JP4359975B2

JP4359975B2 - Solid separation device

Info

Publication number: JP4359975B2
Application number: JP30420599A
Authority: JP
Inventors: 敏雄中西; 健次鈴木; 恒夫阿部
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: JP2001121039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体分離装置、より詳しくは、固液、及び固気の混合流体から固体の粒子を効率的に分離できるようにした固体分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、食品等の有機産業廃棄物、パルプスラッジ、粗悪重質油、汚泥、酒粕等のような液に固体が懸濁した混合流体中の有害な有機物を分解したり、或いはこうした混合流体を有価物に転用するために、超臨界水或いは臨界水による水熱反応装置を用いて処理することが行われているが、このような水熱反応装置で固液の混合流体を処理する場合には、混合流体中の固体（主に無機物）が水熱反応装置を含む処理設備のバルブ等に噛み込まれたり、或いは固体が処理設備の内部に付着・堆積して閉塞を起こすことにより、運転が困難になるという問題があり、このような問題の発生を未然に防止するために、固液の混合流体から固体を分離する固体分離装置が用いられている。
【０００３】
一方、固体を粉砕して微粉を得る微粉製造設備、或いは粉塵等を分離してクリーンなガス（空気）を得るための設備等においては、固気の混合流体から固体を分離するための固体分離装置が用いられている。
【０００４】
固液の混合流体から固体を分離する方法としては、主に沈降式と遠心式が従来から知られている。
【０００５】
沈降式は、沈降槽に固液の混合流体を充填し、静置しておくことによって、固体と液体との比重差によって固体を沈降分離させる方法であり、また、遠心式は、例えばサイクロン式分離器のように固液の混合流体を旋回させて遠心力を与えることにより、液体と固体との比重差によって固体を分離する方法である。
【０００６】
固気の混合流体から固体を分離する方法としては、主にフィルター式と、遠心式が従来から知られている。
【０００７】
フィルター式は、固気の混合流体をフィルターに通してフィルターによって固体を捕捉する方法であり、また、遠心式は、例えばサイクロン式分離器のように固気の混合流体を旋回させて遠心力を与えることにより、気体と固体との比重差によって固体を分離する方法である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、固液の混合流体から沈降式にて固体を分離する際において、混合流体の粘度が高く、しかも液体と固体との比重差が小さい場合には、固液の分離に非常に長時間を要し、能率的な分離ができないという問題があり、しかも大型の沈降槽とそれを設置するための広大なスペースが必要になる問題がある。
【０００９】
また、固液の混合流体からサイクロン式分離器のような遠心式を用いて固体を分離する場合は、処理速度が大きく、混合流体の大量処理に適しているという利点がある反面、一般に遠心式で分離できる固体粒子の径は１０ミクロン前後が限度であり、これより小さい数ミクロン〜サブミクロンのような微粒の固体を分離することはできなかった。特に、遠心式の分離では、ある程度微粒も一旦は捕集できるが、機構的に再飛散してしまうという問題があるために、分離性能を余り高めることができなかった。
【００１０】
一方、固気の混合流体からフィルターを用いて固体を分離する場合は、フィルターの選定によって微粒の固体をも分離できる反面、フィルターが短時間で目詰まりを起こしてしまい、そのためにフィルターを逆洗によって機能回復させたり、或いはフィルターを新しいものと交換するといった作業が頻繁に必要であり、このために連続した分離作業ができないという問題がある。更に、フィルターが目詰まりを起こすと、圧損が大きくなって処理能力が低下し、このために安定した運転ができないという問題がある。
【００１１】
また、固気の混合流体から遠心式にて固体を分離する場合は、処理速度が大きく、混合流体の大量処理に適している反面、前記固液の混合流体を分離する場合と同様に、一般に遠心式で分離できる固体粒子の径は１０ミクロン前後が限度であり、これより小さい数ミクロン〜サブミクロンのような微粒の固体を分離することはできなかった。特に、遠心式の分離では、ある程度微粒も一旦は捕集できるが、機構的に再飛散してしまうという問題があるために、分離性能を余り高めることができなかった。
