JP7061863B2 - デカンタ遠心分離機用の流入装置 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１の前文に記載のデカンタ遠心分離機用の流入装置に関するものである。本発明は更に、請求項１４に記載のデカンタ遠心分離機用の遠心分離ドラム及び請求項１５に記載のデカンタ遠心分離機に関するものである。

このような流入装置は、デカンタ遠心分離機内で使用される。これに関するデカンタ遠心分離機は、回転遠心分離ドラムと、遠心分離ドラムと同方向に回転し、遠心分離ドラム内に配置された搬送要素とを備える。搬送要素は、螺旋状の中空シャフトとして設計され、遠心分離ドラムの長さにわたって少なくとも部分的に延在する。出発材料（出発製品）が、デカンタ遠心分離機の供給管を介して懸濁液の形態で中空軸に導入され、充填区域内の中空軸の周面の開口部を介して遠心分離ドラムに分配され、遠心分離される。遠心分離ドラムは、閉局面であるジャケット表面を有し、その上に遠心力場中の固体部分が堆積してケーキを形成し、ケーキは螺旋状搬送要素によって軸方向に運ばれ、出口装置を介して排出される。

ここで流入装置が中空シャフト内に配置され、供給管から中空シャフト内に出発材料を導入する。この点において、既知の流入装置は、出発材料を流入装置に導入することができる流入口を備える。更に、流入装置は、流入装置から充填区域内に出発材料を供給するための、少なくとも１つの第１流出口及び第１流出口とは異なる第２流出口を備える。流入口は、接続装置を介して第１流出口及び第２流出口と流体連通している。

図１を参照して、この流入装置を以下に説明し、先に説明した従来技術について、これを参照して幾分詳細に説明する。従来技術と本発明とを区別するために、既知の例の構成に関連する符号はプライム付きで示されているが、本発明に係る実施形態の構成にはプライムを有さない符号が付されている。

図１は、搬送要素１０’及び既知の流入装置１’を有するデカンタ遠心分離機（図示せず）の遠心分離ドラム９’の断面図を示す。

図１によれば、遠心分離ドラム９’は、軸受要素１１’を介してデカンタ遠心分離機内で回転可能に支持される。同じ方向に回転する搬送要素１０’も同様に、遠心分離ドラム９’内で軸受要素１１’を介して回転可能に支持される。搬送要素１０’は、螺旋状の中空軸として設計され、遠心分離ドラム９’の長さにわたって少なくとも部分的に延在する。出発材料は、デカンタ遠心分離機の供給管１２’を介して懸濁液の形態で中空軸に導入され、充填区域１３’内の中空軸の周面の開口を介して遠心分離ドラム９’に分配され、遠心分離される。遠心分離ドラム９’は閉じたジャケット表面を有し、その上に遠心力場中の固体部分が堆積してケーキを形成し、ケーキは螺旋状搬送要素１０’によって軸方向に運ばれ、出口装置を介して排出される。

既知の流入装置１’が中空軸内に配置されて、流入パイプ１２’から中空軸内に出発材料を導入する。図１によれば、ここでは既知の流入装置１’は、流入口２’を備え、この流入口２’を介して、流入装置１’に出発材料が導入される。流入口２’は、流入装置１’の長手軸線１４’に対して同軸に延在する。また、流入装置１’は、流入装置１’からデカンタ遠心分離機の充填区域１３’内に出発材料を供給するための、第１流出口３０１’及び第１流出口３０１’とは異なる第２流出口（図示せず）を備える。第１流出口３０１’及び第２流出口は、長手軸線１４’に対して半径方向（放射状）に配置される。流入口２’は、流入装置１’の接続装置４’を介して第１流出口３０１’及び第２流出口と流体連通している。接続装置４’は、流入口２’から第１流出口３０１’及び第２流出口へと出発材料を導く流路の形態で構成される。

デカンタ遠心分離機の運転中に、出発材料は、デカンタ遠心分離機の供給管１２’から流入口２’を介して流入装置１’に導入される。出発材料は接続装置４’に集まり、次いで流入装置１’の回転により第１流出口３０１’及び第２流出口を介して充填区域１３’に供給される。従って、出発材料は、接続装置４’内において、軸方向から半径方向に偏向される。

