
本発明の真空濾過装置において、濾布ガイドを備えることにより、濾布が真空ボックス内に引き込まれて損傷したり、濾布の円滑な走行や濾過の妨げになったりするのを防ぐことができる。また、この濾布ガイドを用いて吸入口の開口面積を調節することにより、真空ボックス内への吸入口率を高めることができる。
また、サポートロールの表面に穴や溝といった形状を形成することにより、この溝または穴を通じて、スラリーから脱水された濾液を真空ボックス内へ円滑に吸引させることができる。
また、プレスロールと濾布との間にシールベルトを備えることにより、真空ボックスの吸入口への流路を狭め、外気の吸い込みを抑えることができ、プレスロールで加圧されたスラリーから脱水された濾液を効率よく回収ことができる。
また、ベルトやチェーン等の回転伝達手段を備えて濾布駆動ロールとサポートロールとを同期回転させれば、濾布とサポートロールとの摩擦による濾布の摩耗を小さく抑え、濾布の摩耗・損傷を抑えることができる。
また、プレスロールを昇降させる昇降手段を備えることにより、スラリーに対する圧力を調整したり、加圧を解除させたりすることができる。さらに、この昇降手段として、たとえばエアーシリンダーや油圧シリンダー等のシリンダー装置を備えることにより、プレスロールの上下位置をスラリーの性状や供給量に応じて容易に変更できるので、より効率のよい濾過が可能となる。また、濾布上のスラリーの厚さが不均一であっても、スラリーの厚さ変化に追従してプレスロールを上下させ、スラリーに対する適度な加圧を維持することができる。また、装置メンテナンス時等には、この昇降手段を用いて容易にプレスロールを昇降させることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図1〜図3を参照して説明する。
本発明に係る真空濾過装置では、その装置本体10において無端ベルト状の濾布11が複数のロール12…に順次巻き掛けられていて、この濾布11の上側部分は水平に延びるように配置されて濾過部11Aとされている。そして、この濾過部11Aの一端側(図1において右側)において濾布11が巻き掛けられるロール(濾布駆動ロール)12Aは図示しない駆動装置に連結されていて、この駆動装置によって上記ロール12Aが図中時計回り方向に回転駆動されることにより、濾布11もロール12…間を連続的に周回駆動され、これに伴い濾布11の上記濾過部11Aは図中に矢線Fで示す走行方向に連続的に走行させられる。
また、濾布11の濾過部11Aの他端側(図1において左側)、すなわち上記走行方向Fに対する後方側の上方には、濾布11上にスラリーSを供給するスラリー供給装置13が設けられる一方、濾布11を駆動する上記ロール12Aには、濾過されて脱水が終了したスラリーSの脱水ケーキを濾布11から掻き落として剥離させるためのナイフ14と、このナイフ14によってスラリーSが掻き落とされた後の濾布11を洗浄する洗浄装置15が設けられている。
一方、濾布11の上記濾過部11Aの下には、スラリー供給装置13の略直下から上記走行方向Fに向けて、複数の真空トレイ16…が設けられている。これらの真空トレイ16…は、断面が略同形同大の上下に扁平した箱形をなすものであって、上記濾布11に密着するその上面部には多数の吸引孔(図示略)が形成されるとともに、濾布11の幅方向(図2における左右方向)におけるこの上面部の両側には、上方に向かうにしたがい上記幅方向の両外側に向けてそれぞれ広がるように壁部が形成されていて、濾布11はこれらの壁部にまで密着してスラリーSを保持している。
また、この真空トレイ16の上記箱形の内部は真空吸引室とされている。この真空吸引室は、真空トレイ16の下面部の上記幅方向中程に接続されたフレキシブル管17を介して、図示されない真空吸引装置に連通されている。この真空吸引装置によって、上記吸引孔から濾布11を介してスラリーSの水分が真空吸引室に吸引されてフレキシブル管17を通して回収される。また、この真空吸引装置の弁機構を切り換えることにより、真空吸引が解除されて真空吸引室内が大気圧に戻されるようになされている。
なお、このフレキシブル管17は、真空トレイ16の下面部の幅方向中央に1つだけ接続されていてもよく、またその接続部分を分岐させるなどして、この幅方向に複数箇所で真空トレイ16に接続されていてもよい。
