JP5512049B2 - 渦形状の周囲を有する濃縮装置／清澄器フィードウェル - Google Patents

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Description

本発明は、原料スラリーの液体成分と固形物成分を分離するために使用される沈殿システムに関し、より詳細には、濃縮／清澄槽（ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ／ｃｌａｒｉｆｉｅｒ ｔａｎｋ）で用いられるフィードウェル装置に関する。
濃縮／清澄槽は、多種多様の業種において、固形物または微粒子含有流体を含む原料スラリー（ｆｅｅｄ ｓｌｕｒｒｙ）を分離して、原料スラリーより低い濃度を有する「清澄」液相および原料スラリーより高い濃度を有する底流を生成するために使用される。濃縮／清澄槽は、従来の方法で、床面と連続壁とを有する沈降槽を備え、床面および連続壁は、清澄化プロセスが行われる容積を画定する。濃縮／清澄槽は、流入原料流（ｉｎｆｌｕｅｎｔ ｆｅｅｄ ｓｔｒｅａｍ）を槽に搬送するための流入原料パイプと、沈降した固形物を槽から除去するための底流出口と、清澄液を槽から離れる方向に向けるための流体吐出出口も含む。濃縮／清澄槽は、槽の床面に沿ってかき寄せるためのレーキアームを有するレーキアセンブリも含むことができ、槽の上部近くで清澄液を集めるための溢流樋またはバッスル管を含むことができる。
説明するタイプの濃縮／清澄槽は、流入原料流を一定容積の槽に導入し、そこで固形物が重力によって流体から沈降することを可能にするのに十分なほど長い期間、流入を保持することによって、機能する。槽の底部に沈殿した固形物は槽の底部近くで汚泥床を形成し、この汚泥床は、底流出口を通して除去される。清澄液は、濃縮／清澄槽の上部またはその近くで形成され、さらなる処理または廃棄のために槽から離れる方向に向けられる。いくつかの適用例では、固形物の沈降は、凝集剤またはより迅速に沈殿する凝集体を形成するポリマーの添加によって促進することができる。多数の適用例では、流体清澄化の目的は、沈殿プロセスを改善して、高い固形物処理能力を達成し、それによって固形物の回収を改善することである。
多数の濃縮／清澄槽は、フィードウェルを備えて構築される。フィードウェルは、通常は槽の中央に位置し、その中に、流入原料流が搬送される。フィードウェルは、一般に、入ってくる流入原料流が槽に入る前にそのエネルギーをある程度消散できるようにその流速を低下させるという目的に役立つ。流入原料流内のエネルギーが消散することによって、入ってくる流入原料が槽内の固形物の沈降速度に及ぼす破壊効果が緩和される。言い換えれば、流入原料流を濃縮装置／清澄器に高い流速で導入することによって、槽内で乱流が発生し、固形物の沈降速度が損なわれる傾向がある。フィードウェルは、さまざまな方法で構築することができ、したがって流入原料内のエネルギーの消散が発生または改善される。たとえば、Ｆｉｔｃｈの米国特許第３，００６，４７４号およびＥｇａｎ，ＩＩＩの米国特許出願公開第２００９／０１７３７０１号を参照されたい。
従来のフィードウェルの流体流れ解析から、流速の高い区域が存在し、そこでは、流入原料流が接線方向に遮られ、フィードウェルの中央部分に閉じ込められた渦形状の流体流れが乱されることが示唆される。したがって、これらの区域では、局所的な高いずり速度および流れの不均一性が認められる。このような高いずり速度および不均一性により、特にフィードウェルの直径が増加し、フィードウェルのアスペクト比が変化するとき、一般に、フィードウェルから吐出される混合物の分布は一様ではない。これらの問題は、１つまたは複数の局所的なエントランスを通る流入流の個別の給送に起因することがあり、このエントランスでは、接線方向の給送管が、フィードウェルの中に閉じ込められた渦を急激に乱す流を放出する。
従来のフィードウェル内部での流れの分布を改善しようとする試みがいくつか提案されている。たとえば、境界層および高いずり速度に関連する摩擦または圧力降下の影響による分布の向上を図るために、妨害要素およびオリフィスが設けられている。しかし、このような解決策は摩擦に依拠し、したがって、摩擦損失を克服するために追加のポンプ能力または流体位置エネルギーを必要とすることがある。さらに、このような解決策が有する運転性（ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ）の範囲は限られている。
図２０〜２３ｂ、２６、および２８は、従来の接線方向の入口フィードウェルに関連する問題のうちのいくつかを示す。図２０は、円形または円筒状の形状を有する従来の接線方向の入口フィードウェルを備える濃縮／清澄槽を示す。汚泥をかき集める構造１０は、中心支柱１１上で、またはブリッジ駆動装置（図示せず）から回転するように支持される。任意の適切な既知の構造の駆動機構１２は、支柱の上に、またはブリッジから載置され、レーキ構造１０に駆動トルクを供給する。この特定の実施形態では、支柱１１は、アクセスブリッジ１３の内端部も支持するが、いくつかの濃縮装置機構がブリッジにより載置される。
レーキ構造１０は、支柱を取り囲む中心の垂直ケージ１４と、このケージから固定して延在するグライダーのような構造のレーキアームとを備える。レーキ構造１０は、互いと対向する１対の長いレーキアーム１５、１６を有し、必要に応じて、それに対して適切な角度で配置された１対の短いレーキアーム１７、１８も有し、すべてのアームは、その下側に固定された、汚泥を押して進めたり搬送したりする翼１９を有する。
レーキ構造１０は沈降槽２０内で動作し、原料懸濁液、原料パルプ、またはスラリー流２０６０は、給送管または送り管路（ｉｎｆｅｅｄ ｃｏｎｄｕｉｔ）２１を通して沈降槽２０に供給される。送り管路２１は、レーキ構造１０の上端部分を取り囲んで支柱１１によって支持される円筒状の本体２０４２を有するフィードウェル２０４０内で終わる。
槽２０は、通常の構造であってよく、円錐を反転させた形状で緩く傾斜した底面２４を備え、支柱のまわりに環状の汚泥だめ２５を有するように形成され、沈殿した固形物または汚泥はレーキ構造１０によって汚泥だめ２５に運ばれる。かき取り翼２６は、レーキ構造１０と一体であり、汚泥だめ２５の輪郭にほぼ合致し、集められた汚泥を、汚泥だめから吐出管２７によって搬送点に移動させる。
送り管路２１は、一般に、フィードウェル２０４０の上流に接続されるが、送り管路２１は、単にフィードウェル２０４０にまたはその上に延在してフィードウェル２０４０にスラリー流２０６０を搬送することができる。フィードウェル２０４０は、円形の吐出開口２０４８を画定する内側縁部２０４７とフィードウェルの円筒状の側壁２０４２に隣接する円形の外側縁部２０４５とを持つ環状の棚（ｓｈｅｌｆ）２０４９（図２１）を有する。送り管路２１は、円筒状の側壁２０４２に沿ってフィードウェル内部の円形路に対して接線方向にスラリー流２０６０を搬送するように、フィードウェル入口２０４１を介してフィードウェル２０４０に接続される。送り管路２１またはフィードウェル入口２０４１は、運動量輸送プロセスまたは排除（ｅｄｕｃｔｉｏｎ）プロセスにより、取り囲む濃縮／清澄沈降槽２０からの清澄液でスラリー流２０６０を希釈するための開流路または閉流路に届くノズルを含む排除器（ｅｄｕｃｔｏｒ）構造を組み込んでもよい（たとえば、米国特許第５，８９３，９７０号および第５，３８９，２５０号を参照されたい）。
次に図２２ａを参照すると、円筒状の側壁２０４２を有する従来の接線方向の入口フィードウェル２０４０の垂直方向吐出速度が示されている。スラリー流２０６０が入口２０４１を通って、交点２０４３を過ぎて、環状の棚２０４９および円筒状の側壁２０４２に沿って移動するとき、流体は、吐出開口２０４８を通過して、槽２０に不均一に吐出する。図示の特定の実施形態では、フィードウェルは中規模で直径約６メートル、入口流速は約１．８ｍ／ｓ、沈降速度は約２０ｍ／ｈ、水中で凝集した固形物が約１２重量％、凝集した固形物の直径は約２ｍｍと仮定して、数値流体力学（ＣＦＤ）解析を行った。垂直方向流速は、フィードウェル２０４０の周囲の行程の第１の９０度で最大であることが分かった。図示のように、送り込まれるもの（ｉｎｆｅｅｄ）の三日月形状の区域２１０２が、約１．０〜１．５ｍ／ｓの激しい勢いで下方に吐出され、吐出開口２０４８の内側縁部２０４７に隣接する槽２０に入る。このような高速度によって、凝集した粒子が分解されたり、沈降槽２０の底面２４に載った沈殿物を破壊したり、または槽２０の円周方向に凝集した粒子を不均等に分布させたりすることができ、これにより、濃縮装置／清澄器の総合効率が低下し、場合によっては、レーキ駆動機構１２に過負荷がかかることがある。区域２１０２および内側縁部２０４７の半径方向内側に位置する流体の第２の不均一な環状の帯２１０４は、約０．５〜１．０ｍ／ｓのやや低い下向きの速度で沈降槽２０に吐出される。区域２１０４の半径方向内側に位置する流体の第３の不均一な環状の帯２１０６は、０．５からゼロｍ／ｓの間のさらに低い速度で沈降槽２０に下向きに吐出される。開口２０４８の大部分の中にある大きな中心領域２１０８は、最大０．５ｍ／ｓの速度で槽２０の底面２４から上方向に移動する流体により占められる。
図２２ｂは、内側縁部２０４７に隣接するフィードウェル２０４０の底面部分から出る速度ベクトル２０１０を示す。図示のように、より高い流速吐出の区域２０７４が渦流れの前半の１８０度において認められ、より低い流速吐出の区域２０７２が渦流れの後半の１８０度において認められる。図２２ｃは、流入流が入口２０４１からフィードウェル２０４０に通過するとき加速度が増加する領域２０８２と、渦流れの第１の９０度において内側縁部２０４７に隣接する流速増加ゾーン２０８４を示す。図２２ｄは、図２２ｃに示される加速度増加の領域２０８２および流速増加ゾーン２０８４をさらに示す。
