JPWO2003031350A1 - 曝気装置 - Google Patents

Abstract

メカシールブラケット（７）の外周部に、メカシールブラケット（７）と羽根車のハブ（３６）との間の隙間（６０）を覆うシールドリング（５０）を設ける。シールドリング（５０）のシールド部（５１）の先端（５２）は、ハブ（３６）の外周面に摺接する。シールド部（５１）の先端（５２）は、断面形状が円弧状に形成されている。シールドリング（５０）は、ゴムによって形成されている。非処理液に含まれる繊維物がハブ（３６）の内部に侵入することが防止され、モータシャフト等への繊維物の絡みつきが防止される。

Description

技術分野
本発明は、汚水の浄化等に用いられる曝気装置に関する。
背景技術
従来より、特公昭６１−３８０００号公報や特公昭６３−５１７６０号公報に開示されているように、水中モータのシャフトに接続された軸流羽根車が装置ケーシング内に収容され、この軸流羽根車の回転によって汚水等の被処理液を流路中に吸引し、当該被処理液に空気を供給して曝気を行う曝気装置が知られている。
図５に示すように、この種の曝気装置は、水中モータ２０１のシャフト２０２の先端部に羽根車２０３が取り付けられてなる本体部と、被処理液の流路２０４を区画形成する装置ケーシング２０５と、流路２０４内の被処理液に空気を供給する給気管２０６とを備えている。
運転時には、水中モータ２０１を駆動し、羽根車２０３を回転させる。その結果、被処理液は上方から流路２０４内に吸引され、給気管２０６から供給された空気と攪拌混合した後、水平方向に開口した吐出口２０７から吐出される。
ところで、一般に、曝気装置の処理の対象となる被処理液には、髪の毛等の繊維物が多量に混在している。このような繊維物が羽根車２０３やモータシャフト２０２にからみつくと、モータの負荷が上昇し、装置の運転効率が低下する。そこで、従来の曝気装置では、羽根車２０３を円筒形状の回転胴部２０９と、回転胴部２０９の外周部に設けられた羽根２１０とにより構成し、回転胴部２０９の上縁部とメカシールブラケット２０８との間の隙間２１３を小さくすることにより、モータシャフト２０２の取付部である回転胴部２０９の内部に繊維物等の異物が容易に侵入しないようにしていた。
しかし、メカシールブラケット２０８が非回転体であるのに対して回転胴部２０９は回転体であるため、両者が直接接触すると摩耗や破損を招くおそれがある。特に、回転胴部２０９の上縁部は厚みが小さいので、この上縁部がメカシールブラケット２０８に接触すると、摩耗による悪影響を受けやすかった。従って、両者の接触を確実に防止するためには、上記隙間２１３を小さくすることについて限界があった。そのため、大きな異物の侵入は阻止することができたとしても、小さな異物の侵入を防止することはできなかった。
ところが、たとえ小さな異物しか侵入しないとしても、それらの異物が回転胴部２０９の内部に堆積していくと、やがては大きな異物２１１となる。そのため、装置の運転効率の低下を避けることは困難であった。
また、回転胴部２０９の内部にまでは侵入しないとしても、異物が上記隙間２１３に挟まってしまうことがある。しかし、メカシールブラケット２０８と回転胴部２０９との間に異物が挟まった状態で羽根車２０３が回転すると、運転効率の低下や羽根車２０３及びメカシールブラケット２０８の摩耗や破損を招くおそれがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータシャフト等への異物の絡みつきを防止することにより、信頼性の高い曝気装置を提供することにある。
発明の開示
本発明に係る曝気装置は、モータシャフトを有するモータと、前記モータシャフトに取り付けられ且つ前記モータシャフトの外周部を覆うように前記モータシャフトの軸方向と平行に延びる略筒状の回転胴部と、前記回転胴部の外周部に設けられた羽根とを有する羽根車と、前記回転胴部の軸方向の一端側を塞ぐように前記回転胴部の一端側に前記回転胴部と非接触状態で対向配置された固定部と、前記羽根車の回転によって吸引した被処理液を所定気体と攪拌混合させて吐出する流路を区画形成するケーシングと、前記固定部及び前記回転胴部のうちのいずれか一方に取り付けられ、前記固定部と前記回転胴部との間に形成された環状の隙間を前記回転胴部の外側から覆うシールド部を有し、当該シールド部の一部が前記固定部及び前記回転胴部のうちの他方の外周面に摺接するシールド部材とを備えているものである。
