JP5591924B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

本発明は遠心分離機に関し、その遠心分離機は、使用時に回転の軸のまわりに回転するボウルを備えており、前記回転の軸は前記ボウルの長手方向に延びており、半径方向は前記長手方向に垂直に延びており、また、前記ボウルの内部に同軸に配置された、使用時に前記回転の軸のまわりに回転するコンベヤーを備えており、前記コンベヤーは加速室を備えており、分離室は、前記ボウルによって半径方向外側に制限され、また前記コンベヤーによって半径方向内側に制限されており、前記加速室は、前記分離室の中への供給材料の取り入れのための供給ポートを備えており、さらに、前記加速室の内部に前記コンベヤーと同軸に配置され、使用時に前記コンベヤーよりも低い速度で前記コンベヤーに対して前記回転の軸のまわりに回転される供給物加速機を備えており、前記供給物加速機は、前記コンベヤーの前記加速室の中への供給材料の放出のための放出取出口を有している。

この分野の遠心分離機が知られている。したがって、米国特許第４３３４６４７号明細書は、ボウルと、加速室と前記加速室内に供給物加速機を備えたコンベヤーとを備え、前記供給物加速機が供給パイプに接合され半円加速羽根を有しているデカンター遠心機を開示している。前記ボウルと供給パイプは、それぞれのプーリーとベルトを介して駆動モーターによって所定の回転速度率で回転される。使用時、供給材料の池が前記ボウルの中に形成される。前記加速室は、池の中に延びており、前記供給物加速機から前記加速室を通ってボウルの中に流れてジェットを形成する供給材料のための多数の軸開口を備えている。供給材料の中の固体が前記加速室内で既に沈殿し、したがってボウルの中への通過を遮断する危険がある。

一般に、遠心分離機のための適した供給物取り入れの提供は多数の特許の主題である。米国特許第５３４５２５５号明細書は、ボウルと、開口構築体を有する取入室を備えたコンベヤーを備え、前記取入室すなわち供給ゾーンにある前記コンベヤーのハブが長手リブだけによって構成され、それらの間に、前記取入室の中に導入され前記ボウルの中を半径方向に流れる供給材料のための大きいポートを提供するデカンター遠心機を開示している。ここに、供給材料すなわち液体は、前記供給ゾーンすなわち取入室の中で前記コンベヤーの回転速度までゆっくり加速される。その説明によれば、このゆっくりの加速は、前記供給ゾーンの内部の任意の加速表面の不足による。ゆっくりの加速は、前記供給ゾーンの供給物の体積が、その遠心圧力が外向きの移動を強要するように増大することを引き起こす。（濃縮した流れすなわちジェットを作り出すノズルおよび開口を通る通過なしで）供給液体がそれを通って「池」と呼ばれる供給材料すなわち液体の水位に到達することが可能である拡大した範囲のために、前記供給ゾーンの池の中では乱流が回避される。

米国特許第５４０１４２３号明細書は、加速機ディスクを有する供給物加速機システムを備えた、それにより冒頭の段落で述べた特徴の多くを備えている遠心分離機を開示している。しかしながら、前記加速機ディスクは、コンベヤーと同じ速度で回転するコンベヤーハブに取り付けられている。

米国特許第４３３４６４７号明細書 米国特許第５３４５２５５号明細書 米国特許第５４０１４２３号明細書

先行技術に関する欠点の少なくともいくつかを回避する導入部で述べたような遠心分離機を提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、これは、前記供給ポートが第一の軸範囲に延びており、前記放出取出口が第二の軸範囲に延びており、供給材料が前記放出取出口から前記供給ポートを通って半径および円周成分を持つ方向に流れるように前記第一および前記第二の軸範囲が互いに重なっている遠心分離機によって得られる。好ましくは、前記第二の軸範囲は前記第一の軸範囲の内部に延びている。前記放出取出口から前記供給ポートを通って前記分離室の中に半径方向に通過するように前記供給材料をこの方法で提供することは、前記供給材料の自由通過を確実にする。

ある好適な実施形態では、前記供給物加速機は取入管を備えており、前記放出取出口は前記取入管の側壁の放出ポートによって提供され、ケーシングは、前記放出ポートから延びている湾曲壁部を有しており、前記壁部は前記取入管から接線的に延びている。これにより、供給材料の中の糸や繊維が突出端にはり付く危険を伴わずに、供給材料が湾曲壁によって加速されて取入管から横に放出されることが得られる。

