JP6088106B1 - Centrifuge - Google Patents

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Abstract

【課題】運転開始時、分離運転時、運転終了時のいずれにおいてもフィードチューブが折損してしまうのを防ぐことを可能にした遠心分離装置を提供する。【解決手段】遠心力により処理液を固液分離するボウル(3)と、前記ボウル内で分離された固形相を排出口に向けて搬送するスクリューコンベア(4)と、前記ボウル内に処理液を供給するためのフィードチューブ(5)と、を備えた遠心分離装置において、前記フィードチューブの本体部(51)を形成する主たる材質に、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いた構成とする。【選択図】図1A centrifugal separator capable of preventing a feed tube from being broken at any of an operation start, a separation operation, and an operation end. A bowl (3) for solid-liquid separation of a treatment liquid by centrifugal force, a screw conveyor (4) for conveying a solid phase separated in the bowl toward a discharge port, and a treatment liquid in the bowl In the centrifuge provided with the feed tube (5), carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is used as the main material forming the main body (51) of the feed tube. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、遠心力を利用して処理液を固液分離する遠心分離装置に関するものであり、特に、回転するボウルにフィードチューブを用いて処理液を供給する遠心分離装置に関する。   The present invention relates to a centrifuge for solid-liquid separation of a processing liquid using centrifugal force, and more particularly to a centrifuge for supplying a processing liquid to a rotating bowl using a feed tube.

遠心力を利用して固液分離を行う装置として、デカンタと称される遠心分離装置が知られている。図は、デカンタの基本構造を、概略的に示している。横型のデカンタ1は、水平軸廻りに回転するボウル11とスクリューコンベア12を備えている。 As a device for performing solid-liquid separation using centrifugal force, a centrifugal device called a decanter is known. FIG. 7 schematically shows the basic structure of the decanter. The horizontal decanter 1 includes a bowl 11 and a screw conveyor 12 that rotate about a horizontal axis.

ボウル11は、一端側又は両端が円錐形状に形成されている円筒形状体で構成されている。スクリューコンベア12は、分離された固形相を搬送するためのスクリュー羽根12aを備えた回転式の搬送手段である。スクリューコンベア12は、回転中心軸線に沿って空洞になっており、遠心分離される処理液の供給ノズルであるパイプ状のフィードチューブ13が、スクリューコンベア12と接触しないように僅かなクリアランスをもって挿入されている。フィードチューブ13の先端から吐出される処理液は、スクリューコンベア12内の空洞に供給され、遠心力の作用によって外周面に形成されている供給孔14から吐出されてボウル11内に供給される。   The bowl 11 is configured by a cylindrical body having one end side or both ends formed in a conical shape. The screw conveyor 12 is a rotary conveying means provided with screw blades 12a for conveying the separated solid phase. The screw conveyor 12 is hollow along the central axis of rotation, and a pipe-like feed tube 13 serving as a supply nozzle for the processing liquid to be centrifuged is inserted with a slight clearance so as not to contact the screw conveyor 12. ing. The processing liquid discharged from the tip of the feed tube 13 is supplied to the cavity in the screw conveyor 12, discharged from the supply hole 14 formed in the outer peripheral surface by the action of centrifugal force, and supplied into the bowl 11.

このような構成において、フィードチューブ13から処理液を連続的に供給すると共に、ボウル11を所定の回転数で回転させると、遠心力の作用によりボウル11内にて処理液が固形相と液相とに分離される。固形相は、スクリューコンベア12によってボウル11の一端側に向けて搬送され、円錐形状となっている部分で液相から離脱して、固形相出口15を介して排出される。一方、液相(分離液)は、反対側の液相出口16から溢流して排出される。   In such a configuration, when the processing liquid is continuously supplied from the feed tube 13 and the bowl 11 is rotated at a predetermined rotational speed, the processing liquid is solidified into the liquid phase in the bowl 11 by the action of centrifugal force. And separated. The solid phase is conveyed toward one end side of the bowl 11 by the screw conveyor 12, separated from the liquid phase at the conical portion, and discharged through the solid phase outlet 15. On the other hand, the liquid phase (separated liquid) overflows from the opposite liquid phase outlet 16 and is discharged.

固液分離を行うために必要な遠心力を処理液に付与するときのボウル11の回転数(すなわち、「分離運転時」の回転数)は、処理液の種類や濃度などによって適宜調整され得るが、一例として、500〜8000rpmの範囲内で選択される所定の回転数に制御される。   The number of rotations of the bowl 11 when the centrifugal force necessary for performing solid-liquid separation is applied to the processing liquid (that is, the number of rotations during “separation operation”) can be adjusted as appropriate depending on the type and concentration of the processing liquid. However, as an example, it is controlled to a predetermined rotational speed selected within a range of 500 to 8000 rpm.

