(57)【要約】デカンタ遠心分離機は、本体（４）を有するスクリューコンベアを備え、本体（４）は、１または複数のフライト（７，７’）を備え且つ長手軸線に沿って公称搬送速度が変化するスクリューを支持している。スクリューコンベアには、分離される材料のための注入口（６）が設けられている。スクリューコンベアにはバッフル（８，８’）が設けられ、このバッフルは、分離チャンバを、略円筒状の分離部分（１７）と、少なくとも部分的に円錐状を成す排出部分（１８）とに分ける。バッフル（８，８’）の直ぐ上流側には、分離部分（１７）と排出部分（１８）との間の移行部分（１９）が設けられ、スクリューコンベア（３）は、移行部分（１９）での公称搬送速度が、移行部分（１９）の直前の分離部分（１７）における公称搬送速度よりも大きく、公称搬送速度の変化は、スクリューピッチの変化（２１）によってもたらされる。
2005523150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された材料を軽い相と重い相（１３）とに分離するためのデカンタ遠心分離機であって、その長手軸線を中心に回転可能に配置された細長のボウル（２）を備え、前記ボウルが分離チャンバを有し、この分離チャンバ内には前記ボウルと同軸にスクリューコンベア（３）が設けられ、前記スクリューコンベアは、１または複数のフライト（７，７’）を備え且つ長手軸線（２０）に沿って公称搬送速度が変化するスクリューを支持する本体（４）を備え、前記スクリューコンベアには、分離される材料を供給するための少なくとも１つの注入口（６）を有する入口が設けられ、前記スクリューコンベアの一端にある前記ボウル内の前記重い相を排出するための少なくとも１つの排出口（１４）を備え、前記スクリューコンベアは、前記重い相のための前記排出口（１４）に向けて前記重い相を運ぶため、前記ボウル（２）に対して回転されるようになっており、前記スクリューコンベアには、前記注入口（６）と前記排出口（１４）との間に配置されたバッフルが設けられ、前記バッフルは、前記分離チャンバを、略円筒状の分離部分（１７）と、少なくとも部分的に円錐状を成す排出部分（１８）とに分け、前記重い相のための前記排出口（１４）が前記排出部分（１８）に配置され、前記注入口（６）が前記排出口に対して前記バッフル（８）の反対側に配置された、デカンタ遠心分離機において、搬送方向に対して見て前記バッフル（８，８’）の直ぐ上流側には、前記分離部分（１７）と前記排出部分（１８）との間の移行部分（１９）が設けられ、前記スクリューコンベア（３）は、前記移行部分（１９）での公称搬送速度が、前記移行部分（１９）の直前の前記分離部分（１７）における公称搬送速度よりも大きく、前記移行部分の直前の前記分離部分における公称搬送速度から前記移行部分における更に大きい公称搬送速度へと至るスクリューの公称搬送速度の変化は、スクリューピッチの変化（２１）によって達成される、デカンタ遠心分離機。
【請求項２】
前記スクリューピッチの変化（２１）が急である、請求項１に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項３】
前記スクリューピッチの変化が緩やかである、請求項１に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項４】
前記分離部分（１７）における前記スクリューのピッチ角は、接線方向に対して４５度よりもかなり小さく、前記スクリューピッチの変化（２１）が増大変化である、請求項１から３のいずれか一項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項５】
前記増大変化が４０〜８０％である、請求項５に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項６】
前記分離部分（１７）における前記スクリューのピッチ角は、接線方向に対して４５度よりもかなり大きく、前記スクリューピッチの変化（２１）が減少変化である、請求項１から３のいずれか一項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項７】
フライト（７，７‘）の数をｎとして、前記スクリューは、前記バッフル（８）の手前の少なくとも１／３×１／ｎ回転にわたって、好ましくは約２／３×１／ｎ回転にわたって、より大きい公称搬送速度を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項８】
前記注入口（６）は、前記移行部分（１９）の上流側の前記分離部分（１７）に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項９】
前記バッフル（８）が軸方向に延在しており、前記排出部分と前記移行部分との間の境界は、前記バッフルの軸方向延在部の中心点（２３）に位置している、請求項１から８のいずれか一項に記載のデカンタ遠心分離機。
【請求項１０】
