JP5728573B2 - スラリーを処理するためのアルキメデス・スクリュー分離プラント - Google Patents
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Description
本発明は、スラリーを処理するためのアルキメデス(Archimedes)・スクリュー分離プラントに関する。
本発明は、これに限定されるわけではないが、家畜排出物の処理に有利な用途を有し、以下では、一般性を損なうことなく、これについて詳しく説明する。
本発明はまた、缶詰産業において、たとえばトマトペースなどの調製のために使用可能である。
言い換えれば、本発明に係る知見は、スラリーから、(実質的に固形の分離させられた凝集物からなる)固相から液相を分離すべき、いかなる処理に対しても適用可能である。
この処理の目的は、スラリーから出発して、最終的に、第１の実質的に液状生成物と、第２の実質的に固形生成物を得ることである。
スラリーを分離させるための水平および垂直軸アルキメデス・スクリュープラントの両方が、たとえば家畜汚水の処理に関して公知である。
既存の垂直軸アルキメデス・スクリュー分離プラントに関して、それは以下の要素、
・筒状ふるい分けデバイスに向かうスラリー供給デバイスと、
・その中に、スラリーを移動させかつ押圧するよう構成された前進・押し込み手段、ならびに移動中にスラリーを濾過するよう構成された手段が収容された垂直軸スラリー供給デバイスと、
・固形部分からのその分離後の液状スラリー部分のための排出デバイス(分離は実質的に筒状ふるい内で生じる)と、
・液状部分からのその分離後の実質的に乾燥状態の分離させられた固形物のための排出デバイス(１９,２２)(ふるい分け壁に対してスラリーを薄く延ばすこと、そして、ふるい自体の孔の濾過作用の結果として分離は実質的に筒状ふるい内で生じる)とを備える。
・筒状ふるい分けデバイスに向かうスラリー供給デバイスと、
・その中に、スラリーを移動させかつ押圧するよう構成された前進・押し込み手段、ならびに移動中にスラリーを濾過するよう構成された手段が収容された垂直軸スラリー供給デバイスと、
・固形部分からのその分離後の液状スラリー部分のための排出デバイス(分離は実質的に筒状ふるい内で生じる)と、
・液状部分からのその分離後の実質的に乾燥状態の分離させられた固形物のための排出デバイス(１９,２２)(ふるい分け壁に対してスラリーを薄く延ばすこと、そして、ふるい自体の孔の濾過作用の結果として分離は実質的に筒状ふるい内で生じる)とを備える。
だが、現在市販されている垂直軸アルキメデス・スクリュー分離プラントには、以下のような欠点がある。
・スラリーの液相と固相との効率のよい分離を実現することができない。
・フィルターとスラリー押し込み手段との間に、ふるいを詰まらせ濾過面の損失につながる固形物質からなる、ある種の「ブリッジ」が形成される。このブリッジおよびふるい内に形成された凝塊によって、プラントを頻繁に停止させる必要があり、これは、管理者および／またはそのオーナーにとって著しい経済的損実を引き起こす。
・筒状ふるい分けデバイスに向かうスラリーの定常かつ安定した供給がなされない。
・スラリーの液相と固相との効率のよい分離を実現することができない。
・フィルターとスラリー押し込み手段との間に、ふるいを詰まらせ濾過面の損失につながる固形物質からなる、ある種の「ブリッジ」が形成される。このブリッジおよびふるい内に形成された凝塊によって、プラントを頻繁に停止させる必要があり、これは、管理者および／またはそのオーナーにとって著しい経済的損実を引き起こす。
・筒状ふるい分けデバイスに向かうスラリーの定常かつ安定した供給がなされない。
本発明に係るアルキメデス・スクリュー分離プラントは、上記欠点を克服するために創出された。
したがって、本発明によれば、請求項１,１０に、あるいは請求項１,１０に直接または間接的に従属する請求項のいずれかに記載されたようなアルキメデス・スクリュー分離プラントが提供される。
本発明のさらなる理解のために、以下、ある好ましい実施形態について、単に非限定的実施例として、そして添付図面を参照して説明する。
添付図面において、本発明に係る分離ブラント対象物が全体として１０で示されている。
プラント１０は、一方においては液相を、そして他方においては、液体粒子をほとんど完全に持たない乾燥状態の分離された固形凝集物を分離させるようスラリーを濾過するために使用される。
上記プラント１０は、垂直軸線(Ｘ)を有する筒状ふるい分けデバイス１１を備え、その中には、必須ではないが有利なことには、実質的にアルキメデス・スクリュー(オーガー)に合致させられた二つの前進・押し込み要素１２,１３が収容されており、これは互いに噛み合っている。
