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技術 遠心分離機

出願人 アルファ・ラバル・コーポレイト・エービー
発明者 トマス・オルデベックロルフ・リッデルストラレロベルト・ゲイディングペル・フォンセル
出願日 2014年5月14日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2014-100591
公開日 2014年10月9日 (6年1ヶ月経過) 公開番号 2014-193465
状態 特許登録済
技術分野 遠心分離機
主要キーワード 協働部材 デカンタ遠心分離機 分離ディスク 分離フェーズ パーティクル濃度 中央スリーブ 移送特性 スラッジ出口
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重要な関連分野

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図面 (2)

課題

固体粒子を効率良く分離して且つ移送するための遠心分離機の提供。

解決手段

回転軸Rの周りで回転可能なロータ・ボディ1を有し、このロータ・ボディは、液体混合物のための入口13,15を備えた分離チャンバ16と、液体混合物から分離された液体のための、少なくとも2つの液体出口25,26,31,32と、分離された固体粒子のためのスラッジ出口34とを有し、スクリューコンベア2は、駆動装置3,3a,3b,3cにより、分離チャンバ16の中で分離された固体粒子を、スラッジ出口34から移送するために、ロータ・ボディ1の中で、ロータ・ボディ1の回転速度と異なる速度で回転され、コントロールユニット44は、駆動装置3,3a,3b,3cをコントロールして、ロータ・ボディ1を、分離フェーズの間、速い速度で、そして、粒子排出フェーズの間、遅い速度で、回転させる様に構成した遠心分離機。

概要

背景

WO 2008/140378は、汚染粒子から流体を精製するための、冒頭に規定された遠心分離機を開示している。流体から分離された粒子は、スラッジレイヤの形態でロータ・ボディの内側に堆積し、その中に、スクリューコンベアが、スラッジを前記出口の方へ及び前記出口から移送するために、配置されている。しかしながら、このスラッジのレイヤは、スラッジの粘度に起因して、それを移送することが困難であることがある(良好な移送特性のために、粘度が高過ぎる場合または低過ぎる場合がある)。更にまた、ロータ・ボディを高速度で回転するときに、スラッジ移送の問題がより悪くなる場合がある。結果としてもたらされる高い遠心力は、スラッジを圧縮する効果を有していて、それが、スラッジ出口から移送することを更に困難にする。ロータ・ボディからスラッジを排出することの失敗は、相対的に固体状態のスラッジ・フェーズが、回転軸の方へ、径方向内側へ成長することを引き起こすことになり、分離の程度を低下させて、終には、閉塞のために、連続する分離を不可能にする。

概要

固体粒子を効率良く分離して且つ移送するための遠心分離機の提供。回転軸Rの周りで回転可能なロータ・ボディ1を有し、このロータ・ボディは、液体混合物のための入口13,15を備えた分離チャンバ16と、液体混合物から分離された液体のための、少なくとも2つの液体出口25,26,31,32と、分離された固体粒子のためのスラッジ出口34とを有し、スクリュー・コンベア2は、駆動装置3,3a,3b,3cにより、分離チャンバ16の中で分離された固体粒子を、スラッジ出口34から移送するために、ロータ・ボディ1の中で、ロータ・ボディ1の回転速度と異なる速度で回転され、コントロールユニット44は、駆動装置3,3a,3b,3cをコントロールして、ロータ・ボディ1を、分離フェーズの間、速い速度で、そして、粒子排出フェーズの間、遅い速度で、回転させる様に構成した遠心分離機。

目的

本発明の主なる目的は、遠心分離機、及び、液体混合物から及びロータ・ボディから、固体粒子(スラッジ)を効率良く分離して且つ移送するための方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

液体混合物から固体粒子を分離するための遠心分離機であって、回転軸(R)の周りで回転可能なロータ・ボディ(1)を有し、このロータ・ボディ(1)は、液体混合物のための入口(13,15)を備えた分離チャンバ(16)を有し;液体混合物から分離された液体のための、少なくとも一つの液体出口(25,26,31,32)を有し;分離された固体粒子のためのスラッジ出口(34)を有し;スクリューコンベア(2)を有し、このスクリュー・コンベアは、分離チャンバ(16)の中で分離された固体粒子をスラッジ出口(34)の方へ及びスラッジ出口(34)から移送するために、ロータ・ボディ(1)の中で、回転軸(R)の周りで、ロータ・ボディ(1)の回転速度と異なる速度で回転するように構成され;駆動装置(3,3a,3b,3c)を有し、この駆動装置は、ロータ・ボディ(1)及びスクリュー・コンベア(2)を、それらのそれぞれの速度で回転させるように構成されている;遠心分離機において、コントロールユニット(44)を有し、このコントロール・ユニットは、駆動装置(3,3a,3b,3c)をコントロールして、ロータ・ボディ(1)を、分離フェーズの間、第一の速度で、そして、粒子排出フェーズの間、この第一の速度と比べて低い第二の速度で、回転させるように構成されていること、を特徴とする遠心分離機。

請求項2

下記特徴を有する請求項1に記載の遠心分離機、前記コントロール・ユニット(44)は、前記駆動装置(3,3a,3b,3c)をコントロールして、分離フェーズ及び粒子排出フェーズの双方の間、前記ロータ・ボディ(1)と異なる速度で前記スクリュー・コンベア(2)を回転させるように構成されている。