【００１２】
上記したように、従来、固液、及び固気の混合流体から固体を分離する際に、数ミクロン或いはそれ以下の微粒をも、効率的にしかも安定して分離することはできなかった。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術のもつ問題点を解決すべくなしたもので、固液、及び固気の混合流体から微粒の固体をも高能率に分離することができ、しかも捕集した固体が再飛散するのを防止して確実な分離ができるようにした固体分離装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水平方向の螺旋空間を形成するアルキメデス螺旋体と、アルキメデス螺旋体の螺旋空間の外周端部に備えた混合流体導入口と、螺旋空間の内周端部に連通して鉛直方向に延びる清澄流体取出管と、螺旋空間を形成する外側壁の内面に沿い外側壁に対して所要の間隔を隔てて備えた螺旋多孔板と、アルキメデス螺旋体の下側に多孔板を介して接続した沈殿室と、を備えたことを特徴とする固体分離装置、に係るものである。
【００１５】
上記手段において、清澄流体取出管が、螺旋空間の内周端部と連通する縦方向に長いスリット開口を備えていてもよく、螺旋多孔板が、螺旋空間の長手方向に長い細孔を備えていてもよく、多孔板下面の沈殿室内に、旋回防止板を備えていてもよい。
【００１６】
上記本発明は、次のように作用する。
【００１７】
アルキメデス螺旋体の螺旋空間を形成する外側壁の内面に、該内面に対して所要の間隔を隔てて沿うように螺旋多孔板を設けて固体分離室を形成し、螺旋空間の外周端部から混合流体を導入して、混合流体中の固体を遠心力によって螺旋多孔板に向かわせ、細孔を通して固体分離室に排出させて分離するようにしているので、比較的簡略な構成にて、混合流体中の固体を数ミクロン〜サブミクロンの微粒まで、安定して連続的且つ高能率に分離することができる。
【００１８】
また、アルキメデス螺旋体の下側に多孔板を介して沈殿室を形成したので、固体分離室に排出された固体、及び、螺旋空間の底部に沈下した固体は、多孔板の細孔を通して沈殿室内に降下させることができ、更に、多孔板の下面に放射状の旋回防止板を設けて、沈殿室の内部に流体の旋回や変動が生じるのを防止しているので、沈殿室内部に降下した固体は再飛散することなく安定して沈下し、更に確実な分離を達成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の固体分離装置の形態の一例を示す切断平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図であり、図中１は、水平方向に螺旋空間２を形成するアルキメデス螺旋体である。
【００２１】
アルキメデス螺旋体１の螺旋空間２は、図１に示すように、外周端側から内周端側に向かって徐々に曲率半径が小さくなるように湾曲した形状を有している。又、螺旋空間２は図２に示すように矩形形状を有している。
【００２２】
螺旋空間２の外周端部には、混合流体導入口３が接続されている。混合流体導入口３は、円管部３ａから断面形状が変化する異形管部３ｂを介して矩形形状の螺旋空間２の外周端部に接続されている。
【００２３】
また、螺旋空間２の内周端部には該内周端部に連通して鉛直上方に延びた清澄流体取出管４が設けられている。図１、図２に示す清澄流体取出管４は、螺旋空間２の内周端部と連通する縦方向に長いスリット開口５を備えている。
【００２４】
螺旋空間２を形成している外側壁の内面２ａには、該内面２ａに対して所要の間隔を隔てて沿うように配設された螺旋多孔板６が設けられており、これによって前記内面２ａと螺旋多孔板６との間に固体分離室７が形成されている。螺旋多孔板６は、パンチングメタル等のように多数の細孔８が形成されており、螺旋空間２を流動方向Ａに流動する混合流体に含まれた固体が遠心力の作用を受けて外側に移動し、細孔８を通って外側の固体分離室７に排出されるようになっている。混合流体中の固体が固体分離室７に排出され易くするためには、螺旋多孔板６は薄板で構成することが好ましく、また、細孔８の形状は種々選定することができるが、図３に示すように、螺旋空間２の長手方向、即ち混合流体の流動方向Ａに長い長穴からなる細孔８とすると、固体が外側に移動し易いので好ましい。
【００２５】
