JPS60501197A - 懸濁液分離用タ−ビン型遠心分離装置 - 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】 懸濁液分離用タービン型遠心分離装置 発明の技術分野 本発明は物理的或いは化学的処理を実行するための遠心装置に関する。更に詳し くは、本発明は懸濁液分離用のタービン型遠心分離装置に関する。

発明の背景 懸濁液の流体力学的分類の広範な広まりにより、最近、流体遠心分離装置が見い だされた。この流体遠心分離装置においては、流体遠心分離装置に管によって連 通している遠心ポンプが流体遠心分離装置の入口で必要な回転流速を発生させる ために用いられている。

しかしながら、流体遠心分離装置は最初の懸濁液中の固体相の凝集の変動や流体 遠心分離装置の入口における流速の変動に対して非常に敏感である。作動中の遠 心ポンプの圧力特性は、分離される微細粒子の大きさや、凝集された生成物及び 清浄化された生成物における固体相の割合や、鉱物の選鉱中における鉱物成分の 含有量のような分離工程の要因に影響を及ばず。流体遠心分離装置の流体力学は 「貯槽−ポンプ−流体遠心分離装置」系の作動により完全に決定される。

工業的条件により、流体遠心分離装置の作動は顕著ｔこ変動し、このため、流体 力学的分類の技術的及び経済的効率の低下を招く。圧力流体遠心分離装置内にお ける懸濁液の分離工程のこのような変動は、かなりの容積の貯槽若しくは緩衝容 器が遠心ポンプ及び流体遠心分離装置の手前に設けられていることに関連してお り、その変動の大きさは遠心ポンプの圧力特性にかなりの度合で影響を及ぼし、 また、その変動により、このような装置における懸濁液の分離工程の自動化が困 難になる。

直径が４０ｍｋｍより小さいかなり微細な粒子の分離のために、小さい（５０ｍ ｍより小さい）直径の流体遠心分離装置が用いられている。この流体遠心分離装 置はどちらかといえば低い効率を特徴としており、また、装置の内側の懸濁液の 流れの高い回転速度を必要とする。

これらの欠点は分離室内の懸濁液の流れが駆動軸に固定された羽根車により回転 させられるタービン型遠心分離装置（セントリクローンズ）において部分的に除 去される。分離室内の懸濁液の流れの渦巻きにより、懸濁液の遠心分類工程の安 定化及び自動化のための好都合な条件が備わり、これにより、管内の懸濁液の移 送の必要性が除去される。またこれにより、単一装置の単位時間当たりの処理量 の増加も可能になり、また、羽根車の高い回転速度での微粒子の分離のための条 件が備わる。

最初の懸濁液を供給するための入口管に接続された最初の懸濁液を引き込むため の室と、大きな重い粒子を含む凝集生成物を排出するための正接配置された管を 有する最初の懸濁液を分離するための室と、小さい軽量の粒子を含む清浄化され た生成物を排出するだめの同軸の実質的に円筒状の管とを具備したタービン型遠 心分離装置が知られている（ソ連発明考証第６３３゜６１０号、公開１９７８年 を参照）。分離室の内側において駆動軸上には最初の懸濁液を引き込むための室 に対し近接配置された羽根車が配設されている。

上記タービン型遠心分離装置は次のように作動する。

貯槽から懸濁液は人口管に沿って最初の懸濁液を引き込むための室へと運ばれ、 駆動軸により回される羽根車上に供給され、軸線周りに渦巻いて螺旋流の形態で 懸濁液を分離するための室内に押しやられる。大きな寸法の重い粒子を担持する 外側螺旋流は分離室の壁に沿って動かされ、また、その分離室の対向端で大きな 寸法の重い粒子を金色凝集された生成物を排出するための正接管を通って排出さ れる。軽量の小さい粒子を担持する清浄化された生成物は内側螺旋流から取り出 されて分離直径がら同軸の円筒管を経て取り除かれる。しかしながら、大きな寸 法の重い粒子を含む凝集された生成物を分離室から正接配置管を通して排出する と、特に最初の懸濁液中の固体相の凝集かやや低い場合に、この生成物中の固体 相の凝集が実質的に増加せず、また、清浄化された生成物と共に取り出される粒 子の寸法に近い寸法の凝集生成物中の微細粒子の量が減少しない。凝集された生 成物中の固体相の凝集の増加は流体遠心分離装置において実行される方法で分離 された生成物が反対方向に排出されている間にのみ可能である。