上記曝気装置によれば、固定部と回転胴部との間の隙間がシールド部材によって覆われるので、異物が当該隙間を通じて回転胴部の内部に侵入することはない。そのため、モータシャフト等への異物の絡みつきや、上記隙間における異物の挟み込みは防止され、運転効率の低下は防止される。また、シールド部材のシールド部は固定部または回転胴部の外周面に摺接するので、固定部及び回転胴部の摩耗は少なくなる。
前記曝気装置は、前記羽根車の回転胴部と平行に延びる略筒状に形成され、前記モータを覆うモータカバーと、前記モータカバーから径方向外向きに延び、前記モータカバーを支持する支持アームとを備え、前記固定部は、前記モータカバーと前記羽根車との間に設けられ、前記支持アームは、前記ケーシングによって区画形成される被処理液の流路の吸入側に位置し、前記回転胴部の前記モータカバー側の端面と前記支持アームの前記回転胴部側の端面との間の距離は、前記回転胴部の外径の５０％以下に設定されていてもよい。
流路の吸入側に支持アームが設けられている場合、流路に吸入される被処理液の流れは、支持アームによって影響を受ける。その結果、被処理液の圧力変動が生じ、被処理液は回転胴部の内部に侵入しやすくなる。しかし、上記曝気装置によれば、被処理液に含まれる異物の侵入がシールド部材によって阻止されるので、支持アームが設けられているにも拘わらず、異物の侵入は確実に防止される。回転胴部のモータカバー側の端面と支持アームの回転胴部側の端面との間の距離が回転胴部の外径の５０％以下の場合には、支持アームの影響を特に受けやすくなるが、上記曝気装置によれば、異物の侵入は確実に防止される。
前記曝気装置は、前記羽根車の回転胴部と平行に延びる略筒状に形成され、前記モータを覆うモータカバーと、前記モータカバーから径方向外向きに延び、前記モータカバーを支持する支持アームとを備え、前記固定部は、前記モータカバーと前記羽根車との間に設けられ、前記支持アームは、前記ケーシングによって区画形成される被処理液の流路の吸入側に位置し、前記支持アームにおける被処理液の流通方向と直交する方向の幅は、２０ｍｍ以上に設定されていてもよい。
支持アームの幅が大きいほど、流路に吸入される被処理液の流れは支持アームの影響を受けやすく、被処理液は回転胴部の内部に入り込みやすくなる。特に、支持アームの幅が２０ｍｍ以上であると、被処理液は回転胴部の内部に侵入しやすくなる。しかし、上記曝気装置によれば、被処理液に含まれる異物の侵入がシールド部材によって阻止されるので、異物の侵入は確実に防止される。
前記曝気装置における前記羽根車の回転胴部の外周部の周速は、３ｍ／ｓ以上に設定されていてもよい。
回転胴部の回転速度が大きいほど、被処理液は回転胴部の内部に侵入しやすくなる。しかし、上記曝気装置によれば、被処理液に含まれる異物の侵入がシールド部材によって阻止されるので、異物の侵入は確実に防止される。
以上のように、本発明によれば、固定部と回転胴部との間の隙間を覆い且つ固定部または回転胴部の外周面に摺接するシールド部材を設けることとしたので、固定部及び回転胴部の破損を招くことなく、回転胴部の内部への異物の侵入を阻止することができる。したがって、モータシャフト等への異物の絡みつきを防止することができ、装置の信頼性を向上させることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、曝気装置２０は、いわゆる水中機械式の曝気装置であって、モータ２のシャフト１３に連結された羽根車８の回転によって上方から被処理液を吸い込み、給気管１１を通じて供給した空気を当該被処理液に攪拌混合して、下方の吐出口１５から吐出するものである。
−曝気装置の構成−