前記アルキメデス螺旋体１の螺旋空間２の上側は、上面板９によって閉塞されており、また、アルキメデス螺旋体１の下側には、細孔１０ａを有する多孔板１０を介して沈殿室１１が接続されている。多孔板１０における清澄流体取出管４の底部位置には細孔１０ａが形成されておらず、この細孔を備えていない底部位置には、流体が清澄流体取出管４を上昇し易くするためのコーン形状部１２を備えている。
【００２６】
沈殿室１１は下部に絞り形状のテーパ面１３を有しており、その下端部には固体取出口１４が接続されている。固体取出口１４には開閉弁１５を備えて分離された固体を間欠的に取出すようにしたり、或いは図示しないオリフィス等を備えて固体を連続的に取出せるようにしている。
【００２７】
更に、多孔板１０の下面の沈殿室１１内には、例えば図４に示すような放射状を有する旋回防止板１６が設けられている。
【００２８】
以下に、上記図１、図２に示した形態例の作用を説明する。
【００２９】
図１において、混合流体導入口３からアルキメデス螺旋体１の螺旋空間２の外周側端部に混合流体を導入すると、混合流体は螺旋空間２を流動方向Ａに流動する。
【００３０】
この時、螺旋空間２は、図１に示すように螺旋状に湾曲しているので、図５に示すように混合流体中の固体の粒子は遠心力の作用を受け、流体の流れに対して半径方向に偏向するようになる。直径ｄの球形粒子が曲率半径ｒの流れ場を接線方向に流体と同一の速度ｕで移動するとき、粒子は遠心力（∝ｕ²／ｒ）の作用で曲率半径方向に速度Ｖ_pで移動する。粒子の移動方向と流れ方向との傾き角θは、流体抵抗をストークスの抵抗法則で表わすと、
【数１】

ここでρ_p：粒子密度
Ｖ_p：半径方向移動速度
ρ_f：流体密度
ν_f：流体の動粘性係数
ｒ：曲率半径
ｄ：粒子直径
ｕ：流速
となる。
【００３１】
従って、螺旋空間２を流動する混合流体中の固体の粒子の軌道は、曲率半径の中心から通ざかるにように移動し、しかも螺旋空間２は内周端部に向かって徐々に曲率半径が小さくなっているので、混合流体中の固体は、原理的に必ず螺旋多孔板６に向かうことになり、従って固体は細孔８を通って固体分離室７に排出されるようになる。
【００３２】
このとき、螺旋多孔板６を薄板で構成し、更に、細孔８の形状を図３に示すように、螺旋空間２の長手方向、即ち混合流体の流動方向Ａに長い長穴からなる細孔８とすれば、固体が螺旋多孔板６に当たって再飛散することがなく、効果的に固体を固体分離室７に移動させて分離することができる。
【００３３】
固体分離室７に排出された固体は、外側壁の内面２ａに沿って下降し、多孔板１０の細孔１０ａを通って沈殿室１１内に下降する。
【００３４】
また、螺旋空間２の底部に沈下した固体も多孔板１０の細孔１０ａを通って沈殿室１１内に降下するようになる。
【００３５】
沈殿室１１内には、図４に示したような放射状の旋回防止板１６が設けられているので、細孔１０ａを通して螺旋空間２に連通している沈殿室１１内部の流体に旋回が生じたり、或いは流体が変動するのを防止することができ、よって沈殿室１１の内部に降下した固体は、再飛散することなく安定して沈殿室１１内部を沈下し、テーパ面１３に沿って固体取出口１４に落下する。このようにして分離された固体は、固体取出口１４によって間欠的に、又は連続的に外部に取出される。
【００３６】
また上記したように螺旋空間２を流動する間に固体が分離された清澄流体は、螺旋空間２の内周端部から清澄流体取出管４のスリット開口５を通って清澄流体取出管４内に流入し、コーン形状部１２により安定して上側外部に取出されるようになる。
【００３７】
上記したように、アルキメデス螺旋体１の螺旋空間２を形成する外側壁の内面２ａに、該内面２ａに対して所要の間隔を隔てて沿うように螺旋多孔板６を設けて固体分離室７を形成し、螺旋空間２の外周端部から混合流体を導入して、混合流体中の固体を遠心力によって螺旋多孔板６に向かわせ、細孔８を通して固体分離室７に排出させて分離するようにしているので、比較的簡略な構成にて、混合流体中の固体を数ミクロン〜サブミクロンの微粒まで、安定して連続的且つ高能率に分離することができる。
【００３８】
また、アルキメデス螺旋体１の下側に多孔板１０を介して沈殿室１１を形成したので、固体分離室７に排出された固体、及び、螺旋空間２の底部に沈下した固体は、多孔板１０の細孔１０ａを通して沈殿室１１内に降下させることができ、更に、多孔板１０の下面に放射状の旋回防止板１６を設けて、沈殿室１１の内部に流体の旋回や変動が生じるのを防止しているので、沈殿室１１内部に降下した固体は再飛散することなく安定して沈下し、更に確実な分離を達成することができる。
