JPH0763653B2

JPH0763653B2 - 遠心分離機

Info

Publication number: JPH0763653B2
Application number: JP62055476A
Authority: JP
Inventors: クロツクヨーラン
Original assignee: アルフア−ラヴアルセパラシヨンア−ベ−
Priority date: 1986-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: SE462077B; EP0241128A1; JPS62254855A; US4759744A; SE8601154L; CN87101854A; EP0241128B1; CN1007785B; DE3762811D1; SE8601154D0; BR8701113A; SU1716958A3

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、分離室、分離されるべき成分の混合物のため
の中央入口部、分離された軽質成分のための中央出口部
および分離された重質成分のための中央出口部を有する
ロータと、前記成分混合物のための入口流路を形成して
いる第１の静止構造部分と、分離された軽質成分のため
の出口流路を形成している第２の静止構造部分と、分離
された重質成分のための出口流路を形成している第３の
静止構造部分と、前記第１の静止構造部分から来る成分
混合物を受入れるように配置されたロータの中の中央入
口室と、中央入口室を分離室と連通させるロータの中の
第１の流路と、分離室の半径方向最外方の部分を分離さ
れた軽質成分のためのロータの中央入口部と連通させる
ロータの中の第２の流路と、分離室の半径方向最外方の
部分を分離された重質成分のためのロータの中央出口部
と連通させるロータの中の第３の流路と、分離室から前
記第３の流路を経て出る分離された重質成分の１部分を
分離室に返すための循環手段を包含しているという種類
の遠心分離機に関する。

この種の遠心分離機は、混合物となつている中の、以下
においてはスラツジと称する重質成分の含有量が大きく
変動するとか常に低い場合に用いられるが、そこでは、
ある所定の濃度の分離されたスラツジを得たいという願
望が常にある。

〔従来の技術〕

公知のこの種の遠心分離機、例えば米国特許公報4,278,
200号に記載のものにおいてはロータが、半径方向に伸
びたいわゆる濃縮液管の形でのスラツジ出口流路を有し
ており、それら流路には絞りのノズルが設けられてい
る。濃縮液管を通つた後にスラツジはロータの中央室に
集められ、そこからスラツジは静止の掻取り部材の働き
によつて排出される。排出されたスラツジの１部分はロ
ータに返され、残りが排出される。特別な検知手段を用
いれば、ロータに返されるスラツジの量の自動制御が行
われる。

上述の種類の公知の遠心分離機ロータの中のノズルの必
要数や各ノズルの必要開口面積は、種々の要因を検討の
上で決められねばならない。

それら要因のうち重要なものとしては先ず、流入するス
ラツジの粒子サイズと分離の容易さ、流入する混合物の
中でのスラツジの含量、および遠心分離機ロータから出
るスラツジ濃度の所望値がある。ロータから出るスラツ
ジの濃度が正確に所望どおり得られるように遠心分離機
ロータの設計を最適化することは往々困難となつてい
る。例えば、スラツジの極めて高い濃度が得られること
が望まれるのが普通であるが、出口ノズルのつまりのお
それがあるため、この望みは往々満足され得ない。

遠心分離機の設計を最適化することが困難である理由の
一面は、ノズルで必要とされる流れ制限特性によりスラ
ツジ循環の所望度合の選定の自由度が制限されるという
事実にある。つまり、分離室の半径方向最外方の部分か
ら中央の室へと伸びているいわゆる濃縮液管の中で、ス
ラツジの分離しやすさに関係して、ある最小の流速が確
保されねばならない。

上述の理由により、公知の種類の遠心分離機ロータで
は、新しい使用目的ごとに特定のノズルが設けられねば
ならず、さらに、スラツジの高い濃度が望まれる場合に
は、スラツジ循環の調節については極めて小さな範囲し
か残されていないことが明らかである。

