JPH03504102A - 循環流れを生成するポンプ手段を有する遠心分離機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 循環流れを生成するポンプ手段を有する遠心分離橋本発明は、懸濁液から固形分 を分離するための遠心分離機として、中央部と周囲部を有する分離チェンバーを 形成しているロータと、ロータの中で中央チェンバーとチャンネルとを形成する 手段とを含んでおり、このチャンネルは、中央チェンバーを分離チェンバーの周 囲部に連結していて、中央チェンバーに近いチャンネルの第１の部分はロータの 軸線に実質的に平行に延びており、チャンネルの第２の部分はロータの軸線と角 度をなして第１の部分から分離チェンバーの周囲部へ延びている、遠心分離機に 関する。

この種の遠心分離機は、例えばｔｌｓ−Ａ　３，７５２．３８９およびｌｌ５− Ａ　４，５２５．１５５において開示されている。

この種の遠心分離機の運転に関する問題は、処理された懸濁液の中の固形の粒子 が液に同伴されて前述のチャンネルに入り、このチャンネルの、ロータの軸線と 実質的に平行に延びている第１の部分の半径方向外側の壁に沈着することである 。ある場合には、このような粒子の沈着によって、チャンネルを通る液の流れが 完全に、またはかなりの程度に阻害されて、その結果、遠心分離機の所望の機能 が果されなくなることが知られている。

上記の特許明細書から分るように、この種の遠心分離機における問題のチャンネ ルは、分離機により異なる機能を有することによる。　ｔｌｓ−Ａ　４，５’２ ５，１５５による遠心分離機の場合のチャンネルは、その中をロータの中で分離 されてそこから排出されるべき比較的重い液が間欠的に流れるようになっている 。　ＵＳ−Ａ　３．７５２．３８９による遠心分離機の場合の上述に相当するチ ャンネルは、その中をロータの中で分離されてそこから排出されるべき比較的重 い液が間欠的に流れると共に、検出の目的のための少量の液が連続的に流れるよ うになっている。これらのどの場合にも、粒子が分離チェンバーから液によって 同伴されてチャンネル内に入り、チャンネルの第１の部分の半径方向外側の壁に 沈着する。この外側の壁はロータの軸線に対する傾きが僅かしかないかまたは全 くないので、そこに沈着した粒子は遠心力によってその外側壁に沿って動くこと ができない、したがって、それら粒子はその場所に留まり、チャンネルの閉塞を 起すことになる。

上述のチャンネルの別の機能としては、液を静止の部材から分離チェンバーの半 径方向最外端部へ間欠的に流すことである。そのような液は、いわゆる押しのけ 液［＋Ｈｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　１ｉｑｕｉｄ）と言うものであって、分離チェ ンバーの周囲の出口を短時間開く直前にある決った量だけ分離チェンバーに供給 される液である。

この場合でも、実際上は閉塞の問題が起ることが知られている。それは多分、分 離チェンバーの周囲の出口が開かれる度毎に粒子が分離チェンバーから液に同伴 されてチャンネル内に入るためであろう、そして粒子は、チャンネルの第１の部 分の外側壁上に沈着し、チャンネル内から液を何回追い出してもそこに留まるか らである。そこでまた、新しい粒子が分離チェンバーから液に同伴されてチャン ネルに入って来るためである。

本発明の目的は、当初に述べた種類の遠心分離機におけるチャンネルの第１の部 分での粒子の蓄積を避けることにある。

この目的は、遠心分離機が、例えばＵＳ−Ａ　４．５２５．１５５に示されるよ うなポンプ手段、すなわち、ロータの運転中、中央チェンバーから液を汲み出す ことによって前述したチャンネルを経て中央チェンバーへ向う液の流れを確立す るように配置されたポンプ手段を含んでいることと、このポンプ手段によって液 が中央チェンバーから前記チャンネルの中へ送出され、その送出の場所が、チャ ンネルの第１の部分と中央チェンバーとポンプ手段とからなる流れの回路の中で 送出された液の循環流れが確立されるような場所であるように、このポンプ手段 が配置されていることによって達せられる。

液が中央チェンバーから、チャンネルの上述の２つの部分が連通ずるチャンネル 内の場所へ送出されるようにポンプ手段が配置されていることが望ましい、しか し、液を中央チェンバーからチャンネルの第２の部分の中のどの場所まで送出し ても、それ自体では粒子を分離チェンバーからチャンネルの中へ流入させること なしにチャンネルの第１の部分を通じての液の循環流が生成されることになる。