【００３９】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、固液混合液体からの固体の分離、及び、固気混合流体からの固体の分離の何れにも適用できること、固体を分離する混合流体の圧力には限定されないこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、アルキメデス螺旋体の螺旋空間を形成する外側壁の内面に、該内面に対して所要の間隔を隔てて沿うように螺旋多孔板を設けて固体分離室を形成し、螺旋空間の外周端部から混合流体を導入して、混合流体中の固体を遠心力によって螺旋多孔板に向かわせ、細孔を通して固体分離室に排出させて分離するようにしているので、比較的簡略な構成にて、混合流体中の固体を数ミクロン〜サブミクロンの微粒まで、安定して連続的且つ高能率に分離することができる効果がある。
【００４１】
また、アルキメデス螺旋体の下側に多孔板を介して沈殿室を形成したので、固体分離室に排出された固体、及び、螺旋空間の底部に沈下した固体は、多孔板の細孔を通して沈殿室内に降下させることができ、更に、多孔板の下面に放射状の旋回防止板を設けて、沈殿室の内部に流体の旋回や変動が生じるのを防止しているので、沈殿室内部に降下した固体は再飛散することなく安定して沈下し、更に確実な分離を達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体分離装置の形態の一例を示す切断平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】螺旋多孔板に形成する細孔の形状例を示す部分正面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。
【図５】螺旋空間を流動する混合流体中の固体の粒子の移動方向を示す線図である。
【符号の説明】
１アルキメデス螺旋体
２螺旋空間
２ａ内面
３混合流体導入口
４清澄流体取出管
５スリット開口
６螺旋多孔板
７固体分離室
８細孔
１０多孔板
１１沈殿室
１６旋回防止板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid separator, and more particularly, to a solid separator capable of efficiently separating solid particles from a solid-liquid and solid-gas mixed fluid.
[0002]
[Prior art]
In recent years, harmful organic substances in mixed fluids in which solids are suspended in liquids such as organic industrial waste such as food, pulp sludge, crude heavy oil, sludge, and sake lees are decomposed, or such mixed fluids are valuable. In order to divert to a product, supercritical water or a hydrothermal reactor with critical water is used for processing, but when processing a solid-liquid mixed fluid with such a hydrothermal reactor, The solid fluid (mainly inorganic substance) in the mixed fluid is caught in the valve of the processing equipment including the hydrothermal reactor, or the solid adheres to and accumulates inside the processing equipment, causing the operation to be blocked. In order to prevent such a problem from occurring, a solid separation device that separates a solid from a solid-liquid mixed fluid is used.