凝集された生成物及び清浄化された生成物の反対方向への排出はへ側壁に穴を有 し且つ分離室からの清浄化された生成物の排出のための同軸円筒管としても役立 つ駆動軸に接続された中空ロータ上に設けられた羽根車を備えているタービン型 遠心分離装置において可能である。

凝集された生成物及び清浄化された生成物が反対方向に排出される懸濁液分離用 のタービン型遠心分離装置もまた知られ−でいる（ソ連発明者証第５２８．１２ ０号、公開１９７６年を参照）。このタービン型遠心分離装置は最初の１び濁液 を吸い込むための室を備え、この室はこの懸濁液のための入口管を備え、また、 この室の両側に配設された最初の懸濁液を分離するための室を備え、この分離室 は粗大な粒子を含む凝集された生成物を排出するための同軸管を備え、また、微 細な軽量の粒子を担持するための清浄化された生成物の収集器を備え、この収集 器はこの生成物を排出するための管を備えている。これらの室の内側には中空ロ ータが配設され、この中空ロータはその両側に清浄化された生成物を通過させる ための穴を有し、そのロータは駆動軸に接続され、また、ロータは吸引室と最初 の懸濁液を分離するための室との間に配置された羽根車を有している。

上述したタービン型遠心分離装置は次のように作動する。

懸濁液は貯槽から入口管及び吸入室に沿って運ばれて中空ロータ上で回転する羽 根車上に供給され、この中空ロータは懸濁液をその軸線周り、に渦巻き移動させ るように作用し、また、その懸濁液を螺旋流の形態で分離室内に押しやる。大き な寸法の重い粒子を担持する外側螺旋流は分離室の壁に沿って移動してその分離 室の対向端で凝集された生成物を排出するための同軸管を通って排出される。小 さな軽量の粒子を担持する内側螺旋流は逆戻りして中空ロータに沿って移動しそ の中空ロータの両側の穴を通って清浄化された生成物の収集器内に入り、その収 集器から正接管を通って排出される。

しかしながら、分離室から清浄化された生成物がその中を通って運ばれる中空ロ ータ上に羽根車を配設することは最初の懸濁液の通路のための流れ断面の減少を もたらし、このことはタービン型遠心分離装置の効率に影響を与える。

従来のタービン型遠心分離装置の各々には放射型の遠心性羽根付き輪の形態の羽 根車が備えられており、その羽根は平面内で湾曲せしめられており、また、羽根 車の回転軸線に垂的な円盤体に取り付けられている。遠心羽根車の中位時間当た りの処理量の低さは最初の）Ｕ濁液かその中を通って分離室内に入る駆動体に接 続された軸若しくは中空ロータの周りの環状開［１のやや小さな直径に起因する 。

鉱物の浮遊選鉱の間及び表面活性物質により処理されて泡の形態の多量の気泡を 含んでいる懸濁液の分類及び排水中に、虚心型羽根車の領域における懸濁液の成 層化が公知のタービン型遠心分離装置においては生じ、その気泡は羽根車の入Ｌ １部分を寒く傾向にあり、また、流れを乱してその結果として懸濁液の吸引の終 結や、タービン型遠心分離装置の突然の減少や、分離室への懸濁液の断続的な供 給が起こる。同様の欠点は懸濁液が５ 遠心ポンプによって圧力流体遠心分離装置に供給されるときに圧力流体遠心分離 装置の作動に伴って起こる。

遠心軸として形成された羽根車による分離室への懸濁液の供給は放射状に渦巻く 噴流により行われ、その結果として羽根車の領域における分離室の壁の猛烈な擦 り減りが起こる。

公知のタービン型遠心分離装置において、微細な軽量の粒子を担持する清浄化さ れた生成物を分離室からその両側に穴を有する中空ロータを通して排出すると、 それに伴って多少の大きな寸法の粒子が分離室から回転ロータとその間の仕切体 との間の隙間を通って小さな粒子を含む清浄化された生成物の収集器に直接移動 する。このため、清浄化された生成物の汚濁や分離の効率の減少を招く。