請求項3

下記特徴を有する請求項2に記載の遠心分離機、前記コントロール・ユニット(44)は、前記駆動装置(3,3a,3b,3c)をコントロールして、前記スクリュー・コンベア(2)と前記ロータ・ボディ(1)との間の速度差を、粒子排出フェーズにおいて、分離フェーズに対して変化させるように、好ましくは増大させるように、構成されている。

請求項4

下記特徴を有する請求項1から3の何れか1項に記載の遠心分離機、前記コントロール・ユニット(44)は、前記駆動装置(3,3a,3b,3c)をコントロールして、分離フェーズの間、予め定められた時間の間、前記第一の速度で前記ロータ・ボディ(1)を回転させるように構成されている。

請求項5

下記特徴を有する請求項1から4の何れか1項に記載の遠心分離機、前記コントロール・ユニット(44)は、前記遠心分離機の運転パラメータを測定するための装置から閾値を受け取ったときに、粒子排出フェーズを開始させるように構成されている。

請求項6

下記特徴を有する請求項1から5の何れか1項に記載の遠心分離機、前記コントロール・ユニット(44)は、前記駆動装置(3)をコントロールして、前記ロータ・ボディ(1)を、粒子排出フェーズの間、予め定められた時間の間、前記第二の速度で回転させるように構成されている。

請求項7

下記特徴を有する請求項1から6の何れか1項に記載の遠心分離機、前記遠心分離機は、粒子排出フェーズの間、前記入口(15)を通る混合物の供給を減少させまたは妨げるように構成されている。

請求項8

下記特徴を有する請求項1から7の何れか1項に記載の遠心分離機、前記ロータ・ボディ(1)は、回転シャフト(7)によりその一方の端のみで、回転可能に支持され、この回転シャフトは、前記回転軸(R)が実質的に縦方向伸びるように配置されている。

請求項9

下記特徴を有する請求項8に記載の遠心分離機、前記ロータ・ボディ(1)は、前記分離チャンバ(16)の中に、切頭円錐形分離ディスク(19)のスタックを含んでいる。

請求項10

下記特徴を有する請求項8または9に記載の遠心分離機、前記入口は、入口パイプ(13)を有していて、この入口パイプは、その一方の端で前記ロータ・ボディ(1)の中に伸び、分離された液体のための前記液体出口(25,26,31,32)は、少なくとも一つの出口チャネルを含んでいて、この出口チャネルは、その一方の端で前記ロータ・ボディから伸び、分離された固体のための前記スラッジ出口(34)は、前記ロータ・ボディ(1)の反対側の他の端部に配置されている。

請求項11

下記特徴を有する請求項10に記載の遠心分離機、前記スクリュー・コンベア(2)は、前記回転シャフト(7)の中を通って軸方向に伸びるコンベア・シャフト(8)を有していて、前記回転シャフト(7)及び前記コンベア・シャフト(8)は、ギア装置(3c)により互いに結合され、このギア装置は、三つの協働部材を含んでいて、その内の、第一のギア部材は、前記回転シャフト(7)に接続され、第二のギア部材は、前記コンベア・シャフト(8)に接続され、これら三つの前記ギア部材は、前記回転軸(R)の延長部の周りで、互いに対して回転するように構成され、前記入口パイプ(13)は、前記ギア装置(3c)の中心を通って伸びている。

請求項12

下記特徴を有する請求項11に記載の遠心分離機、前記ギア装置(3c)は、歪波ギア装置であって、堅い円筒形のギア部材の形態の前記第一のギア部材を含み、この第一のギア部材は、前記回転軸(R)の周りで回転可能であり、且つ、この中心軸の回りに分布された第一の数の歯を有し;フレキシブルなギア部材の形態の前記第二のギア部材を含み、この第二のギア部材は、同一の回転軸(R)の周りを伸び、且つ、この中心軸の周りに分布された異なる第二の数の歯を有し、これらの歯は、前記円筒形のギア部材の歯との係合が連続的にもたらされそして解除されるように構成され;波動発生器の形態の第三のギア部材を含み、この第三のギア部材は、前記フレキシブルなギア部材を徐々に変形させ、それにより、これらのギア部材の間の前記歯の係合を実現するように構成されている。

請求項13

遠心分離機の中で液体混合物から固体粒子を分離するための方法であって、ロータ・ボディが、回転軸の周りで回転され、混合物が、入口を通って、ロータ・ボディにより境界が定められた分離チャンバの中に供給され、その混合物は、分離チャンバの中で回転され、液体が、混合物から分離されて、第一の出口から排出され、スクリュー・コンベアが、ロータ・ボディの中で回転軸の周りで回転されて、分離チャンバの中で分離された粒子を、スラッジ出口の方へ及びスラッジ出口から移送する、方法において、前記ロータ・ボディは、分離フェーズの間、第一の速度で回転され、そして、粒子排出フェーズの間、この第一の速度と比べて低い第二の速度で回転されること、を特徴する方法。

請求項14

下記特徴を有する請求項13に記載の方法、前記スクリュー・コンベアは、分離フェーズ及び粒子排出フェーズの双方の間、前記ロータ・ボディと異なる速度で回転される。

請求項15

下記特徴を有する請求項14に記載の方法、前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間の速度差は、粒子排出フェーズの中で、分離フェーズに対して変更され、好ましくは増大される。

請求項16

下記特徴を有する請求項13から15の何れか1項に記載の方法、前記ロータ・ボディは、予め定められた時間の間、前記第一の速度で回転される。

請求項17

下記特徴を有する請求項13から16の何れか1項に記載の方法、前記遠心分離機の運転パラメータが測定され、その運転パラメータが閾値に到達したとき、粒子排出フェーズが開始される。

