JPS5881454A - デカンタ型遠心分離装置 - 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】 本発明はデカンタ型遠心分離装置、特に回転可能に設け
られた完全密封バレル及び該バレル内にバレル回転速度
とは異なる速度で回転するように設けられたねじ型ロー
タとを含む反流型の遠心分離装置に関するものである。

この種のデカンタ型遠心分りｍ装置は周知であり、単流
又は反流機械のために用いられている。これらの機械は
主として反流型の設計がなされており、以下においては
単にｒ反流デカンタ」として示す。

この用語「デカンタ」は以下において［デカンタ型遠心
分離装置」を示すものとする。

基本的な作用において、デカンタは上部が密閉されて完
全閉止された殻あるいはジャケットを形成する沈澱ある
いは清澄用の水盤容器を有し、更に分離効率を増加させ
るために重力加速を起こす遠心力が加えられる装置とし
て考えられている。

この装置は固体の清澄率を求めるためにストーク法によ
って解析されている。

しかしながら、この解析モデルは一般的には適用されな
いことが周知であり、多くの場合、排除される固体量は
ストーク法によればある特性に従ってゆっくりと増加す
るはずであるにも係わらず実際上所定の臨界値を越えた
時に急激に増加することとなる。

このような排除される固体含有量の前述した急激な増加
に対して現在充分な説明が与えられていないが、設計者
は観、察される現゛象から実用に共用される結論を導き
出している。これらの結果に基づいた装置のひとつとし
て単流デカンタが周知であるが、この種の機械は比較的
高い液体レベルにて動作されなければならない。特定の
分離対象に対してこの稜の単流デカンタから良好な分離
作用を１ｑることが可能であり、特に固体含有量をゆっ
くりと増加させながら・分離を行いその急激な増加を避
ける分離作用を得ることができる。

分離作用を改善するために当該分野において「クルーガ
ーデカンタ」として知られる装置が提案されており、（
西独公開公報１９５２９４２）、ねじ内で生じる乱流に
起因する不利益な影響の除去が行われており、すなわち
、二個のねじの内側の−ｈが溢流中から運び去られる固
体量を除去しまたこれらを外側ねじ部へ移送することに
より、更にこの外側ねじは固体量を移送してその途中に
おいて液体成分を更に除去して固体濃度を増加させると
いう作用を受は持っている。

しかしながら、このクルーガーデカンタは構造が極めて
複雑でありまた製造価格が高く、更に全体的に機械が大
型であるという欠点があった。

また、この単流デカンタには基本的ないくつかの欠点が
存在している。す・なりち、固体量は円筒バレル部の全
長に治って移送されなければならず、この結果高い機械
トルクが要求されるという問題があった。また、比較的
大きな遊星伝達装置が必要とされていた。この結果、ロ
ータ用の駆動軸は大型にならざるを得す、そして、ロー
タ及びそのねじはその全長に渡って磨耗されやすく、こ
れはバレル側においても同様である。

更に分離及び前述したようなロータによるペースト状沈
澱物の移送は固体量をテーパバレル部から後方に向かっ
て円筒部内に滞積させるという事態を生じさせている。

このようにして形成された固体量の櫟は円筒及びテーパ
バレル部間の移行領域において過大な厚みに達してしま
う。しかしながら、この領域においｔは分離された液体
弁に対して排除口が設けられており、この結果、中流デ
カンタにおいては一旦分離された固体量が再び除去液中
に混入して運びさられてしまうという欠点を生じていた
。

また、分離を改善するために西独特許１４８２７１４と
して知られるように、デカンタ型構造にディスク型分離
器を結合することが提案されている。この種の結合構造
は極め′て良好な分離特性を示すが、その構造が極めて
複雑であるためにあらゆる対象物に対して実用化するこ
とは困難であった。