また、上記真空吸引装置も、複数の真空トレイ16…に接続された全てのフレキシブル管17を1つの真空吸引装置に接続してもよく、あるいは上記走行方向Fに向けて1または複数の真空トレイ16ごとに異なる真空吸引装置に接続されるようにしてもよい。
さらに、これらの真空トレイ16…は、上記走行方向Fに隣接するもの同士が互いに連結されており、このうち最も走行方向Fの上記後方側に位置する真空トレイ16には、装置本体10のフレーム10Aに取り付けられて上記走行方向Fに向けて伸縮可能とされたエアーシリンダー等の駆動シリンダー18に連結されていて、これにより真空トレイ16…は該走行方向Fとその後方側に所定のストロークで一体に往復移動可能とされ、すなわちこの走行方向Fに沿って進退可能とされている。
これらの真空トレイ16…は、その下方から接する回転自在な複数の支持車輪19…によって支持されている。支持車輪19…は濾布11の上記幅方向に間隔を空けて備えられていて、真空トレイ16…は自在に回転するこれらの支持車輪19…上を進退可能とされている。また、これらの真空トレイ16…は、上記濾布11の幅方向から接する回転自在な位置決め車輪によって、該幅方向に位置決めされている。位置決め車輪は、装置本体10のフレーム10Aに横向きに設けられたブラケット等を介して、上記走行方向Fおよび幅方向に直交する垂直な回転軸回りに回転自在に取り付けられている。
そして、この装置本体10には、上記複数の真空トレイ16…の進退範囲よりも走行方向F前方に、真空トレイ16…による脱水が行われた後のスラリーSを濾布11上で加圧してさらに脱水させる加圧装置21が備えられている。
この加圧装置21は、濾布11上に回転可能に支持されて該濾布11の上記幅方向に延びるプレスロール22と、このプレスロール22に対向して濾布11の下方にて回転可能に支持されるサポートロール23と、このサポートロール23を収容する真空ボックス24とを備え、プレスロール22とサポートロール23との間で濾布11を介してスラリーSを加圧しながら真空ボックス24で真空吸引することにより、スラリーSの含水率をさらに低下させるものである。
本実施形態では、プレスロール22は、図2に示すように、上下方向に伸縮可能なエアーシリンダー装置26Aと、このエアーシリンダー装置26Aに支持されて上下方向に昇降されるとともに該プレスロール22を回転可能に支持する回転支持部材26Bとを備える昇降手段26によって昇降されることにより、サポートロール23および濾布11上のスラリーSに対して接近あるいは離間されるようになっている。回転支持部材26Bは、一対の軸受26a,26aと、該軸受26a,26aがそれぞれ固定された一対の板状部材26b,26bと、これら板状部材26b,26b間を接続する部材26cとを有している。
すなわちプレスロール22は、その両端に固定された回動軸22a,22aがそれぞれ軸受26a,26aによって回転可能に支持されており、この軸受26a,26aのそれぞれが固定された板状部材26b,26bを濾布11の幅方向に間隔をおいて接続するアングル材26cがエアーシリンダー装置26Aによって昇降されることにより、回転可能な状態で上下に昇降可能となっている。
そして、プレスロール22およびサポートロール23の回転軸は、エアーシリンダー装置26Aの伸縮方向すなわちプレスロール22の昇降方向に沿って上下に並んでおり、エアーシリンダー装置26Aの推進力がプレスロール22の回転軸からサポートロール23の回転軸へ向けて作用するようになっている。
このプレスロール22に対向して濾布11の下方に配置されたサポートロール23は、表面に多数の穴23a…が形成された中空の筒状体23bと、この筒状体23bの両端面に固定された回動軸23c,23cとを有している。このサポートロール23の筒状体23bは、真空ボックス24の内部に収容されているとともに、その外周面が真空ボックス24の吸入口25aから外方へ臨み濾布11の下面に接するように配置されている。筒状体23bを支持する回動軸23c,23cは、真空ボックス24の壁面24aを貫通し、装置本体10のフレーム10Aに固定された軸受23dに回転可能に支持されているとともに、濾布11を駆動する濾布駆動ロール12Aに回転伝達手段(回転伝達ベルト)28を介して接続され、この濾布駆動ロール12Aと同期して回転駆動される。