本明細書中では、「筒状ふるい」との用語は、何らかの高さに等しい、何らかの断面(円形あるいは多角形)を有する筒状ふるいを意味する。
さらに、各前進・押し込み要素１２,１３は、それぞれのシャフト１２Ａ,１３Ａを備える(図３)。
特に、シャフト１２Ａはそれぞれの垂直軸線(Ｙ１)を有し、一方、シャフト１３Ａはそれぞれの垂直軸線(Ｙ２)を有する(図２、図３)。
垂直軸線(Ｘ),(Ｙ１)(Ｙ２)は互いに平行であり、かつ、全て同じ垂直平面上に存在している。
本発明のプラント１０対象物においては、二つの前進・押し込み要素１２,１３を形成する二つのアルキメデス・スクリュー(オーガー)は、螺旋リッジのほぼ接線ポジションによって、各リッジが連続したアルキメデス・スクリューのシャフトに摺接するポジションとなるように噛み合うことができる。すなわち、必要に応じて、垂直軸(Ｙ１)(Ｙ２)間の距離を変化させることによって、二つのアルキメデス・スクリュー間の噛み合い率を変更することができる。
特に図１に示すように、デバイス１１は、以下で詳しく説明する金属細工の支持構造体(ＳＴＲ)内に収容されている。
シャフト１２Ａ,１３Ｂは、モーターアセンブリ(ＧＭ)によって互いに逆回転あるいは等回転するよう配置されるが、これは、図示する特定の実施形態では、デバイス１１上に配置されている。図示する実施形態では、シャフト１２Ａ,１３Ｂは、反対方向に、すなわち、それぞれ、矢印(Ｒ１)に従って時計回り方向に、そして矢印(Ｒ２)に従って反時計回り方向に回転する。
モーターアセンブリ(ＧＭ)は、減速機(ＲＤＴ)に機械的に接続された電気モーター(ＭＭ)を備え、減速機(ＲＤＴ)は、今度は、それぞれ軸線(Ｙ１),(Ｙ２)矢印(Ｒ１),(Ｒ２)周りの二つのシャフト１２Ａ,１２Ｂの所望のタイプの回転を実現するためにチェーンおよびギアドレーンを含むギアボックス(ＳＴＲ)と接続されている。
それぞれ前進・押し込み要素１２および前進・押し込み要素１３の各一般的螺旋１２＊および１３＊は、別な螺旋１３＊,１２＊と結合されていおり、この結果、そのそれぞれは、輸送されているスラリーの破砕、均質化および擦り付けだけでなく、さらに、対向する螺旋および個々のシャフト１２Ａ,１３Ａのクリーニングの作業を実施できる。
すなわち、二つの螺旋１２＊および１３＊のアセンブリから構成されるプラントは、自己クリーニングプラントである。
上記支持構造体(ＳＴＲ)は、下側端部フランジ１４と、上側端部フランジ１５と、二つの中間フランジ１６,１７とを備える。
中間フランジ１６は、以下でさらに詳しく説明する目的のために、軸線(Ｘ)に対して傾斜していることに留意されたい。
さらに、フランジ１４,１５,１６,１７は、複数の垂直メタルリブ(ＮＲＶ)によって、互いに機械的に連結されている(図１)。
さらに詳しく見ると、筒状ふるい分けデバイス１１は濾過穿孔壁１８(図３)を備えるが、これは、公知の様式で、前進・押し込み要素１２,１３の螺旋１２＊,１３＊の作用のもと、矢印(Ｆ１)に従って下から上に向かう輸送中にスラリーを濾過する役割を果たすことが分かる。
濾過穿孔壁１８の上側部分においては、圧密化チャンバー１９とつながっており、これは、表面(ＳＳ１)(これは実質的に螺旋１２＊,１３＊の端部と一致する)を起点として延在し、かつ、上記の上側端部フランジ１５によって終端をなしている。
特に図３に示すように、濾過穿孔壁１８に対して同軸状であるのが、開口(ＯＰＮ)を備えた外側スリーブ２１であり、それに対しては、固形部分からの分離後、液状部分を吸い出すためにデバイスが作用させられる(図示せず)。
中間フランジ１６は外側スリーブ２１の下側端部に取り付けられており、液体のさらなる流出および出口に向かうその輸送を可能とする。
底面プラント１４上に固定されるのが、それぞれのシャフト１２Ａ,１３Ａの二つのセンタリングピン(ＰＮ１)および(ＰＮ２)である。さらに詳しく言うと、シャフト１２Ａ,１３Ａは、その端部において、少なくとも部分的に中空であるので、各ピン(ＰＮ１)および(ＰＮ２)は対応するシャフト１２Ａ,１３Ａの対応するシート内に挿入され、(既に説明したような)そのセンタリング、ならびに軸線(Ｙ１),(Ｙ２)を中心としかつそれぞれの矢印(Ｒ１),(Ｒ２)に従うその回転が可能となる。
濾過穿孔壁１８および圧密化チャンバー１９からなるアセンブリは、上側フランジ１５に形成された開口２２で終端をなしている。この開口２２の幅は、デバイス１１の断面(ＳＴ)のそれと等しい。
(矢印(Ｆ２)に従って；図３)外部に向かって上側開口２２から垂直に放出されるのが、乾燥状態の分離させられた固形物である。
