JPH05503245A - 遠心分離装置 - 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】 本発明は液体混合物を密度の異なる２成分へ分離する遠心分離装置に関し、該遠 心分離装置は垂直駆動軸の頂部に支持され、分離室および各混合物に対する１つ の入口と、中央出口および周辺出口の２つの出口を有するロータと１分離室内に ロータと同軸配置された多数の円錐台型分離板と、上方は開放されて分離される 混合物を受け入れ、かつ、吸込路を介して分離室と連絡されている吸込室を多数 の分離板の中央に形成する手段とを有している。そしてロータの回転中に前記出 口を介して分離された成分をロータから放出する装置を具備し、該装置はロータ の回転中にロータ吸込室内の自由液面を所定の放射レベルに維持するようにされ た第１の部材および周辺出口を間欠的に開閉するように作動する第２の部材、お よび分離された軽量の混合成分よりも高密度の付加液体を分離室へ導入する手段 を具備している。また該導入手段はロータ内へ付加液体を導入する静止部材およ びロータに接続され静止部材からの付加液体を受け入れるための半径方向内向き に開放された受入室をロータ内に形成する部材および前記吸込路とは別に受入室 から分離室へ延長する少くとも１本の流路を具備している。

ＤＥ−Ｂ−２３６３７４１に記載されている実質的にこの種の公知の遠心分離装 置により、液体混合物を２つの異なる液体成分と実質的に固形物からなる第３の 成分へ分離することができる１分離された軽い液体成分よりも高密度の付加液体 を混合液体と一緒もしくは別々にロータへ導入して、分離された軽い液体成分と 入れ替わるためにロータ中央出口を介して分離室から排出することができる１通 常、付加液体はロータ内で分離される重い液体成分と同種である。従来の遠心分 離装置では、ロータには各分離液体成分に対して２つの中央出口が設けられてい る。これらの出口はいずれもロータ上部に互いに軸方向に離して配置され、重い 分離液体成分用出口は多数の円錐台型分離板の上部に位置する出口流路を介して 分離室の半径方向最外側部に連絡されている。

ロータ内へ導入される付加液体がロータ内で分離された軽い液体成分との乳濁を 形成するのを回避するため、ＤＥ−Ｂ−２３６３７４１に示す遠心分離装置では 重い分離液体成分用ロータ中央出口を介して付加液体を導入することが知られて いる。従って、分離室内で既にロータ速度で回転している軽い分離液体成分と接 触する前に、付加液体をロータと同じ回転速度とすることができる。従って、分 離室を重い分離液体成分用ロータ中央出口へ接続するロータ内の出口流路が重い 液体成分で充填されているものとすれば、ロータへ付加液を導入する際の乳濁の 形成は回避できる。

遠心ロータに混合物の１つの分離液体成分用の中央出口が１つしか設けられてい ない場合でも、回転遠心ロータ内へ付加液体を導入することが望ましいことがあ る。従って、ロータの周辺出口が開いて混合物の分離された重い成分、例えば固 形物、を放出する直前にこの液体成分を半径方向内向きに分離室から排出するこ とが望ましい、また、分離動作の開始時に少量の付加液体をロータ内へ導入して 分離室の半径方向最外側部に層を形成し、分離された重い固形物がロータからそ の周辺出口を介して放出し易くすることが望ましい場合もある。また、動作中に 遠心ロータ内へ付加液体を導入するのは、付加液体とロータ内に既に存在する液 体との乳濁の形成を回避するという他の理由もある混合体から１つの液体成分だ けを分離し中央ロータ出口を介して放出する場合にもＤＥ−Ｂ−２３６３７４１ に示された遠心ロータを使用する試みがなされている。この場合には、遠心ロー タの１つの中央出口が分離された液体成分の放出に使用され、他の中央出口は分 離室へ付加液体を導入するためだけに使用される。しかしながら、このような試 行中に望ましくない乳濁が形成され、それはロータへ付加液体を導入する際に、 ロータ内の半径方向内向きに開放された中央室内に分離された液体成分が存在し 、その中へ静止管等から付加液体が導入されるためである。ロータの運転中に分 離された液体成分がこの中央室へ流入するのを防止することはできなかった。

