JP6391984B2 - 遠心分離機 - Google Patents

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Description

本発明は、液体混合物から固体粒子を分離するための遠心分離機に係り、この遠心分離機は、回転軸の周りで回転可能なロータ・ボディを有し、このロータ・ボディは、液体混合物のための入口を備えた分離チャンバを有し；液体混合物から分離された液体のための、少なくとも一つの液体出口を有し；分離された固体粒子（スラッジとも呼ばれる）のためのスラッジ出口を有し；分離された固体粒子を、分離チャンバの中で、スラッジ出口の方へ及びスラッジ出口から移送するために、ロータ・ボディの内側で、回転軸の周りで回転するように配置されたスクリュー・コンベアを有し；ロータ・ボディ及びスクリュー・
コンベアを、それらのそれぞれの速度で回転させるように構成された駆動装置を有している。
本発明はまた、液体混合物から固体粒子を分離するための方法にも係る。
WO 2008/140378は、汚染粒子から流体を精製するための、冒頭に規定された遠心分離機を開示している。流体から分離された粒子は、スラッジのレイヤの形態でロータ・ボディの内側に堆積し、その中に、スクリュー・コンベアが、スラッジを前記出口の方へ及び前記出口から移送するために、配置されている。しかしながら、このスラッジのレイヤは、スラッジの粘度に起因して、それを移送することが困難であることがある（良好な移送特性のために、粘度が高過ぎる場合または低過ぎる場合がある）。更にまた、ロータ・ボディを高速度で回転するときに、スラッジ移送の問題がより悪くなる場合がある。結果としてもたらされる高い遠心力は、スラッジを圧縮する効果を有していて、それが、スラッジ出口から移送することを更に困難にする。ロータ・ボディからスラッジを排出することの失敗は、相対的に固体状態のスラッジ・フェーズが、回転軸の方へ、径方向内側へ成長することを引き起こすことになり、分離の程度を低下させて、終には、閉塞のために、連続する分離を不可能にする。
国際公開第 WO 2008/140378 号パンフレット
本発明の主なる目的は、遠心分離機、及び、液体混合物から及びロータ・ボディから、固体粒子（スラッジ）を効率良く分離して且つ移送するための方法を提供することにある。
この目的は、請求項１に基づく遠心分離機により、及び、請求項１３に基づく方法により、それぞれ、実現される。このようにして、本発明によれば、冒頭に規定された遠心分離機が、コントロール・ユニットにより特徴付けられ、このコントロール・ユニットは、駆動装置をコントロールして、分離フェーズの間、第一の速度で、そして、粒子排出フェーズの間、この第一の速度と比べて低い第二の速度で、ロータ・ボディを回転させるように構成されている。
従って、本発明に基づく遠心分離機は、前記分離フェーズ及び前記排出フェーズを有するサイクルの中で運転される。
運転サイクルの分離フェーズの間、前記ロータ・ボディが高速度で回転し、それにより、粒子が、前記ロータ・ボディの前記分離チャンバの中で液体混合物から効率良く分離される。これらの分離された粒子は、前記ロータ・ボディの内側に堆積する。そのような高い回転速度で堆積した粒子（または、スラッジ）は、少なくとも十分な量で、前記分離器から排出することが困難である場合がある。それ故に、時間の経過に伴い、堆積した粒子が、径方向に内側へ、回転軸の方へ、スラッジ・レイヤが成長することを引き起こすことになる。
成長するスラッジのレイヤが問題を生ずる前に、本発明の粒子排出フェーズが開始される。運転サイクルの粒子排出フェーズの間、前記ロータ・ボディは、より遅い速度で回転され、それにより、遠心力が減少され、その結果、前記スクリュー・コンベアが、スラッジを、前記スラッジ出口の方へ及び前記スラッジ出口から、より容易に移送することになる場合がある。本質的にスラッジの全て、または少なくとも十分な量のスラッジが、前記分離器から排出された後に、前記ロータ・ボディは、次の運転サイクルの分離フェーズのために、再び高速度回転に加速される。
前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間の速度差は、粒子排出フェーズの間のみに、生ずるようにしても良い。しかしながら、本発明に基づく実施形態では、前記コントロール・ユニットは、分離フェーズ及び粒子排出フェーズの双方の間、前記ロータ・ボディと異なる速度で、前記駆動装置をコントロールして、前記スクリュー・コンベアを回転させるように構成されている。
前記ロータ・ボディと前記スクリュー・コンベアとの間の、そのような速度差によって、分離フェーズの間であっても、ある程度の量のスラッジが、排出される場合がある。何れかの速度で、分離フェーズの間、速度差を維持することによって、前記スクリュー・コンベアは、スラッジを分布させて、それに影響を与えることになり、スラッジを圧縮する遠心力により引き起こされた一部のネガティブな効果を減少させる。それらのネガティブな効果の内の一つは、スラッジを圧縮することが、それを排出することをより困難にすると言うことである。
他のネガティブな効果は、圧縮されたスラッジが、前記ロータ・ボディの中に不均一に分布される場合があり、それが、運転の間に、前記遠心分離機の有害な振動を伴う、不平衡状態を生じさせると言うことである。
本発明の更なる実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記駆動装置をコントロールして、粒子排出フェーズの中で、前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間速度差を、分離フェーズに対して変化させるように、好ましくは増大させるように、構成される。そのような変化によって、スラッジが、適切な速度で排出される場合がある。好ましくは、スラッジは、（速度差を増大させることにより）比較的高速度で排出されることになり、それが、排出フェーズの継続時間を短くする。