上記の流入装置の実質的な欠点は、遠心分離ドラムの周方向のデカンタ遠心分離機の充填区域内に不均質に供給される出発材料を含むことである。その結果、充填区域内の出発材料が遠心分離ドラムに分配され、不均一に遠心分離される。これにより、遠心分離ドラムの内面に堆積したケーキの厚さは、遠心分離ドラムの周方向に変動する。

これは、螺旋状搬送要素による遠心分離ドラム内のケーキの搬送及び排出に悪影響を及ぼす。

また、ケーキの厚さの変動に起因して、回転する遠心分離ドラムに不均衡が生じる。これは、遠心分離ドラムの支持に悪影響を及ぼし、摩耗の増加をもたらす遠心分離ドラムの更なる振動をもたらす。

更に、既知の流入装置内での出発材料は、更なる流動損失及び振動を伴う増大した乱流にさらされる。

本発明の目的は、デカンタ遠心分離機のための流入装置であって、これにより出発材料をデカンタ遠心分離機の充填区域内に遠心分離ドラムの周方向に最適な方法で（特に、均質かつ均等に）供給することができる流入装置を提供することである。

この目的を満たす本発明の主題は、独立請求項１の構成によって特徴付けられる。

従属請求項は、本発明の特に有利な実施形態に関するものである。

従って、本発明は、デカンタ遠心分離機の充填区域内に出発材料を供給するための流入装置であって、出発材料を流入装置に導入するための流入口と、流入装置から充填区域内に出発材料を供給するための、少なくとも１つの第１流出口及び第２流出口（第１流出口とは異なる）と、流入口が接続装置を介して第１流出口及び第２流出口と流体連通する接続装置とを備える流入装置に関する。

本発明によれば、接続装置は、第１流路と、第１流路とは異なる第２流路とを備え、第１流出口は、第１流路を介して流入口と流体連通し、第２流出口は、第２流路を介して流入口と流体連通する。

本発明の構成（フレームワーク）内では、「流体連通」という用語は、流入装置に流入する出発材料を少なくとも部分的に第１流出口にわたって及び第２流出口にわたって互いに独立して分配できるように、第１流路及び第２流路が構成されているように理解されるべきである。例えば、第１流路及び／又は第２流路は、第１流出口から及び／又は第２流出口から流入口まで少なくとも部分的に延在することができる。すなわち、第１流路及び／又は第２流路は、第１流出口から及び／又は第２流出口から流入口まで連続的かつ互いに独立して延在することができる、又は第１流路及び／又は第２流路は、第１流出口から及び／又は第２流出口から流入口まで連続的ではないものとして構成される。第１流路及び／又は第２流路は、それぞれの他の流路を介して流入口と実質的に流体連通することも可能である。

これは、接続装置が複数の流路によってもはや構成されておらず、むしろ単一の流路によって構成されている従来の技術とは対照的であり、典型的には流入装置自体の形態において、流入口から第１流出口及び第２流出口へと出発材料を導く。これによって出発材料は、第１流出口及び第２流出口に選択的には導かれない。

本発明の構成内では、第１流路及び第２流路は、異なる断面形状を有することができる。従って、第１流路及び第２流路の断面は、例えば、ｎ角形、円形又は楕円形とすることができる。第１流路及び／又は第２流路の断面形状は、それぞれの流路の長さにわたって変化させることも可能である。

更に、本発明の構成では、流入口は、流入装置の長手軸線に対して同軸に延在することができる。第１流出口及び／又は第２流出口は、長手軸線に対して半径方向に延在することができる。このように、第１流路及び／又は第２流路は、出発材料の目的とされた偏向が実質的に軸方向から第１流路及び／又は第２流路を介して半径方向に起きるように、長手軸線に対して湾曲して延在することができる。第１流出口及び第２流出口は、長手軸線に沿ってオフセットして配置することもできる。流入口、第１流出口及び第２流出口は更に、異なる平面内に配置することができる。

また、本発明の構成内では、流入装置は、第１流出口及び第２流出口の他に、別個の流路を介して同様に流入口と流体連通する更なる流出口を有することができる。すなわち、本発明の構成内では、流入装置は、第１流路及び第２流路の他に更なる流路を有することもできる。