なお、回動軸23c,23cと壁面24aとの間には気密シール(図示せず)が設けられている。そして、回転駆動される回動軸23cの回転に伴い、筒状体23bは、その外周面の周速が濾布11の走行速度に一致するように回転され、濾布11と筒状体23bとは互いが接する部分においてほぼ等しい速度で同一方向に走行する。
このサポートロール23を収容する真空ボックス24は、壁面24aによって両端が閉塞された半割円筒状のボックス本体24bを有しており、ボックス本体24bの上部に設けられたフランジ部24cを介して装置本体10のフレーム10Aに固定されている。この真空ボックス24には、ボックス本体24b内と図示せぬ真空吸引装置とを接続する真空配管24dが備えられており、この真空配管24dを通じてボックス本体24b内が真空吸引されるようになっている。
なお、真空配管24dが接続される真空吸引装置は、真空トレイ16…に接続されたフレキシブル管17が接続された真空吸引装置と同一であってもよく、あるいは真空トレイ16が接続されたものとは異なるものであってもよい。
さらに、この真空ボックス24には、図2に示すように、ボックス本体24b上部の開口部に、この開口部の開口面積を狭めるとともに濾布11を下方から支持する濾布ガイド25が設けられている。この濾布ガイド25は、超高分子ポリエチレンやフッ素樹脂等の濾布11との摩擦が小さい材質により形成された、濾布11の幅方向に延びる板状の部材であって、一対のこのような濾布ガイド25,25がボックス本体24b上部開口部の上記走行方向F側とその後方側とに取り付けられることにより、これら濾布ガイド25,25間に吸入口25aが形成され、この吸入口25aから真空ボックス24に収容されたサポートロール23が濾布11下面に臨むようになっている。なお、走行方向Fに沿って並ぶこれら濾布ガイド25,25の濾布11の間隔や設置位置を調節することにより、吸入口25aの開口面積を調節したり、サポートロール23と各濾布ガイド25aとのクリアランスを調整したりすることができる。
また、装置本体10には、プレスロール22と上記濾布11との間に、複数のロール27a…およびプレスロール22に巻き掛けられて濾布11の走行方向と同一方向に走行可能なシールベルト27が備えられている。このシールベルト27は気密性を有する素材(無通気布やゴムベルトなど)からなり、プレスロール22と濾布11(サポートロール23)との間でスラリーSに押圧される。このシールベルト27が巻き掛けられる複数のロール27a…のうちプレスロール22よりも濾布11の走行方向F後方のものが、駆動シリンダー18によって後退させられた真空トレイ16…の上方に位置するように設けられている。これにより、このロール27aからプレスロール22の下側までの間で、シールベルト27と濾布11とのクリアランスが上記走行方向Fの前方に向かって徐々に小さくなるようにされている。
このように構成された真空濾過装置においては、濾布11の濾過部11Aは上述のように濾布駆動ロール12Aの回転に伴って走行方向Fに連続的に一定の走行速度で走行させられる一方、真空トレイ16…は真空吸引力が作用させられた状態で濾過部11Aの走行速度にあわせて上記駆動シリンダー18によって走行方向Fに前進させられ、これにより各真空トレイ16…上のスラリーSが濾布11を介して真空吸引されて脱水される。
また、駆動シリンダー18がそのストロークエンドに達すると、真空トレイ16…の真空吸引が一旦解かれ、駆動シリンダー18によって真空トレイ16…が走行方向Fの後方側に後退された後、再び真空吸引力が作用させられるとともに真空トレイ16…が前進させられる。
一方、このような濾布11の走行に伴い、真空トレイ16…よりも濾布11の走行方向F前方において、加圧装置21による加圧脱水が行われる。
すなわち、真空ボックス24に真空吸引力が作用させられるとともに、昇降手段26によって下降させられたプレスロール22が濾布11上のスラリーSを挟んでサポートロール23に押圧させられた状態で濾布11が走行させられる。この濾布11の走行にあわせて、濾布駆動ロール12Aの回転が回転伝達ベルト28により伝達されて、濾布11に対してサポートロール23が滑りなく転動するように回転駆動される。