本発明の更なる実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記駆動装置をコントロールして、予め定められた時間の間、前記第一の速度で前記ロータ・ボディを回転させるように構成される。分離フェーズ中で予め定められた時間が経過した後に、前記コントロール・ユニットは、自動的に排出フェーズを開始させることになり、それによって、スラッジが排出される。予め定められた時間は、オペレータにより手動で設定されても良い。
しかしながら、それは、供給速度及び前記入口を通る供給流れの中の粒子の濃度を記録するセンサーなどのような、様々なセンサーにより測定される前記遠心分離機の運転パラメータから計算されても良い。
本発明の他の実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記遠心分離機の運転パラメータを測定する装置から閾値を受け取ったときに、粒子排出フェーズを開始させるように構成される。そのような装置は、前記スクリュー・コンベアのためのトルク測定装置であって、そのトルクは、トルク・センサーによって直接的に測定される場合があり、あるいは、前記スクリュー・コンベアの電動モータにより消費される電流を使用して、トルクを計算することにより、測定される場合もある。従って、特定の閾値を超えてトルクが増大したときに、排出フェーズが開始されることになる。運転パラメータを測定する
ための他の装置は、例えば、少なくとも一つの液体出口に関係付けられた濁度センサーであって、その場合には、精製された液体の濁度が特定の閾値を超えて増大したときに、排出フェーズが開始される。
他の可能性のある代替形態は、二つの異なる液体フェーズを分離するときに、軽い液体の出口の中に配置され、軽い液体（例えば油）の中の重い液体の粒子（例えば水）の濃度を測定する容量的なセンサーであって、その場合には、重い液体の濃度が或る閾値に到達したときに、排出フェーズが開始される。更にまた、前記液体出口の圧力を測定する圧力センサーもまた、前記液体出口の圧力が、重いおよび／または軽い液体流路を閉塞するスラッジ・レイヤを示す特定の閾値よりも低く、低下したときに、排出フェーズを開始させるために使用されても良い。
本発明の更に他の実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記駆動装置をコントロールして、予め定められた時間の間、前記第二の速度で前記ロータ・ボディを回転させるように構成される。予め定められた時間は、オペレータにより手動で設定されても良く、あるいは、それが、様々なセンサーにより測定される運転パラメータから計算されても良い。この排出フェーズ時間は、蓄積されたスラッジ量、前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間の速度差、スラッジのタイプ、及びスラッジの粘度、その他などのパラメータに依存することになる。
排出フェーズ及び分離フェーズの双方は、上述した予め定められた時間と運転パラメータの閾値とを結合することによりコントロールされる場合がある。分離フェーズ及び排出フェーズは、例えば、測定された閾値と結合されたデフォルトの予め定められた時間を設定しても良く、それにより、デフォルトの予め定められた時間が経過する前に、もし閾値が到達された場合に、排出フェーズが、前もって開始されることになる。
本発明の更に他の実施形態によれば、前記遠心分離機は、粒子排出フェーズの間、前記入口を通る供給を減少させまたは妨げるように構成される。従って、混合物は、分離性能が低下したとき、排出フェーズの間、減少された速度で前記分離チャンバの中に導入される場合がある。もし、プロセスにより必要とされる場合には、最大ロータ速度が回復されるまで供給が停止される場合がある。分離フェーズの中で、増大された分離性能を有して、前記ロータ・ボディが最大速度で回転するとき、供給速度が回復される。
本発明の更に他の実施形態によれば、前記ロータ・ボディは、回転シャフトにより、その一方の端のみで回転可能に支持され、この回転シャフトは、前記回転軸が実質的に縦方向に伸びるように配置される。このタイプの遠心分離機は、例えば、デカンタ遠心分離機と比べて、典型的により軽い重量であり、このデカンタ遠心分離機は、水平方向の回転軸を備えた相対的に重いロータ・ボディを有している。この実施形態により、前記ロータ・ボディは、分離フェーズと排出フェーズとの間に、前後に加速するためにより適している。そのような分離器は、多くの場合、前記分離チャンバの中に、切頭円錐形の分離ディスクのスタックを含んでいて、それにより分離効率が改善される。
更にまた、そのような分離器の前記入口は、好ましくは、入口パイプを含んでいる場合があり、この入口パイプは、その一方の端で前記ロータ・ボディの中に伸び、分離された液体のための前記液体出口は、少なくとも一つの出口チャネルを含んでいて、この出口チャネルは、その一方の端で前記ロータ・ボディから伸び、分離された固体のための前記スラッジ出口は、前記ロータ・ボディの反対側の他の端部に配置されている。
本発明の更に他の実施形態によれば、前記駆動装置は、いわゆる調和駆動ギア装置（Harmonic Drive（登録商標） gear device）（歪波ギア装置（strain wave gearing device）とも呼ばれている）を含んでいて、前記ロータ・ボディと前記スクリュー・コンベアとの間に配置される。
図１は、本発明に基づく実施形態による遠心分離機の図を概略的に示している。
以下において、本発明が、添付図面を参照しながら、実施形態の説明により、更に説明される。
