(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出システムを有する遠心分離機において、軸の周りに回転するボウル（１）を備え、前記ボウルが一定の領域を取り囲むボウル壁（１８）によって画定され、前記ボウル壁（１８）は隔室（１９）を有し、前記吐出システムが前記ボウル壁（１８）の一部分を占める少なくとも１つの収集チャンバ（２）を備え、各収集チャンバの正面に、少なくとも１つのポート（３）が前記ボウル壁（１８）を介して位置する、遠心分離機であって、前記吐出システムが、各ポート（３）とそれぞれの収集チャンバ（２）との間にある前記ボウル壁（１８）の前記隔室（１９）内で所定方向に変位可能なピストン（５）と、前記ピストン（５）を前記所定方向に変位させる定置式変位装置（１７）と、を備え、各ピストンが、中実区画と、横孔（１６）と、を備え、前記ポートが前記収集チャンバに対して前記所定方向にずらして配置され、前記ピストンが前記変位装置によって前記所定方向に変位されることにより、前記横孔が前記ポートの正面と前記収集チャンバの正面に交互に配置されることを特徴とする、遠心分離機。
【請求項２】
前記変位装置が、前記ピストン（５）が支持される、前記ボウル（１）と同軸のリング（４）と、前記軸に沿って変位可能な少なくとも１つのアクチュエータ（１７）とを備え、前記リング（４）が、ベアリング（８）を使用するリンク、または磁力の反発（９、１０）によって、前記アクチュエータまたは前記ピストンに連結されることを特徴とする、請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記ピストンが、前記ボウル（１）の前記ボウル壁（１８）の内部に含まれるばね（１４）によって、前記リング（４）に向かって付勢されることを特徴とする、請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記収集チャンバ（２）が、前記ポート（３）に向かってテーパになっている区画を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記収集チャンバが、前記ボウル壁（１８）に凹設されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記ピストン（５）が、前記ボウル（１）に装着されるモジュール（２４）に属し、前記モジュール（２４）が、前記ボウル壁（１８）の一部分をさらに含んでいることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、改良型吐出システムを有する遠心分離機である。
【０００２】
本発明は、この種の任意の遠心分離機、特に二相遠心沈降を行う遠心分離機を大幅に強化しうる。二相遠心沈降では、まず、二相のうちの一方が収集チャンバ内へと方向付けられる。この相は流体のことも、これに対しあるいは、圧密された準固体状のこともありうる。処理混合物は、例えば液体−固体や液体−液体、固体−気体などでありうる。
【背景技術】
【０００３】
いくつかの遠心分離機は、各相を、かかる相の１つが固体状であっても絶えず取り出すことによって、連続運転が可能になる点で有利である。この場合、残留液体を高い比率で含んでいるその固体相は、流動可能な準流体の挙動を示すペースト／スラリ濃度を有する。したがって、その「固形物」の生成は、収集チャンバを取り外すまたは開くために遠心分離機を停止せずとも可能であり、連続供給も行われうる。特許文献１に記載の新型の遠心分離機は、高度に脱水された固形物（＜２０％残留液体）を生成するように設計がなされた。本発明はこの機器を、それ以外の設計を上述と同様に取り入れることが可能ながら、高度に脱水された高密度の圧密固形物を生成できるように改良しうる。その主な利点とは、準固体状で圧密された濃度を有する相の取り出しを、自在に制御または停止することが可能になるところである。取り出し速度が制御され、調節可能になっている。それによって、遠心分離機に供給する混合物の組成の変動に依存せずに、取り出す材料の濃度または組成の維持が可能になる。従来技術の回転ボウル式遠心分離機では、この維持ができない。