JPS61502592A - 円板付回転フイルタ用の厚さが可変のセクタ - 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】 円板付回転フィルタ用の厚さが可変のセクタ本発明は複数個の円板から構成可能 な回転フィルタ円板を構成するための厚さが可変のセクタに関する。

既にかなり以前から、液体又は気体の連続相及び例えば鉱石採掘によって生じる 最初は懸濁した固体又は液体の分散相を濾過によって分離させる方法が既知であ る。

これを実施するために例えば格子、布、薄膜等の支持体の上に懸濁液を導入する と、固体粒子は該支持体上に堆積して厚さが可変のケークを形成し、ろ液を構成 する液相は濾過用構造体を通過し、次に何らかの採集装置によって集められる。

濾過すべき懸濁液の特性、例えば乾燥材の濃度、固体材料のサイズ、分離能力、 媒質の侵食性、必要な分級度に応じて、当業者は使用可能な多数の技術の中から 適当な装置を選択してきた。

専門誌に記載されている多くの濾過方法の中に、湿式冶金的方法による鉱石採掘 によシ生じる懸濁液の液相と固相を分離する分野において評価されている故に極 めてよく使用されている技法があるが、これは、Ｑｒａｗ　Ｈｉ　Ｉｌｅ　Ｂｏ ｏｋ　（’ｏｍｐａｎｙ、　１９５Ｑの第５版Ｊｏｈｎ　Ｈ−ＰＥＲＲＹ氏によ る「化学技術者のハンドブック」第９７８ページに記載されているような円板付 回転フィルタに関するものである。

このように記載されている円板付回転フィルタは、中空の水平主軸に対して垂直 に固定され、例えば吸引、送風等の異なる機能を果す溝を設けた複数個の円板を 包含する。各円板は、前記中空水平主軸と連結する金網及び又は濾過用布地袋を 備える複数個の独立したセクタで形成される。

濾過行程中、セクタより成る円板は、濾過すべき懸濁液を含有する槽内に入れら れ、固相は炉布上に吸引によって密着するが、分離しだ液相は、各セクタと主軸 自体との間に存在する連結装置によって少なくとも１個の分配器を備える水平主 軸のコレクタ内を流れる。次に炉布上に堆積する固相は空気に触れて乾燥してか ら濾過面を通る逆流空気を送風することによって除去される。

ところで周知のことであるが、各回転円板がセクタで構成され、各セクタはセク タを形作る堅牢なフレームで構成され、フレームは炉布支持体と、採集及び駆動 用の中空主軸と連結する部材を包含する。

既知の技法によれば、一般に布支持体は、例えば炉布との接触を最少限にするた めに平形又は波形の穿孔鋼板等の穿孔金属材で形成される。かくて、各セクタ面 に布支持体を設ける。セクタのフレームに挿入される該２個の布支持体は、セク タの内側の厚さを決定するスペーサによって一定の間隔に保持され、この場合該 内側の厚さは、セクタの基部によってすなわちセクタの幅が最小である主軸の附 近にて排出すべき液相量によって定まる。別の場合には、該２個の布支持体及び それらを連結するスペーサは、例えば波形の高さが液相を流出させるのに必要が セクタの内部の厚さとなるような単一の波形鋼板によって構成可能である。

かくて従来の技術によれば、セクタの厚さは周辺部から主軸に隣接して位置する 末端部まで一定である。

しかしながらこのように厚さが一定のセクタの主な欠点は、セクタ面に堆積する 固相の含有する液相の部分と共に乾燥行程中に排出される液相のかなりの量を含 む内容積を処理しなければならないことである。しかしながら、沖通行程と送風 時におけるセクタの物理的位置によって規定される液相の乾燥行程は、セクタ内 に存在する液相を完全に排出可能にするには不十分である。また送風行程がはじ まるとすぐに、セクタ内にとどまる湿気相の一部は炉布を通って放出され、炉布 上にとどまる同相は再度給温される。かくて乾燥効果は減少する。

しかしながら厚さが一定のかかるセクタには別の大きな欠点もある。実際、乾燥 行程期間が最初から存在した液相及び乾燥によって生じる液相の全てをセクタか ら排出するのに十分であっても、該液相の一部は送風開始時に主軸のコレクタ内 にまだ存在することが度々認められる。このような液相の存在によって空気を通 過させるためのコレクタの断面が少なくなるので水頭損失が増加し、従って送風 効果が減じる、かかる欠点はコレクタの直径を増加させることによって、又はコ レクタを傾斜させることによって限定可能である。しかしながらかかる２種類の 方法を用いるためには、採集及び駆動主軸の直径を増加させ、これに伴って例え ば分配器、軸受及び楢の通路に設ける軸ノ？ツキンも大きくしなければならない という欠点が新たに生じる。

