JPH105624A - 含水量の少ないケーキを高い処理量で生じさせるデカンタ遠心機及び関連方法 - Google Patents

含水量の少ないケーキを高い処理量で生じさせるデカンタ遠心機及び関連方法

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JPH105624A
JPH105624A JP9053791A JP5379197A JPH105624A JP H105624 A JPH105624 A JP H105624A JP 9053791 A JP9053791 A JP 9053791A JP 5379197 A JP5379197 A JP 5379197A JP H105624 A JPH105624 A JP H105624A
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beach
cake
bowl
conveyor
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JP9053791A
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Woon-Fong Leung
フォン リューン ウーン
Ascher H Shapiro
エイチ シャピロ アッシャー
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Baker Hughes Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
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    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B2001/2041—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl with baffles, plates, vanes or discs attached to the conveying screw

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 比較的高いケーキ処理量を維持しながら、排
出されるケーキお含水量を減少させさせるための構造を
有するデカンター遠心分離機及び作動方法を提供する。 【解決手段】 長手方向軸線１６を中心に回転でき、一
端にケーキ排出開口部１８を、他端に液体相排出開口部
２０を備えたボウル１２を有する。ボウルは、円筒部分
とケーキ排出開口部との間に配置されたビーチ部分４２
とを有する。第１のビーチ部分と、第２のビーチ部分と
を有し、第２のビーチ部分は第１のビーチ部分とケーキ
排出開口部との間に位置し、第１のビーチ部分よりも急
でない即ち小さい傾斜を有する。コンベヤー１４は固形
物ケーキ層１６をケーキ排出開口部に向かって移動させ
るための、螺旋スクリュー２４を有する。第２のビーチ
部分には、ボウルに沿ってケーキ排出開口部に向かうケ
ーキの流れを妨害するための流量制御構造が設けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明はデカンター遠心分離機に
関する。より詳細には、本発明は比較的高いケーキ処理
量を維持しながら、排出されるケーキお含水量を減少さ
せ、即ち固形物分を増加させるための構造を有するデカ
ンター遠心分離機に関する。本発明はまたデカンター遠
心分離機を作動するための関連方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】デカンター遠心分離機は一般的には、外
側ボウルと、ウォームコンベヤーを支持する内側ハブ
と、処理すべきスラリーの供給装置と、ケーキ固形物及
び清澄液体の排出口と、を有する。ボウルは円筒部分と
円錐ビーチ部分とを有する。ボウルとハブは高くてしか
も僅かに異なる角速度で回転され、その結果、ボウルへ
導入されたスラリーの重い固形物粒子は遠心力によって
押されてボウルの内面にそって層になる。ウォームコン
ベヤー及びボウルの回転差によって、沈澱物はボウルの
より小さい円錐端のケーキ排出開口部まで運ばれる。ボ
ウルには、通常円錐部分の反対側の端に、遠心分離機内
の固形物粒子から分離された液体相を排出するための追
加の排出開口部が設けられる。
【０００３】遠心分離機の運転における目標の１つは含
水量の少ないケーキを生じさせることである。１９９３
年３月、リサーチ ディスクロージャ第３４７号に発表
された、ケーキ含水量を減少させるための１つの提案方
法はケーキの容積流量を２５％乃至７５％だけ減少させ
るためにケーキ排出口の近くに流量制御構造を配置する
ことを述べている。流量制御構造はボウルの軸腺から半
径方向外方に延びるリング形ダム、コンベヤーの２つの
ターン又はラップ間に配置されたダム、大きいビーチ登
り角度、大きいコンベヤーブレード厚さ、又は大きい又
は小さいコンベヤー螺旋角度でよい。固形物の容積流量
を約１／２だけ、或いは２５％乃至７５％減少させるこ
とによって、液体と沈澱した固形物との間の界面での速
度は逆方向にあり、即ちプールに向かい、ケーキ排出口
から遠ざかる。プールからの液体及びケーキ層から絞り
出された液体は沈澱した固形物と一緒にボウルから運び
出されるのではなくプールへ戻される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】より乾燥したケーキが
上記の発表された技術によって得られるけれども、かか
るケーキ流量制御解決策によって生じた課題はケーキ産
出量即ちケーキ処理量が減少され、かくして、コストを
増大させ、効率を減少させることである。コンベヤーハ
ブの外面に沿って、ボウルの円筒部分と円錐部分との間
の接合部の位置に、或いはほぼその位置に、ボウルの排
出端にケーキの最も乾燥した部分を選択する上に於いて
役立つデップ堰を形成することも知られている。デップ
堰は、ケーキの最も締固められた部分がデップ堰の下を
通り、ケーキ排出口に達するようにスラッジケーキの移
動を阻止する。デップ堰はまた堰の上流に、高い締固め
圧力及び長い滞留時間を生じさせる大きいケーキの厚さ
を維持するためにケーキ流量に適当な抵抗を与えるよう
に作用する。在来の実施では、デップ堰はハブに固定さ
れ、従って、デップ堰の外縁とボウルの内面との間の半
径方向隙間が一定ある。設計者は機械の固形物能力を不
当に制限するように隙間を通るケーキ移送抵抗を過剰に
増大させないで、ケーキ含水量を最小にするように堰を
位置決めし且つ寸法決めしなければならない。最適な堰
の高さはケーキの性質、Ｇーレベル、及びケーキ流量即
ち固形物処理量で決まる。設計者は幾分過去の経験によ
って導かれる正しい隙間高さを無理やり推測する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるデカンター
遠心分離機は、長手方向軸線を中心に回転でき、一端に
ケーキ排出開口部を、反対側の端に液体相排出開口部を
備えたボウルを有する。ボウルは円筒部分と、円筒部分
とケーキ排出開口部との間に配置されたビーチ部分とを
有する。ボウルの内面にはボウルのビーチ部分にビーチ
領域が設けられ、該ビーチ領域は第１のビーチ部分と、
第２のビーチ部分とを有し、第２のビーチ部分は第１の
ビーチ部分とケーキ排出開口部との間に位置する。ビー
チ領域の第２のビーチ部分は第１のビーチ部分よりも急
でない即ち小さい傾斜を有する。コンベヤーハブに設け
られたコンベヤーはボウルの回転角速度と異なる角速度
で長手方向軸線を中心に回転可能にボウル内に配置され
る。コンベヤーは固形物ケーキ層をボウルの内面に沿っ
てケーキ排出開口部に向かって移動させるための、ボウ
ル内に配置された螺旋スクリューを有する。供給スラリ
ーをボウル内のプールへ送出するための供給要素がコン
ベヤーハブの中へ延びる。ビーチ領域の第２のビーチ部
分には又はそれに沿って、ケーキ排出開口部の近くに、
ボウルに沿ってケーキ排出開口部に向かうケーキの流れ
を妨害するための流量制御構造が設けられ、それによっ
て、ビーチ領域の第２のビーチ部分にケーキ高さを設定
する。
【０００６】流量制御構造はコンベヤーのハブからボウ
ルに向かって半径方向外方に、或いはボウルからコンベ
ヤーに向かって半径方向内方に延びるバリヤーを有す
る。別の例として、流量制御構造は厚いラップを有す
る、螺旋スクリューの部分を有する。他の設計では、流
量制御構造はボウルの円筒部分内のラップに対して、且
つ又ビーチ領域の第１のビーチ部分内のラップに対して
或る角度に傾けられたラップを有する、螺旋スクリュー
の部分を含む。この設計では、角度の変化がボウルに沿
ってケーキ排出開口部に向かうケーキの流れを妨害す