前記スクリューピッチは、前記分離部分（１７）において、前記移行部分（１９）から離れる方向で増大している、請求項１から９のいずれか一項に記載のデカンタ遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給された材料を軽い相と重い相とに分離するためのデカンタ遠心分離機であって、その長手軸線を中心に回転可能に配置された細長のボウルを備え、上記ボウルが分離チャンバを有し、この分離チャンバ内にはボウルと同軸にスクリューコンベアが設けられ、上記スクリューコンベアは、１または複数のフライトを備え且つ長手軸線に沿って公称搬送速度が変化するスクリューを支持する本体を備え、上記スクリューコンベアには、分離される材料を供給するための少なくとも１つの注入口を有する入口が設けられ、且つ、上記スクリューコンベアの一端にある上記ボウル内の重い相を排出するための少なくとも１つの排出口を備え、上記スクリューコンベアは、重い相のための排出口に向けて重い相を運ぶため、ボウルに対して回転されるようになっており、且つ、上記スクリューコンベアには、注入口と排出口との間に位置されたバッフルが設けられ、上記バッフルは、分離チャンバを、略円筒状の分離部分と、少なくとも部分的に円錐状を成す排出部分とに分け、重い相のための排出口が排出部分に位置され、注入口が上記排出口に対してバッフルの反対側に位置されたデカンタ遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のデカンタ遠心分離機は、国際公開公報第９７／２２４１１Ａ号により既知である。国際公開公報第９７／２２４１１Ａ号は、スクリューよりも大きいピッチを有する巻回部の一部としてのスクリュー巻回部の上流側から、その開始点から所定の軸方向距離にあるスクリュー巻回部の下流側へと延びるリブとして形成されたバッフルを有するデカンタ遠心分離機を開示している。
【０００３】
米国特許第３９３４７９２Ａ号は、スクリュー巻回部の上流側からその隣のスクリュー巻回部の下流側へと軸方向に延びるバッフルを有するデカンタ遠心分離機を開示している。同様のバッフルが米国特許第５６５３６７３Ａ号に記載されている。
【０００４】
米国特許第３８８５７３４Ａ号、米国特許第４２４５７７７Ａ号、米国特許第４３８１８４９Ａ号は、スクリューコンベアの周囲で接線方向に延びるバッフルを開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スクリューコンベアの１または複数のフライトは、隣り合う巻回部同士の間に通路を形成しており、デカンタ遠心分離機の動作中においては、この通路を通じて材料が流れる。バッフルは、一般に、ボウルの内壁から所定の距離にある通路の断面積の一部を除いた部材である。フライトが１つしか設けられていない場合、フライトは、スクリューコンベアの本体の周囲に巻き付く１つの通路を形成し、バッフルは、１つの部材を構成する。幾つかのフライトが設けられている場合には、同様の数の通路がフライト間に形成され、したがって、バッフルは、各通路内に１つの部材を構成する。
【０００６】
デカンタ遠心分離機においては、重い相と軽い相との分離が分離部分で行なわれ、そのため、軽い相が水であっても良く、重い相は、水気が取られたスラッジであっても良い。水気がとられたスラッジは、スクリューにより、ボウルを通じて、バッフルへと運ばれるとともに、バッフル下、すなわち、バッフルとボウルの内壁との間を通って、排出口へと運ばれる。そして、この排出口において、比較的乾燥したスラッジが遠心分離機から排出される。バッフルは、水または軽い相が重い相のための排出口に達することを防止する。
【０００７】
分離部分および分離部分内に存在するスクリューの部分は、考えられる最も大きい排出効率が得られるように形成される。しかしながら、バッフルの直前での重い相の堆積は、バッフルによって引き起こされる重い相の流れ面積の絞りに部分的に起因して、また、円錐排出部分の減少された面積に一部起因して生じ、これにより、分離部分における分離処理が意図する経過を踏まず、更に、処理コストを節約できずに排出効率の低下を伴うといった退歩的な作用を成す。
【０００８】
本発明の目的は、この問題を減らすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明において、この目的は、搬送方向に対して見てバッフルの直ぐ上流側に、分離部分と排出部分との間の移行部分が設けられ、スクリューコンベアは、移行部分での公称搬送速度が、移行部分の直前の分離部分における公称搬送速度よりも大きく、上記移行部分の直前の上記分離部分における公称搬送速度から上記移行部分における更に大きい公称搬送速度へと至るスクリューの公称搬送速度の変化が、スクリューピッチの変化によってもたらされることにより達成される。
【００１０】
スクリューにおける公称搬送速度とは、例えば下流側の重い相の堆積のように、スクリューの所定の部分が重い相をスクリューの周囲の部分から乱すことなく運ぶ速度であると理解されるべきである。公称搬送速度は、非線形な態様で、スクリューピッチに依存しているとともに、接線方向に対して約４５度のピッチ角度において最大となる。
【００１１】
本発明にしたがってスクリューを設計することにより、排出部分における重い相の堆積が他の場合と同じ程度には起こらない。搬送速度の増大をバッフルの手前で行なわせることにより、この時点で凝集性のケーキの性質を成す重い相が部品に引き寄せられ、それに伴って、軽い相が排出部分を通り過ぎるという虞を最小限に抑えることができる。軽い相が排出部分を通り過ぎるという事態は、水気が取られた重い相を再び湿らせることに等しいため、避けなければならない。