かかる欠点を克服するために、本出願人は円板付の濾過用セクタに焦点を合わせ て研究した結果、送風を°実施する以前にセクタ及びコレクタ内の液相を排出可 能にするためにセクタの幅が最も狭い場所、すなわち主軸との隣接部において通 路断面を十分に保持しながらセクタの内容積を減少させることに成功した。

本発明による濾過セクタは、濾過円板を構成するようにしてあり、セクタを形作 るための堅牢なフレームと、フレームの内部に設ける炉布支持体と、回転フィル タの中空駆動主軸と連結する部材とを包含し、主軸が液体及び気体用コレクタを 内蔵し、セクタの内部の厚さが、周辺末端部から該中空駆動主軸と隣接する末端 部まで増加することを特徴とする。

先行技術の場合のように、主軸隣接部における内部の厚さは、セ）りの炉布上に 堆積する固相の含む液相と、本発明のものと同一寸法であるが異なる先行技術の セクタ内の液相の槍を下回ることが多い当セクタ内の液相とを十分排出可能なだ けの断面を有するように決定される。

先行技術のものと同様に、周辺部にてセクタ断面を介して排出すべき液相量は実 際にはゼロである。

本発明によれば、「ｅｏ」で示す周辺部におけるセクタの内部の厚さは、たとえ 布支持体を平面で構成してもゼロにすることが出来る。しかしながら、該セクタ を実際に実施するために、及び布支持体が例えば波形、穿孔又は非穿孔或いは型 押しした、ｅネル等の扁平面以外のものである場合、周辺部の厚さ「ｅ、」は不 等式ｏ　（ｅｅ（ｒ　ｅ　Ｊを満たし、この場合ｒｅＪは先行技術の場合には一 定のセクタの厚さで、本発明の場合主軸と隣接する末端部におけるものであるが 、ｒｅｏＪは「ｅ」よりも「０」に近いことが望ましい。すなわち布支持体によ って可能になればｒＯＪと「ｅ／１ｏ」との間であることが望ましい。

第１図と第２図とを用いて、先行技術によるセクタ（第１図）と本発明によるセ クタ（第２図）とを比較することによって本発明を理解しやすく詳述する。

先行技術を示す第１図において、濾過セクタはセクタの一部を成す適当な装置１ によって、幾何学軸線３を中心に回転する捕集及び駆動主軸２と連通ずる。連通 装置１は、枠４と連結し、枠の内部のあちこちには布支持体５を配置するが、布 支持体は互いに一定の間隔で保持され、軸２の付近にて末端部１５まで周辺部１ ４に等しい厚さ「ｅ」をセクタに与える。セクタ内部の液相の通路となるセクタ の内側セクション７は回転軸線３から距離「ｒ」だけ離れて位置する。内側セク ション（７）は、主軸２に隣接するセクタの幅８と厚さ「ｅ」６によって画定さ れる。

軸線３から距離ｒＲＪだけ離れて位置する周辺部のセクション９は、周辺部Ｉの セクタ１０の幅と厚さ「ｅ」６によって画定される。

かかるセクタの全内容積は、ギュルダン（Ｑｕｌｄｉｎ）の定理により計算可能 である。すなわち、「一つの平面図形が、該平面内にあってこれと交わらない直 線の回りに１回転すると、でき上る立体図形の体積は、該図形の面積をＳとする と、Ｖ＝２１ＲｇＳであり、この場合Ｒｇは面積Ｓの重心から回転軸線までの距 離である。」 かくて、先行技術を示す第１図の場合、面積Ｓａ　１１は、（Ｒ−ｒ）と「ｅ」 ６との積である。重心１２は回転軸線３から〔（Ｒ−ｒ）／２＋ｒ）に等しい距 離Ｒｇ　（ａｌだけ離れて位置する。かくて先行技術の場合１つのセクタの内容 積Ｖａは次式で表わされる。

すなわち、 Ｖａ　＝　（Ｒ−ｒ　）　ｅ、　２　ｒ、Ｒｇ（ａｔ／　”この場合ｎは円板を 形成するセクタの数である。

本発明を示す第２図の場合、濾過セクタは、セクタの一部を成す適当な装置１に よって、幾何学軸線３を中心に回転する捕集及び駆動主軸２と連通ずる。連通装 置ｌは枠１３と連結し、枠の内部のあちこちには、集中的な布支持体５を配置し 、主軸２の隣接部にて周辺部１４から末端部１５まで増加する厚さのセクタを設 ける。セクタ内の液相の通路の役割を果すセクタの内側セクション７は回転軸線 ３内におけるものと同じである。