る。異なる設計では、流量制御構造はビーチ領域の第２
のビーチ部分とケーキ排出開口部との間に配置された追
加のビーチ部分を有し、追加のビーチ部分は第２のビー
チ部分よりも急である。
【０００７】ビーチ領域の第１のビーチ部分と第２のビ
ーチ部分は接合部に沿って互いに連続している。本発明
の他の特徴によれば、液相排出開口部及び第１ビーチ部
分と第２ビーチ部分との間の接合部はボウルの長手方向
軸線からほぼ同じ距離に配置され、それによって、プー
ルは円筒部分及びビーチ領域の第１のビーチ部分とほぼ
同延であり、ビーチ領域の第２のビーチ部分はプールの
外側に配置される。本発明の特定の実施形態では、ビー
チの第２のビーチ部分はほぼ０°の傾斜を有する。上記
のデカンター型遠心分離機を作動する方法は、本発明に
よれば、ボウルをその長手方向軸線を中心に第１の回転
速度で回転させ、供給スラリーをボウルの回転中ボウル
内のプールに送出し、プールレベルがほぼ第１のビーチ
部分と第２のビーチ部分との接合部の位置で交差するよ
うな位置にプールを維持することからなる。この構成で
は、ビーチ領域の第１のビーチ部分はプール内に沈めら
れ、ビーチ領域の第２のビーチ部分は実質的にプールの
外側に配置される。スクリューコンベヤーは長手方向軸
線を中心にボウルの回転速度と異なる回転速度で回転さ
れ、それによって、ケーキ層をボウルの内面に沿ってケ
ーキ排出開口部に向かって移動させる。ビーチ領域の第
２のビーチ部分に近いボウルの部分では、内面に沿うケ
ーキ層の流れは流量制御構造によって妨害され、それに
よって、第２のビーチ部分のケーキ層の厚さが増大され
る。ケーキはケーキ排出開口部から排出され、液相はボ
ウルの液相排出開口部から排出される。
【０００８】ケーキ層の流れを妨害することは、流量制
御構造の上流のビーチ領域の第２部分に沿ってケーキ流
れ断面を増大させることを伴う。コンベヤーが螺旋スク
リューを取り付けたハブを有する場合には、ケーキ層の
流れを妨害することは、ハブからボウルに向かって半径
方向外方に、或いは、ボウルからコンベヤーに向かって
半径方向内方に延びるバリヤーを通り越してケーキ層を
案内することを含む。別の例として、ケーキ層の流れを
妨害することは、厚くしたスクリューラップ又はボウル
の円筒部分内のラップの螺旋角度と異なる螺旋角度に設
定されたラップを有するコンベヤーの部分を通り越して
ケーキ層を案内することを有してもよい。本発明による
デカンター遠心分離機内の流量制御構造はボウルのビー
チ領域を出る沈澱固形物の流れに対する追加の抵抗を与
え且つこれを調整し、それによって、流量制御構造の上
流のケーキの厚さを増大させる。これにより、厚い沈澱
物、即ちケーキの表面を後方に流れさせ（即ち逆流さ
せ）、それによって、沈澱物の表面まで上方に浸透する
絞り出し液体をプールに戻す。ケーキ表面の逆流は又、
ケーキが液体スラリープールから出るとき、プールから
の液体がケーキと一緒に運ばれるのを防止する。その結
果、高濃縮固形物のケーキが遠心分離機を出る。
【０００９】ここに記載の著しい程度までの改良は、ビ
ーチ帯域の設計及び構造にあり、特に、流量制御構造を
ビーチ領域に組み込むことにある。本発明の第１の目的
及び効果は、搬送能力に対してビーチ領域の効率を増大
させること、即ち、固形物を遠心力に抗して、ビーチを
上方に搬送させる速度を増大させることにある。第１の
ものと等しい重要さである本発明の第２の目的及び効果
は、遠心分離機をでる固形物の濃度を増大させること、
即ち、固形物排出点におけるケーキ流中の液体の量を減
少させることにある。本発明によるデカンター型遠心分
離機では、流量制御構造によって行われるケーキ層の流
量の制限は、プール下帯域及びプール上帯域では、プー
ルからの液体の持ち越しを防止し、かつ又プール上帯域
（第２お呼び随意の第３ビーチ部分）で絞り出された液
体をプールへ戻させる固形物深さプロファイル及び固形
物速度プロファイルを確立するように作用する。
【００１０】本発明によるデカンター型遠心分離機で
は、より乾燥したケーキ製品が先行技術におけるよりも
高いケーキ処理量で得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１乃至１１はデカンター遠心分
離機を出るケーキの含水量を制御するためのゲート要素
に関する。残りの図面の図はケーキの産出量を実質的に
減少させることなく、又遠心分離機のある形態でケーキ
の産出量を増大させることなくケーキの含水量を特に少
なくする改良に関する。図１は中実又は有孔ボウル１２
と、ウォーム又はスクリュー型コンベヤー１４と、スラ
リー供給装置とからなるデカンター型遠心分離機の下半
分を概略的に示す。スラリー供給装置は供給管１０と、
供給区画室（図示せず）と、スラリーを供給区画室から
ボウル内の液体プール１１に流入させるために、コンベ
ヤーハブ２２に設けられた１つ又はそれ以上の開口部
（図示せず）とを含む。ボウル１２は長手方向軸線１６
を中心に回転し、一端にケーキ排出開口部１８を有し且
つ反対側の端に液相排出開口部２０を有する。コンベヤ
ーハブ２２はボウル１２の角回転速度と異なる角速度で
長手方向軸線１６を中心に回転できるようにボウル１２
の内側に配置された少なくとも一部分を有する。コンベ
ヤー１４は更にコンベヤーハブ２２に取り付けられ且つ
ケーキ層２６をボウル１２の内面２８に沿ってケーキ排
出開口部１８に向かって移動させるための、ボウル１２
の内側に配置された螺旋スクリー又はウォーム２４を含
む。コンベヤーハブ２２に設けられた調整可能な構成部
品３０はハブとボウル１２の内面２８との間に隙間３２
を形成し、隙間はハブの回転速度に関係なく調整できる
寸法を有する。調整可能な隙間３２はケーキ排出開口部
１８でボウル１２を出るケーキの含水量又は他の性能パ
ラメータの最適化を可能にする。
【００１２】好ましくは、調整可能な構成部品３０はハ
ブ２２に移動可能に取り付けられたゲート要素３４と、
ゲート要素をハブに対して予め決定可能な位置に維持す
るための係止用ハードウエア３６とを有する。隙間３２
はゲート要素３４の縁３８とボウル１２の内面２８とに
よって作られる。隙間３２の大きさはゲート要素３４を
内面２８に近づけたり遠ざけたりすることによって調整
できる。好ましくは、ゲート要素３４はハブ２２及びボ
ウル１２の中に配置されたアクチエータ４０に作動的に
連結されるが、このアクチエータはこれらの構成部品の
外側に配置されてもよい。アクチエータ４０は、ゲート
要素３４の位置をデカンター遠心分離機を著しく分解す
ることなく調整することができるように位置決めされ
る。一般的には、ゲート要素３４はボウル１２のビーチ
部分４２に並置され、そして隙間３２を作る上でこのビ
ーチと協同する。図１及び２に示すように、コンベヤー
スクリュー２４の一対の隣接したラップ４４と４６との
間にゲート要素３４が配置されるのがよい。別の例とし
て、ゲート要素３４を図７及び８を参照して後で説明す
るように、コンベヤースクリュー２４の最後のラップ４
４の下流に配置してもよい。
【００１３】図２に示すように、ゲート要素３４はスク
リュー２４の隣接したラップ４４と４６との間に配置さ
れたバッフルプレート４８の形態を取るのがよい。バッ
フルプレート４８はラップ４４及び４６とほぼ垂直に配
置され、ラップに設けられた溝９２（図６を参照）で案
内されるのがよい。上述したように、機構５０は一方で
は、ボウル１２の内面２８とコンベヤーハブ２２との
間、或いは他方では、バッフルプレート４８との間の隙
間３２の手動又は自動調整を可能にするのに役立つ。手
動調整の場合には、機構５０はコンベヤーハブ２２に少
なくとも部分的に取り付けられ、そして手動調整を可能
にするためバッフルプレート４８に作動的に連結され
る。手動調整は遠心分離機の停止を必要とし、それに続
いて、デカンター遠心分離機の部分的な分解か、ボウル
１２のビーチ部分４２に設けられたアクセス開口部４３
から係止機構３６に近づくかのいずれかが行われる。別
の例では、遠心分離機の運転中でも、手動調整を可能に
するための連結又はリンク仕掛け機構（図示せず）が設
けられる。例えば、調整及び係止ハードウエア５０が油
圧（図５）である場合には、油圧回路の定置部分と回転
部分を連結するための滑り連結部（図示せず）が設けら
れている。加圧流体のリザーバ７０（図５を参照）が固
定され或いはコンベヤーハブ２２と一緒に回転する。
【００１４】バッフルプレート４８の位置、従って、バ
ッフルプレートとボウルの内面２８との間の隙間３２は
ケーキの含水量を監視するセンサー（図示せず）からの
フィードバックに従って自動的に変えられる。かかる入
力指示及びケーキの性質、Ｇレベル、及びケーキの流量
のような可変量に従ってバッフルプレート４８の位置を
制御するためのマイクロプロセッサープログラマー（図
示せず）が設けられる。図３及び４はアクチエータ及び