請求項18

下記特徴を有する請求項13から17の何れか1項に記載の方法、前記ロータ・ボディは、予め定められた時間の間、前記第二の速度で回転される。

請求項19

下記特徴を有する請求項13から18の何れか1項に記載の方法、前記入口を通る混合物の供給は、粒子排出フェーズの間、減少されまたは妨げられる。

技術分野

0001

本発明は、液体混合物から固体粒子を分離するための遠心分離機係り、この遠心分離機は、回転軸周りで回転可能なロータ・ボディを有し、このロータ・ボディは、液体混合物のための入口を備えた分離チャンバを有し;液体混合物から分離された液体のための、少なくとも一つの液体出口を有し;分離された固体粒子(スラッジとも呼ばれる)のためのスラッジ出口を有し;分離された固体粒子を、分離チャンバの中で、スラッジ出口の方へ及びスラッジ出口から移送するために、ロータ・ボディの内側で、回転軸の周りで回転するように配置されたスクリューコンベアを有し;ロータ・ボディ及びスクリュー・
コンベアを、それらのそれぞれの速度で回転させるように構成された駆動装置を有している。

0002

本発明はまた、液体混合物から固体粒子を分離するための方法にも係る。

背景技術

0003

WO 2008/140378は、汚染粒子から流体を精製するための、冒頭に規定された遠心分離機を開示している。流体から分離された粒子は、スラッジのレイヤの形態でロータ・ボディの内側に堆積し、その中に、スクリュー・コンベアが、スラッジを前記出口の方へ及び前記出口から移送するために、配置されている。しかしながら、このスラッジのレイヤは、スラッジの粘度に起因して、それを移送することが困難であることがある(良好な移送特性のために、粘度が高過ぎる場合または低過ぎる場合がある)。更にまた、ロータ・ボディを高速度で回転するときに、スラッジ移送の問題がより悪くなる場合がある。結果としてもたらされる高い遠心力は、スラッジを圧縮する効果を有していて、それが、スラッジ出口から移送することを更に困難にする。ロータ・ボディからスラッジを排出することの失敗は、相対的に固体状態のスラッジ・フェーズが、回転軸の方へ、径方向内側へ成長することを引き起こすことになり、分離の程度を低下させて、終には、閉塞のために、連続する分離を不可能にする。

先行技術

0004

国際公開第 WO 2008/140378 号パンフレット

0005

本発明の主なる目的は、遠心分離機、及び、液体混合物から及びロータ・ボディから、固体粒子(スラッジ)を効率良く分離して且つ移送するための方法を提供することにある。

0006

この目的は、請求項1に基づく遠心分離機により、及び、請求項13に基づく方法により、それぞれ、実現される。このようにして、本発明によれば、冒頭に規定された遠心分離機が、コントロールユニットにより特徴付けられ、このコントロール・ユニットは、駆動装置をコントロールして、分離フェーズの間、第一の速度で、そして、粒子排出フェーズの間、この第一の速度と比べて低い第二の速度で、ロータ・ボディを回転させるように構成されている。

0007

従って、本発明に基づく遠心分離機は、前記分離フェーズ及び前記排出フェーズを有するサイクルの中で運転される。

0008

運転サイクルの分離フェーズの間、前記ロータ・ボディが高速度で回転し、それにより、粒子が、前記ロータ・ボディの前記分離チャンバの中で液体混合物から効率良く分離される。これらの分離された粒子は、前記ロータ・ボディの内側に堆積する。そのような高い回転速度で堆積した粒子(または、スラッジ)は、少なくとも十分な量で、前記分離器から排出することが困難である場合がある。それ故に、時間の経過に伴い、堆積した粒子が、径方向に内側へ、回転軸の方へ、スラッジ・レイヤが成長することを引き起こすことになる。

0009

成長するスラッジのレイヤが問題を生ずる前に、本発明の粒子排出フェーズが開始される。運転サイクルの粒子排出フェーズの間、前記ロータ・ボディは、より遅い速度で回転され、それにより、遠心力が減少され、その結果、前記スクリュー・コンベアが、スラッジを、前記スラッジ出口の方へ及び前記スラッジ出口から、より容易に移送することになる場合がある。本質的にスラッジの全て、または少なくとも十分な量のスラッジが、前記分離器から排出された後に、前記ロータ・ボディは、次の運転サイクルの分離フェーズのために、再び高速度回転加速される。

0010

前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間の速度差は、粒子排出フェーズの間のみに、生ずるようにしても良い。しかしながら、本発明に基づく実施形態では、前記コントロール・ユニットは、分離フェーズ及び粒子排出フェーズの双方の間、前記ロータ・ボディと異なる速度で、前記駆動装置をコントロールして、前記スクリュー・コンベアを回転させるように構成されている。

0011

前記ロータ・ボディと前記スクリュー・コンベアとの間の、そのような速度差によって、分離フェーズの間であっても、ある程度の量のスラッジが、排出される場合がある。何れかの速度で、分離フェーズの間、速度差を維持することによって、前記スクリュー・コンベアは、スラッジを分布させて、それに影響を与えることになり、スラッジを圧縮する遠心力により引き起こされた一部のネガティブな効果を減少させる。それらのネガティブな効果の内の一つは、スラッジを圧縮することが、それを排出することをより困難にすると言うことである。