[0003]
On the other hand, in a fine powder production facility that pulverizes a solid to obtain a fine powder, or a facility that separates dust and the like to obtain a clean gas (air), a solid separation for separating a solid from a solid-gas mixed fluid The device is used.
[0004]
As a method for separating a solid from a solid-liquid mixed fluid, a sedimentation method and a centrifugal method are conventionally known.
[0005]
The sedimentation method is a method of precipitating and separating solids by filling the sedimentation tank with a solid-liquid mixed fluid and allowing them to stand, and the specific gravity difference between the solid and the liquid. The centrifugal method is, for example, a cyclone method. This is a method of separating a solid by a specific gravity difference between a liquid and a solid by swirling a solid-liquid mixed fluid and applying a centrifugal force like a separator.
[0006]
As a method for separating a solid from a solid-gas mixed fluid, a filter type and a centrifugal type are conventionally known.
[0007]
The filter type is a method in which a solid-gas mixed fluid is passed through a filter and solids are captured by the filter, and the centrifugal type is a method in which a solid-gas mixed fluid is swirled, for example, as in a cyclone separator to generate centrifugal force. In this method, the solid is separated by the difference in specific gravity between the gas and the solid.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when solids are separated from solid-liquid mixed fluids by sedimentation, if the mixed fluid has a high viscosity and the specific gravity difference between the liquid and the solid is small, it takes a very long time to separate the solid and liquid. In other words, there is a problem that efficient separation is not possible, and there is a problem that a large sedimentation tank and a large space for installing it are required.
[0009]
In addition, when separating solids from a solid-liquid mixed fluid using a centrifugal method such as a cyclonic separator, there is an advantage that the processing speed is high and it is suitable for mass processing of mixed fluids. The size of the solid particles that can be separated by the method is limited to around 10 microns, and it was not possible to separate fine solids such as several microns to submicrons smaller than this. In particular, in the centrifugal separation, although a certain amount of fine particles can be collected once, there is a problem in that they are re-scattered mechanically, so that the separation performance cannot be improved so much.
[0010]
On the other hand, when using a filter to separate solids from a solid-gas mixed fluid, fine solids can be separated by selecting the filter, but the filter clogs in a short time, and the filter is backwashed. Therefore, there is a problem in that it is frequently necessary to restore the function or to replace the filter with a new one, and therefore, continuous separation work cannot be performed. Further, when the filter is clogged, the pressure loss becomes large and the processing capacity is lowered, which causes a problem that stable operation cannot be performed.
[0011]
Also, when separating solids from solid-gas mixed fluids by centrifugal method, the processing speed is high and suitable for mass processing of mixed fluids, but in general, as with separating solid-liquid mixed fluids in general, The diameter of solid particles that can be separated by a centrifugal method is limited to around 10 microns, and fine solids such as several microns to submicrons smaller than this could not be separated. In particular, in the centrifugal separation, although a certain amount of fine particles can be collected once, there is a problem in that they are re-scattered mechanically, so that the separation performance cannot be improved so much.
[0012]
As described above, conventionally, when a solid is separated from a solid-liquid and solid-gas mixed fluid, it has been impossible to efficiently and stably separate fine particles of several microns or less.