従来技術の遠心分離機では、取り出しがあると、開閉されうるポートを介して、または手動トリガによってそれを行うが、その取り出しをある状態から別の状態に移行させるには、一般に遠心分離機を停止させる必要がある。別の設計で、回転継手を介した外部ポンプからの油圧によってポートが制御され、その加圧流体がボウルの回転軸を通過するものもあるが、この、ポートの開閉を制御する設計は、制御流体を追加する必要があるため実用的ではない。この設計では、回転ボウルから出力される流れの特性と油圧切換システムの慣性が定まらないため、吐出される生成物の濃度または流量を都合良く調節できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】仏国特許出願公開第１２５６２７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、取り出される生成物の特性を制御することであり、詳細には流量を制御することによって、必要に応じて強力に脱水された、高密度の圧密相の取り出しを可能にすることである。これは、軽相の取り出し過ぎを防ぐのに役立ち、軽相から十分に分離されることから、圧密相のみを取り出すことにも役立つ。本発明の別の目的は、その単純さを特徴とする制御システムによって、上述の目的を実現することである。この制御システムは、保守をほとんど必要とせず、長期間にわたって非常に優秀な機械的強度を有し、そして、反応時間が非常に短いことで恩恵を受ける。このシステムは、回転速度が高速になる遠心分離ボウルを備えなければならないが、遠心沈降が行われる回転ボウルの密閉性を損なってはならない。
【０００６】
最後の目的は、遠心分離機の流体力学を乱さない取り出しシステムを提案することである。周辺の部分でピストンを介して固形物を取り出すことによって、ボウル領域内における固体−液体の界面を変化させない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって一般的な形では、本発明は、吐出システムを有する遠心分離機において、軸の周りを回転するボウルを備え、上記ボウルが一定の領域を取り囲む外壁によって画定され、上記吐出システムが上記ボウル領域の一部分を占める少なくとも１つの収集チャンバを備え、各収集チャンバの正面に、少なくとも１つの孔が上記ボウル壁を介して位置する、遠心分離機に関し、上記吐出システムが、各ポートとそれぞれの収集チャンバとの間にある上記ボウル壁の空洞内で変位可能なピストンと、上記ピストンを変位させる定置式装置とを備え、各ピストンが中実の区画と横孔を備え、上記ポートが上記収集チャンバに対して斜めに（すなわち、ずらして）配置され、上記横孔が、上記変位装置によって、上記ポートの正面と上記収集チャンバの正面に交互に配置されることを特徴とする。
【０００８】
上記ポートが上記収集チャンバに対して斜めに配置され、上記横孔が上記ポートの正面と上記収集チャンバの正面に交互に配置されると、このピストンの位置の切り換えによって、横孔の充填とその後の吐出が可能になる。その結果ピストンの繰り返される往復運動により、非連続的な吐出が行われる。したがって、ピストンの往復運動ごとに一定の体積の材料が吐出されるため、取り出し速度は、ポートの開時間ではなく、ピストンの往復運動の数によって決まる。開口面積が完全に分かっており、その後閉動作が完全に行われると、可動ピストンを備える上記システムによって優れた流量制御が可能になる。このピストンは、ボウルの周囲に分散配置された開口部に関連付けられ、ボウルに取り付けられる。上記変位装置は通常、機械式、あるいは磁気浮上式であり、その変位量はやはり非常に信頼性が高く、正確である。
【０００９】
上記固形物除去システムはまた、ボウル壁に適合された、ここで示したものと異なるパターンを有する器具によって装着される装置にしうる。
【００１０】
ピストンは、固形物を除去するために、収集チャンバと吐出ポートの間を、平行移動、または平行移動および回転移動、または単に回転移動によって移動しうる。
【００１１】