係止機構５０の特定の実施形態を示す。バッフルプレー
ト４８の半径方向内縁５２は、内端が、コンベヤーハブ
２２に固定されたプレート２３に結合された１つ又はそ
れ以上の賦勢ばね５６及び５８によってカム要素５４と
係合状態に保持される。カム要素５４が図示しないリン
ク仕掛け機構を介して偏心回転軸線６０を中心に回され
ると、バッフルプレート４８は半径方向に往復し、それ
によって隙間３２の寸法を調整する。カム要素５４及び
ばね５６、５８は固形物が機構を動かなくするのを防止
するためにコンベヤーハブ２２の内側に収容される。コ
ンベヤーラップ４４はリンク仕掛け機構（図示せず）の
通る窓６２を備えることができる。
【００１５】バッフルプレート４８はボウル１２及びコ
ンベヤーハブ２２の共通の長手方向回転軸線１６（図
１）とほぼ平行な平面に置かれるのがよい。しかしなが
ら、この向きは重要ではなく、バッフルプレート４８は
回転軸線１６に対して或る角度に向蹴られた平面に配置
されてもよい。その上、第２のバッフルプレート（図示
せず）をバッフルプレート４８と直径方向に対向してコ
ンベヤーハブ２２に設けられてもよい。ゲート要素３
４、特に、バッフルプレート４８は開口部１８での排出
のために許される固形物濃度を制御するのに役立つ。バ
ッフルプレート４８はボウル１２とコンベヤーハブ２２
との間の環状空間を、バッフルプレートを横切る液体プ
ール及び固形物レベルの明確な違いを持つ２つの領域に
分割する。ケーキ層２６の流れと反対の方向におけるバ
ッフルプレート４８の上流では、液体プール及び固形物
レベルは堰によって設定されるように、より深い。より
深いプールは清澄及び締め固め及び脱水のためにより厚
いケーキ層２６の形成を高める。バッフルプレート４８
の下流では、固形物レベルはビーチ部分４２の溢れ箇所
によって制御れれる。ケーキ層２６は遠心場によって強
く影響され、ケーキ層の表面は回転軸線１６とほぼ平行
であり、溢れのほぼ半径にある。バッフルプレート４８
はボウルの内面２８に隣接した最も乾燥した固形物をす
くい取る。
【００１６】工程、機械の大きさ、及び処理量に応じ
て、幅０．２５乃至１．５インチである隙間３２内のケ
ーキ固形物は「プラグ」を形成して機械の上流側（図１
及び２において右側）の深いプール１１を機械の下流側
（図１及び２における左側のビーチ排出端）の濃縮固形
物の浅いプールからシールする。ラップ４４及び４６に
対するバッフルプレート４８の位置は、特に、ボウル壁
に近い最も乾燥した固形物をすくい取るために、或いは
プラグの流失によって引き起こされる不安定さを減じる
ために、処理によって必要されるように、隙間３２のサ
イズを変えるように調整されるべきである。機械が運転
している間隙間３２のサイズを調整できるようにするの
が望ましい。しかしながら、遠心分離機が静止している
間に、機械を分解することなく、例えばカバープレート
４５の下のアクセス開口部４３からバッフルプレート４
８の位置を調整できれば満足である。
【００１７】図５に示すように、アクチエータ及び係止
機構５０の他の特定の実施形態は油圧回路６８内で、閉
ループ油圧スイッチ又は弁７２を介して圧油リザーバ７
０に連結された一対のピストン６４及び６６を含み、前
記弁７２はボウル１２の外部の電気ー機械制御装置７４
を介して遠隔制御される。カム要素５４（図３及び４）
を回すためのリンク仕掛け機構又は電気ー機械制御装置
７４からの連結部７６（図５）はコンベヤーハブ２２と
一緒に回転する。バッフルプレート４８の位置の調整を
行わせるために、アクチエータ及び係止機構５０の定置
部分と回転部分を連結するための滑り連結部（図示せ
ず）が設けられる。この場合には、機械が運転している
間にバッフルプレート４８を調整することができる。
【００１８】図６はアクチエータ及び係止機構５０の更
に他の実施形態を示す。この形態では、機構５０は支点
ポスト８０を介してハブ２２に回動可能に連結され、且
つ一端がバッフルプレート４８のスタブ８２に回動可能
に連結されたロッカーアームレバー７８を含む。他端に
おいて、ロッカーアームレバー７８の向きは遠心分離機
の運転中ロックナット８６によってコンベヤーハブ２２
に固定されるスタッド８４によって制御される。カバー
８８がアクセス穴９０の上でハブ２２に設けられる。ろ
う付けされたジャムナット８７のようなリテーナがスタ
ッド８４をレバーアーム７８に適当に固着するためにレ
バーアーム７８の両側に設けられる。レバーアーム７８
はスタッド８４の回転嵌めを行うための貫通穴を有する
スイベル８９を更に備える。
【００１９】バッフルプレート４８は好ましくはセラミ
ック摩耗面をもったチタンで作られ、そして２つの固定
プレート９１間に、且つコンベヤーウォームラップ４４
及び４６に設けられた溝９２内に摺動自在に配列され
る。バッフルプレート４８は一部は遠心力によって適所
に維持される。たっか１つのバッフルプレート４８が設
けられる場合には、コンベヤーハブ２２はその範囲に関
して中央に据え付けられ且つ位置決めされたバッフルプ
レートでバランスされる。さらなる僅かな変化をコンベ
ヤーハブ２２の端で１８０°対向した大直径のセットね
じ及びロックナット（図示せず）でカウンターバランス
させるのがよい。図７に示すデカンター遠心分離機の他
の特定の実施形態では、ボウル１２は円筒部分１００及
び内面に沿ってビーチ部分４２を構成する円錐部分１０
２を有する。ゲート要素３４はコンベヤーハブ２２に沿
う異なる長手方向位置に配置できる環状デップ堰１０４
の形態を取る。デップ堰１０４は、デップ堰１０４とビ
ーチ部分又はビーチ面４２との間の隙間３２のサイズを
変えるために、仮想線１０８で指示したように、堰１０
４の手動再位置決めを可能にするための、遠心分離機の
ボウル１２外側に延びる環状ロッド１０６を備える。ロ
ッド１０６は分解することなく機械の外側から堰の位置
の調整を可能にする。その上、上述のように、この調整
は、ロッド１０６の定置部分と回転部分を連結するため
の滑り連結部（図示せず）が設けられる場合には、機械
が運転している間に行われる。別の例として、デップ堰
１０４の位置決めは機械を停止し、ボウル１２のカバー
プレート４５の下のアクセス開口部４３から手を伸ば
し、デップ堰を手動で係止を解き、デップ堰を他の位置
決めに軸線方向に滑らせることによって調整される。次
いで、デップ堰１０４は係止ハードウエア又は機構３６
（図１）によってハブ２２に対して新たな位置に固定さ
れる。
【００２０】締め固め可能なケーキ固形物のために、デ
カンター遠心分離機は一般的には、「スーパープール」
で運転する、即ちプールレベル（放流堰によって設定さ
れる）はケーキ排出開口部１９の半径方向位置の半径方
向内方である。従って、浮力がケーキ２６のすべてに作
用し、加えて、スーパプールのヘッドによる「水圧補
助」がケーキをケーキ排出開口部１８に向かって押す。
図７の設計では、スーパープールの量は、ビーチ部分４
２の一部がコンベヤーを有していないとしても、ケーキ
層２６がケーキ排出開口部１９まで移送される程大きく
設定されなければならない。図８に示すように、ビーチ
部分４２を異なる傾斜をもった２つの部分又は領域１１
０及び１１２に分割することによって図７の実施の形態
を修正してもよい。デップ堰１０４はビーチ領域１１０
よりも小さい傾斜を有するビーチ部分１１２に沿って位
置決めでき、それによって、隙間３２のサイズの調整度
をより大きくする。ビーチ部分４２のコンベヤーのない
部分１１２によって要求される大きな量のスーパプール
ヘッドは図８の形態における更なる利点に使用される。
こここでは、ビーチ部分１１０はコンベヤーラップ１１
４を備え、且つビーチ部分１１２よりも急傾斜である。
これにより、コンベヤーのないビーチ部分１１２を、全
長を変えることなく、より長くすることができる。
【００２１】図７及び８の実施の形態では、デップ堰１
０４はケーキの前進方向に、即ち排出開口部１８に向か
って減少する外径を有する。変形形態では、デップ堰１
０４は図７及び８において左から右に増大する外径を有
してもよい。図９に示すように、変形のデカンター遠心
分離機はボルト１１８によってブラケット１２０に取り
付けられたバッフルプレート１１６の形態のケーキゲー
ト又は計量機構を有し、ブラケット１２０はコンベヤー
１４の隣接したラップ１２２と１２４との間に延び、そ
してそれらに連結される。バッフルプレート１１６とボ
ウル１２のビーチ部分４２との間の隙間３２を調整する
ために、カバープレート４５を取り外して開口部４３か
らバッフルプレートに接近する。ボルト１１８を緩め、
バッフルプレート１１６をブラケット１２０に対して移
動させる。
【００２２】調整可能なバッフル／ゲート要素を有する
ことの他の目的は深いプール操作（上述した如く有利で
ある）を助長することであり、プールレベルはバッフル
又はゲート要素３４の出口側でのケーキ２６の高さとプ