本発明に係る流入装置の実質的な利点は、出発材料がデカンタ遠心分離機の充填区域内に、最適に供給される（特に、遠心分離ドラムの周方向に均質かつ均等に分配される）ことである。その結果、充填区域内の出発材料は、遠心分離ドラムに均一に分配され、遠心分離される。これによって、遠心分離ドラムの内面に堆積したケーキは、遠心分離ドラムの周方向に均一な厚さを有する。

これは、螺旋状の搬送要素による遠心分離ドラム内のケーキの搬送及び排出に好影響を及ぼす。

また、ケーキの均一な厚さに起因して、回転する遠心分離ドラムの不均衡が防止されるので、遠心分離ドラムの支持体に悪影響を及ぼし、従って摩耗の増大をもたらす遠心分離ドラムの更なる振動を回避することができる。

更に、出発材料は、本発明に係る流入装置内で乱流にさらされることが少なくなり、流動損失及び振動に対して好影響を及ぼす。

実施のために非常に重要な一実施形態では、第１流路は、第１流出口から流入口まで連続的に延在し、第２流路は、第２流出口から流入口まで連続的に延在する。これにより、損失の減少に起因して流入装置内での出発材料の改善された搬送が行われる。

しかしながら、代替的に、流入装置はまた、流入口と第１流出口及び／又は第２流出口との間に混合チャンバを有することができ、第１流路は、第１流出口から混合チャンバまで連続的に延在することができる、及び／又は第２流路は、第２流出口から混合チャンバまで連続的に延在することができる。これにより、出発材料は、第１流路及び／又は第２流路に導かれる前に、混合チャンバに集められる。流入装置のこの設計により、流入装置内での出発材料の改良された均質化が行われる。

好ましい一実施形態では、第１流路の断面は、流入口から第１流出口まで増加する、及び／又は第２流路の断面は、流入口から第２流出口まで増加する。その結果、充填領域において出発材料の改善された分配が達成され、流入装置における流動損失が低減される。

第１流路及び／又は第２流路が曲線に追従する（曲がった流路になる）ように、第１流路が所定の角度で第１流出口に開口する、及び／又は第２流路が所定の角度で第２流出口に開口することが有利であることが見出された。デカンタ遠心分離機の充填区域内への出発材料の目的とする供給が、これにより保証される。

実施のために非常に重要な一実施形態では、流入装置は、充填区域内に流入装置を固定するための締結要素を更に有する。充填区域内の中空軸への流入装置の固定式又は解除式の取り付けは、締結要素を介して可能となる。

締結要素は、好ましくは、流入口の領域内及び／又は流入口とは反対側の端部に配置することができるが、必ずしもそうである必要ではない。その結果、流入装置の製造が簡素化され、流入装置の剛性が高まる。

締結要素は、例えば、ディスクとして形成することができる。充填区域への流入装置の取り付けは、これにより更に簡素化される。

締結要素が支持要素を介して第１流路及び／又は第２流路に接続されることが更に有利である。流入装置の剛性は、支持要素によって増大され、第１流路及び／又は第２流路が安定化される。

また、第１流路及び／又は第２流路が安定化要素によって少なくとも部分的に囲まれていると有利であることが判明した。流入装置の剛性はまた、安定化要素によって増加させることができ、第１流路及び／又は第２流路を安定化することができる。この点において、第１流出口及び／又は第２流出口は、安定化要素内に一体化することができる。

安定化要素は、好ましくは、格子として形成することができるが、必ずしもそうである必要はない。これにより、流入装置の重量を減らすことができる。

実施のために非常に重要な一実施形態では、流入装置は付加プロセスによって製造される。その結果、流入装置の重量を大幅に低減することができる。また、付加プロセスは、複雑な形状の流路を有する流入装置の製造を可能にする。流入装置はまた、付加プロセスによって安価に製造することができる。

本発明は更に、本発明に係る流入装置を有するデカンタ遠心分離機用の遠心分離ドラム、および本発明に係る流入装置を有するデカンタ遠心分離機に関する。

以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

搬送要素及び従来技術から既知の流入装置を有する遠心分離ドラムの断面図。 本発明に係る流入装置の第１実施形態。 図２ａに係る流入装置を有する搬送要素の断面図。 本発明に係る流入装置の第２実施形態。 本発明に係る流入装置の第３実施形態。 本発明に係る流入装置の第４実施形態。 本発明に係る流入装置の第５実施形態。 本発明に係る流入装置の第６実施形態。