本発明の第１の有利な実施形態においては、その圧密化を完了させる圧密化チャンバー１９内の実質的に乾燥状態の物質に作用するのは重力それ自体であるので、開口２２はいかなるタイプの抵抗要素も備えておらず、それゆえ開口２２を出て行くとき、物質は許容可能な程度まで脱水される。
すなわち、分離させられた固形物の圧密化は実質的に圧密化チャンバー１９内で行われるが、ここで、分離させられた固形物の圧密化は、少なくとも部分的に、分離させられた固形物それ自体への重力によって達成できる。
さらに詳しく言うと、圧密化チャンバー１９は、下側部分１９Ａ(ふるい分け壁を提供し、したがって通常の方式で液体をさらに吸い出すように構成されている)と、分離させられた固形物の実際の加圧が生じる無開口(すなわち、ふるいのない)壁上側部分１９Ｂとを備えている。圧密化チャンバー１９のいずれの部分１９Ａ,１９Ｂも螺旋１２＊,１３＊を持たないことに留意されたい。
本発明に係る方式においては、圧密化チャンバー１９の高さ(Ｈ１)(図３)を変更することによって、分離させられた固形物の脱水の程度を変更することが可能であることが判明した。
すなわち、圧密化チャンバー１９の高さ(Ｈ１)が増大するとき、中に存在する生成物量はその結果として増大する。したがって、(Ｈ１)の増大によって、半固形物質の柱によって加えられる力はより強くなり、したがって、柱それ自体の中の分離させられた固形物の脱水の程度もさらに高くなる。
したがって、高さ(Ｈ１)は、脱水される物質に依存して選択でき、すなわち非常に流動性の高いスラリーの場合には、高さ(Ｈ１)は、所望の脱水度合い、および、いわゆる「固形プラグ」の形成を実現するために増大させる必要がある。
本明細書では、「固形プラグ」との用語は、脱水流出物中に含まれかつ約７０％の残留水分を有する固形部分を意味する。すなわち、「固形プラグ」は、筒状ふるい分けデバイス１１内で垂直方向に生じる経路(輸送、離水、圧密化)の間に形成される最終固形生成物である。したがって、「固形プラグ」は、固液分離プロセスの最終帰結でありかつ生成物固形部分であり(流入するのは単なる流出物である)、そして、ふるい分け壁に対する圧力、製品の垂直輸送、そしてデバイス１１の上側端部に集積する製品それ自体の重量の結果として形成される。
先の理由から、プラント１０は、有利なことには、その高さ(Ｈ１)が、スラリー中の液体の量の値に依存して変更可能である圧密化チャンバー１９を備えることができる。
さらに、ふるい分けのない専ら効果的な加圧のエリア(部分１９Ｂ)と、ふるい分けの代わりに設けられる流体の加圧・吸い出しエリア(部分１９Ａ)とのバランスをとるために、所望の加圧効果がまた、(高さ(Ｈ２)の)部分１９Ａの、そして(高さ(Ｈ３)の)部分１９Ｂの、そして(全高(Ｈ１)の)圧密化チャンバー１９の相対的な高さを適切に調整することで達成可能である。
図示していない、さらなる実施形態では、圧密化チャンバー１９の高さ(Ｈ１)は、手動式手段を用いてオペレーターによって、テレスコープ式に調整可能である。
だが、デバイス１１に流入するスラリー液状成分をより多くすべきである場合、過度に高さのある圧密化チャンバー１９を提供する必要性を回避するために、抵抗要素４０(図１、図２、図３に大まかに、そして図５、図６、図７に詳しく示す)を採用することができる。
特に、図５に示すように、抵抗要素４０は、互いに向き合う二つの同一の反対圧力デバイス４１,４２を備える。
抵抗要素４０は、開口２２からの輸送中の物質の全てに同時に作用し、その大きさは、既に述べたように、デバイス１１の断面(ＳＴ)のそれと実質的に等しい、という事実にも留意すべきである。
反対圧力デバイス４１は、互いに隣接する複数のセグメント４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆを備える。セグメント４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃの自由端部に対応して予測されるのは、使用時にシャフト１２Ａの周長の半分を取り囲むよう構成されたキャビティ４１Ｇである。同様に、セグメント４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆの自由端部に対応して、使用時にシャフト１３の周長の半分を取り囲むよう構成されたキャビティ４１Ｈが設けられる。全てのセグメント４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆは、複数のシート(ＳＤ)を備えた共通エッジ５１から突出しており、そのそれぞれは、上側端部フランジ１５に対して反対圧力デバイス４１を取り付けるための個々のスクリューを、使用時に、収容するよう構成される。やはり図５に示すように、各セグメント４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆは、スペース(ＳＰ)によって各隣接セグメントから分離させられている。このスペース(ＳＰ)は各セグメント４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆが他のセグメントから独立してエッジ５１の周りで撓むことを可能とするが、これは、圧密化チャンバー１９を出て行く固形物質のスラストの作用にさらされたとき、ヒンジとして機能する。
