WO2021210171A1 - デカンタ型遠心分離機 - Google Patents

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WO2021210171A1
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bowl
torque transmission
screw conveyor
decanter
type centrifuge
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English (en)
French (fr)
Inventor
大橋　純
勝 長洲
Original Assignee
巴工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/08—Arrangement or disposition of transmission gearing ; Couplings; Brakes

Definitions

  • the present invention relates to a decanter type centrifuge, and in particular, separates and removes crystalline particles such as PVC (vinyl chloride) and terephthalic acid in the chemical industry field, and separates and removes starch milled milk in the food industry field. It relates to a technique for attenuating torsional self-excited vibration, which often occurs when liquid.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the decanter-type centrifuge 100 shown in FIG. 14 centrifuges the bowl 120 and the internal screw conveyor 140 at a slight differential speed in the separation and deliquidization treatment of PVC (vinyl chloride), terephthalic acid, starch granulated milk, and the like. Chattering (twisting self-excited vibration) of the screw conveyor 140 through the solid material between the bowl 120 and the tip of the screw conveyor flight 142 as the processing amount is increased during the axial transfer and deliquidization of the settled particles (solid matter). May occur.
  • PVC vinyl chloride
  • terephthalic acid terephthalic acid
  • starch granulated milk starch granulated milk
  • the torsional self-excited vibration causes damage to internal parts due to the generation of an impact load (torque) on the differential device 150, and cracks in the torsional direction of the stock solution feed hole 144 due to the twisting of the screw conveyor cylindrical hub 141 (boss). , Etc. will be caused. Therefore, there is a problem that the processing amount is limited to about 1/2 or less of the original design maximum processing capacity of the centrifuge.
  • Patent Document 1 In order to eliminate such inconvenience, the present inventors attach the torque transmission mechanism described in Patent Document 1 to the decanter type centrifuge to provide a damping absorption effect against torsional self-excited vibration. There is.
  • the torque transmission mechanism of Patent Document 1 has a complicated structure and has problems of manufacturing cost and manufacturing period (delivery date), and also has problems such as breakage of a special coil spring during long-term operation.
  • the gist of the present invention is as follows as a preferable example.
  • the decanter type centrifuge of the present invention has a bowl provided with a cylindrical portion, a conical portion, a separation liquid discharge port and a separation solid matter discharge port, and a sedimentation machine inserted in the bowl and rotating coaxially with the bowl.
  • An elastic buffer member is arranged as a driving force transmission load receiver on the torque transmission surface of the coupling provided at the screw conveyor side joint portion of the drive transmission shaft connecting the screw conveyor, and is portable with respect to the rotation direction of the drive transmission shaft. It is characterized by having a torque transmission mechanism having a damping action against forward and reverse torsional self-excited vibrations of a minute angle received when a driving force is transmitted. [2] The torque transmission mechanism creates a radial gap including a plurality of corrugated portions on the circumference formed by the torque transmission surfaces of the driven side coupling and the driving side coupling facing each other with a gap.
  • the elastic cushioning member is fitted in the gap in the radial direction to have portability in the rotational direction when the driving force is transmitted, and to receive a minute angle of forward and reverse torsional self-excitation when the driving force is transmitted. Amplifies vibration.
  • the radial gap including the plurality of corrugated portions on the circumference is star-shaped.
  • a pressing member is further arranged on the driven side coupling, and the elastic cushioning member is pressed toward the torque transmission surface of the driving side coupling so as to be brought into close contact with the torque surface.
  • the elastic cushioning member is made of a rubber material.
  • the elastic cushioning member is formed by laminating a plurality of corrugated plate-shaped metal leaf spring materials.
  • the elastic buffer member is formed of a synthetic resin or a composite material of a synthetic resin and a fiber.
  • the pressing member is a plurality of screw members arranged in the radial direction of the driven side coupling.
  • the pressing member has a pressing surface having a shape corresponding to the corrugated shape at the tip of the screw member, and the elastic cushioning member is pressed by the pressing surface.
  • a coupling is provided at the screw conveyor side joint portion of the drive transmission shaft connecting the differential device and the screw conveyor, and an elastic buffer member is applied to the torque transmission surface of the coupling. Due to the torque transmission mechanism arranged as a transmission load receiver, it is portable with respect to the rotation direction of the drive transmission shaft, and is dampened against the forward and reverse torsional self-excited vibration of a minute angle received when the drive force is transmitted. It can be a torque transmission mechanism having an action.
  • the present invention it is possible to withstand long-term operation by embodying a torque transmission mechanism that exerts a damping action against torsional self-excited vibration without using a special coil spring. Moreover, since the structure is simple, the production cost can be suppressed and the production period can be shortened.
  • the decanter type centrifuge 10 is used for separating and deliquesing crystal particles such as PVC (vinyl chloride) and terephthalic acid in the chemical industry field, and starch milling milk in the food industry field. It can be used for separation and liquid removal treatment.
  • the decanter type centrifuge 10 includes a bowl 20 as a rotary container for applying centrifugal force to the processing stock solution, a screw conveyor 40 for transporting sedimented solids, a processing stock solution supply unit 15, a drive device 71, and a differential device 50. There is.
  • the bowl 20 is arranged in the casing 11.
  • a separation liquid discharge portion 81 and a solid matter discharge portion 82 are formed on the bottom side of the casing 11, respectively.
  • the bowl 20 has a cylindrical portion 21 and a conical portion 22.