ところで、上記構成の横型のデカンタ1を運転していると、ステンレス等の金属で製作したフィードチューブ13が折損することがある。表面に部分的な欠損や亀裂が生じるに止まらず、途中で完全にフィードチューブが折損してしまうのである。フィードチューブ13の折損は、運転開始時にボウル11の回転数を上げているときや運転終了時にボウル11の回転数を下げているときに起こりやすい傾向にあるが、分離運転時においても起こり得る場合がある。フィードチューブ13が折れてしまうと、交換のため、一時運転不能になってしまう。さらに、フィードチューブ13は、前述のように金属で製作されており、交換作業の負担も大きい。   By the way, when the horizontal decanter 1 having the above configuration is operated, the feed tube 13 made of metal such as stainless steel may be broken. Not only partial defects or cracks occur on the surface, but the feed tube is completely broken along the way. The breakage of the feed tube 13 tends to occur when the rotation speed of the bowl 11 is increased at the start of operation or when the rotation speed of the bowl 11 is decreased at the end of the operation, but can also occur during the separation operation. There is. If the feed tube 13 is broken, the temporary operation becomes impossible for replacement. Furthermore, the feed tube 13 is made of metal as described above, and the burden of replacement work is large.

特表平10−512799号公報Japanese National Patent Publication No. 10-512799 特表2012−529360号公報Special table 2012-529360 gazette

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、運転開始時、分離運転時、運転終了時のいずれにおいてもフィードチューブが折損してしまうのを防ぐことを可能にした遠心分離装置を提供することにある。   The present invention has been made based on such circumstances, and the object thereof is to prevent the feed tube from being broken at any of the start of operation, the separation operation, and the end of operation. An object of the present invention is to provide a centrifugal separator.

本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
(1)本発明の遠心分離装置は、遠心力により処理液を固液分離するボウルと、前記ボウル内で分離された固体相を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウル内に処理液を供給するためのフィードチューブと、を備えた遠心分離装置において、前記フィードチューブの本体部を形成する主たる材質に、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いたことを特徴とする。「本体部を形成する主たる材質に、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いる」とは、本体部を炭素繊維強化プラスチック(CFRP)のみで形成した構成、さらに付加的に他の材質で形成した部材(例えば、内周管やコーティング材など)を設けた構成、或いは、本体部を成形する炭素繊維強化プラスチック材料自体に他の材料を混合等により付加する構成も含まれる。遠心分離装置は、ボウルが水平軸廻りに回転する横型であってもよく、鉛直軸廻りに回転する竪型であってもよい。
(2)前記フィードチューブは、好ましい一例として、前記処理液が流れる流路と、該処理液が流れる流路とは別に洗浄液及び/又は薬液が流れる流路が形成された構成とすることができる。
The gist of the present invention is as follows.
(1) The centrifugal separator according to the present invention includes a bowl for solid-liquid separation of the treatment liquid by centrifugal force, a screw conveyor for conveying the solid phase separated in the bowl toward the discharge port, and a treatment in the bowl. A centrifuge provided with a feed tube for supplying a liquid is characterized in that carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is used as a main material forming the main body of the feed tube. “Use of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) as the main material for forming the main body” means that the main body is formed of only carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and additionally, a member formed of other materials. A configuration in which (for example, an inner peripheral tube or a coating material) is provided, or a configuration in which another material is added to the carbon fiber reinforced plastic material itself for forming the main body portion by mixing or the like is also included. The centrifuge may be a horizontal type in which the bowl rotates about a horizontal axis, or may be a vertical type in which the bowl rotates about a vertical axis.
(2) As a preferred example, the feed tube may be configured such that a flow path through which the processing liquid flows and a flow path through which a cleaning liquid and / or a chemical liquid flow are formed separately from the flow path through which the processing liquid flows. .

本発明によれば、フィードチューブによって処理液を供給する遠心分離装置において、フィードチューブの本体部を形成する主たる材質に、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いたことにより、該フィードチューブは、強度が高く、加振力に対して先端部の振幅が小さく、さらに加振力に対して減衰性が優れているので、運転開始時にボウルの回転数を上げていく過程、処理液を固液分離する分離運転時、及び運転停止時にボウルの回転数を下げていく過程のいずれにおいても、フィードチューブが折損してしまうのを防ぐことができる。   According to the present invention, in the centrifugal separator that supplies the processing liquid through the feed tube, the main material forming the main body portion of the feed tube is carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Is high, the amplitude of the tip is small with respect to the excitation force, and the damping property is excellent with respect to the excitation force. It is possible to prevent the feed tube from being broken in both of the separation operation and the process of lowering the rotation speed of the bowl when the operation is stopped.

さらに、フィードチューブの好ましい変形例として、前記処理液が流れる流路と、該処理液が流れる流路とは別に洗浄液及び/又は薬液が流れる流路が形成された構成とすれば、洗浄液や薬液などの機能液を必要とする種類の遠心分離装置に対しても、該フィードチューブを適用可能とすることができる。   Further, as a preferred modification of the feed tube, if the flow path through which the processing liquid flows and the flow path through which the cleaning liquid and / or the chemical liquid flow are formed separately from the flow path through which the processing liquid flows, the cleaning liquid and the chemical liquid The feed tube can also be applied to a type of centrifugal separator that requires a functional fluid such as the above.