特にロータに供給される混合物の中のスラツジ含量が低
い場合に起る公知の種類の遠心分離機ロータに関しての
特別な問題は、同一のスラツジ粒子が繰返し循環され、
したがつてノズルを何回も通過することである。その通
過の間にスラツジが受ける圧力変化が繰返される結果、
ある種の敏感なスラツジ粒子が破壊されることとなりう
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、分離されたスラツジの１部分が循環さ
れることとした当初に述べた種類の遠心分離機を改善す
ることにあるが、その改善は、循環回路の中の絞られた
ノズルがなくてもよく、また、ロータを出るスラツジの
所望の濃度を得るために選定された設定とは無関係に循
環の流れの流速が選定されうるようにすることである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、運転中に供給される混合物
と排出される分離された各成分が相互にそしてまたロー
タ周辺の外気と接触しないように、前記第1,第2,第３の
静止構造部分をそれらの各々に対応する中央入口部、中
央出口部と接せしめるためにシール手段が設けられてお
り、ロータの運転中に前記中央入口部から分離室を経て
各中央出口部に至る間において液圧的に剛な連通が維持
される形で前記成分の混合物を分離室に供給するために
ポンプ手段が設けられており、前記のそれぞれの出口流
路を通る分離された軽質成分と重質成分の流れの間の所
望の関係を設定するためにロータの運転中に操作可能の
手段が設けられており、前記循環手段は、前記の分離さ
れた重質成分すなわちスラツジの１部分がロータ周辺の
外気と接触することのない閉じた形で返されるように形
成されている、ということによつて解決される。

本発明によれば、前記のそれぞれの出口流路を通つて排
出されるスラツジの流れとスラツジから放出される液の
流れの関係を調整することだけで、ロータを出るスラツ
ジの所望の濃度が簡単に設定でき、もし望まれるならば
変更できる。さらに本発明によれば、スラツジの循環
は、搬出されるスラツジの設定された濃度に影響を及ぼ
すことなしに、必要に応じた所望どうりに設定でき、ま
た、ロータの運転中に増加させたり減少させたりでき
る。循環回路の中の絞りは不必要であり、あるべきでな
い。

本発明の範囲に含まれることとして、循環されるスラツ
ジは、種々の方法、例えば前記のポンプ手段で供給され
る成分混合物と共に、分離室へと返される。

本発明の望ましい１つの実施態様は、出口流路を通つて
流出するスラツジの１部分を返すために、循環流路ある
いは出口流路に前記とは別のポンプ手段が設けられてい
ることを特徴としている。これにより、循環されるスラ
ツジはロータ入口に接続された定置のポンプ手段の下流
側に供給されてもよい。

望ましい方法としては、前記循環手段は、分離された重
質成分のための前記出口流路から発する循環流路を形成
する静止部分と、中央入口室やそこから発している流路
とは隔離されてロータの中にある循環流路を形成するよ
うな、ロータと共に回転する部分を含んでいる。このよ
うにすれば、循環されるスラツジが新たに供給される混
合物の中に分散される結果としてそこから再び分離され
ねばならないということが避けられる。したがつて本発
明によれば、返される分離された重質成分がロータ周辺
の外気とも供給される混合物や分離された軽質成分とも
接触しないように、循環手段の静止部分を循環手段の回
転する部分に接せしめるためにシール手段が設けられて
いる。

このロータの中の循環流路が、分離室の半径方向最外方
の部分での、スラツジがロータの中央部に向つて流れる
ための前記の複数の第３の流路の間の位置において開口
しているのが望ましい。このようにすれば、ロータの運
転中に分離室の前記最外方の部分においてスラツジのク
ツシヨンが生成することがないようにこの部分に沿つて
スラツジの一定した流れを維持することが可能となる。
このようにすればさらに、運転を終えた後の分離室の洗
浄が容易になる。何故ならば、洗浄液をこれら流路を通
して分離室の半径方向最外方の部分を経て圧送すればよ
いからである。

以降においては本発明の望ましい実施例を示す添付の図
面を参照しつつ本発明をさらに説明する。

〔実施例〕

図においてロータは２つの部分１と２を有していて、こ
れら部分はロツキングリング３によつて相互に軸方向に
結合されている。ロータは垂直の駆動軸４によつて支持
されている。