[0013]
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and it is possible to efficiently separate fine solids from solid-liquid and solid-gas mixed fluids. It is an object of the present invention to provide a solid separation device that prevents re-scattering and enables reliable separation.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an Archimedean spiral forming a horizontal spiral space, a mixed fluid inlet provided at an outer peripheral end of the spiral space of the Archimedes spiral, and a clarification extending in the vertical direction in communication with the inner peripheral end of the spiral space. A fluid take-out pipe, a spiral perforated plate provided along the inner surface of the outer wall forming a spiral space and spaced apart from the outer wall, and a sedimentation chamber connected to the lower side of the Archimedes spiral through the perforated plate The present invention relates to a solid separation device characterized by comprising:
[0015]
In the above means, the clarified fluid outlet pipe may be provided with a longitudinally long slit opening communicating with the inner peripheral end of the spiral space, and the spiral perforated plate is provided with long pores in the longitudinal direction of the spiral space. Alternatively, a swirl prevention plate may be provided in the precipitation chamber on the lower surface of the porous plate.
[0016]
The present invention operates as follows.
[0017]
On the inner surface of the outer wall that forms the spiral space of the Archimedes spiral body, a solid perforated plate is provided along the inner surface with a required distance to form a solid separation chamber, and a mixed fluid is formed from the outer peripheral end of the spiral space. Is introduced so that the solid in the mixed fluid is directed to the spiral perforated plate by centrifugal force and discharged to the solid separation chamber through the pores, so that it is separated in the mixed fluid with a relatively simple configuration. Can be stably and continuously separated into fine particles of several microns to submicron.
[0018]
In addition, since the sedimentation chamber is formed under the Archimedes spiral through the perforated plate, the solid discharged into the solid separation chamber and the solid settled at the bottom of the spiral space enter the sedimentation chamber through the pores of the perforated plate. Furthermore, a radial swirl prevention plate is provided on the lower surface of the perforated plate to prevent the swirling and fluctuation of the fluid inside the sedimentation chamber. Stable subsidence without re-scattering and more reliable separation can be achieved.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a sectional plan view showing an example of the form of the solid separation device of the present invention, FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG. 1, and 1 in the figure is Archimedes that forms a spiral space 2 in the horizontal direction. It is a spiral.
[0021]
As shown in FIG. 1, the spiral space 2 of the Archimedes spiral body 1 has a curved shape so that the radius of curvature gradually decreases from the outer peripheral end side toward the inner peripheral end side. The spiral space 2 has a rectangular shape as shown in FIG.
[0022]
A mixed fluid inlet 3 is connected to the outer peripheral end of the spiral space 2. The mixed fluid introduction port 3 is connected to the outer peripheral end of the rectangular spiral space 2 through a deformed tube portion 3b whose cross-sectional shape changes from the circular tube portion 3a.
[0023]
In addition, a clarified fluid take-out pipe 4 that communicates with the inner peripheral end and extends vertically upward is provided at the inner peripheral end of the spiral space 2. The clarified fluid extraction pipe 4 shown in FIGS. 1 and 2 includes a slit opening 5 which is long in the vertical direction and communicates with the inner peripheral end of the spiral space 2.
[0024]
The inner surface 2a of the outer wall that forms the spiral space 2 is provided with a spiral perforated plate 6 that is disposed along the inner surface 2a at a predetermined interval, whereby the inner surface 2a is provided. A solid separation chamber 7 is formed between the perforated plate 6 and the spiral porous plate 6. The spiral perforated plate 6 is formed with a large number of pores 8 such as punching metal, and the solid contained in the mixed fluid flowing in the spiral direction 2 in the flow direction A receives the action of centrifugal force to the outside. It moves and is discharged to the outer solid separation chamber 7 through the pores 8. In order to facilitate the discharge of the solid in the mixed fluid into the solid separation chamber 7, the spiral porous plate 6 is preferably a thin plate, and the shape of the pores 8 can be variously selected. As shown in FIG. 5, it is preferable to use the pores 8 having long holes in the longitudinal direction of the spiral space 2, that is, the flow direction A of the mixed fluid, because the solid easily moves outward.