次に図２３ａを参照すると、環状の棚２１４９の内側縁部２１４７に沿って２点にまたがる弦構造２１４４を組み込むことによって図２２ａ〜ｃに例示されるフィードウェルに類似した接線方向の入口フィードウェル内での強い下方向の初期流速を「偏向（ｄｅｆｌｅｃｔ）」させる試みがなされている。しかし、図示のように、ＣＦＤ解析から、スラリー流２１６０が入口２１４１を通って、交点２１４３を過ぎて、環状の棚２１４９と円筒状の側壁２１４２の両方に沿って移動するとき、流体は、円形の開口２１４８を通過して槽２０に不均一に吐出することが示唆される。さらに、構造２１４４は、吐出開口２１４８の周囲長と面積の両方を減少させ、局所的に流体が加速される回数を増加させる。図２３に示される特定の実施形態では、フィードウェルは中規模で直径約６メートル、入口流速は約１．８ｍ／ｓ、沈降速度は約２０ｍ／ｈ、水中で凝集した固形物が約１２重量％、凝集した固形物の直径は約２ｍｍと仮定して、ＣＦＤ解析を再度行った。垂直方向の速度が、フィードウェル２１４０の周囲で弦構造２１４４を過ぎた行程の第１の９０度に隣接する区域２１０２、２１０４において、また、弦構造２１４４の直線状の内側縁部２１４７ｂと開口２１４８の円形の内側縁部２１４７ａの間に画定された隅部に隣接する区域２１０２、２１０４でも最大であることが示されている。区域２１０２では、流体は、約１．０〜１．５ｍ／ｓでの激しい勢いで下方に吐出され、沈降槽２０に入る。このような速度によって、凝集した粒子が分解されたり、沈降槽２０の底面２４に載った沈殿物を破壊したり、または槽２０の円周方向に凝集した粒子を不均等に分布させたりすることができ、これにより、濃縮装置／清澄器の効率が低下することがある。区域２１０４では、流体は、約０．５〜１．０ｍ／ｓのやや低い下向きの速度で沈降槽２０に吐出される。区域２１０６では、流体は、０．５からゼロｍ／ｓの間のさらに低い速度で下方に沈降槽２０に吐出される。開口２１４８の大部分を占める大きな中心領域２１０８は流体を含有し、この流体は、静止してもよいし、最大０．５ｍ／ｓの速度で槽２０の底面２４からやや上方向に移動してもよい。
図２３ｂは、内側縁部２１４７ａおよび２１４７ｂに隣接するフィードウェル２１４０の底面部分から出る速度ベクトル２１１０を示す。図示のように、吐出速度のより高い区域２１７４、２１７６は、流れの第１の９０度において弦構造２１４４を過ぎて内側縁部２１４７ａと２１４７ｂの間に画定された隅部に隣接して認められる。吐出速度のより低い区域２１７２が区域２１７４と２１７６の間に認められる。
図２６および２８は、円筒状の側壁２０４２を有する従来の接線方向の入口フィードウェル２０４０、２１４０に関連する不均一な半径方向の流れを示す。示されるこれらの図は、左から右にそれぞれ５秒、１０秒、および２０秒の間隔で撮影された簡易な色素試験（ｓｃａｌｅｄ ｄｏｗｎ ｄｙｅ−ｔｅｓｔ）からの低速度撮影写真である。図２６に示すように、１時間あたり約０．０４立方メートルの流量では、吐出物７０の大半は、全体的に沈降槽２０に向かって移動し、沈降槽２０の象限の１つで沈降する。同様に、図２８に示すように、１時間あたり０．０９立方メートルの流量では、吐出物７０の大半は、全体的に沈降槽２０の約半分のみの内部に含有されたままである。吐出物のこの不均等な分布によって、沈降時間が短縮され、総合効率が低下することがある。
したがって、本発明の目的は、濃縮装置／清澄器のための改善されたフィードウェルを提供することである。
また、本発明の目的は、濃縮装置／清澄器の効率を改善するために沈降槽内部の吐出のより均一な分布をもたらすフィードウェルを提供することである。
さらに、本発明の目的は、沈殿システム内の濃縮装置／清澄器を動作させるための改善された方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、濃縮／清澄槽の内部で沈殿物および懸濁された微粒子をかき回すことを防止することである。
本発明の別の目的は、凝集剤の分解を防止するフィードウェルを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、吐出の垂直方向流速ベクトル成分のそれぞれの大きさがフィードウェル内の中央吐出開口の縁部の周囲で円周方向と同心状の両方で比較的類似しているように、吐出のさらに均等かつ均一な分布を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、吐出の半径方向流速ベクトル成分のそれぞれの大きさがフィードウェル内の中央吐出開口の縁部の周囲で円周方向と同心状の両方で比較的類似しているように、吐出のさらに均等かつ均一な分布を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、吐出の接線方向流速ベクトル成分のそれぞれの大きさがフィードウェル内の中央吐出開口の縁部の周囲で円周方向と同心状の両方で比較的類似しているように、吐出のさらに均等かつ均一な分布を提供することである。
本発明の別の目的は、流入原料流を搬送する入口パイプと濃縮／清澄沈降槽の間の滑らかで漸進的な流体の移行を提供することである。
そのうえ、本発明の目的は、従来の接線方向の入口フィードウェルで見られる局所的な流体の加速を解消することである。
また、本発明の目的は、最大吐出流速を低下させることである。
本発明の上記および他の目的は、本明細書における図面および説明から明らかであろう。本発明のあらゆる目的は本発明の少なくとも１つの実施形態によって達成されると思われるが、必ずしも本発明の目的のすべてを達成する本発明の一実施形態があるとは限らない。
本発明によれば、濃縮装置／清澄器のためのフィードウェルは、フィードウェル本体と、側壁と、フィードウェル入口と、吐出開口とを備える。この側壁は、流入流の半径方向に最も外側の流体界面を画定し、渦形状(volute)、螺旋状(helical)、コイル状、複合曲線状、スプライン曲線状、または渦巻状(spiral)の１つまたは複数の部分を備える。たとえば、湾曲した流体界面は、限定はしないが、移行螺旋（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｐｉｒａｌ）、クロソイド（オイラー）螺旋、または数値計算による（アルキメデスの）螺旋の１つまたは複数の部分を含むことができる。あるいは、製造を簡単にするため、以下で説明するように、湾曲した流体界面は、異なる半径および／または円弧中心を有する複数の接合円弧によって画定された曲面を含むことができる。さらにあるいは、湾曲した流体界面は、互いに接合されて曲面（たとえば、テオドロスの螺旋）に近似する複数の平面状の小面に近似されてもよい。フィードウェルは、外側縁部と内側縁部の間にフィードウェル本体の前記側壁から半径方向内側に延在する棚をさらに備えることができる。棚がフィードウェル本体の周囲に円周方向に延在するにつれて、外側縁部が内側縁部と交差する点で棚が終わるまで、棚の幅は全体的に減少する。棚は、フィードウェル本体の周囲に０から３６０度の間で、いくつかの例ではフィードウェル本体の周囲に９０度、１８０度、または２７０度延在することができる。いくつかの実施形態では、棚は、フィードウェル本体の周囲に３６０度以上延在することができる。
いくつかの実施形態では、複数の棚を設けることができ、これらの棚は、中心軸に対して互いから軸方向に離隔される。これらの棚は、同じ方向に流れを支持するために同じ回転方向に延在してもよいし、反対方向に回転する流れを支持するために反対の回転方向に延在してもよい。これらの棚は、フィードウェル本体の周囲に０から３６０度の間で延在することができ、いくつかの例ではフィードウェル本体の周囲に９０度、１８０度、または２７０度延在することができる。いくつかの例では、棚は、フィードウェル本体の周囲に３６０度以上延在することができる。側壁の半径方向の位置（フィードウェルの中心軸に対する）は、前記中心軸のまわりの回転の角度に対して一定の関係または非一定の関係で変化することができる。いくつかの実施形態では、溢流縁（ｓｐｉｌｌ ｌｉｐ）および／または流れ制御構造をフィードウェルに設けることができる。さらに、入ってくる原料の希釈を支援するために１つまたは複数の開口をフィードウェル本体の一部分に設けることができ、１つまたは複数の入口ポートおよび流路または多孔分散管は、凝集剤材料をフィードウェルに導入するために設けることができる。
濃縮装置／清澄器内でのフィードウェルからの吐出の均一な分布を提供するための方法も開示される。この方法は、本発明によれば、フィードウェル本体と側壁とフィードウェル入口と吐出開口とを有するフィードウェルを用意するステップを含み、この側壁は湾曲し、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、および／または渦巻状の面の１つまたは複数の部分を備える。この方法は、流入流を前記フィードウェル入口に流すステップと、前記側壁の形状、構成、および配置によって、フィードウェルの吐出開口の内部およびその周囲での流体の局所的な高い加速の区域および局所的な高い流速の区域の数を減少させるステップとをさらに含む。
いくつかの実施形態では、キットを提供することができ、このキットは、本発明によれば、従来のフィードウェルの円形または円筒状の半径方向に最も外側の流体界面を置き換えるための少なくとも１つの側壁を備え、この側壁は、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲線状の面、スプライン曲線状の面、または渦巻状の面のうちの少なくとも１つを含む。このキットは、既存の従来のフィードウェル本体を改修するためのフィードウェル改装キットとすることができる。改修ステップは、既存のフィードウェル本体の一部分を切断するおよび／またはそのボルトを外すステップを含むことができる。改修ステップは、改修したフィードウェルにキットの側壁を取り付けるステップも含むことができ、このステップは、溶接技法および／またはボルト留め技法を使用して実行することができる。
