JP4047386B2 - Method and apparatus for separating heavy fraction of aqueous slurry from light fraction by centrifugal force action - Google Patents

Method and apparatus for separating heavy fraction of aqueous slurry from light fraction by centrifugal force action Download PDF

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Abstract

The invention relates to a process and apparatus for the separation of heavier from lighter fractions in aqueous slurries by means of centrifugal force. The slurry is made to spin in the separation chamber under the influence of the differential pressure generated between the inlet and outlet of a cyclone separation chamber (4). The differential pressure, which can amount to several bar, is generated by means of a pressure increasing stage in the form of a transport rotor device (20) which acts in conjunction with a stator arrangement (22); essentially this takes place immediately in front of the inlet of the slurry into the separation chamber (4). The rotor blades of the cyclone rotor device (10) as the rotor blades of the transport rotor device (20) can be mounted on the same rotary shaft (5) in order to induce additional rotary force into the slurry. The separation of floatable fractions in aqueous slurries is effected by the presence of micro gas bubbles introduced into the separation chamber (4). The separated floatable fractions can be removed from the gas bubbles to which they adhere by means of an anti-foaming device driven by the rotary shaft (5) of the transport rotor device (20).

Description

本発明は、遠心力作用によって水性スラリーの重質画分を軽質画分から分離する方法及び装置に関する。
本発明は、より詳細には、一定寸法に満たない固形粒子画分を有する液状スラリーの洗浄、すなわち、スクリーンなどによって粗粒子を除去するための、すでに前洗浄に付されたスラリーの後洗浄に関する。
遠心分離装置又はハイドロサイクロンによる分離の際には、前洗浄したスラリーを高速で分離チェンバに導入して、激しく回転する層流フィールドをチェンバ内に生じさせて、遠心力作用によってスラリーの重質画分を外周経路に押しやり、スラリーの軽質画分をむしろ分離チェンバの縦方向中心線の近くに集める。公知の遠心分離装置（米国特許第２９９６１８７号）では、分離チェンバの出口の下流に設けられた吸引輸送ロータ手段によって、分離チェンバの入口と出口との間でスラリーを流すのに必要な圧力勾配を生じさせている。したがって、入口と出口との間の圧力勾配は、吸引輸送ロータ手段の吸引力によって決定され、この吸引力は逆に、吸引側に存在する液柱により、吸引輸送ロータ手段によって１バールにも満たない圧力勾配を生じさせることができるよう定義される。したがって、従来の遠心分離装置は、比較的低いスラリーの回転速度ででも十分な分離作用が達成される懸濁液に対してしか使用することができない。より分離しにくい水性スラリーの画分を処理するためには、相応に高い遠心力を生じさせるために、分離チェンバ中でより高い回転速度が必要である。これは、公知の遠心分離装置によって生じさせることはできない数バールの圧力勾配を必要とし、そのため、一般には、小型の遠心分離装置をいくつか直列に配設して所望の分離速度に到達させる必要がある。これが、分離プラントの調達費及び運転費を実質的により高額にし、その維持頻度を増加させる。加えて、小型の遠心分離装置の処理能力は比較的低く、そのため、そのような装置を備えたシステムの適用が特定の場合の用途に制限される。
特に関連する一つの課題は、遠心力作用によって浮遊する粒状物質を水性スラリーから効果的に分離することである。浮遊分離の場合に、分離チェンバ中で循環するスラリーにガスを導入して気泡を発生させることが提案されている（米国特許第４３９７７４１号）。この気泡に対し、スラリーの分離した重質画分が界面効果によって付着する傾向を示す。気泡はいわゆる浮力体を形成し、そのため、重質画分は、むしろ分離チェンバの縦方向中心線の近くに集まるだけでなく、重力の作用に抗して引き寄せることもできるようになる。しかし、分離の効率が分離チェンバへのスラリーの接線方向導入のみに基づく、すなわち、圧力勾配をブーストする手段がまったくなく、しかも、公知の手段によって達成し得る気泡の寸法が大きすぎるため、この公知の装置の有効性は低い。
本発明の目的は、浮遊画分を有するものを含むすべての種類のスラリーをきわめて効果的な方法で処理するために必要である高い回転速度を生じさせることができる前記の種類の方法及び装置を提供することにある。
この目的の解決に関しては、請求項１及び８が参照される。本発明の範囲において、驚くべきことに、スラリーを分離チェンバへの入口の直前で加圧し、それにより、高い回転速度に必要な数バールの圧力勾配を生じさせて、系を実質的に複雑化することなく、公知の遠心分離装置に伴う問題を簡単に解消し得ることがわかった。この目的のために、入口の上流に輸送ロータ手段が設けられる。この輸送ロータ手段は、ある種の求心加速装置として機能し、輸送ロータ手段によってスラリーに導入される運動エネルギーを圧力エネルギーに変換するステータ手段と協働する。その結果、分離チェンバの入口で、スラリーを遠心分離装置に供給する際に介する導管の中の流動圧に依存せず、分離チェンバの入口と出口との間の液柱のレベルにも依存しない十分な勾配の過圧がスラリーに対して常に加わることが保証される。この結果として、相応に増大した分離速度を有する増大した回転速度が生じる。遠心分離装置の寸法にほとんど依存しない効果的な分離により、公知のシステムにおけるよりも大きな寸法又は直径を有する分離装置を使用して、運転費及び調達費に対して相応に好ましい効果を得ることができる。
本発明のさらなる実施態様にしたがって、さらなる回転エネルギーを分離チェンバ中に存在するスラリーに導入すると、入口側に配設される輸送ロータ／ステータ手段を設けることによって達成される分離の効率における改善をさらに高めることができる。これは、輸送ロータ手段の回転軸と同じ回転軸によって駆動することができるインペラーによってハウジングの内壁に沿って循環させるサイクロンロータ手段を分離チェンバの中に配設することによって達成することができる。サイクロンロータ手段は、乱流を起こさず、スラリーの性質に依存せずに、分離チェンバに導入されるスラリーの回転速度の増大を可能にする。そのとき、サイクロンロータ手段によって加えられる逆圧は、入口で輸送ロータ手段によってスラリーに加えられる圧力によって圧倒される。
上述した手段の結果として、本発明はまた、例えば排紙スラッジから印刷インク残渣を除くために、他の方法では遠心力作用によって分離しにくいスラリーの浮遊分離に特に適している。これに関して、本発明の一つのさらなる実施態様は、気泡、好ましくは微小気泡の存在におけるスラリーの分離を提供する。このためには、微小気泡で飽和した液体を分離チェンバに導入してスラリーと混合するか、スラリーそのものをガス化し、ガス化状態で分離チェンバに導入する。回転駆動されるインペラを有する壊泡手段を、輸送ロータ手段から離間した遠心分離装置の上部取付ハウジングの中に配設して、分離チェンバから吐き出される気泡と異物との発泡混合物の中で気泡に付着した異物を遠心作用によって分離し、それを別にして環境に吐き出すことができる。
