JP4516175B2

JP4516175B2 - 分離板型遠心分離機

Info

Publication number: JP4516175B2
Application number: JP2000052849A
Authority: JP
Inventors: 保寿田中; 呈木村; 精一岡; 真吉村
Original assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Current assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP2001239184A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離板型遠心分離機に関し、さらに詳しくはスラッジを排出する機構として１台の分離板型遠心分離機に弁排出機構とノズル排出機構とを併せ持つ分離板型遠心分離機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分離板型遠心分離機は、高速回転により大きい遠心力が得られ、しかも積層した分離板が大きい沈降面積を有しているため、処理液中の微粒固形分を高精度で分離するのに適し、多くの産業分野で利用されている。特に船舶用ディーゼルエンジン機関の燃料油および潤滑油の清浄化に多く用いられている。
【０００３】
従来の弁排出機構を持った分離板型遠心分離機１００は、図５に示すように、
高速回転する回転体１０１と、
回転体１０１内に原液を供給する液入口管１０２と、
前記原液を遠心分離するために案内筒１０３に沿って小間隙を有し多数積層して装着された分離板１０４を有する分離室Ｓと、
前記分離室Ｓで分離されたスラッジを外部へ排出するために、回転軸１０５の上下方向に作動する弁シリンダ１０６と、前記弁シリンダ１０６を開閉するための作動水を導水路に供給するための作動水供給管Ｐ１，Ｐ２と、作動水を供給する導水路を作動水の供給圧により切り替えるオリフィス堰１０７，１０８と、前記作動水をパイロット弁Ｖに供給又は外部に排出するための導水路とから形成される弁排出機構と、
分離室Ｓで分離した清浄油を系外に抜き出すための油抜き出し部１０９とから主要部が構成される。
【０００４】
このように構成される分離板型遠心分離機１００は以下のように作用する。液入口管１０２を通って、案内筒１０３によって回転体１０１内の分離室Ｓの下部に導入された原液（例えば油と水と固形分の混合液）は、高速回転する回転体１０１内の分離室Ｓ内で遠心力の作用を受けて成分毎の比重差により分離され、比重の重いスラッジ分は、分離板１０４の下面に沿って半径方向の外向きに移動し、分離室Ｓの最外径部に堆積する。この間、低圧（例えば０．０２ＭＰａＧ）の閉弁作動水が閉弁水圧室１０８ｂ内に導入され、遠心力がこの閉弁作動水に作用して高い圧力を発生し、弁シリンダ１０６を上方に押し上げ回転体蓋１０１ａの周縁底部に装着された弁パッキン１１０に圧接してスラッジ排出口１１１をシールしている。
【０００５】
前記において、原液の処理量およびそのスラッジの含有量から、回転体１０１内に堆積したスラッジの堆積量が所定量になる時間を判断して、図示しない自動制御盤に設置されたタイマーにより電磁弁を開いて、高圧（例えば０．２ＭＰａＧ）の開弁作動水をノズルＡ′からオリフィス堰１０８に導入し、オリフィス堰１０７のノズルＢ′側に堰を溢流した開弁作動水は、開弁水圧室１０７ｂに短時間（例えば０．５秒間）導入される。この開弁作動水に遠心力が作用して高い圧力が発生し、発生したこの水圧力により、パイロット弁Ｖの弁体１１２が、回転体１０１の半径方向外向きに押さえつけられていた遠心力に打ち勝って回転体１０１の半径方向内向きに移動する。この移動により、パイロット弁Ｖの弁体１１２による閉弁水排水孔１１３のシールが破れ、閉弁水圧室１０８ｂ内の閉弁作動水が瞬時にパイロット弁Ｖの閉弁水排出孔１１４から外部に流出する。
【０００６】