本発明によれば、チャンネルの第１の部分の中で十分に強い液の流れが定常的に 維持されるので、液中にある粒子が液から分離してチャンネルの第１の部分の外 側壁上に沈着することが防止される。液によって同伴されるチャンネルの第１の 部分に入った粒子はそこから出る液に同伴される。

このことは、１１５−Ａ　３．７５２．３８９の場合のような、分離チェンバー の半径方向外側の部分からチャンネルを経てロータの外に至る少量の液の流れが 定常的に維持される場合には、少なくとも、半径方向外側の壁がロータの軸線と 実質的に平行に延びているチャンネルの第１の部分の中で、実質的により強い液 の流れが得られる、ということを意味している。

チャンネルが、中央チェンバーから分離チェンバーへ液を流すためだけの場合に は、本発明は、分離チェンバーから液に同伴してチャンネルに入ることが防止特 表平３−５０４１０２　（３） され得ない粒子は、分離チェンバーの周囲の分離された固形物のための出口が開 かれることと関係して液が分離チェンバーへ戻るまでは、液の中に浮遊し続ける ことができる、ということを意味する。

本発明の１つの望ましい実施態様では、ロータが仕切りメンバー、すなわち、チ ャンネルの第１の部分が少なくとも２つの互いに平行な流路に分割されてそれら 流路の一方のもののみが中央チェンバーに接続するように構成されてチャンネル の第１の部分の中に配置された仕切りメンバーを含んでおり、ポンプ手段は、液 を中央チェンバーから汲み出して上述とは別の他方の流路に送出するように配置 されていることにより、液は、中央チェンバーから出る方向では別の方の流路に 沿い、中央チェンバーに向う方向では一方の流路に沿って流れる、ということを 特徴としている。そのことにより、ポンプ手段の入口と出口が軸方向では相互に 極めて近接することになるので、ポンプ手段の軸方向の延びが小さくてすむ。

上述の仕切りメンバーが、チャンネルの第１の部分を、ロータの軸線から等距離 にあって軸線の回りに均等に分布配置された幾つかの流路に分割していてもよく 、それも本発明の範囲内である０例えば、一つおきの流路が、液が一方向に流れ るように中央チェンバーに接続されており、残りの流路は、逆方向に液が流れる ように、ポンプ手段から液を受取る形に配置されているならばよい。

しかし、仕切りメンバーが、チャンネルの第１の部分を、共にロータの軸線の回 りで実質的に環状に延びる半径方向内側と半径方向外側の２つの流路に分割して いるのが望ましい。

以降においては、添付の図面によって本発明を説明する。第１図は従来公知の遠 心分離機の一部分の軸方向断面図であり、第２図は、第１図の遠心分離機のうち の、本発明によって変形された部分を示す図である。

第】図の従来公知の遠心分離機は、ロータ部分１とロータ部分２がロックリング ３によって結合されたロータを含んでいる。ロータは駆動軸４によって支持され ている。

ロータの内部においてはスライド５があって、これは軸方向に可動で、環状のガ スケット６に当ってシールを形成したり、そこから離れたりできる。スライド５ と上方のロータ部分ｌの間には分離チェンバー７が形成されており、スライド５ と下方のロータ部分２の間には、いわゆる作動液を収容できるようにされたチェ ンバー８が形成されている。

ロータ部分２に形成されているスペース１０からチェンバー８に通じている通路 ＩＩがあり、また、スペース１０に作動液を供給するために供給手段９が配置さ れている。チェンバー８の半径方向最外端部からロータ部分２を貫通してロータ 外に通じている絞り通路１２がある。

分離チェンバー７の中には組になった円錐形の分離ディスク１３が配置されてい る。これらの分離ディスクは、いわゆるディストリビュータ１４の上に載置され ており、ディストリビュータ１４は、ロータの下部において、円錐形ディスク１ ５と共に、分離チェンバー７への入口１６を形成している。

ディストリビュータ１４の上方部分はロータの中の中央スペースを包囲しており 、この中央スペース中に、ロータの中で分離される成分の混合物の供給のための 静止のバイブ１７が延びている。

分離チェンバーの中の、セットになったディスク（図では数個のディスク１３だ けを示す）の頂部では、ディスク１３よりも厚くて分離チェンバーの中でディス ク１３よりも半径方向外側に少し長く延びる円錐形のトップディスク１８が載置 されている。ディスク１８は、ロータ部分１と共に２つのチャンネル部分１９ａ 、　１９ｂでなるチャンネルを形成しており、また、分離ディスクの外側エツジ とほぼ同じ半径方向レベルにおいて貫通孔２０を有している。チャンネル部分１ ９ａはロータの軸線と実質的に平行に延びており、一方、チャンネル部分１９ｂ はロータの軸線と角度をなしている。