いくつかの実施形態によるフィードウェルを備える、沈殿システム内の濃縮装置／清澄器ユニットの垂直断面図である。 図１の濃縮／清澄槽の上面図である。 図２の線ΙΙΙ−ΙΙΙにおける、図２の濃縮／清澄槽の部分垂直断面図である。 図１〜３のフィードウェルの詳細な上面図である。 図１〜４のフィードウェルの上面等角図である。 図４および５の線ＶＩ−ＶＩにおける、図１〜５のフィードウェルの側面図である。 図７ａは、１つの実施形態によるフィードウェル入口の１つの非限定的な例の概略断端面図である。図７ｂは、１つの実施形態によるフィードウェル入口の１つの非限定的な例の概略断端面図である。図７ｃは、１つの実施形態によるフィードウェル入口の１つの非限定的な例の概略断端面図である。図７ｄは、１つの実施形態によるフィードウェル入口の１つの非限定的な例の概略断端面図である。 図１〜６に示すフィードウェルに類似した、羽根またはバッフル（ｂａｆｆｌｅ）などの１つまたは複数の流れ変更構造をさらに備えるフィードウェルを示す図である。 図８に示すフィードウェルの上面図である。 予想される垂直方向の吐出速度を示す、図１〜６のフィードウェルの底面図である。 数値流体力学（ＣＦＤ）モデリングによる吐出の予想される速度ベクトルを示す、図１〜６に示すフィードウェルの底面等角図である。 いくつかの実施形態による渦形状のＦｉｔｃｈ型フィードウェルを備える濃縮装置／清澄器ユニットの上面図であり、渦形状の周囲構造がフィードウェルの周囲に３６０度延在する。 図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける、図１２の濃縮装置／清澄器ユニットの部分垂直断面図である。 いくつかの実施形態によるＦｉｔｃｈ型フィードウェルの概略上面図であり、２つの対向する渦形状構造がそれぞれ、並設されて反対方向に回転するようにフィードウェルの周囲に約４５０度延在する。 それぞれがフィードウェルの周囲に３６０度延在する２つの反対方向に回転する渦形状の周囲構造を備える、いくつかの実施形態によるフィードウェルの側面図である。 いくつかの実施形態による自己希釈するフィードウェルの上面等角図であり、このフィードウェルは、フィードウェルの周囲に３６０度延在する２つの反対方向に回転する渦形状構造の間に少なくとも１つの凝集剤送り込みポート、流路、または多孔分散管を備える。 フィードウェルの周囲に１８０度延在する反対方向に回転する円筒状の周囲を備える従来の自己希釈フィードウェルの上面立面図である。 フィードウェルの周囲に１８０度延在する反対方向に回転する渦形状の周囲構造を備える、いくつかの実施形態による自己希釈フィードウェルの上面立面図である。 図１９ａは、アルキメデスの（すなわち、数値計算による）螺線の一部分によって画定された周囲側壁面を備える、１つの実施形態によるフィードウェルの概略上面立面輪郭である。図１９ｂは、コルニュ（すなわち、オイラー、クロソイド）螺線の一部分によって画定された周囲側壁面を備える、１つの実施形態によるフィードウェルの概略上面立面輪郭である。図１９ｃは、フェルマーの螺線の一部分によって画定された周囲側壁面を備える、１つの実施形態によるフィードウェルの概略上面立面輪郭である。図１９ｄは、双曲螺線の一部分によって画定された周囲側壁面を備える、１つの実施形態によるフィードウェルの概略上面立面輪郭である。図１９ｅは、リチュウス螺線の一部分によって画定された周囲側壁面を備える、１つの実施形態によるフィードウェルの概略上面立面輪郭である。図１９ｆは、対数螺線の一部分によって画定された周囲側壁面を備える、１つの実施形態によるフィードウェルの概略上面立面輪郭である。図１９ｇは、テオドロスの螺線の一部分によって画定された周囲側壁面を備える、１つの実施形態によるフィードウェルの概略上面立面輪郭である。 いくつかの実施形態による従来の接線方向に給送する（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ−ｆｅｅｄ）円筒状のフィードウェルを組み込んだ沈殿濃縮装置／清澄器ユニットを示す図である。 いくつかの実施形態による従来の接線方向に給送する円筒状のフィードウェルを組み込んだ沈殿濃縮装置／清澄器ユニットを示す図である。 図２０〜２１の従来の接線方向に給送する円筒状のフィードウェルに対して行われたＣＦＤ解析を示す図である。 図２０〜２１の従来の接線方向に給送する円筒状のフィードウェルに対して行われたＣＦＤ解析を示す図である。 図２０〜２１の従来の接線方向に給送する円筒状のフィードウェルに対して行われたＣＦＤ解析を示す図である。 図２０〜２１の従来の接線方向に給送する円筒状のフィードウェルに対して行われたＣＦＤ解析を示す図である。 弦を備えた従来の接線方向に給送する円筒状のフィードウェルに対して行われたＣＦＤ解析を示す図である。 弦を備えた従来の接線方向に給送する円筒状のフィードウェルに対して行われたＣＦＤ解析を示す図である。 いくつかの実施形態によるフィードウェル内の流体流れを示す図であり、特に局所的な高流速および加速の解消を示す。 連続して並べられた複数の円弧セグメントによって画定された複合曲線によって画定された側壁を組み込んだいくつかの実施形態によるフィードウェルを示す図である。 １時間あたり約０．０４立方メートル（ｍ３／ｈ）の流量で行われた簡易な色素試験の低速度撮影写真である。 １時間あたり約０．０４立方メートル（ｍ３／ｈ）の流量で行われた簡易な色素試験の低速度撮影写真である。 １時間あたり約０．０９立方メートル（ｍ３／ｈ）の流量で行われた簡易な色素試験の低速度撮影写真である。 １時間あたり約０．０９立方メートル（ｍ３／ｈ）の流量で行われた簡易な色素試験の低速度撮影写真である。 変化する交点を有する延長された側壁を備える代替フィードウェルを示す図である。 変化する交点を有する延長された側壁を備える代替フィードウェルを示す図である。 単一の流れ制御構造を有するが溢流縁を有さない一実施形態を示す図である。
図１および２に示すように、濃縮装置／清澄器は、汚泥をかき集める構造１０が中心支柱１１上でまたはブリッジ駆動装置（図示せず）から回転するように支持された、連続的に動作する沈降槽２０を備える。任意の適切な既知の構造の駆動機構１２は、支柱の上に、またはブリッジから載置され、レーキ構造１０に駆動トルクを供給する。この特定の実施形態では、支柱１１は、アクセスブリッジ１３の内端部も支持するが、いくつかの濃縮装置機構がブリッジにより載置される。
レーキ構造１０は、支柱を取り囲む中心の垂直ケージ部分またはケージ１４と、このケージから固定して延在するグライダーのような構造のレーキアームとを備える。レーキ構造１０は、互いと対向する１対の長いレーキアーム１５および１６を有し、必要に応じて、それに対して適切な角度で配置された１対の短いレーキアーム１７および１８も有し、すべてのアームは、その下側に固定された、汚泥を押して進めたり搬送したりする翼１９を有する。
レーキ構造１０は沈降槽２０内で動作し、流入原料懸濁液、原料パルプ、またはスラリー流６０は、給送管または送り管路２１を通して沈降槽２０に供給される。管路２１は、入口４１を介してフィードウェル４０に接合される。フィードウェル４０は、１つまたは複数の湾曲した非円筒状の周囲面を有する側壁４２を備える。この湾曲した非円筒状の周囲面は、フィードウェル４０の周囲に０から７２０度の間の角回転で延在してよいが、フィードウェル４０の周囲に７２０度より大きい角回転で延在することができる。好ましくは、湾曲した非円筒状の周囲面は、フィードウェル４０の周囲に１８０から５４０度の間で延在し、より好ましくは、フィードウェル４０の周囲に約３６０度で延在する。いくつかの好ましい実施形態では、湾曲した非円筒状の周囲面は、フィードウェル４０の周囲に約９０度、約１８０度、または約２７０度延在することができる。湾曲した非円筒状の周囲面は、押し出しコイルの一部分を含むことができる。側壁４２の内側部分は、流出流７０がフィードウェル４０から吐出されるところよりも長い半径方向距離でフィードウェル４０に入る流入流６０を案内するように構成された、半径方向に最も外側の流体界面を画定する。言い換えれば、側壁４２と吐出開口４８の中心の間の距離は、一般に、フィードウェル４０の中心軸５３に対する極角の関数として変化する。図示のように、最も外側の周囲流れ面（側壁４２の内面によって画定される）は、フィードウェル入口４１に隣接してフィードウェルの中心軸５３から距離Ｒ１に位置することができる。しかし、フィードウェル入口４１から離れた円周距離では、最も外側の周囲流れ面は、フィードウェルの中心軸５３からより短い距離Ｒ２に位置することができ、ここでＲ１はＲ２より大きい。
本明細書で説明する場合、「湾曲した」、「非円形」、「非円筒状」、および「渦形状」などの用語は、限定はしないが、１つまたは複数の渦形状の面、螺旋状の面、カールした面、渦のある（ｗｈｏｒｌｅｄ）面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、パラメトリックな面、および／または渦巻状の面を含む面を含むことができる。たとえば、渦巻状の面は、限定はしないが、移行螺旋、クロソイド（オイラー）螺旋、対数螺旋、フェルマー螺旋、双曲螺旋、または数値計算による（アルキメデスの）螺旋の１つまたは複数の部分を含むことができる。製造を簡単にするため、以下で説明するように、本明細書で説明する非円筒形の曲面は、異なる半径および／または円弧中心を有する複数の接合円弧によって画定された１つまたは複数の複合曲線状の面に近似することができる。さらにあるいは、製造を簡単にするため、以下で説明するように、本明細書で説明する非円筒状の曲面は、曲面（たとえば、テオドロスの螺旋）に近似するように接合された複数の平面または非平面の小面に近似することができる。フィードウェル４０の中心からの側壁４２の距離の変化は、角度θの変化に対して一定であってもよいし、非一定であってもよく、側壁４２の断面形状は、限定はしないが、（図示のように）直線状であってもよいし、湾曲してもよいし、階段状であってもよいし、丸くてもよいし、波状であってもよいことに留意されたい。図示されてはいないが、側壁４２がフィードウェルの周囲を進むにつれて、側壁４２の断面形状も変化してよい。
フィードウェル４０およびその側壁４２は、レーキ構造１０の上端部分を全体的に取り囲み、支柱１１によって支持される。槽２０は、通常の構造であってよく、円錐を反転させた形状で緩く傾斜した底面２４を備え、支柱のまわりに環状の汚泥だめ２５を有するように形成され、沈殿した固形物または汚泥はレーキ構造１０によって汚泥だめ２５に運ばれる。かき取り翼２６は、レーキ構造１０と一体であり、汚泥だめ２５の輪郭にほぼ合致し、集められた汚泥を、汚泥だめ２５から吐出管２７によって搬送点に移動させる。
送り管路２１は、一般に、フィードウェル４０の上流に接続されるが、送り管路２１は、単にフィードウェル４０にまたはその上にして延在してフィードウェル４０にスラリー流６０を搬送することができる。スラリー流６０は、送り管路２１および／またはフィードウェル４０の本体と連通する１つまたは複数の入口ポート４６を介して導入される凝集剤および／または希釈剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、フィードウェル４０は、外側縁部４５および内側縁部５２によって境界を画された渦巻形状の棚４９（図２）を備える。フィードウェル４０は、棚４９の前記内側縁部５２と中央に位置する吐出開口４８の縁部４７の間に任意選択の溢流縁４４を備えることもできる。溢流縁４４は、平坦であってもよいし、傾斜がつけられてもよいし、階段状であってもよいし、丸くてもよいし、図示のように円錐台形状であってもよい。外側縁部４５は、非円筒状の側壁４２に隣接し、側壁４２と棚４９の交点を全体的に画定する。外側縁部４５は、尖った隅部であってもよいし、図６に例示されるように、丸い隅部４５ａであってもよいし、面取りした隅部４５ｂであってもよい。図示のように、非円筒状の側壁４２は、渦形状の面、渦巻状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面などを含む。送り管路２１は、フィードウェル入口４１を介してフィードウェル４０に接続され、フィードウェル入口４１は、側壁４２によって形成される非円筒状の流れ経路に沿って流入流６０を方向づけて案内するように構成される。流６０は、一般に、たとえば支柱１１の外面によって形成された内側縁部４７の上に、略円形の内側境界線を位置づけさせることができる。図示の特定の実施形態では、内側境界線４７および外側境界線４５はスラリー流６０の経路と略平行に延在するが、いくつかの実施形態では、内側境界線４７および外側境界線４５はスラリー流６０の経路と非平行であってよい。側壁４２は、交点４３でフィードウェル入口４１の一部分と交差することができる。
