JP5476601B2 - 流体力学的分離機 - Google Patents
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Description
前記外壁には、前記入口チャンバーに開口した入口開口が設けられ、入口チャンバーは、前記外壁から内側に向かって延設された周方向端壁と、前記外壁から内側に配置され且つ前記周方向端壁の間に延設された周壁とで形成することができる。
前記開口部は、前記入口開口から離れる方向に増大する幅を有する周方向スロットで構成されることが好ましい。
前記ダクトは、前記容器の外壁の内側に配置され、前記容器の周りに延びたダクト壁と、基部壁とで形成することができる。ダクト壁は、前記容器の外壁に対して平行か又は略平行にできる。或いは、前記ダクト壁は、前記外壁と交わると共に、前記ダクトの出口に向かって前記外壁から広がっていてもよい。前記基部壁は、前記ダクトの出口に向かって下方に傾斜することが好ましい。
前記入口チャンバーを2つの領域であって、前記2つの領域のうち前記容器の入口に近い領域である第1領域と、前記容器の出口に近い領域である第2領域との2つの領域に分ける隔壁が設けられ、前記隔壁は、該入口チャンバーの床の上方に終端を有してスロットを形成し、前記スロットは、前記第1領域から前記第2領域を介して前記容器の出口へ流れる液体を通過させるように構成してもよい。前記スロットに、浮遊物が前記入口チャンバーの入口側から出口側へ通過するのを妨げるスクリーンを備えてもよい。スクリーンは、間隔をおいて配置された複数の垂直棒で構成できる。
別の実施態様では、前記入口チャンバーを、2つの領域であって、前記2つの領域のうち前記容器の入口に近い領域である第1領域と、前記容器の出口に近い領域である第2領域との2つの領域に分ける弾力性フラップが設けられる。前記弾力性フラップは、液体の圧力下で、閉位置から前記第1領域から前記第2領域を介して前記容器の出口へ流れる液体が通過可能となる開位置まで変位可能に構成される。
前記入口チャンバーには高さ調節可能な堰が設けられ、前記液体の流れの前記入口チャンバーにあふれた部分が前記容器の出口へ流れるように構成してもよい。
前記容器の入口は、円筒状の外壁の軸線に対して半径方向に延びて前記外壁を横断する入口導管で構成されることが好ましい。
本発明の流体力学的分離機は、更に、前記基部に対して反対側の端部に配置された上壁であって、前記容器に向かう液体の流れから分離した浮遊物の流れを受け入れる軸方向出口開口を有する上壁と、該上壁の軸方向出口開口からから離れた出口構造であって、前記容器から第一次の液体の流れを除去するために前記基部と上壁との間で実質的に軸方向の位置で前記容器の内部と連通する導管を有する出口構造とを備えることが好ましい。
通常、環状の沈下板は、該容器の軸と外壁との間の距離の約0.2から0.8倍の間で配置される。該沈下板の高さは重大ではない。該容器の高さと比べてかなり浅い実施例もあれば、かなり深い実施例もある。通常、該沈下板の高さは、少なくとも該容器内への該入口開口の高さを有し、また、通常、該入口開口と垂直方向に少なくとも部分的に重なっている。
上記流れ変更部材本体は、その基部最上部が概ね円錐形であり、該容器の中心軸と同軸であってもよい。すなわち、該円錐体は中空でも中実でもよく、該円錐体を貫通して延びる中央開口を設けられ、その軸と同心であってもよい。言及する実施例では、該円錐体は円錐台状であり、すなわち、該基部と平行に裁断された平面を備える。
前述のように、出口構造は、容器の上壁にある軸方向の開口へ向かう流れから独立した液体の流れを受けるために、容器の内部と連通する導管を有する。この導管は、容器の軸上又は軸周りに実質的に位置する場所で容器内へ連通し、それにより、容器内の液体が、環状の小路に沿って流れ、該導管の開口端によって捕捉され、容器からその外部へ、例えば実質的に垂直方向に、排出されるようにしてもよい。
このように、互いに、前記弓形壁、該容器の外壁、及び該基部壁が前記ダクトを形成する。該弓形壁は該容器の外壁と平行又は略平行でもよい。それに代えて、前記弓形壁は、その入口開口端で該外壁と交わってもよく、該外壁より半径の曲率が小さい結果として、該外壁から離れる小路に沿うようにしてもよい。更に、該基部壁は、該入口開口から離れる方向に下方へ傾斜してもよい。
前記2つの部分の間の開口部分は、浮遊物が該入口チャンバーの入口側から該入口チャンバーの出口側へ通過するのを妨げるスクリーンを備えている。該スクリーンは、一連の間隔を空けた垂直棒からなってもよい。
該入口チャンバーの出口側には、高さを調節可能な放水堰を設けてもよい。該堰は該出口と連通している。この構成によれば、該分離機が作動する条件を越える強い流れの条件下では、液体が溢れて該入口から該出口へ流れることができる。
基部4は、沈殿する固形物が落下する排水槽7を有し、固形物は排水槽7から導管8を通って除去される。