ロータの上方部分においてディスク１８は、半径方向内方に向けて延びる２つの 環状フランジ２１．２２を有していて、これらフランジは相互間にチェンバー２ ３を形成している。上側のフランジ２２はフランジ２１よりも半径方向内方によ り長く延びている。上側のフランジ２２の上方において上方のロータ部分１は、 内方に向いた環状フランジ２４を有し、この環状フランジ２４は、最も下の環状 フランジ２１よりも半径方向内方に幾分長く延びている。環状フランジ２４．２ ２の間にはスペース２５が残されていて、このスペース２５は、チャンネル部分 １９ａ、　１９ｂを経て分離チェンバー７に連通している。

ロータ部分１の最上部とそれによって支えられている環状フランジ２４の間には 、中央チェンバー２６が形成されていて、この中央チェンバー２６は、環状フラ ンジ２４を貫いている規制開口２７を経てスペース２５と連通している。

前述した入口バイブ１７はバイブ２８を支えており、このバイブ２８は入口バイ ブを包囲していて、下端においては、いわゆる掻き取りディスク２９を支えてい る。掻き取りディスク２９は、前述したチェンバー２３の中に配置されている。

バイ１２８それ自体は、それを包囲するバイブ３０を文人ており、バイブ３０は 下端において掻き取りディスク特表千３−５０４１０２　（４） ３１を支えている。掻き取りディスク３１は、前述した中央チェンバー２６の中 に配置されており、このディスクの回りに配置された幾つかのチャンネル３２を 有していて、このチャンネル３２は、環状チャンネル３３を経て出口管３４と連 通している。出口管３４には止め弁３５が配置されている。

掻き取りディスク３１は、そのチャンネル３２のうちの１つまたは幾つかにおい て、規制開口３６を有していて、この規制開口３６は、したがって、中央チェン バー２６と止め弁３５の間を延びている接続部分からの規制された出口を構成し ている。

前述した掻き取りディスク２９は、掻き取り用のチャンネル３７を有しており、 これらチャンネル３７は環状チャンネル３８を経て出口管３９に連通している。

出口管３９には、その中を通って流れるある種の液が他の液を何がしか含んだ場 合にそれを検出するための、ある従来の種類の検出手段４０が配置されている。

検出手段４０と止め弁３５の各々に、フントロール装置４１が、接続ライン４２ ．４３を介して接続されている。

上述した遠心分離機は、油、例えば燃料用の重油の浄化、たとえば水や固形粒子 の分離に用いられ、約１００℃に加熱されたこれら成分の混合物が遠心分離機の ロータに供給されるが、それは、管１７を通り、そこからはチャンネル１６を経 て分離チェンバー７へ流入すこの段階においては、スライド５とロータ部分２の 間のチェンバー８は作動用水で満たされているので、スライド５はガスケット６ に押圧されている。少量の作動用水が、孔１２を経て常にチェンバー８から流出 するが、それに相当する量の新しい作動用水が供給手段９から連続的に供給され ている。

分離チェンバー７の中において、分離された油はロータの中央へ動き、チェンバ ー２３に入り、そこからは掻き取りディスク２９によって、チャンネル３７．３ ８を経て出口管３９へ送出される。半径方向内方へ向いた環状フランジ２】は、 分離された油の分離チェンバーからのオーバフロー出口を形成しているので、分 離チェンバー内の液レベルは、環状フランジ２１の内側エツジの位置によって決 まる。

分離された油は、トップディスク１８とロータ部分１の間のチャンネル部分＋９ ａ、　１９ｂの中においてもロータの中央へ動く、油はチャンネル部分１９ａか ら中央のスペース２５に入るが、ここでは、自由液面が２分離チェンバー７と同 じレベルに形成される。

ある量の油が、環状フランジ２４にある規則開口２７を経て中央チェンバー２６ に流入する。そこから油は掻き取りディスク３１により、チャンネル３２．３３ を経て出口管３４、そして止め弁３５へ送出される。止め弁３５はスタート位置 では閑となっていて、したがって、チャンネル３２．３３および出口管３４が満 液になった後は、もはや油は出口管３４を通して流れることがない、しかし、掻 き取りディスク３１は中央チェンバー２６から油を汲み出し続け、その油は、掻 き取りディスクのチャンネル３２のうちの１つの中である距離だけ入った所にあ る規制開口３６を通して流出する。規制開口３６を通って流出した油は、スペー ス２５に入るが、そこの液面に変化な生ぜしめることはなく、そこから再び規制 開口２７を経て中央チェンバー２６に流入することとなる。