この結果、弁シリンダ１０６は下降し、スラッジ排出口１１１のシールが破れ、回転体１０１内に堆積していたスラッジはスラッジ排出口１１１から外部に排出される。この後、直ちに開弁作動水の供給は停止され、パイロット弁Ｖの弁体１１２は回転体１０１自体の遠心力により元の位置に戻り閉弁水排水孔１１３は再びシールされる。閉弁作動水を供給すると閉弁水圧室１０８ｂ内に閉弁作動水が充満するため、弁シリンダ１０６は上方に押し上げられ、弁パッキン１１０と圧接するのでスラッジ排出口１１１がシールされ、スラッジの排出が停止する。
【０００７】
一方、分離室Ｓ内で分離された比重の軽い清浄油（軽液）は、回転軸１０５側に移動して集められて上昇し、液抜き出し部１０９から外部に排出される。
尚、分離室Ｓ内の余分な水は、水取板Ｔ′Ｄ′と回転体１０１の上部内壁との間の流路から外部に排出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の弁排出機構を有する分離板型遠心分離機１００は、スラッジを排出する場合に、原液中の固形分濃度が１％以下の場合は処理できていたが、それよりも原液中の固形分濃度が高い場合（例えば固形分の沈降容量％で１０％から３０％）には弁シリンダ１０６の排出回数、すなわち弁シリンダ１０６の開閉回数が増すため処理することができないという問題があった。
また、弁排出機構ではなくて図４（ａ）に示すようなノズル排出機構を単独に設けた分離板型遠心分離機１２０もあったが、回転体内のスラッジをノズル孔１２０ａ，１２０ｂから外部へ連続排出するため、図４（ｂ）に示すように、回転体内部の外周方向に設けられたノズル孔とノズル孔の間の流れのデッドスペースに固形分１２１が楔形状となって不均一に残存する結果、偏心して回転体のアンバランスが発生し易いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、原液中の固形分濃度が１％を超えても好適に処理ができ、且つ、運転中に回転体のアンバランスが起こり難い分離板型遠心分離機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明の請求項１に記載された発明は、回転体内の案内筒の軸方向に多数積層した分離板を装着し、前記案内筒から横断面形状が円形の分離室内に原液を導入して遠心力によりスラッジを分離した後、前記回転体内底部に装着される弁シリンダを作動水で軸方向に作動させて、回転体蓋の周縁底部に設けられる弁パッキンと前記弁シリンダとが圧接する圧接部を開閉して、前記スラッジをスラッジ排出口から外部に排出する弁排出機構を備えた分離板型遠心分離機において、前記分離室内の最大外径部であって、前記弁パッキンと前記弁シリンダとの圧接部の上部円周方向の位置の前記回転体に、複数のノズル排出機構を設け、前記ノズル排出機構は、テーパ孔と前記テーパ孔の外側端部で連通する排出孔とから形成されるスラッジ排出孔を有する雄螺子部及びシール部と、前記シール部に装着して外部への液漏れをシールするＯリングとから構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
このように、遠心力が最大となる分離室内の最大外径部であって、弁パッキンと弁シリンダとの圧接部の上部円周方向の位置の回転体に、テーパ孔とテーパ孔の外側端部で連通する排出孔とから形成されるスラッジ排出孔を有する雄螺子部及びシール部と、シール部に装着して外部への液漏れをシールするＯリングとから構成されるノズル排出機構を複数設けて、スラッジを連続排出できるようにすることにより、弁排出機構のスラッジ排出負荷を低減できるので弁シリンダの開閉回数を低減できる。また、従来の弁排出機構を前記ノズル排出機構と併用することにより、前記ノズル排出機構のみを単独に設けた分離板型遠心分離機で固形分濃度の高い原液を処理する場合に発生していた回転体のアンバランスの発生を防止できる。その結果、原液中の固形分濃度が１％を超えても好適に処理できる分離板型遠心分離機を提供できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る分離板型遠心分離機の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る分離板型遠心分離機の正面断面図、図２は、本発明に係る分離板型遠心分離機のノズル排出機構の部分断面図、図３（ａ）は、本発明に係る分離板型遠心分離機の弁排出機構の弁シリンダが閉の状態のときの断面図、図３（ｂ）は、本発明に係る分離板型遠心分離機の弁排出機構の弁シリンダが開の状態のときの断面図である。