0012

他のネガティブな効果は、圧縮されたスラッジが、前記ロータ・ボディの中に不均一に分布される場合があり、それが、運転の間に、前記遠心分離機の有害な振動を伴う、不平衡状態を生じさせると言うことである。

0013

本発明の更なる実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記駆動装置をコントロールして、粒子排出フェーズの中で、前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間速度差を、分離フェーズに対して変化させるように、好ましくは増大させるように、構成される。そのような変化によって、スラッジが、適切な速度で排出される場合がある。好ましくは、スラッジは、(速度差を増大させることにより)比較的高速度で排出されることになり、それが、排出フェーズの継続時間を短くする。

0014

本発明の更なる実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記駆動装置をコントロールして、予め定められた時間の間、前記第一の速度で前記ロータ・ボディを回転させるように構成される。分離フェーズ中で予め定められた時間が経過した後に、前記コントロール・ユニットは、自動的に排出フェーズを開始させることになり、それによって、スラッジが排出される。予め定められた時間は、オペレータにより手動で設定されても良い。

0015

しかしながら、それは、供給速度及び前記入口を通る供給流れの中の粒子の濃度を記録するセンサーなどのような、様々なセンサーにより測定される前記遠心分離機の運転パラメータから計算されても良い。

0016

本発明の他の実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記遠心分離機の運転パラメータを測定する装置から閾値を受け取ったときに、粒子排出フェーズを開始させるように構成される。そのような装置は、前記スクリュー・コンベアのためのトルク測定装置であって、そのトルクは、トルク・センサーによって直接的に測定される場合があり、あるいは、前記スクリュー・コンベアの電動モータにより消費される電流を使用して、トルクを計算することにより、測定される場合もある。従って、特定の閾値を超えてトルクが増大したときに、排出フェーズが開始されることになる。運転パラメータを測定する
ための他の装置は、例えば、少なくとも一つの液体出口に関係付けられた濁度センサーであって、その場合には、精製された液体の濁度が特定の閾値を超えて増大したときに、排出フェーズが開始される。

0017

他の可能性のある代替形態は、二つの異なる液体フェーズを分離するときに、軽い液体の出口の中に配置され、軽い液体(例えば油)の中の重い液体の粒子(例えば水)の濃度を測定する容量的なセンサーであって、その場合には、重い液体の濃度が或る閾値に到達したときに、排出フェーズが開始される。更にまた、前記液体出口の圧力を測定する圧力センサーもまた、前記液体出口の圧力が、重いおよび/または軽い液体流路を閉塞するスラッジ・レイヤを示す特定の閾値よりも低く、低下したときに、排出フェーズを開始させるために使用されても良い。

0018

本発明の更に他の実施形態によれば、前記コントロール・ユニットは、前記駆動装置をコントロールして、予め定められた時間の間、前記第二の速度で前記ロータ・ボディを回転させるように構成される。予め定められた時間は、オペレータにより手動で設定されても良く、あるいは、それが、様々なセンサーにより測定される運転パラメータから計算されても良い。この排出フェーズ時間は、蓄積されたスラッジ量、前記スクリュー・コンベアと前記ロータ・ボディとの間の速度差、スラッジのタイプ、及びスラッジの粘度、その他などのパラメータに依存することになる。

0019

排出フェーズ及び分離フェーズの双方は、上述した予め定められた時間と運転パラメータの閾値とを結合することによりコントロールされる場合がある。分離フェーズ及び排出フェーズは、例えば、測定された閾値と結合されたデフォルトの予め定められた時間を設定しても良く、それにより、デフォルトの予め定められた時間が経過する前に、もし閾値が到達された場合に、排出フェーズが、前もって開始されることになる。

0020

本発明の更に他の実施形態によれば、前記遠心分離機は、粒子排出フェーズの間、前記入口を通る供給を減少させまたは妨げるように構成される。従って、混合物は、分離性能が低下したとき、排出フェーズの間、減少された速度で前記分離チャンバの中に導入される場合がある。もし、プロセスにより必要とされる場合には、最大ロータ速度が回復されるまで供給が停止される場合がある。分離フェーズの中で、増大された分離性能を有して、前記ロータ・ボディが最大速度で回転するとき、供給速度が回復される。

0021

本発明の更に他の実施形態によれば、前記ロータ・ボディは、回転シャフトにより、その一方の端のみで回転可能に支持され、この回転シャフトは、前記回転軸が実質的に縦方向伸びるように配置される。このタイプの遠心分離機は、例えば、デカンタ遠心分離機と比べて、典型的により軽い重量であり、このデカンタ遠心分離機は、水平方向の回転軸を備えた相対的に重いロータ・ボディを有している。この実施形態により、前記ロータ・ボディは、分離フェーズと排出フェーズとの間に、前後に加速するためにより適している。そのような分離器は、多くの場合、前記分離チャンバの中に、切頭円錐形分離ディスクスタックを含んでいて、それにより分離効率が改善される。

0022

更にまた、そのような分離器の前記入口は、好ましくは、入口パイプを含んでいる場合があり、この入口パイプは、その一方の端で前記ロータ・ボディの中に伸び、分離された液体のための前記液体出口は、少なくとも一つの出口チャネルを含んでいて、この出口チャネルは、その一方の端で前記ロータ・ボディから伸び、分離された固体のための前記スラッジ出口は、前記ロータ・ボディの反対側の他の端部に配置されている。

