JP4058338B2 - 篩システムによる遠心機およびその作動方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前文による遠心機（特に分離機）およびその作動方法に関する。
【０００２】
上記の種類の遠心機およびその作動方法は、ドイツの特許文献DE 25 29 614 C2によって知られている。この文献は、液体媒体を連続回転圧力で濾過する装置を記載している。この文献における濾過の意味は、篩、膜濾過、ならびにマイクロまたはウルトラ濾過である。遠心機ドラムと同軸ドラム形のフィルタエレメント間のリング間隙に動水送出圧力を発生させ、そこで、ドラムおよびフィルタエレメントを相互に異なる回転周波数によって同時に作動させる目的で、濃縮電流成分を静水圧差によってフィルタの表面に平行に発生させる。独立して相対的に回転させることができない場合、極端な表面-層状の交差流成分は、フィルタ間で生成され、分別プロセスが偏り効果および孔漏止めの結果として濾過の開始直後にすでに中止されるほどの小さい効果だけを有するとされている。
【０００３】
篩ドラムを別々に回転可能にすることは、組立に高支出をかけることとなり、したがって、遠心機のコストをかなり引き上げる。とりわけ、この理由のために、上記に記載の解決策は、発明の発見によって成功してはいなかった。
【０００４】
また、遠心ドラムに関して篩ドラムが相対的に回転可能であるにもかかわらず、すすぎ液体による膜の再濯ぎが頻繁に必要であることに留意すべきである。 しかしながら、このような再濯ぎは高支出を必要とし、かなりの期間の間、遠心動作を中断する。
【０００５】
本発明の目的は、固体が篩区域から容易に流れ出ることができ、孔漏止めが減少するケースで提供される単純な構成の篩システムといった、冒頭に記載の遠心機を更に発展させることである。加えて、遠心機をクリーニングするのに有利な方法が得られるであろう。
【０００６】
本発明は、遠心機に関しては請求項１の対象物によって、その方法に関しては請求項２１の対象物によって、このタスクを解決する。
【０００７】
本発明の更なる有利な発展は、それらの従属請求項に含まれる。
【０００８】
このように、篩システムは、分配装置から出てくる被遠心材料の流れの向きと、篩システムの篩要素に堆積する粒子の流れの向きが同一になるよう、設計され配置される。これは、異なった他の構造における場合でのように、流れに対して起こるべきでない外乱なしの移動に関する利点となる。上記の種類の技術の場合のように、ドラムに対して独立して篩システムが回転できることもまた、もはや必要ではない。
【０００９】
たとえば、篩システムは、分配装置に関して本質的に放射状に配置されて、セラミック材料で作られた膜プレートとして設計されてよい少なくとも一つ（望ましくは数個の）の篩板を備える。膜プレート間（または最外部の膜プレートの外側）の遠心され供給された材料の外側に向かう流れの向きの結果、遠心効果のために移動が外側に向かって起こる、膜に堆積した固体による流れの向きは同一である。
【００１０】
遠心ドラムを閉じるためのピストン滑り弁が好ましくは提供され、固体豊富なステージが、固体空間の外径内の開口部（好ましくはノズル）および遠心ドラムヘッドに向けられたダクト（言い換えれば、孔）の少なくとも一方を介して遠心ドラムの固体空間から排出される。前述のピストン滑り弁でのノズルによる排出に関しては、ドイツの特許文献 DE 22 14 487を参照する。
【００１１】
排出と同様にクリーニングのために、固体空間遠心機コンパートメントは（特にピストン滑り弁を開くことによって）開けられ、篩に堆積したり配置された固体や、不純物（あるいは、詰まり、焼き付けられた物質（baked-on substances））が（ピストン滑り弁によって開けられた）開口部を介して排出される。
【００１２】
このクリーニングは、すすぎ液体を更に使用することなく実行でき、すすぎ液体によるすすぎは比較的長い操作後にのみ必要とされるという利点を有する。
【００１３】
現代の制御技術によって、非常に精密に排出機構を制御することが可能であり、この方法で、所望の形態におけるクリーニング効果を制御することもまた可能であることは強調されるべきである。この結果、膜挿入部の長い有効寿命が、詰まりのために起こる生産ストップを必要とすることなく達成される。機械の排出速度および放出量の許容される調整によって、クリーニング効果の強度は、遠心機の機能として制御可能である。
【００１４】
本発明の別の態様として、濃縮物の排水は、分離プレートまたは小管、ダクトおよび膜挿入部の外側のノズルを介してすることが考えられる。遠心機の機能として、これは再すすぎ（排出間隙）を長くすることになってもよい。時間内の排出点の自動化もまた、そこで排水されるステージを監視することによって可能である。
【００１５】
別の代替として、ノズルを介して濃縮物の部分的な流れを運び去ることが考えられる。
【００１６】
ピストン滑り弁の代わりに、不連続で作動する開口部機構を使用してもよい。
【００１７】
膜プレートは、遠心ドラムの中に、予め組み立てられたユニットとして取り付けられてもよいし、個別に取り付けられてもよい。これは、取り付け/取り外し中に、自然に利点を提供する。
【００１８】
特に、本発明は、それ自体は知られているピストン滑り弁を用いた分離機技術を、膜プレート挿入と単純な方法で組み合わせ、それによって一種の「膜分離機」をつくる。
【００１９】
固体コレクション空間は、好ましくは二重の円錐形状を有する。