既に述べたように、図１は先行技術を示しており、導入部で既に包括的に説明されているので、更なる議論はここでは省略する。

図２ａは、本発明に係る流入装置の第１実施形態を示しており、以下において全体として符号１で示される。図２ａ～図７に使用される符号は、これらの図が本発明の実施形態に関するものであるため、この点でプライムを有さない。既に上述したように、図１の符号だけは、既知の従来技術に関連するものであるので、プライムを有する。

図２ａによれば、流入装置１は、流入口２と、第１流出口３０１と、第２流出口３０２と、第３流出口３０３と、第４流出口３０４（図２ａには図示せず）とを備える。流出口３０１、３０２、３０３、３０４は、互いに異なって構成されている。図１に関して既に述べたように、流出口２は、デカンタ遠心分離機の充填区域内に出発材料を供給するためのものであり、流出口３０１、３０２、３０３、３０４は、流入装置から充填区域内に出発材料を供給するためのものである。流入装置１は更に接続装置を備え、流入口２は接続装置を介して、第１、第２、第３及び第４流出口３０１、３０２、３０３、３０４と流体連通する。この点に関して接続装置は、第１流路４０１と、第２流路４０２と、第３流路４０３と、第４流路４０４とを備える。流路４０１、４０２、４０３、４０４は、互いに異なって構成されている。第１流出口３０１は第１流路４０１を介して、第２流出口３０２は第２流路を介して、第３流出口３０３は第３流路４０３を介して、第４流出口３０４は第４流路４０４を介して、流入口２と流体連通している。

第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４は、それぞれ第１、第２、第３及び第４流出口３０１、３０２、３０３、３０４から流入口２まで連続的に延在する。したがって、流入装置に流入する出発材料は、流入口２で第１、第２、第３及び第４流出口３０１、３０２、３０３、３０４に分配される。第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４は、それぞれの流路の断面が流入口２から第１、第２、第３及び第４流出口３０１、３０２、３０３、３０４に向かって増加するように構成されている。更に、流入装置１は、第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４を部分的に取り囲んでいる安定化要素８を備える。流入装置１は、流入口２の他端にピン１５の形態の取り付け要素を更に有し、前記ピンは、締結要素６（図２ｂ）を取り付けるためのものである。

この実施形態では、流入口２は、流入装置１の長手軸線１４と同軸に延在し、流出口３０１、３０２、３０３、３０４は、長手軸線１４に対して半径方向に延在する。従って、第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４は、第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４を介して軸方向から半径方向への出発材料の実質的に目的とされた偏向が生じるように、長手軸線１４に対して曲線で延在している。更に、この実施形態では、流出口３０１、３０２、３０３、３０４は、長手軸線１４に沿って互いにずれて配置されている。

図２ｂは、図２ａに係る上述の流入装置１を備えた搬送要素１０の断面図を示す。図２ｂから分かるように、流入装置１は、ディスクとして形成された締結要素６を介して搬送要素１０の内面に固定されている。流入装置１と締結要素６との間の接続は、締結要素６の穴１６と協働する流入装置１のピン１５を介して行われる。

図３は、本発明に係る流入装置１の第２実施形態を示す。図２ａに係る実施形態とは異なり、流入装置１は、第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４を部分的に取り囲む安定化要素を有さない。対照的に、流入装置１は、締結要素６を流入口２の反対側の端部に有する。締結要素６はディスクとして形成され、支持要素７を介して流路に接続される。

本発明に係る流入装置１の第３実施形態が図４に示されている。流入装置１は、図３に係る流入装置１とは異なり、混合チャンバ５を有する。混合チャンバ５は、流入口２と第１、第２、第３及び第４流出口３０１、３０２、３０３、３０４との間に配置されている。この点において第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４は、それぞれの流出口３０１、３０２、３０３、３０４から混合チャンバ５まで連続的に延在する。したがって、この実施形態では、出発材料は、第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４に導かれる前に混合チャンバに集められる。

図５は、本発明に係る流入装置１の第４実施形態を示す。図２ａに係る実施形態とは異なり、流入装置１は、第１、第２、第３及び第４流路４０１、４０２、４０３、４０４を部分的に取り囲む安定化要素８を有する。第１、第２、第３及び第４流出口３０１、３０２、３０３、３０４は、この点において安定化要素８に一体化されている。安定化要素８は同時に、流入装置１を搬送要素内に取り付けるための締結要素として機能する。