図１は、本発明の実施形態を開示している。
遠心分離機は、ロータ・ボディ１を含んでいて、このロータ・ボディは、縦方向の回転軸Ｒの周りで、或る速度で回転可能であり；また、スクリュー・コンベア２を含んでいて、このスクリュー・コンベアは、ロータ・ボディ１の中に配置され、同一の回転軸Ｒの周りで、しかしながら、ロータ・ボディ１の回転速度と異なる速度で回転可能である。駆動装置３は、ロータ・ボディ１及びスクリュー・コンベア２の、それらのそれぞれの速度での回転のために構成されている。駆動装置３は、二つの電動モータ３ａ及び３ｂ及びギア装置３ｃを含んでいる。
ロータ・ボディ１は、円筒形の上側のロータ・ボディ部分４を有していて、この上側のロータ・ボディ部分は、ボルト６により、円錐形の下側のロータ・ボディ部分５と接続されている。代替的な接続部材が使用されることも、当然、可能である。円筒形のロータ・ボディ部分４は、軸方向で上方向に、中空回転シャフト７の形態の延長部を含んでいて、この延長部は、（WO 99/65610 の中にも記載されているやり方で）回転軸Ｒの周りでロータ・ボディ１を回転させるために、前記電動モータ３ａの内の一つに接続されている。
更なる中空シャフト８が、中空回転シャフト７の内側を通って、ロータ・ボディ１の中に伸びている。シャフト８は、ネジ９によりスクリュー・コンベア２を支持している。中空シャフト８を、前記ギア装置３ｃを介して、駆動する状態で、前記電動モータ３ｂの他方をスクリュー・コンベア２に接続する。この中空シャフト８は、以下において、コンベア・シャフト８と呼ばれている。スクリュー・コンベア２は、円筒形のロータ・ボディ部分４の内側を軸方向に伸びる上側の円筒形の部分１０と；円錐形のロータ・ボディ部分５の内側を軸方向に伸びる下側の円錐形の部分１１と；スクリュー・コンベア２の、上側の
円筒形の部分１０及び下側の円錐形の部分１１に沿って、ネジ状に伸びる搬送ネジ１２と；を有している。スクリュー・コンベア２は、当然に、一つ以上の搬送ネジ、例えば、二つ、三つまたは四つ搬送ネジを有していても良く、それらのネジは、全て、ロータ・ボディ１の内側に沿って、ネジ状に伸びている。
ロータ・ボディ１の中で処理される液体混合物のための、入口パイプ１３は、コンベア・シャフト８の中を通って伸び、スクリュー・コンベア２の内側にある中央スリーブ１４の中につながっている。中央スリーブ１４は、液体混合物のための入口チャンバ１５の境界を定め、ここで、入口チャンバ１５は、径方向に伸びる分配チャネル１７を介して、分離チャンバ１６と連絡している。複数のウイング１８が、回転軸Ｒの周りに分布され、入口チャンバ１５の下側の部分の中に伸び、更に、分配チャネル１７の径方向に伸びる側壁を規定する。ウイング１８は、入口チャンバ１５及び分配チャネル１７の中の液体混合物
を、スクリュー・コンベア２とともに回転させるように構成されている。従って、分配チャネル１７は、ウイング１８の間に配置されている。
分離チャンバ１６は、入口チャンバ１５の周りを取り囲む環状のスペースであって、切頭円錐形の複数の分離ディスク１９のスタックを有している。このスタックは、スクリュー・コンベア２の円筒形の部分１０の径方向内側に取り付けられ、且つ、回転軸Ｒと同軸に配置されている。円錐形分離ディスク１９は、軸方向で、上側の円錐形の支持プレート２０と下側の円錐形の支持プレート２１との間に、一緒に保持されている。
図から分かるように、下側の円錐形の支持プレート２１は、中央スリーブ１４と一体的に形成されている。分離ディスク１９は、複数の孔を有していて、それらの孔は、遠心分離機の中での分離ディスク１９のスタックによる液体の軸方向の流れまたは分配のためのチャネル２２を形成する。下側の支持プレート２１は、対応する孔を有していて、それにより、分配チャネル１７が、分離ディスク１９のスタックの中の、液体の軸方向の流れのためのチャネル２２と連絡している。上側の円錐形の支持プレート２０は、複数孔２３を有していて、それらの孔は、分離ディスク１９のスタックの中の、径方向に内側の環状のスペー
ス２４を、比較的低い密度または軽い液体の出口チャンバ２５に接続する。そのような軽い液体は、例えば、油である場合がある。
精製された軽い液体を排出するための、いわゆる削り取りディスク２６が、出口チャンバ２５の中に配置されている。この削り取りディスク２６は、入口パイプ１３に固定状態で且つ堅く接続されていて、ここで、削り取りディスク２６は、出口パイプの中を伸びる出口チャネル２７に連絡し、この出口パイプは、入口パイプ１３の周りを取り囲んでいる。
スクリュー・コンベア２の円筒形の部分１０は、径方向で、分離ディスク１９のスタックの周りを取り囲んでいて、ここで、円筒形の部分１０は、回転軸Ｒの周りに分布された、複数の、軸方向に伸びる開口２８を有している。軸方向に伸びる開口２８は、分離されたスラッジがその中を通って、ロータ・ボディ１の円筒形の壁の内側の上に堆積することを可能にするために設けられている。液体は、円筒形の部分１０の中の開口２８の中を通ることも、当然に可能である。コンベア・シャフト８は、複数の孔２９を有していて、それらの孔は、円筒形の部分１０の径方向外側に配置された環状のスペース３０を、比較的高い密度または重い液体出口チャンバ３１に接続する（WO 2008/140378 の中にも記載されているやり方で）。そのような重い液体は、例えば、水である場合がある。
重い液体を排出するための削り取りディスク３２が、この出口チャンバ３１の中に配置されていて、ここで、この削り取りディスク３２は、重い液体のための出口チャネル３３と連絡している。重い液体出口チャネル３３は、軽い液体のための出口パイプ及びチャネル２７の周りを取り囲む出口パイプの中を伸びている。