パッキン箱密封体、パツキンリング、ラビリンス及び端面密封体、螺旋巻き密封 体等のような環状隙間のための公知の接触型及び非接触型密封体は固体研磨性粒 子の高いρ集により非効率的に機能し、また従って、作動中における密封体の幾 何学的変化により清浄化された生成物の収集器への大きな寸法の粒子の貫通を信 頼性をもって防止することに失敗する。

発明の概要 本発明は表面活性物質により処理され、且つ多量の気泡を含む懸濁液を含む懸濁 液を分離するためのタービン型遠心分離装置を提供しようとするものであり、こ のタービン型遠心分離装置において羽根車及び他の構造要素の配置は凝集された 生成物中の固体相の割合を増加させることができ、また、最初の懸濁液中の固体 相の凝集における実質的な変動で凝集生成物への微細な固体粒子の混入を最小限 度にし、これにより清浄化された生成物への非常に微細な粒子（４０ｍｋｍ以下 ）の浸透の間中タービン型遠心分離装置の高い効率を確実にする。

本発明の目的は、最初の懸濁液を引き込むための室を具備し、該引込み室の２つ の側には大寸法の重い粒子を排出するための同軸管を有する最初の懸濁液を分離 するための室と小さな軽量粒子を担持する清浄化された生成物の収集器とが配置 され、該収集器はこの清浄化された生成物を排出するための管を有し、これらの 室の内側には中空ロータがこれらの室と同軸に配置され、該中空ロータは該中空 ロータの側壁に清浄化された生成物を通過させるための口を有し、該ロータは駆 動軸に接続され、また、該ロータには該引込み室と該分離室との間に配置された 羽根車が設けられ、本発明によると、該羽根車は一端がスリーブに固定された羽 根として形成され、その同軸の円筒状部分は該ロータの回転軸線に対し傾斜した 輪郭形状を有してなる懸濁液分離用のタービン型遠心分離装置により達成される 。

最初の懸濁液のタープライゼーションを減少させるために、該タービン型遠心分 離装置は最初の懸濁液を引き込むための液室の内側に配置され、且つ、該中空ロ ータの周りに巻かれた螺旋状帯片として形成された案内翼板が備えられ、該帯片 の端部は懸濁液を供給するための該入口管の上壁及び下壁に隣接していることが 好ましい。

該引込み室から清浄化された生成物の収集器への大きな寸法の浸透を防止するた めに、該タービン型遠心分離装置には、好ましくは、該引込み室と清浄化された 生成物の該収集器との間で該中空ロータ上に配置され、且つ、テーバ内面を有す るワッシャとして形成された非接触型密封体が備えられており、該ワッシャは環 状突起に対して隙間を介して配置され、該環状突起は最初の懸濁液を引き込むた めの液室と清浄化された生成物の該収集器との間の仕切壁の中心開口に隣接する 外側テーパ面を有し、該ワッシャの外側は該ロータの回転軸線に対し傾斜した溝 を有し、液溝の傾斜は該羽根車の羽根の傾斜に一致している。

図面の簡単な説明 以下、添付図面に記載した本発明の特別の好ましい実施例を参照して本発明をよ り詳細に説明する。添付図面において、第１図は本発明による懸濁液分離用のタ ービン型遠心分離装置の全体図、 第２図は第１図中ｕ−ｎ線に沿った断面図、第３図は第１図中ｍ−ｍ線に沿った 断面図、第４図は非接触型密封体の構造を示す断面図、第５図は本発明によるタ ービン型遠心分離装置に用いられる羽根車の構造を示す断面図、そして、 第６図は本発明によるタービイ型遠心分離装置に用いられる羽根車の羽根の横断 面図である。

発明を実施するための最良の形態 懸濁液分離用タービン型遠心分離装置は最初の懸濁液を引き込むための室１　（ 第１図及び第２図）を備えており、この室ｌは円筒形状を有しており、また、こ の室１には懸濁液を供給するための入口管２が設けられている。截頭円錐形状の 室３は最初の懸濁液を引き込むための室］の一側に隣接している。室３のテーバ 部分の頂部に対し、大径の重い粒子を担持している凝集生成物を排出するための 出口管４が同軸に取り付けられている。