該内側セクション７は軸２に隣接するセクタの幅８と厚さｒｅＪ６によって画定 される。かくて、幅８と厚さ「ｅ」６は、先行技術のセクタと本発明のものと同 一である。軸線３から距離「Ｒ」だけ離れて位置する周辺部１４までのセクショ ン１６は、該周辺部におけるセクタの幅１０と厚さｒｅ、　Ｊ　１７によって画 定される。

かかるセクタの内容積Ｖｉも、Ｑｕｌｄｉｎの定理によって計算される。かくて 、本発明を示す第２図の場合、表面積５ｉ１８は、（Ｒ−ｒ　）と（ｅ０＋ｅ） ／２との積によって決定する。重心１９は距離Ｒｇ　（ｉｌに位置する。すなわ ち回転軸線３から［：Ｒ−（（凡−ｒ）／３・（２ｅ＋ｅ＠）／（ｅ＋ｅ＠）） ］に位置する。かくて本発明の場合、１つのセクタの内容積Ｖｉは次の式で表わ される。すなわち Ｖｉ　＝（Ｒ−ｒ）（ｅｏ＋ｅ）　”’ｇ（ｉｔ／　”この式において、ｎは常 に円板を構成するセクタの数である。

「ｅｏ」がゼロに近い特殊な別型によると、内容積Ｖｉは次の関係式で決定する 。

Ｖｉ＝（几−ｒ　）　ｅ　Ｋ　Ｒｇ　（ｉｌ　／　ｎ従って、本発明によるセク タの内容積Ｖｉと従来技術による内容積ｖａとの比Ｖｉ／Ｖａは次の不等式で表 わされることがわかる。

（Ｒ＋２ｒ）／　３　（Ｒ＋ｒ）（ｖｉ’／　Ｖａ　＜１かくて、本発明による セクタの内容積Ｖｉは厚さｒｅＪは一定であれば先行技術による同一セクタの内 容積ｖａを下回る。

「ｅＱ」がゼロの特別々別型によれば、該容積比Ｖｉ／Ｖａは次の等式で表わさ れる。

Ｖｉ　／Ｖａ＝（Ｒ＋２ｒ）／３　（Ｒ＋ｒ）本発明のセクタを用いることによ ってコレクタ及び円板付回転フィルタの軸の寸法決定をより優れたものにするこ とが出来るの　゛で、液相の見積りがより迅速になり、送風効果が優れたものに なる。

実施例（第１図から第５図参照） 周辺部１４から主軸２付近の末端部１５まで厚さ「ｅ、」から「ｅ」まで増加す る円板付フィルタ用の濾過セクタに研究の焦点をしほり、同一の濾過面と同一の 通路セクションを有し、一定の厚さｒｅＪすなわち従来技術のもの（第１図）と 、本発明による厚さが可変の２個のセクタを研究した。

セクションの特性を次に示す。

先行技術（第１図）　本発明（第２図）Ｒ２０ｄｍ　２０ｄｍ ｒ　５　ｄｍ　５　ｄｍ 濾過面積　０．８３３　ｍ’　０．８３３　ｔｒｌｅ　Ｑ、４　ｄｍ　Ｑ、４　 ｄｍ ｅ、　Ｑ、４　ｄｍ　Ｑ 通過セクション７　０．４８　ｄｍ’　０．４８　ｄｍ’先行技術によるセクタ の内容積Ｖａは１９．６３リツトルであったが、本発明によるセクタの内容積Ｖ ｉは７．８５リツトルであった。

５０まで沈浸した円板を形成するセクタを取付けたフィルタは、３０００リツト ル・ｈ−１・ｍ−２の液相にて生産性を得るために１分当り３回の速度で回転し た。

この状態において、濾過及び回転時の脱水段南中炉布を通過する液相の活は１３ ．８８リツトルであった。

セクタの炉布に異なる厚さの固相を設けるように、炉遇すべき懸濁液の乾燥材含 有率を変えながら円板付フィルタに作用する液相量を測定することによって、セ クタの濾過面へ帰着し徐々に充填される炉布を通過する水相の累積量曲線部（第 ３図）を作成した。「度で表す」横座標軸γは第１目盛ではセクタの３６０°回 転を示し、下の第２目盛では２０秒間で１回転（３回／分）に相当する期間「ｔ 」を秒で示し、同様に行程αＦは濾過角度に相当し、αＥは乾燥角度、αＳは送 風角度及びαＭは非生産性死角に相当し、前記角度の累積は１回転ζζ相当する 。縦座標軸はセクタを通過する液相の累積量と、実験中の異なるセクタの前記内 容積をリットルで表わす。