ある好適な実施形態では、供給物加速機は、二つの放出取出口を備えている。この特徴は、加速機の回転の対称性を提供してアンバランスを回避する。

好ましくは、放出取出口のケーシングは交換可能ケーシングによって提供される。これは、摩耗性供給材料を加速することに起因する摩耗の場合にケーシングの交換を提供する。

好ましくは、交換可能ケーシングは、前記供給ポートを介した前記取入管への前記ケーシングの取り付けに適した装着物を備えている。これは、前記加速機および前記コンベヤーとの前記取入管の容易な組み立てを提供する。

好ましくは、前記ケーシングは、前記取入管の反対側の端部に摩耗パッドを備えている。前記供給ポート間の加速室中の使用中の沈殿物になり得る供給材料の中の固体物は、前記ケーシングによって叩かれ、強く打たれるかこすり取られて、隣接供給ポートを通って出る。摩耗パッド、好ましくは交換可能な摩耗パッドを設けることによって、任意の沈殿物材料との衝突によってケーシングがすり減らされることが回避される。

ある好適な実施形態では、好ましくは前記ボウルを介して前記コンベヤーを回転させるために第一の駆動装置が設けられ、前記供給物加速機を回転させるために第二の駆動装置が設けられ、前記第一および第二の駆動装置は独立に制御され、これにより、使用中、前記供給物加速機の角速度は前記コンベヤーの角速度から独立して設定される。これにより、前記加速機の回転速度は、前記分離室内の物質の円周速度に等しい円周速度で前記分離室の内側の材料の表面を供給材料が叩くように供給し、したがって乱流をほとんど引き起こさないように調整されることが得られる。

ある好適な実施形態では、前記遠心分離機は、前記第一および第二の駆動装置の電力消費を監視するための手段を備えており、これにより、前記第一および第二の駆動装置の全電力消費が決定される。供給材料が最適の速度で前記分離室の材料の表面を叩くとき、最小の乱流が引き起こされる。乱流はエネルギーの損失を引き起こすので、最適速度条件の条件は、前記第一および第二の駆動装置の最小の全電力消費を必要とする条件として登録されてよい。

好ましくは、前記供給ポートは、前記回転の軸の方向に延びている相互離間リブによって規定される。これは、前記放出取出口から前記分離室の中の材料の表面への供給材料の流れの最小の外乱を伴う開口構築体を提供する。

本発明の他の目的と特徴と利点は、図面と同様に添付の請求項から、続く詳細な開示から明らかになろう。

一般に、ここに別の方法で明白に定義されなない限り、請求項で使用されるすべての用語は、技術分野においてそれらの通常の意味に解釈されるべきである。ある／その［要素、装置、構成要件、手段、ステップ、その他］へのすべての言及は、別の方法で明白に明言されない限り、前記要素、装置、構成要件、手段、ステップ、その他の少なくとも一例として率直に解釈されるべきである。ここに開示される任意の方法のステップは、明白に明言されない限り、開示された正確な順序でおこなわれる必要はない。

本発明の前述のまた追加の目的と特徴と利点は、添付の概略図を参照して、本発明の好適な実施形態の以下の例証的かつ非限定的な詳細な説明を通してより良く理解されよう。ここで、同一の参照数字は同様の要素に対して使用されている。
図１は、部分的に断面のデカンター遠心機を示している。 図２は、遠心機のコンベヤーの一部の断面を示している。 図３は、供給物加速機の断面を示している。 図４は、供給物加速機の分解組立図を示している。 図５は、加速室内の供給物加速機の概略断面である。

図１は、ボウル３とスクリューコンベヤー５を備えている遠心分離機またはデカンター遠心機１を示しており、それらは、使用時に、デカンター遠心機の長手方向７ａに延びている回転の軸７のまわりに回転するようにしむけられることが可能であるように装着されている。さらに、デカンター遠心機１は、長手方向に垂直に延びている半径方向９を有している。