本発明の好ましい第1実施形態に従う遠心分離装置の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a centrifugal separator according to a first preferred embodiment of the present invention. 上記遠心分離装置のフィードチューブを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the feed tube of the said centrifuge. 遠心分離装置の周波数と振動変位を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the frequency and vibration displacement of a centrifuge. 遠心分離装置の周波数と振動変位を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the frequency and vibration displacement of a centrifuge. フィードチューブの減衰特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the attenuation | damping characteristic of a feed tube. 上記フィードチューブの変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of the said feed tube. 遠心分離装置の基本構成を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the basic composition of a centrifuge.

以下、本発明の好ましい実施形態に従う遠心分離装置について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。   Hereinafter, a centrifugal separator according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical scope of the present invention is not construed as being limited by the embodiments described below.

(第1実施形態)
本実施形態のデカンタ1は、図1に示すように、固形相出口20と液相出口21が下面側に形成されているケーシング2と、ケーシング内に配置されたボウル3と、ボウル3内で遠心分離された固形相を搬送するスクリューコンベア4と、遠心分離する処理液をボウル3内に供給するための供給ノズルであるパイプ状のフィードチューブ5を備えている。ボウル3は、例えばケーシング2の外部に配置されるベアリング等の軸受機構22によって、その両軸が支持されている。さらにスクリューコンベア4は、コンベアベアリング等の軸受機構23によって、その両軸が支持されている。なお、符号24は、ケーシング2内の空間を区画する仕切壁である。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the decanter 1 of the present embodiment includes a casing 2 in which a solid phase outlet 20 and a liquid phase outlet 21 are formed on the lower surface side, a bowl 3 disposed in the casing, and a bowl 3. The screw conveyor 4 which conveys the centrifuged solid phase, and the pipe-shaped feed tube 5 which is a supply nozzle for supplying the process liquid to be centrifuged into the bowl 3 are provided. Both axes of the bowl 3 are supported by a bearing mechanism 22 such as a bearing disposed outside the casing 2. Further, the screw conveyor 4 is supported at both shafts by a bearing mechanism 23 such as a conveyor bearing. Reference numeral 24 denotes a partition wall that partitions the space in the casing 2.

そして、駆動機構である主モーター25の動力が回転ベルト25aを介してボウル3側のプーリー25bに伝達されると、ボウル3が回転し、さらに差速発生装置であるギアボックス26及びスプラインシャフト26aを通じてスクリューコンベア4に回転動力が伝達され、これによりボウル3とスクリューコンベア4とが相対的な差速をもって回転する。処理液の種類や濃度等によって適宜調整され得るが、通常運転の一例として、500〜8000rpmの範囲内で選択される所定の回転数でボウル3を回転させ、ボウル3に対して0.5〜50rpmの差速をもってスクリューコンベア4を回転させて遠心分離を行う。   When the power of the main motor 25, which is a drive mechanism, is transmitted to the pulley 25b on the bowl 3 side via the rotating belt 25a, the bowl 3 rotates, and further, the gear box 26 and the spline shaft 26a, which are differential speed generators. Rotational power is transmitted to the screw conveyor 4 through this, whereby the bowl 3 and the screw conveyor 4 rotate with a relative differential speed. Although it can be appropriately adjusted depending on the type and concentration of the treatment liquid, as an example of normal operation, the bowl 3 is rotated at a predetermined number of rotations selected within a range of 500 to 8000 rpm, and 0.5 to Centrifugation is performed by rotating the screw conveyor 4 with a differential speed of 50 rpm.

ギアボックス26には、バックドライブモーター27と称されるモーターが回転ベルト27a及びプーリー27bを介して連結されている。バックドライブモーター27は、スクリューコンベア4がボウル3よりも遅く回転するようにブレーキをかけるためのものである。ブレーキをかけることによってバックドライブモーター27に発生する回生電力は、主モーター25に供給するようにすることができる。但し、バックドライブモーター27は必ずしも設けなくともよい。   A motor called a back drive motor 27 is connected to the gear box 26 via a rotating belt 27a and a pulley 27b. The back drive motor 27 is for applying a brake so that the screw conveyor 4 rotates slower than the bowl 3. The regenerative power generated in the back drive motor 27 by applying the brake can be supplied to the main motor 25. However, the back drive motor 27 is not necessarily provided.

