TW490321B - Centrifugal separator - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 技術領域 本發明係有關：：種=由離心力進行下水污泥或工業排 技術背景 水，以及化學二ΐί用諸生產品的濃縮、脫水、沈澱 重成分以及分離水的回收的離心式分離穿置。

在污泥等的固液分離上，以往一般乃使用洞析器 (decanter)型的離心式分離裝置。該分離裝置，如圖7所 示，在圓錐筒31連接到橫長之直筒部3〇之前端而形成之被 高速回轉的碗（外側回轉筒），在内筒（内側回轉筒）n設有 螺旋翼12，而收容以與碗1具有相對速度差般地而回轉的 螺旋輸送帶1 0，從内筒11 ’將污泥等的處理液a供給到碗1 内，而藉由離心力進行固液分離。此外，在碗1内，作為 藉由離心力而被沈降分離的重成分的脫水塊（cake)b，則 藉由螺旋翼1 2而朝著剞端部逐漸地被刮去，而在圓錐筒3 1 内更加受到壓密脫液作用，而從前端的排泥口 7被排出到 機外，分離液c，則從設在為相對侧之碗1的後端壁3上的 排出孔3 2溢出來（以下’在本說明書中，則將離心力所作 用的方向’亦即’碗的半彳空變大的方向稱為上，將半徑變 小的方向稱為下）。

該洞析器型離心式分離裝置，為了要將過濾液貯儲在碗 1内，而不使得過濾液從排出脫水塊的排泥口 7排出、以及 為了藉由被稱為頭部（beach)的圓錐部，將脫水塊上提到 碗内的水位以上，而提高脫水效果’其特徵在於：必須要 有一到與分離液的排出孔3 2相同程度以上的高度（水位）為

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第6頁 五、發明說明（2) 止，要將前端縮成小徑的圓錐筒3 1。 該以往的離心式分離裝置係一為了要對液相中的社 進仃濃縮及脫水而發展者’當使用在、°阳專 被處理物的濃縮及脫水上時，污泥的沈殿層係般之 (Paste)狀，親水性強，為了要提高脫水率，亦即，"月 要紋出水來，必須要作用一強的壓密效果。上述以為了 =型離心式分離裝置中’當處理液被供給到碗】的中^ 二:二η則在剛供給後的碗直筒部3〇 ’則藉由高的離心力場 圓錐：Γ3::而被固液分離’ 口 ：，由方j巨回轉中心的距離（ 到離心力變弱’而含水率變高的現象。事實丨，在圖7曰見 :d的二置V π以觀測到在接近於直筒部與圓錐部之邊界 Γ二其：水率變得最低。更者，為了要排出沈之 二 0錐。卩必須要抵抗強的離心力而上昇，即使是相要 :::旋Ϊ送帶來移送，當含水率低時，t因為摩擦：力 反地ε:有接1導致脫水塊會滯留而無法被排*、或是相 反地，/、有接近於直筒部3〇之回 水塊會被排出。 之3水半季乂同的脱 又’脫水塊b，由於通過一為了 | 、 :=出出變污泥會與分離液-起從分離 水塊，由ί接：液變髒的缺點…所排出的脫 被排*，因此？為中心之含水率較高者會 马了要IV低所排出之脫水塊的含水率，實

第7頁 \\326\2d-\90-04\90102751.ptd 五、發明說明（3) 際上要將碗1的回轉數提高到必要以上（約2, 〇〇〇〜 3, 0 0 Orpm)來運轉。因此需要有大的動力。’ 為了要排出如污泥般之難以藉由 狀的沈澱層，乃進行分離液的排出=刖要 夕足糊 .^ _ 口徘出口的位置較沈澱層的排 出口為咼之所謂的「負水壩」或「 >、古 t 上側/ϋ ληι_」狀悲下的運 =:以一則疋在^131^型（美國專利第3，172,851號，特開 平6 - 1 9 0 3 0 2號）中，利用在碗内 助於排出沈澱層。 α 但是，由於碗内的液面古，,, K u , J從曲呵，因此，沈澱層，即使是在 beach部分也位在液面下、$ θ 疋隹 ^ π 或疋直接利用離心力讓水頭壓 低的beach上昇，因此备古人、 用強的μ、/ / 水率變高的問題。（在碗内作 用強的離心力，而在碗内之苴 6 之系層則接文由作用在位於盆上 之液層或沈殿層的離心六辦、土 八 舍士 ， J雕力所造成的強的推壓力，在本說明 曰中’則將该推壓力稱為水頭壓） 、息二’在Ue型離心式分離裝置中，在直筒部與圓錐部的 …二附近，則配置一與碗壁具有些微間隙的分隔板。藉由 k μ她壁與分隔板的間隙只取出沈澱以 得到低的含水率。 但疋’如上所述，含水率低之糊狀的沈澱層很難藉由螺 旋輸送帶來移送，由於能夠利用的水頭只是碗内的水位， 因此必須要有一用來排出之刮取裝置（特開平4 — 59〇6 5號） 等的特殊構造。 5亥型式之一者，係從碗的回轉軸供給處理液，而從回轉 轴排出分離液、沈澱層（特公昭6 3 — 3丨2 6丨號），對於具有分

