JP3997059B2 - 遠心分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、下水汚泥や工業排水等の濃縮、脱水、固形物及び分離液の回収を遠心力により行うようにした、直胴形の遠心分離装置に関し、特に、重成分の取り出される排泥口部分の耐久性の向上を図った装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
汚泥等の固液分離には、従来一般に、デカンタ型の遠心分離装置が使用されている。この分離装置は図17に示すように、横長の直胴部30の先に円錘筒31を接続して形成した、高速回転するボウル（外側回転筒）１内に、内筒（内側回転筒）11に螺旋翼12を設けた、ボウル１と相対速度差をもって回転するスクリューコンベア10を収容し、内筒11よりボウル１の前後中央部内に汚泥等の原液aを供給して、遠心力により固液分離を行うものである。そして、ボウル１内で遠心力により、沈降分離された重成分ｂは、螺旋翼12により前端部に向けて順次掻き寄せられて行き、円錐筒31内でさらに圧密脱液作用を受け、前端の排泥口６より機外に排出され、分離液Ｃの方は、反対側であるボウル１の後端壁３に設けた排出孔32からオーバーフローして流出されるようになっている。
【０００３】
このデカンタ型遠心分離装置では、ろ液が重成分を排出する排泥口６から出てしまわないようにするために、および、ビーチと呼ばれる円錐部によって、重成分をボウル内の水位以上に持ち上げ、脱液効果を高めようとするために、分離液の排出口32と同程度以上のレベル（水位）まで前端を小径に絞った円錐筒31を必要としているのが特徴である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
デカンタ型の遠心分離装置は、液相中の結晶などの濃縮や脱水のために発展してきたものであるが、これとはその性質を異にする汚泥のような被処理物の濃縮や脱水に使用しようとすると、汚泥の沈殿層はペースト状で親水性が強く、固液分離性能を高めるためにはいわば水を絞りだすために強い圧密効果を作用させることが必要となる。上記従来のデカンタ型遠心分離装置において処理液aは、ボウル１の中央部に供給されたとき、供給直後のボウル直胴部30においては、高い遠心力場（約2000〜3000Ｇ）により固液分離されるものの、重成分ｂが排出されるボウル円錐部１では、回転中心からの距離（径）が短くなるために、遠心力が弱くなり、含水率が高まってしまう現象が見られる。事実、図17に示す装置においては、直胴部30と円錐部31の境界近くで、回転中心から遠いボウル壁面付近のｄ部分において含水率が最低となることが観測されている。さらに、重成分が排出されるためには強い遠心力に逆らって円錐部を上昇する必要があり、スクリューコンベアによって移送しようとしても、含水率が低い場合には摩擦抵抗による共廻りを生じてしまい、重成分は滞留したまま排出されず、直胴部30の回転中心に近い含水率の比較的に高い汚泥のみが排出される傾向が見られる。
【０００５】
また、重成分ｂは、ボウル内の水位を越えて排出させるための大きな傾斜の円錐筒を通過するので、この部分でのスリップをおこして排出が悪くなり、分離液と共に、汚泥が分離液排出口32から排出されて分離液が汚くなる等の欠点がある。また、排出される重成分は、直胴部31の回転中心に近い含水率の比較的高いものが排出されることから、排出される重成分の含水率を低くするために、ボウル１の回転数を必要以上に高め（約2000〜3000rpm）で運転しているのが実情である。したがって大きな動力を要している。
【０００６】
そこで、本発明者らは、上述のようなデカンタ型遠心分離装置における問題点を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、ボウルの形状を横型円筒の直胴形とし、重成分の排出される前端部に、重成分を圧密するための抑圧環と抑圧鍔を対向して設けてそれら両者間に狭い吐出路を形成し、重成分を、圧密度の最も高くなるボウルの内周部から、狭い吐出路を通して絞り出して排泥口から機外に取り出すようにした新規な装置の開発に成功した。
【０００７】
この直胴型の遠心分離装置では、重成分の滞留時間が長くとれ、固液の分離が十分に行われるとともに、排出される重成分に圧密と絞り出し作用が加わることから、原液や重成分の性状にかかわりなく、固液分離性能の向上及び濃度の高い重成分が安定して得られるようになった。
【０００８】