ロータの中には分離室５があつて、その中には積重なつ
た分離板６が配置されている。分離板は分配器７の下方
部分に着座していて、分配器の下面には分配羽根８がつ
いている。分配器７はロータの中心に位置した円錐形仕
切板９の上に、羽根８が当ることで着座している。

分配器７の中には中央入口室10が形成されていて、この
室は複数ある羽根８の間の通路を経て最下方の分離板の
半径方向最外方の縁の場所において分離室５と連通して
いる。

分配器７は、軸方向にロータから出て伸びて入口室10と
連通した入口流路12を形成している中央管状体11を支持
している。管状体11は、もう１つの部分的に管状のメン
バー13で包囲されていて、このメンバーはロータの上方
部分１で支持され、それとロツキングリング14によつて
結合されている。管状体11とメンバー13の間には、分離
室５の中央部分と直接に連通してそこからの出口流路と
なつている環状の流路15が形成されている。

メンバー13も含めた管状体11の周りには静止のメンバー
16がある。そのメンバーには、ロータに供給されるべき
液混合物のための入口17と、ロータの中で分離されて来
た液のための出口18が設けられている。入口17は入口流
路12と連通し、出口18は環状の出口流路15と連通してい
る。入口17には入口配管19が接続されていて、そこにポ
ンプ20があり、出口18には出口配管21が接続されていて
そこには調節可能の弁22がある。

静止のメンバー16と入口管状体11の間には第１のメカニ
カルシール23が設けられており、静止のメンバー16と部
分的に管状のメンバー13の間には第２のメカニカルシー
ル24,25が設けられている。第１のメカニカルシール23
は軸方向に互に押し当つている１個の静止のシーリング
リングと１個の回転シーリングリングを有するシングル
型である。第２のメカニカルシール24,25は同様のシー
ルリングの組合せ２対を有するいわゆるダブル型であ
る。自明のこととしてダブルメカニカルシールでは２対
のシールリングの中間のスペースにいわゆるシール液を
注入することが行われる。しかし、図を簡単にするため
に、シール液を供給するための設備は図示していない。

円錐形仕切板９とロータの下方部分２との間には、短か
い円筒形のスリーブ26が設けられている。スリーブ26
は、そこから分離室５の半径方向最外方の部分へと、ロ
ータの軸の周りで均等に配列されて半径方向に伸びてい
る数本の管27を支持している。スリーブ26における開口
を通じて管27の内部は、ロータ中心部へと半径方向に伸
びている流路28と連通している。

さらに別の管29が分離室の半径方向最外方の部分から半
径方向内方へと伸びている。これら管29は円錐形の仕切
板９によつて支持されている。仕切板９における開口を
通じて管29の内部は、ロータ中心部へと半径方向内方へ
と伸びている流路30と連通している。

垂直な駆動軸４には中空ボアーがあつて、その中に管状
体31が挿入されている。この管状体31は、中央流路32を
形成し、外側においてはこれを包囲している駆動軸４と
の間に軸方向の流路33を形成する数個の溝を有してい
る。

ロータの中心部において、管状体31の中の中央流路32の
上端は半径方向の流路30と連通しており、軸方向の流路
33は半径方向の流路28と連通している。

図を簡単にするために、駆動軸４の駆動や軸受の設備は
図示していない。駆動軸はその最下部においては静止の
メンバー34で包囲されている。このメンバーと、駆動軸
４とその中に設けられている管状体31の各々との間に、
２つのメカニカルシール35と36が設けられている。一方
のメカニカルシール35は、メンバー34で支持されている
１個の静止のシーリングリングと、駆動軸４で支持され
ている１個の回転するシーリングリングを有している。
他方のメカニカルシール36は、メンバー34で支持されて
いる１個の静止のシーリングリングと、管状体31で支持
されている１個の回転するシーリングリングを有してい
る。望まれる場合にはシール35は、シール24,25のよう
なダブル型にできる。

