(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形および／または半固形物体（４１）を液体（４０）から除去する装置にして、該装置が、ネジ刃（３３）により形成され、その軸線（３２）回りに回転し、水平面と角度（α）をなす通路（７）内に置かれたヘリックス（３）を有し、また、ヘリックスをその軸線回りに回転させる駆動手段（３０）を有し、前記通路（７）を形成する第１容器と、装置の下方領域（３５）において第１容器を取り囲み、周囲環境からほぼ分離された空所を形成している第２容器とを有しており；前記空所が第１容器の壁（１７）と第２容器の壁（２７）との間に置かれた第１空間（２６）を有しており；第１容器（１）が、固形および／または半固形の物体を含む液体を供給する入口（１３）を有しており；第１容器（１）の壁（１７）が、第１容器から第１容器（１）と第２容器（２）との間の空間（２６）へと液体を通過させる孔（１５）を備えており；前記孔（１５）の寸法が、液体が該孔を通り流れるとき、液体によって第１容器の壁（１７）の内部へと輸送される固形および／または半固形の粒子（４１）を分離させるように決められており；ヘリックス（３）が、その回転時に、前記分離された固形および／または半固形の物体を通路の長手方向に移動させるように設けられており；第１、第２容器の壁（１７，２７）の間の空間（２６）が、液体の出口（２４）に連結されており；液体から分離された物体のための排出開口（１４）が第１容器（１）の上方領域（１１）に置かれている装置において、
排出開口（１４）に関連して、排出開口の開閉を制御する機械的衝接器（５０）が設けられており；コンベヤヘリックス（３）が排出開口（１４）から距離を置いて終結し、コンベヤヘリックス（３）の端部（３４）と内側容器の上方端壁との間にヘリックス無し領域を（１６）を形成しており；該ヘリックス無し領域が、コンベヤヘリックス端部と排出開口（１４）との間に、ケーシングが液体を通す孔（１５）を備えている部分を有し、前記ヘリックスが、ヘリックス回転時に、第１容器の壁（１７）に蓄積された物質を解放させるスクレイパー手段（３６）を備え、前記機械的衝接器（５０）が排出開口（１４）に置かれた少なくとも１個のハッチ（５０）を有しており；ヘリックス無し領域に蓄積された物質が内部からハッチに加える力を検知するための装置、または、発動機（３０）に供給される電流強度またはパワーを計測するための装置が設けられており；計測された力、電流強度、パワー等の大きさに基づき、ハッチを閉位置から、または、閉位置へと移動させる駆動装置が設けられ、ヘリックス（３）の上端（３４）と排出開口（１４）との間の距離が、少なくともヘリックスの外径の半分である；ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の装置において、第１容器の上方領域（１１）に、ヘリックス（３）を回転させるため発動機（３０）に連結された機械的駆動軸（１８）が設けられており；該機械的軸（１８）が、ヘリックス（３）の上端（３４）に少なくとも螺旋の半旋回分だけ延び込んでいることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載の装置において、１個の羽根（５１）が排出開口（１４）の領域において機械的駆動軸（１８）に固定されており；該羽根が前記機械的軸からほぼ半径方向に突出する装置を形成している；ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項〜第３項の何れか１項に記載の装置において、第１容器（１）が、計算上の最高液体レベルの上方領域に、第１容器の壁（１７）の内部に向け液体ジェットを放射するノズル（５２）を有していることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項〜第４項の何れか１項に記載の装置において、発動機（３０）が、制御された時間間隔をおいて、ヘリックスを、蓄積された物質を排出開口（１４）に向けて移動させる方向と反対の方向に回転させるようにされていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求の範囲第１項〜第５項の何れか１項に記載の装置において、レベルセンサ（５３）が、液体が所定の液体レベルに達したとき、遮断弁（２５）を開閉するために設けられていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、請求の範囲独立項の前文に述べたような、固形物体および／または粒子を液体からスクリーンする（篩にかける）装置に関する。