ところで、この装置では、狭い吐出路より出た重成分は、遠心力によって直ちに外方に飛び出すことになるので、排泥口周辺には重成分の強い衝撃流が作用することになり、そのため、排泥口の周辺では摩耗が激しく、装置の耐久性に問題の生ずることがわかった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、上記直胴型遠心分離装置の基本的な構造を変えることなしに、排泥口近傍の耐摩耗対策を施せるようにして、実用性に優れた、固液分離性能のよい直胴形の遠心分離装置を得ようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の遠心分離装置においては、ボウルの形状を横型円筒の直胴形とし、ボウルの前端部に設けられた排泥口の直前位置に、重成分を圧蜜する抑圧環を突設するとともに、この抑圧環に対向して、スクリューコンベアの回転胴の前部に抑圧鍔を突設し、それら両者間に狭い重成分の吐出路を形成した構造のものを採用する。
【００１１】
そして、ボウル前部の周壁に設けた複数の排泥口のある個所には、それぞれ、耐摩耗性材料により形成した防護部材を取り外し可能に取り付け、防護部材に重成分の散乱を抑制する抑流片を突設する。耐摩耗性材料としては、例えば、超高合金やセラミック等が用いられる。また、上記防護部材は、少なくとも、排泥口部分のうち、ボウルの回転方向後側の、重成分が強く当る部分を被覆できる形状のものとするが、排泥口の全部分及びその近辺を保護できる形状のものとすることもでき、その保護範囲及び形状は各種選定することができる。
【００１２】
また、本発明の装置では、そのろ液の排出個所を、ボウルの後端部に設けることができ、あるいは、ボウル後部の周壁に設けることができ、あるいはまた、ボウルの後端壁とボウル後部の周壁との両方に設けることができる。そして、さらには、ボウル周壁に設けたろ液排出部に対し、それに付着する汚泥を掻き落とすための掻取翼を設けたものとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜図６は本発明装置の一実施態様を示し、図７〜図１６は同要部（防護部材）の他の各種実施態様を示したものである。
【００１４】
図１〜図５において、１は高速回転するボウル（外側回転筒）で、横型円筒の直胴形をなし、その前後の両端壁２，３の中央部には中空軸４，５が突設され、図示を略した軸受に支承されて、駆動装置により高速回転されるようになっている。そして、ボウル１の前端部の周壁には、周方向に沿って複数の排泥口６が隔設されており、ボウル１の後端壁３には、分離液の排出口７が設けられている。この排出口７は例えば図示を略したが、複数の扇形のものを周方向に隔設したり、或は、後端壁３の外周部に沿って多数の小孔を隔設するのがよい。
【００１５】
10はボウル１内に収容されたスクリューコンベアで、回転胴11の外周に螺旋翼12が巻装されており、その両端部を、ボウル１の中空軸４，５のボウル内突出部に支承され、中空軸４に挿通された回転軸13により、ボウル１と所要の速度差をもって回動されるようになっている。そして、回転胴11の後部内には、原液aの供給室14が設けられ、その周壁には、ボウル１と回転胴11との間の環状空間８と通ずる供給口15が開設されているとともに、ボウル１の後部中央軸５より挿通された原液の供給管16が供給室14に開口して設けられている。
【００１６】
そして、ボウル１の前端部内には、環状空間８内を搬送されてきた重成分ｂに圧密と絞り作用を与えて排出するための、軸方向に短い吐出路20が設けられている。すなわちボウル１の前端部には、排泥口６の直前位置（図1の左側）の内周に、後面側をテーパー面22とした先細りの断面ほぼ山形に形成した抑制環21が内方に向けて突設されている。また、スクリューコンベア10の回転胴11の前端部には、上記抑圧環21と対向した位置に、抑圧環21との間に環状の吐出路20を形成する抑圧鍔23が突設されており、この抑圧鍔23は、図示のように、その外周を抑圧環21のテーパー面22とほぼ平行に対向するテーパー面24として、断面ほぼ台形に形成され、両テーパー面22、24間が吐出路20となる。それにより、上記抑圧環21と抑圧鍔23の先端よりボウルの前端壁２までの間は排泥口６の設けられた排泥室９となり、吐出路20は排泥室９に開口され、排泥口６と連通することになる。
【００１７】
そして、各排泥口６には、そのボウル１の回転方向後側にあたる内壁面部分及び、それに続くボウル１の内周面の一部を摩耗から防ぐための、例えば、超硬合金やセラミック等の耐摩耗性材料により形成した防護部材25が着脱可能に被着されている。この防護部材25は、図示のように、排泥口６の内壁面に接合される内周接合片26ａと、それに続いて、ボウル１の内周面に接合される内周接合片26ｂとによりＬ字形に屈曲した形状となっており、その内周接合片26ｂに設けた取付孔27を通してネジ類28により各排泥口６に取り付けられるようになっている。
【００１８】
上記の装置において、処理する原液aは、矢印のように供給管16から供給室14に入り、供給口15から環状空間８内に供給され、ボウル１の回転による遠心力で固液分離されながら螺旋翼12により前端に向け搬送されるようになる。そして、分離された液体分である分離液Ｃは、後端壁の排出孔７より機外に排出される。