ール１１の高さとの間の図１０の距離Ｈで概略的に指示
した如く、溢れ点（スーパプール）より大変上である。
バッフルプレート又はゲート要素３４を横切るプールレ
ベル増分がどのくらいかは流れの抵抗で左右され、この
流れ抵抗は固形物流量、隙間３２のサイズ、及びケーキ
の流動特性で決まる。隙間３２は通常は０．２５インチ
乃至１．５インチである。高い固形物流量では、隙間３
２は中位の幅を有することができる。低い固形物流量で
は、隙間は同じ抵抗をもたらすためにより小さくする必
要がある。繊維材料及び基質材料を有する主スラッジと
混合された生スラッジでは、隙間３２の幅は中位でなけ
ればならず、廃棄活性スラッジ又は繊維質材料を含まな
い消化スラッジでは、隙間はより小さくする必要があ
る。
【００２３】図１１は、ケーキ又は固形物相がデカンタ
ー遠心分離機（図示せず）の円錐部分１３２での油ー水
プール１３０から出るとき、油１２６のような最も軽い
相がケーキ又は固形物相１２８によって同伴されるのを
防止するために３層分離工程を容易にする調整可能に位
置決めされたゲート要素１２４を示す。ゲート要素１２
４はケーキ又は固形物相１２８による油相１２６の同伴
を減少させるように固形物の流出帯域１３４の上流に置
かれたデップ堰の形態を取るのがよい。デップ堰１２４
の外縁１３６は油ー水界面１３８を越えて侵入しなけれ
ばならない。ぴったりした開口を持つデップ堰は、これ
がケーキ固形物層１２８の中へ延びて、粒状固形物で
は、望ましくない高いトルクを発生させることがあると
言う事実のために、若しなければ理想的である。油ー水
界面１３８及び水ー固形物界面１４０の位置決めが知ら
れていないとすれば、遠心分離機をケーキ固形物１２８
と一緒に排出される油の厳密な監視及び機械によって経
験されるトルクレベルで操作させなければならない。調
整可能な隙間はその監視に応答して最適化を可能にす
る。
【００２４】図１乃至１１を参照して上で説明したごと
き調整可能なゲート要素をもつデカンター遠心分離機は
細かい固形物の分級について或る利点を示す。しかしな
がら、ケーキの含水量は実質的な程度まで制御できるけ
れども、含水量の大きな減少は産出流量を妥協すること
なくしては可能でない。上記のように、ケーキの含水量
を、複合ビーチについて、デート要素を使用することに
よって、もっと一般的には、ケーキ流量制御構造を使用
することによって、ケーキ産出流量を実質的に減ずるこ
となく、大きく減少させることができる。プールレベル
及び第１ビーチ部分と急でない下流のビーチ部分との間
の接合部が遠心分離機の回転軸線からほぼ同じ距離に置
かれるとき結果を最適にする。 概念の検討 ビーチ帯域での流量制御構造の概念は遠大な理論的分
析、それに続くビーチ帯域のモデルの大規模な確認研究
テストの結果として生まれる。本発明の原理を理解する
ための背景として、以下の理論的検討をここで要約す
る。
【００２５】平面での展開 ボウルの内面を平面に展開する。ビーチ上のスラッジの
厚さはボウルの半径と比較して一般的には小さいから、
軸線方向に対してビーチ角度β（図３及び５を参照）に
傾けられたその平らな面上に起こるような流れを考える
ことができる。図１２は遠心場の方向に見たその平面の
概略図である。螺旋コンベヤーは、回転方向２１２、即
ち遠心分離機の回転軸線１６（図１）と垂直な方向に対
して螺旋角αに傾けられた一連の平行なベーン２１０と
して見る。各対の隣接したベーン２１０はチャンネル２
１４を形成し、スラッジケーキはこのチャンネルに沿っ
て案内されそしてケーキ排出平面２１８に向かって移送
される（２１６におけるように）。チャンネル２１４内
では、スラッジケーキは、チャンネルを形成する隣接し
たベーン表面２１４ａと２１４ｂとの間の距離に等しい
最大幅Ｗまで占め、そしてケーキの高さｈ（図１３）だ
けボウルの内面より上に延びる。
【００２６】コンベヤーの基準フレーム コンベヤーと同じ角速度で移動する観察者によって知ら
れる如き運動を検討する。この基準フレームでは、コン
ベヤーベーン２１０は不動であり、ボウル壁を表す平面
（図１２において紙面）はボウル壁の半径Ｒにボウルと
コンベヤーとの間の角速度差、ΔΩを掛けた値に等しい
速度で、遠心分離機の回転軸線１６（図１）と垂直な方
向２１２にコンベヤーベーンを通り越して滑る。摩擦力
の１つの成分の結果として、コンベヤーベーンを通り越
すボウル壁の滑りはケーキを各べーんの駆動面２１４ａ
に抗して引く傾向がある。搬送にとってもっと重要なこ
ととして、ボウルによって及ぼされる摩擦力の他の大き
な成分はケーキをチャンネル２１４に沿って引くように
作用する。ケーキはビーチの「ダウンヒル」方向に作用
する遠心力の成分に抗して「アップヒル」に移送され
る。かくして、ケーキの移送機構は次のように要約され
る。ボウルとコンベヤーベーンのとの間の相対的な運
動、即ちＲ×ΔΩの理由によって、遠心力の成分並びに
ケーキの流れの方向２１６に抗してベーンによって及ぼ
される摩擦力に打ち勝って、ボウルはケーキをコンベヤ
ーベーンによって形成されたチャンネルを通して固形物
排出端まで引く。
【００２７】ベルトアナログ 図１３は、上記の工程の重要な特徴を含み、本発明の概
念を特に簡単な方法で実現するアナグロを示す。ボウル
壁を表すベルト２２０は遠心場Ｇに対して垂直である
「水平」２２２に対して「登り角度」に傾けられてい
る。ベルト２２０は内面半径Ｒ、角速度差ΔΩ、及びｃ
ｏｓ（α）の３つの積に等しい相対速度Ｕでアップヒル
方向に移動する、ここにαは螺旋角度（図１２）であ
る。あらゆる実施目的のために、αが一般的には１５度
よりも小さい限りではＵ＝（Ｒ×ΔΩ）。ベルトに加え
られる摩擦力はベルトの表面上に位置するスラッジケー
キをケーキの質量に作用する遠心力の成分に抗してアッ
プヒルに引く。登り角度ｙは、スラッジケーキが打ち勝
たなければならない有効アップヒル角度である。おおよ
そ、登り角度ｙ（ラジアンで）は螺旋角度α（ラジアン
で）とビーチ角度β（ラジアンで）の積である。円筒形
沈澱部分では、ビーチ角度がゼロである場合には登り角
度も勿論ゼロに等しい。実際には、ビーチの登り角度は
大変小さく、１°程度のものである。従って、詳細をよ
り容易に見せるために、図１３及びそれに続く他の図は
拡尺で描かれている。
【００２８】図１３では、プール２２４の液体スラリー
が沈澱したスラッジケーキの上に位置する。液体スラリ
ーそれ自体は比較的小さい運動を有し、スラッジケーキ
２２６に関して液体スラリーの主な作用は、それがスラ
ッジケーキのアップヒルの搬送を容易にする浮力をつく
ることである。 速度プロファイル スラッジケーキの流動学として、スラッジケーキが幾分
液体として振る舞い、スラッジケーキが粘性応力の作用
で流れるものと仮定する。図１４を参照すると、粘性に
より移動しているベルト２２０（図１３及び１４）に隣
接したスラッジケーキ層２２６の部分をベルトの速度Ｕ
で前進させる。一方その層は粘性力を次の隣接した層に
及ぼし、それをアップヒルに、したかし僅かに小さい速
度で移動させる。このシナリオがベルトの表面からケー
キの表面まで鎖状の仕方で層ずつ繰り返される。かくし
て、スラリーケーキは固形物プラグ又はボデーとしてし
かし、ベルト２２０に沿う位置ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 に応じ
て、それぞれの速度プロファイルＶＰ1 ，ＶＰ2 ，ＶＰ
3 等及びそれぞれの厚さプロファイルｈ1 ，ｈ2 ，ｈ3
で一様でなく前方に移動する。図１４では、速度プロフ
ァイルカーブＶＰ1，ＶＰ2 ，ＶＰ3 まで延びる矢印２
２８はベルト２２０から異なる距離におけるケーキスラ
リー粒子の速度を示す。ケーキの流量の特定な値、登り
角度ｙの特定な値を仮定すると、そしてケーキを形成す
る材料の性質を仮定すると、速度プロファイルＶＰ1 ，
ＶＰ2 ，ＶＰ3等の形状はケーキの高さｈ（図１３）で
決まる。図１４は、同じ流量について、それぞれのケー
キ高さｈ1 ，ｈ2 ，ｈ3 が互いに異なる場合に３つの異
なる位置ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 での速度プロファイルＶ
Ｐ1 ，ＶＰ2 ，ＶＰ3 を示す。図示の目的で、ケーキの
高さは位置ｘ1 から位置ｘ2 に増大し、位置ｘ2 から位
置ｘ3に増大する（ｈ1 はｈ2 より小さく、ｈ2 はｈ3
より小さい）ものと仮定される。流量は３つの位置
ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 で同じであるから、３つの速度プロフ
ァイルＶＰ1 ，ＶＰ2 ，ＶＰ3 とそれぞれの高さｈ1 ，
ｈ2 ，ｈ3 との間に位置する領域は、例え形状が互いに
全く異なっていても、全て同じである。位置ｘ1 では、
それぞれのプロファイルＶＰ1 は比較的一様であり、ケ