例えば、自治体の廃水処理プラント、製紙工業のようなプロセス工業、食品工業等においては、固形および半固形物体や不純物を水または他の液体からスクリーンする必要がある。また、続く処理を容易にするため、分離された物体内の液体含有量を減少させることも必要である。物体に対して次になされる処理に依存して、次の処理の前に物体の乾燥度に対して種々の要求がなされる。通常２０％以上、実際には３０％以上の全固形物が要求され、さらに、所定の時期における適切な物体成分に応じて堆積された物体の乾燥度を簡単に制御し得る必要がある。
先行技術においては、ただ１個の装置で上記要求を満たすことは不可能である。
また例えば、廃水処理プラントの機械的清浄化段階において分離された固形物質（グリッドスクリーニング）に関しては、これら物質が、塵埃処理地に堆積される前に、生物学的物質を最大限付着させていないことが必要である。この要求を満たすため、近年新しいタイプの装置が開発されて来た。
ＰＣＴ出願ＷＯ９５／１９２１２は、処理容器１２と、スクリーニング開口を備えコンベヤスクリュウを取り囲むケーシングをもつ傾斜コンベヤ４２とを有する装置を開示している。コンベヤは上方領域に排出開口を有している。排出開口は、スクリーニングがコンベヤに供給される区画におけるケーシング断面より小さいケーシング断面を有するコンベヤ区画により先行されている。
上記タイプの従来の機器には多くの欠点がある。静止スクリーンおよび回転ドラムスクリーンにおいては、液体のスクリーンだけが行われ、そのため、脱水と恐らく洗浄とのために別の機械が必要になる。ドラムスクリーンは、そのスクリーン面の僅かな部分だけがスクリーンに効果がある。洗浄／スクリーン／脱水を行う新しく開発された組合せ機械は、スクリーン面積が小さく確実に作動せず、例えば、スクリーニングを上方へ輸送することに関し問題があり、さらに、機械から排出される物質の全固形物を制御することが出来ない。機械が扱い難く、嵩張り、エネルギー消費が大きい。さらに、装置から排出されるスクリーニングが好ましくない高い液体含有量を有する。
捕捉されたスクリーニングの脱水と、装置から出される物質の全固形物の制御とを兼ね備えた効率良いスクリーンに対する要求は、従来技術による一個の同じ装置により満たされることは不可能である。添付の独立請求項の特徴記載部分に、これら明確な望みと要求とを満たす技術が画定されている。
所望の洗浄作用をも満たす本発明の好適実施例が添付の従属請求項に開示されている。
以下、本発明を多数の図面に参照して詳細に説明する。
図１は、装置の第一実施例の長手方向断面図、
図１ａは、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図、
図１ｂは、Ａ−Ａ領域における装置の他の実施例を示す、
図２は、固定機械的軸を有しない本発明の第２実施例を示す、
図３は、図１、図２の実施例の装置の上端領域の拡大断面図、
図４は、ブラシを備えたネジ刃の一部断面部分を示す。
本発明の装置は、以下しばしば内側容器１、外側容器２と呼称される第１容器１と第２容器２とを有する。内側容器１は少なくとも部分的に外側容器２により囲まれている。外側容器が装置の下方領域３５においてだけ内側容器を囲んでいる実施例もある。外側容器の壁２７と内側容器の壁１７との間に第１空間２６が形成されている。第１容器の内部空間が参照番号１６を付されている。図示の実施例において発動機３０が装置の上方領域に置かれている。
液体から除去さるべき物体および／または粒子４１を含む液体のための少なくとも１個の入口１３が内側容器１に連結され、物体および／または粒子が除去された液体のための出口２４が第１空間２６に連結されている。通常、出口は遮断弁２５を備えている。
内側容器の下方領域はスクリーンとして、ある実施例においては洗浄区画をもつスクリーンとして設計されている。内側容器の中間部は輸送／予備脱水領域、実施例によっては濯ぎ領域と考えられている。