概して、本発明の遠心分離装置は、前記ロータ手段すべてを共通の回転軸に配設することが可能であることにより、比較的簡単な構造を特徴とする。加えて、遠心分離装置は吸引効果を有し、そのため、処理すべきスラリーの駆動装置としてのさらなるポンプアセンブリを流動系に加えることなく、簡単に完成させることができる。
以下に、実施態様に基づき、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の好ましい実施態様の遠心分離装置の部分的縦断面図である。
図２Ａ〜２Ｃは、図１に示す遠心分離装置の詳細を示した、全体図（図２Ａ）、底面図（図２Ｂ）及び平面図（図２Ｃ）である。
図３は、図１のIII−III線から見た断面図である。
図４は、本発明の第２実施態様に関し、図１と同様に見た図１に類似する遠心分離装置を示している。
図５は、本発明の第３実施態様の遠心分離装置を示している。
図６は、本発明の第４実施態様の、浮遊分離のための遠心分離装置を示している。
以下、本発明の遠心分離装置を示す図１、２Ａ〜２Ｃ及び３を参照する。図１の参照符号１は管状の円筒形ハウジングを示し、このハウジングは漏斗形状の底部２に移行し、その底部が下端の排出口３へと先細りしている。ハウジング１は分離チェンバ４を画成し、このチェンバの中に中空軸５が縦方向中心線と同軸に突出し、この中空軸は、その開口した軸方向下端が、漏斗形状の部分２が下方に延び始める面から適当に離間したところで終端している。
ハウジング１から突出する中空軸５の軸方向上端には結合手段７が設けられ、この手段は、中空軸５を適当な回転速度で回転させるための、たとえば電気モータの形態にある駆動手段８に接続されている。
図示する本発明の実施態様では、中空軸５は、軸受けなしで駆動手段８のみによって支持されている。望むならば、適当な軸受アセンブリを設けて、中空軸５をハウジング１に対して支持してもよい。
図２Ａ及び２Ｂに示すように、取付板１２が、例えば溶接により、中空軸５の軸方向中間位置に固着され、中空軸５を半径方向面で包囲している。取付板１２の下面には、複数のインペラ１１が互いに角度的に等間隔で固着されている。これらのインペラは、中空軸５から半径方向外側に突出してハウジング１の内周の近くまで延びている。図示する実施態様では４個のインペラが設けられている。しかし、このようなインペラは、より多数又は少数を設けてもよい。
インペラ１１は、分離チェンバ４に導入された流体スラリーをハウジング１の内壁に沿って循環させる、図１で参照符号１０によって示すサイクロンロータ手段を形成する。それによって生じる遠心力により、スラリーの重質画分は、分離チェンバ４の内壁の近くに集まるよう促進され、軽質画分は、中空軸５の中へと内側に出入りし、そこから、以下さらに詳細に説明するように外部にに排出することができる。
図１、２Ａ〜２Ｃにさらに示すように、複数のインペラ２１が取付板１２の上側に固着され、中空軸５から実質的に螺旋状かつ半径方向外側に、中空軸５の縦方向中心線からサイクロンロータ手段１０のインペラ１１の外端によって描かれる円弧の直径ｄ、すなわち分離チェンバ４の半径方向寸法よりも大きい距離Ｄだけ離れた地点まで延びている。インペラ２１は、図示するように、取付板１２の外周縁よりも適当な短い距離だけ突出することができる。好ましくは、比Ｄ：ｄは、１．２５：１〜１．７５：１であり、もっとも好ましくは、約１．５０：１である。
インペラ２１は、図１で参照符号２０によって示される、図３にさらに詳細に示すステータ手段２２と協働する輸送ロータ手段の一部である。
ステータ手段２２は、輸送ロータ手段２０のインペラ２１の面の下の半径方向面で、好ましくは図２Ａの寸法Ｄに対応する半径方向外側の位置からハウジング１の内周と実質的に一致する半径方向内側の位置まで螺旋状に延びる複数の固定ガイド要素２３を含んでいる。ガイド要素２３の内端部は、好ましくはハウジング１の内周に対して実質的に接線方向に配向されている。隣接するガイド要素２３の間には通路２４が画成され、これらの通路を介して、スラリーが分離チェンバ４に出入りすることができる。ステータ手段２２のガイド要素２３は、輸送ロータ手段２０のインペラ２１と同様に、外向きに突出して取付板１２の周縁を越え、ステータ手段２２と輸送ロータ手段２０との間に流通が形成されるようになっている。
さらに図１から明らかになるように、輸送ロータ手段２０のインペラ２１の半径方向外側部分及びステータ手段２２のガイド要素２３は、ハウジング１の上に配設された上部取付ハウジングに構成されたフランジ形状のチェンバ２５に収容される。この上部取付ハウジングを参照符号６によって示す。
ステータ手段２２は、輸送ロータ手段２０によって生じるスラリーの回転速度を減速する目的を有している。スラリーの回転速度が減速する結果、スラリーは、過圧に付されたのち、通路２４を接線方向に通過して、分離チェンバ４及びサイクロンロータ手段１０の影響区域に出入りし、影響区域の中で、サイクロンロータ手段１０によって循環させられる。分離チェンバ４中のスラリーの回転速度は、サイクロンロータ手段１０のインペラ１１の作用表面積及び回転速度、処理能力並びに分離チェンバ４へのスラリーの接線方向導入によって指図される。
上記実施態様では、サイクロンロータ手段１０及び輸送ロータ手段２０は、同じ速度で回転するよう、駆動軸と同じ中空軸５に取り付けられている。望むならば、サイクロンロータ手段１０と輸送ロータ手段２０とに別個の駆動軸を設けて、これら２個の手段を異なる速度で作動させてもよい。
図１に示すように、スラリーは、入口３０を介して上部取付ハウジング６のプレチェンバ３１に導入され、このプレチェンバは輸送ロータ手段２０に接続されている。
サイクロンロータ手段１０の作用によって分離されたスラリーの軽質画分は、輸送ロータ手段２０によって生じる圧力勾配により、中空軸５に流し込まれ、中空軸５の上端の近くに形成された複数の開口９を介して中空軸５を出る。そして、ここから、軽質画分は、上部取付ハウジング６の出口側でプレチェンバ３２に出入りする。このプレチェンバは、中空軸５を包囲し、出口３３に接続している。図示する本発明の実施態様では、スラリーは、図１から明らかであるように、遠心分離装置を出るときと実質的に同じ半径方向面で遠心分離装置に入る。しかし、入口及び出口は、以下さらに説明するように、異なる半径方向面に位置させてもよい。
重力作用の結果として、スラリーの分離した重質画分は、ハウジング１の漏斗形状の底部２に集まり、そこから、排出口３を介して連続的又は適当な時間間隔で環境に排出されることができる。好ましくは、排出口３は、調節可能な開口幅を有する。
図４は、異物の分離可能な軽質分若しくは画分を有するスラリーを処理するのに特に適している本発明の遠心分離装置の変形した簡略化態様を示す。上述した実施態様と同じ又はそれに類似した構成部品は、同じ参照符号に１００を加えたものによって示す。この実施態様は、実質的には、サイクロンロータ手段が省かれ、ひいては、循環動が、入口の上流に配設された輸送ロータ手段１２０及びステータ手段１２２によって生じる過圧に関連してスラリーの分離チェンバ１０４への接線方向導入のみによって生じる点で、前記の実施態様と異なる。
図示するように、輸送ロータ手段１２０は、インペラ１２１が取付板１１２の外周までしか延びないことにより、変形した構造を有している。このため、取付板１１２の外周では、上部取付ハウジング１０６の中に環状空間１２６が画成され、この空間の中に、スラリーが輸送ロータ手段１２０の作用によって流れ込んで、ステータ手段１２２の影響区域に出入りすることができる。この変形によって輸送ロータ手段１２０、ステータ手段１２２の効率における改善を達成し得ることが見いだされた。望むならば、このような変形輸送ロータ手段を、図１に示す本発明の実施態様に設けてもよい。
さらに、上述した実施態様に比べて、ハウジング１０１の円筒形区分を適当な寸法だけ短縮し、出口１０３まで先細りする区分１０２をその分だけ延ばしている。形状のさらなる詳細に関しては、図１〜３及び対応する記載を参照することができる。
以下は、前濾過ののちにも残る、すなわち、たとえば２ｍｍ未満の寸法を有する異物の画分を有する前濾過したスラリー又はスラッジの浮遊微細分離に特に適する本発明の遠心分離装置の実施態様に関する。
図５は、浮遊遠心分離装置の実施態様を示す。この実施態様は、スラリーを送るための送り手段の構造に関して、入口２３０及びプレチェンバ２３１、分離チェンバ２０４中で入口の上流側に配設された輸送ロータ手段２２０、スラリーの上流加圧のためのステータ手段２２２並びに図１の実施態様に実質的に対応するサイクロンロータ手段２１０からなり、したがって、図１を参照することができる。上述した実施態様と同じ又はそれに類似した構成部品は、同じ参照符号に２００を加えたものによって示す。
図示するように、輸送ロータ手段２２０及びサイクロンロータ手段２１０は、処理されるスラリーの分離された画分を排出するのに同時には作用しない共通の駆動軸２５４に配設されている。さらには、図１に示す実施態様に比べて、サイクロンロータ手段２１０のインペラ２１１の作用表面積を、減らされるインペラの軸方向寸法だけ減らすことができる。