簡単さのために、回転の軸７に向かうおよび回転の軸７から離れる半径方向を述べるものとして、それぞれ、「上」および「下」方向がここに使用される。

ボウル３は、ボウル３の一方の長手端にベースプレート１１を備えている。ベースプレート１１は、多数の軽量相取出開口１３を備えている。さらに、ボウル３は、ベースプレート１１の反対側の端部に、重量相取出開口１５を備えており、それらは、ベースプレート１１の反対側の端部でボウル３を閉じているフランジ１７に接して設けられている。ベースシャフト１９がベースプレート１１に取り付けられており、セカンドシャフト２１がフランジ１７に取り付けられている。これらの二つのシャフト１９，２１は、回転の軸７の周りのボウル３の回転のためのベアリング２３に支持されている。

それ自体知られた手法で、ベースシャフト１９は中空であり、コンベヤーシャフト２５はそれを通って延びている。コンベヤーシャフト２５は、回転の軸７の周りにボウル３に対して回転するスクリューコンベヤー５のための図示しないベアリングによってベースシャフト１９に対して支持されている。ベースシャフト１９とコンベヤーシャフト２５は、それ自体知られた手法で、上循環的歯車列２７を介して相互に連結されており、二つのシャフト１９と２５の相互回転は、制御モーター３１によって制御シャフト２９を介して調整される。

スクリューコンベヤー５は、円筒部品３５とほぼ円錐部品３７を備えたハブ３３を備えており、二つの部品３５と３７は、長手方向で延びる広範相互離間リブ３９によって連結されている。ハブ３３は、使用の最中に重量相を重量相取出開口１５に移送するためのらせん状コンベヤーフライト４１を押し進める。ハブ３３の円筒部品３５と円錐部品３７の間には、取入室または加速室４３が設けられている。ハブ３３とボウル３の間には、分離室４５が設けられている。供給ポート４７（図２参照）が、加速室４３と分離室４５の間に設けられており、それらは、相互離間リブ３９によって円周方向４６に、またハブ３３の円筒部品３５と円錐部品３７によって長手方向に規定されている。したがって、供給ポート４７は第一の軸範囲４９（図２）に延びている。

図２を参照すると、セカンドシャフト２１はコンベヤーハブ３３の円錐部品３７の中まで延びていて、ベアリング４８を介して後者を回転可能に支持していることがわかる。プーリー５０がセカンドシャフト２１に装着されている。供給パイプ５１がセカンドシャフト２１と円錐部品３７を通って延びており、ベアリング５２を介して回転可能に支持されている。プーリー５３が供給パイプ５１に装着されている。装着ディスク５５が、コンベヤーハブ３３の円筒部品３５に密閉して装着されている。装着ディスクは、供給パイプ５１に取り付けられた供給物加速機５９を支持しているベアリング５７を密閉して取り外し可能に収容している。供給パイプモーター６１が設けられ、ベルト６３とプーリー５３を介して供給パイプ５１を回転駆動している。したがって、供給パイプ５１は長手軸７のまわりに回転され得る。メインモーター６５は、ベルト６７とプーリー５０を介してセカンドシャフト２１を回転駆動することを提供している。したがって、メインモーター６５は、ベルト６７、プーリー５０、セカンドシャフト２１、フランジ１７、ボウル３、ベースプレート１１、ベースシャフト１９、上循環的歯車列２７、コンベヤーシャフト２５を介して、コンベヤーのための第一の駆動装置を提供し、供給パイプモーター６１は、ベルト６３、プーリー５３、供給パイプ５１を介して、供給物加速機５９のための第二の駆動装置を提供する。

図３と４を参照すると、供給物加速機５９は、供給パイプ５１に溶接されてそれと一体化して取入管を構成している管状部品６９を備えており、前記管状部品は、供給パイプの反対側の端部で閉じており、ベアリング５７に取り付けられた軸首７１を延長している。二つの放出ポート７３が管状部品６９に設けられており、二つのケーシング要素７５が管状部品６９に装着される。各ケーシング要素は、ケーシング要素が装着されたときに、一方の端部から延びる湾曲壁部７７を備えており、それは管状部品６９の側壁の内側側面に正接している。湾曲壁部は、管状部品からケーシング要素７５によって規定された放出開口７９にまで延びている。放出開口７９において、湾曲壁は円周方向４６に延びている。ケーシング要素はさらに、長手方向の放出穴７９の延出を規定している側壁部８１を備えている。したがって、放出開口７９は、第一の軸範囲４９の内部に位置している第二の軸範囲８２に延びている（図２参照）。放出ポート７３とケーシング要素７５は一緒に放出取出口を構成している。管状部品は、それ自体知られた手法で逆流を制限するための軸フランジ８３を備えている。