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490321 五、發明說明（4) 離裝置，對於具有優越性能、脫水塊之含水率低者而言會 有排出困難的情形。 上述各種的離心式分離裝置，基本上，沈澱層的排出口 係位在與碗内的液面相同或是較高的位置，而在排出時， 即使是利用碗内的水頭壓，碗内的處理液的水頭壓也會較 重的沈澱層的水頭壓為小，在原理上只靠水頭壓並不可 能，因此需要有排出機構。 潑^明的揭露 本發明係用來解決上述洞析器型離心式分離裝置的問 題，針對上述以往的離心式分離裝置，可得到從含水率最 低的d部分直接排出污泥的離心式分離裝置。藉此，除了 藉由促進分離而提高分離效率外，也能夠滅低碗回轉數， 由於節省動力與未具有圓錐狀之頭部（beach)部分，因 此，裝置可以變得簡單以及小型。 本發明之離心式分離裝置，乃針對一在被高速回轉之碗 内收容了以與此之相對速度差而回轉之螺旋輸送帶的離心 式分離裝置，在碗的一端壁内設置脫水塊的排出路徑，而 將該路徑朝向碗内的開口設在碗的内周壁附近（在本說明 書中，所謂的碗（bow 1 )係指藉由離心力的作用，使處理液 受到固液分離作用的部分）。 藉此，來自排出路徑的脫水塊，則在堆積於碗一端的沈 殿層中，只有來自根據作用在堆積物之離心力的水頭所產 生壓密效果最高的部分的東西，才會經由排出路徑被排 出0

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第9頁 490321 五、發明說明（5) _________ 在起動離心式分 則固體成分最好不衣置時，當處理液被供給到碗内時， 地從排出口被排出，在未經濃縮·脫水的情形下，即直接 此提高分離液的产&而為了要使固體成分充分地沈趨（因 之離心力的作用二，度），則在碗内必須要經過一定時間 要具有可在碗内保2此，最好在起動初期的階段棑出路徑 又，在運轉中之液面的構造。 口為低之稱為下侧分離液的排出口較脫水塊之排出 側溢流的形態。當為 ◊ $恶、或是相反地為高之稱為上 口的高度所決定：在碗的情形時’由分離液之排出 侧的沈殿層所保持。 、 面’則是由堆積在排水路押 上述排出路經具有用 量的限流功能。；發明：：：^沈殿層之脫水塊之排出 的脫水塊，主要是藉由由 ^離裝置，在排水路 所產生的水頭麼、或是螺旋的面之沈殿層的離心力 碗内之處理液的供給壓力而被二：力’根據情形，藉由對 由=排出量係由接受自排出路句。 出的壓力來決定。因此，告、 ^的排出阻力、歲膝 重成分的堆積層的厚度小；沈：在排出路徑之開：附5押 也會變小’而排出量也會少。因：用在脫水塊的壓4 J 近的堆積層的厚度，會藉由f此，在排出路徑之;;政果 成分的堆積而逐漸地增加。，旋輪送帶所 =口附 則押出力會變強，而會克服i:阻：堆積層的厚；；Γ重 澱重成分之堆積層的厚度，出阻力使排出量拎㈢加， 错由堆稽旦 θ八，而沈 “與排出量的平衡 «§ 第】0頁 \\326\2cl-\90-04\90102751.ptd 490321 五、發明說明（6) 而被保持為一定。 此外，由於沈澱層的比重較處理液的比重為大，因此， 能夠利用在排出的水頭壓，則較在習知裝置中所利用之處 理液的水頭壓為大，但特別是在沈澱層藉由限制排出量的 效果而高高地膨出的狀態下·，則水頭壓會變得極大，而很 容易排出脫水塊。此外，藉由此時的堆積層對脫水塊所產 生的壓密效果會成為最大，而能夠使排出固體成分達成低 的含水率。 實施發明之最佳形態 以下請參照圖面來說明實施本發明之最佳的形態。 圖1為表示本發明裝置之1實施例的側斷面圖、圖2為圖1 的A-A斷面圖、圖3為同B-B斷面圖、圖4為主要部分的放大 圖。 在圖1〜圖4中，1為高速回轉的碗（外側回轉筒），而呈 現橫型圓筒的直筒狀，在被附設在其前端的排泥室壁6以 及後端壁3的中央部突設中空轴4、5，而為未圖示的軸承 所支撐，藉由驅動裝置而被高速回轉。此外，則在被附設 在碗1的前端部的排泥室的周壁，沿著圓周方向配設多個 的排泥口 7。 該排泥室壁6與排泥口 7，在本實施形態中，雖然是與碗 呈一體地構成，但是並非是離心式分離裝置的基本構成， 也可以因應所需，而與碗1分開形成，而能夠適當地變更 設計 ° 又，在碗1的後端壁設有分離液的排出口 8。該排出口 8