図示するように、ハウジング２０１は全体を通じて円筒形であり、そのため、同じく全体を通じて円筒形である分離チェンバ２０４が形成されている。ハウジング２０１の底部２５２を軸方向に通過する管状エレメント２５５は、分離チェンバ２０４内に開口した端部を有しており、そのため、管状エレメント２５５の一方の開口端がハウジング２０１の底部２５２から適切に離れて位置し、他方の開口端がハウジング２０１の外に配設されている。好ましくは、管状エレメント２５５は、ハウジング２０１に対して軸方向に移動可能に取り付けられる。管状エレメント２５５は、以下に説明する浮遊分離によって分別されるスラリーの微細な異物画分を排出するように働く。
異物を除去された液体又は明澄な産出物は、ハウジング２０１の底部２５２の近くで分離チェンバ２０４の中に接線方向に通じる出口２５３を介して排出することができる。
ハウジング２０１の軸方向中間位置には、適当なガス、例えば空気を含有する液体を分離チェンバ２０４に導入するための手段が設けられている。これらの手段は、パーフォレーション２５７が穿孔されているハウジング壁であるハウジング２０１の円周部分を包囲する環状分配導管２５６を含む。また、分配導管２５６の中には、入口２５８が通じている。したがって、ガスを含む液体を、入口２５８、分配導管２５６及びパーフォレーション２５７を介して分離チェンバ２０４の内部に送り込むことができる。
関連する液体は、好ましくは、ガスが、たとえば１００μｍ未満の寸法を有する微小気泡の形態で分布している液体である。微小気泡で飽和したそのような液体は、たとえば、図５に参照符号２５９で示し、参照することができるＤＥ−Ａ−３７３３５８３にしたがって構成された装置を用いて生成することができる。装置２５９はガス化タンク２６０に接続され、このタンクの中に、ガス化すべき液体及び適当なガスを別個に導入し、加圧することができる。
適当な液体として水を使用することができる。これに関して、適当な液体はまた、図示するように、出口２５３を介して排出される明澄な産出物の分岐部分であってもよく、この明澄な産出物がポンプ２６１を介してガス化タンク２６０（ここでガスが充填される）に送り込まれ、微小気泡を発生させるための装置２５９に導入される。
分離チェンバ２０４の中で、上述したようにしてスラリーに導入された微小気泡は、それらの表面張力により、スラリーの微細な浮遊異物画分と結着する。このようにして、これらの微細画分は、好ましくは、遠心力の影響の下で遠心分離装置の縦方向中心線の近くに集まる。したがって、異物画分を付着させた微小気泡を中央の管状エレメント２５５を介して分離チェンバ２０４から排出することができ、明澄な産出物を出口２５３で産出することができる。
微小気泡で飽和した液体の代わりに、ガスを直接分離チェンバ２０４に導入してスラリー中に気泡を発生させることもできることが記される。最小限の寸法を有する気泡を生成するため、ガスの導入は、分配導管２５６の代わりに設けなければならないであろう微粒子焼結金属でできた拡散リング（図示せず）を介して実施すべきである。
さらには、サイクロンロータ手段２１０を省いて、図４に示す実施態様に類似したスラリーの循環動が、輸送ロータ手段２２０及びステータ手段２２２の相互作用の増圧効果並びに分離チェンバ２０４へのスラリーの接線方向導入だけに基づくようにしてもよい。
さらには、図１及び４に示す本発明の実施態様に関して記載した手段と同様に、中央の中空軸を介して、重力作用に抗しながら、異物を付着させた微小気泡の排出が結果として起こることができる。この中空軸は同時に、輸送ロータ手段２２０及びサイクロンロータ手段２１０の共通の回転軸を表す。
図６は、本発明の第４実施態様の浮遊遠心分離装置を示す。上述した実施態様と同じ又はそれに類似した構成部品は、同じ参照符号に３００を加えたものによって示す。この第４実施態様は、同様に全体が円筒形である分離チェンバ３０４を画成する、全体を通じて円筒形であるハウジング３０１を含む。分離チェンバ３０４への入口の上流側には、輸送ロータ手段３２０と、それと協働するステータ手段３２２とが、スラリーを加圧するために設けられている。これらの手段の構造及び機能は、図１に示す実施態様の手段に対応し、そのため、説明の繰り返しを避けることができる。図４に示す実施態様と同様、サイクロンロータ手段は省かれている。
図６に示す遠心分離装置の一つの特徴は、参照符号３７０で示される壊泡手段である。この壊泡手段３７０は、輸送ロータ手段３２０のインペラ３２１の回転軸と一致することが好ましい中心軸を中心に回転することができる複数のインペラ３７１を含む。これらのインペラは、分離装置ハウジング３０１の上方に配置された上部取付ハウジング３０６の中の空間３７２に配設されている。この空間３７２は、輸送ロータ手段３２０及びステータ手段３２２を含む上部取付ハウジング３６９中で空間３７３の上に配置されている。処理されるスラリーは、入口３７４を介してこの空間３７３に導入することができる。より具体的には、微小気泡を分散させたスラリーは、入口３７４を介して導入することができる。これらの微小気泡は、３５９で示すように、図５に示す実施態様に関してすでに説明した装置によってスラリー中に導入することができる。
上部取付ハウジング３６９中の空間３７２及び３７３は、互いに封止されており、さらに、上寄り空間３７２は、壊泡手段３７０のインペラ３７１を含む下寄り部分３７２′と、中空軸３０５の近くで下寄り部分３７２′と流通する上寄り部分３７２″とに分割されている。下寄り部分３７２′には、異物出口３７６が通じている。上部取り付けハウジング３６９の周壁は、上寄り部分３７２″に沿って、周方向に分布した複数のパーフォレーション３７７を穿孔されている。これらのパーフォレーションは、上寄り部分３７２″の内部をガス出口３７８に接続して、分離した異物から除去した気体留分を環境に排出することを可能にしている。
すでに述べたように、壊泡手段３７０のインペラ３７１は、輸送ロータ手段３２０のインペラ３２１の回転軸と同じ回転軸に取り付けることができる。この回転軸は、軸方向に突出して分離チェンバ３０４に入り、開口した下端を有する中空軸３０５として構成されている。この開口した端部の中に、分離されて気泡に付着した異物が入ることができ、そこから中空軸３０５の内部を上昇し、壊泡手段３７０の空間３７２に出入りし、ひいてはインペラ３７１の影響区域に出入りする。
分離装置ハウジング３０１の底部３７９の近くにある接線方向排出口３８０が、スラリーの液状画分、すなわち異物を含まない明澄な産出物を吐き出すように働く。
壊泡手段３７０の中では、空間３７２に出入りする、気泡に付着した異物がインペラ３７１によって循環させられ、それにより、重質の異物が遠心作用によって気泡から分離され、下寄り空間部分３７２′の内周に集まり、気泡が上寄り空間部分３７２″中を上昇し、そこから、すでに説明したように環境に吐き出されることができる。
あらかじめガス化したスラリーを入口３７４を介して導入する代わりに、図５に示す実施態様にしたがって、分離チェンバ３０４中の気泡の存在において、スラリーとは別に分離チェンバ３０４に導入されるガスによってスラリーを処理してもよい。
さらには、望むならば、図１に示す本発明の実施態様に類似したサイクロンロータ手段を設けてもよい。この場合、壊泡手段３７０のインペラ３７１、輸送ロータ手段３２０のインペラ３２１及び追加したサイクロンロータ手段のインペラを、順に、共に回転するために駆動手段３０８によって駆動される中空軸３０５に取り付けることができる。上述した本発明の実施態様と同様に、前記インペラを駆動するための独立した駆動軸を設けてもよいことが理解されよう。The present invention relates to a method and apparatus for separating a heavy fraction of an aqueous slurry from a light fraction by centrifugal force action.
More particularly, the present invention relates to the cleaning of a liquid slurry having a solid particle fraction that is less than a certain size, i.e., the post-cleaning of a slurry that has already been subjected to pre-cleaning to remove coarse particles, such as by a screen. .