ーキープール界面における速度は矢印２３０で指示した
ように、前進方向にある。位置ｘ2 では、それぞれのプ
ロファイルＶＰ2 は一様でなく、速度はスラッジケーキ
層２２６とスラリープール２２４との間の界面において
点２３１（ベルト２２０より上の高さｈ 2 ）でゼロまで
落ちる。ケーキの高さｈ3 が最も大きい位置ｘ3 では、
それぞれの速度プロファイルＶＰ3 はベルト２２０近く
では前方流れを指示し、ケーキープール界面近くでは矢
印２３２で指示したように、後方流れを指示する。
【００２９】任意特定な位置でケーキ層２２６に作用す
る遠心場の全ダウンヒル成分はケーキの質量に比例し、
かくしてケーキの高さｈ（図１３に一般的に示したよう
に）に比例する。位置ｘ1 におけるようなケーキの薄い
層ではベルト２２０によって加えられる摩擦力はケーキ
層全体を前方に運ぶのに十分である。ケーキの質量が大
きい位置ｘ2 では、ベルトの摩擦はケーキの厚さ全体を
前方方向に辛うじて支持することができる。位置ｘ3 に
おけるように、ケーキの質量がもっと大きいときには、
ベルトの摩擦力はケーキの厚さ全体を前方に移送するの
には十分でなく、その結果、外層のケーキは後方に滑
る。 逆流 図１４のケーキ逆流帯域２３４を点彩を付けて示す。カ
ーブ２３６は後方流れ帯域２３４を前方流れの帯域２３
８から分ける。流腺２４４ａに沿う点２４０から点２４
２まで、ケーキ粒子の運動は後方であり（ケーキ排出開
口部１８から遠ざかる）、点２４２では、流れは方向転
換し、ケーキ粒子の運動は点２４２と流腺２４４ｂに沿
う点２４６との間で前方である（ケーキ排出開口部１８
に向かう）。流れているスラッジケーキ２２６スラリー
液体のプール２２４との間の界面では、ケーキ運動は点
２３１の上流では前方であるが、点２３の下流では後方
である。図１４において界面に位置した矢で強調したこ
のパターンは後述するように本発明にとっては大変重要
である。
【００３０】在来のケーキプロファイル 図１５はベルトアナグロによって、均一な角のビーチ２
５０をもった在来の遠心分離機のケーキプロファイル２
４８ａ及び２４８ｂ並びに関連した流れパターンを示
す。図１５は又ケーキプロファイル２４８ａをもったプ
ール下帯域２５２及びケーキプロファイル２４８ｂをも
ったプール上帯域２５４、即ち所謂「乾燥ビーチ」を示
す。乾燥ビーチ２５４の目的は、液体のプールからの干
渉なしに液体をケーキ２２６から絞り出すことができる
乾燥領域を設けることにある。ケーキは沈澱槽部分２２
６を出て、ビーチのプールの下の帯域２５２に入り、ビ
ーチ２５０を上方に移送され、最後に、ケーキ排出口２
５６で機械から出る。ケーキの効果的な密度は、ケーキ
がプール下帯域２５２からプール上帯域２５４まで通る
とき、ジャンプを経験する、何故ならば、プール２２４
の液体によってもたらされる浮力が失われるからであ
る。これはケーキプロファイル２４８ａ及び２４８ｂを
生じさせることが分かった。プロファイル２４８ａの第
１の点２５８から第２の点２６０まで、ケーキの高さｈ
は増大し、界面運動は矢印２６２で指示したように、前
方である。プロファイル２４８ａに沿う第２の点２６０
から第３の点２６４まで、ケーキの高さｈは減少し続
け、界面運動は矢印２６６で指示したように、後方であ
る。ケーキは点２６４でプール２２４から出る。点２６
４からケーキプロファイル２４８ｂ上の第４の点２６８
まで、ケーキの高さは減少し、界面運動は後方である。
最後に、点２６８からケーキ排出点２７０まで、ケーキ
の高さはほぼ一定のままであり、界面運動は前方であ
る。点２６０、２６４、及び２６８によって定められた
三角帯域２７２内にはケーキの閉じ込められた再循環渦
状領域がある。
【００３１】点２６０と２６８との間でケーキプロファ
イル２４８ａに沿って、界面の後方運動は、ケーキがプ
ール２２４から出るときプール液体がケーキ２２６によ
って同伴されるのを防止する。これは良いことではある
が、他方、点２６８と２７０との間の界面運動は前方で
ある。これは、液体が乾燥ビーチ帯域２５４でケーキか
ら絞り出されるとき、絞り出された液体の幾らかがプー
ルへ戻る代わりに前方に運ばれることを意味する。かく
して、ケーキからの追加の水分の絞り出し及び排出にお
ける乾燥ビーチの目的は少なくとも部分的に否定され
る。 在来の複式ビーチ 図１６は複式ビーチ２７４を示す。プール下帯域２５２
（浮力が補助をもたらす）では比較的大きい初期登り角
度ｙ1 をもち、プール上帯域２５４（浮力の補助効果が
失われている）では比較的小さい登り角度ｙ2 を持って
いる。ケーキプロファイル及び界面運動のパターンはそ
れぞれ図１５の一様なビーチの場合におけるものと似て
いる。同様な特徴を図１５及び１６に同じ参照番号で示
す。単一のビーチの場合におけるように、ケーキの表面
は乾燥ビーチ領域において前方に移動し、絞り出された
液体を固形物排出端まで運び、それによって湿ったケー
キにしてしまう。
【００３２】流量妨害をもつ複合ビーチ 図１７の幾何学的形態は図１６のそれと似ている（同じ
複合ビーチ２７４）が、今、ケーキの流れはケーキ排出
口２５６に近い流量制御構造２７６によって邪魔され
る。流量制御構造２７６はゲート、ダム、又は堰の形態
をとることができ、これは排出口２５６においてゲート
とボウルの内面との間の流れ面積を制限する。流量制御
構造２７６は、以下に説明するように、他の形態をとる
ことができる。ケーキの流れが妨げられない流量の約半
分まで減ぜられるように妨害されるとき、再循環帯域２
８０が確立される。点２８４と２８６との間のケーキプ
ロファイル２８２ａの部分に沿って、界面運動は後方で
あり、かくして、プール液体がスラッジケーキ２２６と
一緒に前方に運ばれるのを防止する。恐らく、もっと重
要なことは、ケーキプロファイル２８２ｂの界面運動が
点２８６と２８８との間で後方であり、かくして、点２
８６のプールを出る点を越えたケーキから絞り出された
液体がケーキと一緒にケーキ排出口まで前方に運ばれる
ことはない。かくして、流量制御構造２７６によって加
えられる流れインピーダンスはケーキの乾燥を高めるよ
うに作用する。この構成は流量制御構造を使用してケー
キをより乾燥させる利点と固形物の産出能力の過剰な減
少を回避する複合ビーチの利点を組み合わせる。
【００３３】第２の角度及び流量妨害ゼロの複式ビーチ 図１８は第２ビーチ部分２９２がゼロに等しい登り角度
を有する複式ビーチの形態２９０を示す。この構成は特
別な利点を有する。それは図１７と比較してより高いケ
ーキ流量能力をもたらし、第２のビーチ角度は小さいが
ゼロではなく、同時に、本発明のケーキ流量制御構造を
利用するあらゆる他の設計で乾燥ケーキを生じさせる。
プール２２４は第２のビーチ部分２９２のレベルに大変
近く設定されたレベル又は面２９４を有し、そして入念
に調整されなければならない。プール面２９４はほぼ、
第２のビーチ２９２と同じ、遠心分離器の軸線からの距
離にある。この共通の距離はほぼ、第１のビーチ部分２
９８と第２のビーチ部分２９２との間の接合部２９６と
同じ、遠心分離器の軸線（コンベヤー及びボウルの回転
軸線）からの距離に液体排出口を有することによって与
えられる。浮力がスラッジケーキ２２６を遠心場Ｇの力
に抗して持ち上げる危険をなくすから、第１のビーチ部
分２９８は比較的大きいビーチ角度を有し、従って、比
較的短い。図１５の在来設計に比して長さの節約は、第
２のビーチ部分２９２に必要とされる長さを利用する。
【００３４】実際のデカンター遠心分離機では、ゼロで
ないビーチ角度は螺旋チャンネルを形成する、一方のベ
ーン面からこれに隣接したベーン面までの距離にわたっ
てケーキの厚さの変化を生じさせる効果を有する。ケー
キの厚さはコンベヤーベーンの駆動面２１４ａで深く、
隣接したコンベヤーベーンの後面２１４ｂに向かって浅
い。しかしながら、実際のデカンター遠心分離機の複式
ビーチの第２部分における登り角度がゼロである場合に
は、ケーキの厚さは隣接したベーン又はラップによって
形成される螺旋チャンネルを横切って均一である。即
ち、ケーキの横断面は長方形であり、その面は真っ直ぐ
なビーチと平行である。これは脱水するのに有利である
ものと思われ、其故に、図１８の形態が好まれる。或る
適用では、遠心分離機のボウル４００に、第１のビーチ
部分４０２及び第２のビーチ部分４０４を有する複合ビ
ーチを設けのが有利である。この場合、第２のビーチ部
分は固形物排出開口部４０６に向かって（水平に対し
て）僅かに下方に傾けられ、従ってビーチ角度β2 と登
り角度ｙ2 の両方は図１９に示すように、負になる。ケ
ーキ４０８は大きくなるＧー力（矢印４１０）により第
２のビーチ部分４０４で脱水される。コンベヤースクリ
ュー４１２は又第１のビーチ部分４０２及び第２のビー
チ部分４０４を有するボウル４００の形状と一致する。
【００３５】図２０に示す他の設計では、遠心分離機の