基部4に隣接する位置に円錐台状の部材9があって、基部4と共同して環状開口8aを形成しており、使用の際に容器2内部で生成される様々な流れのパターン(詳細は以下で説明する)の作動下で、固形物が環状開口8aを通過して排水槽へ行く。
円錐部材9は、中実でも中空(図示)でもよく、この円錐部材9を支持するように作用する管状部材10と連通している。管状部材10は、該装置の使用中に液体が通過する開口11を有する。
容器2内には、示された実施例の中心軸と外壁3とのほぼ中間に、容器2内の流れのパターンを安定化させる環状の沈下板12がある。この沈下板12は、連結棒(図示せず)によって基部4又は上壁5のいずれかに支持されてもよい。
基部4と沈下板12とに隣接した前記円錐部材9は、GB−A―2082941などの先行技術で知られたような、入口を通って容器2内へ接線方向に導入される液体から沈殿物を沈殿させる効果を高めるための流体力学的分離機の要素であるが、図1〜6に示された入口と出口との独特の配置は、先行技術では知られていないことに注意すべきである。
これらの要素の1つは、基部4の最上部に配置され且つ容器2について軸方向に向いた円錐部材20である。この円錐部材20は、容器2の上壁5に近接した位置にあり、該装置の作動時に浮遊物を運ぶ流れが通過する環状開口21を、上壁5と共同して形成する。円錐部材20は円錐台状であって、管状部材10に連結されており、容器2の下部における円錐部材9と対称になっている。
また、本発明の環状沈下板12は、従来の流体力学的分離機の要素の一つのように、容器2内の低エネルギー渦流の結果として生成される容器2内の流れのパターンを安定化させるために好適な要素であって、浮遊物が上壁5の方へ上昇して該上壁5の開口へ押し流されるようにする。
入口13は、入口チャンバー100内へ開口しており、入口チャンバー100は、容器2の外壁3の延長部である外壁3aと、外壁3aと同心の円形垂直壁の一部である内壁101とを有する環の一部を形成する。
該チャンバー100は、その下端で上壁5の上部表面により区画されている。該チャンバー100の各端部は、垂直壁102(入口13に隣接する端部)及び103(出口33に隣接する端部)である。
隔壁104は、チャンバー100を領域100aと100bとに区分する。隔壁104は、内壁101と外壁3aの間に伸びているが、上壁5の高さより上で、領域100aと100bとの間のスロット105を残して終了している。
液体は、入口チャンバー100内の押圧ヘッドの下で入口シュート111の中へ向かい、そこから入口スロット113を通って容器2の中へ渦巻き方向に向かう。容器2への入口スロット113は、凡そ容器の中点の高さにある。
容器2の要素、特に円錐部材9及び20並びに沈下板12のもたらす結果として、複雑な流れのパターンが該装置内に作り出され、沈殿する固形物は、重力の下で基部4へ落下し、そこで開口8aから排水槽7内へ押し流されて除去される。
他方、浮遊物は浮上して、それをチャンバー30へ通過させる該装置の中心へ移動し、示された実施例においては、そこから断続的に除去される。
更に、容器2内をドーナツ状に流れる液体は、管状部材10の開口11を通って管状部材10内を延長部32まで上昇し、導管32から出口33を通って排出される。
この配置は、沈殿物を含む液体から沈殿物を分離する流体力学的分離機で知られたものである。かかる配置には、基部4に近接した出口202を有する上流チャンバー201の中へ流れ込む最初の入口200があり、処理される液体を容器2の凡そ中点の高さで容器2内へ導入する。
最初の入口200は該分離機からの出口203と同じ高さにあることに注意されたい。これは、該システムにおいて液体を望ましい高さに保持するために必要である。
本発明のこの実施例においては、入口313は、入口313から出口333へ伸びる線形通路300(図1〜7の実施例における弓形通路に対する)の一部である入口チャンバー300a内へ開口している。通路300は、防壁304によって入口チャンバー300aと出口チャンバー300bとに区分されている。
容器の内部(図8に図示せず)は、管状部材310を通って出口チャンバー300bと連通しており、これにより容器内の液体は出口333へ通過する。
防壁104の代わりに、上端を固定された柔軟性を有するフラップ150があり、フラップ150は、それに力が適用されときに柔軟性を奏することができる。フラップ150は、例えばゴム材料でできている。通常の条件の下で、フラップ150は、チャンバー100bから入口チャンバー102aを隔離する程度にチャンバー100bの床でへり手段151を密閉するのに充分な弾力性を有する。
強い流れの条件の下では、液体はフラップ150の入口側で蓄積されるが、(フラップ150の弾力性に応じた)予め定められた高さで、液体の重量がフラップ150を開かせる程度に充分となると、流れをチャンバー100b内へ開放し、出口120へと流す。液体の高さが下がったときは、フラップ150は、入口チャンバー100aとチャンバー100bとの間の開口における通常の位置まで戻る。