At the time of separation by a centrifugal separator or a hydrocyclone, a pre-washed slurry is introduced into the separation chamber at a high speed to generate a violently rotating laminar flow field in the chamber. Push the fraction into the perimeter path and collect the light fraction of the slurry rather near the longitudinal centerline of the separation chamber. In known centrifuges (U.S. Pat. No. 2,996,187), a suction transport rotor means provided downstream of the separation chamber outlet provides the pressure gradient required to flow the slurry between the separation chamber inlet and outlet. It is generated. Therefore, the pressure gradient between the inlet and the outlet is determined by the suction force of the suction transport rotor means, which, on the contrary, is filled to 1 bar by the suction transport rotor means due to the liquid column present on the suction side. Defined to be able to produce no pressure gradient. Thus, conventional centrifuges can only be used for suspensions where sufficient separation is achieved even at relatively low slurry rotation speeds. In order to process the fraction of aqueous slurries that are more difficult to separate, higher rotational speeds are required in the separation chamber in order to produce correspondingly higher centrifugal forces. This requires a pressure gradient of several bars that cannot be generated by known centrifuges, so it is generally necessary to arrange several small centrifuges in series to reach the desired separation speed. There is. This substantially increases the procurement and operating costs of the separation plant and increases its maintenance frequency. In addition, the throughput of small centrifuges is relatively low, thus limiting the application of systems equipped with such devices to specific use cases.
One particularly relevant issue is the effective separation of suspended particulate matter from aqueous slurry by the action of centrifugal forces. In the case of floating separation, it has been proposed to introduce gas into the slurry circulating in the separation chamber to generate bubbles (US Pat. No. 4,397,741). The heavy fraction separated from the slurry tends to adhere to the bubbles due to the interfacial effect. The bubbles form a so-called buoyant body, so that the heavy fraction can not only gather near the longitudinal centerline of the separation chamber, but also be drawn against the action of gravity. However, the efficiency of the separation is based solely on the tangential introduction of the slurry into the separation chamber, i.e. there is no means to boost the pressure gradient and the size of the bubbles that can be achieved by the known means is too large. The effectiveness of this device is low.
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus of the kind described above that can produce the high rotational speeds required to process all kinds of slurries, including those with floating fractions, in a highly effective manner. It is to provide.
With regard to the solution of this object, reference is made to claims 1 and 8. Within the scope of the present invention, surprisingly, the slurry is pressurized just before the inlet to the separation chamber, thereby creating a pressure gradient of several bars necessary for high rotational speeds, substantially complicating the system. It has been found that the problems associated with known centrifuges can be easily eliminated without doing so. For this purpose, transport rotor means are provided upstream of the inlet. The transport rotor means functions as a kind of centripetal accelerator and cooperates with stator means that converts kinetic energy introduced into the slurry by the transport rotor means into pressure energy. As a result, the separation chamber inlet is not dependent on the flow pressure in the conduit through which the slurry is fed to the centrifuge, and is not dependent on the level of the liquid column between the separation chamber inlet and outlet. It is guaranteed that a constant gradient overpressure is always applied to the slurry. This results in an increased rotational speed with a correspondingly increased separation speed. With effective separation that is largely independent of the size of the centrifuge, a separation device having a larger size or diameter than in known systems can be used to achieve a correspondingly favorable effect on operating and procurement costs. it can.