ボウル４３８の複式ビーチ４２６の第２のビーチ部分４
２４の登り角度β2 は比較的の大きい負の値を有し、コ
ンベヤーのスクリュー４２８は第１のビーチ部分４３２
と第２のビーチ部分４２４との間の接合部４３０で終わ
っている。この形態では、第２のビーチ部分４２４上で
のケーキの搬送は遠心場（矢印４３６）によって行われ
る。或る出来ようでは、大きな負のビーチ角度β2 は、
ケーキ排出開口部４４０に向かうＧー力４３６のそれと
関連した増大で、更なるケーキの脱水を高める。 好ましい実施の形態の説明 デカンター遠心分離機は図１７及び１８を参照して上述
したようにケーキの流れを妨げる１つ以上の形式の流量
制御構造を含む。ケーキ、即ち、重い相の排出口２５６
に近く位置した流量制御構造はデカンター遠心分離機の
ボウルから運び出されるケーキ固形物２２６の容積流量
を妨げる。本発明では、固形物の容積流量を約１／２だ
け、或いはもっと一般的には、妨げられない固形物容積
流量の２５％乃至７５％減少させることによって、ケー
キ２２６の上面におけるケーキ粒子の速度は逆方向にあ
り、即ち、ビーチ２７４、２９８のプール上帯域３０
０、３０２の実質的に全長に渡って、並びに固形物がプ
ールを出る点（図１７の２８６）からプール２２４に向
かって戻る方向にある。かくしてプール２２４からの液
体及びプール上帯域３００、３０２内の固形物から絞り
出された液体は、沈澱ケーキ２２６と一緒に遠心分離機
のボウルから運び出されないで、プール２２４へ戻され
る。その結果、関連した流量制御構造２７６と一緒に複
式ビーチ２７４又は２９８を有するデカンター遠心分離
機は、ケーキ排出口２５６に液体が達しないから、より
乾燥したケーキを生じさせる。
【００３６】図１〜７及び９を参照して上で説明した如
き流量制御構造はより乾燥したケーキ製品にする。しか
しながら、低ケーキ流量能力の犠牲の上により乾燥した
ケーキが得られる。ケーキ流量能力の損失なく、ケーキ
の乾燥を改善するために、好ましい形態は図１８に従っ
てゼロ度のビーチを有する。流量制御構造２７６によっ
て生じる固形物容積流量の減少量は供給スラリーの種類
と一貫性で決まり、且つ遠心分離機の寸法形状及び運転
条件で決まる。固形物容積流量を約１／２だけ減少させ
ることが、混合物がニュートン場として振る舞うときの
最適な減少量であるけれども、最適な減少量を決定する
最良の方法は実験テストによる。第２のビーチ角度をゼ
ロ度とし、且つ流量制御構造を備えた好ましい複式ビー
チ形態は、流量制御ありかどうかで、低処理量をもたら
し、流量制御なしかどうかで、上記の好ましい形態と比
較してより湿ったケーキ及び幾分低処理量をもたらす在
来の単一ビーチ形態と比較してより乾燥したケーキ及び
より高い処理量を生じさせる。
【００３７】図２１はデカンター遠心分離機３０４の固
形物排出端の部分断面を示す。遠心分離機３０４は、ほ
ぼ円筒係止の沈澱槽部分３１０、複式傾斜ビーチ３１２
及び傾斜ビーチ部分と連通した少なくとも１つの重い相
即ちケーキ排出口３１４を有するボウル３０８内に設け
られたスクリュー型コンベヤー３０６を有する。コンベ
ヤー３０６はコンベヤーハブ３１６及びほぼ螺旋コンベ
ヤーブレード又はスクリュー３１８を含み、該スクリュ
ーはハブ３１６の周りに配置された複数のターン又はラ
ップ（分けて示さない）を有する。ボウル３０８とコン
ベヤー３０６は駆動機構（図示せず）によって軸線３２
２を中心に、高速度で、しかし幾分異なる角速度で回転
する。固形物／液体混合物のスラリー供給物が少なくと
も１つの開口部３２６を有する供給管３２４からデカン
ター遠心分離機３０４に導入される。即ち開口部３２６
からの供給スラリーを、コンベヤーハブ３１６に形成さ
れた少なくとも１つの供給口３２８を通してボウル３０
８に流入させ、開口部３２６は供給加速器として作用す
る。回転しているボウル３０８内の回転している液体プ
ール（図示せず）によって発生される遠心力場により、
スラリー混合物中の懸濁固形物をボウル３０８の内面３
３０に沈澱させる。放流液体は沈澱槽部分３１０の放流
端における少なくとも１つの放流液体排出口（図示せ
ず）からデカンター遠心分離機３０４をでる。排出口
（環状であるのがよい）の半径方向位置は液体プール２
２４（図１８）の半径方向レベル２９４（図１８）を確
立する。プール２２４の面２９４は実質的に円筒形であ
る。
【００３８】ボウル３０８は傾斜ビーチ３１２を有し、
該ビーチはそれぞれビーチ角度β1を有する第１のビー
チ部分３３４及びそれぞれビーチ角度β2 を有する第２
のビーチ部分３３６を有する。第２のビーチ部分３３６
のビーチ角度β2 は第１のビーチ部分３３４のビーチ角
度β1 よりも小さい。好ましくは、ビーチ角度β2 はほ
ぼゼロ度である。ボウル３０８とコンベヤー１２との間
の角速度の差によって、固形物は、遠心場の外向きの半
径方向力に抗して、軸腺３２２に向かって半径方向内方
にビーチ３１２上を上方に運ばれる。この差により、螺
旋角度αを有するコンベヤー３０６をボウル３０８と協
同させて沈澱固形物を排出口３１４に向かって搬送させ
る。
【００３９】図１７及び１８について上で説明した流量
制御構造２７６の実際の実現はコンベヤー３０６の出口
平面近くのバッフル又はゲート３３８のようなダム状構
造の形態を取り、バッブル又はゲート３３８は螺旋コン
ベヤースクリュー３１８の２つの隣接したラップ３４０
間に及ぶ。図２２は図２１の半径方向ＡーＡに見た如き
同じゲート又はバッフル３３８の図である。螺旋コンベ
ヤースクリュー３１８、特に隣接したラップ３４０は回
転方向３４２、即ち遠心分離機の回転軸腺３２２と垂直
な方向に対して螺旋角度αに傾けられた一連の平行なベ
ーンとして見える。隣接したラップ３４０はチャンネル
３４４を形成し、スラッジケーキはこのチャンネルに沿
って案内され、そしてケーキ排出平面３４８に向かって
搬送される（矢印３４６で指示したごとく）。排出平面
３４８におけるケーキ排出口３１４に達するために、流
れはボウル壁とゲート３３８の最も半径方向外方の部分
との間の空間を通らなければならない。ケーキがゲート
領域を通るときケーキの高さの制限のために、図１８に
よって示されている原理に従って、流量は妨害される。
【００４０】図２１及び２２の好ましい形態による直径
１８インチ、長さ２８インチの固形物ボウル遠心分離機
を作って、平均粒径５ミクロンの微粒子炭酸カルシウム
スラリーでテストした。作られた遠心分離機３０４は短
い円筒形沈澱槽部分３１０、１５°の角度β1 に傾けら
れた第１のビーチ部分３３４、及びゼロ度の角度β2に
傾けられた第２のビーチ部分３３６を有する。図２１及
び２２のバッフル又はゲート３３８と同様な２つのほぼ
軸線方向に向いたバッフルがゼロ度のビーチ部分３３６
の出口に（二重螺旋コンベヤー３０６の各螺旋に１つず
つ）位置決めされ、その出口において、乾燥ケーキが機
械から出る。プールは２つのビーチ３３４と３３６との
間の交差部又は接合部３４１に近く設定されている。ボ
ウルは２０００回転／分の速度で回転されて、沈澱槽ボ
ウル壁で１０００ｘ重力を又ゼロ度ビーチ３３６で約８
００ｘ重力を発生させる。種々の半径方向隙間の幅、即
ち流量制御程度をテストした。図２３では、結果を、等
しい回転速度のもとに、在来の単一のビーチ形態をも
ち、同様なサイズのデカンター（直径１８インチ、長さ
２８インチ）について得られた結果と比較する。図２３
のカーブ１ー１は９２０ 1b ／時間（乾量基準）まで異
なる流量で在来のデカンターから得られたケーキ乾燥固
形物パーセントを示す。結果を異なる程度の流量制御で
（即ち（カーブ２ー２）大きな隙間で流量制御せず、
（カーブ３ー３）０．５インチ隙間でいくらか流量制
御、０．２５インチ隙間で厳しい流量制御）、複式ビー
チ部分を有する好ましい形態から得られた結果と比較す
る。複式ビーチ形態は全て在来のデカンター（カーブ１
ー１）よりも大変高い能力及び大きいケーキの乾きを有
している。全ての場合において、好ましい形態によって
得られたケーキ固形物は在来のデカンターで得られたケ
ーキ固形物と比較して約３ー４％乾燥していた。１４０
０ 1b ／時間までの固形物（乾量基準）は０．５インチ
隙間を持つ好ましい形態で７６％ケーキに処理され、こ
れに対して、９２０ 1b ／時間の固形物（乾量基準）は
在来のデカンターで７２．５％の大変低いケーキ固形物
に処理された。
【００４１】次々のベーンラップ３４０間の空間に及ぶ
に当たって、ゲート３３８は図２２では軸腺方向に向け
て示されているが、ゲートはベーンの方向に対してどん
な向きに位置してもよい。例えば、ゲートはベーン表面
と垂直になるように向けられてもよい。バッフルの最適
な開口部は予め正確に知られていないから、又それはい
かなる場合にもスラッジケーキの特定な流動性で決まる
から、バッフル位置が調整できることが有利であり、た