本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、内
部バレル表面に沿った領域での液流において従来にない
良好な分離作用が得られ、また液体成分の良好な絞り出
しと固体量の効果的な移送を行うことができる前述した
型式のデカンタ型遠心分離装置を更に改良することを目
的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ねじの各
羽根間であってかつ内部バレル表面から所定距離にて液
流に対する障害物を形成する構造が設けられており、こ
の構造はバレルとこの障害構造との間の領域にて液流の
速度を実質的に減少させる作用を行い、この障害構造の
外周端と内部バレル表面との間隙はねじの羽根間におけ
る沈澱物の固体ケーキへの凝縮を妨害することなく促進
することができるという特徴を有する。

本発明における分離作用は、ストーク理論にて示唆され
た事実に加えて次のような新たな作用効果に基づくと考
えられ、すなわち、この作用効果は主として固体基層又
は内部バレル面の領域における予め滞積した固体成分に
作用する効力に起因するものと考えられる。本発明を実
現することにより、前述した効力は排除液中の固体含有
量の急激な増加に対して極めて有効に対処することがで
き、本発明の原理に従えば、排除液中の固体含有量の＠
激な増加を避けることが可能となり、また基層あるいは
内部バレル表面近傍における液流の平滑及び減速作用を
達成しまた有害な抗力を調整することによって極めて良
好な分離特性を得ることが可能となる。基本的に、本発
明は基層あるいは内部バレル表面近傍における流速を実
質的に減少させ、これによって排除液中の固体の含有量
の望ましくない急激な増加を除・、去しその分離特性を
効果的に改善できるという特徴を有する。

好ましくは、前述した障害構造は液レベルの中間部に設
けることが良好であり、本発明の原理に基づいた実施例
における好適な障害構造としては液レベルの中間位置直
下に設けることが良好である。このような配置は障害構
造とバレルとの間において流速を効果的に減少できると
いう利点を生み出すとともに障害構造の下方に残された
間隙では固体ケーキに対して充分な通路が確保されると
いう利点をも生じさせる。

処理される対象物に応じて、障害構造とバレルとの間隙
はバレル長に沿って一定に保つように構成するかあるい
は障害構造とバレルとの間隙をバレル艮に沿って減少さ
せるように構成するかが選択される。これによって、バ
レル艮に沿った固体成分の所望の分離作用が達成される
。

本発明におけるデカンタ型遠心分離装置の好適な実施例
において、前述した障害構造はほぼ平行な除骨素子、平
板素子、円形ビン又は栓、多孔シート材あるいは伸、長
シートメタル材等から形成することができる。これら障
害構造の各素子の形状及び配置間隔は沈澱物質がこれら
素子の勾配面を滑動し素子の下部にある保護領域に侵入
しそこで滞積できるように選択することが良好である。

このようにして、分離特性は著しぐ改善される。

更に、本発明によれば、前記素子はバレル軸に対して平
行にあるいはねじの羽根面に対して直角に配置すること
が好適である。このような構造は比較的簡単な機構配置
を提供する利点を有する。

本発明に従った他の実施例によれば、ねじの羽根はその
外周縁に沿って刻み目が設けられている。

好ましくは、これらの刻み目は四角形、溝形、Ｖ型、鋸
歯型あるいはこれらと類似する形状とすることが良好で
あり、その重要な形状としては固体基層中に液流の方向
に対して垂直あるいは適当な角度を持って「トラップ」
が形成されることであり、これによって固体成分が確実
に捕獲される。

この種のトラップは本発明の原理にも一致し、すなわち
、このような構造は実質的に基層あるいは内部バレル面
近傍の流速を減少させることができる。

本発明に係るデカンタ型遠心分離装置の他の実施例によ
れば、所定長さごとにバレルに沿ってねじの直径を減少
することによって固体成分の永久的な捕獲を行うことが
可能となる。好ましくは、バレルの内表面直径は同様に
段階的に減少することが良好であり１．ねじとバレルと
の闇に残された間隙はバレルに沿ってほぼ一定の幅とす
ることができる。本発明におけるこの種の実施例によれ
ば、固体成分は基層まで到達するがこれらの固体成分は
極めて滑らかな流れが形成されている各領域のそれぞれ
の段差の全面にまで移送され、急激な流れの変化がない
ことからこの段差全面部において次の段差に移行するこ
となくそこに永久的に留まることとなる。