まず、曝気装置２０の構成を説明する。曝気装置２０の装置ケーシング１０２は、吐出ケーシング１０の上に吸込ケーシング９が取付固定されることによって形成されている。吸込ケーシング９は略円筒形状に形成され、被処理液の吸い込みを円滑に行うために上側開口に向かって末広がり状になっている。吸込ケーシング９の下側開口の外周囲には、吐出ケーシング１０との接続部となるフランジ３１が設けられている。吐出ケーシング１０の上端は、吸込ケーシング９の下側開口と滑らかに連続するように当該下側開口と同心円状に開口し、その外周囲にはフランジ３１と当接するフランジ３２が形成されている。このフランジ３１とフランジ３２とがボルト（図示せず）で締結されることにより、吸込ケーシング９と吐出ケーシング１０とが固定されている。このように、装置ケーシング１０２の内面は円周面に形成されている。なお、装置ケーシング１０２は、羽根車８の回転によって吸引した被処理液を所定気体と攪拌混合させて吐出する流路１６を区画形成するケーシングである。
吐出ケーシング１０の底部には、中心に給気管１１用の挿通孔３４が設けられた平坦部３３が形成され、その平坦部３３の周囲の一部には、外側に向かって下向きに傾斜した内側斜面３５が形成されている。そして、この内側斜面３５と、内側斜面３５と同様に傾斜した外枠部分との間に吐出口１５が形成されている。このように、装置ケーシング１０２内には、吸入口１４を通じて上方から吸い込んた被処理液を流れ方向を変化させて吐出口１５から略水平方向に向かって吐出させるような流路１６が形成されている。
吐出ケーシング１０の平坦部３３には、空気の供給源としてのブロワ（図示せず）に接続された給気管１１が接続されている。給気管１１は挿通孔３４を貫通し、その開口部は吐出ケーシング１０の下端面から上方に突出している。この給気管１１の開口は、空気室１７と流路１６とを区画する空気室ケーシング１２の上面と所定間隔を存して対向している。空気室ケーシング１２は、給気管１１から供給された空気をいったん貯留した後、流路１６に対して均等に供給するための空気室１７を区画形成している。空気室ケーシング１２の側面は吐出ケーシング１０の内側斜面３５に沿って傾斜しており、その下端部には、空気室１７内の空気を流路１６内の被処理液に供給して攪拌混合するための供給路１８が形成されている。なお、この空気室ケーシング１２は、被処理液を吐出口１５に向かって導くディフューザの機能を果たすものでもある。
装置ケーシング１０２の上部には、被処理液を吸引して攪拌する駆動力を付与する駆動部１０１が設けられている。駆動部１０１は、モータケーシング１、モータケーシング１に収納されたモータ２、モータ２のシャフト１３、オイルケーシング３、メカシールブラケット７、及び羽根車８等が組み立てられて構成されている。なお、モータケーシング１とオイルケーシング３とは、モータ２を覆うモータカバーを構成している。メカシールブラケット７は、本発明でいうところの固定部を構成している。
モータケーシング１は上側が閉鎖された略円筒形状に形成され、その内部には、モータ室４０が区画形成されている。
モータ２は、モータケーシング１の内壁に固定された円筒状のステータ２ａと、ステータ２ａの内部にステータ２ａと同心円状に配置されたロータ２ｂとを備えている。ロータ２ｂの内周面には、下方に向かって延びるシャフト１３が固定されている。シャフト１３は、図示しない上部軸受けと、オイルケーシング３の上部に収納された下部軸受４とによって、回転自在に支持されている。
オイル室２５を区画形成するオイルケーシング３の中心部には、シャフト１３が貫通している。シャフト１３を軸支する下部軸受４は、オイルケーシング３の段差部に保持されている。オイルケーシング３の外周部２１の下端は、メカシールブラケット７の外周部２２に固定されている。一方、オイルケーシング３の内周部２３の下端は、メカニカルシール６を介して、メカシールブラケット７の内周部２４と接続されている。その結果、オイルケーシング３及びメカシールブラケット７によって、シャフト１３の軸封部であるメカニカルシール６に潤滑剤としてのオイルを供給するオイル室２５が区画形成されている。また、モータ室４０はオイルケーシング３によって封止されており、モータ室４０に被処理液が侵入しないように構成されている。