曲線（５）かられかるように、濾過行程αＦの初期においては布上に固相が存在 しないか又は固相の厚さが薄く、行程の後期においては厚さが最大となる故に、 炉布を通りセクタ内部を通過する単位時間当り液相量は後期よりも初期における 方が大きい。

同様に乾燥行程αＥは、布上の固相中に存在する液相の一部を排出する行程に相 当するので布を通過する液相量は僅かである。

該曲線から、セクタを通る液相がセクタによって主軸のコレクタ内に注入されは じめる時、及びセクタ内部からセクタを通る液相を除去する時にセクタの内容積 に与える影響を明らかにすることが出来た。

内容積が１９．６３１ｊツトルの先行技術によるセクタ（印Ｂ）の場合、該セク タはそれを通過する液相で充満されることは決してなく、第４図によシ、液相け 、セクタが分離位置（この場合ｒは７．５°）に対して約１７２．５°の角度「 γ」を有する時に排出され初めることか確証出来た。

第３図に関連する第４図は、液相が排出されはじめる峠を示す。実際、槽３７内 の懸濁液の水準ＤＤ’よシセクタの分配位置３０が下にある場合（駆動軸３２が ５０ｑｂの深さにある時に相当する）、該位置３０は角度γに相応し、例えば頂 角が１５°の２４個のセクタで円板３２を構成した場合には該角度は７．５°に 等しい。セクタ３０が位置３３にくると、該セクタは既に分配位置に対して１７ ２．５°の角度を有し、円板３２の回転方向に測定した角度γは１８０°である 。７　＝　１８０’以上の場合、該セクタは角度αＥの乾燥に相応する位置３４ にある。次に、位置３５において、該セクタは角度αＳに相応する送風帯域に入 シ込むがこの行程において、セクタ表面に堆積されるケークは偏向装置３６によ って積４される。最後にセクタ３５は角度αＭで表わす非生産帯域に入る。

第３図によれば、濾過行程αＦがはじまる角度γ＝７．５°から濾過行程αＦの 最後に相当する角度γ＝１８０’まで、先行技術のセクタ（Ｂ）は（４）で示す 布を通る液相量を排出することなく収容し、γ＝１８０°から該セクタは、運動 中のセクタに基づいて実験により予め決定した勾配を有する直線Ｂ１に従う排出 期間中に、セクタ内の液相を主軸のコレクタ内に排出しはじめる。直線Ｂ１は７ 　＝　７．５°からγ＝　１８０’までセクタ内に集められる液相の累積排出量 に相応し、これにγ＝１８０°にてはじまる乾燥期間中の吸入液相量を加えなけ ればならず、累積量の直線Ｂ２となる。

かくて、セクタを通過する液相は１＝３５０°まで延長する危険があシ、このよ うな場合乾燥行程αＥを全て包含することになり、送風行程αＳを遮断し、該セ クタに液、相を逆流させ、布上の乾燥固相に再度給温する。

本発明のセクタ（Ｃ）Ｋよれば、ｅ６＝ｏで内容積が７，８１ツトルで、セクタ はγ＝７．５°の濾過行程の初めに充填されはじめ、累積流量直線囚によれば７ ＝４７．５°に完全に充填されることが確認出来た。第５図から明らかなように 、水相で満杯になったかかるセクタは、先行技術の如く角度７＝７．５°の位置 ３０に従って充填されはじめた時に角度γ＝１７２．５°の位置３３に到達する と該水相を主軸内に重力で排出しはじめる。結局該セクタは角度ｒ＝４７．５° に相当する位置３８にある時には既に充満していた。すなわち超過した液相はこ の時に軸のコレクタ４０内へ流出していた。

第３図によれば、角度７＝１７Ｊ５°に相応する位置からセクタは、直線ＢＩＫ 近い勾配を有する直線Ｃ１で示す累積量に従って液相を排出する。この累積量に は、１７２．５°＜　１　＜　１８０°の濾過の終ＤＫ相当する量と、乾燥期間 中の吸入液相量を加えなければならず、角度１＝１８０°ではじまシ、累積流量 直線Ｃ２で示される。