有害な抗力を除去しあるいは固体成分に対して作用する
沈澱力を増加するために、本発明の他の好適な実施例は
内部バレル面上に設けられた固体密着層を有する。好ま
しくは、この密着層はバレル内面の粗面として形成する
ことが良好である。

しかしながら、この内部バレル面には更に溝、こぶ、輔
あるいはこれらに類似した形状とすることも可能である
。基本的に、所望の作用効果は更に内部バレル面上に高
い摩擦係数の被覆を施すτとによっても得ることができ
る。多くの場合、そして固体分が対応する特性を有する
場合、前記密着層は磁気特性を利用したものとすること
ができる。

本発明の原理に従った装置を実現するに際して既存の装
置を本発明に適合させその分離効果を著しく改善するこ
とが可能である。

本発明において、デカンタ型遠心分離装置のバレル内に
その作動を開始前に、従来用いられなかった適当な材質
例えば重い鉱石、タール状物質あるいは非ニユートン型
流体の種々の物質を基層として供給することができる。

バレル内にこのような物質を充填することにより、分離
処理作用を著しく増加させる形状及び密着特性を有した
基層を形成することが可能となる。

本発明は更に既存の機械に容易に設置することができる
利点を有する。

本発明の構造及び利点を明確に理解するために、以下に
本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は１Ａから１Ｅ図までに分割されている。

バレル１０はねじ型ロータを含み、その本体１０が部分
断面として示されている。バレル及びロータの両者が共
通軸に対して回転するがそれぞれ異なる速度を有する。

第１図に示されるように遠心力は液体１５をバレルの内
表面上においてその液面レベルをレベル１６に保つ。液
体よりも重い重力を有する固体物質はバレル１０の内表
面に向かって滞積するようになる。ねじの羽根近傍にお
いて、例えば第２Ａ図で示されるように、液流路が羽根
間に形成され、この流路内に′おいて液流１５は所定の
充分な速度を有し、固体物質には沈澱物をその位置に一
旦滞留させまたそこから急激に流れ出ることを防止する
ために充分に高い圧力が与えられる。本発明に係り第１
図の符号１７で示される障害構造は素子１７とバレル１
ｏとの間の流れを著しく平ｍにすることによって前述し
た突流効果を防いでいる。第１Ａから１Ｅ図はそれぞれ
ねじ（図示せず）の羽根間に設けられた種々の前述した
作用を行うために必要とさ°れる構造の形状が示され、
すなわち、これらは除骨素子１７ａ１平板素子１７ｂ１
円形ビンあるいは栓１７Ｃ１多孔シート１７ｄ及び拡げ
られたシート状の金−網（ラス）１７ｅとして示されて
いる。

これらの素子は液面レベル１６の中間位置より下方の適
当な位置に装置されまたバレル１０から離して設けられ
ており゛この結果移送される固体ケーキはそれらの下を
通って通過することができる。

各素子間の間隙及びそれらの形状は適当に選択されこれ
によって滞積物質は素子の比較的急な傾斜面を形成する
表面を滑り落ちて素子の下方に形成される保護領域、に
侵入する。

第２図にはバレル２０内におけるねじ型ロータの全体的
な構造が符号２２として示されｔおり、このロー゛り２
２はロータ本体２３と外周縁に刻み目２５を有する羽根
２４からなる。前記刻み目２５は第２Ａ図においては゛
四角形状で示されており、基層２１ａに相補形状を形成
する。

第２Ｂから２Ｄ図はそれぞれ基層２１ｂ１２１ｃ　、２
１ｄの各形状を示し、これらは羽根の外周Ｈに設けられ
た刻み目の形状と対応した結果となっている。各場合に
おいて用いられる羽根の所信形状により、バレル２ｏの
基層′２１には固体成分用に１トラツプ」として作用す
る溝あるいはその他の形状が形成されている。本発明に
よれば、ねじの外周縁と内部バレル表面との間の距離は
比較的厚い基層を形成できるようにするために意図的に
比較的大きな値に設定されこれによって前記基層は固体
成分を捕獲するために良好な表面形状及び充分な深さを
有するトラップを提供可、能となる。