防壁104に代えて、チャンバー100aと100bとの間に防壁を形成する壁170が設けられている。この防壁170は、これを貫通して伸びる管状差込部172を含むバイパス手段171を有し、管状差込部172は、入口チャンバー100a側に浮遊作動閉鎖部材173を備え、放出側に非復帰フラップ174を備えている。
フロートで作動する閉鎖部材は、管状差込部172の端部で開口を開閉するために垂直面で閉鎖手段176をスライド可能とする閉鎖ハウジング175を有する。閉鎖手段176は、フロート177に付着されている。
液体は、非復帰フラップ174を通ってチャンバー100bへ流れることができるが、反対方向への流れは非復帰フラップ174により制限される。液体の高さが低下すると、フロート177が下方へ移動して、閉鎖部材176は管状差込部172に接して閉鎖する。
前述したように、チャンバー100a内の液体の高さが管状差込部172の天井より上になったときにのみ、液体が管状差込部172を通って流れることができるように、フロート177の高さを選択してもよい。これにより、浮遊物が差込部172を通って出口側100bへ通過しないのを確実とする。
Claims (14)
- 沈殿物を含む液体を容器に入れて該沈殿物を含む液体の流れを処理する流体力学的分離機であって、前記容器が、
円筒状の外壁;
当該容器の一端にある基部であって、第一次の液体から分離された沈殿物を含む流れを受け入れる軸方向の出口開口を有する基部;及び
前記基部に対して当該容器における反対側の端部に配置された上壁であって、当該容器に向かう液体の流れから分離した浮遊物の流れを受け入れる出口開口を有する上壁;を有し、
前記流体力学的分離機はさらに、
液体の流れを受け入れるための入口チャンバーであって、前記上壁の上部表面によって規定される床を有する入口チャンバーを有し、
前記床は、前記入口チャンバーから前記容器へダクトを介して液体を流し得る開口部を有し、
前記ダクトは、前記入口チャンバーの下方に設けられ、前記開口部を介して前記入口チャンバーと連通し、前記容器に入った液体が前記容器内で液体の回転流れを促進するように方向づけて配置された出口を有する
ことを特徴とする分離機。 - 前記外壁に、前記入口チャンバーに開口した入口開口が設けられている請求項1記載の分離機。
- 前記開口部は、前記入口開口から離れる方向に増大する幅を有する周方向スロットで構成されている請求項2記載の分離機。
- 前記入口チャンバーは、前記外壁から内側に向かって延設された周方向端壁と、前記外壁から内側に配置され且つ前記周方向端壁の間に延設された周壁とで形成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の分離機。
- 前記ダクトは、前記容器の外壁の内側に配置され、前記容器の周りに延びたダクト壁と、基部壁とで形成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の分離機。
- 前記ダクト壁は、前記容器の外壁に対して平行か又は略平行である請求項5記載の分離機。
- 前記ダクト壁は、前記外壁と交わると共に、前記ダクトの出口に向かって前記外壁から広がっている請求項5記載の分離機。
- 前記基部壁は、前記ダクトの出口に向かって下方に傾斜している請求項5から7のいずれか1項に記載の分離機。
- 前記入口チャンバーを、2つの領域であって、前記2つの領域のうち前記容器の入口に近い領域である第1領域と、前記容器の出口に近い領域である第2領域との2つの領域に分ける隔壁が設けられ、前記隔壁は、該入口チャンバーの床の上方に終端を有してスロットを形成し、
前記スロットは、前記第1領域から前記第2領域を介して前記容器の出口へ流れる液体を通過させるように構成されている請求項4記載の分離機。 - 前記スロットに、浮遊物が前記入口チャンバーの入口側から出口側へ通過するのを妨げるスクリーンを備えている請求項9記載の分離機。
- 前記スクリーンは、間隔をおいて配置された複数の垂直棒で構成されている請求項10記載の分離機。
- 前記入口チャンバーを、2つの領域であって、前記2つの領域のうち前記容器の入口に近い領域である第1領域と、前記容器の出口に近い領域である第2領域との2つの領域に分ける弾力性フラップが設けられ、
前記弾力性フラップは、液体の圧力下で、閉位置から前記第1領域から前記第2領域を介して前記容器の出口へ流れる液体が通過可能となる開位置まで変位可能に構成されている請求項4記載の分離機。 - 前記入口チャンバーに高さ調節可能な堰が設けられ、前記液体の流れの前記入口チャンバーにあふれた部分が前記容器の出口へ流れるように構成されている請求項1から12のいずれか1項に記載の分離機。
- 前記容器の入口は、円筒状の外壁の軸線に対して半径方向に延びて前記外壁を横断する入口導管で構成されている請求項1から13のいずれか1項に記載の分離機。
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