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第11頁 490321 五、發明說明（7) 則在圓周方向間隔設置例如多個的扇形物、或是如圖2所 示，在後端壁3，將多數的小孔間隔設置成同心狀。 1〇為被收容在碗1内的螺旋輸送帶（screw conver)，在 橫型圓筒形之回轉筒Η的外周捲裝有螺旋翼丨2，其兩端部 則為碗1之中空軸4、5的碗内突出部所支撐，藉由被插通 在中空軸4的回轉軸1 3，而以相對於碗1之所要的速度差而 回轉。此外，則在回轉筒1 1内設置處理液a的供給室丨4， 在其周壁除了開設有與碗1和回轉筒丨丨之間的環狀空間丄7 相通的供給口 1、5外，、從碗！的後部中空轴5被插通的二處理液 的供給管1 6則被设成開口向供給室1 4。 在碗1的環狀空間1 7的前端設有辟？，二^ 脫水塊b的排出路徑20。參照圖i、圖 忒壁2内設置 碗内的開口部20&則設成與碗！的周:?路徑20朝向 面，在本實施形態中，成為朝向碗夕土卜^才目接。另一方 2 0b則具有朝向半徑方向的高度。因此，广出口的開口部 夠侵入到排出路徑的沈澱物則只限定 赵由開口部2 0 a能 部分。另一方面，開口部2 0 b，在運^轉、堆積層之最下部的 處理液到不致於溢出該開口部2 〇 b的σ初期’係用來供給 之液面的初期的高度。 王度’而來決定碗内 當該開口部20b過高時，藉由作用在 水塊的離心力會抵消作用在碗内之堆卜出路徑20内之脫 可以減低脫水塊的排出力，因此在必積層的推壓力，由於 能的低。 必要的範圍内最好儘可 另一方面，分離液的排出口 8則決+ ’、&在運轉中之環狀空 \\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第12頁 490321 五、發明說明（8) 間1 7的液面，當排出口 8的位置較開口部2 0 b為低時，則成 為所謂在「下側溢流」狀態下的運轉，而當為高時，則成 為在「上側溢流」狀態下的運轉。此外，當為在上側溢流 — 狀態下的運轉時，則藉由堆積在開口部2 0 a之附近的沈澱 層，可以阻止處理液從排出路徑2 0排出。 ‘ 最極端的情形則是分離液係從軸心排出。 在上述的裝置中，作脫水處理的處理液a，如箭頭所 示，係從供給管1 6進入到供給室1 4，而從供給口 1 5被供給 到環狀空間1 7内，一邊藉由碗1以及螺旋輸送帶1 0的回轉 的離心力使得固體液體分離，一邊則藉由螺旋翼1 2朝著前 _ 端被搬送。此外，作為被分離之液體成分的分離液c，則 從後端壁的排出口 8被排出到機外。’ 另一方面，沈澱層，則藉由螺旋翼1 2 —邊朝著碗1的前 端方向被刮去，一邊更接受離心力的離心作用，而繼續對 殘留的液體成分進行分離，該分離液c也會從排出口 8被排 出。 另一方面，被搬送到碗1之前部的沈澱層，則只將與來 自排出路徑2 0之排出量的差量堆積在環狀空間1 7的前端。 該堆積層，若沈澱的重成分例如是砂時，則比重約2. 5〜 3，由於遠較於水的1為重，因此，連作用在該堆積層之離 鲁 心力所造成的水頭壓，相較於水的情形也在2倍以上。更 者，由分離液排出口 8所決定的液面的高度則較回轉筒1 1 為低，若在其間殘留有空間時，則堆積層會超出液面而膨 出，根據其比重的大小與膨出的高度，會在排出路徑之開