ボウル3は、円筒状の胴部の一端側に円錐形状部31が形成されており、他端側にはフロントハブ32と称する円盤状部材が設けられている。ボウル3の胴部は、ボウル3内に供給される処理液のプール(液溜り)部を形成する。一方、円錐形状部31は、スクリューコンベア4によって搬送される固形相が液相から離脱するビーチ部を形成しており、その端部に固形相排出口33が設けられている。フロントハブ32には、液相が溢流して排出される液相排出口34が設けられている。液相排出口34は、フロントハブ32を貫通する円形状の開口穴である。   In the bowl 3, a conical portion 31 is formed on one end side of a cylindrical body portion, and a disk-like member called a front hub 32 is provided on the other end side. The body portion of the bowl 3 forms a pool (liquid reservoir) portion of the processing liquid supplied into the bowl 3. On the other hand, the conical portion 31 forms a beach portion where the solid phase conveyed by the screw conveyor 4 is separated from the liquid phase, and a solid phase discharge port 33 is provided at an end thereof. The front hub 32 is provided with a liquid phase discharge port 34 through which the liquid phase overflows and is discharged. The liquid phase discharge port 34 is a circular opening hole that penetrates the front hub 32.

スクリューコンベア4の外周面には、固形相を搬送するためのスクリュー羽根41が螺旋状に設けられている。さらに、スクリューコンベア4の外周面には、供給孔42が設けられている。供給孔42は、スクリューコンベア4の先端側内部に形成されている液供給室43と連通している。   On the outer peripheral surface of the screw conveyor 4, screw blades 41 for conveying the solid phase are provided in a spiral shape. Further, a supply hole 42 is provided on the outer peripheral surface of the screw conveyor 4. The supply hole 42 communicates with a liquid supply chamber 43 formed inside the tip side of the screw conveyor 4.

フィードチューブ5は、回転するボウル3及びスクリューコンベア4とは接触しないようにして、液供給室43内まで接近又は挿入されている。すなわち、スクリューコンベア4の回転中心軸線に沿って該スクリューコンベア4の内部にまで延びるように配置されている。液供給室43には、供給された処理液が逆流出するのを防ぐための防液堤となる起立壁44が周方向に沿って設けられている。この起立壁44の上端とフィードチューブ5の外周面との間のクリアランスは、作図の都合で大きく図示しているが、実際には僅かな隙間となっている。一例として、1〜20mmに設定している。一方、フィードチューブ5の基端側には、例えばポンプなどの送液手段(不図示)からの配管が接続されるようになっている。送液手段によって送られてくる処理液は、フィードチューブ5の先端から液供給室43内に吐出され、さらに液供給室43内に供給された処理液は、回転するスクリューコンベア4の遠心力の作用によって供給孔42から吐出されてボウル3内に供給される。   The feed tube 5 is approached or inserted into the liquid supply chamber 43 so as not to contact the rotating bowl 3 and the screw conveyor 4. In other words, the screw conveyor 4 is disposed so as to extend into the screw conveyor 4 along the rotation center axis. In the liquid supply chamber 43, an upright wall 44 is provided along the circumferential direction as a liquid barrier to prevent the supplied processing liquid from flowing backward. The clearance between the upper end of the upright wall 44 and the outer peripheral surface of the feed tube 5 is greatly illustrated for the convenience of drawing, but is actually a slight gap. As an example, it is set to 1 to 20 mm. On the other hand, a pipe from liquid supply means (not shown) such as a pump is connected to the proximal end side of the feed tube 5. The processing liquid sent by the liquid feeding means is discharged into the liquid supply chamber 43 from the tip of the feed tube 5, and further, the processing liquid supplied into the liquid supply chamber 43 has a centrifugal force of the rotating screw conveyor 4. By the action, it is discharged from the supply hole 42 and supplied into the bowl 3.

前述したデカンタ1の主要な構成要素は、例えば金属で製作された架台28上に設置することによって支持されている。そして、フィードチューブ5は、架台28から延びる支持部材29によって基端側が固定支持されている。すなわち、フィードチューブ5は、その基端側を片持ちされた状態で、デカンタ1に設置されている。そのため、例えばボウル3及びスクリューコンベア4が回転することによってデカンタ1に発生する振動が、支持部材29を支点にして片持ち支持されているフィードチューブ5に対する加振力として作用する。   The main components of the decanter 1 described above are supported by being installed on a gantry 28 made of, for example, metal. The feed tube 5 is fixedly supported at the base end side by a support member 29 extending from the gantry 28. That is, the feed tube 5 is installed in the decanter 1 with the base end side being cantilevered. Therefore, for example, vibration generated in the decanter 1 by the rotation of the bowl 3 and the screw conveyor 4 acts as an excitation force on the feed tube 5 that is cantilevered with the support member 29 as a fulcrum.