第３図はバレル３０内のねじ型ロータ３２を示し、ロー
タの直径はバレルに沿って段階的に減少している。

第３Ａ図に示されるように、バレル３ｏ内にはねじ型ロ
ータ３２ａが設けられこのロータはロータ本体３３とバ
レル３０ａに沿って段Ｍ的にその半径がバレル３０ａの
直径の減少に対応して減少するねじ３４を含み、これに
よって、基層３１ａはその厚みがバレル３１ａの縦軸方
向に沿ってはほ一定値となるように構成されている。

第３Ｂ図に示されている実施例は基本的にそのバレル３
０ｂがその縦軸方向に沿ってほぼ一定の内径を有してい
る点において第３Ａ図に示した実施例と異なっている。

ロータ３２ｂのねじ３４ｂの直径が段階的に順次減少す
るように設定されている場合、基層３１ｂはねじ３３と
バレル３０ｂとの間でその厚みが処理液流の方向に対し
てバレル３０ｂに沿って段階的に減少するように形成さ
れる。すなわち、基層３１ｂの厚みは液流の流れに対し
て段階的に増加することとなる。

前述した図面及びこれに関連する説明は本発明の実施例
を示すのみであり、これらの実施例と類似する構成はそ
れらが内部バレル表面近傍での液流を減速し通常平滑化
しこれによって所望の沈澱作用が促進されまたそれ以前
に滞積した物質がその位置に留まるような作用を１５行
、うちのすべて（ま本発明の範囲に属することが明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るデカンタ型遠心分離装置の要部を
示し、移送ねじのいくつかの好適な形状の部分的な断面
及び外部を通過する液流を平滑化するための好適な形状
のいくつかの実施例を示す要部概略断面図、 第２図は外周縁に刻み目を有する羽根の概略的な斜視構
造とこれらの刻み目によって固体ケーキ内に形成される
表面構造のいくつかの実例を断面形状として示す説明図
、 第３図は本発明に係るデカンタ型遠心分離器の好適な実
施例であって移送ねじの直径がバレルに沿って段階的に
減少している構造を示す概略縦断面図である。 １０．２０１３０　　・・・　バレル、１５　　　　　
　　・・・　液流、 １７　　　　　　　・・・　障害構造、２１．３１　　
　　・・・　基層、 ２２．３２　　　　・・・　ねじ型ロータ、２３．３３
　　　　・・・　ロータ本体、２４．３４　　　　・・
・　羽根、 ２５　　　　　　　・・・　刻み目。 代理人　　　弁理士　　古　１）研　二ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、３Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）回転自在に設けられた完全密封型バレルと該バレ
   ルの回転速度と異なる速度で回転する移送ねじ型ロータ
   とを含む反流型のデカンタ型遠心分離装置において、移
   送ねじの羽根間でバレルの内部表面から所定距離隔てた
   位置に障害構造が設けられ、この障害構造によってバレ
   ルとの間の領域における液流の速度を著しく減少させ、
   前記障害構造の外周端とバレルの内部表面との間に設け
   られた間隙にてねじ型ロータの羽根によって固体ケーキ
   に凝縮された沈澱物がその流れを妨げられることなく通
   過できることを特徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （２、特許請求の範囲（１）記載の装置において、前記
   障害構造は液面レベルの中間領域に設けられていること
   を特徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （３）特許請求の範囲（２）記載の装置において、前記
   障害構造は液面レベルの中間より下方に設けられている
   ことを特徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （４）特許請求の範囲（１）−（３）のいずれかに記載
   の装置において、障害構造とバレルとの間の距離はバレ
   ルの長手方向に沿って一定に設定されていることを特徴
   とするデカンタ型遠心分離装置。 （５）特許請求の範囲（１）−（５）のいずれかに記載
   の装置において、障害構造とバレルとの間の距離はバレ
   ルの長手方向に沿って減少していることを特徴とするデ