室１の反対側には微細な軽量の粒子を担持している清浄化された生成物のための 収集器５　（第１図及び第３図）が固定されている。この収集器５には清浄化さ れた生成物を取り出すための管６が設けられている。室ｌと収集器５は仕切壁７ により分離されており、仕切壁７は室１，３及び収集器５の内側に同軸に配置さ れている中空ロータ８を受容するための中心開口を有している。中空ロータ８は 微細な軽量の粒子を担持している清浄化された生成物を室３から収集器５に送る 導管としての役割りをも果たしている。清浄化された生成物はロータ８から収集 器５までその側壁に作られた口９を介して運ばれる。ロータ８は駆動軸ｌＯに接 続されている。

羽根付き軸方向輪の形態を有する羽根車１１は室１と室３との間で中空ロータ８ 上に固定されている。最初の懸濁液を引き込むための室１の内側及び羽根車１１ の手前に、中空ロータ８の周りに巻かれた螺旋状帯片１２の形態を有する案内羽 根が配置されている。帯片１２の一端は入口管２の上端に隣接しており、帯片１ ２の他端は入口管２の下端に隣接している。

大径の粒子が最初の懸濁液を引き込むための室１がら中空ロータ８と仕切壁７内 の中心開口との間の隙間を介して清浄化された生成物の収集器５に通り抜けるの を防止するために、テーバ形内面を有するワッシャ１３の形態を有する非接触型 密封体が中空ロータ８上に設けられている。ワッシャ１３は仕切壁７の中心開口 の近傍の外側テーパ面を有する環状突起１４　（第４図）に対して隙間を介して 配設されている。ワッシャ１３の外側はロータ８の回転軸線に対して傾斜した溝 ■５を有している。

羽根車１１　（第１図）は一般的に幾っがの傾斜形状の羽根１６を備えている軸 型羽根付き輪であり、羽根１６はそれらの端部のうちの１つによってスリーブ１ ７に取り付けられている。

ロータ８（第１図）の回転軸に垂直な平面に対する羽根１６の周囲部分の傾斜角 がスリーブ１７に隣接する羽根の部分よりも小さくなるように、羽根１６の各々 は一定角度（第６図）だり羽根の中央を通過する半径の周りに捩られている。

提案された懸濁液分離用タービン型遠心分離装置は以下のように作動する。

緩和容器（図示せず）から最初の懸濁液は入口管２（第１図）に沿って引込み室 １に運ばれ、そして、その後、Ｉｉ！Ｉ！旋状帯片１２に沿って羽根車１１に送 られるように動かされる。液体の流れと傾斜羽根１６（第５図）との間の動的相 互作用により、懸９ 濁液は中空ロータ８の回転軸線の周りに渦巻くように羽根間の空間に引き込まれ 、また、液体中に含まれる固体粒子がそれらの大きさ及び比重に応じて分離され るような遠心力をもたらすコイル状流れの形態で分離室３　（第１図）に押しや られる。中空ロータ８の軸線に向かう方向において懸濁液が半径方向に移動する 間中、また、抵抗及び慣性の力により、重い粒子は小さくて軽量の粒子から遅れ て落ちる傾向にあり、そして、重い粒子は分離室３の壁に沿う外側螺旋流内で移 動しつつ凝集された生成物の形態で同軸管４を介して分離室から除去される。液 相の小さな部分もまたそれと一緒に流れる傾向にある。固体粒子の凝集及びそれ らの大きさは管４内の出口開口の内径により制御される。小さな軽量の粒子は懸 濁液の液相により中空ロータ８の軸線方向に向かって半径方向に運ばれて内側蝮 旋流を形成し、それは逆流し、また、管６を介してタービン型遠心分離装置から 排出されて清浄化された生成物になるように、分離室３から回転中空ロータ８内 及びその側壁内の口９を通って清浄化された生成物の収集器５に引き込まれる。