ロータ・ボディ１は、その下側の端に、分離された粒子（スラッジ）のための、中心の且つ軸方向に向けられた出口３４を有している。このスラッジ出口３４は、固体粒子のための最初に挙げたスラッジ出口を規定している。このスラッジ出口３４との関係で、ロータ・ボディは、スラッジ出口３４から出るスラッジを捕らえるためのデバイス３５により周囲を取り囲まれている。スラッジは、搬送ネジ１２の径方向に外側の部分に、このネジのスラッジ出口３４の方向に向いた側で、堆積した状態で、図面の中に示されている。スクリュー・コンベア２は、プラスチック材料（例えば、繊維強化されたプラスチック材料
）の一体物で作られる場合がある。円錐形部分１１は、中空の内側またはキャビティを有している場合があり、この中空の内側は、封止されるか、あるいは周囲に開かれるかの何れかである。もし、求められる場合には、キャビティが、発泡プラスチックなどのような、比較的低い密度を有する材料で満たされていても良い。
ロータ・ボディ１は、それぞれ、二つの軸方向に分離された軸受３６及び３７により、回転シャフト７を介して支持されている。これらの軸受は、次に、スリーブ３８により支持され、このスリーブは、フレーム（図示されていない）に弾性的に接続されている。回転シャフト７は、ベルト・プーリ３９を支持し、このベルト・プーリの周りを駆動ベルト４０が伸びている。駆動ベルト４０は、ロータ・ボディ１を回転させるための電動モータ３ａに接続されている。
図１は、ギア装置３ｃを概略的に示している。ギア装置３ｃは、例えば、調和駆動ギア装置（Harmonic Drive（登録商標） gear device）であっても良く、そ れは、歪波ギア装置（strain wave gearing device）とも呼ばれている。このギア装置３ｃは、以下において、WO 99/65610 の中にも記載されたやり方で説明されるが、この WO99/65610 は、ギア装置のより詳細な図面についても言及している。そのようなギア装置は、堅い円筒形の第一のギア部材（図示されていない）を有していて、この第一のギア部材は、プーリ３９と堅く接続され、それにより、回転シャフト７にも堅く接続されている。円筒形の第一のギア部材は、内部の歯（cogs or teeth）を有していて、これらの歯は、リングの内側に形成され、このリングは、円筒形の第一のギア部材の部分を構成している。
第二のギア部材（図示されていない）は、円筒形の第一のギア部材の径方向内側に配置され、薄いフレキシブルなスリーブを含んでいる。第二のギア部材は、コンベア・シャフト８により、支持部材を介して支持され、フレキシブルなスリーブの上に、その周囲を取り囲む円筒形の第一のギア部材のリングの上の、前記内部の歯の反対側に配置された外部の歯を有している。負荷が加えられていない状態で、歯が設けられたフレキシブルなスリーブは、丸い円筒形で、歯が設けられたリングと比べて小さいピッチ径を有している。このようにして、フレキシブルなスリーブは、リングと比べて少ない数の歯を有している。
ギア装置はまた、いわゆる波動発生器の形態の、第三のギア部材を含んでいて、この第三のギア部材は、回転軸Ｒの周りを取り囲んで、ベルト・プーリ４１を支持している。ベルト４２は、ベルト・プーリ４１の周りを伸びて、前記速度差でスクリュー・コンベア２を回転させるための電動モータ３ｂに接続されている。
波動発生器は、楕円形に形成された、周囲を取り囲む部分を有していて、この部分には、回転軸Ｒの一つの端にそれぞれ一つずつ、対角的に配置された二つの端部部分または突起が設けられている。これらの突起は、それらが、フレキシブルなスリーブ（即ち、前記第二のギア部材）を局所的に変形させて、スリーブの外側の歯が、その周囲を取り囲む堅い第一のギア部材（即ち、リング）の内側の歯と、局所的に係合する状態を維持するように、その寸法が定められている。ギア部材の他の部分は、それらのそれぞれの歯の領域の中に、互いから径方向に間隔を開けて配置され、このようにして、突起の領域の中と比べ
てより多く互いに係合する状態にない。
波動発生器のそれぞれの突起とフレキシブルなスリーブとの間に、ボール・ベアリングの中に含まれるボールがあり、このボール・ベアリングは、波動発生器の周りを取り囲み、このようにして、それもまた、楕円形に形成されている。フレキシブルなスリーブに対して波動発生器が回転する（またはその逆の）際に、突起が、ボール・ベアリングの中のボールを介して、スリーブの外側の歯を連続的に押して、堅い円筒形の第一のギア部材の内側の歯との係合状態をもたらす。フレキシブルなスリーブ上の外側の歯の数が、その周囲を取り囲む堅いリングの内側の歯の数と比べて小さいと言うことに起因して、スリーブ
は、波動発生器が回転軸Ｒの周りで或る方向へリングに対して回転する際に、リングに対して、回転軸Ｒの周りで反対方向に、移動することになる。換言すれば、もし、ロータ・ボディ１が、駆動プーリ３９により回転軸Ｒの周りで回転され、スクリュー・コンベア２が、リングとスリーブとの間の歯の係合により、この回転に引きずられる場合には、ロータ・ボディ１とスクリュー・コンベア２との間の相対運動（即ち、回転速度の相違）が実現される場合があり、それは、波動発生器を、波動発生器がロータ・ボディにより引きずられる速度と異なる速度で、回転軸Ｒの周りで、電動モータ３ｂ及びベルト４２を用いて
回転することにより実現される。
図１から分かるように、軸受４３は、コンベア・シャフト８とその周囲を取り囲む回転シャフト７との間に配置されている。他の軸受がギア装置３ｃの内側にあり、それにより、この軸受及び軸受４３は、二つの軸受を構成し、これらの軸受により、スクリュー・コンベア２がロータ・ボディ１の中に支持される。