内側容器の上方領域は、上方へ輸送されたスクリーニングを蓄積、圧縮、排出するための装置として設計されている。スクリーニングが所望の程度圧縮されたとき排出が行われる。
図面は第１容器に連結された２個の入口１３を有する本発明の実施例を示す。下方の入口は洗浄または濯ぎ用の液体を供給するためのものであり、上方の入口はスクリーンまたは洗浄されるべき材料を供給するためのものである。通常、スクリーンだけのためには、一般に第１容器の下方領域に連結された１個の入口１３だけでよい。洗浄作用が求められる実施例においては、入口１３が通常所定の最高液体レベル６ａより上方の領域において第１容器に連結されている。通常、液体の最高許容レベル６ａを検知するために装置５３ａが設けられ、液体の所定最低レベル６ｂを検知するために装置５３ｂが設けられている。
装置５３ａ，５３ｂは、装置から流出する液体流量を調整するために、制御調整装置（図示せず）を用いて入口１３を通る流量を調整し、および／または、遮断弁２５をスイッチするように接合されている。“流量を調整する”という表現は、流量を全開または全閉することも含めて使用される。最も簡単な形態として、最高許容液体レベル６ａを越えていないことを監視する装置が、通常第２容器２上に置かれた溢流放出手段として設計されている。
ヘリックスを構成するネジ刃３３（図１ａ）が内側容器１により形成された通路７内に置かれている。発動機３０がヘリックスをその中心軸線３２回りに回転させる。通路７とヘリックスの中心軸線３２とは水平面５に対し角度αをなしている。通常、内側容器は上方、下方区画においてほぼ円筒形に設計されている。容器の断面はヘリックスの外径に対応し、ヘリックスが回転時に衝接する内側容器の壁１７の部分は、ヘリックスの半径に等しいか、それ以上の曲率半径をもつ曲面をなしている。
上記文章において、ネジ刃という用語は制限的意味で使用されているのではなく、例えば四角形、円錐形、梯形、ピラミッド形等の断面をもつヘリックス体を包含している。ネジ刃と言う用語は２個または２個以上の互いに連結された部分ヘリックスから構成されたものを指すこともある。
内側容器の壁１７は液体を通す孔１５を有する。孔の寸法は、内側容器に供給される液体から分離される固形物体および／または粒子の大きさに適合されている。通常、液体が孔を通過する内側容器の下方領域に配置された孔１５は、スクリーニングが太くされ圧縮された容器上方部分における孔よりも大きい。液体が孔を通るとき、孔を通り移動出来ない物体および／または粒子が内側容器の壁１７に保持される。
上方領域１１においても、内側容器の壁１７は一般に液体を通す孔１５を備えている。内側容器の壁１７が容器全長にわたり孔を備えている実施例もある。孔が内側容器の円筒周辺全体に配置されていることが多い。このような孔の配置は通常、スクリーン面を出来るだけ大きくするために、内側容器の下方部分１０に対して選択される。
ある実施例においては第１容器１の中間部１２に、液体ジェットをヘリックスの中心空所に向けて放射するノズル５２が設けられている。ノズル５２は通常、図１ａに示すように、２個の互いに隔離された列をなして配置されている。ノズルはすべて装置の最高許容液体レベルより上方に位置される。液体を注ぐことにより、回転するヘリックスに付着したスクリーニングが解放され、さらに、解放された物質が液体ジェットにより第１容器の内周面に向けて動かされ、スクリーニングが装置の軸線方向に輸送される。スクリーニングは移動中に揺さぶられるが、それと同時に、液体ジェットがスクリーニングを濯いでいる。
ヘリックス３の回転方向を切り換える手段（図示せず）が設けられている実施例においては一般に、１列のノズル、すなわち、ヘリックスの回転に応じて第１容器の壁１７の駆動側に対して液体ジェットを向けるノズルの列だけが液体ジェットを放射するようにする制御手段が含まれている。“駆動側”という用語は、輸送される物質の大部分がヘリックスの回転に応じて、それに沿って上昇される壁の領域を指している。