  • the main bearings 13 at both ends rotatably support the hub shafts 12a and 12b, which are the rotation shafts of the bowl 20 placed horizontally.
  • the bowl 20 applies centrifugal force to the internal processing stock solution by rotating.
  • the separation liquid discharge port 25 for discharging the separation liquid (clarification liquid) and the separation solid material discharge port 26 for discharging the separated solid matter are formed on the side surface of the cylindrical portion 21 and the tip end side of the conical portion 22, respectively.
  • a dam member 25a which is an overflow wall, is arranged at the separation liquid discharge port 25 to raise the liquid level AA of the treatment stock solution in the bowl 20.
  • the drive device 71 is, for example, a motor.
  • the drive device 71 rotates the bowl 20 by rotating the drive pulley 70, for example, via an endless belt.
  • the differential device 50 transmits the rotational force of the bowl 20 to the drive transmission shaft 51, and rotates the drive transmission shaft 51 to rotate the screw conveyor 40. At this time, the differential device 50 makes the screw conveyor 40 and the bowl 20 have a relative speed difference (difference speed).
  • the differential device 50 is, for example, a gearbox.
  • the predetermined differential speed may be formed by setting the gear ratio, or may be performed by adding a back drive motor (not shown) that brakes the rotation of the screw conveyor 40.
  • An overtorque safety device 52 is attached to the differential device 50.
  • the overtorque safety device 52 is a safety device that cuts off the torque transmission system between the differential device 50 and the screw conveyor 40 when an impact load (torque) equal to or higher than a predetermined value is applied from the screw conveyor 40 to the differential device 50. ..
  • the processing stock solution supply unit 15 is, for example, a feed tube.
  • the processing stock solution is a liquid containing a solid substance.
  • the processing stock solution is fed by a liquid feeding device (not shown) such as a pump, and is supplied into the screw conveyor 40 through the processing stock solution supply unit 15.
  • the processing stock solution is supplied into the bowl 20 through the feed hole 44 by the action of the centrifugal force of the rotating screw conveyor 40.
  • the screw conveyor 40 includes a conveyor flight 42 formed spirally on the surface of the conveyor hub 41.
  • the inner diameter of the bowl 20 is, for example, ⁇ 740 mm.
  • the bowl 20 is rotated at a speed of 1900 to 2800 min -1.
  • Screw conveyor 40 is rotated to the bowl 20 in the same direction the conveyor flight 42 at a rate of, for example, 40 ⁇ 60min against the bowl 20 -1 degree late 1860 ⁇ 2740min -1.
  • the bowl 20 and the screw conveyor 40 are rotated, and the treatment stock solution is supplied into the bowl 20 through the treatment stock solution supply unit 15 and the feed hole 44.
  • the separation liquid (clarification liquid) from which the solid matter has been separated spirally flows between the conveyor flights 42 in the bowl 20 in the direction opposite to the solid matter, overflows from the separation liquid discharge port 25, and is the separation liquid discharge portion. It is continuously discharged to the outside of the decanter type centrifuge 10 via 81.
  • the supply amount of the stock solution slurry as the treatment stock solution is 30 m 3 / h, and the treatment of PVC solids is performed.
  • a gear device mainly having planetary gears is usually adopted for the differential device 50, and the transmission torque to the screw conveyor 40 for transporting PVC solids is usually about 800 kg-m. It becomes.
  • the peak value becomes two to three times or more the normal transmission torque. Therefore, until now, the capacity of the differential device 50 has been set to a large specification of 1500 to 2500 kg-m so as to cope with peak hours.
  • the solid matter intervening between the inner peripheral surface of the bowl 20 and the tip of the conveyor flight 42. May cause torsional self-excited vibration of the screw conveyor 40.
  • the torque transmission mechanism 60 having a damping action against the torsional self-excited vibration is provided to the screw conveyor side joint 43 which is the source of the torsional vibration of the drive transmission shaft 51 connecting the differential device 50 and the screw conveyor 40. Is provided.
  • the torque transmission mechanism 60 attaches an elastic buffer member 63 as a driving force transmission load receiver to the torque transmission surfaces 66 of the couplings 61A and 61B.
  • the torque transmission mechanism 60 is portable in the rotation direction and has a damping action against the forward / reverse torsional self-excited vibration of a minute angle received when the driving force is transmitted.
  • the size of the torque transmission mechanism 60 is approximately ⁇ 400 mm in diameter and about 300 mm in axial length.
  • the torque transmission mechanism 60 forms a radial gap ⁇ including a plurality of corrugated portions formed on the circumferential pitch by the axial protrusions of the driven side coupling 61B and the driving side coupling 61A. .. That is, a gap ⁇ in the radial direction is formed by the torque transmission surfaces 66 of the driven side coupling 61B and the driving side coupling 61A that face each other.
  • the axial protrusion is, for example, a protrusion of about 60 to 80 mm.
  • the circumferential pitch is, for example, ⁇ 240 to 260 mm.
  • the shape including a plurality of corrugated shapes is, for example, a star shape having 4 to 10 peaks and R90 to R160 mm.
  • the width of the gap ⁇ in the radial direction is, for example, 5 to 10 mm.
  • Reference numeral 51a in the drawing is a spline, and reference numeral 51b is a sleeve bearing.
  • an elastic cushioning member 63 having a plate thickness substantially the same as the gap ⁇ and a constant width in the axial direction is arranged (for example, fitted) to serve as a driving force transmission load receiver.