図１はまた、電動モータ３ａ及び３ｂを示していて、これらの電動モータは、ロータ・ボディ１及びスクリュー・コンベア２をそれぞれ駆動するために配置されている。電動モータ３ａ及び３ｂに関係して、電動モータ３ａ及び３ｂを、それぞれ変化する速度で、駆動するように構成されたコントロール・ユニット４４が配置されている。開示された実施形態の中で、電動モータ３ａ及び３ｂは、共通のコントロール・ユニット４４を有している。しかしながら、二つのモータ３ａ及び３ｂの内の各一つが個別のコントロール・ユニットによりコントロールされても良いと言うことは、明らかである。コントロール・ユニット４４は、モータ３ａ及び３ｂへ、信号ケーブル４５ａ及び４５ｂを介して接続されている。モータ３ａ及び３ｂは、直流モータまたは交流モータであっても、同期モータまたは非同期モータの何れかであっても良い。電動モータのタイプに依存して、コントロール・ユニット４４が、電動モータの当業者にとって自明である多くの異なるやり方でデザインされても良い。
コントロール・ユニット４４は、異なる速度でその電動モータ３ａ及び３ｂを駆動するためのデバイスを含んでいて；それにより、限られた数の速度が得られることが可能になるか、あるいは、モータ速度の連続的な変化が実現されることが可能になる。モータの速度の調整ための様々な種類のデバイス（直流モータ及び交流モータの双方）は、広く知られていて、ここで詳細に説明する必要はない。直流モータに対して、電圧のコントロールのためのシンプルなデバイスが使用されても良い。交流モータに対して、様々な種類の周波数コントロール装置が使用されても良い。
コントロール・ユニット４４は、遠心分離機上の一つまたは数個の異なるセンサーに接続され、センサー（単数または複数）から来る信号（単数または複数）を処理するように構成されている。入力信号（単数または複数）は、図１の中に、コントロール・ユニット４４の方を指し示す矢印を付して描かれている。従って、コントロール・ユニット４４は、信号（単数または複数）を処理して、電動モータ３ａ及び３ｂの駆動のためのコントロール信号を、信号ケーブル４５ａ及び４５ｂの中に作り出すことになる。センサー（単数または複数）からの信号（単数または複数）は、遠心分離機の自動的コントロールの中で使用されても良く、ここで、排出フェーズが、測定された値に基づいて開始される。信号（単数または複数）は、分離フェーズ及び排出フェーズの双方の中で、最適化されたロータ・ボディ速度及びスクリュー・コンベア速度をコントロールするために使用されても良い。
しかしながら、最もシンプルなケースにおいて、コントロール・ユニット４４が手動操作を含んでいても良く、ここで、オペレータが、手動でプログラムされたコントロール信号により、電動モータ３ａ及び３ｂの運転のためのコントロール・ユニット４４をプログラムする。これによって、オペレータは、以下のようなパラメータを設定しても良い：分離フェーズ時間（分または時間単位の継続時間）、排出フェーズ時間（秒または分単位の継続時間）、分離フェーズの間のロータ・ボディ速度（ｒｐｍ）、排出フェーズの間のロータ・ボディ速度（ｒｐｍ）、及び、分離フェーズ及び排出フェーズのそれぞれの間のロータ・ボディとスクリュー・コンベアとの間の速度差（ｒｐｍ）。
電動モータ３ａ及び３ｂの速度が、それによりコントロールされまたは調整されることになる信号に関して、それらの信号は、多くの異なる様々なファクターの関数であっても良い。
このようにして、例えば、以下のファクターの内の一つまたはそれ以上が含まれても良い：
− 軽い液体出口および／または重い液体出口の中の液体の濁度（ロータ・ボディの中に蓄積されたスラッジの、成長するレイヤを検出する）；
− 軽い液体（油）出口の中の重い液体（水の粒子）の濃度、またはその逆（スラッジの成長するレイヤに起因する分離性能の低下を検出する）；
− モータにより、スクリュー・コンベアに加えられるトルク（ロータ・ボディの中に蓄積されたスラッジの成長するレイヤを検出する）；
− 分離器の軽い液体出口および／または重い液体出口の中の圧力（ロータ・ボディの中の液体の流れを妨げるスラッジ・レイヤを検出する）；
− 分離器への供給の流速及びパーティクル濃度（ロータ・ボディ）の中に蓄積されたスラッジの量を評価する）；
− ロータ・ボディの振動強度（不平衡を検出する）；
− 各分離フェーズおよび／または排出フェーズの継続時間（手動及び自動的な運転の中のフェーズ時間をコントロールし且つモニターするため）；
− 遠心分離機の分離フェーズおよび／または排出フェーズの中での、全体の運転時間（点検または修理の必要性を示す）。
遠心分離機は、以下やり方で運転される。
プーリ３９及び４１は、ベルト４０及び４２を用いて、モータ３ａ及び３ｂにより、同一の回転方向であるが、幾らか異なる角速度で、回転軸Ｒの周りで回転する状態で維持される。それにより、ロータ・ボディ１及びスクリュー・コンベア２は、幾らか異なる回転速度で回転する状態で維持される。
ロータ・ボディ１は、最初にスラッジを含んでおらず、その状態から運転サイクルの分離フェーズが開始されると想定すると、それにより、ロータ・ボディ１は、コントロール・ユニット４４からのコントロールする信号によって、そのモータ３ａにより、予め定められた速度の（例えば７５００ｒｐｍの）高速度回転まで加速される。スクリュー・コンベア２は、モータ３ｂ及びギア装置３ｃにより、幾らか異なる速度で（例えば、１〜２ｒｐｍの速度差で回転され、それにより、速度差は、コントロール・ユニット４４からの信号ケーブル４５ｂの中のコントロール信号によって、設定される。
液体と粒子の混合物は、入口パイプ１３の中を通って上方から、ロータ・ボディ１の中に導入される。この混合物は、入口チャンバ１５の中に流れ込み、更に分配チャネル１７の中を通り、その中でウイング１８により回転され、それにより、混合物に遠心力を作用させる。自由な液体表面が、やがて、レベル４６でロータ・ボディ１の中に形成され、その位置は、軽い液体の出口チャンバ２５で、上側の支持プレート２０の中孔２３の径方向の位置により決定される。