螺旋状帯片１２に沿った室１内の最初の懸濁液の移動は羽根車１１の手前の懸濁 液の乱流を抑制する傾向にあり、これにより、タービン型遠心分離装置の単位時 間内処理容量が増加し、また、羽根車１１の回転のために消費されるエネルギの ｌ減少する。タービン型遠心分離装置の大容量は主として引込み室１及び分離室 ３の流通部分の十分なスペースを特徴とする歯付き軸方向軸の形態の羽根車１１ の配置により確保され、また、懸濁液が通過するがなりの大きさの羽根間隙間に より確保される。懸濁液は羽根車１１によって軸線方向に押しやられるので、室 １及び室３の壁の磨滅は最小限度とされ、また、表面活性物質により処理される イオン状生成物の分離の間中、懸濁液の液相及び気相への成層の大寸法粒子の貫 通は次のように機能する非接触型密封体により防止される。

環状突起１４（第４図）の外側テーパ面とワッシャ１３の内側テーバ面との間の 隙間に入る懸濁液は、その隙間から傾斜溝１５に沿って取り除かれて室１内に戻 り、これにより、循環流を形成する。傾斜溝１５を有するワッシャ１３は同様に 羽根付き軸方向軸に相当するからである。一方、これは、大寸法粒子が回転中空 ロータ８と仕切壁７内の中心開口との間の隙間を介して清浄化された生成物の収 集器５に進入することを防止する。

一般的に、提案された羽根車１１　（第１図）、案内翼板及び非接触型密封体の 構造的配置は高い単位時間当たり処理容量及び高い分離効率の可能な新規な懸濁 液の流体力学的分離機、特にタービン型遠心分離装置を提供する。

ここに提案されたタービン型遠心分離装置は表面活性物質により前処理された懸 濁液、例えば、選鉱機械の浮遊凝集物の分離に有益である。

提案されたタービン型遠心分離装置の構造によれば、羽根車１１並びに引込み室 １及び分離室３の流通部分の直径にそれぞれ従って、最初の懸濁液中の２から５ ％の固形物の凝集てうまく作動し得る６００から８００ｒｒ＋３／ｈの間までの 容量の流体力学的分離機を提供することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、懸濁液供給用の管に接続された最初の懸濁液を引き込むための室を具備し、 該引込み室の２つの側には大寸法の重い粒子を排出するための同軸管を有する最 初の懸濁液を分離するための室と小さな軽量粒子を担持する清浄化された生成物 の収集器とが配置され、該収集器はこの清浄化された生成物を排出するための管 を有し、これらの室の内側には中空ロータがこれらの室と同軸に配置され、該中 空ロータは該中空ロータの側壁に清浄化された生成物を通過させるための口を有 し、該ロータは駆動軸に接続され、また、該ロータには該引込み室と該分離室と の間に配置された羽根車が設けられ、該羽根車（１１）は一端がスリーブ（１７ ）に固定された羽根（１６）として形成され、その同軸の円筒状部分は該ロータ （８）の回転軸線に対し傾斜した輪郭形状を有していることを特徴とする、４ｇ ４液分離用タービン型遠心分離装置。 ２、　最初の懸濁液を引き込むための液室（１）の内側に配置され、且つ、該中 空ロータ（８）の周りに巻かれた螺旋状帯片として形成された案内翼板が備えら れており、この帯片の端部は懸濁液を供給するための該入口管く２）の上壁及び 下壁に隣接していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の懸濁液分離用タ ービン型遠心分離装置。 ３、該引込み室（１）と清浄化された生成物の該収集器（５）との間で該中空ロ ータ（８）上に配置され、且つ、テーバ内面を有するワ・７シヤ（１３）として 形成された非接触型密封体が備えられており、該ワッシャ（１３）は環状突起（ １４）に対して隙間を介して配置され、該環状突起は最初の懸濁液を引き込むた めの液室（１）と清浄化された生成物の該収集器（５）との間の仕切壁（７）の 中心開口に隣接する外側テーバ面を有３ 対し傾斜した溝（１５）を有し、咳溝の傾斜は該羽根車（１１）の羽根（１６） の傾斜に一致していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の懸濁液分離用 ターヒン型遠心分離装置。 １