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第13頁 490321 五、發明說明（9) 口 2 0 a附近作用大的離心水頭壓，而對堆積層產生大的壓 密效果，藉由該離心水頭壓與螺旋的搬送力而產生朝向排 出路徑的推出作用。 本發明之離心式分離裝置，並不限於上述的構造，在本 發明的範圍内可進行各種的設計變更。 圖5為排出路徑2 0之其他實施形態。在該形態中，排出 路徑2 0，如先前的實施形態所示，其斷面並非是呈極端傾 斜的直線狀，而在開口 2 0 a、2 0 b之間則包含了與壁2幾乎 平行的部分。 該形狀的排出路徑，即使是壁2的厚度為比較薄的情 形，也可以在開口 2 0 a、2 0 b之間取必要的長度（亦即，排 出阻力）以及高度的差。 上述之環狀空間1 7的前端壁2，則如形成上述的排出路 徑2 0般地，可由隔著些微的間隔而配設的2個構件所構 成。亦即，可由從碗内壁附近朝著回轉轴方向突設的構件 2 1、以及被突設在回轉筒1 1，而實質上與上述構件2 1隔著 一定的間隔延伸，而在其間形成排出路徑的構件2 2所構 成。 或如圖6所示，形成該些排出路徑2 0之構件，則將碗1以 及回轉筒11分開，而也可以藉由螺栓、其他的機構來加以 固定。此時，經由間隔件（s p a c e r ) 2 3加以組裝，藉由適當 地選擇間隔件的厚度，可以改變在其間所形成之排出路徑 2 0的粗細。在圖6中，係表上半部的排出路徑為細，下半 部為粗的情形。

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\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第14頁 490321 五、發明說明（ίο) 藉由改變排出路徑的粗細，雖然可以調節排出阻力，但 構件2 2前端距碗内壁的高度為一定，而在堆積層中被排出 的部分不變。 又，構件2 1與2 2的間隔調節，當然也可以不根據間隔 件，而藉由以螺桿等使各構件移動來進行。藉由調節該排 出阻力，可以調節排出量與含水率。 更者，因應所需，藉由改變構件2 2的高度，可以改變在 堆積層中被排出的部分。 在上述的實施形態中，設有脫水塊之排出路徑2 0的碗前 端的壁2，雖然是當作碗周壁與螺旋輸送帶1 0的對向部分 被形成，但是如圖8所示的實施形態，碗前端的壁3 2係一 與碗1呈一體回轉的構件，而螺旋輸送帶3 0則被封入到碗1 内。當採取該構造時，為了要防止處理液侵入到轴承3 3， 則必須要以高壓襯墊3 4加以密封不可。 又，在上述的實施形態中，在運轉初期，為了要使處理 液不會直接從排出路徑2 0流出，乃將朝向碗外的開口 2 0 b 設在較朝向碗内之開口 2 0 a的位置。但是，在運轉初期， 藉由以閥3 5來關閉排出路徑等的方法，如圖9所示，可將 開口 2 0 b設在與開口 2 0 a相同的高度或是較開口 2 0 a為低的 位置，藉此，使得脫水塊的排出變得更加容易。 閥3 5不是根據伴隨碗之運轉而來的離心力而開放，而必 須根據堆積層的水頭壓的上昇才開放。圖1 0、圖1 1為表示 作為該閥之一部分的針閥。 在圖8至圖1 1的實施例中，排出路徑2 0則設成沿著碗壁

國1|_1

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第15頁 490321 五、發明說明（π) 之 圓 周 方 向 而 配 列 的 多 產 業 上 之 可 利 用 性 如 上 所 述 ， 本 發 明 之 往 之 離 心 式 分 離 裝 置 中 沈 澱 物 的 堆 積 層 中 只 加 以 排 出 因 此 脫 水 離 心 式 分 離 裝 置 為 例 時 此 外 5 含 水 率 低 的 堆 發 明 之 離 心 式 分 離 裝 置 的 堆 積 層 利 用 由 此 的 排 出 機 構 5 即 可 以 加 因 此 本 發 明 可 以 得 裝 置 且 可 以 得 到 的 元 件 編 號 之 說 明 1 碗（b 〇W 1) 2 壁 3 後 端 壁 4 供 給 室 5 中 空 轴 8 排 出 Π 10 螺 旋 輸 达 帶 11 内 筒 12 螺 旋 翼 13 回 轉 軸 個的排出孑L·。 離心式分離裝置，由於是根據與以 的常識不同的技術思想，在碗内之 將接受最高之壓密作用的部分直接 塊的含水率可以下降到在以以徑的 所無法看到的程度。 積層，雖然經常排出困難，但是本 ，藉由排出路徑的排出阻力而形成 所產生的水頭壓，不需要設置特別 以排出。 到一構成比較單純，而比較小型的 脫水率與高的分離效率。

