JP4817473B2 - 可動板分割駆動式スクリュープレス装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥その他の懸濁物を含む処理原水を濾過して濾液と脱水ケーキとに分離する多重板型スクリュープレス濾過装置、または果汁の濃縮等に使用可能な多重板型スクリュープレス濃縮装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の多重板型スクリュープレス濾過装置としては、例えば特公昭63─65364号(特許第1520106号)公報に記載されたような、スクリュー貫通型濾過筒設置方式が存在する。この方式の濾過装置は、ドラム内の両端部を除く実質的範囲において、筒内から筒外へ半径方向に処理原水を濾過するための濾過筒を設置するとともに、前記実質的範囲におけるドラム周面に多数の透孔を配設し、さらに前記濾過筒を貫通するスクリューをドラム全長に渡り配置して、前記ドラム内の両端部を処理原水の入口室、及び脱水ケーキの出口室として用いるようにしたものである。濾過筒における濾過クリアランスは、この筒を構成する多数の環状固定プレートと多数の環状可動プレートとの交互配列におけるプレート間の微小間隙によって形成される。なお、近年は濾過筒部を包囲するドラム部分を特に形成することなく、装置化されることが多い。
【0003】
上記従来の濾過装置の構成において、総ての環状可動プレートは同一の駆動シャフトにより、各配置面内において同一運動パターンで同期的に揺動する。従って被処理相の含水率が高い濾過筒の入口側もしくは前半部においては、可動プレート駆動シャフトの回転数を大きくすることにより揺動速度を速め、濾過クリアランスの目詰まりを確実に防止して、処理量すなわち搾水・濾過量を増やすことができる。
【0004】
このように、可動プレートの揺動速度が早いことは、濾過筒前半部にとっては好ましいものであるが、濾過筒の出口側もしくは後半部においては、被処理相が含水率の十分低下したケーキ状となって同一条件ではそれ以上の脱水が進みにくいにも係わらず、高速で変動する濾過クリアランスはそのケーキ状相を引き入れ且つ外周に練り出してしまう。この結果、濃縮相の回収率は悪化し、その含水率は下がらなくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような不都合をなくすため、本発明は、濾過筒の前半部と後半部における可動プレートの駆動軸を個別駆動することにより、両者を汚泥濃度に応じた最適の揺動速度でそれぞれ駆動し、水捌けよく濃縮相の回収率の優れた多重板型スクリュープレス濾過装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達するため、本発明は、多数の環状固定プレートと、多数の環状可動プレートとの、各微小の濾過間隙を置いた交互重畳配列からなる濾過筒を構成し、前記濾過筒の全長を貫通するスクリューを配置し、前記濾過筒後半部内に位置する前記スクリューのピッチ間に第2のスクリュー翼を付加したものにおいて、前記スクリューを回転駆動する第1の駆動機構と、前記可動プレートが濾過筒前半部と後半部とでは異なった速度で揺動するように、各部別に可動プレートを駆動する第2の駆動機構及び第3の駆動機構とを設けたことを特徴とするスクリュープレス装置を構成したものである。
【0007】
上記の構成によれば、被処理相の含水率が大きい濾過筒前半部においてはこの範囲での大量の搾水量に対応して可動プレートを高速で揺動させることにより、プレート間の濾過クリアランスに目詰まりを生ずることなく水分を排出させ、二重スクリュー構造によって強力に圧搾された被処理相の含水率が小さく粘度及び濃度の高い濾過筒後半部においては可動プレートを比較的低速で揺動させることにより、濾過クリアランスの流路抵抗を高くし、この高い流路抵抗をも克服して搾水される水分のみを排出させようとするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例における多重板型スクリュープレス濾過装置につき説明する。
【0009】
本発明のスクリュープレス濾過装置の第1の実施例は、図1に示すとおり、右より入口室1、濾過筒2及び出口室3が連設され、濾過筒2の内周面4に画成される筒状空間内にはスクリュー5が貫通し、そのスクリュー翼は入口室1から濾過筒2の出口端部まで本濾過装置のほぼ全長に渡って延びるスクリューシャフト5aに支持されている。濾過筒2は入口室1に連なる前半部2aと、出口室3に連なる後半部2bが中間板2cを挟んで突き合わせられた構造であり、スクリュー構造体は後半部2bにおいてはスクリュー5のピッチ間に第2スクリュー翼5’を付加したものである。
【0010】
入口室1の上部には処理原水を受け入れるための入口孔1aが形成され、出口室3の下部には出口孔3aが形成されている。スクリューシャフト5aは、濾過筒2の同一開口径の延長筒部2d内で終わるスクリュー翼5、5’の終端に対応した主先端縁5bを有し、ここから細径の先端軸5cを形成している。この先端軸5cは、出口室3の外端板3bにおいて軸受け支持される。先端軸5cは略台形の縦断面を有する出口バルブ6を軸方向動自在に嵌合・支持し、その後方においてコイルバネ7を装着している。バルブ6はコイルバネ7により前方に押圧され、装置休止時及び始動時においてその前端中央が主先端縁5bに当接・制止される出口閉鎖位置を占める。