運転中に遠心ロータ内へ付加液体を導入する際の乳濁形成は、完全に閉じた供給 手段により付加液体を導入すれば実質的に回避することができる。しかしながら 、このような手段は高価であり、従来密閉もしくは半密閉遠心ロータでしか使用 されていない、この種の遠心ロータでは液体混合物は、通常ロータ駆動軸中を延 長する流路を介して、周囲環境と接触することなくロータ内へ導入される。中空 ロータ駆動軸を介して液体混合物および付加液体をロータ内へ導入する構成例が ＵＳＡ−Ａ−３，７５０，９４０およびＷＯ３８１０２６６３に開示されている 。

本発明の目的はいわゆる開放遠心ロータに関してロータ分離室内へ付加液体を導 入する手段を提供することであり、該手段は廉価で製造できて内部に乳濁を形成 することなくロータ内へ付加液体を導入できるように設計されている。前記手段 は分離液体成分用の１つの中央出口しかない遠心ロータに使用できるものでなけ ればならない。

この目的は、分離室およびロータ内の前記受入室間の前記流入路を画定する壁が 前記所定の半径方向レベルを越えて半径方向内向きに延長し、付加液体が分離さ れた液体成分と接触する前に、静止部材を介して受入市内へ導入された付加液体 を確実にロータ回転に巻き込むように配置されている最初に定義した種類の本発 明による遠心分離装置において達成することができる、従って、供給される付加 液体は、受入室から幾分離れた流入路内に存在する分離液体成分と合流する前に 、受入室および前記流入路の半径方向最内側部内でロータの回転速度まで加速さ れる。

液体により分離室から前記流入路内へ伴出される固形物が流入路壁に堆積して流 入路内の付加液の自由流を危くするのを回避するために、流入路を画定する壁は 少くとも、分離室からの液体の最長到達距離である、前記所定レベルの半径方向 外側に位置する流入路部においてロータ軸と角度をなすことが重要である。

発明の範囲内で、遠心ロータはロータ内の異なる軸方向レベルにおいて前記静止 部材から付加液体を受け入れるように配置することができる１本発明の実施例に おいて、前記受入室は吸込室の下部に形成され、静止部材は吸込室の上部開放端 を通ってロータ内へ延び、さらに吸込室を通って下方の受入室へ延びている。

従って１分離液体成分受入室のための余分な空間をロータ出口付近に考慮する必 要はなく、ロータの軸方向への延長を最小とすることができる。

次に、本発明の実施例を示す図１および図２、および本発明の別の実施例を示す 図３を参照として本発明を説明する。

図１に遠心ロータを示しその回転体は低部ｌおよび上部２からなり、それらはロ ッキングリング３により互いに軸方向に保持されている１回転体はねじもしくは ナツト４により垂直駆動軸５の最上部へ締着されるロータ内で処理される液体混 合物の静止吸入管６は上方から軸方向にロータ内へ延長し吸込室７内に開放され ている。軸方向上向きに開放している吸込室７はロータ本体に接続された幾分円 錐状の薄壁部材８によりロータ内の中央に画定されている。

部材８とロータ本体部１，２との間には分離室９が形成され、その中に多数の円 錐台型分離板１０がロータと同軸にかつ互いに軸方向に間隔をとって配置されて いる１分離板１０のベース部は垂直駆動軸５に向って下向きに回転する。

分離板１０の積重ね体は、一体型に円錐台仕切ｌｌ上に載置され、部材８の下部 が吸込室７を画定する。

円錐台型仕切１１に接続されロータ軸周りに分布された半径方向および軸方向に 延長する翼１２を介して、円錐台型仕切１１は中空円錐台本体】３上に載置され 、その上部はナツト４の直上で吸込室７内へ延長する、円錐台型仕切１１および 中空円錐台本体１３間には翼１２によりいくつかの吸込路１４が画定され、前記 吸込路により吸込室７と分離室９が接続される。

中空円錐台本体１３はロータ本体下部ｌの中央部に載置されその下面には少くと も１本の半径方向溝１５がある。この溝の断面積は溝の長さに沿って実質的に不 変であり、各吸込路１４の断面積よりも実質的に小ナツト４と本体１３の中央上 部には、溝１５により形成される流路を通って分離室９と連絡する中央の受入室 １６が画定されている。二の溝Ｉ５の幅は受入室１６の円周の小部分にすぎない 。