[0025]
The upper side of the spiral space 2 of the Archimedes spiral body 1 is closed by an upper surface plate 9, and the precipitation chamber 11 is connected to the lower side of the Archimedes spiral body 1 via a porous plate 10 having pores 10 a. Yes. A pore 10a is not formed at the bottom position of the clarified fluid take-out pipe 4 in the perforated plate 10, and a fluid is provided at the bottom position not provided with the pore so that the fluid can easily lift the clarified fluid take-out pipe 4. A cone-shaped portion 12 is provided.
[0026]
The sedimentation chamber 11 has a tapered tapered surface 13 at the bottom, and a solid outlet 14 is connected to the lower end of the sedimentation chamber 11. The solid outlet 14 is provided with an open / close valve 15 so that the separated solid can be intermittently taken out, or an orifice (not shown) or the like is provided so that the solid can be taken out continuously.
[0027]
Further, in the sedimentation chamber 11 on the lower surface of the perforated plate 10, for example, a swirl prevention plate 16 having a radial shape as shown in FIG. 4 is provided.
[0028]
The operation of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described below.
[0029]
In FIG. 1, when the mixed fluid is introduced from the mixed fluid introduction port 3 to the outer peripheral side end of the spiral space 2 of the Archimedes spiral body 1, the mixed fluid flows in the flow direction A in the spiral space 2.
[0030]
At this time, since the spiral space 2 is spirally curved as shown in FIG. 1, the solid particles in the mixed fluid are subjected to the action of centrifugal force as shown in FIG. It will be deflected in the radial direction. When a spherical particle of diameter d moves in a flow field with a radius of curvature r in the tangential direction at the same velocity u as the fluid, the particle moves at a velocity V _p in the radius of curvature due to the action of centrifugal force (∝ u ² / r). To do. The inclination angle θ between the moving direction of the particles and the flow direction is expressed as follows.
[Expression 1]

Here, ρ _p : particle density V _p : radial moving speed ρ _f : fluid density ν _f : fluid kinematic viscosity r: curvature radius d: particle diameter u: flow velocity.
[0031]
Therefore, the trajectory of the solid particles in the mixed fluid flowing in the spiral space 2 moves so as to pass from the center of the radius of curvature, and the radius of curvature of the spiral space 2 gradually decreases toward the inner peripheral end. Therefore, the solid in the mixed fluid always goes to the spiral porous plate 6 in principle, so that the solid is discharged to the solid separation chamber 7 through the pores 8.
[0032]
At this time, the spiral porous plate 6 is formed of a thin plate, and further, the pores 8 are formed as long holes in the longitudinal direction of the spiral space 2, that is, the flow direction A of the mixed fluid, as shown in FIG. If it is set to 8, the solid does not hit the spiral perforated plate 6 and re-scatters, and the solid can be effectively moved to the solid separation chamber 7 and separated.
[0033]
The solid discharged to the solid separation chamber 7 descends along the inner surface 2a of the outer wall and descends into the precipitation chamber 11 through the pores 10a of the perforated plate 10.
[0034]
Further, the solid that has settled to the bottom of the spiral space 2 also falls into the sedimentation chamber 11 through the pores 10 a of the porous plate 10.
[0035]
Since the radial swirl prevention plate 16 as shown in FIG. 4 is provided in the sedimentation chamber 11, swirling occurs in the fluid inside the sedimentation chamber 11 communicating with the spiral space 2 through the pores 10a. Alternatively, the fluid can be prevented from fluctuating, so that the solid that has fallen into the sedimentation chamber 11 settles stably within the sedimentation chamber 11 without re-scattering, and the solid collection along the taper surface 13 occurs. Fall to outlet 14. The solid separated in this way is taken out to the outside intermittently or continuously by the solid outlet 14.
[0036]
Further, as described above, the clarified fluid from which the solid is separated while flowing in the spiral space 2 passes through the slit opening 5 of the clarified fluid extraction tube 4 from the inner peripheral end of the spiral space 2 into the clarified fluid extraction tube 4. It flows in and is stably taken out from the upper side by the cone-shaped portion 12.