0023

本発明の更に他の実施形態によれば、前記駆動装置は、いわゆる調和駆動ギア装置(Harmonic Drive(登録商標) gear device)(歪波ギア装置(strain wave gearing device)とも呼ばれている)を含んでいて、前記ロータ・ボディと前記スクリュー・コンベアとの間に配置される。

図面の簡単な説明

0024

図1は、本発明に基づく実施形態による遠心分離機の図を概略的に示している。

実施例

0025

以下において、本発明が、添付図面を参照しながら、実施形態の説明により、更に説明される。

0026

図1は、本発明の実施形態を開示している。
遠心分離機は、ロータ・ボディ1を含んでいて、このロータ・ボディは、縦方向の回転軸Rの周りで、或る速度で回転可能であり;また、スクリュー・コンベア2を含んでいて、このスクリュー・コンベアは、ロータ・ボディ1の中に配置され、同一の回転軸Rの周りで、しかしながら、ロータ・ボディ1の回転速度と異なる速度で回転可能である。駆動装置3は、ロータ・ボディ1及びスクリュー・コンベア2の、それらのそれぞれの速度での回転のために構成されている。駆動装置3は、二つの電動モータ3a及び3b及びギア装置3cを含んでいる。

0027

ロータ・ボディ1は、円筒形の上側のロータ・ボディ部分4を有していて、この上側のロータ・ボディ部分は、ボルト6により、円錐形の下側のロータ・ボディ部分5と接続されている。代替的な接続部材が使用されることも、当然、可能である。円筒形のロータ・ボディ部分4は、軸方向で上方向に、中空回転シャフト7の形態の延長部を含んでいて、この延長部は、(WO 99/65610 の中にも記載されているやり方で)回転軸Rの周りでロータ・ボディ1を回転させるために、前記電動モータ3aの内の一つに接続されている。

0028

更なる中空シャフト8が、中空回転シャフト7の内側を通って、ロータ・ボディ1の中に伸びている。シャフト8は、ネジ9によりスクリュー・コンベア2を支持している。中空シャフト8を、前記ギア装置3cを介して、駆動する状態で、前記電動モータ3bの他方をスクリュー・コンベア2に接続する。この中空シャフト8は、以下において、コンベア・シャフト8と呼ばれている。スクリュー・コンベア2は、円筒形のロータ・ボディ部分4の内側を軸方向に伸びる上側の円筒形の部分10と;円錐形のロータ・ボディ部分5の内側を軸方向に伸びる下側の円錐形の部分11と;スクリュー・コンベア2の、上側の
円筒形の部分10及び下側の円錐形の部分11に沿って、ネジ状に伸びる搬送ネジ12と;を有している。スクリュー・コンベア2は、当然に、一つ以上の搬送ネジ、例えば、二つ、三つまたは四つ搬送ネジを有していても良く、それらのネジは、全て、ロータ・ボディ1の内側に沿って、ネジ状に伸びている。

0029

ロータ・ボディ1の中で処理される液体混合物のための、入口パイプ13は、コンベア・シャフト8の中を通って伸び、スクリュー・コンベア2の内側にある中央スリーブ14の中につながっている。中央スリーブ14は、液体混合物のための入口チャンバ15の境界を定め、ここで、入口チャンバ15は、径方向に伸びる分配チャネル17を介して、分離チャンバ16と連絡している。複数のウイング18が、回転軸Rの周りに分布され、入口チャンバ15の下側の部分の中に伸び、更に、分配チャネル17の径方向に伸びる側壁を規定する。ウイング18は、入口チャンバ15及び分配チャネル17の中の液体混合物
を、スクリュー・コンベア2とともに回転させるように構成されている。従って、分配チャネル17は、ウイング18の間に配置されている。

0030

分離チャンバ16は、入口チャンバ15の周りを取り囲む環状のスペースであって、切頭円錐形の複数の分離ディスク19のスタックを有している。このスタックは、スクリュー・コンベア2の円筒形の部分10の径方向内側に取り付けられ、且つ、回転軸Rと同軸に配置されている。円錐形分離ディスク19は、軸方向で、上側の円錐形の支持プレート20と下側の円錐形の支持プレート21との間に、一緒に保持されている。

0031

図から分かるように、下側の円錐形の支持プレート21は、中央スリーブ14と一体的に形成されている。分離ディスク19は、複数の孔を有していて、それらの孔は、遠心分離機の中での分離ディスク19のスタックによる液体の軸方向の流れまたは分配のためのチャネル22を形成する。下側の支持プレート21は、対応する孔を有していて、それにより、分配チャネル17が、分離ディスク19のスタックの中の、液体の軸方向の流れのためのチャネル22と連絡している。上側の円錐形の支持プレート20は、複数孔23を有していて、それらの孔は、分離ディスク19のスタックの中の、径方向に内側の環状のスペ
ス24を、比較的低い密度または軽い液体の出口チャンバ25に接続する。そのような軽い液体は、例えば、油である場合がある。

0032

精製された軽い液体を排出するための、いわゆる削り取りディスク26が、出口チャンバ25の中に配置されている。この削り取りディスク26は、入口パイプ13に固定状態で且つ堅く接続されていて、ここで、削り取りディスク26は、出口パイプの中を伸びる出口チャネル27に連絡し、この出口パイプは、入口パイプ13の周りを取り囲んでいる。