図１の実施例においては内側容器内に、装置の下方壁（底壁２９）に固定された静止機械的中心軸１９（以下中心軸と呼ぶ）が置かれている。この軸は空間的に固定され、ヘリックス３の中心空所を貫通している。軸の寸法はヘリックスの内部空所の直径よりも小さい。ある実施例においては、軸が不規則な管として設計されている。軸が、外部リブを備えているか、少なくとも１個の隅をもつ断面を有するような実施例も存在する。ネジ刃３３の半径方向の幅と軸の半径とは、軸が傾斜しているとき、ヘリックスの回転時に重力の作用により、ネジ刃を、内側容器の壁１７に対し、および／または、ネジ刃と内側容器の壁１７との間に存在する物質に対し衝接させるように選択されている。第２機械的軸１８に隣接する領域において、ヘリックスは自由に走行、すなわち、容器の壁や中心軸に衝接することなく走行する。
中心軸は静止摩擦面を形成し、スクリーニングの回転を防止する。それはまた、物質（スクリーニング）がネジ刃の内縁を越えて過ぎることを防止するから、スクリーニングがヘリックスの中心空所を通り洗い落とされることを防止する。かくて、装置の輸送能力が向上される。
ある実施例においては、中心軸１９が洗浄、濯ぎ液体の導管として使用されている。この実施例では、中心軸が中空管として設計され、その周面に液体を通す孔を有している。
中心軸の長さは、螺旋刃が取り付けられている回転駆動軸１８に適合している。螺旋刃は射出開口から距離を置いて終結し、駆動軸１８と装置の上方端壁２８との間にヘリックス無し空間２３が形成されている。駆動軸は排出開口１４（内側容器の壁に設けられている）の領域に、射出領域に蓄積されたスクリーニングに対し半径方向の力を加える手段５１を備えている。円筒形ケーシングの側壁に位置する射出開口は一般に、例えばハッチ５０のような機械的閉鎖装置５０を備えている。本設計を以下詳細に説明する。
図２は、機械的軸を有しない１実施例を示す。
図３は、本発明の１実施例の上方部分を示し、図から明らかなように、静止の第１機械的軸１９が回転第２軸１８に出会っており、第２軸は上方において発動機３０に連結され、下方端において螺旋ネジ３内へ少なくとも螺旋の半旋回分だけ突出して、該ネジに固定されている。ヘリックスの自由端３４が排出開口５０と下記の排出装置５１とから距離をおいて位置されていることが図から明らかであろう。
第２軸１８の回り螺旋ネジの自由端から第１容器の上方端壁までに形成されたヘリックス無し空間２３が、上方に輸送されたスクリーニングの蓄積室を構成している。
内側容器の周面は容器の上方端壁に近い領域に、排出開口を開閉するための調整可能なハッチ５０を通常備えた排出開口１４を有する。回転する第２軸１８は排出開口の領域に、該軸に固定され、蓄積されたスクリーニングに半径方向の力を加える排出装置５１を備えている。
回転第２軸１８に連結された螺旋ネジは排出装置５１から距離を置いて終結している。軸１８回りの排出装置までのヘリックス無し領域の軸線方向の長さは好適には、少なくとも螺旋ネジの直径の半分に等しく、全直径の長さを越えることは稀である。
内側容器の周面は、ヘリックス無しの領域において、この領域におけるスクリーニングの回転を阻止するよらうに不規則であることが好ましい。内側容器の周面は射出開口１４の領域において、ほぼ円形の断面をもつ円筒形であることが好ましい。
排出開口１４は通常射出シュート８０（図１ａ，図１ｂ）を備えている。該シュートは、排出開口１４の一方の側に置かれ、内側容器の断面の接線方向に向いた第１壁８１を有する。排出開口の反対の側に、第１壁に対向する第２壁８２を有する。両壁は、射出シュートの断面がほぼ四角形になるような方向に向いた横方向壁により連結されている。一般に、第１壁と第２壁との間の距離は排出開口１４からの距離が増大するに従い増大している。
排出装置５１は、駆動軸１８に永久的に固定された羽根（vane）５１の形態をしている。羽根の断面は、頂点が駆動軸の中心軸線から離れる方向にある円錐形であることが好ましい。駆動軸が回転するとき、円錐の頂部は内側容器の内面に対して僅かの隙間を置いて走行する。
排出装置５１の断面の結果として、本装置は、排出開口１４の領域内を回転するとき、排出装置に衝接している物質に、射出シュートに向かう方向に力を加える。これは排出開口１４を通る物質の排出を容易にしている。
第２機械的軸１８は、下方をヘリックス３に固定され、上端を発動機３０に連結されている（図１）。発動機は第２機械的軸を回転させ、該軸がヘリックスをその中心軸線３２の回りに回転させる。