液体（単数または複数）及び粒子は、分離ディスク１９のスタックを有する分離チャンバ１６の中で分離される。分離された重い液体は、径方向に外側の環状のスペース３０の中を通って、コンベア・シャフト８の中の孔２９の中を通って、そして、遠心分離機から、削り取りディスク３２により、重い液体出口チャンバ３１の中を通って、流れる。分離された軽い液体は、径方向に内側の環状のスペース２４の中を通って、上側の支持プレート２０の中の孔２３の中を通って、そして遠心分離機から、削り取りディスク２６により、軽い液体の出口チャンバ２５の中を通って流れる。
分離された固体は、ロータ・ボディ１の周囲の壁の内側の上に堆積する。たとえ、スクリュー・コンベア２が、分離フェーズの間にスラッジを排出しない場合であっても、前記スクリュー・コンベア２は、前記速度差によって、ロータ・ボディ１の内側のスラッジを、少なくとも分布させて作用を及ぼすことになり、圧縮され且つ不均一に分布されたスラッジにより引き起こされる、最初に挙げたネガティブな効果を減少させる。時間の経過に伴い、堆積した粒子は、スラッジ・レイヤが、径方向Ｒに内側へ、回転軸の方へ、成長させることになる。成長するスラッジのレイヤが問題になる前に、コントロール・ユニット４４が本発明の粒子排出フェーズを開始させることになる。これは、予め定められた時間の後に開始されても良く、あるいは、遠心分離機の検知された運転パラメータが閾値に到達した後に、開始されても良い。
運転サイクルの粒子排出フェーズの間、ロータ・ボディ１は、そのモータ３ａにより、より遅い速度（例えば１５００ｒｐｍ）で回転され、それにより、遠心力が、減少され、それにより、スクリュー・コンベア２が、より容易に、出口３４の方へ及び出口３４から、スラッジを移送する場合がある。それ故に、排出フェーズの中で、分離された粒子は、下向きに、周囲の壁に沿って、スラッジの形態で移送され、出口３４の中を通って排出される、この出口はまた、最初に挙げたように、固体粒子のためのスラッジ出口３４とも呼ばれる。
排出フェーズの間、コントロール・ユニット４４は、スクリュー・コンベア・モータ３ｂをコントロールして、速度差を増大させても良く（例えば３〜６ｒｐｍの速度差まで）、それにより、スラッジが、増大された速度で排出されることになる。本質的にスラッジの全てが、または少なくとも十分な量のスラッジが、固体粒子のためのスラッジ出口３４を介して、ロータ・ボディ１から排出された後に、コントロール・ユニット４４は、次の運転サイクルの分離フェーズの中で、モータ３ａ及び３ｂに指示を与えて、ロータ・ボディ１及びスクリュー・コンベア２を、前記速度差を有して、高速度回転まで再び加速することになる。
本発明は、開示された実施形態に限定されず、以下に規定された特許請求の範囲の範囲内で、変更され、変形されても良い。本発明は、図面の中に開示された回転軸Ｒの向きのみに限定されない。“遠心分離器”と言う用語は、実質的に水平方向に向いた回転軸を備えた遠心分離機も含んでいる。本発明は、特定のギア装置３ｃを含んでいる駆動装置に限定されない。衛星ギア装置などのような、他の既知のギア装置もまた使用されても良い。
駆動装置は、スクリュー・コンベアを回転させるように構成された直接駆動機構を有していても良く、ここで、直接駆動機構は、ロータ・ボディに接続されたモータのステータ、及び、スクリュー・コンベア・シャフトに接続されたモータのロータを含んでいる。

Claims (18)

  1. 液体混合物から固体粒子を分離するための遠心分離機であって、
    回転軸（Ｒ）の周りで回転可能なロータ・ボディ（１）を具備し、このロータ・ボディ（１）は、円筒形の上側ロータ・ボディ部分(４)と、この上側ロータ・ボディ部分の下端に接続され、下端に固体粒子の出口(３４)を備えている円錐形の下側ロータ・ボディ部分(５)と、前記上側ロータ・ボディ部分(４)内に設けられ、液体混合物のための入口（１３，１５）を備えた分離チャンバ（１６）とを有し、前記ロータ・ボディ（１）は、回転シャフト（７）によりその一方の端のみで、回転可能に支持され、この回転シャフトは、前記回転軸（Ｒ）が実質的に縦方向に伸びるように配置されており、また、前記ロータ・ボディ（１）は、前記分離チャンバ（１６）の中に、分離チャンバ内を径方向内方の内側環状スペース(２４)と、径方向外方の外側環状スペース(３０)とに分けている切頭円錐形の分離ディスク（１９）のスタックを有し、
    前記上側ロータ・ボディ部分(４)と、前記下側ロータ・ボディ部分(５)と、前記分離チャンバ（１６）と、前記分離ディスク（１９）のスタックとは、前記ロータ・ボディ（１）が回転されたときに、前記回転軸（Ｒ）の周りで回転し、この結果、遠心力により、分離チャンバ（１６）内の液体混合物は、軽い液体と、重い液体と、固体粒子とに分離され、また、
    この遠心分離機は、更に、
    前記上側ロータ・ボディ部分(４)内で回転軸に沿って延びた円筒形の上側部分(１０)と、この上側部分(１０)の下端に接続された円錐形の下側部分(１１)とを有し、遠心力により分離されて、前記上側ロータ・ボディ部分(４)の内周面へと動かされた固体粒子を前記出口（３４）の方へ、前記上側ロータ・ボディ部分(４)及び下側ロータ・ボディ部分(５)の内周面に沿って案内するように、ロータ・ボディ（１）の中で、前記回転軸（Ｒ）の周りで、ロータ・ボディ（１）の回転速度と異なる速度で回転するように構成された、スクリュー・コンベア（２）と、
    前記ロータ・ボディ（１）及びスクリュー・コンベア（２）を、前記回転の速度で、回転させるように構成されている駆動装置（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）と、