以上のように取り出し速度または吐出速度を制御することによって、取り出される相は、収集チャンバ内で形成され、軽相から分離されて初めて、取り出されうる。したがって、ボウル内に導入される混合物の組成が変動する可能性があるにもかかわらず、取り出される生成物の組成および圧密度は維持されうる。取り出しは一般に、かなり規則的で、疑似的に連続しており、通常、連続供給の維持と、遠心分離機の連続運転とに整合している。
【００１２】
重要な一実施形態によると、上記変位装置は、上記ピストンが支持される、上記ボウルと同軸のリングと、上記軸に沿って変位可能な少なくとも１つのアクチュエータとを備える。上記リングは、ベアリングのリンクによって、または磁力の反発を使用して、上記アクチュエータまたは上記ピストンに連結される。このシステムの重要な点は、上記回転装置内に組み込まれるピストンの制御によって、機械的摩耗が完全にまたはほとんどなくなるということである。このピストンの制御は、ベアリングまたは磁力の反発と、ボウルと共に回転するまたはしない連結用のリングを用いて、直接的または間接的に固定されたアクチュエータによって、上記リングに非常に小さな摩擦をかけて、さらには摩擦をかけないで行われる。
【００１３】
上記システムは、単独のピストン、または任意の数のピストンを含みうるが、これらのピストンは、それと同じ数の吐出ポートと関連付けられる。上記ピストンは、有利には、ボウル壁に含まれるばねまたは他の任意の機構によって、リングに向かって付勢されうる。
【００１４】
上記収集チャンバは、様々な形状を有し、特に上記ポートに向かってテーパになっており、したがって形状が収束する区画を有しうる。上記変位装置は、リングが存在する場合、そのリングに対して良好で均一な支持を実現するために、変位可能なアクチュエータ群の輪をボウルの可動軸に沿って備えうる。
【００１５】
次に本発明について以下の図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】遠心分離機の全体図である。
【図２】リング支持装置の代替実施形態の図である。
【図３】ポートを開閉するための装置の図である。
【図４】ピストンの図である。
【図５】吐出チャンバと収集チャンバの図である。
【図６】吐出状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に、本発明を備える回転遠心分離機が略図で示されている。上記遠心分離機は、垂直軸の周りに回転する回転ボウル１を備え、そこで流体、ペースト、スラリまたは準固体の重相が遠心分離にかけられ、従来の手段によって下向きに押し流される。この従来の手段には、ボウル１の底部中心に向かって広くなっている円錐形のプレートや、特に特許文献１にある、ボウル壁の内部にセットされた螺旋状のブレードなどがある。収集チャンバ２がボウル１の底部に配置され、それぞれ吐出ポート３を介して外部と連通する。リング４がボウル１の下に配置され、ロッド１１によってピストン５を作動させる。ピストン５（下記に詳細に示す）はそれぞれ、収集チャンバ２と関連付けられる。収集チャンバ２は、ボウル１の周りの同じ高さのところに複数存在しうるが、ここではかかるチャンバが１つだけ示されている。リング４はボウル１と共に回転駆動され、つまりボウル１に固定されている。定置式アクチュエータ１７が、ボウル１を駆動するためのシステム７の周りに、ベアリング８（水平軸ローラ）を介して地面に固定され、垂直運動をリング４に伝達し、それによってピストン５の変位が可能になる。あるいは、図２に示されているように、おそらくより好ましくは、各アクチュエータ１７のロッドが、非接触の摩擦のない反発力を印加するために、永久磁石９と、永久磁石１０の層を有するリング４の下面とを備えうる。あるいは、永久磁石９は、リング４の下に存在する、アクチュエータ１７に固定された、第２のリング（ここでは図示せず）上に配置されうる。
【００１８】
図３は、上記装置のピストン５、リング４およびアクチュエータ１７を分離して示した図である。ピストン５は、リング４に固定されたロッド１１によって支持される本体１２と、本体１２の上に位置する上側ロッド１３を有し、その上側ロッド１３に例えばばね１４が嵌められうる。このばねはピストン５を下向きに押し動かし、したがってリング４との接触を維持する。図４ではっきり分かるように、上側ロッド１３はまた、平坦部１５を担持している。これは、上側ロッド１３を定められた向きに保持するためである（ピストン５の平行移動については、ピストンとその変位の他の実施形態も可能である）。本体１２は、横孔１６が横断しているものの、それ以外は完全な断面を有する。本体１２はまた、孔１６の両側に２つずつ、４つの、シール２２を受けるための溝２３を備える。他の密封構造も可能である。