In accordance with a further embodiment of the present invention, the introduction of additional rotational energy into the slurry present in the separation chamber further improves the separation efficiency achieved by providing transport rotor / stator means disposed on the inlet side. Can be increased. This can be achieved by arranging in the separation chamber cyclone rotor means that circulates along the inner wall of the housing by an impeller that can be driven by the same rotation axis as that of the transport rotor means. The cyclone rotor means does not cause turbulence and allows an increase in the rotational speed of the slurry introduced into the separation chamber without depending on the nature of the slurry. The back pressure applied by the cyclone rotor means is then overwhelmed by the pressure applied to the slurry by the transport rotor means at the inlet.
As a result of the means described above, the present invention is also particularly suitable for the floating separation of slurries that are otherwise difficult to separate by centrifugal action, for example to remove printing ink residues from the discharged sludge. In this regard, one further embodiment of the present invention provides for the separation of the slurry in the presence of bubbles, preferably microbubbles. For this purpose, a liquid saturated with microbubbles is introduced into the separation chamber and mixed with the slurry, or the slurry itself is gasified and introduced into the separation chamber in a gasified state. A foam breaking means having a rotationally driven impeller is disposed in the upper mounting housing of the centrifugal separator spaced from the transport rotor means, so that the foam in the foam mixture of bubbles and foreign matter discharged from the separation chamber. The adhering foreign matter can be separated by centrifugal action and discharged separately to the environment.
In general, the centrifuge of the present invention is characterized by a relatively simple structure by allowing all of the rotor means to be disposed on a common rotating shaft. In addition, the centrifuge has a suction effect so that it can be easily completed without adding an additional pump assembly to the flow system as a drive for the slurry to be processed.
Below, based on an embodiment, the present invention is explained still in detail, referring to drawings.
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of a centrifugal separator according to a preferred embodiment of the present invention.
2A to 2C are an overall view (FIG. 2A), a bottom view (FIG. 2B), and a plan view (FIG. 2C) showing details of the centrifugal separator shown in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 shows a centrifuge similar to FIG. 1 viewed in the same manner as FIG. 1 for the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a centrifugal separator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a centrifuge for floating separation according to a fourth embodiment of the present invention.
Reference is now made to FIGS. 1, 2A to 2C and 3 illustrating the centrifuge of the present invention. Reference numeral 1 in FIG. 1 shows a tubular cylindrical housing which transitions to a funnel-shaped bottom 2 which tapers to a lower outlet 3. The housing 1 defines a separation chamber 4 in which a hollow shaft 5 projects coaxially with the longitudinal centerline, the hollow shaft having an open lower end in the axial direction and a funnel-shaped part 2 downward. It terminates at an appropriate distance from the starting surface.
A coupling means 7 is provided at the axially upper end of the hollow shaft 5 protruding from the housing 1, which means a driving means 8 in the form of an electric motor, for example, for rotating the hollow shaft 5 at a suitable rotational speed. It is connected.
In the embodiment of the invention shown, the hollow shaft 5 is supported only by the drive means 8 without bearings. If desired, a suitable bearing assembly may be provided to support the hollow shaft 5 relative to the housing 1.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the mounting plate 12 is fixed to an intermediate position in the axial direction of the hollow shaft 5, for example, by welding, and surrounds the hollow shaft 5 with a radial surface. A plurality of impellers 11 are fixed to the lower surface of the mounting plate 12 at equal intervals from each other. These impellers project radially outward from the hollow shaft 5 and extend to the vicinity of the inner periphery of the housing 1. In the illustrated embodiment, four impellers are provided. However, more or fewer such impellers may be provided.
The impeller 11 forms a cyclone rotor means, indicated by reference numeral 10 in FIG. 1, for circulating the fluid slurry introduced into the separation chamber 4 along the inner wall of the housing 1. The resulting centrifugal force promotes the heavy fraction of the slurry to collect near the inner wall of the separation chamber 4 and the light fraction enters and exits into the hollow shaft 5 from where it further becomes less As will be described in detail, it can be discharged to the outside.
As further shown in FIGS. 1, 2 </ b> A to 2 </ b> C, a plurality of impellers 21 are fixed to the upper side of the mounting plate 12, substantially spirally and radially outward from the hollow shaft 5, from the longitudinal center line of the hollow shaft 5. It extends to a point separated by a distance D greater than the diameter d of the arc drawn by the outer end of the impeller 11 of the cyclone rotor means 10, ie the radial dimension of the separation chamber 4. As illustrated, the impeller 21 can protrude by an appropriate short distance from the outer peripheral edge of the mounting plate 12. Preferably, the ratio D: d is 1.25: 1 to 1.75: 1, most preferably about 1.50: 1.
The impeller 21 is part of a transport rotor means which cooperates with the stator means 22 shown in more detail in FIG.
The stator means 22 is a radial surface below the surface of the impeller 21 of the transport rotor means 20, preferably a radius substantially coincident with the inner circumference of the housing 1 from a radially outer position corresponding to the dimension D in FIG. 2A. A plurality of fixed guide elements 23 extending spirally to a position on the inner side in the direction are included. The inner end of the guide element 23 is preferably oriented substantially tangential to the inner circumference of the housing 1. A passage 24 is defined between the adjacent guide elements 23, and the slurry can enter and leave the separation chamber 4 through these passages. Like the impeller 21 of the transport rotor means 20, the guide element 23 of the stator means 22 projects outward and exceeds the peripheral edge of the mounting plate 12, and a flow is formed between the stator means 22 and the transport rotor means 20. It is like that.
As can be further seen from FIG. 1, the radially outer portion of the impeller 21 of the transport rotor means 20 and the guide element 23 of the stator means 22 are flange-shaped configured in an upper mounting housing disposed on the housing 1. Are accommodated in the chamber 25. This upper mounting housing is indicated by reference numeral 6.
The stator means 22 has the purpose of reducing the rotational speed of the slurry produced by the transport rotor means 20. As a result of the decrease in the rotational speed of the slurry, the slurry is subjected to overpressure, and then passes through the passage 24 in a tangential direction to enter and exit the affected area of the separation chamber 4 and the cyclone rotor means 10. Circulated by the cyclone rotor means 10. The rotational speed of the slurry in the separation chamber 4 is dictated by the working surface area and rotational speed of the impeller 11 of the cyclone rotor means 10, the processing capacity and the tangential introduction of the slurry into the separation chamber 4.
In the above embodiment, the cyclone rotor means 10 and the transport rotor means 20 are attached to the same hollow shaft 5 as the drive shaft so as to rotate at the same speed. If desired, the cyclone rotor means 10 and the transport rotor means 20 may be provided with separate drive shafts to operate the two means at different speeds.
As shown in FIG. 1, the slurry is introduced into the pre-chamber 31 of the upper mounting housing 6 through the inlet 30, and this pre-chamber is connected to the transport rotor means 20.