  • the elastic cushioning member 63 is a rubber material such as synthetic rubber.
  • the elastic cushioning member 63 has, for example, a plate thickness of 5 to 10 mm and an axial width of 50 to 70 mm.
  • the substantially same plate thickness means that the thickness of the elastic buffer member 63 before being inserted into the gap ⁇ is within the range of, for example, ⁇ 5% with respect to the gap ⁇ .
  • a pressing member 65 for pressing the elastic cushioning member 63 is provided on each corrugated convex portion of the inner diameter portion of the housing of the driven side coupling 61B, and the elastic cushioning member 63 is provided on the torque transmission surface 66 of the driving side coupling 61A. Make them stick together.
  • the pressing member 65 is a screw member such as a female screw, and the elastic cushioning member 63 is pressed by using the screw as a screwing axial force.
  • the elastic cushioning member 63 may have an endless shape corresponding to the entire circumference of the gap ⁇ , or may have a single strip shape corresponding to the total circumference of the gap ⁇ . Alternatively, two or more strips may be joined together.
  • the rubber material as the elastic buffer member 63 for example, various synthetic rubbers such as urethane rubber, nitrile rubber, byton rubber, and EPDM can be adopted.
  • the rubber hardness is, for example, about 60 to 85 degrees.
  • the operating temperature is usually 100 ° C. or lower.
  • the elastic cushioning member 63 may be formed by combining elastic cushioning members such as a plurality of rubber materials of the same type or different types.
  • the torsional self-excited vibration is significantly eliminated and the peak value of the torque fluctuation is also significantly reduced. Therefore, the capacity required for the differential device 50 actually mounted is normal. A capacity of about 800 to 1000 kg-m corresponding to the transmission torque is sufficient.
  • the decanter-type centrifuge 10 of the second embodiment has the same configuration as the decanter-type centrifuge 10 of the first embodiment, except that the configuration of the elastic buffer member is different. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the torque transmission mechanism 60 uses a corrugated metal leaf spring material as the elastic buffer member 67.
  • the corrugated plate-shaped elastic cushioning member 67 is a metal leaf spring material having substantially the same thickness as the gap ⁇ and having a constant width in the axial direction.
  • the elastic buffer member 67 has, for example, a plate thickness of 5 to 10 mm and an axial width of 50 to 70 mm.
  • the elastic cushioning member 67 is formed by stacking, for example, a plurality of corrugated metal leaf springs so as to have substantially the same dimensions as the gap ⁇ .
  • the figure shows an example in which three sheets are overlapped, but the number is not limited to three.
  • the height of each corrugated mountain is 6 mm in total by superimposing three sheets, and the pitch is 21 mm.
  • the elastic buffer member 67 is brought into close contact with the torque transmission surface 66 of the drive side coupling 61A by the pressing member 65.
  • the elastic cushioning member 67 which is a metal leaf spring
  • one strip-shaped member corresponding to the entire circumference of the gap ⁇ may be used, or two or more strip-shaped members may be joined together.
  • the metal leaf spring various materials such as a stainless spring plate material and a phosphor bronze plate can be adopted.
  • the plurality of metal leaf spring materials may be of the same type or different types. Further, the plurality of metal leaf spring materials may or may not be fixed to each other.
  • the decanter-type centrifuge 10 of the third embodiment has the same configuration as the decanter-type centrifuge 10 of the first embodiment, except that the configuration of the elastic buffer member is different. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the torque transmission mechanism 60 uses a synthetic resin or a composite material such as a synthetic resin and a new material fiber as the elastic buffer member 68.
  • the elastic cushioning member 68 has substantially the same plate thickness as the gap ⁇ and has a constant width in the axial direction.
  • the elastic cushioning member 68 has, for example, a plate thickness of 5 to 10 mm and an axial width of 50 to 70 mm.
  • the elastic cushioning member 68 is brought into close contact with the torque transmission surface 66 of the drive-side coupling 61A by the pressing member 65, as in the first embodiment.
  • the internal frictional energy generated in the elastic buffer member 68 can attenuate the torsional self-excited vibration in the forward and reverse directions of a minute angle, which is the same as that of the first embodiment. The effect can be obtained.
  • the elastic buffer member 68 may have an endless shape corresponding to the entire circumference of the gap ⁇ , or may have a single strip shape corresponding to the total circumference of the gap ⁇ . Alternatively, two or more strips may be joined together.
  • the synthetic resin as the elastic buffer member 68 for example, a liquid crystal polyester resin having good vibration absorption is preferable.
  • various resins such as aramid fiber reinforced plastic (AFPP) and zylon fiber reinforced plastic (ZFPP) can be adopted.
  • the decanter-type centrifuge 10 of the fourth embodiment has the same configuration as the decanter-type centrifuge 10 of the first embodiment, except that the configuration of the pressing member 65 is different. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the torque transmission mechanism 60 is provided with a pressing member 64 having a curved surface having a shape corresponding to the torque transmission surface 66 of the driven side coupling 61B at the tip of the pressing member 65.
  • the pressing member 65 is a screw member such as a female screw, and the pressing member 64 is pressed toward the elastic cushioning member 63 by using the screw as a screwing axial force. Even with such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and by using the pressing member 64 having a curved surface having a shape corresponding to the torque transmission surface 66 of the driven side coupling 61B, elastic buffering is performed. The adhesion of the member 63 to the torque transmission surface 66 is improved.