反対圧力デバイス４２は反対圧力デバイス４１と同一であるので、反対圧力デバイス４２に対しては、反対圧力デバイス４１に対して先になされた同じ観察を適用可能である。特に、セグメント４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２Ｄ,４２Ｅ,４２Ｆ(今度はエッジ５２から突出する)、キャビティ４２Ｇ,４２Ｈ、シート(ＳＤ)およびスペース(ＳＰ)は、反対圧力デバイス４１に属する対応する要素に関して先に説明した同一の特徴を有する。
明らかに、使用時、反対圧力デバイス４１,４２は、互いに並んだ状態で設けられ(図１)、この結果、キャビティ４１Ｇ,４２Ｇおよび４１Ｈ,４２Ｈの各対は、個々に、対応するシャフト１２Ａ,１３Ａを取り囲む。
図６にさらに詳しく示すように、各反対圧力デバイス４１,４２は、必須ではないが有利なことには、(たとえば、スプリング鋼、あるいは使用に好適なプラスチック素材で形成された)それぞれの弾性層(ＬＭ)をその中に含む、適切な形状とされかつカットされた、変形可能なプラスチックシート(ＰＤ)を備え、この形状は、実質的に、セグメント４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆおよびエッジ５１、そして、セグメント４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２Ｄ,４２Ｅ,４２Ｆおよびエッジ５２のグループの形状を再現する。上記弾性層(ＬＭ)は、実質的に、変形可能なプラスチックシート(ＰＤ)が存在する平面と平行な平面内に存在し、かつ、やはり図５にハッチング線で示されている。
図７においては、別な実施形態が示されており、ここでは、単一層(ＬＭ)の代わりに、二つの層(ＬＭ＊)および(ＬＭ＊＊)が設けられており、これは、材質および厚みに関して、互いに同じでも異なっていもよい。さらに、各層(ＬＭ＊)および(ＬＭ＊＊)は、互いに等しいかあるいは互いに異なるセクションから構成でき、この結果、各セグメント４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆ,４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２Ｄ,４２Ｅ,４２Ｆは、開口２２から出て行く物質のさまざまな応力因子により良好に応答することができる(図３)。すなわち、セグメント４１Ｆが、たとえば、セグメント４１Ｃおよび４１Ｄ間で排出物質に対して、排出物質へのより大きな圧縮力の配分を伝達しなければならない場合が存在するであろう。この場合、製造業者は、ユーザーに、特別に設計された抵抗要素４０を提供でき、ここで、セグメント４１Ｆは二つの層(ＬＭ＊),(ＬＭ＊＊)を備え、一方、各セグメント４１Ｃ,４１Ｄはただ一つの層(ＬＭ＊)を内部に備える。同じ効果は、非均一な厚みを備えた層あるいはセグメントからセグメントへと推移する、さまざまな抵抗特性を有する層を選択することによって明らかに実現できる。
購入者要求に応じて、このプラント１０は、したがって、処理される物質に基づいて、さまざまな対応能力を有する複数の抵抗要素を備えるセットを備えることができる。
すなわち、ある非常に水分を含んだ生成物を脱水するために、より高い反対圧力を必要とすることをユーザーが理解した場合、たとえば単一の層を有する第１の要素(図６)を、その代わりに二つの層の利用をもたらす第２の抵抗要素(図７)で置き換えることができる。明らかに、二つ以上の層を有する抵抗要素を考えることもできる。
特に、図１に示すように、筒状ふるい分けデバイス１１は、実質的に引き伸ばされた楕円形状の軸線(Ｘ)に対する横断面を有し、一方、各前進・押し込み要素１２,１３は、実質的に円形断面を有する、それぞれのシート２３,２４(図３)内に収容される。
二つのシート２３,２４は、実質的に円形状でありかつカスプ２５において互いに交差する濾過穿孔壁１８の一部分である。
図３にはプラント１０の長手方向断面が示されているので、図３では認識できない(長尺なカスプ要素２５と対向する)第２のカスプ要素も存在することは明らかである。