ケーシング要素は、一方のケーシング要素の貫通穴に挿入され、他方のケーシング要素のねじ穴にねじ留めされるねじ８５によって装着される。ケーシング要素７５と管状部品６９の穴にそれぞれ挿入されたピン８７が、管状部品に対してケーシング要素を正しい位置に固定する。したがって、ねじ８５とピン８７は、ケーシング要素７５によって提供される交換可能ケーシングのための装着を提供する。

各ケーシング要素の外側端部に、放出開口７９の反対側に、摩耗パッド８９がねじ９１によって交換可能に装着される。

使用時、液体物質たとえば軽量相と重量相を備えたスラリーがボウル３に供給されて上側表面９３を備えた液体環状体を形成する。環状体いわゆる池は、ボウル３とスクリューコンベヤー５と一緒に円周方向４６に高速で回転しており、それらは、当業者に良く知られているように、厳密にではないが、ほぼ同じ速度で回転している。図５に示される例では、池はリブ３９を実質的に沈める。しかしながら、ハブ３３は一般に沈められるべきでない。したがって、図５に示されるように池の上側表面９３がハブ３３の円筒部品３５から離れていることは注目される。

スラリーは分離室４５の中で分離され、軽量相と重量相は、それぞれ、軽量相取出開口１３と重量相取出開口１５を通ってボウル３を出る。

同時にスラリーは、供給物と呼ばれ、供給パイプ５１を通って供給される。供給パイプ５１から、供給物は、供給物加速機５９の管状部品６９に入り、放出ポート７３を通って管状部品６９を出る。供給パイプ５１と供給物加速機５９も円周方向４６に、しかしスクリューコンベヤー５の角速度のほぼ半分で回転している。

放出ポート７３を通って出たあと、供給物は湾曲壁部７７によって抱えられ、それによって加速される。したがって、供給物は、側壁部８１によって案内されて湾曲壁部７７に沿って流れ、放出開口７９を通って円周方向に出る。

湾曲壁は、管状部品６９に近い直線部と管状部品６９から遠い湾曲部を伴って、全体的に湾曲していることに注目すべきである。

理論上、供給物は、放出開口における湾曲壁部７７の線形速度の二倍で放出開口７９を出る。しかしながら、摩擦などのため、供給物の速度は少し低くなる。理想的には、池の中への供給物の衝突によって作り出されるいかなる乱流も回避するために、供給物は、上側表面と等しい円周速度をもって正確に上側表面９３上に放出開口を出る。しかしながら、放出開口における湾曲壁部７７の内側側面と上側表面９３の間に距離が存在するので、供給物は、半径成分と円周成分を有する方向に衝突９５の場所で上側表面を叩く。中心すなわち回転の軸７から上側表面９３までの半径距離は、回転の軸から放出開口７９における湾曲壁部７７の内側表面までの半径距離よりもいくらか大きいので、もし供給物加速機の回転速度がスクリューコンベヤー５の回転速度の正確に半分ならば、上側表面９３の線形速度は、放出開口を出る供給物の線形速度よりも大きい。したがって、加速機の回転速度はいくらかより速い速度に調整される。

デカンター遠心機は制御装置９７を備えており、それは、三つのモーターすなわちメインモーター６５と供給パイプモーター６１と制御モーター３１に接続されていて（図示せず）、それらを制御している。制御装置９７はまた、それぞれのモーターを動かすために必要とされる電力を監視する。

メインモーター６５と供給パイプモーター６１を動かすために必要とされる全電力を監視することは、加速機の最適な回転速度を決定するために使用されてもよい。もし加速機があまりに遅く動くならば、供給物は、上側表面９３およびその下方の液体よりも低い円周速度で池を叩き、これは、供給物が池の液体によって加速されることを意味し、乱流が作り出される。この乱流はエネルギーの損失を引き起こす。もし加速機があまりに速く動くならば、供給物は、上側表面９３およびその下方の液体よりも速い円周速度で池を叩き、これは、供給物が池の液体によってブレーキがかけられることを意味し、乱流が作り出される。この乱流はエネルギーの損失を引き起こす。さらに、供給パイプモーターの電力消費は比較的高く、メインモーターの電力消費は前者の例と比較して比較的低い。供給物加速機の最適な回転速度において、最小の乱流が作り出され、全電力消費は最小になる。