  • the torque transmission mechanism 60 according to the present embodiment has a configuration in which the presser member 65 and the presser member 64 of the fourth embodiment are applied to the torque transmission mechanism 60 of the second embodiment. Even with such a configuration, the same effect as that of the second embodiment can be obtained, and by using the pressing member 64 having a curved surface having a shape corresponding to the torque transmission surface 66 of the driven side coupling 61B, elastic buffering is performed. The adhesion of the member 67 to the torque transmission surface 66 is improved.

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Abstract

【課題】構成がシンプルで長時間の運転が可能なトルク伝達機構を備えたデカンタ型遠心分離機を提供する。 【解決手段】本発明のデカンタ型遠心分離機は、円筒部、コニカル部、分離液排出口及び分離固形物排出口を備えたボウルと、前記ボウルに内挿され、前記ボウルと同軸で回転する沈降固形物搬送用のスクリュウコンベアと、処理原液供給部と、前記ボウルを回転させる駆動装置と、前記ボウルと前記スクリュウコンベアに相対的な差速を発生させる差動装置と、前記差動装置と前記スクリュウコンベアを連結する駆動伝達軸のスクリュウコンベア側継手部に設けたカップリングのトルク伝達面に、弾性緩衝部材を駆動力伝達荷重受けとして配置した、前記駆動伝達軸の回転方向に対して可搬性を有し、且つ駆動力の伝達時に受ける微小角度の正逆方向捩り自励振動に対して減衰作用を有するトルク伝達機構と、を備える。

Description

デカンタ型遠心分離機
　本発明は、デカンタ型遠心分離機に関し、特に、化学工業分野におけるＰＶＣ（塩化ビニル）、テレフタル酸、等の結晶粒子の分離及び脱液、食品工業分野における澱粉磨砕乳、等の分離及び脱液時に発生することが多い、捩り自励振動を減衰させる技術に関する。
　図１４に示すデカンタ型遠心分離機１００は、ＰＶＣ（塩化ビニル）、テレフタル酸、澱粉磨砕乳、等の分離及び脱液処理において、ボウル１２０と内部のスクリュウコンベア１４０との微少差速による遠心沈降粒子（固形物）の軸方向搬送及び脱液時に、処理量を増加させてゆくとボウル１２０とスクリュウコンベアフライト１４２の先端間の固形物を介してスクリュウコンベア１４０のチャタリング（捩り自励振動）が発生することがある。捩り自励振動は、差動装置１５０への衝撃荷重（トルク）の発生による内蔵部品の損傷発生、及びスクリュウコンベア円筒状ハブ１４１（ボス）の捩れによる原液フィード穴部１４４の捩り方向のクラック発生、等の原因になる。そのため、遠心分離機本来の設計最大処理能力の約１／２以下に処理量が制限されてしまうという問題があった。
　このような不都合を解消するために、本発明者らは、特許文献１に記載したトルク伝達機構をデカンタ型遠心分離機に取り付けることにより、捩り自励振動に対して減衰吸収効果を持たせている。しかしながら、特許文献１のトルク伝達機構は、構造が複雑で製作費用及び製作期間（納期）の問題を抱えており、また長期間の運転で特殊コイルスプリングが折損する等の問題もあった。
国際公開ＷＯ２００７／０２３５６６号公報
　上記の通り、デカンタ型遠心分離機によるＰＶＣ（塩化ビニル）、テレフタル酸、澱粉磨砕乳等の分離及び脱液処理において、処理量を増加させてゆくとボウルから差動装置、差動装置から駆動伝達軸を経由してスクリュウコンベアへと伝達されるスクリュウコンベア駆動系のチャタリング（捩り自励振動）に対して、差動装置とスクリュウコンベア間の駆動伝達軸のスクリュウコンベア側継手部に、駆動力が作用する回転方向に対して可搬性を持たせ、尚且つ大きな減衰率による捩り振動吸収効果を高めたトルク伝達機構を具現化するところまでは、本発明者らの鋭意研究によって達成している。
本発明は、さらなる改良として、トルク伝達機構の複雑な構造を見直し、部品点数が少なく、組立ても簡単なシンプルな構造にすることを目的とする。さらに、長期間の運転で特殊コイルスプリングが金属疲労により折損する問題に対して、コイルスプリングを使わないトルク伝達機構を具現化することを目的とする。
　本発明の要旨とするところは、好ましい一例として以下のとおりである。
[１]　本発明のデカンタ型遠心分離機は、円筒部、コニカル部、分離液排出口及び分離固形物排出口を備えたボウルと、前記ボウルに内挿され、前記ボウルと同軸で回転する沈降固形物搬送用のスクリュウコンベアと、処理原液供給部と、前記ボウルを回転させる駆動装置と、前記ボウルと前記スクリュウコンベアに相対的な差速を発生させる差動装置と、前記差動装置と前記スクリュウコンベアを連結する駆動伝達軸のスクリュウコンベア側継手部に設けたカップリングのトルク伝達面に、弾性緩衝部材を駆動力伝達荷重受けとして配置した、前記駆動伝達軸の回転方向に対して可搬性を有し、且つ駆動力の伝達時に受ける微小角度の正逆方向捩り自励振動に対して減衰作用を有するトルク伝達機構と、を備えることを特徴とする。