狭い静止管１７が吸込管６内を軸方向に通って中央の受入室１６内へ延びている 。管１７の最下端部は外側で円錐フランジすなわち水切りつば１８を支持してお り、それは吸込管６を通ってロータ内へ導入される混合体が吸込室７内へ導入さ れるが受入室１６へは流入しないように形成されている。

ロータ本体の上部には通路２０を介して分離板１０の半径方向内側の分離室と連 絡されている中央吐出室１９が画定されている９通路２０はそこで分離される液 体に対する分離室９からの中央オーバフロー出口を形成する。

静止せる吐出部材２１、例えばいわゆる剥削板が。

分離された液体をそこから放出する吐出部材１９内に配置されている。吐出部材 ２１は吐出管２２に接続されている。

ロータ本体下部１には回転軸周りにいくつかのボート２３が分布されている。こ れらのボートは分離室から周辺への出口を形成し、ロータの回転中に開閉するこ とができる。このため、ロータ本体内に軸方向に移動可能な環状弁スライド２４ が配置され、それは上方の位置く図１）では分離室９全体の周囲に亙る領域にお いてロータ本体上部２と封止して当接し、下方の位置では同じ領域においてそれ 自体とロータ本体上部２との間に溝が残される。下方の位置において、分離室は ボート２３と連絡される、すなわち分離室の周辺出口は開放される。

ロータ回転中の弁スライド２４の動作に対して、一部は分離室９内に存在する液 体から、また一部は静止供給管２５を介してロータ本体へ供給することができる 別の作動液体からの水力が使用される。

弁スライド２４はその中央部およびその周辺部においてロータ本体下部に対して 半径方向に封止され、それと共に作動液体に対していわゆる閉成室２６を画定す る。閉成室はロータ軸周りに延び、少くとも１つの中央供給流路２７および少く とも１つの作動液周辺吐出流路２８を有している。

供給管２５および中央供給流路２７を介して作動液が供給される限り、閉成室２ ６は作動液で充填されている。吐出流路２８はこれを可能とする寸法とされてい る１作動液はその圧力により弁スライド２４を上方の位置に維持し１分離室の周 辺出口２３を閉成する。

周辺出口を開放する場合には、供給管２５を介した作動液の供給は長期間もしく は短期間中断される９次に、閉成室２６は吐出流路２８を介して完全もしくは部 分的に排出され、弁スライド２４は分離室９内に存在する液体の圧力により開放 位置へ押下される。閉成室が再び作動液で充填されると、弁スライド２４は閉成 位置へ押し戻される。

ロータの作動中に、吸込管６を介して液体混合物が連続的に供給され、分離され た液体が連続的に吐出部材２１から除去され周辺出口２３が閉成されると、ロー タのさまざまなチャンバ内に図１に小三角形で示すレベルに自由液体面が形成さ れる。このようにして、吸込室７の符号２９および分離室９の符号３０に自由液 体面が形成される。

図１の拡大部を示す図２から、ロータの動作中に受入室１６と分離室９をつなぐ 流路１５内の符号３１に自由液体面が形成されることが判る。吸込路１４の流動 抵抗は非常に小さく流路１５内で液体流が生じないため、液体面３１は吸込室７ 内の符号２９の液体面と実質的に同じ半径レベルに位置する。吸込路１４および 流路１５は互いに分離室９の下部を介して連絡されている。

遠心ロータがしばらく動作した後、ある量のスラッジ状の固形物が分離室の半径 方向最外部で分離されており、周辺出口２３をしばらく露呈してスラッジを分離 室から排棄できるようにしなければならない１分離された液体が周辺出口を介し て消失することがないように、周辺出口を開放する前にある量のいわゆる置換液 体を分離室９内へ導入する。ロータ内で分離された液体よりも密度の高いこの置 換液は供給管１７を介して受入室１６内へ導入される１例えばロータと同軸の真 もしくは環状板状の１巻込部材を配置することができる受入室１６内で、置換液 はロータの回転速度まで徐々に加速される。置換液が流路１５へ入った時にそう でなければ、ロータと同じ速度で回転するようにされる。その後でのみ、置換液 はロータ内に存在する分離液、すなわち流路１５内の液面３１と接触する。この ようにして、二種の異なる液体の両者がロータと同じ速度で回転する領域で互い に接触し、液体から乳濁が形成される危険性が最小となることを意味する。