フィードウェル入口４１および側壁４２は、流入スラリー流６０のための流れ流路を形成し、この流れ流路は、フィードウェル４０の周囲で円周方向に減少する可変の断面積を有し、フィードウェル４０の周囲に周辺部において（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｌｙ）均一な給送フラックス（ｆｅｅｄｉｎｇ ｆｌｕｘ）を提供する。この均一な給送フラックスによって、速度勾配およびずり速度が制御され、上流で綿密に生成された凝集した凝集塊（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）が保護され、濃縮装置／清澄器内の沈降状態が標準化される。フィードウェル４０の固有の形状も、流れの加速を減少させ、不均一性を低下させることによって、槽２０の給送を最適化する。さらに、側壁４２の外形が非円筒状であることによって、多種多様な流れ状態、スラリー材料の性質、およびフィードウェルの大きさの下で、フィードウェル４０が一貫して効率的に動作することができる。
図３〜６に示すように、濃縮装置／清澄器のためのフィードウェル４０は、第１の側面の幅が第２の対向する側面より広くてよい。たとえば、フィードウェルは非対称形であってよく、第３の象限の半径ＲＰ４より大きい第１の象限の半径ＲＰ２を有してよい。フィードウェルの中央領域は対称形であってよく、直径はフィードウェルの他の一部分より小さくてもよい。フィードウェル４０の中央領域は、内側縁部５２または任意選択の溢流縁４４に隣接する円筒状の段を備えることができる。縁部部分５２および／または溢流縁４４は、吐出を制御するためのアパーチャとしての役割を果たすことができる。渦巻状の棚４９は、図示のように略平面であってもよいし、その経路に沿ってねじれてもよい。さらに、図示されてはいないが、渦巻状の棚４９は、棚４９の一部分がフィードウェルの中心軸５３に対して互いから軸方向に変位するように、フィードウェルの周囲につる巻き状に下方に延在することができる。
次に図４を参照すると、開口４８を形成する溢流縁４４の内側縁部４７は略一定の半径Ｒｓｉを備えることができ、円筒状の本体部分５２と交差する溢流縁４４の外周は略一定の半径Ｒｓｏを有することができる。入ってくるスラリー６０は、最初に、フィードウェル４０の中心軸５３からの最大半径方向距離Ｒｐ１を有する入口４１を通過する。スラリー流６０がフィードウェル４０の周囲を進み、沈降槽２０の上方領域内の清澄液と混和するにつれて、流６０が交点４３で３６０度の角回転に近づくまで、フィードウェル４０の中心軸５３からの流６０の最大の半径方向距離が半径方向距離Ｒｐ２、Ｒｐ３、およびＲｐ４に徐々に減少し、交点４３では、流６０の半径方向距離Ｒｐ５は溢流縁４４の外周Ｒｓｏにほぼ等しい。
図５および６に示すように、任意選択のカバー５０をフィードウェル４０に設けることができる。動作中に、入ってくるスラリー流６０は、フィードウェルの一部分の内部の周囲を旋回し、側壁４２の周囲を渦巻状に進むにつれて、清澄液と混和する。フィードウェル４０内の流体のエネルギーが消散すると、吐出物７０は、開口４８の縁部４７に沿ってフィードウェルを均一に離脱して、沈降槽２０に入る。フィードウェルのより中央の部分では、流れ８０は、槽２０からの流体を送り込まれるもの６０と混和させるのに役立つ、偏りのない（ｎｅｕｔｒａｌ）成分またはやや垂直の成分を含むことができる。前述したように、側壁４２と渦巻状の棚４９の間に形成される外側縁部４５の一部分は、隅部でのよどみおよび凝集剤／スラリーの堆積を防止するために、４５ａのように丸くてもよいし、４５ｂのように面取りしてもよい。任意選択の溢流縁４４は、０から９０度の間の角度αで傾斜をつけることができる。いくつかの例では、図６に示すように、溢流縁４４の取り付け角αは約１５〜６０度、たとえば３０度とすることができる。
図７ａ〜７ｃは、いくつかの実施形態によるフィードウェル入口４１’、４１’’、４１’’’、４１’’’’のための断面輪郭のいくつかの非限定的な例を示す。図７ａでは、４辺を持つ（ｆｏｕｒ−ｓｉｄｅｄ）入口形状が提供され、下方壁４９’、２つの側壁４２’、上方壁５０’、および隅部部分４５’が間に置かれた管状の四角形断面を有する。図７ｂでは、３辺を持つ入口形状が提供され、間に置かれた下方壁４９’’、２つの側壁４２’、および隅部部分４５’’を含む断面を有する。図７ｃでは、丸い入口断面形状（たとえば、円形または卵形）が提供され、滑らかな内面４５’’’を有する下方壁部分４９’’’と側壁４２’’’を含む。図７ｄでは、Ｕ字状の入口形状が提供され、下方壁４９’’’と２つの側壁４２’’’’を含む。
図８および９は、他の実施形態によるフィードウェル１４０を示す。図示のフィードウェル１４０は、図１〜６に示されるフィードウェルに類似している。しかし、フィードウェル１４０は、追加の１つまたは複数の流れ制御構造１７２をさらに備える。流れ制御構造１７２は、任意の特定の数、外形、または場所でフィードウェルの内部に設置し、さまざまな状況に合うように流れを変えることができる。流れ制御構造１７２は、フィードウェルの一部分に永久的に固定されてもよいし、フィードウェルの一部分に取り外し可能に取り付けられてもよい。さらに、流れ制御構造１７２は、いくつかの実施形態によれば、フィードウェルの他の一部分に対して動かないように保持されてもよいし（たとえば、それに溶接またはボルト留めされる）、フィードウェルに対して枢動または回転可能であってもよい。図示の特定の実施形態では、流れ制御構造１７２は渦巻状の棚１４９に設けられるが、側壁１４２の一部分、縁部部分１５２、または溢流縁１４４にまたはこれらに隣接して設置されてもよい。流れ制御構造１７２は、入ってくるスラリー原料１６０からのエネルギーを消散し、かつ／または遠心性の流れをフィードウェル１４０の中央部分に方向づけるのに役立つ役割を果たすことができる。流れ制御構造１７２は、たとえば、１つまたは複数のフィン、羽根、固定子、回転子、回転翼、自由に回転する（ｆｒｅｅ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）外輪、等厚翼、湾曲した翼、リブ、流路、バッフル、遮蔽物、成形されたパネルなどを備えることができる。図３３に示されるフィードウェル１９４０の特定の実施形態は、渦形状の側壁１９４２と、平面状または円錐状の棚１９４９と、フィードウェル入口１９４１から棚１９４９の最も内側の部分に延在する単一の流れ制御構造１９７２とを備える。
次に図１０を参照すると、図１〜６に示すフィードウェル４０は、吐出物７０の非常に均一な分布を提供する。内側縁部４７に最も隣接する混合物の大きな環状の帯１０４は、約０．５〜１．０ｍ／ｓの下向き垂直方向の離脱速度を備える。混合物の環状の帯１０６は、約０〜０．５ｍ／ｓのより偏りのない下向き垂直方向の離脱速度を備える。混合物の大きな中央領域１０８は、約０〜０．５ｍ／ｓの偏りのないからやや上向きの垂直方向の離脱速度を備える。図１０が吐出物７０の均等で同心状に均一な分布を示唆し、図２２ａおよび２３ａに示される従来のフィードウェルが示す、より高速で局所的な１〜１．５ｍ／ｓの下向き垂直方向の速度を示さないことを、当業者は理解するであろう。図１１は、フィードウェル１４０の吐出開口１４８における離脱速度ベクトル１１０を示すことによって、図１０を補足するものである。図示のように、流れ領域１００の垂直方向の速度の大きさは均一であり、それによって、槽２０内の乱れが集中する区域を減少させ、濃縮装置／清澄器の総合効率を改善する。図２４は、最大流速の減速およびより均一な流れ分布をさらに示唆する。
図１２は、時計回りに延在する少なくとも１つの非円筒状の入口構造２４１ａと、反時計回りに延在する少なくとも１つの非円筒状の入口構造２４１ｂとを備える一実施形態を示す。フィードウェル４０は、Ｆｉｔｃｈ型構成で設けることができる。原料懸濁液、パルプ、またはスラリー２６０は、２つの送り管路区分２２１ａ、２２１ｂに分岐する給送管または送り管路２２１を通して供給される。送り管路区分２２１ａ、２２１ｂは、フィードウェルの両側にあるフィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂで終わる。各入口２４１ａ、２４１ｂは、１つまたは複数の湾曲した非円筒状の周囲面を有する側壁２４２ａ、２４２ｂを備える。この湾曲した非円筒状の周囲面は、フィードウェルの周囲に０から７２０度の間で延在できるが、好ましくはフィードウェルの周囲に１８０から５４０度の間で延在し、より好ましくは、図示のようにフィードウェルの周囲に約３６０度延在する。いくつかの実施形態では、この湾曲した非円筒状の周囲面は、フィードウェル４０の周囲に約９０度、約１８０度、または約２７０度延在することができる。この湾曲した非円筒状の周囲面は、押し出しコイルの一部分を備えることができる。側壁２４２ａ、２４２ｂは、流入流２６０ａ、２６０ｂがフィードウェルを離脱するところより大きな半径方向距離（ＲＡ、ＲＤ）でフィードウェル２４０に入るように、フィードウェル本体の半径方向に最も外側の一部分の近くに全体的に設けられる。側壁２４２ａ、２４２ｂとフィードウェル２４０の中心の間の距離は、フィードウェル２４０の中心軸２５３に対する極角の関数として変化する。言い換えれば、最も外側の周囲流体界面（側壁２４２ａ、２４２ｂの内面によって画定される）は、フィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂに隣接してフィードウェルの中心軸２５３から距離ＲＤに位置することができるが、前記面は、入口２４１から離れてフィードウェルの中心軸２５３から距離ＲＥに位置することができ、ここでＲＤはＲＥより大きい。フィードウェル２４０の中心からの側壁２４２ａ、２４２ｂの距離の変化（たとえば、ＲＡ−ＲＦ）は、中心軸２５３に対して測定される角度Φの変化に対して一定であってもよいし、非一定であってもよいことに留意されたい。１つのフィードウェル入口２４１ｂは、別のフィードウェル入口２４１ａより軸方向下方に配設することができ、したがって、下方のフィードウェル入口２４１ｂは、フィードウェル構造４０を封止する上部パネル構造２５０ｂを備えることができることにも留意されたい。