[２]　前記トルク伝達機構は、隙間をあけて互いに対向する従動側カップリングと駆動側カップリングのトルク伝達面で形成した円周上に複数の波型形状の部分を含む半径方向の隙間を有すると共に、この半径方向の隙間に前記弾性緩衝部材を嵌合させて、駆動力伝達時に回転方向に対して可搬性を有し、且つ駆動力の伝達時に受ける微小角度の正逆方向捩り自励振動を減衰させる。
[３]　前記円周上に複数の波型形状の部分を含む半径方向の隙間は、星型形状である。
[４]　前記従動側カップリングにさらに押え部材を配置し、前記弾性緩衝部材を前記駆動側カップリングのトルク伝達面に向けて押えることで、該トルク面に密着させる。
[５]　前記弾性緩衝部材は、ゴム材で形成している。
[６]　前記弾性緩衝部材は、波板状の複数の金属製板バネ材を積層して形成している。
[７]　前記弾性緩衝部材は、合成樹脂、又は合成樹脂と繊維の複合材で形成している。
[８]　前記押え部材は、前記従動側カップリングの径方向に配置した複数のネジ部材である。
[９]　前記押え部材は、前記ネジ部材の先端に、前記波型形状に対応する形状の押え面を有し、該押え面で前記弾性緩衝部材を押える。
　本発明のデカンタ型遠心分離機によれば、差動装置とスクリュウコンベアを連結する駆動伝達軸のスクリュウコンベア側継手部にカップリングを設け、このカップリングのトルク伝達面に弾性緩衝部材を駆動力伝達荷重受けとして配置したトルク伝達機構としたことにより、駆動伝達軸の回転方向に対して可搬性を有し、且つ駆動力の伝達時に受ける微小角度の正逆方向捩り自励振動に対して減衰作用を有するトルク伝達機構とすることができる。その結果、捩り自励振動による処理能力の制限や低下を緩和できるので、本来の設計最大処理能力、つまり、同じサイズ、容量のデカンタ遠心分離機でも、これまでに比べて約２～３倍以上の処理能力を達成することが可能になる。
　さらに、本発明によれば、特殊なコイルスプリングを用いなくとも、捩り自励振動に対して減衰作用を発揮するトルク伝達機構を具現化したことにより、長時間の運転に耐えることができる。また、構造がシンプルなので、製作費用を抑え、製作期間を短縮化することができる。
本発明の第１実施形態のデカンタ型遠心分離機の概略構成を示す全体図である。 第１実施形態のデカンタ型遠心分離機の主要部を示す説明図である。 第１実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分側面図である。 第１実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分正面図である。 第２実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分側面図である。 第２実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分正面図である。 第２実施形態の弾性緩衝部材を詳細に示す側面図と正面図である。 第３実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分側面図である。 第３実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分正面図である。 第４実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分側面図である。 第４実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分正面図である。 第５実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分側面図である。 第５実施形態のトルク伝達機構を詳細に示す部分正面図である。 従来のデカンタ型遠心分離機の全体構成を示す側面図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
（第１実施形態）
　図１～図４は、第１実施形態のデカンタ型遠心分離機１０の概略構成を示している。特に用途が限定されることはないが、デカンタ型遠心分離機１０は、化学工業分野におけるＰＶＣ（塩化ビニル）、テレフタル酸等の結晶粒子の分離及び脱液処理、食品工業分野における澱粉磨砕乳等の分離及び脱液処理などに用いることができる。デカンタ型遠心分離機１０は、処理原液に遠心力を付与する回転容器としてのボウル２０、沈降固形物搬送用のスクリュウコンベア４０、処理原液供給部１５、駆動装置７１、差動装置５０を備えている。ボウル２０は、ケーシング１１内に配置する。ケーシング１１の底部側に、分離液排出部８１及び固形物排出部８２を夫々形成している。
　ボウル２０は、円筒部２１とコニカル部２２を有する。両端の主軸受１３は、横置きにしたボウル２０の回転軸であるハブシャフト１２ａ，１２ｂを回転自在に支持する。ボウル２０は、回転することによって、内部の処理原液に遠心力を付与する。分離液（清澄液）を排出する分離液排出口２５と分離した固形物を排出する分離固形物排出口２６は、円筒部２１の側面とコニカル部２２の先端側に夫々形成している。好ましい一例として、分離液排出口２５に溢流壁であるダム部材２５ａを配置し、ボウル２０内の処理原液の液面ＡＡを高くする。