【0011】
濾過筒2の延長筒部2dの突出先端は、前述した装置休止時及び始動時において、バルブ6の円錐斜面により全縁が圧接・封口され、これにより出口閉鎖状態が確立される。閉鎖位置のバルブ6は、装置運転後その前端中央部以外に接する処理原水の圧力上昇に伴い後方に押し戻され、濾過筒2を開放する。濾過筒2は出口側、即ち後半部2b側外端における後端板8と、入口側、即ち前半部2a側外端における前端板9を有する。前半部2aと、後半部2bの内部構造は実質上同一であり、それらは前後端板8、9と中間板2cとの間に、例えば4列の支持棒10(図2及び図3)を架設し、この支持棒10に順次間隔を置いて多数の環状固定プレート11を嵌合・支持し、それらの間隔中にそれぞれ各1枚の環状可動プレート12を配置して交互プレート配列を構成し、各固定プレート/可動プレート間において微小間隙、すなわち濾過クリアランスを形成したものである。なお、図2及び図3は濾過筒前半部2aの図であり、後半部2bの同様な図は省略するが、これは第2スクリュー翼5’を付加した構造を想起すればよい。
【0012】
可動プレート12は固定プレート11の中心開口径より僅かに大きい中心開口径を有し、後述のカム機構により固定プレート11との口径差に応じた振幅において同一面内で揺動できるようになっている。即ち、全固定プレート11の開口列が前述した筒状空間の内周面4を画成し、可動プレート12の開口縁はその揺動によってその内周面4を狭めることがないように寸法設定されている。したがってスクリュー5、5’の外縁はこの内周面4に嵌合し、連続回転することができる。
【0013】
再び図1を参照して、スクリューシャフト5a、5cの各外端は入口室1及び出口室3の各外端板1b及び3bに設置された軸受に支持され、このうち外端板3bの軸受から突出した先端軸5cの外端部は、第1の駆動機構を成すベルト/プーリー伝動系13の出力側プーリー13aを固定支持し、入力側プーリー13bを支持したモータM1 に駆動されるようになっている。濾過筒2の下端近傍レベルにおいて、入口室の外端板1bから濾過筒2の中間板2cまで、及び出口室の外端板3bから濾過筒2の中間板2cまで、プレート配列11、12を貫通して延びる細い回転軸14a、14bがそれぞれ配置される。各回転軸14a、14bは各外端板1b、3bにおいて軸受け支持され、これらの外側における軸端にはそれぞれ第2及び第3の駆動機構としてのベルト/プーリー伝動系15a、15bの出力側プーリーを支持し、各入力側プーリーを支持したモータM2a、M2bにより個々に回転駆動されるようになっている。
【0014】
回転軸14a、14bは、プレート11及び12の貫通範囲において半径方向に突起したカムキー16を有する。図2から明らかな通り、可動プレート12は各支持棒10を余裕をもって囲むU型切欠き17を有し、この可動プレート12を挟んで対向した各2枚の固定プレート11は、切欠き17内において支持棒10に嵌合・支持されたスペーサ18によりその対向部面を支持され、さらに対向部面中央の棒孔22を貫通する支持棒10によって、それ自体が嵌合・支持されて相互間隔を維持される。
【0015】
固定プレート11は濾過筒2の外周面を形成する円形外周、又は非円形(図示しないが、例えば略三角形等)の外縁輪郭と、前述した内周面4を規定する円形又は略円形の開口とを有する開口板であればよい。この実施例において、可動プレート12は円形固定プレート11よりやや小さい外周と、固定プレート11の開口(内周面4)よりやや大きい直径の相似形開口19を有する円環板であり、その上下部分に上部孔20a及び下部孔20bをそれぞれ形成し、上部孔20aには支点棒21を遊嵌させ、下部孔20bには前述した回転軸14a、14bを嵌合させたものである。
【0016】
回転軸14a、14bが貫通する各固定プレート11の下部孔は図1から明らかな通り、カムキー16の円軌跡を許容する大きさの直径を有することにより固定状態において回転軸14a、14bの回転を許容するが、各可動プレート12の前述した下部孔20bの直径は、これらの回転軸14a、14bの本体直径にカムキー16の突起寸法を加えた大きさより僅かに余裕がある程度であり、従ってカムキー16の回動に伴いカム駆動されて偏心回転し、上部孔20aを貫通した支点棒21を支点として可動プレート12自体を上下左右に揺動させる。
【0017】
図3は図2のB−B矢視線に従って描かれた部分断面図である。この図3を参照して明らかな通り、切欠き17内のスペーサ18は2枚の固定プレート11、11間の間隔を、可動プレート12の厚さより僅かに大きい距離となるように維持して、プレート11、12間に微小間隙の濾過クリアランスgを形成する。
【0018】