[0037]
As described above, the solid perforated plate 6 is provided on the inner surface 2a of the outer wall forming the spiral space 2 of the Archimedes spiral body 1 so as to be spaced from the inner surface 2a by a predetermined distance, thereby forming the solid separation chamber 7. Then, the mixed fluid is introduced from the outer peripheral end of the spiral space 2, the solid in the mixed fluid is directed to the spiral perforated plate 6 by centrifugal force, and is discharged to the solid separation chamber 7 through the pores 8 for separation. Therefore, the solid in the mixed fluid can be stably and continuously separated in a relatively simple configuration from a few microns to a submicron.
[0038]
Further, since the sedimentation chamber 11 is formed below the Archimedes spiral body 1 through the porous plate 10, the solid discharged into the solid separation chamber 7 and the solid settled at the bottom of the spiral space 2 It can be lowered into the precipitation chamber 11 through the pores 10a, and a radial swirl prevention plate 16 is provided on the lower surface of the perforated plate 10 to prevent the swirling and fluctuation of the fluid in the precipitation chamber 11. Therefore, the solid that has fallen into the sedimentation chamber 11 settles stably without re-scattering, and more reliable separation can be achieved.
[0039]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied to any of separation of a solid from a solid-liquid mixed liquid and separation of a solid from a solid-gas mixed fluid. Needless to say, the pressure of the fluid is not limited, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, the inner surface of the outer wall forming the spiral space of the Archimedes spiral body is provided with a spiral perforated plate so as to be spaced from the inner surface at a required interval, thereby forming a solid separation chamber. Since the mixed fluid is introduced from the outer peripheral end, the solid in the mixed fluid is directed to the spiral perforated plate by centrifugal force, and is discharged to the solid separation chamber through the pores for separation, so a relatively simple configuration Thus, there is an effect that the solid in the mixed fluid can be stably and continuously separated into fine particles of several microns to submicron stably and efficiently.
[0041]
In addition, since the sedimentation chamber is formed under the Archimedes spiral through the perforated plate, the solid discharged into the solid separation chamber and the solid settled at the bottom of the spiral space enter the sedimentation chamber through the pores of the perforated plate. Furthermore, a radial swirl prevention plate is provided on the lower surface of the perforated plate to prevent the swirling and fluctuation of the fluid inside the sedimentation chamber. There is an effect that it can sink stably without re-scattering and achieve more reliable separation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cut plan view showing an example of a form of a solid separation device of the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.
FIG. 3 is a partial front view showing a shape example of pores formed in a spiral porous plate.
4 is a view taken in the direction of arrows IV-IV in FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram showing a moving direction of solid particles in a mixed fluid flowing in a spiral space.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Archimedes spiral body 2 Spiral space 2a Inner surface 3 Mixed fluid introduction port 4 Clarified fluid extraction pipe 5 Slit opening 6 Spiral perforated plate 7 Solid separation chamber 8 Pore 10 Perforated plate 11 Sedimentation chamber 16 Anti-rotation plate

Claims

An Archimedean spiral that forms a horizontal spiral space, a mixed fluid inlet provided at the outer peripheral end of the spiral space of the Archimedes spiral, and a clarified fluid extraction pipe that communicates with the inner peripheral end of the spiral space and extends in the vertical direction. A spiral perforated plate provided along the inner surface of the outer wall forming the spiral space and spaced apart from the outer wall by a required distance; and a sedimentation chamber connected to the lower side of the Archimedes spiral through the perforated plate. A solid separation device characterized by the above.

2. The solid separation device according to claim 1, wherein the clarified fluid take-out pipe is provided with a slit opening which is long in the longitudinal direction and communicates with the inner peripheral end of the spiral space.

The solid separator according to claim 1 or 2, wherein the spiral perforated plate has long pores in the longitudinal direction of the spiral space.

The solid separation device according to claim 1, 2 or 3, wherein a swirl prevention plate is provided in the sedimentation chamber on the lower surface of the perforated plate.