送り管路２２１ａ、２２１ｂは、一般に、フィードウェル２４０の上流に接続されるが、送り管路は、単にフィードウェル２４０にまたはその上に延在してフィードウェル２４０にスラリー流２６０ａ、２６０ｂを搬送することができる。スラリー流は、１つまたは複数の入口ポート（図示せず）を介して導入される凝集剤および／または希釈剤を含むことができる。入口ポートは、フィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂ、側壁２４２ａ、２４２ｂ、または送り管路２２１ａ、２２１ｂと連通することができる。フィードウェル２４０は、吐出開口２４８を画定する内側縁部２４７とフィードウェル２４０の非円筒状の側壁２４２ａ、２４２ｂに隣接する外側縁部２４５ａ、２４５ｂとを有する渦巻形状の棚２４９を含む。外側縁部２４５ａ、２４５ｂは、尖った隅部を形成してもよいし、図６に例示されるように、丸い隅部（４５ａ）を形成してもよいし、面取りした隅部（４５ｂ）を形成してもよい。図示のように、側壁２４２ａ、２４２ｂは、渦状形状、渦巻き状形状、螺旋状形状、コイル状形状、複合曲線状形状、またはスプライン曲線状形状を備える流面を有する。送り管路２２１ａ、２２１ｂは、フィードウェルの本体内部の湾曲した経路に沿ってスラリー流２６０ａ、２６０ｂを搬送するように、フィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂを介してフィードウェル２４０に接続される。図示のように、内側縁部２４７および外側縁部２４５ａ、２４５ｂは、互いに、およびスラリー流２６０ａ、２６０ｂの流れ経路と略平行に延在することができる。側壁２４２ａ、２４２ｂは、交点２４３ａ、２４３ｂでフィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂと交差することができる。いくつかの実施形態では、入口２４１ａ、２４１ｂは、図示のように互いと平行であるように位置合わせしてもよいし、非平行にフィードウェル２４０に入ってもよい。
フィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂのそれぞれは、スラリー流２６０ａ、２６０ｂのための流れ流路を形成する。これらの流れ流路は、フィードウェル２４０の周囲で円周方向に減少する可変の断面積を有し、フィードウェル２４０の円周の周囲で周辺部において均一の給送フラックスを提供する。この均一な給送フラックスによって、その容積全体にわたって原料を最適に分布させることにより、速度勾配およびずり速度が制御され、上流で綿密に生成された凝集した凝集塊が保護され、濃縮装置／清澄器内の沈降状態が標準化される。側壁２４２ａ、２４２ｂの固有の形状は、局所的な流れの加速および不均一性を解消することによって、沈降槽２０の給送を最適化する。さらに、入口２４１ａ、２４１ｂの周囲外形が非円筒状であることによって、多種多様な流れ状態、スラリー材料の性質、およびフィードウェルの大きさの下で、フィードウェル２４０が一貫して効率的に動作することができる。フィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂは、大きさおよび形状が類似しているように示されているが、入口２４１ａ、２４１ｂは、同じフィードウェル２４０に入るさまざまな流量またはさまざまな原料材料に対応するために異なる大きさおよび／または形状にされてよいことを理解されたい。フィードウェルの中央領域は対称形であってよく、直径がその非円筒状の部分より小さくてもよい。図１２および１３に示されてはいないが、フィードウェル２４０の下部中央部分は、円筒状の段または図４に示す溢流縁４４を備えることができる。
２つのフィードウェル入口構造２４１ａ、２４１ｂは、反対方向に回転するように延在すると示されているが、任意の数のフィードウェル入口２４１ａ、２４１ｂを設けることができ、入口２４１ａ、２４１ｂは、あるいは、同じ回転方向の流れを支持するように延在することができる（たとえば、図１ｃ）ことを理解されたい。そのような場合、フィードウェル入口は、フィードウェルの周囲に沿って他のフィードウェル入口から離隔されることができる。たとえば、フィードウェルの周囲に３つのフィードウェル入口を設けることができ、各入口は、流入流を同じ回転方向でフィードウェルに方向づける。入口は、フィードウェルの周囲に均等に（たとえば、１２０度離れて）離隔されてもよいし、入口は、フィードウェルの周囲に不均等に（たとえば、それぞれ３０度−９０度−２４０度離れて）離隔されてもよい。図１９ｃに示すように、２つの入口１２４１ａ、１２４１ｂは１８０度離れて離隔されてもよい。入口２４１ａ、２４１ｂは、フィードウェル中心軸２５３に沿って互いから垂直方向に変位することができる。
図１３に示すように、図１２に示すフィードウェル２４０は、第１の側面の幅が第２の対向する側面より広くてよい。たとえば、フィードウェル２４０は非対称形であってよく、第３の象限の半径（ＲＥ）より大きい第１の象限の半径（ＲＢ）を有してよい。同様に図１３に示されているのは、中心軸２５３に対して、フィードウェル２４０の周囲を反時計回りに２６０ｂ’流れる流入流２６０ｂであるが、別の流入流２６０ａは、フィードウェル２４０の周囲を時計回りに２６０ａ’流れる。
図１４は、いくつかの実施形態によるＦｉｔｃｈ型フィードウェル３４０の上面図を概略的に示し、２つ以上の対向する入口構造３４１ａ、３４１ｂは、フィードウェル３４０の周囲に４５０度延在する湾曲した側壁３４２ａ、３４２ｂを備える。側壁３４２ａ、３４２ｂは、図示のように、アルキメデスの螺旋などの渦巻の一部分を備えることができ、反対方向に回転する流れを支持するために交差することができる。
フィードウェル３４０は、吐出開口３４８を画定する内側縁部３４７を有する円錐台形の溢流縁３４４を含むことができる。図示の実施形態では、内側縁部３４７は、吐出物３７０の排出を制御するために円形であるように示されている。各入口構造３４１ａ、３４１ｂは、そのそれぞれの側壁３４５ａ、３４５ｂから内側縁部３５２ａ、３５２ｂに半径方向内側にまたがる渦巻形状の棚３４９ａ、３４９ｂを備え、好ましくは円形である。棚３４９ａ、３４９ｂは、フィードウェル中心軸に沿って垂直方向に離隔することができ、１つまたは複数の入口構造３４１ａは、フィードウェルを封止するために上面３５０ａを備えることができる。反時計回りに回転する流入流３６０ａ、３６０ｂは、内側縁部３５２ａ、３５２ｂに隣接するフィードウェル３４０内の乱流のゾーンで合流する。この乱流のゾーンは、湾曲した非円筒状の面を入口構造３４１ａ、３４１ｂに提供することによって相殺される。
図１５を次に参照すると、フィードウェル４４０は、送りスラリー４６０ａ、４６０ｂを送り管路４２１ａ、４２１ｂから沈降槽２０に（図１３および１４に示される実施形態に類似して反対方向に回転するように）移送するために設けられる。フィードウェルは、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、渦巻き状の面、複合曲面、またはスプライン曲線状の面を有する側壁４４２ａ、４４２ｂを備える。フィードウェル４４０は、ＦＬＳｍｉｄｔｈ，Ｉｎｃ．のＤＹＮＡＦＬＯＣ（登録商標）フィードウェルシステムによってなされるのと同様に、反対方向に回転するスラリー流４６０ａ、４６０ｂと混和させる目的でフィードウェル４４０に凝集剤または希釈剤を導入するための１つまたは複数の入口ポート４４６をさらに備えることができる。凝集剤の小さな流路は、乱流のゾーンに近接するフィードウェル４４０内の渦巻状の棚４４９ａ、４４９ｂと渦巻状の棚４４９ａ、４４９ｂの円形の内側縁部４４７ａ、４４７ｂの間に軸方向に配設することができる。離脱する混合物４７０は、均一な流速分布でフィードウェル４４０を出る。
図１７は、ＦＬＳｍｉｄｔｈ，Ｉｎｃ．のＤＹＮＡＣＨＡＲＧＥＤ（商標）希釈システムで見られるフィードウェルなどの従来の複数の希釈フィードウェル９４０を示す。フィードウェル９４０は、一般に、２つの入口９４１ａ、９４１ｂの一部分を形成する側壁９４２ａ、９４２ｂによって画定された円形かつ円筒状の外周を備える。入口９４１ａ、９４１ｂは、フィードウェル９４０の対向する側面に配設され、主管路９２１から分岐した２つの送り管路９２１ａ、９２１ｂによる給送を受ける。流入原料流９６０ａ、９６０ｂはフィードウェル９４０に入り、軸方向に変位する流路内を反対方向に回転するように流れる。これらの流路は、側壁９４２ａ、９４２ｂおよび１つまたは複数の棚９４９ａ、９４９ｂによって画定され、各棚は、側壁９４２ａ、９４２ｂから内側縁部９５２ａ、９５２ｂに延在する。原料流９６０ａ、９６０ｂはフィードウェル９４０内で一体化し、環状の縁部９５２ａ、９５２ｂに隣接する乱流ゾーンで混ざり合うので、凝集剤は、１つまたは複数の入口ポート９９２ａ、９９２ｂを介してフィードウェル９４０に導入される。混ざり合った流体は、エネルギーを損失し、吐出開口９４８を介してフィードウェル９４０を不均一に離脱する。いくつかの実施形態によれば、棚９４９ａ、９４９ｂの内側縁部９５２ａ、９５２ｂより直径の小さな縁部９４７を有する下部溢流縁９４４を設けることができる。さらに、蓋面９５０は、取り付け具９８０によりフィードウェル９４０の上方部分に取り付けることができる。方向性を有する開口（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｏｐｅｎｉｎｇ）９７２ａ、９７２ｂを前記流路に沿って設けてよく、したがって、沈降槽２０の上方部分にある清澄な希釈剤流体は、（運動量輸送または排除により）フィードウェル９４０に入り、流入原料流９６０ａ、９６０ｂがフィードウェル内を移動するときに流入原料流９６０ａ、９６０ｂと混和することができる。
図１６および１８はそれぞれ、３６０度の渦形状入口構造および１８０度の渦形状入口構造を組み込んだ希釈フィードウェル５４０、６４０を示す。