The light fraction of the slurry separated by the action of the cyclone rotor means 10 is poured into the hollow shaft 5 by the pressure gradient generated by the transport rotor means 20, and a plurality of openings 9 formed near the upper end of the hollow shaft 5. Through the hollow shaft 5. From here, the light fraction enters and exits the pre-chamber 32 on the outlet side of the upper mounting housing 6. This pre-chamber surrounds the hollow shaft 5 and is connected to the outlet 33. In the illustrated embodiment of the invention, the slurry enters the centrifuge at substantially the same radial surface as it exits the centrifuge, as is apparent from FIG. However, the inlet and outlet may be located on different radial surfaces, as will be further described below.
As a result of the gravitational action, the separated heavy fraction of the slurry collects at the funnel-shaped bottom 2 of the housing 1 and is discharged from there through the outlet 3 continuously or at appropriate time intervals. Can do. Preferably, the outlet 3 has an adjustable opening width.
FIG. 4 shows a modified and simplified embodiment of the centrifuge according to the invention which is particularly suitable for processing slurries with light fractions or fractions from which foreign substances can be separated. Components that are the same as or similar to the embodiment described above are indicated by the same reference number plus 100. This embodiment substantially eliminates the cyclone rotor means, and thus the circulation of the slurry in relation to the overpressure caused by the transport rotor means 120 and the stator means 122 disposed upstream of the inlet. It differs from the previous embodiment in that it occurs only by introducing a tangential direction into the chamber 104.
As shown in the figure, the transport rotor means 120 has a deformed structure because the impeller 121 extends only to the outer periphery of the mounting plate 112. For this reason, on the outer periphery of the mounting plate 112, an annular space 126 is defined in the upper mounting housing 106, into which slurry flows by the action of the transport rotor means 120 into the affected area of the stator means 122. You can go in and out. It has been found that this deformation can achieve an improvement in the efficiency of the transport rotor means 120, the stator means 122. If desired, such modified transport rotor means may be provided in the embodiment of the invention shown in FIG.
Furthermore, compared to the embodiment described above, the cylindrical section of the housing 101 is shortened by an appropriate dimension and the section 102 that tapers to the outlet 103 is extended accordingly. For further details of the shape, reference can be made to FIGS. 1-3 and the corresponding description.
The following relates to an embodiment of the centrifuge according to the invention which is particularly suitable for the floating fine separation of a prefiltered slurry or sludge that remains after prefiltration, i.e. has a fraction of foreign matter, for example having a dimension of less than 2 mm.
FIG. 5 shows an embodiment of a floating centrifuge. This embodiment relates to the structure of the feeding means for feeding the slurry, the inlet 230 and the pre-chamber 231, the transport rotor means 220 disposed upstream of the inlet in the separation chamber 204, the stator for the upstream pressurization of the slurry. It comprises means 222 as well as cyclone rotor means 210 substantially corresponding to the embodiment of FIG. 1, so that reference can be made to FIG. Components that are the same as or similar to the embodiments described above are indicated by the same reference number plus 200.
As shown, the transport rotor means 220 and cyclone rotor means 210 are disposed on a common drive shaft 254 that does not act simultaneously to discharge separated fractions of the slurry to be treated. Furthermore, compared to the embodiment shown in FIG. 1, the working surface area of the impeller 211 of the cyclone rotor means 210 can be reduced by the reduced axial dimension of the impeller.
As shown, the housing 201 is cylindrical throughout, and therefore a separation chamber 204 that is also cylindrical throughout is formed. The tubular element 255 that passes axially through the bottom 252 of the housing 201 has an end that opens into the separation chamber 204, so that one open end of the tubular element 255 can be properly extended from the bottom 252 of the housing 201. Located apart from each other, the other open end is disposed outside the housing 201. Preferably, the tubular element 255 is attached to the housing 201 so as to be movable in the axial direction. The tubular element 255 serves to discharge a fine foreign matter fraction of the slurry that is separated by floating separation described below.
The liquid or clear product from which foreign material has been removed can be discharged via an outlet 253 that leads tangentially into the separation chamber 204 near the bottom 252 of the housing 201.
Means for introducing a suitable gas, eg, a liquid containing air, into the separation chamber 204 is provided at an axially intermediate position of the housing 201. These means include an annular distribution conduit 256 that surrounds the circumferential portion of the housing 201, which is the housing wall in which the perforations 257 are perforated. An inlet 258 leads into the distribution conduit 256. Accordingly, a liquid containing gas can be pumped into the separation chamber 204 via the inlet 258, the distribution conduit 256 and the perforation 257.
The associated liquid is preferably a liquid in which the gas is distributed in the form of microbubbles, for example having dimensions of less than 100 μm. Such a liquid saturated with microbubbles can be produced, for example, using an apparatus constructed according to DE-A-3733583, which can be referred to and referenced in FIG. The device 259 is connected to a gasification tank 260 into which the liquid to be gasified and a suitable gas can be separately introduced and pressurized.
Water can be used as a suitable liquid. In this regard, a suitable liquid may also be a clear product branch that is discharged via outlet 253, as shown, and this clear product is gasified via pump 261. It is fed into a tank 260 (filled with gas here) and introduced into a device 259 for generating microbubbles.
The microbubbles introduced into the slurry as described above in the separation chamber 204 are bound to the fine suspended foreign matter fraction of the slurry due to their surface tension. In this way, these fine fractions preferably collect near the longitudinal centerline of the centrifuge device under the influence of centrifugal force. Therefore, the microbubbles to which the foreign matter fraction is attached can be discharged from the separation chamber 204 through the central tubular element 255, and a clear product can be produced at the outlet 253.
It is noted that instead of a liquid saturated with microbubbles, gas can also be introduced directly into the separation chamber 204 to generate bubbles in the slurry. In order to produce bubbles with minimal dimensions, the introduction of gas should be done through a diffusion ring (not shown) made of particulate sintered metal that would have to be provided instead of the distribution conduit 256. It is.
Further, the cyclone rotor means 210 is omitted, and the circulation of the slurry similar to the embodiment shown in FIG. 4 causes the pressure-increasing effect of the interaction between the transport rotor means 220 and the stator means 222 and the tangent of the slurry to the separation chamber 204. You may make it based only on direction introduction.
Furthermore, similar to the means described with respect to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 4, the discharge of microbubbles with foreign matter attached results against the action of gravity through the central hollow shaft. be able to. This hollow shaft simultaneously represents a common axis of rotation for the transport rotor means 220 and the cyclone rotor means 210.
FIG. 6 shows a floating centrifugal separator according to a fourth embodiment of the present invention. Components that are the same as or similar to the embodiment described above are indicated by the same reference number plus 300. This fourth embodiment includes a housing 301 that is generally cylindrical, defining a separation chamber 304 that is also generally cylindrical. Upstream of the inlet to the separation chamber 304, transport rotor means 320 and cooperating stator means 322 are provided to pressurize the slurry. The structure and function of these means correspond to the means of the embodiment shown in FIG. 1, so that repeated description can be avoided. As with the embodiment shown in FIG. 4, the cyclone rotor means is omitted.