静止のメンバー34は、管状体31の中の流路32と連通して
いる入口37と、管状体31と駆動軸４の間の流路33と連通
している出口38を有している。出口38は出口配管39と接
続されていて、そこに調節可能の弁40が設けられてい
る。出口配管39の、出口38と弁40の間の区間から分岐し
て、ポンプ42の入口と接続されている分岐配管41があ
る。ポンプ42の出口は配管43を経てメンバー34の入口37
に接続している。

以上説明した設備は次のように作動すべく意図されたも
のである。

スラツジを含む液の混合物がポンプン20によつてロータ
に供給される。この混合物は流路12を経てロータの中央
入口室10に入り、そこから複数の分配羽根８の間を流れ
て分離室５に至る。

分離室５の中でスラツジは混合物から分離され、分離室
の半径方向最外方の部分に集められる。清澄化された液
は半径方向内方へと流れ、流路15、出口18、配管21を経
て分離室から流出する。

分離されたスラツジと少量の残つた液は、ポンプ20の正
圧に押され、管27を通つて半径方向内方に、そしてさら
に流路28と33を経て出口38へと進む。出口配管39を経て
出たスラツジの１部分は弁40を経て排出され、残りのス
ラツジはポンプン42によつて、配管41,43、流路32,30お
よび管29を経て分離室５へと返される。

供給される混合物の中のスラツジ含量と、出口配管39を
通つて出る分離されたスラツジの所望の濃度に応じて、
弁22と40が、これら弁を通る流れ相互の間で、ある所望
の関係が得られるように設定される。つまり、弁22と40
はそれぞれ配管21と39の中の絞りを形成し、分離室５を
通して、相互間もまた入口ポンプ20との間も液圧的に剛
につながつている。

ポンプ42は可変速にもできるが、スラツジ循環の所望の
度合が得られるように、このポンプの吐出量が調整され
る。この調整を決定するのは何よりも先ず管27の中で必
要とされるある大きさの流速である。この流速は、管27
の中を半径方向内方へと動かねばならないスラツジの粒
子が遠心力によつて止められることなくそのような動き
をなし、スラツジ粒子がそれを浮遊させて運んでいる少
量の液から分離されることとなるように、十分な大きさ
を有しなければならない。