図１６を参照すると、フィードウェル５４０は、入口５４１ａ、５４１ｂの一部分を形成する湾曲した側壁５４２ａ、５４２ｂを備える。側壁５４２ａ、５４２ｂは非円筒状であり、渦形状の面、渦巻き状の面、螺旋状の面、コイル状の面、スプライン曲線状の面、または複合曲面を備える。側壁５４２ａ、５４２ｂは、フィードウェル内および吐出開口５４８の周囲での均一な流れの分布５７０を生成する最も外側の周囲流体界面になる。湾曲した側壁５４２ａ、５４２ｂは、フィードウェル５４０の周囲に約３６０度延在する。方向性を有する１つまたは複数の開口９７２ａ、９７２ｂを側壁５４２ａ、５４２ｂの内部に設けてよく、したがって、沈降槽２０の上方部分にある清澄な希釈剤流体は、（運動量輸送または排除により）フィードウェル５４０に入り、流入原料流５６０ａ、５６０ｂがフィードウェル５４０内を移動するときに流入原料流５６０ａ、５６０ｂと混和することができる。入口５４１ａ、５４１ｂは、図示のようにフィードウェル５４０の対向する側面に配設することができ、主管路５２１から分岐した２つの送り管路５２１ａ、５２１ｂによる給送を受けることができる。流入原料流５６０ａ、５６０ｂは、入口５４１ａ、５４１ｂの半径方向に最も外側の部分でフィードウェル５４０に入り、軸方向に変位する円周方向の流路内を反対方向に回転するように流れる。
これらの流路は、側壁５４２ａ、５４２ｂ、およびそれぞれ側壁５４２ａ、５４２ｂから環状の内側縁部５５２ａ、５５２ｂに延在する１つまたは複数の棚５４９ａ、５４９ｂによって画定される。各棚５４９ａ、５４９ｂの幅は、最初、入ってくるスラリー５６０ａ、５６０ｂがフィードウェル５４０に入るところでは大きいが、棚がフィードウェルの周囲に延在するにつれて徐々に小さくなる。たとえば、原料流５６０ａ、５６０ｂがフィードウェル５４０内で一体化し、混ざり合うにつれて、棚５４９ａ、５４９ｂの幅が減少し、ｗ１＞ｗ２＞ｗ３＞ｗ４である。図示の実施形態では、交点５４３ａにおいて、またはそれに近接したところで、ｗ４＝０である。凝集剤は、１つまたは複数の入口ポート５９２ａを介してフィードウェル５４０に導入することができ、前記棚５４９ａと５４９ｂの間に位置する小さな凝集剤分布流路５９６の内部を流れることができる。乱流ゾーンは、棚５４９ａ、５４９ｂの環状の縁部５５２ａ、５５２ｂに隣接して、および凝集剤分布流路５９６の周囲に形成され、凝集剤は、懸濁された微粒子に結合することができる。混ざり合った流体は、エネルギーを損失し、最終的には、開口５４８を通ってフィードウェル５４０を均一に出る。縁部５５２ａ、５５２ｂより小さな直径を有する溢流縁（図示せず）を設けることができる。さらに、蓋面５５０は、フィードウェル５４０を封止するために取り付け具５８０によりフィードウェルの上方部分に取り付けることができる。
次に図１８を参照すると、フィードウェル６４０は、一般に、２つの入口６４１ａ、６４１ｂの一部分を形成する湾曲した側壁６４２ａ、６４２ｂを備える。側壁６４２ａ、６４２ｂは非円筒状であり、フィードウェル内および開口６４８の周囲に均一な流れの分布６７０を生成するために、渦形状の面、渦巻き状の面、螺旋状の面、スプライン曲線状の面、コイル状の面を備えることができる。側壁６４２ａ、６４２ｂは、フィードウェル６４０の周囲に約１８０度延在する。方向性を有する１つまたは複数の開口６７２ａ、６７２ｂを側壁６４２ａ、６４２ｂ内に設けてよく、したがって、沈降槽２０の上方部分にある清澄な希釈剤流体は、（運動量輸送または排除により）フィードウェル５４０に入り、流入流６６０ａ、６６０ｂと混和することができる。入口６４１ａ、６４１ｂは、フィードウェル６４０の対向する側面に配設され、主管路６２１から分岐した２つの送り管路６２１ａ、６２１ｂによる給送を受ける。流入流６６０ａ、６６０ｂは、入口６４１ａ、６４１ｂの半径方向に最も外側の部分でフィードウェル６４０に入り、軸方向に変位する流路内を反対方向に回転するように流れる。
これらの流路は、側壁６４２ａ、６４２ｂと、側壁６４２ａ、６４２ｂから内側縁部６５２ａ、６５２ｂに延在する１つまたは複数の棚６４９ａ、６４９ｂとによって画定される。棚６４９ａ、６４９ｂの幅は、入ってくるスラリー６６０ａ、６６０ｂがフィードウェル６４０に入るところでは大きいが、棚がフィードウェルの周囲に延在するにつれて徐々に小さくなる。図示の実施形態では、棚６４９ａ、６４９ｂの幅は入口６４１ａ、６４９ｂと交点６４３ａ、６４３ｂの間で減少し、これらの交点では、棚６４９ａ、６４９ｂの幅は一定のままである。いくつかの実施形態では、棚６４９ａ、６４９ｂは、交点６４３ａに達する前または達した後に急に止まる（ｓｔｏｐ ａｂｒｕｐｔｌｙ）ことができる。凝集剤は、１つまたは複数の入口ポート６９２ａを介してフィードウェル６４０に導入することができ、反対方向に回転する流６６０ａと６６０ｂの間に位置する小さな凝集剤分布流路６９６の内部を流れることができる。乱流ゾーンは、棚６４９ａ、６４９ｂの環状の内側縁部６５２ａ、６５２ｂの近くに、および凝集剤分布流路６９６の周囲に形成され、凝集剤は、懸濁された微粒子に結合することができる。混ざり合った流体は、エネルギーを損失し、最終的には、開口６４８を通ってフィードウェル６４０を均一に出る。内側縁部６５２ａ、６５２ｂより直径の小さな縁部６４７を有する下部溢流縁６４４を設けることができる。さらに、蓋面６５０は、封止されたフィードウェルを実現するために取り付け具６８０によりフィードウェル６４０の上方部分に取り付けることができる。
図１９ａ〜１９ｇは、本発明による種々の輪郭外形を有するフィードウェルの上面図を概略的に示す。図１９ａは、アルキメデスの螺線の一部分を備える周囲側壁面１０４２を有するフィードウェル１０４０を提案し、図１９ｂは、コルニュ螺線の一部分を備える周囲側壁面１１４２を有するフィードウェル１１４０を提案し、図１９ｃは、フェルマーの螺線の一部分を備える周囲側壁面１２４２を有するフィードウェル１２４０を提案し、図１９ｄは、双曲螺線の一部分を備える周囲側壁面１３４２を有するフィードウェル１３４０を提案し、図１９ｅは、リチュウス螺線の一部分を備える周囲側壁面１４４２を有するフィードウェル１４４０を提案し、図１９ｆは、対数螺線の一部分を備える周囲側壁面１５４２を有するフィードウェル１５４０を提案し、図１９ｇは、テオドロスの螺線の一部分を備える周囲側壁面１６４２を有するフィードウェル１６４０を提案し、これらは、曲面に近似するように個々のプレートを溶接するまたはその他の方法で互いに付着させることによって製造することができる。
各フィードウェル１０４０、１１４０、１２４０、１３４０、１４４０、１５４０、１６４０は、側壁１０４２、１１４２、１２４２、１３４２、１４４２、１５４２、１６４２と交差する外側縁部１０４５、１１４５、１２４５、１３４５、１４４５、１５４５、１６４５から内側縁部１０５２、１１５２、１２５２、１３５２、１４５２、１５５２、１６５２に延在する渦巻形状の棚１０４９、１１４９、１２４９、１３４９、１４４９、１５４９、１６４９を有する非円筒状の入口１０４１、１１４１、１２４１、１３４１、１４４１、１５４１、１６４１を備える。内側縁部は、流出流１０７０、１１７０、１２７０、１３７０、１４７０、１５７０、１６７０の排出のための吐出開口１０４８、１１４８、１２４８、１３４８、１４４８、１５４８、１６４８を画定する内側縁部１０４７、１１４７、１２４７、１３４７、１４４７、１５４７、１６４７を有する任意選択の溢流縁１０４４、１１４４、１２４４、１３４４、１４４４、１５４４、１６４４の外周を画定する。溢流縁は、限定はしないが、平坦であってもよいし、傾斜がつけられてもよいし、階段状であってもよいし、丸くてもよいし、円錐台形状であってもよい。入口１０４１、１１４１、１２４１、１３４１、１４４１、１５４１、１６４１は、送り流１０６０、１１６０、１２６０、１３６０、１４６０、１５６０、１６６０が最初は流出流１０７０、１１７０、１２７０、１３７０、１４７０、１５７０、１６７０より大きな、フィードウェル中心からの半径方向距離に位置するように、フィードウェルの外周に位置する。
側壁は、製造の容易さだけでなく費用便益ももたらす複合曲線形状を有することができる。図２５は、複合曲線形状を備える側壁４２を示し、この複合曲線は、異なる半径Ｒｖ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚおよび／または異なる原点ｖ、ｘ、ｙ、ｚを有する複数の円弧セグメントによって画定される。図示の特定の実施形態では、４つの円弧セグメントは、数値計算による（すなわち、アルキメデスの）螺旋を近似するために使用され、図面では、この螺旋に「Ａ」というラベルが付されている。実線の区域は、複合曲線が真の数値計算による螺旋Ａを半径方向に越えて延在することができる領域を表す。斜線の区域は、真の数値計算による螺旋Ａが複合曲線を半径方向に越えて延在することができる領域を表す。
図２７および２９は、より均一な半径方向の流れが本発明によるフィードウェルを使用して達成されることを示す。これらの図は、簡易な色素試験で撮影された低速度撮影写真を示す。これらの写真は、左から右にそれぞれ５秒、１０秒、および２０秒の間隔で撮影された。図２７に示すように、１時間あたり約０．０４立方メートル（ｍ３／ｈ）の流量で、吐出物７０は、全体的に沈降槽２０の４つの象限すべての内部を移動する。同様に、図２９に示すように、１時間あたり約０．０９立方メートル（ｍ３／ｈ）の流量で、吐出物７０は、全体的に沈降槽２０の４つの象限すべての内部を移動する。槽周囲の吐出物７０の分布は均一であり、したがって、沈殿した固形物は、レーキ駆動機構１２に過負荷をかけるリスクを伴うことなく、より迅速に槽２０の中心から除去することができる。
いくつかの例では、図３１および３２に示すように、交点１７８３、１８４３は、入口１７８１、１８８１を十分に越えて延在することができる。側壁１７４２は、最終的には棚１７４９の内側縁部と合流する緩やかな斜面１７４３ａを備えることができる。あるいは、側壁１８４２は、最終的には棚１８４９の中央面部分または溢流縁１８４４と合流する緩やかな斜面１８４３ａを備えることができる。図示されてはいないが、棚１７４９は交点１７８３における幅で終わる必要はないことを認識されたい。むしろ、棚１７４９は、環状であってよく、フィードウェル１７４９全体周囲に少なくとも何らかの幅を備えてよい。