【００２０】
特に、本発明は、好ましくは、遠心機のピストン滑り弁が開いて、篩を介しての液体の返流が篩に焼き付けられた物質および篩の不純物の少なくとも一方を取り除く、本発明による篩クリーニング用の遠心機をクリーニングする方法を提供する。
【００２１】
以下で、本発明を図面に関する実施例によって詳細に後述する。
【００２２】
図1は、分配装置５に導かれる供給管 3 を有する分離機を示している。分配装置５は、遠心ドラムによって画成され、二重の円錐形に設計された遠心機コンパートメント 9 に、遠心される材料を導入するために用いられる。遠心機コンパートメント9は、セラミック材料から作られた篩システム11（膜挿入部とも呼ばれる）を備えている。
【００２３】
図1によると、篩システム11は、軸方向に互いに間隔を置いて配置され、供給管3および分配装置5に対して放射状に延びている３つの膜プレート13で形成されている。図2aおよび2bは、分配装置5を囲んでいるスペーシングリング15にそれぞれ配置され、２つの膜ディスク13a、13bから成る膜プレートを示している。膜ディスク13a、13bは、互いに軸方向に間隔をあけて、それぞれのケースにおいて、外周区域でスペーシングリング17を介して互いに接続している。リング間隙19は、膜プレート13の間で形成される。膜ディスク13a、13bは、それぞれ、支持リング21によって各膜プレート13の相互に向き合っている側で安定されている。
【００２４】
単に一例として、図1によると、このケースでは３つの膜プレート 13 が提供される。しかしながら、分離機1の分配装置5が対応して設計された場合に、より多くの膜プレートが提供されてもよいことを、図２は示している。
【００２５】
壁23において、分配装置5は、少なくとも1つのダクト27に通じる放射状に一直線に並べられた孔25を有しており、該ダクト27は、分配装置5に垂直に延び、孔（言い換えれば、ダクト）29を介して、スペーシングリング15の間から膜プレート13間のリングギャップ19に通じる。シール30（例えばＯリング、平らなパッキング）は、スペーシングリング15の間にある。スペーシングリング15をシールなしで互いに直接に置き、金属の締まりを生じさせることもまた可能である。
【００２６】
角度的に図2aに対してオフセットしている図2bの断面図によると、膜プレート13に対して或る角度で上方に延び、膜プレート13の2つの相互に関連した膜ディスク13、13b間のリングスペース33に接続しているドレンダクト31をスペーシングリング15は備え、液体用のドレンダクト35がスペーシングリング15内に垂直に造られている。スペーシングリング15は、シール30によって互いに対して閉じている。
【００２７】
遠心ドラム7の内壁区域において、排水システム37は、より多くの固体を排出するよう配置されてよいが、依然として自由に流れるステージである。
【００２８】
更に、それ自体が知られているピストン滑り弁39は、放射状に外側に通じる孔41または遠心ドラム7のスリットを通して、ドラムから固体を運び去ることを可能にする。
【００２９】
このシステムの動作は、次の通りである。
【００３０】
遠心分離される材料は、供給管3、分配装置5およびその孔25を通してダクト27に入り、スペーシングリング15間の孔（言い換えれば、ダクト）29を通して膜プレート13間のリング間隙19に入る。
【００３１】
ここから、遠心分離される材料が外側に向かって放射状に流れ、遠心分離される材料の一部が膜プレート13に入って、該遠心分離される材料の一部は膜プレート区域（矢印P）で浄化される。液体ステージのこの部分は、ダクト31および35を通して排出される。
【００３２】
遠心分離される材料の残留した部分（固体）は、放射状に外側に向かって、膜プレートのスペーシングリングから遠心機コンパートメント9に出てくる。上記の排水システムの結果、固体ステージは遠心機の機能として運び出されることができる。膜プレート間（または最外部の膜プレートの外側）の被遠心供給材料の外側への流れの向きの結果、膜に堆積した固体の外側への流れの向きは、同一である（矢印F）。
【００３３】
ピストン滑り弁39が開けられると、固体は固体コレクションスペースから外側に導かれる。この場合、強い流れもまた、膜プレートの中間スペース33から外側（膜プレート間または最外部の膜プレートの外側）に向って起こり、それによって、膜プレート13に堆積した固体が取り除かれ、ピストンすべり弁の開口部41を通して外側に導かれる。
【００３４】
流れ状態が、A（固体ステージの運び去り）、F（流れの向き）、E（排出ステージ）およびZ（供給）と同様に矢印Pによって図示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の遠心機の断面図である。
【図２ａ】 或る角度で互いに対してオフセットである膜プレート篩の区域の断面図である。
【図２ｂ】 或る角度で互いに対してオフセットである膜プレート篩の区域の断面図である。
【符号の説明】
分離機：1、供給管：3、分配装置：5、遠心ドラム：7、遠心機コンパートメント：9、篩システム：11、膜プレート：13、スペーシングリング：15、スペーシングリング：17、リング間隙：19、支持リング：21、壁：23、孔：25、ダクト：27、孔/ダクト：29、シール：30、ドレンダクト：31、リングスペース：33、ドレンダクト：35、排水システム：37、ピストンすべり弁：39、孔：41、矢印（供給）：Z、矢印（固体排水ステージ）：A、矢印（流れの向き）：F、矢印（排出ステージ）：E、矢印：P。