One feature of the centrifugal separator shown in FIG. 6 is a bubble breaking means indicated by reference numeral 370. The bubble breaking means 370 includes a plurality of impellers 371 that can rotate about a central axis that preferably coincides with the rotational axis of the impeller 321 of the transport rotor means 320. These impellers are disposed in a space 372 in an upper mounting housing 306 disposed above the separating device housing 301. This space 372 is located above the space 373 in the upper mounting housing 369 including the transport rotor means 320 and the stator means 322. The slurry to be treated can be introduced into this space 373 via the inlet 374. More specifically, the slurry in which microbubbles are dispersed can be introduced through the inlet 374. These microbubbles can be introduced into the slurry by the apparatus already described with respect to the embodiment shown in FIG.
The spaces 372 and 373 in the upper mounting housing 369 are sealed to each other, and the upper space 372 includes a lower portion 372 ′ including the impeller 371 of the foam breaking means 370 and a lower portion near the hollow shaft 305. The lower portion 372 'is divided into an upper portion 372' and a circulated upper portion 372 ". The foreign portion outlet 376 communicates with the lower portion 372 '. The peripheral wall of the upper mounting housing 369 extends along the upper portion 372". A plurality of perforations 377 distributed in the circumferential direction are perforated. These perforations connect the interior of the upper portion 372 "to the gas outlet 378, allowing the gas fraction removed from the separated foreign matter to be discharged to the environment.
As already mentioned, the impeller 371 of the bubble breaking means 370 can be attached to the same rotation axis as the rotation axis of the impeller 321 of the transport rotor means 320. This rotating shaft is configured as a hollow shaft 305 that protrudes in the axial direction and enters the separation chamber 304 and has an open lower end. In this open end, foreign matter that has been separated and adhered to the bubbles can enter, and from there rises inside the hollow shaft 305, enters and exits the space 372 of the bubble breaking means 370, and consequently the influence of the impeller 371. Enter and exit the area.
A tangential outlet 380 near the bottom 379 of the separator housing 301 serves to expel a liquid fraction of the slurry, i.e. a clear product free of foreign matter.
In the bubble breaking means 370, the foreign matter adhering to the bubbles entering and leaving the space 372 is circulated by the impeller 371, whereby heavy foreign matters are separated from the bubbles by centrifugal action, and the lower space portion 372 ' Air bubbles gather at the inner periphery and rise in the upper space portion 372 ″ from which they can be expelled into the environment as already described.
Instead of introducing a pre-gasified slurry through the inlet 374, the slurry is caused by gas introduced into the separation chamber 304 separately from the slurry in the presence of bubbles in the separation chamber 304 in accordance with the embodiment shown in FIG. It may be processed.
Further, if desired, cyclone rotor means similar to the embodiment of the invention shown in FIG. 1 may be provided. In this case, the impeller 371 of the bubble breaking means 370, the impeller 321 of the transport rotor means 320, and the impeller of the added cyclone rotor means can be attached to the hollow shaft 305 driven by the drive means 308 in order to rotate together. . It will be appreciated that an independent drive shaft may be provided for driving the impeller, similar to the embodiments of the invention described above.

Claims (14)

サイクロン分離チェンバの入口と出口との間に存在する圧力勾配の影響の下でスラリーを前記分離チェンバ中で循環させて、スラリーの軽質画分がスラリーの重質画分から分離し、重質画分と軽質画分とが分離チェンバから別々に排出されるようにする、遠心力作用によって水性スラリーの重質画分を軽質画分から分離する方法であって、回転駆動される輸送ロータ手段のインペラと分離チェンバへの入口の直前に設けられたステータ手段のガイド要素とが協働して前記スラリーを過圧に曝すことにより、前記分離チェンバに導入する直前の前記スラリーに前記圧力勾配を生じさせることを特徴とする方法。The slurry is circulated through the separation chamber under the influence of a pressure gradient existing between the inlet and outlet of the cyclone separation chamber, so that the light fraction of the slurry is separated from the heavy fraction of the slurry, And the light fraction are separately discharged from the separation chamber, the method of separating the heavy fraction of the aqueous slurry from the light fraction by centrifugal force action, the impeller of the rotationally driven transport rotor means, The pressure element is generated in the slurry just before being introduced into the separation chamber by cooperating with a guide element of the stator means provided just before the entrance to the separation chamber to expose the slurry to overpressure. A method characterized by. 圧力を増すために、スラリーを、前記分離チェンバに導入する位置の上流で、半径方向内側の位置から半径方向外側の位置まで加速し、前記半径方向外側の位置又はその近くで減速し、前記導入位置に向かう方向の流れに対して偏向させることを特徴とする請求項１記載の方法。To increase the pressure, the slurry is accelerated upstream from a position where it is introduced into the separation chamber from a radially inner position to a radially outer position, decelerated at or near the radially outer position, and the introduction 2. A method according to claim 1, characterized in that it is deflected against a flow in a direction towards the position. 前記分離チェンバに対し、前記スラリーを接線方向に導入することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。The method according to claim 1 , wherein the slurry is introduced in a tangential direction with respect to the separation chamber . 前記分離チェンバ中に存在する前記スラリーにさらなる回転エネルギーを導入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。The method according to claim 1, wherein further rotational energy is introduced into the slurry present in the separation chamber. スラリーの分離を気泡の存在で実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。The method according to claim 1, wherein the separation of the slurry is carried out in the presence of bubbles. 微小気泡で飽和した液体を前記分離チェンバに導入して前記スラリーと混合させることを特徴とする請求項５記載の方法。6. The method according to claim 5, wherein a liquid saturated with microbubbles is introduced into the separation chamber and mixed with the slurry. スラリーを加圧ガス化し、微小気泡を形成することによって緩和し、ガス化状態で前記分離チェンバに導入することを特徴とする請求項５記載の方法。6. The method of claim 5, wherein the slurry is pressurized and gasified to relax by forming microbubbles and introduced into the separation chamber in a gasified state. 遠心力作用によって水性スラリーの軽質画分から重質画分を分離するための、ハウジング（１、１０１、２０１、３０１）にて画成される分離チェンバ（４、１０４、２０４、３０４）と、前記分離チェンバの入口と出口との間に圧力勾配を生じさせて、前記スラリーを前記分離チェンバ内で循環させるための手段と、前記分離チェンバから前記軽質画分を排出するための手段（５、１０５、２５５、３０５）と、前記分離チェンバからスラリーの重質画分を排出するための手段（３、１０３、２５３、３８０）とを含む遠心分離装置であって、圧力勾配を生じさせるために、回転軸（５、１０５、２５４、３０５）を中心に回転駆動される輸送ロータ手段（２０、１２０、２２０、３２０）が前記分離装置の上部取付ハウジング（６、１０６、２０６、３０６）内に設けられ、