この置換液はさらに流路１５を介して分離室９内八流入する１分離室９において 置換液は分離板１０の半径方向外側のロータ周辺に集まり、徐々に多くの置換液 が供給されるとこの液体と分離液間の界面層は分離室内を半径方向内向きに移動 する。このようにして、分離された液体はロータ中心に向って排出され、吐出通 路２０および吐出部材２１を通って吐出管２２へ流出する１分離された液体がこ のようにロータから排出される間、所望により、吸込管６を介した混合物の供給 を中断することができる。

ロータ内に充分な量の置換液が導入されていると、周辺出口２３がしばらく露呈 され、分離されたスラッジおよび置換液がそこから投棄される。すると、流路１ ５は置換液が排出されてからになる０周辺出口が再び閉成して遠心ロータが再び 正常に作動すると、流路１５は分離室９からの分離された液体でレベル３１まで 充填される（図２）。

本発明の前記実施例において、置換液の受入室は分離すべき混合物のロータ吸込 室の下部に位置している、図３を参照として後記する本発明の別の実施例では、 置換液の受入室は被分離混合物吸込室の上部に位置している。

図３は図１の遠心ロータと実質的に同種の遠心ロータを示す０図１および図３で 互いに対応する手段には同じ参照番号が付され１図３には１が付加されている図 ３から明らかなように、ロータ本体上部２ａと最上部分離板１０ａとの間には環 状中央部およびその周りの円錐台部を有する本体１３ａが挿入されている、円錐 台部のロータ本体部２ａの下側に隣接するその上面には、少くとも１本の半径方 向溝１５ａがある１本体１３ａの中央環状部は半径方向内向きに開放された環状 受入室１６ａを画定する６本体１３ａ上側の溝１５ａは受入室１６ａと分離室９ ａを連絡する流路を形成する。流路３２は本体１３＆の中央部を軸方向に延長し て分離室９ａと通路２０ａを連絡する。

吸込管６ａ内を軸方向に置換液体用の狭い管１７ａが延長している。管１７ａは 受入室１６ａのレベルで９０’彎曲され吸込管６ａの壁を貫通して置換液を受入 室１６ａ内へ導入する。

ロータの正常動作に関して、符号３１ａすなわち受入室１６ａの半径方向外側に 、溝１５ａにより流路内に自由液面が形成される。

図３に従った遠心ロータの動作モードは図１および図２の遠心ロータの動作モー ドと同じである。従って、いずれの場合にも溝すなわち流路１５および１５ａの 全ての限界壁が、それぞれ、ロータの正規動作中に自由液面が形成されるレベル ３１および３１ａの半径方向内側へ延長する。従って、受入室１６および１６ａ へ導入される置換用液体は、それぞれ、安全にロータと同じ回転速度とされた後 にロータ内で分離され、それぞれ、溝もしくは流路１５および１５ａ内に存在す る液体と接触する。前記したように、いくつかの溝すなわち流路１５を設けるこ とができる。

図１　（および図３）から明らかなように、吸込室７内の符号２９には分離室９ 内の符号３０の自由液面の幾分半径方向内側に自由液面が形成される。これらの 液面レベルの半径方向の差は分離板１０の積重ね体の中を分離された液が半径方 向へ流れる時の流動抵抗の差に実質的に依存する。

前記したように５例えば図１および図２の翼１２と類似の、翼形状の独立した、 吸込部材を受入室１６内に配置することができる。特定の実施例において、ロー タ軸周りに分布されるこの種のいくつかの翼は受入室１６から分離室９まで環状 空間内を半径方向および軸方向に延長して、その間に、それぞれ、図１および図 ３の流路１５および１５ａに対応する流路を画定する。

１−一約一一１ 分離室（９）および遠心分離される液体混合物用の上向きに開放された中央吸込 室（７）を有する遠心ロータにおいて、吸込室（７）はいくつかの吸込路（１４ ）を通って分離室（９）と連絡されている１分離室（９）内に存在する液体より も高密度の付加液体をロータの動作中に分離室（９）内へ導入するために、ロー タにはａ−夕中央に画定され前記吸込路（１４）とは別の少くとも一つの流路（ １５）を介して分離室（９）と連絡される独立の受入室（１６）が設けられる、 静止供給管（１７）を介して受入室（１６）内へ付加液体が導入される時に２つ の異なる液体により乳濁が形成されるのを回避するために、前記流路（１５）を 画定する壁は、ロータ内に元々存在する液体が流路（］５〉内に自由液面を形成 するレベルの範囲内のレベルまで半径方向内向きに延びている。従って、付加。