図４は、ヘリックス３の柔軟な周縁を形成するドクター（掻き落とし）装置３６を備えたネジ刃３３の１実施例を示す。図示の実施例において、ドクター装置は、内側容器の壁１７に対向する螺旋刃の縁に固定された螺旋ブラシ３６として設計されている。図示の実施例においてブラシ３６は、ネジ刃の外縁に置かれた溝形のブラケット３８内に固定されている。ブラケットとブラシとの寸法は、ブラシの剛毛３７がネジ刃の外縁を過ぎて突出するように決められており、その際、ブラシの自由剛毛端が容器壁１７に最も近いヘリックス部分を形成している。ヘリックスが回転すると、ブラシの剛毛が、少なくともヘリックスの回転の１時期、内側容器の壁１７に衝接する。
図４に示し説明したように、ヘリックスのネジ刃３３は全ての実施例において、中心から離れる方向に向いたヘリックス縁に配置されたブラシ状手段３６を一般に備えている。ブラシ状手段が、壁１７に付着した物質に対するドクター装置を形成している。かかるドクターまたはスクレイパーに対しては他の設計、例えば、柔軟なプラスチック帯、ゴム製のスクレイパー刃等もあり得ることは当業者には明らかであろう。
物体および／または粒子（以下固形物と呼ぶ）を含有する液体が装置の内側容器１に入口１３を通り供給される。液体は、内側容器１から、内側容器の壁１７と外側容器の壁２７との間の空間２６へと流れ出る。液体が孔１５を通るとき、固形物および／または半固形物が液体から濾過され、内側容器の壁１７に残留する。ヘリックスが回転すると、蓄積された固形物が装置の通路７を通り内側容器の上方領域へと移動され、排出開口１４を通り装置外へ排出される。第１容器の壁と第２容器の壁との間の空間２６内の液体は出口２４を通り該空間から取り出される。
通路７内を移動する物体および／または粒子に対して液体ジェットを噴射するノズル５２を有する実施例においては、物体および／または粒子に付着した溶解性の不純物（例えば生物学的不純物）が液体噴射により解放される。液体噴射はまた、物体および／または粒子を内側容器の壁１７に向かって移動させ、螺旋ネジと共に回転することを防止するので、螺旋ネジ３による物体および／または粒子の搬送の効率が向上される。
物質が排出開口１４へ向かって移動されると、ハッチが閉鎖されているときは、物質が蓄積され、閉鎖されたハッチ５０により排出開口を通る物質の排出が阻止されているため物質が圧縮され、内側容器の上方領域（ヘリックス無し領域）に物質プラグが形成される。物質が圧縮されると、物質内に吸収されている液体の量が減少する。液体は、第１容器のプラグが形成される部分の壁に形成された孔１５を通り第１容器から離れる。圧縮の程度が、物質の液体含有量の減少の程度、従って、排出開口１４をを通り排出される物質の固形化の程度を決定する。圧縮の程度はハッチを開放するに要する力により制御される。装置はこの必要な力を調整する制御手段を備えている。
蓄積されたスクリーニングの量が大きくなれば、それだけ、空間に押し込められた物質に働くヘリックスからの力が大きくなり、供給された物質の脱水度が良好になる。スクリーニングの圧縮を増大させることは、駆動軸１８と排出装置５１とに固定されたヘリックス３を回転させるトルクを増大させることを意味する。ハッチの開閉およびスクリーニングの液体含有量または圧縮程度を自動的に調整制御することが、排出開口１４のハッチ５０にプリテンションを、例えば機械的または空力的に加えることにより達成される。
本装置の第１実施例においては、圧縮の程度が、開閉されるハッチに物質により加えられる全体の力を調整する（例えば、バネのプリテンションを変更することにより）ことによりセットされている。
第２実施例においては、圧縮の程度が、ヘリックスを回転させる駆動力が所定の値（通常電流の強さが計測される）を越えたとき、ある装置（例えば、油圧ピストン、空力ラム、電磁装置等）がハッチを開閉するようにすることにより調整されている。
全ての実施例において、前記設定値従って圧縮の程度を、圧縮される物質の特性と、要求された固形化の程度とに適合させることは、装置の操作進行中においても簡単である。圧縮の程度を調整することにより、形成されたプラグ状の物質、従って、排出開口１４を通り排出される物質の所望の全固形物が達成される。２０％以上、通常２５％の全固形物が大部分の物質に対して達成される。正常に生じる繊維スクリーニングにおいて、全固形物は３５％を越えるであろう。