以上述べた第1実施例の構造によれば、スクリューは処理すべき汚泥等の濃度に応じて設定された回転速度で(例えば、濃度が高ければ比較的速い回転速度として)、モータM1 より第1の伝動系13を介して、駆動される。一方、可動プレート12は濾過筒内の進入位置に応じて被処理相の含水率が低下していくことに対応して前半部2aでは、モータM2aより伝動系15aを介して十分な速さで揺動するように駆動されるが、後半部2bでは、モータM2bより伝動系15bを介して前半部2aでの揺動速度に比して低速で揺動するように駆動される。従って、プレート11、12間の濾過クリアランスgは、前半部2aにおいては十分速い可動プレートの揺動により目詰まりなく常時効果的に再生され、後半部2bにおいては速度低下した可動プレートの揺動により流路抵抗を大きくし、スクリュー5のピッチ間に形成される螺旋溝状の搬送路が付加された第2のスクリュー翼5’の前後面に分割された、二重スクリュー5、5’構造によって強力に圧搾された被処理相からの搾出水のみを実質的に受入れ、通過させる。
【0019】
図4は本発明の第2の実施例を示す側面図であり、図1と同一の参照数字を付した部分は第1の実施例の当該部分と同じ構造である。この第2の実施例においては、第1の駆動機構としてのベルト/プーリー伝動系13のみが原動機(モータM1)に連結され、第2及び第3の駆動機構はこの伝動系13にそれぞれ一定の変速比で伝動・連結されたものである。
【0020】
この場合、第2の駆動機構はスクリューシャフト軸端5cに支持されたプーリー23aを有するベルト/プーリー伝動系23と、この伝動系の他方のプーリー23bと、一端でこのプーリー23bを支持して原水入口側まで延びる伝動軸24と、この伝動軸の他端に支持されたプーリー25a及び回転軸14aの外端に支持されたプーリー25bを含むベルト/プーリー伝動系25から構成され、回転軸14aの回転速度はスクリュー5の回転速度に対し伝動系23で約2倍、伝動系25で更にその約2倍の合成倍率(約4倍)という高速となり、濾過筒前半部における可動プレート12の高速揺動を提供する。
【0021】
第3の駆動機構は、スクリューシャフト軸端5cに支持された歯車26と、回転軸14bに支持されて歯車26と噛み合う歯車27とからなる歯車列より構成され、歯数比約2:1としてスクリュー回転速度の約2倍で回転軸14bを回転させる。この回転速度、従って濾過筒後半部2b内における可動プレート12の揺動速度は、この場合、濾過筒前半部2a内における揺動速度の約2分の1となり、後半部の可動プレート揺動速度を前半部より落とすという条件を満たしている。
【0022】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明は濾過筒内の可動プレートの揺動速度を、被処理相の脱水又は濃縮度に応じて前半部と後半部で異ならせることにより、前半部では濾過クリアランスに目詰まりを生ぜず、後半部では濾過クリアランス中に二重スクリュー構造によって強力に圧搾された被処理相(濃縮ケーキ)を引き入れないようにして脱水性及び回収率の優れた多重板型スクリュープレス濾過装置、又は濃縮装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における多重板型スクリュープレス濾過装置の全体構造を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】図2のB−B矢視部分断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例における多重板型スクリュープレス濾過装置の全体構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 入口室
2 濾過筒
3 出口室
4 筒状空間
5、5’ スクリュー
5a 主スクリューシャフト
6 出口バルブ
7 コイルバネ
8 濾過筒後端板
9 濾過筒前端板
10 支持棒
11 固定プレート
12 可動プレート
13、15 ベルトプーリー伝動系
14a、14b 回転軸
16 カムキー
Claims (2)
- 多数の環状固定プレートと、多数の環状可動プレートとの、各微小の濾過間隙を置いた交互重畳配列からなる濾過筒を構成し、前記濾過筒の全長を貫通するスクリューを配置し、前記濾過筒後半部内に位置する前記スクリューのピッチ間に第2のスクリュー翼を付加したものにおいて、前記スクリューを回転駆動する第1の駆動機構と、前記可動プレートが濾過筒前半部と後半部とでは異なった速度で揺動するように、各部別に可動プレートを駆動する第2の駆動機構及び第3の駆動機構とを設けたことを特徴とするスクリュープレス装置。
- 前記第1の駆動機構が原動機に連結され、第2及び第3の駆動機構が前記第1の駆動機構にそれぞれ一定の変速比で伝動・連結され、前記第2の駆動機構に駆動される濾過筒前半部の揺動速度が、前記第3の駆動機構に駆動される濾過筒後半部の揺動速度より速くなるようにしたことを特徴とする請求項1記載の装置。
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