液体は２つの液体が流路（１５）内で互いに接触する前に、ロータおよびその内 に存在する液体と同じ回転速度にされる。

国際調査報告 １Ｉ１１．５１１ｍ５ｌニー。、１０１、ρＣＴ／ＳＥ　９１１００６７４国際 調査報告 、ρＣＴ／ＳＥ　９１１００６７４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．垂直駆動軸（５）の頂部に支持され分離室（９）および入口（６）および分 離される各混合物成分用の１つの中央出口（２１）と１つの周辺出口（２３）と の２つの出口を有するロータ（１，２）と、分離室（９）内にロータと同軸配置 されている円錐台型分離板（１０）の積重ね体と、 上向きに開放されていて分離される混合物を受け入れ、吸込路（１４）を介して 分離室（９）と連絡される吸込室（７）を分離板（１０）の積重ね体の中央に形 成する手段（８）と、 ロータの動作中にロータの吸込室（７）内の所定の半径レベル（２９）に自由液 面を維持するようにされた第１の部材（２０）および周辺出口（２３）を間欠的 に開閉するようにされた第２の部材（２４）を具備し、ロータの回転中に分離さ れた成分を前記周辺出口（２３）を介してロータから放出する装置と、軽い方の 分離された混合物成分よりも高密度の付加液体を分離室（９）内へ導入する手段 であって、ロータ中央へ付加液体を導入する静止部材（１７）およびロータに接 続され静止部材（１７）からの付加液体を受け入れるための半径方向内向きに開 放された受入室（１６）をロータ内に形成する部材（１３）を具備し、少くとも １つの流路（１５）が前記吸込路（１４）とは別に受入室（１６）から分離室（ ９）内へ延長されている前記付加液体導入手段を具備し、液体混合物を密度の異 なる少なくとも２成分に分離する遠心分離装置において、 前記流路（１５）を画定する壁は前記所定の半径方向レベル（２９）を越えて半 径方向内向きに延長し、静止部材（１７）を介して受入室（１６）内へ導入され る付加液体が分離された軽量の混合物成分と接触する前に確実にロータの回転に 巻込まれるように配置されていることを特徴とする遠心分離装置。 ２．円錐台型分離板（１０）はベース部を下向きに駆動軸（５）へ向かって配置 され、受入室（１６）および分離室（９）間に延びている流路（１５）は分離板 （１０）の積重ね体の下に形成され、ロータ内へ付加液体を導入する静止部材（ １７）がその上部開放端を通って吸込室（７）内へ延長していることを特徴とす る請求項１記載の遠心分離装置。 ３．ロータ内の受入室（１６）が吸込室（７）の下部に形成され、それがなけれ ば吸込室（７）から分離される筈の上向きに開放された空間を構成することを特 徴とする請求項１または２に記載の遠心分離装置。 ４．ロータ内へ付加液体を導入する静止管（１７）が吸込室（７）の上部開放端 を通って前記空間内へ延長することを特徴とする請求項３記載の遠心分離装置。 ５．ロータ内の第１の軸レベルにおいてロータの吸込室（７）内へ混合物を導入 するように配置されている静止吸込管（６）および吸込管（６）中を延びてロー タ内の軸方向低レベルに付加液体を導入するようにされたもう１本の静止管（１ ７）を有することを特徴とする、前記いずれかの請求項記載の遠心分離装置。 ６．ロータ軸周りの流路（１５）の延長、すなわち流路幅は受入室（１６）の同 方向への延長の小部分しか構成しないことを特徴とする請求項１または２に記載 の遠心分離装置。 ７．ロータは前記静止管（１７）から受け入れた付加液体を分離室（９）内へ導 入するいくつかの流路（１５）を有し、前記流路（１５）はロータ軸周りに分布 されロータ内を半径方向および軸方向へ延長するいくつかの翼の間に画定される ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心分離装置。 ８．翼が受入室（１６）内へ半径方向内向きに延びていることを特徴とする請求 項７記載の遠心分離装置。