    前記内側環状スペース(２４)に接続された軽い液体の出口チャンバ(２５)と、この出口チャンバに接続され、分離された軽い液体を前記内側環状スペース(２４)から遠心分離機の外に、前記出口チャンバ(２５)を介して搬送する軽い液体の搬送路(２６，２７)とを有する軽い液体の排出手段と、
    前記外側環状スペース(３０)に接続された重い液体の出口チャンバ(３１)と、この出口チャンバに接続され、分離された重い液体を前記外側環状スペース(３０)から遠心分離機の外に、前記出口チャンバ(３１)を介して搬送する重い液体の搬送路(３２，３３)とを有する重い液体の排出手段と、
    前記駆動装置（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）をコントロールして、ロータ・ボディ（１）を、分離フェーズの間、第一の速度で、そして、粒子排出フェーズの間、この第一の速度と比べて低い第二の速度で、回転させるように設定されているコントロール・ユニット（４４）とを具備し、
    前記液体混合物のための入口（１３，１５）は、径方向に延びた分配チャネル(１７)を介して前記分離チャンバ(１６)に直接に接続された入口チャンバ(１５)を有しており、
    前記分離ディスク（１９）は、複数の孔を有していて、これら孔は、前記分離ディスク(１９)のスタックを通る液体の軸方向の流れまたは分配のためのチャネル(２２)を形成しており、前記分配チャネル(１７)は、前記分離ディスク(１９)のスタックを通る液体の前記軸方向の流れまたは分配のためのチャネル(２２)と連絡しており、
    前記重い液体の排出手段は、前記分離ディスク（１９）のスタックの外側で、上側部分(１０)に設けられ、前記分配チャネル(１７)に接続されて重い液体を前記外側環状スペース(３０)から前記重い液体の搬送路(３２，３３)へと送る通路（２８）を有している、ことを特徴とする遠心分離機。
  2. 前記コントロール・ユニット（４４）は、前記駆動装置（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）をコントロールして、分離フェーズ及び粒子排出フェーズの双方の間、前記ロータ・ボディ（１）と異なる速度で前記スクリュー・コンベア（２）を回転させるように構成されている、請求項１に記載の遠心分離機。
  3. 前記コントロール・ユニット（４４）は、前記駆動装置（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）をコントロールして、前記スクリュー・コンベア（２）と前記ロータ・ボディ（１）との間の速度差を、粒子排出フェーズにおいて、分離フェーズに対して変化させるように、構成されている、請求項２に記載の遠心分離機。
  4. 前記コントロール・ユニット（４４）は、前記駆動装置（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）をコントロールして、分離フェーズの間、予め定められた時間の間、前記第一の速度で前記ロータ・ボディ（１）を回転させるように構成されている、請求項１から３の何れか１項に記載の遠心分離機。
  5. 前記コントロール・ユニット（４４）は、前記遠心分離機の運転パラメータを測定するための装置から前記運転パラメータに関する閾値を受け取ったときに、粒子排出フェーズを開始させるように構成されており、前記運転パラメータは、前記上側ロータ・ボディ部分(４)の内周面上に蓄積された固体粒子の成長層に関係しているパラメータである、請求項１から４の何れか１項に記載の遠心分離機。
  6. 前記コントロール・ユニット（４４）は、前記駆動装置（３）をコントロールして、前記ロータ・ボディ（１）を、粒子排出フェーズの間、予め定められた時間の間、前記第二の速度で回転させるように構成されている、請求項１から５の何れか１項に記載の遠心分離機。
  7. 前記遠心分離機は、粒子排出フェーズの間、前記入口（１５）を通る液体混合物の供給を減少させまたは妨げるように構成されている、請求項１から６の何れか１項に記載の遠心分離機。
  8. 前記液体混合物のための入口(１３，１５)は、入口パイプ（１３）を有していて、この入口パイプは、下端が前記ロータ・ボディ（１）の中に位置するように下方に延び、
    前記軽い液体の搬送路(２６，２７)と重い液体の搬送路(３２，３３)との少なくとも一方は、少なくとも一つの出口チャネル(２７，３３)を含んでいて、この出口チャネルは、
    上端が前記ロータ・ボディの外に延びている、請求項１から７の何れか１項に記載の遠心分離機。
  9. 前記スクリュー・コンベア（２）は、前記回転シャフト（７）の中を通って軸方向に伸びるコンベア・シャフト（８）を有していて、
    前記回転シャフト（７）及び前記コンベア・シャフト（８）は、前記駆動装置（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）のギア装置（３ｃ）により互いに結合され、
    このギア装置は、第一、第二、及び第三のギア部材を含んでいて、
    前記第一のギア部材は、前記回転シャフト（７）に接続され、前記第二のギア部材は、前記コンベア・シャフト（８）に接続され、前記第三のギア部材は、前記回転軸（Ｒ）の周りを取り囲み、ベルトプーリ（４１）を支持し、
    前記第一、第二、及び第三のギア部材は、前記回転軸（Ｒ）の周りで、互いに対して回転するように構成され、
    前記入口パイプ（１３）は、前記ギア装置（３ｃ）の中心を通って伸びている、請求項８に記載の遠心分離機。
  10. 前記第一のギア部材は、堅い円筒形のギア部材の形態であり、且つ、このギア部材の中心軸の回りに分布された第一の数の歯を有し；
    前記第二のギア部材は、フレキシブルなギア部材の形態であり、且つ、このギア部材の中心軸の周りに分布され、前記第一の数とは異なる第二の数の歯を有し、これら第二の数の歯は、前記円筒形のギア部材の第一の数の歯との係合が連続的にもたらされそして解除されるように構成され；