シート２３,２４は、有利なことには、実質的に円形状を呈する必要があり、この結果、濾過穿孔壁１８には、前進・押し込み要素１２,１３の回転の間、螺旋１２＊,１３＊のエッジが接触する。
さらに、濾過穿孔壁１８の少なくとも一部は外側スリーブ２１によって取り囲まれており、その内壁は、穿孔フィルター壁１８と共に、穿孔フィルター壁１８それ自体に、そして部分１９Ａに存在する孔によって実現される作用による分離された固形物からのその分離の後の液状部分のみの、開口(ＯＰＮ)を通る環状放出チャネル２６を形成している。
濾過穿孔壁１８の下側部分は、サイフォン装置３０(図３)と、機械的にかつ流体的に接続された開口２７を備える。
上記サイフォン装置３０は、今度は、必須ではないが好ましくはエルボー形状の接続ダクト３１を備えており、その上側端部３１Ａは補償チャンバー３２内で終端をなしている。この補償チャンバー３２は、公知の様式で、同補償チャンバー３２を大気圧へと戻すよう構成されたガス抜きチューブ(ＤＳＧ)(図３、図４)を備える。
補償チャンバー３２に対して固定されているのは、(矢印(Ｆ３)に従った)スラリーの主供給ダクト３３の一端および付加的オーバーフローダクト３４の一端であり、補償チャンバー３２における、その入口は参照数字３５で示されている。したがって、過剰な量のスラリーは、(水平矢印(Ｆ４)(図１)に従って)口３５およびオーバーフローダクト３４を経て吸い出される。
図３に示すように、補償チャンバー３２は、上側端部３２Ａおよび下側端部３２Ｂにおいて開放されたボックス形状であり、そのそれぞれは、個々のフランジ３６Ａ,３６Ｂを備える。
やはり図３に示すように、主供給ダクト３３の自由端部３３Ａに対して結合されているのが対応するフランジ３３Ｂであり、接続ダクト３１の自由端部３１Ａについても同様に、それぞれのフランジ３１Ｂを備える。
フランジ３３Ｂ上には、それに垂直な脱ガスチューブ(ＤＳＧ)が固定され、さらに補償チャンバー３２内で終わっており、同補償チャンバー３２を大気圧で常時維持することにも留意されたい。
使用時、フランジ３３Ｂは、フランジ３６Ａ上で支持され、かつ、それに対して、個々のナットを備えたボルト(ＢＬ１)によって固定される。同様に、フランジ３２Ｂはフランジ３６Ｂ上で支持される。二つのフランジ３２Ｂ,３６Ｂの相互固定は、個々のナットを備えたボルト(ＢＬ２)によって実施される。
サイフォン装置３０によって発揮される機能は特に重要なものである。
実際、サイフォン装置３０の存在によって、デバイス１１に向かうスラリーのオーバーフロー供給が抑止され、そしてそのように作用することで、スラリー自体の正常な供給が実現される。言うまでもなく、デバイス１１に向かうスラリーの一定供給は、(矢印(Ｆ１)に従った)デバイス１１自体の横断の間、スラリーの効果的な濾過を実現するのを助ける。
サイフォン装置３０の別な独特の特徴は、グラウンド(ＧＲ)に対してオーバーフローダクト３４の中心(Ｃ１)の高さ(Ｈ４＊)(図３)を適切に調整することで、圧密化チャンバー３２それ自体の中に存在するスラリーの自由表面(ＰＬ)の高さ(Ｈ５＊)もまた制御可能であるということである。
したがって、公知の「連通管の原理」のために、自由表面(ＰＬ)の高さ(Ｈ５＊)(図３)はまた、濾過穿孔壁１８内のスラリーの、そして環状放出チャネル２６内の液体のみの自由表面(ＳＳ２＊)の最大高さである。
同様に、二つの表面(ＳＳ１)(ＳＳ２＊)は、高さ(Ｈ６＊)(図３)の滴下チャンバー１９０を画定するが、ここで、スラリーは、圧密化チャンバー１９に流入する前に予備脱水を受ける。
このようにして、サイフォン装置３０は、開口２２からの流体の起こり得るあふれ出しおよび排出からのデバイス１１の安全機構として機能することは別として、たとえば、滴下チャンバー１９０の高さ(Ｈ６)を調整するために利用することもできる。
サイフォン装置３０の利点を要約すると以下のとおりである。
(Ａ)生成物の最適排出
(Ｂ)セクション１９内に形成されるプラグが濡れないことを可能とする、あるレベルの保証。ここで、それを流出物が越えられないレベルを規定するために連通管の原理が使用される。
(Ａ)生成物の最適排出
(Ｂ)セクション１９内に形成されるプラグが濡れないことを可能とする、あるレベルの保証。ここで、それを流出物が越えられないレベルを規定するために連通管の原理が使用される。
すなわち、図４に示すように、高さ(Ｈ６)が増大し、滴下チャンバー１９０の値(Ｈ６＊＊)をそれが呈することを可能とし、たとえば中心(Ｃ１)(これは、今、(Ｈ４＊)よりも低い高さ(Ｈ４＊＊)を有する)を降下させ、したがって(グラウンド(ＧＲ)に対する自由表面(ＰＬ)の高さ(Ｈ５)(これは(Ｈ５＊＊)となる))を減少させる場合、圧密化チャンバー１９の部分１９Ａに到達する物質は、「連通管の原理」によってより乾燥した状態であり、そしてスラリーのより水分を含んだ部分は下の方に留まり、そして滴下チャンバー１９０への途上にあるスラリーそれ自体は、脱水のためにより多くの時間を要した。