中央チェンバー２６から常に油が汲み出されることにより、中央チェンバーの中 の自由液面は、出口管３４にある止め弁３５が閉になっているときに、スペース ２５の中の自由液面よりも半径方向で外側のレベルに保たれる。

ある運転時間の後１分離チェンバーの半径方向外側部分の中に分離された水が蓄 積して、油と水の間の界面が分離チェンバーの中のレベルＡに位置するに至った ときには、出口管３９を通して流出する分離された油の中にある程度の水が同伴 し始める。検出手段４０が。

これを検出し、コントロール装置４１に信号を送る。コントロール装置４１の働 きによって止め弁３５は開となり、所定の時間開状態に保たれる。この期間に、 分離された水は、分離チェンバー７から、チャンネル部分１９ａ、　＋９ｂを経 てから環状フランジ２４にある流量を決定する規制開口２７を通って流出し、そ の流出量は、分離チェンバーの中の油と水の界面がレベルＢへ移動することにな るような量である。

止め弁３５が閉となった後には、この段階で中央チェンバー２６、スペース２５ およびチャンネル部分１９ａ、　＋９ｂの中にあった水は、分離チェンバーへ逆 流し、それから、油が、トップディスク１８にある貫通孔２０を通り、上述のス ペースを図示のレベルまで再び満たす。

上述のようにして、分離された水は、分離チェンバー７から間欠的に取り出され る０分離チェンバーの中で分離された固形の粒子は、原則としてはより少ない回 数で排出されるべきである。それは、時々、作動用水の供給手段９からの供給を 中断するごとによって達成される。そこでコントロール装置４１は、例えば、分 離チェンバーの中の油と水の間の界面がレベルＡに達したことを示す信号がこの 装置に４回来るごとに、止め弁３５は閉のままとし、その代りに供給手段９への 作動液の供給を時々中断するようにプログラミングされていればよい、そのよう にすれば、スライド５が軸方向下方へ動き、スライドがガスケット６の間に開い た隙間を生ぜしめる６分離された固形物と所望の量の水とがそのとき、分離チェ ンバー７から、この隙間と、ロータ部分２において隙間よりも半径方向外側に特 表平３−５０４１０２　（’５） あるボートを経て流出する。

第２図は、第１図の遠心分離機の一部分において、１つの環状の仕切りメンバー ４４が設けられていることを示している。仕切りメンバー４４の円筒形の部分は 、チャンネル部分１９ａ（第１図）を、半径方向内側の流路４５（第２図）と半 径方向外側の流路４６（第２図）に分割しており、一方、仕切りメンバー４４の 平らな部分は、スペース２５（第１図）を、前記の内側の流路４５と連通ずる下 側の室２５ａ（第２図）と、前記の外側の流路４６と連通ずる上側の室２５ｂ（ 第２図）に分割している。

仕切りメンバー４４はなお、半径方向内側の部分を有し、その部分は、環状フラ ンジ２４の半径方向内側にあって、軸方向にはそのフランジを過ぎて延びる短い 円筒形をないしている。仕切りメンバー４４のこの部分は、掻き取りディスク３ １にある規制開口３６よりも、ロータ軸線からの距離が大きい位置にある。それ により、掻き取りディスク３１から規制開口３６を経て流出する液が、下側の室 ２５ａに供給されることが保証される。

したがって、第２図の遠心分離機の運転の間には、掻き取りディスク３１により 、液が常に中央チェンバー２６から規制開口３６を経て下側の室２５ａへ送出さ れる。

そこから液は、さらに流路４５を経て、仕切りメンバー４４の下端へ流れ、この 下端を回って向きを変え、流路４６を逆方向に流れ、規制開口２７を通って中央 チェンバー２６へ戻る。このような液の流れが、出口管３４にある止め弁３５（ 第１図）が閉になっているときでも維持されるので、分離チェンバー７から液に よって同伴されてチャンネル部分１９ｂを経てチャンネル部分１９ａ　（第１図 ）に来る固形物がチャンネル部分！９ａの中で分離され沈着することが防止され る。そのような同伴される粒子は掻き取りディスク３１によって、中央チェンバ ー２６、チャンネル３２、規制開口３６、下側の室２５ａ、流路４５．４６およ び規制開口２７という流れの回路を循環させられ、液の中に浮遊を続け、遅かれ 早かれこの流れの回路から流出する液の中に同伴される。その液の流出は、止め 弁３５が開になったときに出口管３４を経るか、または分離チェンバー７から分 離されたスラッジを排出させるためにスライド５が軸方向に動かされたときチャ ンネル部分＋９ｂを経るか、のいずれかによって起る。