0033

スクリュー・コンベア2の円筒形の部分10は、径方向で、分離ディスク19のスタックの周りを取り囲んでいて、ここで、円筒形の部分10は、回転軸Rの周りに分布された、複数の、軸方向に伸びる開口28を有している。軸方向に伸びる開口28は、分離されたスラッジがその中を通って、ロータ・ボディ1の円筒形の壁の内側の上に堆積することを可能にするために設けられている。液体は、円筒形の部分10の中の開口28の中を通ることも、当然に可能である。コンベア・シャフト8は、複数の孔29を有していて、それらの孔は、円筒形の部分10の径方向外側に配置された環状のスペース30を、比較的高い密度または重い液体出口チャンバ31に接続する(WO 2008/140378 の中にも記載されているやり方で)。そのような重い液体は、例えば、水である場合がある。

0034

重い液体を排出するための削り取りディスク32が、この出口チャンバ31の中に配置されていて、ここで、この削り取りディスク32は、重い液体のための出口チャネル33と連絡している。重い液体出口チャネル33は、軽い液体のための出口パイプ及びチャネル27の周りを取り囲む出口パイプの中を伸びている。

0035

ロータ・ボディ1は、その下側の端に、分離された粒子(スラッジ)のための、中心の且つ軸方向に向けられた出口34を有している。このスラッジ出口34は、固体粒子のための最初に挙げたスラッジ出口を規定している。このスラッジ出口34との関係で、ロータ・ボディは、スラッジ出口34から出るスラッジを捕らえるためのデバイス35により周囲を取り囲まれている。スラッジは、搬送ネジ12の径方向に外側の部分に、このネジのスラッジ出口34の方向に向いた側で、堆積した状態で、図面の中に示されている。スクリュー・コンベア2は、プラスチック材料(例えば、繊維強化されたプラスチック材料
)の一体物で作られる場合がある。円錐形部分11は、中空の内側またはキャビティを有している場合があり、この中空の内側は、封止されるか、あるいは周囲に開かれるかの何れかである。もし、求められる場合には、キャビティが、発泡プラスチックなどのような、比較的低い密度を有する材料で満たされていても良い。

0036

ロータ・ボディ1は、それぞれ、二つの軸方向に分離された軸受36及び37により、回転シャフト7を介して支持されている。これらの軸受は、次に、スリーブ38により支持され、このスリーブは、フレーム(図示されていない)に弾性的に接続されている。回転シャフト7は、ベルトプーリ39を支持し、このベルト・プーリの周りを駆動ベルト40が伸びている。駆動ベルト40は、ロータ・ボディ1を回転させるための電動モータ3aに接続されている。

0037

図1は、ギア装置3cを概略的に示している。ギア装置3cは、例えば、調和駆動ギア装置(Harmonic Drive(登録商標) gear device)であっても良く、そ れは、歪波ギア装置(strain wave gearing device)とも呼ばれている。このギア装置3cは、以下において、WO 99/65610 の中にも記載されたやり方で説明されるが、この WO99/65610 は、ギア装置のより詳細な図面についても言及している。そのようなギア装置は、堅い円筒形の第一のギア部材(図示されていない)を有していて、この第一のギア部材は、プーリ39と堅く接続され、それにより、回転シャフト7にも堅く接続されている。円筒形の第一のギア部材は、内部の歯(cogs or teeth)を有していて、これらの歯は、リングの内側に形成され、このリングは、円筒形の第一のギア部材の部分を構成している。

0038

第二のギア部材(図示されていない)は、円筒形の第一のギア部材の径方向内側に配置され、薄いフレキシブルなスリーブを含んでいる。第二のギア部材は、コンベア・シャフト8により、支持部材を介して支持され、フレキシブルなスリーブの上に、その周囲を取り囲む円筒形の第一のギア部材のリングの上の、前記内部の歯の反対側に配置された外部の歯を有している。負荷が加えられていない状態で、歯が設けられたフレキシブルなスリーブは、丸い円筒形で、歯が設けられたリングと比べて小さいピッチ径を有している。このようにして、フレキシブルなスリーブは、リングと比べて少ない数の歯を有している。

0039

ギア装置はまた、いわゆる波動発生器の形態の、第三のギア部材を含んでいて、この第三のギア部材は、回転軸Rの周りを取り囲んで、ベルト・プーリ41を支持している。ベルト42は、ベルト・プーリ41の周りを伸びて、前記速度差でスクリュー・コンベア2を回転させるための電動モータ3bに接続されている。

0040

波動発生器は、楕円形に形成された、周囲を取り囲む部分を有していて、この部分には、回転軸Rの一つの端にそれぞれ一つずつ、対角的に配置された二つの端部部分または突起が設けられている。これらの突起は、それらが、フレキシブルなスリーブ(即ち、前記第二のギア部材)を局所的に変形させて、スリーブの外側の歯が、その周囲を取り囲む堅い第一のギア部材(即ち、リング)の内側の歯と、局所的に係合する状態を維持するように、その寸法が定められている。ギア部材の他の部分は、それらのそれぞれの歯の領域の中に、互いから径方向に間隔を開けて配置され、このようにして、突起の領域の中と比べ
てより多く互いに係合する状態にない。