フィードチューブ5は、図2に示すように、スクリューコンベア4内に挿入されるパイプ状の本体部51を備えている。本体部51の長さは、デカンタ1の仕様などに応じて例えば300〜3000mmの範囲内から選択される長さに設定される。フィードチューブ5の基端部52には、ポンプ等の送液手段からの配管を接続するためのフランジ部53が設けられている。フィードチューブ5の本体部51を形成する主たる材質には、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を採用する。すなわち、本体部51を好ましくは炭素繊維強化プラスチックのみで形成してもよく、他の材質で形成した部材を付加してもよい。一例として、本体部51内を流れる処理液に対する耐食性や耐摩耗性などを高めるために、金属や樹脂などの材質で形成した内周管及び/又は外周管を配してもよく、或いは内周面及び/又は外周面にコーティングを施すようにしてもよい。また、本体部51を成形する炭素繊維強化プラスチック材料自体に他の材料を混合等により付加してもよい。基端部52も、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いて本体部51と一体的に製作してもよいが、本例では加工が比較的容易な金属で製作している。基端部52を形成する金属の好ましい一例は、ステンレスなどの金属である。   As shown in FIG. 2, the feed tube 5 includes a pipe-shaped main body 51 that is inserted into the screw conveyor 4. The length of the main body 51 is set to a length selected from the range of 300 to 3000 mm, for example, according to the specifications of the decanter 1 and the like. The base end portion 52 of the feed tube 5 is provided with a flange portion 53 for connecting a pipe from a liquid feeding means such as a pump. Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is adopted as the main material forming the main body 51 of the feed tube 5. That is, the main body 51 may be preferably formed of only carbon fiber reinforced plastic, or a member formed of another material may be added. As an example, in order to improve the corrosion resistance and wear resistance of the processing liquid flowing in the main body 51, an inner peripheral tube and / or an outer peripheral tube formed of a material such as metal or resin may be arranged, or the inner periphery The surface and / or the outer peripheral surface may be coated. Moreover, you may add another material to the carbon fiber reinforced plastic material itself which shape | molds the main-body part 51 by mixing. The base end portion 52 may also be manufactured integrally with the main body portion 51 using carbon fiber reinforced plastic (CFRP). In this example, the base end portion 52 is made of a metal that is relatively easy to process. A preferred example of the metal forming the base end portion 52 is a metal such as stainless steel.

炭素繊維強化プラスチック(CFRP)で製作される本体部51は、炭素繊維を幾重にも巻いて強度を向上させることが好ましい。一例として、フィラメントワインディング法によって炭素繊維を巻いて成型してもよく、或いは、炭素繊維強化プラスチックのプリプレグを巻いて成型するようにしてもよい。この場合、樹脂は熱可塑性を用いてもよい。また、樹脂と炭素繊維を混合し射出成形または押出成形してもよい。   The main body 51 made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is preferably rolled up with multiple layers of carbon fiber to improve strength. As an example, carbon fiber may be wound and molded by a filament winding method, or a carbon fiber reinforced plastic prepreg may be wound and molded. In this case, the resin may be thermoplastic. Alternatively, resin and carbon fiber may be mixed and injection molded or extruded.

ここで、本発明の理解を助けるために、フィードチューブ5が折損する原因の主だったものについて、図3〜図4を参照しながら説明しておく。図3は、デカンタ1の運転時に表れる周波数と振動変位を模式的に示したものである。周波数は、計算式(周波数[Hz]=回転数[rpm]/60[sec])で求めることができる。ボウル3の回転数が4000rpmの場合の周波数は67Hzである。デカンタ1に発生する振動の要因は、ボウル3とスクリューコンベア4の回転に起因するものが大きく(前述したように、スクリューコンベア4は、ボウル3と略同速で回転している)、ゆえに図3(a)に模式的に示すように、ボウル3とスクリューコンベア4の回転に起因する振幅が周波数67Hz付近に表れる。デカンタ1は、その設計仕様の一例として、振動変位が約50〜80μm以内に収まるように各構成要素(ボウル、スクリューコンベアなど)が設計・製作されている。かかる設計仕様にあっては、従来のステンレス製のフィードチューブであっても、加振力として作用する振動が小さいので先端の振れがないか或いは振れ幅が小さく、フィードチューブ5が折損することはない。   Here, in order to help the understanding of the present invention, the main cause of the breakage of the feed tube 5 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 schematically shows the frequency and vibration displacement that appear during operation of the decanter 1. The frequency can be obtained by a calculation formula (frequency [Hz] = rotational speed [rpm] / 60 [sec]). The frequency when the rotation speed of the bowl 3 is 4000 rpm is 67 Hz. The cause of the vibration generated in the decanter 1 is largely due to the rotation of the bowl 3 and the screw conveyor 4 (as described above, the screw conveyor 4 rotates at substantially the same speed as the bowl 3). As schematically shown in FIG. 3A, the amplitude resulting from the rotation of the bowl 3 and the screw conveyor 4 appears in the vicinity of a frequency of 67 Hz. As an example of the design specification of the decanter 1, each component (a bowl, a screw conveyor, etc.) is designed and manufactured so that the vibration displacement is within about 50 to 80 μm. In such a design specification, even with a conventional stainless steel feed tube, since the vibration acting as an excitation force is small, there is no vibration at the tip or the vibration width is small, and the feed tube 5 is not broken. Absent.