【００１２】
スクリューピッチの変化は急激であっても良い。これは、構造上の観点から都合が良いが、スクリューピッチの変化が緩やかであっても良い。
【００１３】
好適な実施形態において、分離部分におけるスクリューのピッチ角は、接線方向に対して４５度よりもかなり小さく、分離部分から移行部分へのスクリューピッチの変化は増大変化である。この増大変化は４０〜８０％であることが好ましい。
【００１４】
他の実施形態において、分離部分におけるスクリューのピッチ角は、接線方向に対して４５度よりもかなり大きく、スクリューピッチの変化は、分離部分から移行部分まで減少変化である。
【００１５】
本発明の十分な効果を得るため、バッフルへと運ばれる重い相は、バッフルの全周長にわたって増大された速度で運ばれなければならない。したがって、フライトの数をｎとした場合、スクリューは、バッフルの手前で、少なくとも１／３×１／ｎ回転にわたって、好ましくは約２／３×１／ｎ回転にわたってよりも大きい公称搬送速度を有している。１／３×１／ｎ回転および２／３×１／ｎ回転は、フライトが１つしかない場合には移行部分におけるピッチの１／３および２／３の軸方向長さにそれぞれ対応しており、幾つかのフライトが存在する場合には隣り合う２つの巻回部間の軸方向距離の１／３および２／３の軸方向長さにそれぞれ対応している。
【００１６】
バッフルが軸方向に延在している一実施形態において、排出部分と移行部分との間の境界は、バッフルの軸方向延在部の中心点に位置していると考えられる。
【００１７】
注入口は、移行部分の上流側の分離部分自体に配置されていることが好ましい。このようにすれば、速度の変化に起因して乱流が生じ、注入口の流れが乱れるといった事態が排除される。
【００１８】
スクリューピッチは、分離部分において、移行部分から離れる方向で増大していても良い。それ自体知られたこの方法においては、注入口および排出部分から離れる方向での重い相の凝集の減少が補償される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、幾つかの実施形態によって本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図１のデカンタ遠心分離機１は、スクリューコンベア３を収容する分離チャンバを有する中空ボウル２を備えており、スクリューコンベア３は本体４を有し、本体４は、多数回にわたって巻回されたフライト７を有するスクリューを備えている。本体４は、略円筒状を成しており、一端部に円錐部分５を有している。スクリューコンベア３には、分離される材料のための注入口６が設けられており、ボウル２には、分離された重い相のための排出口１４が設けられている。図示のように、軽い相１２は、スクリューコンベアの本体４に最も近接して位置されるのに対し、重い相１３は、ボウル２の内面に位置される。軽い相は、ボウル上の吐出エッジ１０を介して取り除かれる。重い相は、スクリュー巻回部により、ボウルの円錐端部の排出口１４へと運ばれる。図は、スクリューコンベアの長手軸線または軸方向に対して垂直な環状ディスクを構成するバッフル８を示している。
【００２１】
図２は、図１のスクリューコンベアと同様に環状ディスクの形態を成すバッフル８と注入口６とが設けられたスクリューコンベア３を示している。図２は、フライト７のスクリュー巻回部における包囲面を破線で示している。包囲面は、円筒部分１５と円錐部分１６とを備えている。包囲面は、適当な間隙を存して、内部にスクリューコンベアが装着されるボウルの形状に対応している。
【００２２】
バッフル８は、円錐部分１６と円筒部分１５との間の移行部の近傍に配置されるとともに、実質的に、遠心分離機すなわち分離チャンバを、円筒分離部分１７と円錐排出部分１８とに分けている。しかしながら、本実施形態において、排出部分１８は、円筒部分１５を僅かに含んでいる。
【００２３】
スクリュー巻回部のピッチは、スクリューコンベア３の軸方向２０に沿って変化する。したがって、１つの点すなわち１つの軸方向位置２１には、約５８％の急激なピッチの変化部が存在する。このピッチ急変部によって構成される変化により、位置２１は、分離部分１７と、分離部分１７と排出部分１８との間の移行部分１９との間に、境界線をマークする。
【００２４】
本実施形態において、ピッチは、位置２１から、重い相のための排出口まで、一定である。
【００２５】
この実施形態において、分離部分１７におけるスクリュー巻回部のピッチは、移行部分１９の直前でピッチが最小となるように、軸方向２０に沿って減少している。注入口６は、移行部分１９の直ぐ手前の分離部分１７に位置されている。
【００２６】