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第16頁 490321 五、發明說明 (12) 14 供給室 15 供給口 16 供給管 17 環狀空間 20 排出路徑 20a 開口部 20b 開口部 30 碗直筒部 32 排出孔 a 處理液

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第17頁 490321 圖式簡單說明 圖1為表示本發明裝置之離心式分離裝置之1實施例之構 造的侧斷面圖、圖2為圖1的A-A斷面圖、圖3為同B_B斷面 圖。 圖4為表示本發明裝置之離心式分離裝置中之排出路徑 的構造的部分斷面圖、圖5為表示排出路徑之其他實施形 態的部分斷面圖、圖6為表示排出路徑之又一其他實施形 態的部分斷面圖、圖7為表示以往之洞析器型離心式分離 裝置的側斷面圖、圖8為碗端之其他實施形態的部分斷面 圖、圖9為表示排出路徑之其他實施形態的部分斷面圖、 圖1 0為表不設在排出路徑端之排出口的閥的形態的部分斷 面圖、圖1 1為表示閥之其他實施形態之部分斷面圖。

\\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第18頁

Claims (1)

1. 490321 六、申請專利範圍 1. 一種離心式分離裝置，其主要係針對一具有朝一個方 向回轉的圓肩狀的碗部’以及在該碗内，與碗呈同轴，且 具有回轉速度差朝相同方向回轉的螺旋輸送帶，而從被供 、 給到回轉中之碗内的處理液，藉由離心力讓重成分分離沈 降，且藉由螺旋輸送帶，使其集中堆積在碗的一側，而將 重成分與分離液加以分離排出的離心式分離裝置，其特徵 在於： 在碗的一端壁内設置已沈殿之重成分的排出路徑，該排 出路徑之朝碗内的開口則設在碗内周壁附近，沈澱層，則 主要藉由該開口附近之重成分的堆積層的離心水頭壓而被 鲁 排出。 2. 如申請專利範圍第1項之離心式分離裝置，其中上述 排出路徑成為一用於限制排出量的限流通路，藉此形成上 述排出路徑之開口附近之重成分的堆積層。 3. 如申請專利範圍第1或2項之離心式分離裝置，其中來 自上述排出路徑的堆積重成分朝碗外的排出口係被設在朝 碗的半徑為小的半徑位置。 4. 如申請專利範圍第1或2項之離心式分離裝置，其中具 有：從碗内壁附近朝回轉軸方向延伸的構件、以及與此實 質上具有一定的間隔地延伸，而在與上述構件之間形成排 _ 出路徑的構件。 5. 如申請專利範圍第4項之離心式分離裝置，其中上述 從碗内壁附近朝回轉軸方向延伸的構件為一具有圓錐形内 面的構件，而與此具有一定的間隔而延伸的構件則為一具

   \\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第19頁 490321 六、申請專利範圍 一 有二?面的構件。 從碗内^ : ^利範圍第4項之離心式分離裝置，发 隔而延伸的^朝回轉軸方向延伸的構件和與此具有一逃 7 •如 ^構件乃呈可更換地被配設在碗内。有—定間 從於βη 專利範圍第6項之離心式分離举 @ /壁附近朝回轉軸方向延伸的構件為Χ ，其尹上逑 有=件，而與此具有-定的間隔 有®錐形外面的構件。 伸的構件則為—具 8 ·如申凊專利範圍第4 從碗内壁附近朝回鏟缸十之離、式分離裝置，罝由 間隔而延伸的構件；的構件和⑽ 動； 其中一者可在碗的轴方向r •如申凊專利範圍第8女 從碗内壁附近朝回轉軸、離心式分離装置，其中卜、+、 :^件，而與此具有-定i:::件為-具有圓錐：内 有®錐形外面的構件。 隔而延伸的構件則為一具 \\326\2d-\90-04\90102751.ptd 第20頁