ところが、運転開始時にボウル3の回転数を上げていく過程において、ボウル3の回転数に対応する周波数が、ステンレス製のフィードチューブの固有振動数と重なるときがあり、図3(b)に模式的に示すように、共振点でフィードチューブの先端部が大きく振れ、振れ幅がスクリューコンベア4の起立壁44とのクリアランスを上回ると起立壁44と衝突し、衝突にフィードチューブの強度が耐えられないときに折れてしまうのである。このような現象は、運転終了時にボウル3の回転数を下げていく過程でも同様に起こり得る。   However, in the process of increasing the number of rotations of the bowl 3 at the start of operation, the frequency corresponding to the number of rotations of the bowl 3 may overlap with the natural frequency of the stainless steel feed tube, which is schematically shown in FIG. As shown in the figure, when the tip of the feed tube swings greatly at the resonance point and the swing width exceeds the clearance with the standing wall 44 of the screw conveyor 4, it collides with the standing wall 44 and the strength of the feed tube can withstand the collision. It breaks when not. Such a phenomenon can also occur in the process of lowering the rotation speed of the bowl 3 at the end of the operation.

また、デカンタ1は、長期に使用すると、ボウル3やスクリューコンベア4の偏摩耗などによりアンバランスが生じてしまう場合がある。アンバランスは、ボウル3内の固形相の詰りや偏りなどによっても生じる場合がある。このようなアンバランスが生じると、デカンタ1の運転時に表れる振動変位が増大する。図4(a)に模式的に示すように、実際に、設計仕様では分離運転時において約70μmであった周波数67Hzの振動変位が、例えば100〜150μmにまで増大することがあった。このようにアンバランスによって振動変位が増大すると、図4(b)に模式的に示すように、共振点でのフィードチューブの先端部の振れ幅がさらに大きくなってしまう。   Further, when the decanter 1 is used for a long period of time, unbalance may occur due to uneven wear of the bowl 3 and the screw conveyor 4. Unbalance may also occur due to clogging or unevenness of the solid phase in the bowl 3. When such an imbalance occurs, the vibration displacement that appears during operation of the decanter 1 increases. As schematically shown in FIG. 4A, the vibration displacement at a frequency of 67 Hz, which was actually about 70 μm during the separation operation in the design specification, may increase to, for example, 100 to 150 μm. When the vibration displacement is increased due to the unbalance in this way, as shown schematically in FIG. 4B, the deflection width of the tip of the feed tube at the resonance point is further increased.

以上のことから、従来のステンレス製のフィードチューブにあっては、厚みを増やして強度を高めるといった設計段階での対策を講じたとしても、アンバランスの発生による振動変位の増大など、追加的に生じる不確定要因に対してまでは対応することができない場合がある。また、起立壁44との間のクリアランスが設計上決まっているので、ステンレスの厚みを増やして強度を高めることには限界がある。   From the above, in the conventional stainless steel feed tube, even if measures are taken at the design stage such as increasing the thickness and increasing the strength, additional vibration displacement due to the occurrence of imbalance, etc. It may not be possible to cope with uncertain factors that arise. Further, since the clearance with the standing wall 44 is determined by design, there is a limit to increasing the strength by increasing the thickness of stainless steel.

これに対し、本実施形態のフィードチューブ5は、スクリューコンベア4の液供給室43にまで延びる本体部51を形成する主たる材質に、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いたことにより、強度が高く、共振等に起因する加振力に対して先端部の振幅が小さく、さらに共振等に起因する加振力に対して減衰性が高いので、運転開始時にボウル3の回転数を上げていく過程、及び運転停止時にボウルの回転数を下げていく過程で、フィードチューブが折損してしまうのを防ぐことが可能である。係るフィードチューブ5の有利な特性により、処理液を固液分離する分離運転時においても、フィードチューブが折損してしまうのを防ぐことができる。   On the other hand, the feed tube 5 of this embodiment has high strength by using carbon fiber reinforced plastic (CFRP) as a main material for forming the main body 51 extending to the liquid supply chamber 43 of the screw conveyor 4. The process of increasing the number of rotations of the bowl 3 at the start of operation because the amplitude of the tip is small with respect to the excitation force caused by resonance and the like, and the attenuation is high with respect to the excitation force caused by resonance and the like It is possible to prevent the feed tube from being broken in the process of lowering the rotation speed of the bowl when the operation is stopped. Due to the advantageous characteristics of the feed tube 5, it is possible to prevent the feed tube from being broken even during the separation operation in which the treatment liquid is separated into solid and liquid.

すなわち、炭素繊維強化プラスチック製のフィードチューブ5実際に複数製作し試験を行って確認した。その中の一例として、同形状に製作したステンレス製のフィードチューブに比べて6倍の強度を有するものを設計できた。よって、運転開始時、分離運転時及び運転停止時において、たとえスクリューコンベア4の起立壁44に衝突したとしても、その衝突に耐え得ることが可能である。 That is, a plurality of feed tubes 5 made of carbon fiber reinforced plastic were actually manufactured and tested for confirmation . As an example, one having a strength six times that of a stainless steel feed tube manufactured in the same shape could be designed. Therefore, even if it collides with the standing wall 44 of the screw conveyor 4 at the start of operation, at the time of separation operation, and at the time of operation stop, it is possible to withstand the collision.