請負業者または他の主体は、図に示されるフィードウェルシステムを含む沈殿システムを提供することができる。たとえば、請負業者は、流入原料流を希釈するためのシステムの設計に関連する事業の入札要請を受けることができ、または、請負業者は、そのようなシステムの設計を提案することができる。請負業者は、次に、フィードウェルシステム、たとえば、上記で説明したシステムの実施形態において図示および説明した特徴のうちの任意の１つまたは複数を含むシステムを提供することができる。請負業者は、このようなデバイスを販売することによって、またはこのようなデバイスの販売を提案することによって、このようなデバイスを提供することができる。請負業者は、特定の依頼者または顧客の設計基準を満たすような大きさおよび構成にされた種々の実施形態を提供することができる。請負業者は、このようなデバイスを提供するために使用されるこれらのデバイスまたは他のデバイスのいずれかの構成部品の製造、配送、販売、または据え付けを下請け契約することができる。請負業者はまた、用地を調査し、デバイスを製造するために使用される材料を積み上げるための１つまたは複数の保管区域を設計または指定することができる。また、請負業者は、提供したデバイスの保守、改修、または更新を行うことができる。請負業者は、このようなサービスを下請け契約することによって、またはそれらのサービスを直接提供することによって、そのような保守または改修を提供することができ、場合によっては、請負業者は、本明細書で論じるシステムの１つまたは複数の特徴を備える改修されたシステムに付加する「改装キット」により既存のシステムを改修することができる。
本発明を特定の実施形態および適用例に即して説明してきたが、当業者は、この教示に照らして、本発明の精神から逸脱することなく、または特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を超えることなく、さらなる実施形態および修正形態を生じることができる。本発明は、凝集剤の添加の有無にかかわらず、排除によるスラリー希釈の有無にかかわらず、単一または複数の送り経路を用いて、溢流縁または棚などの有無にかかわらず、ほぼすべてのタイプのフィードウェルで有用であると考えられる。そのうえ、本発明は、送り管路が本明細書で説明する渦形状側壁に対して同様に機能するように構成および構築されるように、送り管路自体を湾曲させて実施することができる。さらに、本明細書で定義された棚および溢流縁は、図示および説明したフィードウェルの周囲の０から３６０度延在することができ、渦巻き形状の輪となるようにフィードウェル全体の周囲に少なくとも何らかの幅を有することができる。さらに、本発明は、本明細書で論じる渦形状入口構造、側壁、および外形を以後に取り付けることを目的とした従来の円筒状のフィードウェルを改修するための改装キットによって従来のフィードウェルアセンブリの一部と共に使用することもできるし、従来のフィードウェルアセンブリの一部となることもできる。さらに、本明細書で説明するフィードウェルは、ＦＬＳｍｉｄｔｈ Ｅ−ＤＵＣ（登録商標）フィードウェル希釈システムなどの他の既知の改善物と組み合わせて使用することができる。したがって、本明細書における図面および説明は、本発明を理解しやすくするために、例として提供されており、その範囲を限定すると解釈するべきではないことを理解されたい。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
［形態１］
濃縮装置／清澄器のためのフィードウェルであって、
フィードウェル本体（４０）と、
前記フィードウェルの半径方向に最も外側の流体界面を画定する側壁（４２）であって、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、または渦巻状の面のうちの少なくとも１つを備える側壁（４２）と、
前記側壁（４２）に沿って前記フィードウェルに流入流（６０）を方向づけるためのフィードウェル入口（４１）と、
前記フィードウェルから沈降槽（２０）に流体および固形物を通過させるための吐出開口（４８）と
を備えるフィードウェル。
［形態２］
前記側壁（４２）から半径方向内側に、外側縁部（４５）から、前記吐出開口（４８）に隣接する内側縁部（５２）へ延在する棚（４９）をさらに備える、形態１に記載のフィードウェル。
［形態３］
前記棚（４９）が前記側壁（４２）に沿って延在するにつれて前記棚（４９）の幅が変化する、形態２に記載のフィードウェル。
［形態４］
前記棚（４９）が、前記外側縁部（４５）が前記内側縁部（５２）と交差する交点（４３）で終わる、形態２に記載のフィードウェル。
［形態５］
前記棚（４９）の幅が、前記フィードウェル入口（４１）に隣接して最大である、形態２に記載のフィードウェル。
［形態６］
前記棚（４９）が、前記フィードウェルの中心軸（５３）のまわりに約９０度、約１８０度、約２７０度、または約３６０度の角回転で周方向に延在する、形態２に記載のフィードウェル。
［形態７］
前記フィードウェル入口（４１）の一部分が、中心軸（５３）から前記吐出開口（４８）より半径方向に離れて離隔される、形態１に記載のフィードウェル。
［形態８］
フィン、羽根、固定子、回転子、回転翼、自由に回転する外輪、等厚翼、湾曲した翼、リブ、流路、バッフル、遮蔽物、成形されたパネルからなる群から選択された１つまたは複数の流れ制御構造（１７２）をさらに備える、形態１に記載のフィードウェル。
［形態９］
前記側壁が、前記フィードウェルの中心軸（５３）に対して反対方向に回転する流れ（２６０ａ、２６０ｂ；３６０ａ、３６０ｂ；４６０ａ、４６０ｂ；５６０ａ、５６０ｂ；６６０ａ、６６０ｂ）を支持するように構成された複数の側壁（２４２ａ、２４２ｂ；３４２ａ、３４２ｂ；４４２ａ、４４２ｂ；５４２ａ、５４２ｂ；６４２ａ、６４２ｂ）のうちの１つである、形態１に記載のフィードウェル。
［形態１０］
前記側壁が、前記フィードウェルの中心軸（５３）に対して同じ回転方向に回転する流れ（１２６０ａ、１２６０ｂ）を支持するように構成された複数の側壁（１２４２ａ、１２４２ｂ）のうちの１つである、形態１に記載のフィードウェル。
［形態１１］
凝集剤を導入するための１つまたは複数の入口ポート（４６；４４６；５９２ａ、５９２ｂ；６９２ａ、６９２ｂ；９９２ａ、９９２ｂ）をさらに備える、形態１に記載のフィードウェル。
［形態１２］
前記側壁（４２）の形状が、アルキメデスの螺旋、コルニュ螺旋、フェルマー螺旋、双曲螺線、リチュウス螺旋、対数螺旋、移行螺旋、またはテオドロスの螺旋の一部分を含む、形態１に記載のフィードウェル。
［形態１３］
前記側壁（４２）と前記フィードウェルの中心軸（５３）の間の半径方向距離が、前記中心軸（５３）のまわりの回転の角度の関数として変化する、形態１に記載のフィードウェル。
［形態１４］
前記中心軸（５３）のまわりの回転の角度に対する前記側壁（４２）と前記中心軸（５３）の間の半径方向距離の前記変化が一定である、形態１１に記載のフィードウェル。
［形態１５］
前記中心軸（５３）のまわりの回転の角度に対する前記側壁（４２）と前記中心軸（５３）の間の半径方向距離の前記変化が一定でない、形態１０に記載のフィードウェル。
［形態１６］
前記吐出開口（４８、１４８、３４８、６４８、１０４８、１１４８、１２４８、１３４８、１４４８、１５４８、１６４８）を取り囲む溢流縁（４４、１４４、３４４、６４４、１０４４、１１４４、１２４４、１３４４、１４４４、１５４４、１６４４）をさらに備える、形態１に記載のフィードウェル。
［形態１７］
前記溢流縁（４４、１４４、３４４、６４４、１０４４、１１４４、１２４４、１３４４、１４４４、１５４４、１６４４）が、平坦である、傾斜がつけられている、階段状である、丸い、または円錐台形である、形態１６に記載のフィードウェル。
［形態１８］
前記側壁（５４２ａ、５４２ｂ；６４２ａ、６４２ｂ）が、前記流入流（５６０、６６０）の希釈を支援するために少なくとも１つの開口（５７２ａ、５７２ｂ；６７２ａ、６７２ｂ）を備える、形態１に記載の濃縮装置／清澄器のためのフィードウェル。
［形態１９］
沈殿システム内の従来のフィードウェル（２０４０、２１４０）を改修するためのキットであって、前記フィードウェルが、円形または円筒状の半径方向に最も外側の流体界面（２０４２、２１４２）を含み、前記キットが、
前記フィードウェル（２０４０、２１４０）の前記円形または円筒状の半径方向に最も外側の流体界面（２０４２、２１４２）を置き換えるための側壁（４２）であって、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、または渦巻状の面のうちの少なくとも１つを備える側壁（４２）
を備える、キット。
［形態２０］
フィン、羽根、固定子、回転子、回転翼、自由に回転する外輪、等厚翼、湾曲した翼、リブ、流路、バッフル、遮蔽物、成形されたパネルからなる群から選択された１つまたは複数の流れ制御構造（１７２）をさらに備える、形態１９に記載のフィードウェルキット。
［形態２１］
前記側壁（５４２ａ、５４２ｂ；６４２ａ、６４２ｂ）が、流入流（５６０、６６０）の希釈を支援するために少なくとも１つの開口（５７２ａ、５７２ｂ；６７２ａ、６７２ｂ）を備える、形態１９に記載のフィードウェルキット。
［形態２２］
凝集剤を導入するための１つまたは複数の入口ポート（４６；４４６；５９２ａ、５９２ｂ；６９２ａ、６９２ｂ；９９２ａ、９９２ｂ）をさらに備える、形態１９に記載のフィードウェルキット。
［形態２３］
前記側壁（４２）の形状が、アルキメデスの螺旋、コルニュ螺旋、フェルマー螺旋、双曲螺線、リチュウス螺旋、対数螺旋、移行螺旋、またはテオドロスの螺旋の一部分を含む、形態１９に記載のフィードウェルキット。
［形態２４］
前記フィードウェル（２０４０、２１４０）の吐出開口（２０４８、２１４８）を取り囲むように構成された渦巻形状の棚（４９）であって、前記側壁（４２）から半径方向内側に、外側縁部（４５）から内側縁部（５２）に延在する棚（４９）をさらに備える、形態１９に記載のフィードウェルキット。
［形態２５］
前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）が略円形であり、前記棚（４９）の前記外側縁部（５２）が、渦形状、螺旋状の形状、コイル状の形状、複合曲線状の形状、スプライン曲線状の形状、または渦巻き状の形状のうちの少なくとも１つを備える、形態２４に記載のフィードウェルキット。
［形態２６］
前記棚（４９）が前記側壁（４２）に沿って延在するにつれて前記棚（４９）の幅が変化する、形態２４に記載のフィードウェルキット。
［形態２７］
前記棚（４９）が、前記フィードウェル（２０４０、２１４０）の周囲に約９０度、約１８０度、約２７０度、または約３６０度の角回転で延在するように構成される、形態２４に記載のフィードウェルキット。
［形態２８］
前記棚（４９）が、前記外側縁部（４５）が前記内側縁部（５２）と交差する交点（４３）で終わる、形態２４に記載のフィードウェルキット。
［形態２９］
前記棚（４９）の前記外側縁部（４５）と前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）の間の最短距離が、前記側壁（４２）に沿った位置の関数として変化する、形態２４に記載のフィードウェルキット。