図６は、本発明に係る流入装置１の第５実施形態を示す。図５に係る実施形態とは異なり、安定化要素８は、中実ではなく格子として形成される。更に、安定化要素８は、流入装置１の長さの一部にわたってのみ延在している。

図７は、本発明に係る流入装置１の第６実施形態を示す。図２ａに係る実施形態とは異なり、流入装置１は、ディスクとして形成され、流入口２の領域内に配置された締結要素６を更に有する。

Claims (14)

1. デカンタ遠心分離機の充填区域内に出発材料を供給するための流入装置であって、
   前記出発材料を前記流入装置（１）に導入するための流入口（２）と、
   前記流入装置（１）から前記充填区域内に前記出発材料を供給するための、少なくとも１つの、第１流出口（３０１）及び該第１流出口（３０１）とは異なる第２流出口（３０２）と、
   接続装置（４）であって、前記流入口（２）が前記接続装置（４）を介して前記第１流出口（３０１）及び前記第２流出口（３０２）と流体連通する接続装置（４）と
   を備える流入装置において、
   前記接続装置（４）は、第１流路（４０１）、及び該第１流路（４０１）とは異なる第２流路（４０２）を備え、前記第１流出口（３０１）は、前記第１流路（４０１）を介して前記流入口（２）と流体連通しており、前記第２流出口（３０２）は、前記第２流路（４０２）を介して前記流入口（２）と流体連通しており、
   前記第１流路（４０１）は、前記第１流出口（３０１）から前記流入口（２）まで連続的に延在し、前記第２流路（４０２）は、前記第２流出口（３０２）から前記流入口（２）まで連続的に延在し、
   前記流入口（２）、前記第１流出口（３０１）及び前記第２流出口（３０２）は、軸方向に関して異なる平面内に配置されることを特徴とする流入装置。
2. 前記流入装置（１）は、前記流入口（２）と前記第１流出口（３０１）及び／又は前記第２流出口（３０２）との間に混合チャンバ（５）を有し、前記第１流路（４０１）は、第１流出口（３０１）から前記混合チャンバ（５）まで連続的に延在する、及び／又は前記第２流路（４０２）は、第２流出口（３０２）から前記混合チャンバ（５）まで連続的に延在する、請求項１に記載の流入装置。
3. 前記第１流路（４０１）の断面は、前記流入口（２）から前記第１流出口（３０１）に向かって増加する、及び／又は前記第２流路（４０２）の断面は、前記流入口（２）から前記第２流出口（３０２）に向かって増加する、請求項１または請求項２に記載の流入装置。
4. 前記第１流路（４０１）及び／又は前記第２流路（４０２）が曲線になるように、前記第１流路（４０１）は、前記第１流出口（３０１）内に所定の角度で開口している、及び／又は前記第２流路（４０２）は、前記第２流出口（３０２）内に所定の角度で開口している、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の流入装置。
5. 前記流入装置（１）は、前記流入装置（１）を前記充填区域内に固定するための締結要素（６）を更に有する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の流入装置。
6. 前記締結要素（６）は、前記流入口（２）の領域内及び／又は前記流入口（２）とは反対側の端部に配置されている、請求項５に記載の流入装置。
7. 前記締結要素（６）はディスクとして形成されている、請求項５又は請求項６に記載の流入装置。
8. 前記締結要素（８）は、支持要素（７）を介して前記第１流路（４０１）及び／又は前記第２流路（４０２）に接続されている、請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の流入装置。
9. 前記第１流路（４０１）及び／又は前記第２流路（４０２）は、安定化要素（８）によって少なくとも部分的に取り囲まれている、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の流入装置。
10. 前記第１流出口（３０１）及び／又は前記第２流出口（３０２）は、前記安定化要素（８）内に一体化されている、請求項９に記載の流入装置。
11. 前記安定化要素（８）は格子として形成されている、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の流入装置。
12. 前記流入装置（１）は、付加プロセスによって製造される、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の流入装置。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の流入装置（１）を有するデカンタ遠心分離機用の遠心分離ドラム（９）。
14. 請求項１３に記載の遠心分離ドラム（９）を有する、及び／又は請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の流入装置（１）を有するデカンタ遠心分離機。

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