Claims (17)

  1. 遠心機であって、
    遠心分離される材料を導入する分配装置(5)と、
    遠心ドラム(7)で画された遠心機コンパートメント(9)の中に配置された篩システム(11)であって、前記分配装置(5)に対して放射状に配置され、回転軸方向に互いにオフセットした複数の膜プレート(13)を有する篩システム(11)と、
    前記遠心ドラム(7)を閉じるピストンすべり弁(39)と、
    を備え、
    前記膜プレート(13)は、回転軸方向に隙間をもって配置された少なくとも２つの膜ディスク(13a,13b)であって、その外周に配置された少なくとも１つのプレートスペーシングリング(17)を介して互いに接続された膜ディスク(13a,13b)を有するものであり、
    前記篩システム(11)は、隣接する膜プレート(13)間の隙間であって、内周に入口を有すると共に外周に出口を有し、前記遠心分離される材料の流れ方向が、前記分配装置(5)から前記膜プレート(13)上を通過して前記隙間から前記遠心機コンパートメント(9)に出ると共に、前記膜プレート(13)上に堆積した粒子の流れの向きと一致するように形成された隙間を有し、遠心分離される材料を上記堆積した粒子からなる固体と浄化液体とに分離することを特徴とする遠心機。
  2. 前記膜プレート(13)がセラミック材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  3. 前記少なくとも２つの膜ディスク(13a,13b)が、少なくとも１つの分配装置スペーシングリング(15)を介して、それらの内径区域で互いに接続していることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  4. 前記少なくとも１つの分配装置スペーシングリング(15)が、浄化液体を排出する孔(31,35)を有することを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
  5. 前記少なくとも１つの分配装置スペーシングリング(15)が、膜プレート(13)間に材料を供給するダクト(29)を有することを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
  6. 前記少なくとも１つの分配装置スペーシングリング(15)が、シーリングなしで他の分配装置スペーシングリング(15)の上に直接配置されることを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
  7. シール(30)が、前記分配装置スペーシングリング(15)間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
  8. 前記シール(30)が、平らなパッキングまたはＯリングであることを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
  9. 前記少なくとも１つの分配装置スペーシングリング(15)が、膜プレート(13)の膜ディスク(13a,13b)間のリングスペース(33)を、浄化液体を排出する排水システム(37)に接続するドレンダクト(31,35)を備えていることを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
  10. 前記少なくとも１つの分配装置スペーシングリング(15)が、フィードダクト(29)およびドレンダクト(31,35)を備えていることを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
  11. 前記分配装置(5)の壁には、直接にまたはフィードダクト(29)を介して前記膜プレート(13)間の隙間に導かれる孔(25)が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  12. 固体は、遠心機コンパートメント(9)の領域の排出システム(37)を介して連続的に排出されることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  13. 前記ピストンすべり弁(39)の開口部(41)がノズル型の形状を有することを特徴とする請求項１２に記載の遠心機。
  14. 前記膜プレート(13)が、個別に造られ、前記遠心ドラム(7)に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  15. 前記膜プレート(13)が、幾つかのプレートが予め組み立てられたユニットとして造られ、遠心ドラム(7)に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  16. 遠心分離される材料の供給管(3)をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  17. 請求項１〜１７の何れか一項に記載の遠心機をクリーニングするための方法であって、ピストンすべり弁(39)を開けることにより、篩システム(11)を通る液体の返流を生じさせ、篩システム(11)に堆積された物質および不純物を篩システム(11)から取り除くことを特徴とする方法。
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