【００１３】
尚、本発明でいう分離板型遠心分離機とは、回転体内に截頭円錐形状の薄板からなる分離板を案内筒の軸方向に沿って小間隙を有して多数積層して装着した竪型の遠心分離機であって、回転体内で分離・堆積されるスラッジを弁シリンダの開閉によって外部に排出する機構を有する遠心分離機を意味する。また、本発明におけるスラッジとは、遠心力で回転体内の最外径部側に分離・堆積される固形分、水分および油分（軽液分）の混合物を意味する。
【００１４】
本発明に係る分離板型遠心分離機１は、図１に示すように、
回転軸２に取りつけられて高速回転する回転体３と、
前記回転体３内部に原液を供給する液入口管４と、
前記原液を回転体３内の最下部から分離室ＳＺに導くための案内筒５と、
前記原液を分離するために、前記案内筒５の軸方向沿って小間隙を有して多数積層して装着した分離板１３を有する分離室ＳＺと、
前記分離室ＳＺで分離したスラッジを連続して外部へ排出するために、横断面形状が円形の分離室ＳＺ内の最大外径部であって、弁シリンダ６と弁パッキン７との圧接部より上部円周方向に設けられた複数のノズル排出機構８と、
前記ノズル排出機構８の下部に設けられ、スラッジを排出する時に弁パッキン７に圧接する部分を作動水の水圧を制御することで開閉する弁シリンダ６と、
前記分離室ＳＺで分離された清浄油（軽液）を外部に抜き出すための液抜き出し部９と、
から主要部が構成される。
【００１５】
回転体３は、上半分が略截頭円錐台形部、下半分が前記截頭円錐台形部の大径よりも大きな径を直径とした大径円柱部であり、これらが一体化した形状をしている。回転体３は回転軸２と一体化して高速回転（例えば７０００〜９０００ｍｉｎ^-1）できるように固定されている。
回転体３の下部中心側には、図１に示すように、回転体３内底部に装着される弁シリンダ６を閉とする時に、弁排出機構の閉弁水供給路１１ａを経由して閉弁水圧室１１ｂへ閉弁作動水を供給する作動水供給管Ｐ４と、弁シリンダ６を開とする時に、開弁水圧室１０ｂに開弁作動水を供給する作動水供給管Ｐ３と、作動水の供給圧力によって導水路を切り替えることができる導水路切り替え用のオリフィス堰１０，１１とから形成される作動水供給部が軸方向に設けられている。
また、導水路切り替え用オリフィス堰１０，１１とパイロット弁Ｖとは、開弁水供給路１０ａ、閉弁水供給路１１ａ等の複数の導水路により連結されている。
【００１６】
液入口管４は、回転体３の中心部上部に設けられ、回転体３内に外部から原液を供給するための配管である。
【００１７】
案内筒５は、回転体３内の中心部に設けられ、液入口管４から回転体３内に導入された原液を回転体３内の最下部から分離室ＳＺに導くための末広がりの形状をした部材である。
【００１８】
分離室ＳＺは、横断面形状が円形であり、遠心力で原液を比重差により各成分に分離するための部屋である。截頭円錐台の形状をした分離板１３を案内筒５の軸方向に小間隙を有して多数積層して装着した分離領域と回転体３内の最外径部のスラッジ堆積領域とから形成される。分離室ＳＺ内に導入された原液は、分離板１３間の間隙を上昇して流れていくうちに比重の重い水および固形分はスラッジ堆積領域へ、油（軽液）は回転体３の中心側へと分離され、比重の軽い液は回転体３の上部に設けられた液抜き出し部９より油（軽液）として外部に排出される。
一方、分離室ＳＺ内で分離された水は、水取板ＴＤと回転体３上部の内壁間に形成される流路を通って液抜き出し部１５より外部に排出される。
【００１９】
次に、本発明に係る分離板型遠心分離機１のノズル排出機構８について図２を参照して説明する。
ノズル排出機構８は、テ‐パ孔８ｄと前記テ‐パ孔８ｄの外側端部で連通する排出孔８ｅとから形成されるスラッジ排出孔を有する雄螺子部８ａ及びシール部８ｂと、前記シール部８ｂに装着して外部への液漏れをシールするＯリング８ｃとから構成される。
前記排出孔８ｅの孔径は、例えば０．５〜１．５ｍｍφの孔径が使用される。
ノズル排出機構８は、前記分離室ＳＺ内の最大外径部（最大遠心力が得られる場所）であって、弁シリンダ６と弁パッキン７との圧接部よりも上部の円周方向に複数個（６〜１２個）設けられる。