図３は、バッフル８が軸方向に延びている他の実施形態を示している。スクリューコンベア３のフライト７は、位置２１にピッチ急変部を有しており、その結果、ピッチは、分離部分１７における場合よりも移行部分１９における場合の方が大きくなっている。分離部分１７においては、ピッチが一定である。バッフル８が軸方向に延在しているため、移行部分１９と排出部分１８との間の境界線は、バッフルの軸方向中心点２３にあると考えられる。位置２１は、バッフルの開始点２４よりも幾分下流側にあるため、バッフルの中心点２３よりも半ピッチを僅かに超える距離だけ前に位置している。以上説明したスクリューコンベアにおいて、フライト７のピッチは、フライト７の隣り合う巻回部同士の間に形成された通路２５の軸方向寸法に等しく、また、分離部分１７におけるフライト７のピッチ角は、接線方向に対して実質的に４５度よりも小さい。
【００２７】
図４は、スクリューコンベア３のスクリューが、接線方向に対して実質的に４５度よりも大きいピッチ角を成す３つのフライト７’を分離部分１７に有している実施形態を示している。軸方向位置２１’で、ピッチが変化して、ピッチ角が４５度の方向に変化し、これにより、公称搬送速度が増大する。
【００２８】
位置２１’においては、各フライト７’からバッフル部材８’が延びている。上記バッフル部材は、移行部分１９および排出部分１８におけるフライト７’よりもピッチが大きい巻回部の一部として延びているが、同じ回転方向では、バッフル部材８’がフライト７’の下流側の面２６からその隣のフライト７’の上流側の面２７へと延びるようになっている。図４に示される実施形態において、バッフル部材８’は、分離部分におけるフライト７’と同じピッチを有しているが、そうである必要はない。
【００２９】
バッフル部材８’は、位置２１’から延びているとともに、９０度（軸方向）よりも小さいピッチを有しており、移行部分１９と排出部分１８との間の境界線は、バッフル部材の軸方向中心点２３にあると考えられる。また、公称搬送速度に関する急変部は、移行部分における２つの隣り合うフライト７’間の通路２５の軸方向長さの半分よりも大きい長さに対応する、移行部分の上流側のフライトの１／６（１／２×１／３（３＝フライトの数））を超えた位置に生じる。
【００３０】
スクリューコンベアを有する本発明に係る遠心分離機は、以下のように動作する。
【００３１】
分離される材料、例えばスラッジ水溶液が、注入口６を通じて、分離チャンバ内に導入される。スラッジは、スクリュー巻回部のフライト７によって形成された通路２５、あるいは、フライト７’によって形成された通路２５を通じて、図中左側へと流れる。その途中、図１に示されるように、重い相すなわちスラッジが沈殿する。
【００３２】
スクリューコンベア３は、ボウル２に対するその回転により、沈殿したスラッジを図中右側（下流側方向）へと引き寄せる。スラッジは、軸方向位置２１に至るまで分離部分１５内で圧縮される。この時点で、スラッジは、凝集性の比較的乾燥したケーキを形成する。
【００３３】
スラッジは、この位置２１から、フライト７またはフライト７’のピッチの変化により加速される。図２の実施形態において、位置２１は、スクリュー巻回部７とバッフル８との交点２２よりも約２／３回転手前に位置されており、これは、位置２１とスクリュー巻回部のピッチの２／３の点２２との間の軸方向距離すなわちこの点における通路の軸方向寸法に対応している。図３および図４の実施形態において、位置２１は、バッフル８またはバッフル８’の軸方向中心点２３から上流側に、通路２５の軸方向寸法の１／２倍を僅かに超えた位置にある。このようにすると、増大された速度でバッフルの全周に沿ってスラッジを運ぶため、搬送速度の変化点がバッフル８，８’から十分に離れて位置される。
【００３４】
バッフル８の外周とボウル２の内壁との間の空間は、点２１におけるスラッジの厚さよりも小さい。移行部分１９での増大された速度は、この差をある程度補償する。しかしながら、この補償は、１００％を若干下回る。これは、１００％以上補償すると、スラッジケーキが複数の部分に割れてしまう可能性があり、その結果、バッフル８の下方で及びバッフル８を超えて、軽い相のブレークスルーがもたらされるというリスクを伴う場合があるからである。
【００３５】
また、増大された速度は、排出部分１８におけるボウル２の円錐部分の減少された断面積も補償する。
【００３６】
以上、フライトの数、ピッチ角、バッフルのタイプの組み合わせが異なる本発明に係るスクリューコンベア３の様々な実施形態を説明してきたが、特にフライトのピッチ角およびバッフルのタイプを本発明の範囲内で任意に組み合わせても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】環状のバッフルディスクを有するスクリューコンベアが設けられたボウルを備える既知のデカンタ遠心分離機の長手方向断面図を幾分概略的に示している。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるスクリューコンベアを示している。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるスクリューコンベアを示している。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるスクリューコンベアを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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