0041

波動発生器のそれぞれの突起とフレキシブルなスリーブとの間に、ボールベアリングの中に含まれるボールがあり、このボール・ベアリングは、波動発生器の周りを取り囲み、このようにして、それもまた、楕円形に形成されている。フレキシブルなスリーブに対して波動発生器が回転する(またはその逆の)際に、突起が、ボール・ベアリングの中のボールを介して、スリーブの外側の歯を連続的に押して、堅い円筒形の第一のギア部材の内側の歯との係合状態をもたらす。フレキシブルなスリーブ上の外側の歯の数が、その周囲を取り囲む堅いリングの内側の歯の数と比べて小さいと言うことに起因して、スリーブ
は、波動発生器が回転軸Rの周りで或る方向へリングに対して回転する際に、リングに対して、回転軸Rの周りで反対方向に、移動することになる。換言すれば、もし、ロータ・ボディ1が、駆動プーリ39により回転軸Rの周りで回転され、スクリュー・コンベア2が、リングとスリーブとの間の歯の係合により、この回転に引きずられる場合には、ロータ・ボディ1とスクリュー・コンベア2との間の相対運動(即ち、回転速度の相違)が実現される場合があり、それは、波動発生器を、波動発生器がロータ・ボディにより引きずられる速度と異なる速度で、回転軸Rの周りで、電動モータ3b及びベルト42を用いて
回転することにより実現される。

0042

図1から分かるように、軸受43は、コンベア・シャフト8とその周囲を取り囲む回転シャフト7との間に配置されている。他の軸受がギア装置3cの内側にあり、それにより、この軸受及び軸受43は、二つの軸受を構成し、これらの軸受により、スクリュー・コンベア2がロータ・ボディ1の中に支持される。

0043

図1はまた、電動モータ3a及び3bを示していて、これらの電動モータは、ロータ・ボディ1及びスクリュー・コンベア2をそれぞれ駆動するために配置されている。電動モータ3a及び3bに関係して、電動モータ3a及び3bを、それぞれ変化する速度で、駆動するように構成されたコントロール・ユニット44が配置されている。開示された実施形態の中で、電動モータ3a及び3bは、共通のコントロール・ユニット44を有している。しかしながら、二つのモータ3a及び3bの内の各一つが個別のコントロール・ユニットによりコントロールされても良いと言うことは、明らかである。コントロール・ユニット44は、モータ3a及び3bへ、信号ケーブル45a及び45bを介して接続されている。モータ3a及び3bは、直流モータまたは交流モータであっても、同期モータまたは非同期モータの何れかであっても良い。電動モータのタイプに依存して、コントロール・ユニット44が、電動モータの当業者にとって自明である多くの異なるやり方でデザインされても良い。

0044

コントロール・ユニット44は、異なる速度でその電動モータ3a及び3bを駆動するためのデバイスを含んでいて;それにより、限られた数の速度が得られることが可能になるか、あるいは、モータ速度の連続的な変化が実現されることが可能になる。モータの速度の調整ための様々な種類のデバイス(直流モータ及び交流モータの双方)は、広く知られていて、ここで詳細に説明する必要はない。直流モータに対して、電圧のコントロールのためのシンプルなデバイスが使用されても良い。交流モータに対して、様々な種類の周波数コントロール装置が使用されても良い。

0045

コントロール・ユニット44は、遠心分離機上の一つまたは数個の異なるセンサーに接続され、センサー(単数または複数)から来る信号(単数または複数)を処理するように構成されている。入力信号(単数または複数)は、図1の中に、コントロール・ユニット44の方を指し示す矢印を付して描かれている。従って、コントロール・ユニット44は、信号(単数または複数)を処理して、電動モータ3a及び3bの駆動のためのコントロール信号を、信号ケーブル45a及び45bの中に作り出すことになる。センサー(単数または複数)からの信号(単数または複数)は、遠心分離機の自動的コントロールの中で使用されても良く、ここで、排出フェーズが、測定された値に基づいて開始される。信号(単数または複数)は、分離フェーズ及び排出フェーズの双方の中で、最適化されたロータ・ボディ速度及びスクリュー・コンベア速度をコントロールするために使用されても良い。

0046

しかしながら、最もシンプルなケースにおいて、コントロール・ユニット44が手動操作を含んでいても良く、ここで、オペレータが、手動でプログラムされたコントロール信号により、電動モータ3a及び3bの運転のためのコントロール・ユニット44をプログラムする。これによって、オペレータは、以下のようなパラメータを設定しても良い:分離フェーズ時間(分または時間単位の継続時間)、排出フェーズ時間(秒または分単位の継続時間)、分離フェーズの間のロータ・ボディ速度(rpm)、排出フェーズの間のロータ・ボディ速度(rpm)、及び、分離フェーズ及び排出フェーズのそれぞれの間のロータ・ボディとスクリュー・コンベアとの間の速度差(rpm)。

0047

電動モータ3a及び3bの速度が、それによりコントロールされまたは調整されることになる信号に関して、それらの信号は、多くの異なる様々なファクター関数であっても良い。

0048

このようにして、例えば、以下のファクターの内の一つまたはそれ以上が含まれても良い:
− 軽い液体出口および/または重い液体出口の中の液体の濁度(ロータ・ボディの中に蓄積されたスラッジの、成長するレイヤを検出する);
− 軽い液体(油)出口の中の重い液体(水の粒子)の濃度、またはその逆(スラッジの成長するレイヤに起因する分離性能の低下を検出する);
−モータにより、スクリュー・コンベアに加えられるトルク(ロータ・ボディの中に蓄積されたスラッジの成長するレイヤを検出する);
−分離器の軽い液体出口および/または重い液体出口の中の圧力(ロータ・ボディの中の液体の流れを妨げるスラッジ・レイヤを検出する);
− 分離器への供給の流速及びパーティクル濃度(ロータ・ボディ)の中に蓄積されたスラッジの量を評価する);
− ロータ・ボディの振動強度不平衡を検出する);
− 各分離フェーズおよび/または排出フェーズの継続時間(手動及び自動的な運転の中のフェーズ時間をコントロールし且つモニターするため);
−遠心分離機の分離フェーズおよび/または排出フェーズの中での、全体の運転時間(点検または修理の必要性を示す)。