また、炭素繊維強化プラスチック製のフィードチューブ5は、実際に試験を行って確認したところ、図5に示した時間軸応答波形のように、同形状に製作したステンレス製のフィードチューブに比べて、基端側に加振力を与えたときの先端部の振幅が小さいという結果が得られた。よって、たとえ共振が起きたとしても、スクリューコンベア4の起立壁44に衝突するのを回避できる確率が高く、衝突したとしてもその衝撃が小さくて済む。また、加振力に対して先端部の振幅が小さいので、例えば前述のアンバランスに起因してデカンタ1の振動変位が大きくなっても、スクリューコンベア4の起立壁44に衝突するのを回避することができる。   In addition, when the feed tube 5 made of carbon fiber reinforced plastic was actually tested and confirmed, as compared to the stainless steel feed tube manufactured in the same shape as shown in the time-axis response waveform shown in FIG. The result that the amplitude of the front-end | tip part was small when an excitation force was given to the base end side was obtained. Therefore, even if resonance occurs, there is a high probability that collision with the standing wall 44 of the screw conveyor 4 can be avoided, and even if there is a collision, the impact is small. Further, since the amplitude of the tip portion is small with respect to the excitation force, for example, even if the vibration displacement of the decanter 1 increases due to the above-described imbalance, the collision with the standing wall 44 of the screw conveyor 4 is avoided. be able to.

さらに、炭素繊維強化プラスチック製のフィードチューブ5は、減衰性が高いので、たとえ共振が起きて先端部が振れたとしても、その振れが早期に収束する。従って、フィードチューブが折損してしまう程にスクリューコンベア4の起立壁44に衝突する回数を減らすことができる。   Furthermore, since the feed tube 5 made of carbon fiber reinforced plastic has high damping properties, even if resonance occurs and the tip portion is shaken, the shake converges at an early stage. Therefore, the number of times of collision with the standing wall 44 of the screw conveyor 4 can be reduced to the extent that the feed tube is broken.

また、フィードチューブ5の変形例として、中央の処理液の流路の外側に、洗浄液及び/又は薬液を供給するための流路を形成するようにしてもよい。図6に示すのは、その一例である。すなわち、図6(a)に示すように、中央に処理液の流路54、その周囲に洗浄液及び/又は薬液のための複数の流路55を形成した2重管構造とすることができる。洗浄液及び薬液の両方を供給する場合、複数の流路55のうちのいずれかを洗浄液に割り当て、残りを薬液に割り当てるようにする。また、変形例として、図6(b)に示すように、周方向に90度間隔で区画した4つの流路に、流路54と流路55を割り当てる構成としてもよい。さらにまた、変形例として、図6(c)に示すように、中央の処理液の流路54の外周に径の小さい複数の流路55を形成した構造としてもよい。すなわち、その構成は、適宜変更し得る。洗浄液としては、例えばデカンタ1内を洗浄するための洗浄水を供給することができる。また、薬液としては、高分子凝集剤や無機凝集剤などの凝集剤を供給することができる。かかる構成であっても、前述のフィードチューブ5の場合と同様の効果を得ることが可能である。   As a modification of the feed tube 5, a flow path for supplying a cleaning liquid and / or a chemical liquid may be formed outside the central processing liquid flow path. FIG. 6 shows an example. That is, as shown in FIG. 6A, a double-pipe structure in which a flow path 54 for the treatment liquid is formed at the center and a plurality of flow paths 55 for the cleaning liquid and / or the chemical liquid is formed around the flow path 54 can be formed. When supplying both the cleaning liquid and the chemical liquid, one of the plurality of flow paths 55 is assigned to the cleaning liquid, and the rest is assigned to the chemical liquid. As a modification, as shown in FIG. 6B, a configuration may be adopted in which the flow channel 54 and the flow channel 55 are assigned to four flow channels that are partitioned at intervals of 90 degrees in the circumferential direction. Furthermore, as a modification, as shown in FIG. 6C, a structure may be adopted in which a plurality of channels 55 having small diameters are formed on the outer periphery of the channel 54 of the central processing liquid. That is, the configuration can be changed as appropriate. As the cleaning liquid, for example, cleaning water for cleaning the inside of the decanter 1 can be supplied. Further, as the chemical solution, a flocculant such as a polymer flocculant or an inorganic flocculant can be supplied. Even with this configuration, it is possible to obtain the same effect as that of the feed tube 5 described above.