　駆動装置７１は、例えばモーターである。駆動装置７１は、駆動プーリー７０を例えば無端ベルトを介して回転させることで、ボウル２０を回転させる。差動装置５０は、ボウル２０の回転力を駆動伝達軸５１に伝達し、駆動伝達軸５１を回転させることによってスクリューコンベア４０を回転させる。このとき、差動装置５０は、スクリューコンベア４０とボウル２０が相対的な速度差（差速）となるようにする。差動装置５０は、例えばギヤボックスである。所定の差速の形成は、ギヤ比の設定で行ってもよく、スクリューコンベア４０の回転にブレーキをかけるバックドライブモーター（不図示）を追加して行ってもよい。差動装置５０には、過トルク安全装置５２を取り付ける。過トルク安全装置５２は、スクリューコンベア４０から差動装置５０に所定以上の衝撃荷重（トルク）がかかったときに、差動装置５０とスクリューコンベア４０間のトルク伝達系統を縁切りする安全装置である。
　処理原液供給部１５は、例えばフィードチューブである。処理原液は、固形物を含む液体である。処理原液は、ポンプなどの送液装置（不図示）で送液され、処理原液供給部１５を通じてスクリュウコンベア４０内に供給する。処理原液は、回転するスクリュウコンベア４０の遠心力の作用により、フィード穴４４を通じてボウル２０内に供給される。スクリューコンベア４０は、コンベアハブ４１の表面に螺旋状に形成したコンベアフライト４２を備える。スクリューコンベア４０をボウル２０に対して差速をもって回転させることによって、ボウル２０の内周面側に遠心力の作用で沈降している固形物をコンベアフライト４２で軸方向に搬送する。
　ボウル２０の内径は、例えばφ７４０ｍｍである。例えば遠心力を１５００Ｇ～３２００Ｇにする場合、ボウル２０は、１９００～２８００ｍｉｎ－１の速度で回転させる。スクリューコンベア４０は、コンベアフライト４２をボウル２０に対して例えば４０～６０ｍｉｎ－１程度遅い１８６０～２７４０ｍｉｎ－１の速度でボウル２０と同一方向に回転させる。脱液処理や濃縮処理を実行する場合、ボウル２０とスクリューコンベア４０を回転させると共に、処理原液供給部１５及びフィード穴４４を通じてボウル２０内に処理原液を供給する。処理原液は、回転するボウル２０の遠心力の作用で固形物がボウル２０の内周面側に沈降する。沈降した固形物は、コンベアフライト４２によりコニカル部２２に向かって搬送され、ビーチ部であるコニカル部２２の傾斜面で液中から脱する。そして、ボウル２０の分離固形物排出口２６及びケーシング１１の固形物排出部８２を介してデカンタ型遠心分離機１０の外へ連続的に排出する。
　一方、固形物が分離された分離液（清澄液）は、ボウル２０内のコンベアフライト４２間を固形物とは反対方向に螺旋状に流れ、分離液排出口２５から溢流し、分離液排出部８１を介してデカンタ型遠心分離機１０の外へ連続的に排出される。
　例えば、チャタリング（捩り自励振動）が発生し易いＰＶＣ（塩化ビニル）結晶微粒子等の分離及び脱液処理においては、処理原液となる原液スラリーの供給量が３０ｍ３／ｈ、ＰＶＣ固形物の処理量が１０Ｔｏｎ／ｈで運転すると、通常、差動装置５０には主に遊星歯車を有するギヤ装置が採用され、通常、ＰＶＣ固形物搬送のためのスクリュウコンベア４０への伝達トルクは８００ｋｇ－ｍ程度となる。しかし、スクリュウコンベア４０に捩り自励振動が発生すると、通常の伝達トルクに対してピーク値はその２～３倍以上となる。そのため、これまでは、ピーク時に対応できるように差動装置５０の容量を１５００～２５００ｋｇ－ｍと大きな仕様にしていた。
　ボウル２０とスクリュウコンベア４０の微少差速で沈降固形物を軸方向に搬送し、脱液する構成にあっては、ボウル２０の内周面とコンベアフライト４２の先端との間に介在する固形物が影響してスクリュウコンベア４０の捩り自励振動が発生することがある。特に、ＰＶＣ結晶粒子等の弾性を有する固形物の場合に、捩り自励振動が発生し易く、高負荷運転時や処理量増加時にその傾向が強くなる。本実施形態では、差動装置５０とスクリュウコンベア４０を連結する駆動伝達軸５１の捩り振動発生源であるスクリュウコンベア側継手部４３に、捩り自励振動に対して減衰作用を有するトルク伝達機構６０を設ける。
　特に図２～図４に示すように、トルク伝達機構６０は、カップリング６１Ａ，６１Ｂのトルク伝達面６６に、弾性緩衝部材６３を駆動力伝達荷重受けとして取り付ける。かかる構成により、回転方向に対して可搬性を有し、且つ駆動力の伝達時に受ける微小角度の正逆方向捩り自励振動に対して減衰作用を有するトルク伝達機構６０としている。
　トルク伝達機構６０のサイズは、一例として、概略直径φ４００ｍｍ、軸方向長さ３００ｍｍ程度である。トルク伝達機構６０は、従動側カップリング６１Ｂと駆動側カップリング６１Ａの軸方向突起部によって、円周ピッチ上に形成した複数の波型形状の部分を含む半径方向の隙間δを形成している。すなわち、対向する従動側カップリング６１Ｂと駆動側カップリング６１Ａのトルク伝達面６６によって、半径方向の隙間δを形成している。軸方向突起部は、例えば約６０～８０ｍｍの突起部である。円周ピッチは、例えばΦ２４０～２６０ｍｍである。複数の波型形状を含む形状は、例えば４～１０山、Ｒ９０～Ｒ１６０ｍｍ位の星型形状である。隙間δの半径方向の隙間幅は、例えば５～１０ｍｍである。なお、図中の符号５１ａは、スプラインであり、符号５１ｂは、スリーブベアリングである。