モータケーシング１とオイルケーシング３とは、図示しないボルトによって締結されている。従って、オイルケーシング３はモータケーシング１を固定支持するとともに、下部軸受４を介してシャフト１３を回転自在に支持している。
シャフト１３の先端部には、羽根車８が締結されている。羽根車８は、シャフト１３と平行に延びる略円筒形状のハブ（回転胴部）３６と、ハブ３６の外周面に突設された複数の羽根３７とから構成されている。ハブ３６には、その中心部に向かって延びるシャフト取付用アーム３６ａが設けられている。シャフト１３は、この取付用アーム３６ａの取付孔に挿通されて締結されている。これにより、シャフト１３の回転に従って羽根車８が回転し、被処理液を上方から下方に導く吸引力が発生するようになっている。なお、羽根車８は、ハブ３６の外周面の周速が３ｍ／ｓ以上となるような回転数で回転する。
駆動部１０１と装置ケーシング１０２とは、取付用アーム５を介して固定されている。取付用アーム５は、駆動部１０１を支持する支持アームである。図２に示すように、本実施形態では、３つの取付用アーム５が周方向に等間隔に設けられている。取付用アーム５の一端は吸込ケーシング９の上端部４１に固定され、他端はオイルケーシング３に固定されている。取付用アーム５は、吸込ケーシング９の吸入口１４の上方に位置している。つまり、取付用アーム５は、被処理液の流路１６の吸入側に位置している。取付用アーム５の幅ｂは、２０ｍｍ以上に設定されている。
図３に拡大して示すように、メカシールブラケット７の外周面には、シールドリング５０が固定されている。シールドリング５０は、メカシールブラケット７とハブ３６との間に形成された環状の隙間６０を外側から覆う円環状のシールド部材であり、固定金具５４によってメカシールブラケット７の外周面に取り付けられた取付部５３と、取付部５３からハブ３６側に延びるシールド部５１とから構成されている。本実施形態では、ハブ３６の外周面はメカシールブラケット７の外周面よりも内側に位置しているため、シールドリング５０のシールド部５１は、内側に向かって傾斜している。
シールド部５１の先端部５２の内径は、ハブ３６の外径よりも若干小さくなっている。シールド部５１の先端部５２はハブ３６の外周面と接触しており、図４に示すように、ハブ３６との摺接が円滑になるように、先端部５２の断面形状は円弧状に形成されている。ただし、シールド部５１の先端部５２の断面形状は円弧状に限定されるものではなく、その他の曲面形状であってもよい。また、ある程度大きな摺接面積を有する矩形状であってもよい。ハブ３６の外周面の摩耗を少なくするため、シールドリング５０はゴムによって形成されている。
取付用アーム５の下面とハブ３６の上端面との間の距離Ｌは、ハブ３６の外径の５０％以下に設定されている。
−曝気装置の動作−
曝気装置２０の作動時には、モータ２が駆動され、シャフト１３の回転に従って羽根車８が回転する。この羽根車８の回転によって被処理液が吸入口１４を通じて流路１６に対して斜め下向きに吸い込まれる。そして、被処理液は、流路１６内を約２〜３ｍ／ｓの速度で流通する。一方、ブロワ（図示せず）から給気管１１を通じて供給された空気は、空気室１７に放出された後、供給路１８を通じて流路１６内の被処理液に攪拌混合される。そして、気泡を含んだ混合液は、流れ方向を下向き方向から水平方向に変化させつつ流路１６を流通し、吐出口１５から略水平方向に向かって吐出される。
−本実施形態の効果−
本曝気装置２０によれば、メカシールブラケット７とハブ３６との間の隙間６０をシールドリング５０によって覆うこととしたので、髪の毛等の繊維物（異物）がハブ３６の内部に侵入することを防止することができる。シールドリング５０のシールド部５１をハブ３６の外周面と接触させることとしたので、異物の侵入を確実に防止することができる。
特に、本曝気装置２０では、駆動部１０１を支持するための取付用アーム５がメカシールブラケット７の上方に設けられているため、この取付用アーム５の下流側の被処理液は、流れが乱れることによって圧力が変化しやすい。そのため、シールドリング５０がなければ、このような圧力のアンバランスにより、被処理液の一部は隙間６０を通じてハブ３６の内外を移動しやすくなる。しかし、本曝気装置２０では、シールドリング５０を備えているため、隙間６０における被処理液の流れを阻止することができる。したがって、メカシールブラケット７の上方に取付用アーム５を設けているにも拘わらず、ハブ３６の内部への異物の侵入を確実に防止することができる。