とえそうでも、位置を、いわば飛行中に調整することが
できればもっと有利である。ゲートの調整についての種
々の技術を図１〜１１を参照して上述した。本発明の概
念、即ち適当な量だけケーキの流量を妨害することは実
際には、図２１の構造による以外の方法で実現する事が
出来る。例えば、図２４は流量妨害構造がコンベヤーハ
ブ３１６に取り付けられた環状リング形ディスク３５０
である形態を示す。別の例として、図２５はボウル３０
８の壁に取り付けられた環状リング形ディスク３５２の
形態の流量妨害構造を示す。図２４及び２５では、図２
１におけると同じ構造を同じ参照番号で示す。
【００４２】図２１、２４、及び２５の流れ妨害構造は
コンベヤー３０６の出口平面３４８（図２２）に隣接し
て示されているが、流量妨害構造をさらに上流に位置さ
せてもよい。図２６はコンベヤースクリュー３５４の平
面における展開を表し、そして本発明を実現する異なる
方法を示す。ケーキ排出口（図示せず）に近い流量制御
帯域２５６では、コンベヤー３５４の螺旋角度は第１の
値α1 からより小さい値α2に減ぜられる。螺旋角度の
この変化はコンベヤースクリュー３５４の隣接したラッ
プ３５８によって形成されたチャンネルの流れ面積を減
じ、かくして、ケーキの流量に対する妨害を確立する。
各対の隣接したベーン又はラップ３５８はチャンネル３
６０を形成し、スラッジケーキはこのチャンネルに沿っ
て案内され、そして矢印３６４で指示したように、ケー
キ排出平面３６２に向かって搬送される。
【００４３】流量制御概念の更なる実施形態を、平面に
おいて展開されたコンベヤースクリュー３６６の表示で
もある図２７に示す。ここで、ケーキ排出口に隣接した
流量制御帯域３６８では、コンベヤースクリューのベー
ン又はラップ３７０の厚さは在来の実施の典型である比
較的小さい値ｔ1 から流量制御帯域３６８の比較的大き
な値ｔ2 まで増大される。このことは、コンベヤースク
リュー３６６の隣接したラップ３７０によって形成され
たチャンネル３７２を通るケーキの流れのための横断面
積がｗ1 から流量制御帯域３６８の比較的小さい値ｗ2
に減少され、それによって、ケーキ排出平面３７４に向
かうケーキの流量に対する妨害をなすことを意味する。
図２１、２４、２５、２６及び２７に示す流量制御概念
の幾つかの実施形態を、第２のビーチ部分３３６がゼロ
のビーチ角度β2 を有する複式ビーチ３１２に関して示
したけれども、これらの実施形態を、第２のビーチ部分
３３８がゼロでないビーチ角度を有する複式ビーチに適
用してもよい。或る状況下では、これらの実施形態を均
一なビーチ角度をもったビーチに有利に適用することも
できる。
【００４４】流量制御概念を有する他のビーチ形態を図
２８に図式的に示す。ビーチ３７６は３つの部分、即ち
比較的大きいビーチ角度β3 を有するプール下帯域３７
８、比較的小さい又はゼロビーチ角度β4 を有するプー
ル上帯域３８０、及び第２のビーチ部分３８０のビーチ
角度よりも大きいビーチ角度β5 を有する流量制御帯域
３８２を有する。最後のビーチ部分３８２は図１８に示
す流れパターンを生じさせる流れ妨害をもたらす。発明
を種々の形態で供給スラリーの固形物成分と液体成分を
分離する関係で説明したけれども、本発明はより重い相
の液体とより軽い相の液体との分離に等しく適用でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 含水量制御用の調整可能なゲートを備えたデ
カンター遠心分離機の図式図である。
【図２】 図１によるデカンター遠心分離機の特定な実
施形態の概略部分長手方向断面図である。
【図３】 ゲート要素及び図２に示す、それと関連した
アクチエータ及びロック機構の特定な実施形態の概略正
面図である。
【図４】 図３のゲート要素、それと関連したアクチエ
ータ及びロック機構の概略側面図である。
【図５】 図２のデカンター遠心分離機を実施するため
の他のゲート要素及それと関連した流体アクチエータ及
びロック機構の概略側面図である。
【図６】 図２のデカンター遠心分離機を実施するため
のさらに他のゲート要素、それと関連したアクチエータ
及びロック機構の概略正面図である。
【図７】 図１によるデカンター遠心分離機の他の実施
形態の概略部分長手方向断面図である。
【図８】 図７と同様な図であるが、その図のデカンタ
ー遠心分離機の変形実施形態を示す。
【図９】 隣接したスクリューラップを横切って橋渡し
する取り付けブラケットにボルト止めされたバッフルの
概略部分長手方向断面図である。
【図１０】 バッフルプレートの一方の側の清澄液体と
反対側のケーキとの間の高さの差を示す、本発明による
バッフルプレート又はゲート要素である。
【図１１】 含水量制御ゲート要素を備え、３相分離工
程を容易にするゲート要素の使用を示す、デカンター遠
心分離機の概略部分長手方向断面図である。
【図１２】 隣接したラップ間及びボウル面上でのケー
キ層の運動を論じるための、デカンター遠心分離機の平
にしたボウルの内面を見下ろしている図である。
【図１３】 コンベヤーベーンと平行に切った螺旋に沿
って見ている図式図であって、デカンター遠心分離機の
ボウルのビーチ面上のケーキ層を示す。
【図１４】 遠心力に逆らってビーチ面に沿って上方に
運ばれるときのケーキスラッジ粒子の速度及び流れ方向
を示す、図１３と同様な図式図である。
【図１５】 デカンター遠心分離機の簡単なビーチ部分
に沿うケーキプロファイル及びケーキ粒子流れ方向を示
す、図１３及び１４と同様な図式図である。
【図１６】 複式ビーチに沿うケーキプロファイル及び
ケーキ粒子流れ方向を示す、図１３〜１５と同様な図式
図である。
【図１７】 ケーキ排出口にゲートのような流量制御構
造を備えた複式ビーチ部分に沿うケーキプロファイルを
示す、図１６と同様な図式図である。
【図１８】 複式ビーチの第２ビーチ部分がゼロ登り角
度を有する、図１６と同様な図式図である。
【図１９】 複式ビーチの第２ビーチ部分が負の登り角
度を有する、図１６と同様な図式図である。
【図２０】 複式ビーチの第２ビーチ部分がもっと負の
登り角度を有する、図１９と同様な図式図である。
【図２１】 本発明による複式ビーチと関連して流量制
御構造を採用しているデカンター遠心分離機の概略部分
長手方向断面図である。
【図２２】 図２１のＡ−Ａ方向における図１２と同様
な図である。
【図２３】 異なる機械についてのケーキの乾燥及び固
形物処理量を示すグラフである。
【図２４】 本発明による複式ビーチと関連して異なる
流量制御構造を採用しているデカンター遠心分離機を示
す、図２１と同様な図である。
【図２５】 本発明による複式ビーチに関して更に異な
る流量制御構造を採用しているデカンター遠心分離機を
示す、図２１及び図２４と同様な図である。
【図２６】 デカンター型遠心分離機の複式ビーチと関
連して使用されるさらなる流量制御構造を示す図１２及
び２２と同様な図である。
【図２７】 デカンター型遠心分離機の複式ビーチと関
連して使用される追加の流量制御構造を示す図２６と同
様な図である。
【図２８】 本発明による複式ビーチの概略部分長手方
向断面図である。
【符号の説明】
１０ 供給管 １１ プール １２ ボウル １４ コンベヤー １６ 長手方向軸線 １８ ケーキ排出開口部 ２０ 液相排出開口部 ２２ コンベヤーハブ ２４ コンベヤースクリュー ２６ ケーキ層 ２８ 内面 ３２ 隙間 ３４ ゲート要素 ４２ ビーチ部分 ４４ ラップ ４６ ラップ ４８ バッフルプレート １０４ 堰 １１０ ビーチ部分 １１２ ビーチ部分 １１６ バッフルプレート １２４ ゲート要素又は堰 ２１０ ベーン ２１４ チャンネル ２２４ プール ２２６ スラッジケーキ ２５６ ケーキ排出口 ２７４ ビーチ部分 ２９８ ビーチ部分 ２７６ 流量制御構造 ２９２ ビーチ部分 ３０４ デカンター遠心分離機 ３０６ コンベヤー ３０８ ボウル ３１２ 複式ビーチ ３１４ ケーキ排出口 ３１６ ハブ ３１８ スクリュー ３２８ 供給口 ３３４ ビーチ部分 ３３６ ビーチ部分 ３３８ ゲート ３５４ コンベヤー ３５８ ラップ ４００ ボウル ４０２ ビーチ部分 ４０４ ビーチ部分 ４０６ 固形物排出開口部 ４２６ 複式ビーチ ４２４ ビーチ ４３２ ビーチ部分 ４２４ ビーチ部分 ４２８ コンベヤースクリュー ４４０ ケーキ排出開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アッシャー エイチ シャピロ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02130 ジャマイカ プレイン パーキン ズ ストリート 111

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手方向軸線を中心に回転でき、一端に