   カンタ型遠心分離装置。 （６）特許請求の範囲（１）−（５）のいずれかに記載
   の装置において、前記障害構造はほぼ平行に伸長した隆
   骨素子からなることを特徴とするデカンタ型遠心分離装
   置。 （７）特許請求の範囲（１）−（５）のいずれかに記載
   の装置において、前記障害構造は互いにほぼ平行にかつ
   所定角度を持って伸長した平板材素子からなることを特
   徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （８）特許請求の範囲（１）−（５）のいずれかに記載
   の装置において、前記障害構造はほぼ平行に伸長した円
   形ビンあるいは栓からなることを特徴とするデカンタ型
   遠心分離装置。 （９）特許請求の範囲（１）−（５）のいずれかに記載
   の装置において、前記障害構造は多孔シート状金属部材
   からなることを特徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （１０）特許請求の範囲（１）−（５）いずれかに記載
   の装置において、前記障害構造は拡げられたシート状の
   金属網からなることを特徴とするデカンタ型遠心分離装
   置。 （１１）特許請求の範囲（６）−（１０）のいずれかに
   記載の装置において、前記素子はバレル軸に対して平行
   に配置されていること、を特徴とするデカンタ型遠心分
   離装置。 （１２、特許請求の範囲（６）＝（１０）のいずれかに
   記載の装置において、前記素子はねじの羽根表面に直交
   して設けられていることを特徴とするデカンタ型遠心分
   離装置。 （１３）特許請求の範囲（１）、記載の装置において、
   移送ねじの羽根はその外周縁に刻み目を有することを特
   徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （１４）特許請求の範囲（１３）記載の装置において、
   前記刻み目は四角形状からなることを特徴とするデカン
   タ型遠心分離装置。 （１５）特許請求の範囲（１３）記載の装置において、
   前記刻み目は溝形状を有することを特徴とするデカンタ
   型遠心分離装置。 （１６）特許請求の範囲（１３）記載の装置において、
   前記刻み目はＶ形状からなることを特徴とするデカンタ
   型遠心分離装置。 ＜１７＞特許請求の範囲（１３）記載の装置において、
   前に刻み目は鋸歯形状からなることを特徴とするデカン
   タ型遠心分離装置。 （１８）特許請求の範囲（１）記載の装置において、移
   送ねじの直径はバレルの軸に沿って所定間隔ごとに階段
   状に減少していることを特徴とするデカンタ型遠心分離
   装置。 （１９）特許請求の範囲（１８）記載の装置において、
   バレルの内部表面の直径は階段状に減少しかつ移送ねじ
   とバレルとの間の間隙はバレルの軸方向に沿ってほぼ一
   定の幅を有することを特徴とするデカンタ型遠心分離装
   置。 （２、特許請求の範囲（１）記載の“装置にお（１て、
   内部バレル表面には固体密着層が設けられていることを
   特徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （２、特許請求の範囲（２０）記載の装置において、前
   記密着層はバレルの内表面に形成された粗面からなるこ
   とを特徴とするデカンタ型遠心分りｉｆｔ装置。 （２、特許請求の範囲（２１）記載の装置において、バ
   レルはその内部表面に溝、こぶ、うね等を有することを
   特徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （２、特許請求の範囲゛（２０）記載の装置において、
   バレルはその内表面に高摩擦係数の被覆が施こされてい
   ることを特徴とするデカンタ型遠心分離装置。 （２、特許請求の範囲（’２０）−（２３＞のいずれか
   に記載の装置において、前記密着層は磁気特性を有する
   ことを特徴とするデカンタ型遠心分１ＩＩＩｌ装置。 粗面でありかつ移送ねじのためには剛毛、けずり、しぼ
   りあるいは押出素子等が設けられていることを特徴とす
   るデカンタ型遠心分離装置。