シールドリング５０のシールド部５１はハブ３６の外周面と接触しており、シールド部５１の先端部５２は曲面形状に形成されていて接触面積が比較的大きい。また、シールドリング５０はゴムによって形成されている。そのため、ハブ３６の摩耗は少なくなる。
また、シールドリング５０はメカシールブラケット７に対して固定金具５４によって取り付けられている。そのため、取り付け及び取り外しが容易であり、容易に交換することができる。
−変形例−
上記実施形態は、シールドリング５０をメカシールブラケット７に設けた形態であったが、シールドリング５０をハブ３６に設けてもよい。つまり、シールド部材の取り付け箇所は固定部に限らず、回転胴部であってもよい。
上記実施形態は、モータ２に羽根車８が直結された形態であったが、モータ２と羽根車８との間に減速機を設けてもよい。
被処理液に供給する気体は空気に限らず、他の気体、例えば他の酸素含有気体であってもよい。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明は、工場排水処理場や下水処理場などの汚水処理場等における汚水の浄化等に有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施形態に係る曝気装置の一部を切り欠いて示す断面図である。
図２は、曝気装置の平面図である。
図３は、曝気装置の一部を拡大して示す断面図である。
図４は、シールドリングの断面図である。
図５は、従来の曝気装置の一部を切り欠いて示す断面図である。

Claims (4)

1. モータシャフトを有するモータと、
   前記モータシャフトに取り付けられ且つ前記モータシャフトの外周部を覆うように前記モータシャフトの軸方向と平行に延びる略筒状の回転胴部と、前記回転胴部の外周部に設けられた羽根とを有する羽根車と、
   前記回転胴部の軸方向の一端側を塞ぐように前記回転胴部の一端側に前記回転胴部と非接触状態で対向配置された固定部と、
   前記羽根車の回転によって吸引した被処理液を所定気体と攪拌混合させて吐出する流路を区画形成するケーシングと、
   前記固定部及び前記回転胴部のうちのいずれか一方に取り付けられ、前記固定部と前記回転胴部との間に形成された環状の隙間を前記回転胴部の外側から覆うシールド部を有し、当該シールド部の一部が前記固定部及び前記回転胴部のうちの他方の外周面に摺接するシールド部材と
   を備えている曝気装置。
2. 請求項１に記載の曝気装置であって、
   前記羽根車の回転胴部と平行に延びる略筒状に形成され、前記モータを覆うモータカバーと、
   前記モータカバーから径方向外向きに延び、前記モータカバーを支持する支持アームとを備え、
   前記固定部は、前記モータカバーと前記羽根車との間に設けられ、
   前記支持アームは、前記ケーシングによって区画形成される被処理液の流路の吸入側に位置し、
   前記回転胴部の前記モータカバー側の端面と前記支持アームの前記回転胴部側の端面との間の距離は、前記回転胴部の外径の５０％以下に設定されている曝気装置。
3. 請求項１に記載の曝気装置であって、
   前記羽根車の回転胴部と平行に延びる略筒状に形成され、前記モータを覆うモータカバーと、
   前記モータカバーから径方向外向きに延び、前記モータカバーを支持する支持アームとを備え、
   前記固定部は、前記モータカバーと前記羽根車との間に設けられ、
   前記支持アームは、前記ケーシングによって区画形成される被処理液の流路の吸入側に位置し、
   前記支持アームにおける被処理液の流通方向と直交する方向の幅は、２０ｍｍ以上に設定されている曝気装置。
4. 請求項１に記載の曝気装置であって、
   前記羽根車の回転胴部の外周部の周速は、３ｍ／ｓ以上に設定されている曝気装置。

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