(第2実施形態)
本実施形態に従うフィードチューブ5は、その固有振動数が、分離運転時におけるボウル3の回転数に対応する周波数よりも高周波側にあるように構成している。この限定を除いた他の構成については第1実施形態と同じである。既述のとおり、周波数は回転数を60で除した値(周波数[Hz]=回転数[rpm]/60[sec])で求めることができ、例えば回転数が4000rpmの場合の周波数は67Hzとなる。また、フィードチューブ5の固有振動数は、形状や材質等の情報から演算やシミュレーションによって求めてもよく、実際にフィードチューブ5を製作して試験を行って求めてもよい。
(Second Embodiment)
The feed tube 5 according to the present embodiment is configured such that its natural frequency is higher than the frequency corresponding to the rotation speed of the bowl 3 during the separation operation. Other configurations excluding this limitation are the same as those in the first embodiment. As described above, the frequency can be obtained by a value obtained by dividing the number of revolutions by 60 (frequency [Hz] = number of revolutions [rpm] / 60 [sec]). For example, the frequency when the number of revolutions is 4000 rpm is 67 Hz. Become. The natural frequency of the feed tube 5 may be obtained by calculation or simulation from information such as shape and material, or may be obtained by actually manufacturing the feed tube 5 and performing a test.

一例として、外径36mm、内径31mm、厚み2.5mm、長さ760mmのフィードチューブ5を製作し、固有振動数を解析したところ89Hzであったことを確認している。固有振動数89Hzは、周波数67Hzの2割増し以上である。この例では2割増しであれば十分であると考えられる。但し、分離運転時におけるボウル3の回転数に対応する周波数よりも高周波側に固有振動数が位置していればよく、特にフィードチューブ5の寸法が限定されることはない。   As an example, the feed tube 5 having an outer diameter of 36 mm, an inner diameter of 31 mm, a thickness of 2.5 mm, and a length of 760 mm was manufactured, and the natural frequency was analyzed. The natural frequency 89 Hz is more than 20% higher than the frequency 67 Hz. In this example, a 20% increase is considered sufficient. However, it is only necessary that the natural frequency is located on the higher frequency side than the frequency corresponding to the rotation speed of the bowl 3 during the separation operation, and the size of the feed tube 5 is not particularly limited.

固有振動数(89Hz)が、分離運転時におけるボウル3の回転数に対応する周波数よりも高周波側にあれば、運転開始時においてボウル3の回転数を分離運転時の回転数にまで上げていく過程、及び運転終了時においてボウル3の回転数を下げていく過程において、ボウル3の回転数に対応する周波数がフィードチューブ5の固有振動数を通過することはない。よって、フィードチューブ5が折損してしまうのを防ぐことが可能となる。さらに、フィードチューブ5の固有振動数(89Hz)が、周波数(67Hz)の2割増し以上であることから、分離運転時においてもフィードチューブ5が折損してしまうのを防ぐことが可能となる。さらには、アンバランスの発生に起因する振動変位の増大が起きたとしても、その影響が及ぶこともない。   If the natural frequency (89 Hz) is higher than the frequency corresponding to the rotation speed of the bowl 3 during the separation operation, the rotation speed of the bowl 3 is increased to the rotation speed during the separation operation at the start of operation. In the process and the process of lowering the rotation speed of the bowl 3 at the end of the operation, the frequency corresponding to the rotation speed of the bowl 3 does not pass the natural frequency of the feed tube 5. Therefore, it is possible to prevent the feed tube 5 from being broken. Furthermore, since the natural frequency (89 Hz) of the feed tube 5 is 20% or more of the frequency (67 Hz), it is possible to prevent the feed tube 5 from being broken even during the separation operation. Furthermore, even if an increase in vibration displacement due to the occurrence of imbalance occurs, the influence is not exerted.

以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。   Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, various substitutions, modifications, changes, etc. in form and detail are defined in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that this can be done without departing from the spirit and scope.

1 デカンタ
2 ケーシング
3 ボウル
4 スクリューコンベア
5 フィードチューブ
51 フィードチューブ本体部
52 フィードチューブ基端部

1 Decanter 2 Casing 3 Bowl 4 Screw conveyor 5 Feed tube 51 Feed tube body 52 Feed tube base end

Claims (2)

遠心力により処理液を固液分離する回転式のボウルと、前記ボウル内で分離された固形相を排出口に向けて搬送する回転式のスクリューコンベアと、前記ボウル内に処理液を供給するための非回転のフィードチューブと、を備えた遠心分離装置において、
前記フィードチューブの本体部を形成する主たる材質に、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いたことを特徴とする遠心分離装置。
A rotary bowl for solid-liquid separation of the processing liquid by centrifugal force, a rotary screw conveyor for conveying the solid phase separated in the bowl toward the discharge port, and for supplying the processing liquid into the bowl A centrifuge with a non-rotating feed tube,
A centrifugal separator characterized by using carbon fiber reinforced plastic (CFRP) as a main material forming the main body of the feed tube.
前記フィードチューブには、前記処理液が流れる流路と、該処理液が流れる流路とは別に洗浄液及び/又は薬液が流れる流路が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の遠心分離装置。   The flow path in which the cleaning liquid and / or the chemical liquid flow are formed separately from the flow path in which the processing liquid flows and the flow path in which the processing liquid flows in the feed tube. Centrifugal device.
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