【００１９】
固形分と液分を含む重成分ｂは、螺旋翼12によってボウル１の前端方向へと掻き寄せられて行きながら、さらに遠心力による分離作用を受けて、残留液分の分離が進み、その分離液Ｃも排出孔７より排出される。ボウル１の前部に搬送された重成分ｂは、ボウル１前端部に突設された抑圧環21と回転胴11の前部に突設された抑圧鍔23により圧密作用を受け、そして、狭い吐出路20に押し込まれて、さらに絞られ、その先端より出ることになる。重成分ｂは吐出路20より出ると、直ちに、強い遠心力によって排泥室９内で図３の矢印のようにボウル１の径方向へと飛ばされて吐出口６より機外に排出されることになる。この飛び出した重成分ｂは、回転するボウル１の遠心力で、吐出口６を抜ける際、その回転方向（矢印ｄ）後側の辺面及びその近傍には強く衝突することになるが、この強く衝突する部分には、防護部材25が取り付けられているので、ボウル１の本体の重成分ｂが衝突することによる摩耗が防止される。
【００２０】
なお、上記の装置においては、防護部材25は、排泥口６の内壁面とボウル１の内周面に接して取り付けられているが、図６に示すように、内壁接合片26ａの外面及び内周接合片26ｂの外面がそれぞれ排泥口６の内壁面と面一となるように、ボウル１を切り欠いて嵌め込み、ネジ類28により取り付けることもできる。かくすれば、防護部材25の取り付けにより生ずる段差個所がなくなり、重成分の排出の流れが円滑化される。
【００２１】
図７〜図16は、上記防護部材25の各種実施態様の例を示したものである。図７の例は、上記防護部材25における内周接合片26ｂの、先端側（前壁２に近い側）に、重成分ｂの軸方向への流れを防ぐ抑流片26ｃが、径の中心方向に向けて突設した構造となっている。かくすれば、吐出路20より出た重成分ｂの、防護部材25を設けた部分以外の個所への散乱を抑制できるようになる。この場合も、同図（ニ）、（ホ）、に示すように、内壁接合片26ａと内周接合片26ｂをボウル１を切り欠いて嵌め込みすることができる。また、同図（へ）に示すように、防護部材25の内周接合片26ｂと抑流片26ｃとの接続隅部は曲面或いは鈍角面とすることができる。
【００２２】
図８の例は、さきの抑流片26ｃを内壁接合片26ａの上端まで延長してＬ形の抑流片26ｄを突設した構造となっており、図9の例では、さきの抑流片26ｃを、内周接合片26ｂの後端側にも突設させたものであり、また、図10の例は、さきの抑流片26ｄを排泥口６の出口端よりボウル１外周面まで延長したコ字形の抑流片26ｅを、内壁接合片26ａ、内周接合片26ｂの前後両端に突設させている。それらはいずれも散乱傾向の重成分ｂの流れを規制して、防護効果がより向上される。
【００２３】
なお、この図８、図９、図10の例の場合も、各（ニ）、（ホ）に示すように、図６の例にならい、内壁接合片26ａと内周接合片26ｂを嵌め込み式とし、また、図７（へ）のように、内壁接合片26ａ、内周接合片26ｂと抑流片26ｄ、26ｃ、26ｂの各接続隅部を曲面や鈍角面とすることができる。
【００２４】
排泥口６より出る重成分ｂには、内壁接合片26ａの先端からボウル１の外周面にも流れるものもある。図11〜図16は、その流れによって生ずる摩耗を防ぐため手段を施した例である。これらの例は、基本的に、内壁接合片26ａと内周接合片26ｂに加え、その内壁接合片26ａの先端より、ボウル１の外周面の所要長さに延びる外周接合片26ｆを設けたものである。
【００２５】
すなわち、図11の例は、上記基本形のものに、図7の例と同様に、抑流片26ｃを突設し、図12の例は、図８の例におけるようのに、内壁接合片26ａ、内周接合片26ｂの片側に抑流片26ｄを突設したものであり、図13の例は、図９の例におけるように、内周接合片26ｂの両端に抑流片26ｃを突設したものである。また、図14の例は、図10の例における抑流片26ｅを突設したものである。また、図14の例は、図10の例における抑流片26ｅを、内壁接合片26ａ、内周接合片26ｂ、外周接合片26ｆの両端に設けたものであり、図15の例は、図12の例における抑流片26ｄを内壁接合片26ａ、内周接合片26ｂの両端に設けたものであり、図16の例は、図14の例における抑流片26ｅを内壁接合片26ａ、内周接合片26ｂの両端に設けたものである。
【００２６】
なお、上記図11の例の場合も、同図（ニ）、（ホ）に示すように、内壁接合片26ａと内周接合片26ｂを図６におけると同様にボウル１を切り欠いて嵌め込むことができ、図12〜図15の例においても上記各例に準じて嵌め込み式とすることができる。また、上記図11〜図15の各例とも、その内壁接合片26ａ、内周接合片26ｂと抑流片26ｃ、26ｄ、26ｅの各接続隅部を、図７（へ）のように、曲面や鈍角面に形成することができる。
【００２７】