    ケーキ排出開口部を、反対側の端に液体相排出開口部を
    備えたボウルを有し、該ボウルは円筒部分と、円筒部分
    とケーキ排出開口部との間に配置されたビーチ部分とを
    有し、前記ボウルの内面にはボウルのビーチ部分にビー
    チ領域が設けられ、該ビーチ領域は急な傾斜の第１のビ
    ーチ部分と、急でない傾斜の第２のビーチ部分とを有
    し、第２のビーチ部分は第１のビーチ部分とケーキ排出
    開口部との間に位置し、 ボウルの回転角速度と異なる角速度で長手方向軸線を中
    心に回転可能にボウル内に配置された少なくとも一部分
    を有するコンベヤーを備え、該コンベヤーは堆積した固
    形物ケーキ層をボウルの内面に沿ってケーキ排出開口部
    に向かって移動させるための、ボウル内に配置された螺
    旋スクリューを有し、 供給スラリーをボウル内のプールへ送出するための、コ
    ンベヤーハブの中へ延びる供給要素を備え、 前記ビーチ領域には、ケーキ排出開口部の近くに、ボウ
    ルに沿ってケーキ排出開口部に向かうケーキの流れを妨
    害するための流量制御構造が設けられている、デカンタ
    ー遠心分離機。
  2. 【請求項２】 流量制御構造は、該流量制御構造の上流
    のケーキ流れ断面を増大させ、且つ前記ビーチ領域の前
    記第２のビーチ部分に沿って配置されている、請求項１
    に記載の遠心分離機。
  3. 【請求項３】 前記コンベヤーは、前記螺旋スクリュー
    を取り付けるハブを有し、前記流量制御構造は前記ハブ
    から前記ボウルに向かって半径方向に延びるバリヤーを
    有する、請求項１に記載の遠心分離機。
  4. 【請求項４】 前記流量制御構造はボウルからコンベヤ
    ーに向かって半径方向内方に延びるバリヤーを有する、
    請求項１に記載の遠心分離機。
  5. 【請求項５】 前記流量制御構造は厚いラップを有す
    る、螺旋スクリューの部分を有する、請求項１に記載の
    遠心分離機。
  6. 【請求項６】 前記流量制御構造はボウルの前記円筒部
    分内のラップの前記螺旋角度と異なる螺旋角度をもった
    ラップを有する前記螺旋スクリューの部分を備える、請
    求項１に記載の遠心分離機。
  7. 【請求項７】 前記流量制御構造はビーチ領域の第２の
    ビーチ部分とケーキ排出開口部との間に配置された追加
    のビーチ部分を有し、追加のビーチ部分は第２のビーチ
    部分よりも急である、請求項１に記載の遠心分離機。
  8. 【請求項８】 前記ビーチ領域の前記第１のビーチ部分
    と第２のビーチ部分は接合部に沿って互いに連続してお
    り、前記液相排出開口部は前記長手方向軸線から所定距
    離に配置され、前記接合部は前記長手方向軸線からほぼ
    所定距離に配置され、それによって、プールは前記円筒
    部分及び前記ビーチ領域の前記第１のビーチ部分とほぼ
    同延であり、前記ビーチ領域の前記第２のビーチ部分は
    前記プールの外側に配置される、請求項１に記載の遠心
    分離機。
  9. 【請求項９】 前記ビーチの第２のビーチ部分はほぼ０
    °の傾斜を有する、請求項１に記載の遠心分離機。
  10. 【請求項１０】 前記ビーチの前記第２のビーチ部分
    は、該ビーチが前記コンベヤーのハブから前記ケーキ排
    出開口部に向かって末広がるように負の傾斜を有する、
    請求項１に記載の遠心分離機。
  11. 【請求項１１】 前記負の傾斜は実質的であり、前記ス
    クリューコンベヤーは前記ビーチ領域の前記第２のビー
    チ部分の上流の長手方向位置で終わっている、請求項１
    ０に記載の遠心分離機。
  12. 【請求項１２】 前記コンベヤーは複数のスクリューラ
    ップを備え、前記流量制御構造は前記スクリューラップ
    の隣接したラップ間に配置されたバッフルプレートを有
    する、請求項１に記載の遠心分離機。
  13. 【請求項１３】 ボウルをその長手方向軸線を中心に第
    １の回転速度で回転させ、該ボウルは一端にケーキ排出
    開口部を、他端に液相排出開口部を有し、前記ボウルは
    円筒部分と、円筒部分とケーキ排出開口部との間に配置
    されたビーチ部分とを有し、前記ボウルの内面にはボウ
    ルのビーチ部分にビーチ領域が設けられ、該ビーチ領域
    は急な傾斜の第１のビーチ部分と、急でない傾斜の第２
    のビーチ部分とを有し、第２のビーチ部分は第１のビー
    チ部分とケーキ排出開口部との間に位置し、 前記回転中、供給スラリーをボウルの回転中ボウル内の
    プールに送出し、 前記回転中、前記プールが前記円筒部分及び前記ビーチ
    領域の前記第１のビーチ部分と実質的に同延になり、且
    つ前記ビーチ領域の前記第２のビーチ部分が前記プール
    の外側に配置されるように、前記ボウル内にプールを維
    持し、 螺旋角を有するスクリューコンベヤーを長手方向軸線を
    中心に前記第１の回転速度と異なる第２の回転速度で回
    転させ、 ケーキ層を前記スクリューコンベヤーによってボウルの
    内面に沿ってケーキ排出開口部に向かって移動させ、 ビーチ領域の部分で、内面に沿うケーキ層の流れを妨害
    し、 ケーキをケーキ排出開口部から排出し、液相をボウルの
    液相排出開口部から排出させる、デカンター型遠心分離
    機の作動方法。
  14. 【請求項１４】 前記ケーキ層の流れを妨害することは
    前記流量制御構造の上流でビーチ領域の前記第２のビー
    チ部分に沿うケーキ流れ断面を増大させることを含む、
    請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 コンベヤーが螺旋スクリューを取り付
    けたハブを有し、ケーキ層の流れを妨害することは、ハ
    ブからボウルに向かって半径方向外方に延びるバリヤー
    を通り越してケーキ層を案内することを含む、請求項１
    ３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 ケーキ層の流れを妨害することは、ボ
    ウルからコンベヤーに向かって半径方向内方に延びるバ
    リヤーを通り越してケーキ層を案内することを含む、請
    求項１３に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 コンベヤーが螺旋スクリューを有し、
    ケーキ層の流れを妨害することは、厚くしたラップを有
    する前記螺旋スクリューの部分を通り越して前記ケーキ
    層を案内することを含む、請求項１３に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 コンベヤーが螺旋スクリューを有し、
    ケーキ層の流れを妨害することは、ボウルの前記円筒部
    分内のラップの前記螺旋角度と異なる螺旋角度をもった
    ラップを有する前記螺旋スクリューの部分を通り越して
    前記ケーキ層を案内する、請求項１３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記ボウルは前記ビーチ領域の第２の
    ビーチ部分と前記ケーキ排出開口部との間に配置された
    追加のビーチ部分を有し、該追加のビーチ部分は第２の
    ビーチ部分よりも急であり、ケーキ層の流れを妨害する
    ことは、追加のビーチ部分に沿って前記ケーキ層を案内
    する、請求項１３に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記ビーチの第２のビーチ部分はほぼ
    ０°の傾斜を有する、請求項１３に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記ビーチの前記第２のビーチ部分
    は、下流端における前記第２のビーチ部分の半径が上流
    端における前記第２のビーチ部分の半径よりも大きいよ
    うに負の傾斜を有する、請求項１３に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記負の傾斜は実質的であり、前記ス
    クリューコンベヤーは前記ビーチ領域の前記第２のビー
    チ部分の上流の長手方向位置で終わっている、請求項１
    ３に記載の方法。
JP9053791A 1996-01-31 1997-01-31 含水量の少ないケーキを高い処理量で生じさせるデカンタ遠心機及び関連方法 Abandoned JPH105624A (ja)

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