述べたように、池がハブ３３を沈めるのは不所望な状況である。図５に示されたものと比較して上側表面９３が上昇され、湾曲壁部７７の外側に取り付けられた少なくとも摩耗パッド８９が上側表面９３の中に浸る状況が現れるべきである。コンベヤー５に似た池が加速機よりもはるかに高い速度で回転するので、供給パイプモーター６１によって必要とされる電力の低下は制御装置９７によって検出され、それにより不所望な状況を検出する。

スクリューコンベヤー５の回転速度は供給物加速機５９よりもはるかに大きいので、リブ３９は連続的に動いてケーシング要素７５の外側端部を瞬時に通り過ぎ、また、供給物からの材料がリブの内側表面に堆積し得るので、その堆積材料とケーシング要素７５の間の衝突の危険がある。そのような衝突は、摩耗され得る摩耗パッド８９をすり減らし、この理由のためにそれは交換可能である。

供給パイプと加速機の構築のために、これらの部品は、容易に交換および／または装着される。したがって、装着するために、管状部品６９とベアリング５７を備えた供給パイプ５１がセカンドシャフト２１に挿入され、ベアリング５７が装着ディスク５５によって収容される。続いて、ピン８７を備えたケーシング要素７５が供給ポート４７を通して挿入され、供給ポート４７を通して同様に挿入されるねじ８５によって固定される。

本発明は、少数の実施形態を参照して主として上に説明された。しかしながら、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、当業者によって容易に認められるように、上に開示されたものとは別の実施形態が、本発明の範囲内で等しく可能である。

Claims (10)

1. 遠心分離機であって、
   使用時に回転の軸のまわりに回転するボウルを備えており、前記回転の軸は前記ボウルの長手方向に延びており、
   半径方向は前記長手方向に垂直に延びており、
   また、前記ボウルの内部に同軸に配置され、使用時に前記回転の軸のまわりに回転されるコンベヤーを備えており、前記コンベヤーは加速室を備えており、
   分離室は、前記ボウルによって半径方向外側に制限され、また前記コンベヤーによって半径方向内側に制限されており、
   前記加速室は、前記分離室の中への供給材料の取り入れのための供給ポートを備えており、
   さらに、前記加速室の内部に前記コンベヤーと同軸に配置され、使用時に前記コンベヤーよりも低い速度で前記コンベヤーに対して前記回転の軸のまわりに回転される供給物加速機を備えており、前記供給物加速機は、前記コンベヤーの前記加速室の中への供給材料の放出のための放出取出口を有しており、
   前記供給ポートは第一の軸範囲に延びており、前記放出取出口は第二の軸範囲に延びており、前記供給材料が前記放出取出口から前記供給ポートを通って半径および円周成分を持つ方向に流れるように前記第一および前記第二の軸範囲が互いに重なっていることを特徴とする遠心分離機。
2. 前記第二の軸範囲は前記第一の軸範囲の内部に延びている請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記供給物加速機は取入管を備えており、前記放出取出口は、前記取入管の側壁中の放出ポートと前記放出ポートから延びている湾曲壁部を有しているケーシングによって提供され、したがって前記壁部は前記取入管から接線的に延びている請求項１に記載の遠心分離機。
4. 前記供給物加速機は二つの放出取出口を備えている請求項３に記載の遠心分離機。
5. 前記放出取出口の前記ケーシングが交換可能ケーシングによって提供される請求項３に記載の遠心分離機。
6. 前記交換可能ケーシングは、前記供給ポートを介した前記取入管への前記ケーシングの取り付けに適した装着物を備えている請求項５に記載の遠心分離機。
7. 前記ケーシングは、前記取入管の反対側のその端部に摩耗パッドを備えている請求項３に記載の遠心分離機。
8. 前記コンベヤーは第一の駆動装置によって回転され、前記供給物加速機は第二の駆動装置によって回転され、前記第一および第二の駆動装置は独立に制御され、それにより使用時に、前記供給物加速機の角速度が前記コンベヤーの角速度から独立して設定される請求項１に記載の遠心分離機。
9. 前記第一および第二の駆動装置の電力消費を監視するための手段をさらに備えており、それによって前記第一および第二の駆動装置の全電力消費が決定される請求項８に記載の遠心分離機。
10. 前記供給ポートは、離間して前記回転の軸の方向に延びている相互離間リブによって規定される請求項３に記載の遠心分離機。

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