上記各例の防護部材25は、重成分ｂの性状やボウル１の外径、回転数等の諸条件、仕様に応じてそれらのいずれかを適宜採用できるものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の遠心分離装置によれば、ボウルの形状を直胴形とし、重成分の供給と分離液の排出をボウルの後部において行えるようにするとともに、ボウル及びスクリューコンベアの回転胴の前部に対向して抑圧環と抑圧鍔を設けて、それら両者間に形成された狭い吐出路を通して重成分を排出するようにしたので、従来機のように、長い傾斜で絞りを大きくした長大な円錐筒を設けないですむとともに、含水率の低い重成分の搬送、排出が円滑にできる。そして、搬送された重成分は、ボウルの前端部で抑圧環と抑圧鍔により圧蜜作用を受けるとともに、狭い吐出路を通過することにより、さらに強い圧蜜作用を受けて排出されるので、固液分離効率の大巾な向上が図れる。
【００２９】
また、排泥口のあるボウルの前端部には、吐出路から出た重成分が強い遠心力により衝突するが、その部分には耐摩耗性材料よりなる防護部材を着脱自在に設けたので、ボウル自体への重成分の衝突による摩耗、損傷を防ぐことができ、装置の耐久性を損なうおそれがなく、防護部材が損耗したときにはこれを付け換えることにより、装置を長期にわたり使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施態様を示す側断面図である。
【図２】同要部半部の側断面図である。
【図３】図２のＡーＡ線断面図である。
【図４】排泥口部分の斜視図である。
【図５】排泥口に取り付ける防護部材の斜視図である。
【図６】防護部材取り付けの他の例を示した正断面図である。
【図７】（イ）は防護部材の他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図、（ニ）は防護部材取り付けの他の例を示す側断面図、（ホ）は同正断面図、（へ）は同防護部材の他の例を示す斜面図である。
【図８】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図、（ニ）は同防護部材取り付け他の例を示す斜視図、（ホ）は同正断面図である。
【図９】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１０】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１１】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１２】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１３】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１４】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１５】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１６】（イ）は防護部材のさらに他の実施態様を示す斜視図、（ロ）は同防護部材の取り付け状態を示す側断面図、（ハ）は同正断面図である。
【図１７】従来のデカンタ型の装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ ボウル
２ 前端壁
３ 後端壁
６ 排泥口
７ ろ液の排出
８ 環状空間
９ 排泥室
スクリューコンベア
回転胴
12 螺旋翼
14 供給室
15 供給口
吐出路
21 抑圧環
22 テーパー面
23 抑圧鍔
24 テーパー面
25 防護部材
26ａ 内壁接合片
26ｂ 内周接合片
26ｃ、26ｄ、26ｅ、26ｆ 抑流片
取付孔

Claims (1)

1. 高速回転するボウル内に、これと相対速度差をもって回転するスクリューコンベアを収容し、回転中のボウル内に供給される原液から重成分を遠心力によって分離沈降させ、これをスクリューコンベアによってボウルの前端に移送して排出する遠心分離装置において、ボウルを、横型円筒の直胴形に形成し、該ボウルの後部に原液の供給手段と分離液の排出手段を設けるとともに、ボウルの前端部に設けられた排泥口の直前位置のボウル内周に、重成分を圧密する抑圧環を突設し、また、スクリューコンベアの回転胴の前端部には、上記抑圧環と対向して抑圧鍔を突設して、抑圧環の内周と抑圧鍔の外周との間に、重成分の狭い吐出路を形成し、そして、上記排泥口には、その内壁及びそれに続くボウルの内周または内、外周の所要長さ部分に接合する、耐摩耗性材料により形成した防護部材を着脱可能に取り付け、該防護部材に重成分の散乱を抑制する抑流片を突設したことを特徴とする、遠心分離装置。

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