　隙間δには、隙間δと略同じ板厚で軸方向に一定幅の弾性緩衝部材６３を配置し（例えば、嵌合し）、駆動力伝達荷重受けとする。弾性緩衝部材６３は、例えば合成ゴムなどのゴム材である。弾性緩衝部材６３は、例えば、板厚が５～１０ｍｍ、軸方向の幅は５０～７０ｍｍである。なお、略同じ板厚とは、隙間δに対して、隙間δに入れ込む前の弾性緩衝部材６３の厚みが例えば±５％の範囲内にあることを意味する。さらに、従動側カップリング６１Ｂのハウジング内径部の各波型凸部に、弾性緩衝部材６３を押えるための押え部材６５を設けて、弾性緩衝部材６３を駆動側カップリング６１Ａのトルク伝達面６６に密着させる。押え部材６５は、例えばメネジなどのネジ部材であり、そのスクリュウをねじ込み軸力として弾性緩衝部材６３を押える。かかる構成としたことにより、トルク伝達荷重を受けるときに弾性緩衝部材６３に発生する内部摩擦エネルギーで微小角度の正逆方向捩り自励振動を減衰させることができる。このときの弾性緩衝部材６３への耐荷重は約７０～１００ｋｇ／ｃｍ２程度である。
　弾性緩衝部材６３は、隙間δの全周長さに対応する無端状であってもよく、隙間δの全周長さに対応する１本の帯状であってもよい。或いは２本以上の帯状のものを繋ぎ合わせるようにしてもよい。弾性緩衝部材６３としてのゴム材は、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム、バイトンゴム、ＥＰＤＭ等の種々の合成ゴムを採用することができる。ゴム硬度は、例えば６０～８５度位である。使用温度は、通常１００℃以下である。弾性緩衝部材６３は、同種又は異なる種類の複数のゴム材等の弾性緩衝部材を組み合わせて形成してもよい。
　第１実施形態に従うトルク伝達機構６０を組み込むことで、捩り自励振動が大幅に無くなりトルク変動のピーク値も大幅に小さくなるので、実際に装着する差動装置５０に必要な容量は、通常の伝達トルクに対応した８００～１０００ｋｇ－ｍ程度の容量で十分となる。
（第２実施形態）
　続いて、第２実施形態に従うデカンタ型遠心分離機１０について、図５～図７を参照しながら説明する。なお、第２実施形態のデカンタ型遠心分離機１０は、弾性緩衝部材の構成が異なることを除けば、第１実施形態のデカンタ型遠心分離機１０と同様の構成である。従って、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付すことによって詳しい説明は省略する。
　本実施形態に従うトルク伝達機構６０は、図５～図７に示すように、波板状の金属製板バネ材を弾性緩衝部材６７として使用する。すなわち、波板状の弾性緩衝部材６７は、隙間δと略同じ板厚で軸方向に一定幅の金属製板バネ材である。弾性緩衝部材６７は、例えば、板厚が５～１０ｍｍ、軸方向の幅は５０～７０ｍｍである。弾性緩衝部材６７は、例えば複数枚の波板状の金属製板バネを隙間δと略同じ寸法になるように重ね合わせたものである。図には３枚重ね合わせた例を示しているが、３枚に限定されることはない。波板状の各山の高さは、例えば隙間６ｍｍの場合は３枚重ね合わせ合計で６ｍｍであり、ピッチは２１ｍｍである。第１実施形態と同様に、弾性緩衝部材６７は、押え部材６５で駆動側カップリング６１Ａのトルク伝達面６６に密着させる。
　かかる構成であっても、トルク伝達荷重を受けるときに、金属製板バネの復元作用によって、重ね合わせた板バネ同士の接触面に発生する内部摩擦エネルギーで、微小角度の正逆方向捩り自励振動を減衰させることができる。このときの弾性緩衝部材６７への耐荷重は約７０～１００ｋｇ／ｃｍ２程度である。その結果、捩り自励振動が大幅に無くなりトルク変動のピーク値も大幅に小さくなるので、実際に装着する差動装置５０に必要な容量は、通常の伝達トルクに対応した８００～１０００ｋｇ－ｍ程度の容量で十分となる。
　金属製板バネである弾性緩衝部材６７は、隙間δの全周長さに対応する１本の帯状のものを用いてもよく、或いは２本以上の帯状のものを繋ぎ合わせるようにしてもよい。金属製板バネは、例えばステンレスバネ板材、リン青銅板、等の種々の材質のものを採用することができる。複数の金属製板バネ材は、同種又は異なる種類であってもよい。また、複数の金属製板バネ材は、互いに固着させてもよく、固着させなくてもよい。
（第３実施形態）
　続いて、第３実施形態に従うデカンタ型遠心分離機１０について、図８～図９を参照しながら説明する。なお、第３実施形態のデカンタ型遠心分離機１０は、弾性緩衝部材の構成が異なることを除けば、第１実施形態のデカンタ型遠心分離機１０と同様の構成である。従って、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付すことによって詳しい説明は省略する。
　本実施形態に従うトルク伝達機構６０は、図８～図９に示すように、合成樹脂、又は合成樹脂と新素材繊維等の複合材を弾性緩衝部材６８として使用する。弾性緩衝部材６８は、隙間δと略同じ板厚で軸方向に一定幅のものである。弾性緩衝部材６８は、例えば、板厚が５～１０ｍｍ、軸方向の幅は５０～７０ｍｍである。弾性緩衝部材６８は、第１実施形態と同様に、押え部材６５で駆動側カップリング６１Ａのトルク伝達面６６に密着させる。かかる構成であっても、トルク伝達荷重を受けるときに、弾性緩衝部材６８に発生する内部摩擦エネルギーで微小角度の正逆方向捩り自励振動を減衰させることができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　弾性緩衝部材６８は、隙間δの全周長さに対応する無端状であってもよく、隙間δの全周長さに対応する１本の帯状であってもよい。或いは２本以上の帯状のものを繋ぎ合わせるようにしてもよい。弾性緩衝部材６８としての合成樹脂は、例えば振動吸収性が良好な液晶ポリエステル樹脂などが好ましい。また、合成樹脂と繊維の複合材としては、例えば、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＰＰ）、ザイロン繊維強化プラスチック（ＺＦＰＰ）などの種々の樹脂を採用することができる。