0049

遠心分離機は、以下やり方で運転される。
プーリ39及び41は、ベルト40及び42を用いて、モータ3a及び3bにより、同一の回転方向であるが、幾らか異なる角速度で、回転軸Rの周りで回転する状態で維持される。それにより、ロータ・ボディ1及びスクリュー・コンベア2は、幾らか異なる回転速度で回転する状態で維持される。

0050

ロータ・ボディ1は、最初にスラッジを含んでおらず、その状態から運転サイクルの分離フェーズが開始されると想定すると、それにより、ロータ・ボディ1は、コントロール・ユニット44からのコントロールする信号によって、そのモータ3aにより、予め定められた速度の(例えば7500rpmの)高速度回転まで加速される。スクリュー・コンベア2は、モータ3b及びギア装置3cにより、幾らか異なる速度で(例えば、1〜2rpmの速度差で回転され、それにより、速度差は、コントロール・ユニット44からの信号ケーブル45bの中のコントロール信号によって、設定される。

0051

液体と粒子の混合物は、入口パイプ13の中を通って上方から、ロータ・ボディ1の中に導入される。この混合物は、入口チャンバ15の中に流れ込み、更に分配チャネル17の中を通り、その中でウイング18により回転され、それにより、混合物に遠心力を作用させる。自由な液体表面が、やがて、レベル46でロータ・ボディ1の中に形成され、その位置は、軽い液体の出口チャンバ25で、上側の支持プレート20の中孔23の径方向の位置により決定される。

0052

液体(単数または複数)及び粒子は、分離ディスク19のスタックを有する分離チャンバ16の中で分離される。分離された重い液体は、径方向に外側の環状のスペース30の中を通って、コンベア・シャフト8の中の孔29の中を通って、そして、遠心分離機から、削り取りディスク32により、重い液体出口チャンバ31の中を通って、流れる。分離された軽い液体は、径方向に内側の環状のスペース24の中を通って、上側の支持プレート20の中の孔23の中を通って、そして遠心分離機から、削り取りディスク26により、軽い液体の出口チャンバ25の中を通って流れる。

0053

分離された固体は、ロータ・ボディ1の周囲の壁の内側の上に堆積する。たとえ、スクリュー・コンベア2が、分離フェーズの間にスラッジを排出しない場合であっても、前記スクリュー・コンベア2は、前記速度差によって、ロータ・ボディ1の内側のスラッジを、少なくとも分布させて作用を及ぼすことになり、圧縮され且つ不均一に分布されたスラッジにより引き起こされる、最初に挙げたネガティブな効果を減少させる。時間の経過に伴い、堆積した粒子は、スラッジ・レイヤが、径方向Rに内側へ、回転軸の方へ、成長させることになる。成長するスラッジのレイヤが問題になる前に、コントロール・ユニット44が本発明の粒子排出フェーズを開始させることになる。これは、予め定められた時間の後に開始されても良く、あるいは、遠心分離機の検知された運転パラメータが閾値に到達した後に、開始されても良い。

0054

運転サイクルの粒子排出フェーズの間、ロータ・ボディ1は、そのモータ3aにより、より遅い速度(例えば1500rpm)で回転され、それにより、遠心力が、減少され、それにより、スクリュー・コンベア2が、より容易に、出口34の方へ及び出口34から、スラッジを移送する場合がある。それ故に、排出フェーズの中で、分離された粒子は、下向きに、周囲の壁に沿って、スラッジの形態で移送され、出口34の中を通って排出される、この出口はまた、最初に挙げたように、固体粒子のためのスラッジ出口34とも呼ばれる。

0055

排出フェーズの間、コントロール・ユニット44は、スクリュー・コンベア・モータ3bをコントロールして、速度差を増大させても良く(例えば3〜6rpmの速度差まで)、それにより、スラッジが、増大された速度で排出されることになる。本質的にスラッジの全てが、または少なくとも十分な量のスラッジが、固体粒子のためのスラッジ出口34を介して、ロータ・ボディ1から排出された後に、コントロール・ユニット44は、次の運転サイクルの分離フェーズの中で、モータ3a及び3bに指示を与えて、ロータ・ボディ1及びスクリュー・コンベア2を、前記速度差を有して、高速度回転まで再び加速することになる。

0056

本発明は、開示された実施形態に限定されず、以下に規定された特許請求の範囲の範囲内で、変更され、変形されても良い。本発明は、図面の中に開示された回転軸Rの向きのみに限定されない。“遠心分離器”と言う用語は、実質的に水平方向に向いた回転軸を備えた遠心分離機も含んでいる。本発明は、特定のギア装置3cを含んでいる駆動装置に限定されない。衛星ギア装置などのような、他の既知のギア装置もまた使用されても良い。

0057

駆動装置は、スクリュー・コンベアを回転させるように構成された直接駆動機構を有していても良く、ここで、直接駆動機構は、ロータ・ボディに接続されたモータのステータ、及び、スクリュー・コンベア・シャフトに接続されたモータのロータを含んでいる。

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