［形態３０］
前記側壁（４２）に沿った位置の関数としての、前記棚（４９）の前記外側縁部（４５）と前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）の間の最短距離の前記変化が、一定である、形態２９に記載のフィードウェルキット。
［形態３１］
前記側壁（４２）に沿った位置の関数としての、前記棚（４９）の前記外側縁部（４５）と前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）の間の最短距離の前記変化が、一定でない、形態２９に記載のフィードウェルキット。
［形態３２］
沈殿システムの効率を改善する方法であって、
フィードウェル本体（４０）、前記フィードウェルの半径方向に最も外側の流体界面を画定する側壁（４２）であって、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、または渦巻状の面のうちの少なくとも１つを備える側壁（４２）、流入流（６０）を前記側壁（４２）に沿って前記フィードウェルに方向づけるためのフィードウェル入口（４１）、および前記フィードウェルから沈降槽（２０）に流体および固形物を通過させるための吐出開口（４８）を用意するステップと、
流入流（６０）を前記フィードウェル入口（４１）に流すステップと、
前記側壁（４２）の形状、構成、および配置によって、前記フィードウェルの前記吐出開口（４８）の内部およびその周囲での流体の局所的な高い加速の区域（２０８２）および局所的な高い流速（２０７４、２０８４、２１０２、２１７６、２１７４）の区域の数を減少させるステップと
を含む方法。

Claims (22)

  1. 濃縮装置／清澄器のためのフィードウェルであって、
    フィードウェル本体（４０）と、
    前記フィードウェルの半径方向に最も外側の流体界面を画定する側壁（４２）であって、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、または渦巻状の面のうちの少なくとも１つを備える側壁（４２）と、
    前記側壁（４２）に沿って前記フィードウェルに流入流（６０）を方向づけるためのフィードウェル入口（４１）と、
    前記フィードウェルから沈降槽（２０）に流体および固形物を通過させるための吐出開口（４８）と、
    前記側壁（４２）から半径方向内側に、外側縁部（４５）から、前記吐出開口（４８）に隣接する内側縁部（５２）へ延在する棚（４９）であって、前記棚（４９）が前記側壁（４２）に沿って延在するにつれて前記棚（４９）の幅が変化する棚（４９）と、
    前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）から半径方向内側に延在する溢流縁（４４）であって、前記吐出開口（４８）を取り囲み、前記吐出開口（４８）の大きさを効果的に減少させる溢流縁（４４）と
    を備えるフィードウェル。
  2. 前記棚（４９）が、前記外側縁部（４５）が前記内側縁部（５２）と交差する交点（４３）で終わる、請求項１に記載のフィードウェル。
  3. 前記棚（４９）が、前記フィードウェルの中心軸（５３）のまわりに９０度、１８０度、２７０度、または３６０度の角回転で周方向に延在する、請求項１に記載のフィードウェル。
  4. フィン、羽根、固定子、回転子、回転翼、自由に回転する外輪、等厚翼、湾曲した翼、リブ、流路、バッフル、遮蔽物、成形されたパネルからなる群から選択された１つまたは複数の流れ制御構造（１７２）をさらに備える、請求項１に記載のフィードウェル。
  5. 前記側壁が、前記フィードウェルの中心軸（５３）に対して反対方向に回転する流れ（２６０ａ、２６０ｂ；３６０ａ、３６０ｂ；４６０ａ、４６０ｂ；５６０ａ、５６０ｂ；６６０ａ、６６０ｂ）を支持するように構成された複数の側壁（２４２ａ、２４２ｂ；３４２ａ、３４２ｂ；４４２ａ、４４２ｂ；５４２ａ、５４２ｂ；６４２ａ、６４２ｂ）のうちの１つである、請求項１に記載のフィードウェル。
  6. 前記側壁が、前記フィードウェルの中心軸（５３）に対して同じ回転方向に回転する流れ（１２６０ａ、１２６０ｂ）を支持するように構成された複数の側壁（１２４２ａ、１２４２ｂ）のうちの１つである、請求項１に記載のフィードウェル。
  7. 凝集剤を導入するための１つまたは複数の入口ポート（４６；４４６；５９２ａ、５９２ｂ；６９２ａ、６９２ｂ；９９２ａ、９９２ｂ）をさらに備える、請求項１に記載のフィードウェル。
  8. 前記側壁（４２）の形状が、アルキメデスの螺旋、コルニュ螺旋、フェルマー螺旋、双曲螺線、リチュウス螺旋、対数螺旋、移行螺旋、またはテオドロスの螺旋の一部分を含む、請求項１に記載のフィードウェル。
  9. 前記側壁（４２）と前記フィードウェルの中心軸（５３）の間の半径方向距離が、前記中心軸（５３）のまわりの回転の角度の関数として変化する、請求項１に記載のフィードウェル。
  10. 前記中心軸（５３）のまわりの回転の角度に対する前記側壁（４２）と前記中心軸（５３）の間の半径方向距離の前記変化が一定である、請求項９に記載のフィードウェル。
  11. 前記中心軸（５３）のまわりの回転の角度に対する前記側壁（４２）と前記中心軸（５３）の間の半径方向距離の前記変化が一定でない、請求項９に記載のフィードウェル。
  12. 前記溢流縁（４４、１４４、３４４、６４４、１０４４、１１４４、１２４４、１３４４、１４４４、１５４４、１６４４）が、平坦である、傾斜がつけられている、階段状である、丸い、または円錐台形である、請求項１に記載のフィードウェル。
  13. 前記側壁（５４２ａ、５４２ｂ；６４２ａ、６４２ｂ）が、前記流入流（５６０、６６０）の希釈を支援するために少なくとも１つの開口（５７２ａ、５７２ｂ；６７２ａ、６７２ｂ）を備える、請求項１に記載のフィードウェル。
  14. 沈殿システム内の従来のフィードウェル（２０４０、２１４０）を改修するためのキットであって、前記フィードウェルが、円形または円筒状の半径方向に最も外側の流体界面（２０４２、２１４２）を含み、前記キットが、
    前記フィードウェル（２０４０、２１４０）の前記円形または円筒状の半径方向に最も外側の流体界面（２０４２、２１４２）を置き換えるための側壁（４２）であって、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、または渦巻状の面のうちの少なくとも１つを備える側壁（４２）、
    前記側壁（４２）から半径方向内側に、外側縁部（４５）から、前記吐出開口（４８）に隣接する内側縁部（５２）へ延在する棚（４９）であって、前記棚（４９）が前記側壁（４２）に沿って延在するにつれて前記棚（４９）の幅が変化する棚（４９）と、
    前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）から半径方向内側に延在する溢流縁（４４）であって、前記吐出開口（４８）を取り囲み、前記吐出開口（４８）の大きさを効果的に減少させる溢流縁（４４）と
    を備える、フィードウェルキット。
  15. フィン、羽根、固定子、回転子、回転翼、自由に回転する外輪、等厚翼、湾曲した翼、リブ、流路、バッフル、遮蔽物、成形されたパネルからなる群から選択された１つまたは複数の流れ制御構造（１７２）をさらに備える、請求項１４に記載のフィードウェルキット。
  16. 前記側壁（５４２ａ、５４２ｂ；６４２ａ、６４２ｂ）が、流入流（５６０、６６０）の希釈を支援するために少なくとも１つの開口（５７２ａ、５７２ｂ；６７２ａ、６７２ｂ）を備える、請求項１４に記載のフィードウェルキット。
  17. 凝集剤を導入するための１つまたは複数の入口ポート（４６；４４６；５９２ａ、５９２ｂ；６９２ａ、６９２ｂ；９９２ａ、９９２ｂ）をさらに備える、請求項１４に記載のフィードウェルキット。
  18. 前記側壁（４２）の形状が、アルキメデスの螺旋、コルニュ螺旋、フェルマー螺旋、双曲螺線、リチュウス螺旋、対数螺旋、移行螺旋、またはテオドロスの螺旋の一部分を含む、請求項１４に記載のフィードウェルキット。
  19. 前記棚（４９）が、前記フィードウェル（２０４０、２１４０）の周囲に約９０度、約１８０度、約２７０度、または約３６０度の角回転で延在するように構成される、請求項１４に記載のフィードウェルキット。
  20. 前記棚（４９）が、前記外側縁部（４５）が前記内側縁部（５２）と交差する交点（４３）で終わる、請求項１４に記載のフィードウェルキット。
  21. 前記棚（４９）の前記外側縁部（４５）と前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）の間の最短距離が、前記側壁（４２）に沿った位置の関数として変化する、請求項１４に記載のフィードウェルキット。
  22. 沈殿システムの効率を改善する方法であって、
    フィードウェル本体（４０）、前記フィードウェルの半径方向に最も外側の流体界面を画定する側壁（４２）であって、渦形状の面、螺旋状の面、コイル状の面、複合曲面、スプライン曲線状の面、または渦巻状の面のうちの少なくとも１つを備える側壁（４２）、流入流（６０）を前記側壁（４２）に沿って前記フィードウェルに方向づけるためのフィードウェル入口（４１）、および前記フィードウェルから沈降槽（２０）に流体および固形物を通過させるための吐出開口（４８）を用意するステップと、
    前記側壁（４２）から半径方向内側に、外側縁部（４５）から、前記吐出開口（４８）に隣接する内側縁部（５２）へ延在する棚（４９）であって、前記棚（４９）が前記側壁（４２）に沿って延在するにつれて前記棚（４９）の幅が変化する棚（４９）を用意するステップと、
    前記棚（４９）の前記内側縁部（５２）から半径方向内側に延在する溢流縁（４４）であって、前記吐出開口（４８）を取り囲み、前記吐出開口（４８）の大きさを効果的に減少させる溢流縁（４４）を用意するステップと、
    流入流（６０）を前記フィードウェル入口（４１）に流すステップと、
    前記側壁（４２）の形状、構成、および配置によって、前記フィードウェルの前記吐出開口（４８）の内部およびその周囲での流体の局所的な高い加速の区域（２０８２）および局所的な高い流速（２０７４、２０８４、２１０２、２１７６、２１７４）の区域の数を減少させるステップと
    を含む方法。
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