このように構成されるノズル排出機構８を、シール部８ｂにＯリングを装着し雄螺子部８ａを回転体３の外胴部に螺着することにより、回転体３の遠心力によって、前記スラッジ排出孔を介して、回転体３内から外部へとスラッジを連続排出することができる。
【００２０】
次に本発明に係る分離板型遠心分離機１の弁排出機構について図面に基づいて詳細に説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）は、それぞれ遠心分離機のスラッジ排出を行う場合の弁シリンダの開閉状態を表す模式図である。尚、弁排出機構の構成は従来と同じものである。
図３（ａ）において、３は高速回転する回転体、６は作動水の作用で回転体３内を上下に摺動して、回転体３の上部に固定される回転体蓋３ａの周縁底部に装着された弁パッキン７に頂部が圧接または離隔し、スラッジ排出口１２を開閉する弁シリンダである。ＶＢは回転体３の半径方向に摺動可能に装着されるパイロット弁Ｖの弁体である。１４は閉弁水排出孔である。
【００２１】
次に、以上の構成からなる分離板型遠心分離機１の弁排出機構の作用について説明する。案内筒５によって分離室ＳＺ内下部に導入された原液は、高速回転する回転体３の遠心力の作用で分離され、比重の重いスラッジ分は分離板１３の下面に沿って半径方向の外向きに移動し、分離室ＳＺの最外径部に堆積する。この間、閉弁作動水が閉弁水圧室１１ｂ内に導入され、遠心力がこの閉弁作動水に作用して高い圧力を発生し、弁シリンダ６を上方に押し上げ、回転体蓋３ａの周縁底部に装着された弁パッキン７を圧接してスラッジ排出口１２をシールしている。
【００２２】
前記において、原液の処理量及びそのスラッジの含有量から、回転体３内に堆積したスラッジの堆積量が所定量になる時間を判断して、タイマーにより開弁作動水を開弁水圧室１０ｂに導入する。この開弁作動水に遠心力が作用して高い圧力が発生し、この圧力によりパイロット弁Ｖの弁体ＶＢが遠心力に打ち勝って半径方向の内向きに移動する。この移動により、パイロット弁の弁体ＶＢによる閉弁水排水孔１１ｃのシールが破れ、閉弁水圧室１１ｂ内部の作動水は瞬時に閉弁水排出孔１４から外部に流出する。
【００２３】
この結果、弁シリンダ６は下降し、スラッジ排出口１２のシールが破れ、堆積していたスラッジは、スラッジ排出口１２から外部に排出される。この後、直ちに開弁作動水の供給は停止され、再び閉弁作動水が閉弁水圧室１１ｂに供給されると、弁シリンダ６は上方に押し上げられ、スラッジ排出口１２がシールされる。
【００２４】
このように、弁排出機構では作動水により弁シリンダ６の圧接部の開閉を行うために、作動水の流路をパイロット弁Ｖの弁体ＶＢを介して切り替えるようにして作動水を作用させることによりスラッジを外部に排出することができる。
【００２５】
以上説明したノズル排出機構と弁排出機構の両方のスラッジ排出機構を併せ持つ本発明に係る分離板型遠心分離機１の作用について説明する。尚、ここではノズル排出機構８と弁排出機構とを対応させて全体的な動きを図１を参照して説明する。
液入口管４から案内筒５によって分離室ＳＺ内の下部に導入された原液（油と水と固形分の混合液）は、分離室ＳＺ内で高速回転（例えば７０００から９０００ｍｉｎ^-1）する回転体３の遠心力の作用により清浄油（軽液）と水とスラッジとに分離され比重の重いスラッジ分は、分離板１３の下面に沿って半径方向の外向きに移動し、分離室ＳＺの最外径部に堆積する。しかしながら、この時分離室ＳＺの最外径部に設けられたノズル排出機構８により、回転体３内部から外部に連続してスラッジが排出されるので、回転体３内にスラッジが堆積する時間が延長される。その結果、弁排出機構の弁シリンダ６の開閉回数が低減される。
この間、閉弁作動水が閉弁水供給路１１ａを通って閉弁水圧室１１ｂに導入され、遠心力がこの閉弁作動水に作用して高い圧力を発生し、弁シリンダ６を上方に押し上げ回転体蓋３ａの周縁底部に装着された弁パッキン７に圧接してスラッジ排出口１２をシールしている。
【００２６】