止め弁３５が閉になっているとき、循環している液に同伴された粒子の一部分が 、仕切りメンバー４４の下端において分離され、遠心力により、チャンネル部分 ＋９ｂを経て分離チェンバー７に戻されることはあり得る。

上述においては、掻き取りディスク３１が、分離された比較的重い液をロータか ら排出させるように配置されている遠心分離機について本発明を説明したが、本 発明は、ロータにある出口が、分離された比較的に軽い液のための中央の出口と 、分離された固形物および分離された比較的に重い液のための周囲の出口の２つ だけである遠心分離機の場合であっても、用いられて有利である。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．懸濁液から固形分を分離するめの遠心分離機であって、中央部と周囲部を有 する分離チェンバー（７）を形成するロータと、前記ロータ内に中央チェンバー （２６）とチャンネル部分（１９ａ，１９ｂ）を形成する手段を含み、前記手段 は中央チェンバー（２６）を分離チェンバー（７）の周囲部に連結しており、中 央チェンバー（２６）に近い前記チャンネルの第１の部分（１９ａ）は前記ロー タの軸線に実質的に平行に延びており、前記チャンネルの第２の部分（１９ｂ） は前記ロータの軸線と角度をなして前記第１の部分（１９ａ）から分離チェンバ ー（７）の周囲部へ延びており、さらにロータの運転中に中央チェンバー（２６ ）から液を汲み出して前記チャンネルを通して中央チェンバー（２６）の中に至 る液の流れを確立するポンプ手段（３１）を含む遠心分離機において、前記ボン ブ手段（３１）が、液を前記中央チェンバー（２６）から汲み上げ、この汲み上 げた液を、前記チャンネルの第１の部分（１９ａ）と中央チェンバー（２６）と ボンブ手段（３１）とを含む流れの回路内にこの液の循環流を確立するように前 記中央チェンバー（２６）内に位置決めされた部分へ送出するように構成されて いることを特徴とする、遠心分離機。 ２．液を中央チェンバー（２６）から汲み出し、チャンネルの第１の部分（１９ ａ）と第２の部分（１９ｂ）が互いに連通する前記チャンネル内の部分に送出す るようにボンブ手段（３１）が配設されている、請求項１記載の遠心分離機。 ３．ロータが、チャンネルの第１の部分（１９ａ）において、この第１の部分（ １９ａ）が少なくとも２つの互いに平行な流路（４５，４６）に分割され、これ ら流路の一方の流路（４６）だけが中央チェンバー（２６）に接続されるように 構成され配置された仕切りメンバー（４４）を有し、ボンブ手段（３１）が、液 を中央チェンバー（２６）から汲み出して他方の流路（４５）に送出するように 配置されていることにより、液が中央チェンバー（２６）から出る方向では前記 の他方の流路（４５）に沿い、中央チェンバー（２６）に向う方向では前記の一 方の流路（４６）に沿って流れる、請求項１または２記載の遠心分離機。 ４．仕切りメンバー（４４）がチャンネルの第１の部分（１９ａ）を、半径方向 内側の流路（４５）と半径方向外側の流路（４６）に分割している、請求項３記 載の遠心分離機。 ５．仕切りメンバー（４４）が実質的に現状である、請求項４記載の遠心分離機 。 ６．ロータの中にさらに１つの仕切り（２４）があって、この仕切り（２４）が 、チャンネルの第１の部分（１９ａ）の中の前記の一方の流路（４６）から中央 チェンバー（２６）を分離し、そして少なくとも１つの規制開孔（２７）を有し ており、仕切りメンバー（４４）と仕切り（２４）とは、ロータの中で、チャン ネルの第１の部分（１９ａ）の中の前記の一方の流路（４６）と連通して半径方 向内側に向って開く上側の室（２５ｂ）を形成しており、さらに、前記仕切りメ ンバー（４４）がロータの中で半径方向内方へ、ロータの運転中に前記の開いた 上側の室（２５ｂ）と前記の他方の流路（４５｝において自由液面が存在するレ ベルよりも内側まで延びている、請求項３，４または５記載の遠心分離機。