さらに、滴下チャンバー１９０を横断する間、物質が濾過穿孔壁１８を経て流体を失い、かつ、その間、輸送状態の物質に接する圧密化チャンバー１９内で螺旋１２＊,１３＊によって振り動かされる場合、上向きの押し込みのみが、それが振り動かされることなく実施されることに留意されたい。これによって、圧密化チャンバー１９それ自体内で上記固形プラグの組成のために理想的な状態を創出することができる。
プラントが静止している間に個々のボルト(ＢＬ１),(ＢＬ２)からナットを単に緩め、二つのフランジ３３Ｂ,３１Ｂ間に形成されたスペースから補償チャンバーを水平に引っ張り(矢印(ＦＦ))、そして補償チャンバー３２を転倒させ(明らかにフランジ３３Ｂおよび３１Ｂ間に含まれるスペース内への補償チャンバー３２の再挿入の後)フランジ３３Ｂを今回はフランジ３６Ｂの上に載せ、そしてフランジ３２Ｂをフランジ３６Ａに対して押し付けるだけで、グラウンド(ＧＲ)に対してオーバーフローダクト３４の中心(Ｃ１)の高さ(Ｈ４)を非常に簡単に変更できることに留意されたい。フランジ３３Ｂ,３６Ｂ、そして３２Ｂ,３６Ａの二つの対は、それぞれ、ボルトＶＴ１およびボルトＶＴ２によって(それぞれのナットと共に)それぞれ一つに保持される。
したがって、本発明によれば、単一の圧密化チャンバー３２によって、したがって滴下チャンバー１９０の高さ(Ｈ６)の値(すなわち：(Ｈ６＊)、そして(Ｈ６＊＊))を特定するために(Ｈ５)の少なくとも二つの値(すなわち：(Ｈ５＊)および(Ｈ５＊＊))を単なる転倒によって実現することができる。上記高さ(Ｈ６)は、既に述べたように、プラント１０が運転を始める前に、処理されるスラリーのタイプに依存して、プラント技術者によって固定される。スラリーそれ自体がかなり乾燥している場合、図３に示すように、高さ(Ｈ６)は低い値を有するであろうし、一方、混合物が全く液状である場合、高さ(Ｈ６)は相応に増大させるべきである(図４)。
圧密化チャンバー３２の同じ全体寸法のために、圧密化チャンバー３２それ自体の中心(Ｃ２)に対する上記中心(Ｃ１)の偏心率(ＥＣＣ)によって、ある役割が果たされることにも留意されたい。すなわち、フランジ３１Ｂおよび３３Ｂ間の距離が同じままである場合でさえ、異なる偏心率(ＥＣＣ)を有する新しい圧密化チャンバー３２を選択することによって高さ(Ｈ４)を変更することが可能である。
本発明の範囲内で、サイフォン装置の代替バージョン(図示せず)を利用でき、このものでは、圧密化チャンバーの壁の上に、たとえば、異なる高さで配置された三つの作動可能なハッチが存在する。(明らかに、他の二つのハッチを閉じたままで)あるハッチを開放し、そしてそれに対してオーバーフローダクトを掛止することで、グラウンドに対する自由表面の高さを変更可能である。
使用時、(矢印(Ｆ３)に従って)ダクト３３から送り込まれるスラリーは、上から圧密化チャンバー３２内に流入する。過剰なスラリーの可能な部分は(矢印(Ｆ４)に従って)オーバーフローダクト３４を経て吸い出され、一方、残りの部分は、開口２７に向かって、そして濾過穿孔壁１８(図３)の内部に流れる。
ダクト３４を経て吸い出される過剰なスラリーの一部は、(図示していない手段によって)再循環させられ、そして供給ダクト３３へと戻るように送られる。
スラリーは、続いて、押し込み要素１２,１３の第１の螺旋１２＊,１３＊間に捕らえられ、そして垂直矢印(Ｆ１)に従って上昇させられる。
結論を言うと、サイフォン装置３０は、補償チャンバー３２内の少なくとも一つの垂直区間をたどる生成物経路を有し、かつ、水平オーバーフローダクト３４を有する「Ｕ」字形連通管の原理を利用し、これによって、筒状ふるい分けデバイス１１内の生成物のレベルが圧密化チャンバー１９を越えることが生じなくなる。
本発明のスラリー対象物のためのアルキメデス・スクリュー分離デバイスの主要な利点は以下の点に要約される。
・押し込み要素の少なくとも一つの対の存在によるスラリーの液相および固相間の良好な分離
・二つの螺旋が互いに結合されており、そのそれぞれは、輸送状態にあるスラリーの破砕、均質化および摺り付け作用だけでなく、おそらくは、他方の螺旋および他方のシャフトのクリーニング作用を発揮する。すなわち、本発明を適用することで、螺旋およびシャフトの最適な「自己クリーニング」がなされ、これによって、たとえば螺旋と穿孔壁との間にあるいは螺旋それ自体の段内に形成され得る固形物質の「ブリッジ」を除去するためにプラントを停止させる必要がなくなる。
・圧密化チャンバーの高さを調整することで、輸送状態にある物質の自己圧密化重力の変更が可能である。