前記において、原液の処理量およびそのスラッジの含有量から、回転体３内に堆積したスラッジの堆積量が所定量になる時間を判断して、図示しないタイマーにより開弁作動水を開弁水供給路１０ａから開弁水圧室１０ｂに導入する。
開弁作動水を開弁水圧室１０ｂに供給すると、この開弁作動水に遠心力が作用して高い圧力が発生し、この圧力によりパイロット弁Ｖの弁体ＶＢが遠心力に打ち勝って半径方向の内向きに移動する。この移動により、弁体ＶＢによる閉弁水排水孔１１ｃとのシールが破れ、閉弁水圧室１１ｂ内の作動水はパイロット弁Ｖの閉弁水排出孔１４から瞬時に外部に流出される。
【００２７】
その結果、弁シリンダ６は下降し、スラッジ排出口１２のシールが破れ、堆積していたスラッジはスラッジ排出口１２から外部に排出される。この後、直ちに開弁作動水の供給は停止され、弁体ＶＢは遠心力により元の位置に戻り、閉弁作動水を供給すると閉弁水圧室１１ｂ内に閉弁作動水が充満するため、弁シリンダ６は上方に押し上げられ、スラッジ排出口１２が再びシールされる。
【００２８】
尚、分離室ＳＺ内で分離された水分は、分離板１３の水取板ＴＤと回転体３の上部内壁との間に設けられた間隙から回転体３上部の液抜け出し部１５から外部に水として抜き出される。
一方、比重の一番軽い油分（軽液分）は、積層される分離板１３を下から上に上昇しながら回転体３の回転軸２側に集められ液抜き出し部９から外部に清浄油（軽液）として抜き出される。
【００２９】
このように、従来の分離板型遠心分離機でスラッジ排出用に使用されている弁排出機構に、さらにノズル排出機構を設けて併用するようにすることにより、両機構のメリット・デメリットを補うことができる。その結果、スラッジ排出量を常に安定して排出することが可能となる。
また、弁排出機構をノズル排出機構とは別に設けて併用するようにしたことで、ノズル排出機構のみを設けた分離板型遠心分離機で発生していた回転体のアンバランスを防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の構成と作用を有する本発明によれば、
（１）原液中の固形分濃度が１％以上のものに対しても処理可能となる。
（２）１台の分離板型遠心分離機に弁排出機構とノズル排出機構とを設けて併用することにより回転体のアンバランスの発生を防止できる。
（３）分離板型遠心分離機全体として、スラッジの排出頻度が減るので弁・シリンダ部品の摩耗量が少なくなり機械的寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分離板型遠心分離機の正面断面図である。
【図２】本発明に係る分離板型遠心分離機のノズル排出機構の部分断面図である。
【図３】（ａ）本発明に係る分離板型遠心分離機の弁排出機構の弁シリンダが閉の状態のときの断面図である。
（ｂ）本発明に係る分離板型遠心分離機の弁排出機構の弁シリンダが開の状態のときの断面図である。
【図４】（ａ）従来のノズル排出機構を有する分離板型遠心分離機の正面断面図である。
（ｂ）図４（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【図５】従来の弁排出機構を有する分離板型遠心分離機の正面断面図である。
【符号の説明】
１分離板型遠心分離機
３回転体
３ａ回転体蓋
５案内筒
６弁シリンダ
７弁パッキン
８ノズル排出機構
１２スラッジ排出口
ＳＺ分離室
Ｖパイロット弁

Claims

回転体内の案内筒の軸方向に多数積層した分離板を装着し、前記案内筒から横断面形状が円形の分離室内に原液を導入して遠心力によりスラッジを分離した後、前記回転体内底部に装着される弁シリンダを作動水で軸方向に作動させて、回転体蓋の周縁底部に設けられる弁パッキンと前記弁シリンダとが圧接する圧接部を開閉して、前記スラッジをスラッジ排出口から外部に排出する弁排出機構を備えた分離板型遠心分離機において、前記分離室内の最大外径部であって、前記弁パッキンと前記弁シリンダとの圧接部の上部円周方向の位置の前記回転体に、複数のノズル排出機構を設け、前記ノズル排出機構は、テーパ孔と前記テーパ孔の外側端部で連通する排出孔とから形成されるスラッジ排出孔を有する雄螺子部及びシール部と、前記シール部に装着して外部への液漏れをシールするＯリングとから構成されることを特徴とする分離板型遠心分離機。