かくて、セクタを通過する液相の排出は角度γ＝２１０°の時に、すなわち送風 行程αＳがはじまる以前に完了することが確認された。

γ＝２７０’の時に本発明によるセクタから全ての液相が排出されると、コレク タ内にとどまっていた液相は送風行程がはじまる以前に排出されるので送風効果 が増し、戸布上の固相への再給湿が回避されることがわかった。

先行技術のセクタ（Ｂ）と本発明のセクタ（Ｏとを比較することによって、該セ クタを通る＃１′丁主軸内に排出されるが、−先行技術の場合、γ＝１８０°の 位置からγ＝３３０°までで、１０から１８．３秒の排出時間、すなわち８．３ 秒間に１３．８８リツトルの排出であり、 一本発明の場合は、γ＝４７．５°の位置からγ＝２７０°までで、排出時間は ２．６から１５秒、すなわち１２．４秒間に１３．８８＋Ｊツトル排出する。

ｅ（１＝ｅ／１０で、内容積が９．８１りットルの本発明のセクタ０によれば、 セクタけγニア、５°の濾過行程初期に充填されはじめ、累積流量的ＭＣＡｌに 従ってγ＝７７．５°の時に完全に充満されることがわかる。第５図によれば、 先行技術の場合のように角度γ＝７．５°の位置３０にて充填されけじめ、この ように水相を充満した該セクタは、角度γ＝１７２．５°の位置３３に到達する と水相を重力で排出しはじめる。実際波セクタは角度γ＝７７．５°に相当する 位置３９にある時には既に充満している。す第３図によれば、角度γ＝　１７２ ．５°に相当する位置から直線ＣＩＫ近い勾配を有する直線Ｄ１で示す累積量に 従って液相をセクタから排出する。該累積量Ｄ１には、乾燥期間中の吸入液相量 を加えなければならず、これは角度γ二１８０’ではじまシ、累積量直線Ｄ２と なる。

かぐて、セクタを通る液相の排出は角度値が２９００の時、すなわち送風行程α Ｓがはじまる以前に完了する。

角度γ＝２９０’の時本発明によるセクタから全ての液相が排出されると、コレ クタ内にとどまっていた液相け、送風行程がはじまる以前に排出されるので送風 効果は増し、炉布上の固相への再給湿が回避される。

かくて、先行技術のセクタ（Ｂ）と本発明のセクタ０を比較するととくよって、 セクタを通る液１蓼主軸内に排出されるが、−先行技術の場合、γ＝１８０°の 位置からｒ＝３３０°の位置までで、排出期間は１０秒から１８．３秒、すなわ ち８．３秒間に１３．８８リツトル排出する。

一本発明の場合、γ＝７７．５°の位置からγ＝２９０’の位置までで、排出期 間は４．３秒から１６．１１秒、すなわち１１．８１秒間に９．８１リツトル排 出する。

従って、本発明のセクタ（０と［Ｆ］との間の排出期間相互間にほとんど差異な いが、セクタ■の排出の終りは、セクタ（Ｑよシも送風行程αＳに近いのでコレ クタの排出期間は減する。

Ｆｉｌｌ　日−１ ｆ’ｌｒｒ 国際調査報告 ｒＮＴＥ：ＲＮＡＴｌ０ＮＡＬ　Ａｊ？ｔＪＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ｒ Ｒ８５１００１８２（ＳＡ　１０１０１）υ５−Ａ−３４３８５０５１５１０４ ／６９　Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）滬過円板を構成するための滬過セクタにして、前記セクタを形成するため の剛性な枠と、前記枠の内部に設ける滬布支持体と、回転フイルタの中空駆動主 軸（２）と連結する部材とを包含し、前記主軸が液体及び気体用のコレクタを内 蔵し、前記セクタの内部の厚さが周辺末端部（１４）から前記中空駆動主軸（２ ）と隣接する末端部（１５）増加することを特徴とする滬過セクタ。 （２）前記セクタの内側の厚さｅ０が周辺部においてゼロであることを特徴とす る請求の範囲第１項に記載の回転フイルタの円板を構成するための滬過セクタ。 （３）前記周辺部の厚さｅ０が、０≦ｅ０≦ｅの不等式を満たし、この場合「ｅ 」が前記駆動主軸（２）に隣接する末端部でのセクタの厚さであることを特徴す る請求の範囲第１項に記載の回転ツイツタの円板を構成するための滬過セクタ。 （１４）厚さｅ０が０≦ｅ０≦ｅ／１０の不等式を満たすことが望ましいことを 特徴とする請求の範囲第３項に記載の回転フイルタの円板を構成するための滬過 セクタ。