（第４実施形態）
　続いて、第４実施形態に従うデカンタ型遠心分離機１０について、図１０～図１１を参照しながら説明する。なお、第４実施形態のデカンタ型遠心分離機１０は、押え部材６５の構成が異なることを除けば、第１実施形態のデカンタ型遠心分離機１０と同様の構成である。従って、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付すことによって詳しい説明は省略する。
　本実施形態に従うトルク伝達機構６０は、図１０～図１１に示すように、押え部材６５の先端に、従動側カップリング６１Ｂのトルク伝達面６６に対応する形状の曲面を有する押え部材６４を設けている。押え部材６５は、例えばメネジなどのネジ部材であり、そのスクリュウをねじ込み軸力として押え部材６４を弾性緩衝部材６３に向けて押える。かかる構成であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに従動側カップリング６１Ｂのトルク伝達面６６に対応する形状の曲面を有する押え部材６４を用いることで、弾性緩衝部材６３のトルク伝達面６６に対する密着性が高まる。
（第５実施形態）
　続いて、第５実施形態に従うデカンタ型遠心分離機１０について、図１２～図１３を参照しながら説明する。本実施形態に従うトルク伝達機構６０は、第４実施形態の押え部材６５と押え部材６４を、第２実施形態のトルク伝達機構６０に適用した構成である。かかる構成であっても、第２実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに従動側カップリング６１Ｂのトルク伝達面６６に対応する形状の曲面を有する押え部材６４を用いることで、弾性緩衝部材６７のトルク伝達面６６に対する密着性が高まる。
　本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０　遠心分離機
１５　処理原液供給部
２０　ボウル
２１　円筒部
２２　コニカル部
２５　分離液排出口
２６　分離固形物排出口
４０　スクリュウコンベア
４２　コンベアフライト
４３　スクリュウコンベア側継手部
５０　差動装置
５１　駆動伝達軸
５１ａ　スプライン
５１ｂ　スリーブベアリング
６０　トルク伝達機構
６１Ａ　駆動側カップリング
６１Ｂ　従動側カップリング
６３，６７，６８　弾性緩衝部材
６４　押え部材
６５　押え機構
６６　トルク伝達面
７１　駆動機構

 

Claims (9)

  1. 　円筒部、コニカル部、分離液排出口及び分離固形物排出口を備えたボウルと、前記ボウルに内挿され、前記ボウルと同軸で回転する沈降固形物搬送用のスクリュウコンベアと、処理原液供給部と、前記ボウルを回転させる駆動装置と、前記ボウルと前記スクリュウコンベアに相対的な差速を発生させる差動装置と、前記差動装置と前記スクリュウコンベアを連結する駆動伝達軸のスクリュウコンベア側継手部に設けたカップリングのトルク伝達面に、弾性緩衝部材を駆動力伝達荷重受けとして配置した、前記駆動伝達軸の回転方向に対して可搬性を有し、且つ駆動力の伝達時に受ける微小角度の正逆方向捩り自励振動に対して減衰作用を有するトルク伝達機構と、を備えることを特徴とするデカンタ型遠心分離機。
  2. 　前記トルク伝達機構は、隙間をあけて互いに対向する従動側カップリングと駆動側カップリングのトルク伝達面で形成した円周上に複数の波型形状の部分を含む半径方向の隙間を有すると共に、この半径方向の隙間に前記弾性緩衝部材を嵌合させて、駆動力伝達時に回転方向に対して可搬性を有し、且つ駆動力の伝達時に受ける微小角度の正逆方向捩り自励振動を減衰させることを特徴とする請求項１に記載のデカンタ型遠心分離機。
  3. 　前記円周上に複数の波型形状の部分を含む半径方向の隙間は、星型形状であることを特徴とする請求項２に記載のデカンタ型遠心分離機。
  4. 　前記従動側カップリングにさらに押え部材を配置し、前記弾性緩衝部材を前記駆動側カップリングのトルク伝達面に向けて押えることで、該トルク面に密着させることを特徴とする請求項２に記載のデカンタ型遠心分離機。
  5. 　前記弾性緩衝部材は、ゴム材で形成していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のデカンタ型遠心分離機。
  6. 　前記弾性緩衝部材は、波板状の複数の金属製板バネ材を積層して形成していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のデカンタ型遠心分離機。
  7. 　前記弾性緩衝部材は、合成樹脂、又は合成樹脂と繊維の複合材で形成していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のデカンタ型遠心分離機。
  8. 　前記押え部材は、前記従動側カップリングの径方向に配置した複数のネジ部材であることを特徴とする請求項４に記載のデカンタ型遠心分離機。
  9. 　前記押え部材は、前記ネジ部材の先端に、前記波型形状に対応する形状の押え面を有し、該押え面で前記弾性緩衝部材を押えることを特徴とする請求項８に記載のデカンタ型遠心分離機。
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