プラグを排出装置へと移動させるに要する力が、装置から排出される物質の全固形物を決める。力が増大すれば、圧縮の程度、従って、装置から排出される物質の全固形物が増大する。
螺旋ネジの端部と回転排出装置５１との間のヘリックス無し領域に、ほぼ静止の物質プラグが形成され、該プラグは、例えば多角形断面の壁のような丸くない取り囲み周壁の形状により回転を阻止されている。前進する物質プラグと出会った回転排出装置の縁が、物質をプラグから削り落とし、最終的に分割された回転スクリーニングの蓄積された収集物が排出装置領域に形成される。排出装置のハッチが開放されると、スクリーニングが速やかに本領域から排除され、静止プラグはそのまま残る。スクリーニングの粉砕または細分割は焼却の際有利である。スクリーニングの迅速な排出は、発動機に供給されるパワーを顕著に減少させる。ある実施例においては、ハッチの動きは発動機に供給されるパワー出力に基づいて制御されている。これは電流強度を計測することにより非常に簡単に実行される。
第１実施例においては、物質圧縮の程度は、ハッチ開放のため物質がハッチに加える力をセットすることにより（例えば、バネのプリテンションを変更することにより）調整されている。第２実施例においては、圧縮の程度は、ハッチを開放する装置（油圧ピストン、空力ラム等）が、ヘリックスを回転させるパワー出力が所定の値（通常電流強度が計測される）を越えたとき作動するようにセットされている。計測された電流強度に基づいてハッチの位置を制御することは、第１容器のヘリックス無し領域に蓄積された物質の量が増加したとき、ヘリックスを回転させるために要するトルクが高くなるから、合理的である。物質がハッチを通り排出され、ハッチに対する物質の圧力が減少したとき、ハッチはバネ力または上記ピストンまたはラムにより始発位置へ戻される。全ての実施例において、これら調整従って圧縮の程度を、圧縮されるべき物質の特性に応じて達成させることは、装置運転中においても簡単である。圧縮の程度を調整することにより、所望の全固形物がプラグ状の物質、従って、排出開口１４を通り排出される物質に対して達成される。
上述したように、収集された物質が通路７の上方領域へ移動され、その際ハッチ５０が閉じていると、ヘリックス無し空間２３内に物質のプラグが次第に形成される。プラグの長さは一般に外側螺旋半径の４分の１を越え、その約半分であることが多い。液体からの圧縮の主要部分はヘリックスが物質をプラグに対し押し付けるとき生じる。これは、ヘリックス３の上方端３４の両側に位置する比較的制限された第１容器の部分において生じる。この部分の長さは少なくともヘリックス３の外径の半分である。圧縮の程度従って排出開口１４を通る物質の全固形物は、ハッチが開かれる前にハッチが物質に加える力の大きさにより決まる。
以下、供給されたスクリーニングの洗浄／濯ぎが行われる装置の１実施例の作用につき説明する。
遮断弁２５が閉鎖され、所定の最大レベルまで液体が装置に供給される。スクリーニングは、好適には上記最大レベルの丁度上方に位置する供給開口１３を通り導入される。ヘリックスが繰り返し逆転され、クリーニングが装置の下方領域において液体内を上方および下方に交互に動かされ、そこで揺さぶられ捏ねられる。所定の時間の後、ヘリックスの回転が中断され、ついで弁２５が開かれ、液体が空にされる。要すればこの操作が多数回繰り返される。その後、装置は液体を除去され、内側容器の壁に蓄積した物質がヘリックスにより装置の上方領域へと移動される。通常、濯ぎはノズル５２を用いて加えられる濯ぎ液体を使用して実行される。装置の上方領域において物質が圧縮され、上述したような態様で排出される。上記詳細な説明は、本発明の限られた数の実施例についてだけ述べられたが、本発明が添付の請求の範囲から逸脱することなく多数の実施例を包含していることは当業者には容易に理解できよう。
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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