・グラウンドに対してサイフォン装置のオーバーフローダクトの中心の高さを調整することで、そこから(圧密化チャンバー内で)固形プラグが形状をなす半固形コラムの滴下チャンバーの高さを制御することも可能である。
・それを経てスラリーの過剰な部分が放出されるサイフォン装置により、筒状ふるい分けデバイスへの規則的かつ一定の供給がなされ、したがって生成物のオーバーフローが回避される。
・押し込み要素の少なくとも一つの対の存在によるスラリーの液相および固相間の良好な分離
・二つの螺旋が互いに結合されており、そのそれぞれは、輸送状態にあるスラリーの破砕、均質化および摺り付け作用だけでなく、おそらくは、他方の螺旋および他方のシャフトのクリーニング作用を発揮する。すなわち、本発明を適用することで、螺旋およびシャフトの最適な「自己クリーニング」がなされ、これによって、たとえば螺旋と穿孔壁との間にあるいは螺旋それ自体の段内に形成され得る固形物質の「ブリッジ」を除去するためにプラントを停止させる必要がなくなる。
・圧密化チャンバーの高さを調整することで、輸送状態にある物質の自己圧密化重力の変更が可能である。
・グラウンドに対してサイフォン装置のオーバーフローダクトの中心の高さを調整することで、そこから(圧密化チャンバー内で)固形プラグが形状をなす半固形コラムの滴下チャンバーの高さを制御することも可能である。
・それを経てスラリーの過剰な部分が放出されるサイフォン装置により、筒状ふるい分けデバイスへの規則的かつ一定の供給がなされ、したがって生成物のオーバーフローが回避される。
ＢＬ１ ボルト
ＢＬ２ ボルト
ＤＳＧ ガス抜きチューブ
ＧＭ モーターアセンブリ
ＧＲ グラウンド
ＬＭ 弾性層
ＭＭ 電気モーター
ＮＲＶ 垂直メタルリブ
ＯＰＮ 開口
ＰＤ プラスチックシート
ＰＮ１,ＰＮ２ センタリングピン
ＲＤＴ 減速機
ＳＤ シート
ＳＰ スペース
ＳＴＲ 支持構造体
１０ プラント
１１ 筒状ふるい分けデバイス
１２,１３ 前進・押し込み要素
１２Ａ,１３Ａ シャフト
１２＊,１３＊ 螺旋
１４ 下側端部フランジ
１５ 上側端部フランジ
１６,１７ 中間フランジ
１８ 濾過穿孔壁
１９ 圧密化チャンバー
２１ 外側スリーブ
２２ 開口
２３,２４ シート
２５ カスプ
２７ 開口
３０ サイフォン装置
３１ 接続ダクト
３１Ａ 自由端部
３１Ｂ フランジ
３２ 補償チャンバー
３３Ａ 自由端部
３３Ｂ フランジ
３３ 主供給ダクト
３４ 付加的オーバーフローダクト
３６Ａ,３６Ｂ フランジ
４０ 抵抗要素
４１,４２ 反対圧力デバイス
４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆ セグメント
４１Ｇ,４１Ｈ キャビティ
４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２Ｄ,４２Ｅ,４２Ｆ セグメント
４２Ｇ,４２Ｈ キャビティ
５１ 共通エッジ
５２ エッジ
１９０ 滴下チャンバー
ＢＬ２ ボルト
ＤＳＧ ガス抜きチューブ
ＧＭ モーターアセンブリ
ＧＲ グラウンド
ＬＭ 弾性層
ＭＭ 電気モーター
ＮＲＶ 垂直メタルリブ
ＯＰＮ 開口
ＰＤ プラスチックシート
ＰＮ１,ＰＮ２ センタリングピン
ＲＤＴ 減速機
ＳＤ シート
ＳＰ スペース
ＳＴＲ 支持構造体
１０ プラント
１１ 筒状ふるい分けデバイス
１２,１３ 前進・押し込み要素
１２Ａ,１３Ａ シャフト
１２＊,１３＊ 螺旋
１４ 下側端部フランジ
１５ 上側端部フランジ
１６,１７ 中間フランジ
１８ 濾過穿孔壁
１９ 圧密化チャンバー
２１ 外側スリーブ
２２ 開口
２３,２４ シート
２５ カスプ
２７ 開口
３０ サイフォン装置
３１ 接続ダクト
３１Ａ 自由端部
３１Ｂ フランジ
３２ 補償チャンバー
３３Ａ 自由端部
３３Ｂ フランジ
３３ 主供給ダクト
３４ 付加的オーバーフローダクト
３６Ａ,３６Ｂ フランジ
４０ 抵抗要素
４１,４２ 反対圧力デバイス
４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆ セグメント
４１Ｇ,４１Ｈ キャビティ
４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２Ｄ,４２Ｅ,４２Ｆ セグメント
４２Ｇ,４２Ｈ キャビティ
５１ 共通エッジ
５２ エッジ
１９０ 滴下チャンバー
Claims (9)
- スラリーを分離させるためのアルキメデス・スクリュープラント(１０)であって、このプラント(１０)は、