    前記第三のギア部材は、前記フレキシブルなギア部材を徐々に変形させて、前記第一のギア部材と第二のギア部材との前記歯の係合を実現するように構成されている、請求項９に記載の遠心分離機。
  11. 遠心分離機により液体混合物から固体粒子と、軽い液体と、重い液体とを分離するための方法であって、
    上下方向に延び、回転軸（Ｒ）を中心として回転可能な回転シャフト（７）の一方の端のみで回転可能に支持され、分離チャンバ（１６）の中に、切頭円錐形の分離ディスク（１９）のスタックを含んでいるロータ・ボディ(１)が、回転軸の周りで回転され、
    前記ロータ・ボディ(１)は、円筒形の上側ロータ・ボディ部分(４)と、この上側ロータ・ボディ部分の下端に接続され、下端に固体粒子の出口(３４)を備えている円錐形の下側ロータ・ボディ部分(５)とを有し、前記分離チャンバ（１６）は、前記上側ロータ・ボディ部分(４)内に設けられ、液体混合物のための入口（１３，１５）を備えており、前記分離チャンバ（１６）は、前記分離ディスク（１９）のスタックにより径方向内方の内側環状スペース(２４)と、径方向外方の外側環状スペース(３０)とに分けらており、
    遠心分離機は、前記上側ロータ・ボディ部分(４)内で回転軸に沿って延びた円筒形の上側部分(１０)と、この上側部分(１０)の下端に接続された円錐形の下側部分(１１)とを有し、ロータ・ボディ（１）の中で、前記回転軸（Ｒ）の周りで、ロータ・ボディ（１）の回転速度と異なる速度で回転するように構成された、スクリュー・コンベア（２）を有し、
    液体混合物が、前記入口(１３，１５)を通って、前記分離チャンバ(１６)の中に供給され、前記ロータ・ボディ（１）と、スクリュー・コンベア（２）とが回転されたときに、液体混合物は、前記分離ディスク（１９）のスタックと共に、分離チャンバの中で回転され、この結果、遠心力により液体混合物は、軽い液体と、重い液体と、固体粒子とに分離され、
    分離された固体粒子は、遠心力により、前記上側ロータ・ボディ部分(４)の内周面へと動かされ、この上側ロータ・ボディ部分(４)及び下側ロータ・ボディ部分(５)の内周面に沿って下方に搬送され、下側ロータ・ボディ部分の下端に設けられた固体粒子の出口(３４)から遠心分離機の外に排出され、
    分離された軽い液体は、内側環状スペース(２４)から、軽い液体の出口チャンバ(２５)と、軽い液体の搬送路(２６，２７)とを通って遠心分離機の外に排出され、
    分離された重い液体は、外側環状スペース(３０)から、重い液体の出口チャンバ(３１)と、重い液体の搬送路(３２，３３)とを通って遠心分離機の外に排出され、
    前記ロータ・ボディは、分離フェーズの間、第一の速度で回転され、そして、粒子排出フェーズの間、この第一の速度と比べて低い第二の速度で回転され、そして
    前記液体混合物のための入口（１３，１５）は、径方向に延びた分配チャネル(１７)を介して前記分離チャンバ(１６)に直接に接続された入口チャンバ(１５)を有し、
    前記分離ディスク（１９）は、複数の孔を有していて、これら孔は、前記分離ディスク(１９)のスタックを通る液体の軸方向の流れまたは分配のためのチャネル(２２)を形成しており、前記分配チャネル(１７)は、前記分離ディスク(１９)のスタックを通る液体の前記軸方向の流れまたは分配のためにチャネル(２２)と連絡しており、
    前記重い液体は、前記分離ディスク（１９）のスタックの外側で、前記上側部分(１０)に設けられ、前記分配チャネル(１７)に接続されている通路（２８）によって、前記外側環状スペース(３０)から前記重い液体の搬送路(３２，３３)へと送られることを特徴する方法。
  12. 前記スクリュー・コンベアは、分離フェーズ及び粒子排出フェーズの双方の間、前記ロータ・ボディと異なる速度で回転される、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間の速度差は、粒子排出フェーズの中で、分離フェーズに対して変更される、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ロータ・ボディは、予め定められた時間の間、前記第一の速度で回転される、請求項１１から１３の何れか１項に記載の方法。
  15. 前記遠心分離機の運転パラメータが測定され、その運転パラメータが閾値に到達したとき、粒子排出フェーズが開始され、前記運転パラメータは、前記上側ロータ・ボディ部分(４)の内周面へと動かされ、この内周面に蓄積された固体粒子の成長層に関係しているパラメータである、請求項１１から１４の何れか１項に記載の方法。
  16. 前記ロータ・ボディは、予め定められた時間の間、前記第二の速度で回転される、請求項１１から１５の何れか１項に記載の方法。
  17. 前記入口を通る液体混合物の供給は、粒子排出フェーズの間、減少されまたは妨げられる、請求項１１から１６の何れか１項に記載の方法。
  18. 液体混合物のための入口(１３，１５)は、入口パイプ（１３）を有していて、この入口パイプは、下端が前記ロータ・ボディ（１）の中に位置するように下方に延び、
    前記分離ディスクは、複数の孔を有していて、これら孔は、分離ディスクの前記スタックを通る液体の軸方向の流れまたは分配のためのチャネル(２２)を形成しており、
    前記分配チャネル(１７)は、分離ディスクの前記スタックを通る液体の軸方向の流れまたは分配のために前記チャネル(２２)と連絡している、請求項１１から１７の何れか１項に記載の方法。
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