もし供給される混合物の中のスラツジの含量が運転中に
変ると予測されるならば、弁22と40の少くとも一方のも
のの設定を自動的に変える手段があるのが望ましい。そ
のような手段は、弁22と40の少くとも一方のものの設定
を制御するように構成された種々の方式の検知手段を包
含して実現される。つまりその検知手段は配管19,21,39
のいずれか１つにあればよい。入口配管19においてなら
ば供給される混合物のスラツジ含量の変化が直接的に検
知される。出口配管21においてならば、清澄化された液
の中の残されたスラツジの含量が増加しているかあるい
は減少しているかが検知される。出口配管39においてな
らば、分離されたスラツジの濃度が増加しているかある
いは減少しているかが検知される。これらすべての場合
に、検知された変化に起因して弁22と40の一方あるいは
両方の設定の調整がなされることになる。このようにし
て、分離されたスラツジの濃度が実質上一定に維持され
うるし、遠心分離機ロータの中で蓄積したスラツジの量
も実質的に不変に維持されうる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による、分離されたスラツジの循環を行う遠
心分離機の縦断面図と共に、その遠心分離機と、それを
スラツジ濃度を一定に保つて運転するために必要なポン
プや弁との関係を示す図である。５……分離室、10……中央入口室 12……中央入口部（入口流路） 15……中央出口部（出口流路） 19……入口流路（配管） 20……ポンプ 21……出口流路（配管） 22……弁 23,24,25……シール 27,28……第３（スラツジ排出）の流路 29,30,32……循環（スラツジ返り）流路 33……中央出口部（出口流路） 35,36……シール 39……出口流路（配管） 40……弁 41……循環配管 42……ポンプ 43……循環配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分離室（５）、分離されるべき成分の混合
物のための中央入口部（12）、分離された軽質成分のた
めの中央出口部（15）および分離された重質成分のため
の中央出口部（33）を有するロータと、前記成分混合物のための入口流路（19）を形成している
第１の静止構造部分と、分離された軽質成分のための出口流路（21）を形成して
いる第２の静止構造部分と、分離された重質成分のための出口流路（39）を形成して
いる第３の静止構造部分と、前記第１の静止構造部分から来る成分混合物を受入れる
ように配置された、ロータの中の中央入口室（10）と、中央入口室（10）を分離室（５）と連通させるロータの
中の第１の流路と、分離室（５）の半径方向最外方の部分を分離された軽質
成分のためのロータの中央入口部（15）と連通させるロ
ータの中の第２の流路と、分離室（５）の半径方向最外方の部分を分離された重質
成分のためのロータの中央出口部（33）と連通させるロ
ータの中の第３の流路（27,28）と、分離室から前記第３の流路を経て出る分離された重質成
分の１部分を分離室に返すための循環手段（41〜43）、を包含している遠心分離機において、運転中に供給される混合物と排出される分離された各成
分が相互にそしてまたロータ周辺の外気と接触しないよ
うに、前記第1,第2,第３の静止構造部分をそれらの各々
に対応する中央入口部（12）、中央出口部（15,33）と
接せしめるためにシール手段（23〜25,35）が設けられ
ており、ロータの運転中に前記中央入口部（12）から分離室
（５）を経て各中央出口部（15,33）に至る間において
液圧的に剛な連通が維持される形で前記成分混合物を分
離室（５）に供給するためにポンプ手段が設けられてお
り、前記のそれぞれの出口流路（21,39）を通る分離された
軽質成分と重質成分の流れの間の所望の関係を設定する
ためにロータの運転中に操作可能の手段（22,40）が設
けられており、前記循環手段は、前記の分離された重質成分の１部分が
ロータ周辺の外気と接触することのない閉じた形で返さ
れるように形成されていること、を特徴とする遠心分離機。
【請求項２】前記循環手段が、分離された重質成分のた
めの前記出口流路（39）から発する循環流路（41,43）
を形成する静止部分を有しており、出口流路（39）を通
つて流出する分離された重質成分の１部分を返すため
に、この循環流路（41,43）あるいは出口流路（39）に
前記とは別のポンプ手段（42）が設けられている、特許
請求の範囲第１項に記載の遠心分離機。
【請求項３】前記循環手段が、中央入口室（10）やそこ
から発している流路とは隔離されてロータの中にある循
環流路（29,30,32）を形成するような、ロータと共に回
転する部分を含んでいる遠心分離機において、ロータの
中の循環流路が分離室（５）の半径方向最外方の部分で
のロータ周方向で相隣る前記第３の流路（27,28）の間
の位置において開口していることを特徴とする特許請求
の範囲第１または２項に記載の遠心分離機。
【請求項４】前記循環手段が、分離された重質成分のた
めの前記出口流路（39）から発する循環流路（41,43）
を形成する静止部分と、中央入口室（10）やそこから発
している流路とは隔離されてロータの中にある循環流路
（29,30,32）を形成するような、ロータと共に回転する
部分とを有している遠心分離機において、返される分離
された重質成分がロータ周辺の外気とも供給される混合
物や分離された軽質成分とも接触しないように、循環手
段の静止部分を循環手段の回転する部分に接せしめるた
めにシール手段（36）が設けられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１ないし３項のいずれかに記載の遠
心分離機。
【請求項５】供給される混合物あるいは分離された成分
のいずれかにおいて特定の物質の濃度を検知するための
検知手段が配置されている遠心分離機において、前記の
操作可能の手段（22,40）が、ロータから出る分離され
た重質成分での濃度が実質的に不変となるように、分離
された軽質成分と重質成分のそれぞれの出口流路（21,3
9）を通る流れの間の関係を、検出された濃度に応じて
自動的に調整することとなるように、検出手段と接続さ
れ構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
ないし４項いずれかに記載の遠心分離機。
【請求項６】分離された重質成分の１部分を分離室に返
すための前記の手段（41〜43）が、前記の操作可能の手
段（22,40）の設定とは無関係に、返される重質成分の
所望の流量を設定しうるように構成されている、特許請
求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の遠心分
離機。