このようにして、濾布ガイド25によりガイドされて両ロール22,23間を走行する濾布11上のスラリーSが、プレスロール22とサポートロール23との間を加圧されながら通過し、濾布11を介して真空吸引されて脱水される。しかして、濾布11により濾過されたスラリーSの水分が、サポートロール23の多数の穴23a…を通じて真空ボックス24内へ吸引される。
このようにプレスロール22を下降させてスラリーSを加圧するに際して、上記構成の真空濾過装置では、濾布11の下面に臨む該サポートロール23とプレスロール22との間で加圧されたスラリーSが脱水されて、その水分が吸入口25aから真空ボックス24に真空吸引される。
したがって、このような真空濾過装置では、走行方向Fに沿って進退させられるための構造を有する真空トレイ16…に圧力を加えずにスラリーSを加圧するので、真空トレイ16…およびその走行用の構造を増強させずに済み、真空トレイ16を重量化させず、これに伴い該真空トレイ16…を進退せしめる駆動シリンダー18の駆動力を増大させることもなく、効率的な操作を行うことが可能となる。さらに、たとえば真空トレイ16…を後退させる際の時間も短縮することができて、この後退の際の真空吸引が行われないタイムラグを低減し、これによりスラリーSの一層均一な濾過を促すことが可能となる。
また、プレスロール22がエアーシリンダー装置26Aによって弾性的に保持されるので、このエアーシリンダー装置26Aを無負荷の状態としておけばスラリーSはプレスロール22の自重によってのみ加圧される。一方、エアーシリンダー装置26A内の圧力を加減圧してそのシリンダーロッドに突出または引き込み方向の負荷を作用させれば、このプレスロール22による加圧力を調整することも可能となる。したがって、スラリーSの性状、供給厚さや加圧装置21部分における脱水状態などに応じて適切な加圧力を作用させることができる。
また、濾布ガイド25によって、サポートロール23とのクリアランスを適度な大きさとして吸入口25aが形成されているので、真空吸引の吸入面積が適度に小さくされ、吸入効率が高められるとともに、該濾布ガイド25上面を走行する濾布11がこの吸入口25aから真空ボックス24内に吸引されるのが防止され、濾布11の円滑な走行が可能となる。加えて、シールベルト27によって吸入口25a上のスラリーS上面が塞がれるので、吸入口25aへの吸入面積がより狭められ、外気の吸い込みが抑えられるとともに、真空ボックス24への吸引効率がより高められる。
さらに、サポートロール23が濾布駆動ロール12Aに同期して回転駆動されることにより、濾布11に対する負荷が軽減されるので、濾布11の摩耗を防止し、濾布11の走行に要する駆動力を軽減することができる。
以上説明したように、本発明の真空濾過装置によれば、真空トレイを用いずにスラリーを加圧するので、高い圧力でのプレスが可能となり、真空トレイや真空トレイを走行させるための部品等の破損を防止できるとともに、後段の脱水機を不要とすることができる。したがって、より高効率での脱水と、省スペースによるコストの削減が実現できる。
なお、上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、種々変更可能である。
たとえば、サポートロール23は、スラリーSから脱水された水分を円滑に流下させるために上記実施形態では中空の筒状体23bの表面に穴23a…が形成されたものとしたが、筒状体は中空でなくてもよく、また穴23aの代わりに表面に溝を設けられてプレスロール22との間からの水分を該溝に沿って逃がすような構成であってもよい。
また、昇降手段26は、プレスロール22を上下に昇降させることおよび上下方向に弾性的に保持することができればよく、たとえば弾性を有するコイルばねを介してプレスロール22を支持するとともに互いに噛み合うラックおよびピニオン等の進退機構を上下方向に配置してプレスロール22を昇降させるような構成であってもよい。
さらに、上記実施形態の真空濾過装置では上述の加圧装置21を真空トレイ16…よりも濾布11の走行方向F前方に1つ設けているが、この加圧装置21を濾布11の走行方向Fに並んで複数配設されるようにすることもできる。