前記スラリーを前記分離チェンバに導入する実質的に直前で過圧にさらすため、前記輸送ロータ手段が、分離チェンバへの前記入口のすぐ上流に設けられたステータ手段（２２、１２２、２２２、３２２）と協働し、前記分離チェンバの半径方向寸法（ｄ）よりも大きい半径方向寸法（Ｄ）を有することを特徴とする遠心分離装置。 A separation chamber (4, 104, 204, 304) defined in a housing (1, 101, 201, 301) for separating a heavy fraction from a light fraction of an aqueous slurry by centrifugal force action; Means for creating a pressure gradient between the inlet and outlet of the separation chamber to circulate the slurry in the separation chamber; and means for discharging the light fraction from the separation chamber (5, 105 , 255, 305) and means (3, 103, 253, 380) for discharging the heavy fraction of the slurry from the separation chamber, in order to generate a pressure gradient, The transport rotor means (20, 120, 220, 320) driven to rotate about the rotation shaft (5, 105, 254, 305) is the upper mounting housing (6, 10) of the separation device. , Provided in the 206 and 306),
Stator means (22, 122, 222, 322) in which the transport rotor means is provided immediately upstream of the inlet to the separation chamber to subject it to overpressure substantially immediately before the slurry is introduced into the separation chamber. collected by cooperating centrifuge apparatus characterized by having a larger radial dimension than the radial dimension (d) of the separation chamber (D). さらなる回転エネルギーを前記スラリーに導入するため、前記分離チェンバに導入されたスラリーをインペラー（１１、２１１）によってハウジング（１、２０１）の内壁に沿って循環させるサイクロンロータ手段（１０、２１０）が前記分離チェンバ（４、２０４）内に設けられ、前記サイクロンロータ手段が、輸送ロータ手段（２０、２２０）の回転軸と同じ回転軸（５、２５４）によって駆動されることを特徴とする請求項８記載の遠心分離装置。Cyclone rotor means (10, 210) for circulating the slurry introduced into the separation chamber along the inner wall of the housing (1, 201) by the impeller (11, 211) in order to introduce further rotational energy into the slurry. 9. A separating chamber (4, 204), characterized in that the cyclone rotor means is driven by the same rotational axis (5, 254) as the rotational axis of the transport rotor means (20, 220). The centrifugal separator described. 前記分離チェンバ（４、１０４、２０４、３０４）の半径方向寸法（ｄ）に対する前記輸送ロータ手段（２０、１２０、２２０、３２０）の半径方向寸法（Ｄ）の比が約１．２５：１〜１．７５：１であることを特徴とする請求項８又は９記載の遠心分離装置。The ratio of the radial dimension (D) of the transport rotor means (20, 120, 220, 320) to the radial dimension (d) of the separation chamber (4, 104, 204, 304) is about 1.25: 1. The centrifuge according to claim 8 or 9, wherein the ratio is 1.75: 1. 気泡を前記分離チェンバ（２０４、３０４）に導入するための手段（２５６〜２６１、３５９）を特徴とする請求項８記載の遠心分離装置。9. Centrifugal device according to claim 8, characterized by means (256-261, 359) for introducing bubbles into the separation chamber (204, 304). 気泡を導入するための前記手段（２５６〜２６１、３５９）が、ガスを液体に導入するためのガス化タンク（２６０）と、ガス化液体中に微小気泡を生じさせるための、前記ガス化タンクと連通した緩衝装置（２５９、３５９）とを含むことを特徴とする請求項１１記載の遠心分離装置。The means (256 to 261, 359) for introducing bubbles includes a gasification tank (260) for introducing gas into the liquid, and the gasification tank for generating microbubbles in the gasification liquid. The centrifuge according to claim 11, further comprising a buffer device (259, 359) in communication with the device. 前記輸送ロータ手段（３２０）から軸方向に離間して配設され、前記分離チェンバ（３０４）から排出される気泡及び異物混合物から、前記気泡に付着した異物を遠心力作用によって分離するための、回転駆動されるインペラ（３７１）を有する壊泡手段（３７０）を特徴とする請求項１１又は１２記載の遠心分離装置。For separating the foreign matter adhering to the bubbles by centrifugal force action from the mixture of bubbles and foreign matter disposed axially away from the transport rotor means (320) and discharged from the separation chamber (304), 13. Centrifugal separator according to claim 11 or 12, characterized in that it comprises a bubble breaking means (370) having an impeller (371) driven in rotation. 前記壊泡手段（３７０）のインペラ（３７１）と、前記輸送ロータ手段（３２０）のインペラとが、同じ回転軸（３０５）によって駆動されることを特徴とする請求項１３記載の遠心分離装置。14. The centrifugal separator according to claim 13, wherein the impeller (371) of the bubble breaking means (370) and the impeller of the transport rotor means (320) are driven by the same rotating shaft (305).
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19811090A1 (en) * 1998-03-13 1999-09-16 Georg Klas Cyclone separator for effluent household gray water
DE102005023258A1 (en) 2004-11-16 2006-11-23 Fan Separator Gmbh Rotary drum for aerobic heating of free-flowing solids
DE102005009683B4 (en) * 2005-03-03 2016-08-18 Fan Separator Gmbh Process for the recovery of solids
DE202007002541U1 (en) * 2007-02-21 2007-07-05 Blum, Holger Hydrocyclone device and hydrocyclone separating battery
JP4775913B2 (en) * 2007-07-13 2011-09-21 ミスズテクノ株式会社 Cyclone filter
GB2461874B (en) 2008-07-14 2012-11-21 Caltec Ltd Separation system and method
JP6604601B2 (en) * 2014-06-05 2019-11-13 永進テクノ株式会社 Cyclone separator
KR20190017720A (en) * 2015-12-07 2019-02-20 토마스 에이. 바레리오 Systems and methods for separating materials using agitation, stratification and vertical motion
JP6718006B1 (en) * 2019-09-18 2020-07-08 長谷川　誠 Cyclone device incorporating centrifugal separation method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2996187A (en) * 1961-08-15 payne
US2701642A (en) * 1951-04-11 1955-02-08 Goodwin Norris Continuous centrifugal separator
US4399027A (en) * 1979-11-15 1983-08-16 University Of Utah Research Foundation Flotation apparatus and method for achieving flotation in a centrifugal field
WO1984002858A1 (en) * 1983-01-28 1984-08-02 Bruss Vni Pi Galurgii Turbo-cyclone for separating suspensions
DE3445586A1 (en) * 1984-12-14 1986-07-03 Amberger Kaolinwerke Gmbh, 8452 Hirschau METHOD FOR RECOVERY OF SAND FROM EXCAVATOR WATER SANDED, AND RELATED DEVICE
DE4009042C2 (en) * 1990-03-21 1996-12-12 Voith Gmbh J M Device for separating air from flotation turbidity

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