筒状ふるい分けデバイス(１１)であって、垂直軸線(Ｘ)を有し、螺旋(１２＊,１３＊)を備えた垂直押し込み手段(１２,１３)をその中に収容する濾過穿孔壁(１８)を備え、前記垂直押し込み手段(１２,１３)は、垂直にスラリーを移動させかつスラリーを圧縮することができ、前記垂直押し込み手段(１２,１３)は、実質的に互いに噛み合うアルキメデス・スクリュー(オーガー)に実質的に適合された少なくとも二つの押し込み要素(１２,１３)を備える筒状ふるい分けデバイス(１１)と、
スラリー供給デバイス(３１)と、
固形部分からのその分離の後の液状部分のための排出デバイス(２１)であって、分離は実質的に前記筒状ふるい分けデバイス(１１)内で生じる排出デバイス(２１)と、
前記液状部分からのその分離の後の実質的に乾燥状態の分離された固形物のための排出デバイス(１９,２２)であって、分離は実質的に前記筒状ふるい分けデバイス(１１)内で生じ、圧密化された生成物は垂直に放出される(Ｆ２) 排出デバイス(１９,２２)と、を備え、
プラント(１０)は、
前記筒状ふるい分けデバイス(１１)が、その内部に、そこで生成物の固形プラグが形成される、分離された固形物の上側圧密化チャンバー(１９)を備え、前記上側圧密化チャンバー(１９)の少なくとも第１の部分(１９Ｂ)は前記押し込み要素(１２,１３)および前記濾過穿孔壁(１８)を有しておらず、かつ、
前記筒状ふるい分けデバイス(１１)は、分離させられた固形物のための上側排出開口(２２)を有し、前記上側排出開口(２２)は、生成物の前記固形プラグを形成するための抵抗要素(４０)を備えることを特徴とするアルキメデス・スクリュープラント(１０)。 - 前記上側排出開口(２２)のサイズは、前記筒状ふるい分けデバイス(１１)の断面(ＳＴ)のサイズと実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載のプラント(１０)。
- 前記上側圧密化チャンバー(１９)全体は、前記押し込み要素(１２,１３)を備えておらず、前記上側圧密化チャンバー(１９)の少なくとも第２の部分(１９Ａ)は前記濾過穿孔壁(１８)を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラント(１０)。
- 前記抵抗要素(４０)は少なくとも一つの反対圧力デバイス(４１,４２)を備え、当該デバイスは、共通エッジ(５１,５２)に対して取り付けられかつ前記上側圧密化チャンバー(１９)を出て行く前記固形物からの押圧作用を受けたとき互いに別個に自由に撓むことができる複数の隣接セグメント(４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆ,４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２Ｄ,４２Ｅ,４２Ｆ)を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラント(１０)。
- 前記少なくとも一つの反対圧力デバイス(４１,４２)は変形可能なシート(ＰＤ)を備え、これは、少なくとも一つのそれぞれの弾性層(ＬＭ,ＬＭ＊,ＬＭ＊＊)を内部的に収容していることを特徴とする請求項４に記載のプラント(１０)。
- 少なくとも一つのそれぞれの弾性層(ＬＭ,ＬＭ＊,ＬＭ＊＊)の形状は、前記少なくとも一つの反対圧力デバイス(４１,４２)の形状を実質的に再現することを特徴とする請求項５に記載のプラント(１０)。
- 前記抵抗要素(４０)は、互いに並列状態の少なくとも二つの反対圧力デバイス(４１,４２)を備えることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のプラント(１０)。
- 前記少なくとも一つの反対圧力デバイス(４１,４２)は、素材および厚みの両方に関して互いに等しいか、あるいは互いに異なる少なくとも二つの層(ＬＭ＊ ＬＭ＊＊)を備えることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載のプラント(１０)。
- 各層(ＬＭ ＬＭ＊ ＬＭ＊＊)は、各セグメント(４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃ,４１Ｄ,４１Ｅ,４１Ｆ,４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２Ｄ,４２Ｅ,４２Ｆ)が、前記上側排出開口(２２)から出て来る物質の異なる応力係数に最適に応答できるように、互いに等しいセグメントあるいは互いに異なるセグメントからなることを特徴とする請求項４ないし請求項８のいずれか１項に記載のプラント(１０)。
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