【００１９】
図５を参照すると、収集チャンバ２が、ボウル１の壁１８の厚みの中に形成されている。この場合の収集チャンバ２の形状は、円錐形で、外側に向かって収束している。収集チャンバ２は、ピストン５を受ける円筒形の隔室１９へと通じている（ピストン５は１つだけ示されている）。隔室１９の上にある縁２０が、平坦部１５を支えにし、ピストン５の回転を防止すると同時に、ばね１４を圧縮する。吐出ポート３が隔室１９と外部の間に延びている。隔室１９にある収集チャンバ２の開口２１は、高さが吐出ポート３より下にある。好ましくは、ピストン５およびその周辺すなわち壁１８の一部分を含んだシステムが、取り外し可能であり、ボウル１の残りの部分に装着されるモジュール２４に属する。モジュール２４は任意選択で、ねじ込むことによってボウルに組み込まれ、密閉性を確保するために、シール２５が収集チャンバ２の周りの連結部に配置される。この装着モジュールによって、ピストン５の交換が可能になる。この交換は例えば、吐出相の新たな組成が、異なる流体力学特性を有すると、必要になることがある。
【００２０】
上記装置は、ピストン５の主要位置を２つ有する。
図５に示されている、主要位置の第１の位置では、孔１６が、収集チャンバ２の開口２１を延ばし、したがってその開口２１と同様に、ボウル１で遠心分離された重相で満たされる一方、その重相がピストン５の本体１２の周りに入り込むのを、溝２３内にあるシール２２が防止する。シール２２の中実区画が吐出ポート３を遮断する。このとき、ピストン５は隔室１９の下縁６に支持され、リング４に対するピストン５の支持（ロッド１１による）は一時的に中断される。
図６に示されている、もう一方の主要位置では、アクチュエータ１７が延びることによって、リング４とピストン５が持ち上げられ、孔１６が吐出ポート３の延長部分になる。孔１６の内容物が遠心力によって外部に向かって放出され、そこで収集される。ただし収集チャンバ２は、本体１２の中実区画によって遮断されている。したがって、ピストン５のこの反転運動によって、孔１６の容積と等しい正確な除去材料吐出量で、孔１６の充填と吐出が交互に行われる。吐出は、固形物を放出する遠心場の強力な作用によって可能になる。こうして、孔１６によって、命令ごとに材料の吐出体積を決定する吐出チャンバが形成される。
【００２１】
リング４は回転不能であってもよい。ベアリング８または永久磁石９が、ピストン５によって担持されるか、リング４と平行な第２のリングにやはり配置される。１つの中間部品を変位させることによって、各ポート３の開閉を上記ベアリングまたは永久磁石で制御しうる。このベアリングまたは永久磁石はまた、平行移動ではなく、回転移動させられうる。その欠点にもかかわらず、機械式作動ではなく油圧式作動が可能であるはずである。孔１６は、中心穴を形成するのではなく、ピストン５または中間部品の、端面または側面の切欠きによって形成されうる。本発明は、固形物を脱水かつ／または流体を清澄化するための、円筒ボウル搭載型や水平スクリュー付きなどの遠心分離を行う任意の回転遠心分離機に適用されうる。
【符号の説明】
【００２２】
１  回転ボウル
２  収集チャンバ
３  吐出ポート
４  リング
５  ピストン
６  隔室１９の下縁
７  システム
８  ベアリング
９  永久磁石
１０  永久磁石
１１  ピストン５のロッド
１２  ピストン５の本体
１３  ピストン５の上側ロッド
１４  ばね
１５  ピストン５の平坦部
１６  ピストン５横孔
１７  アクチュエータ
１８  ボウル１の壁
１９  隔室
２１  収集チャンバ２の開口
２２  シール
２３  溝
２４  モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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