加圧装置21が濾布11の走行方向Fに並んで複数配設される場合、走行方向Fの後方側の先の加圧装置21で加圧されて脱水されたスラリーSを、その走行方向F側に並ぶ後の加圧装置21によってさらに加圧して一層の脱水濾過を図ることができる。このとき、多くのスラリーSでは、これら前後の加圧装置21,21による加圧が間隔を空けると先の加圧で脱水された水分の一部がスラリーSに吸収されてしまうおそれがあるが、真空ボックス24によって真空吸引されているため、前後の加圧装置21,21による加圧に間隔が空いても、水分の再吸収を防ぎ高効率での脱水が可能である。
また、複数の加圧装置21…が走行方向Fに並んで配設される場合、シールベルト27を各加圧装置21…のプレスロール22…に共通して巻き掛けるようにすれば、隣接するプレスロール22,22同士の間でもある程度の加圧力をスラリーSに作用させてより一層のスラリーSの脱水効率の向上を図ることができる。
また、上記実施形態では、上述のように濾布11を濾布駆動ロール12Aによって連続的に走行させるとともに真空トレイ16…を駆動シリンダー18によって所定のストロークで間欠的に進退させるようにしているが、たとえばこの真空トレイ16…を固定しておき、濾布11の走行をシリンダー装置等によって間欠的に行うようにし、この真空トレイ16…の真空吸引を解除して該真空トレイ16…と濾布11とを離間させている間に、濾布11をシリンダー装置によって走行させ、濾布11を走行させるシリンダー装置がそのストロークエンドに達して元の状態に戻る間に、真空トレイ16…の真空吸引を行うようにしてもよい。
また、濾布11の濾過部11A上には、上記加圧装置21が設けられる走行方向F側よりもその後方側に、この後方側である程度濾過されたスラリーSのケーキに洗浄液を供給して洗浄する洗浄装置や、該ケーキを撹拌する撹拌装置、あるいはリパルプ装置などを設けるようにしてもよい。
本発明に係る真空濾過装置の側面を示す模式図である。 プレスロールとサポートロールとによりスラリーを加圧する加圧装置を示す側面図である。 図1におけるIII-III線に沿う断面図である。
符号の説明
10 装置本体
11 濾布
12A ロール(濾布駆動ロール)
16 真空トレイ
22 プレスロール
23 サポートロール
23a 穴
24 真空ボックス
25 濾布ガイド
25a 吸入口
26 昇降手段
27 シールベルト
28 回転伝達ベルト(回転伝達手段)
S スラリー

Claims (6)

  1. 装置本体に略水平に走行可能に設けられた濾布の下に、真空吸引装置に連結された真空トレイが設けられ、上記濾布上に供給されたスラリーを上記真空トレイによって上記濾布を介して真空吸引することにより濾過する真空濾過装置であって、
    上記装置本体には、上記真空トレイよりも上記濾布の走行方向前方に、上記濾布上に回転可能に支持されて該濾布の幅方向に延びるプレスロールと、該プレスロールに対向し上記濾布の下方にて回転可能に支持されるサポートロールと、このサポートロールを、吸入口を介して上記濾布下面に臨ませるように収容する真空ボックスとが備えられていることを特徴とする真空濾過装置。
  2. 上記真空ボックスには、上記吸入口を形成するとともに上記濾布の下面をガイドする濾布ガイドが備えられていることを特徴とする請求項1に記載の真空濾過装置。
  3. 上記サポートロールの表面には、溝または穴が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の真空濾過装置。
  4. 上記装置本体には、上記プレスロールと上記濾布との間に、この濾布の走行方向と同一方向に走行可能に設けられたシールベルトが備えられていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の真空濾過装置。
  5. 上記装置本体には、上記濾布が巻き掛けられるとともに回転駆動される濾布駆動ロールと、この濾布駆動ロールの回転に伴い上記サポートロールを回転させる回転伝達手段が備えられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の真空濾過装置。
  6. 上記装置本体には、上記プレスロールを昇降させる昇降手段が備えられていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の真空濾過装置。
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