(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材からなる回転ドラム内に磁石を外周面の所要位置に配置した内筒を内蔵し、回転ドラムに当接する絞りローラーとスクレパーを備えた構成からなる磁気分離装置において、回転ドラム表面の全部又は所要部が所要深さで磁性体化され、ステンレス鋼からなる回転ドラム表面の組織をフェライト化した磁性体層を設けた回転ドラム型磁気分離装置。
【請求項２】
請求項１において、絞りローラーの両端部に周方向の溝部をそれぞれ少なくとも１本有する回転ドラム型磁気分離装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、スクレパーが所要寸法、形状の孔を多数配列した板材からなる回転ドラム型磁気分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クーラント液より微細スラッジを効率よく回収するとともにスラッジの液切れを向上させた回転ドラム型磁気分離装置に係り、回転ドラム表面の所要深さの表層部を磁性体化して搬送能力を向上させ、スラッジの分離搬送不良の発生を低減し、また、絞りローラーに周方向の溝部を設けて、ローラー両端部の液濡れを低減し、さらにパンチングメタルをスクレパーに用いて液切れを向上させ、分離搬送能力並びに固液分離効率に優れた回転ドラム型磁気分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料、特に鉄鋼材料などの磁性材料の切削加工、研削加工に際し、クーラント液とともに排出される切削屑や切粉は、通常、液分と切削屑や切粉に分離回収される。切削屑や切粉の形状に応じて種々の磁気選別装置が提案されている。例えば、スラッジと呼ばれる切粉は粉状で容易に集合して液分を含みやすく、分離回収が困難であるため、微細スラッジの分離回収能とともに液切れ性に優れた装置が要求されている。すなわち、通常のスラッジの分離に適した構成として実用化されている回転ドラム型磁気分離装置では、微細スラッジの分離回収が困難でその改良が求められている。
【０００３】
図１に示す回転ドラム型磁気分離装置は、箱型の本体１内にはクーラント液の液溜め部２が設けられ、これを２分するごとく回転ドラム３が中央部に水平に軸支配置されている。回転ドラム３はステンレス鋼などの非磁性材からなる円筒体で、外周面に磁石４を配置した内筒５を内部に同軸固定してある。内筒５の磁石４は回転ドラム３の外周面に所要の磁束を作用させるように適宜磁極が配置される。
【０００４】
回転ドラム３へ磁力を作用させる範囲は、ドラム外径やスクレパー７の配置位置などに応じて種々の構成が採用できるが、図示の構成においては、回転ドラム３の液溜め部２に浸漬する部分から頂上部までの外周の３／４部分に、その外周部に吸着力が及ぶように内筒５に磁石４が配置され、残り１／４部分は内筒５に磁石がなく磁力が作用しないように構成され、液溜め部２底で回転ドラム３外周面に吸着されたスラッジは当該ドラム３の回転により、回転ドラム３の頂上部まで搬送され、頂上部を過ぎると吸着力から開放され、回転ドラム３表面に当接する板状のスクレパー７にてスラッジが掻きとられて回収される。
【０００５】
回転ドラム３の頂上部近くには絞りローラー６が配置され、所定の押圧力で外周面に当接することで回転ドラム３表面に吸着されているスラッジに含まれる液分を搾り取るように構成してある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の磁石内筒を回転ドラム内に内蔵する構造の磁気分離装置において、スラッジが搬送される機構は、磁石がスラッジを吸着する力に比べて、スラッジと外筒表面の摩擦力が打ち勝ってスラッジが搬送されると考えられる。回転ドラム表面の面粗度が良くなりすぎるとスラッジの搬送能力が低下し、面粗度が悪くなると液切れ低下する傾向にあり、搬送能力と液切れのバランスを取るため、面粗度はスラッジ形状との相関関係より所定の範囲がある。
【０００７】
また、搬送不良は、当該分離装置に流入する際に既にスラッジが塊状、綿状に集合している場合、あるいはスラッジ自体の寸法が大きすぎる場合、また微細なスラッジが塊状、綿状に集合する場合などに発生しやすく、かかる搬送不良を解消するには、スラッジと外筒表面の摩擦力を上げるか、吸着力を上げることが考えられる。しかし上述の面粗度には最適範囲があり、吸着力の向上は磁石の増量又は高性能化できるが、両者のバランスが要求される。
【０００８】
一方、スクレパーは回転ドラムに全面接触しており、スラッジを掻きとるとともにドラム表面の液分も掻きとり、液分が含まれたスラッジとなる問題があった。また、絞りローラーはその両端部は絞り効率が悪く表面が濡れた状態となり易く、この部分の液はスクレパー部分でスラッジに吸い取られてしまい、分離したスラッジの液切れが悪くなる要因となる問題があった。
【０００９】
この発明は、上述した従来の回転ドラム型磁気分離装置の問題点を解消することを目的とし、分離装置への流入時あるいは流入後に微細なスラッジが塊状、綿状に集合する場合などに発生する搬送不良を解消でき、微細なスラッジの分離回収能に優れるとともに、優れた液切れが持続可能な構成からなる回転ドラム型磁気分離装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者は、搬送不良の解消を目的に回転ドラムの構成について種々検討した結果、例えば、非磁性材からなる回転ドラム表面の所要深さのみ、その組織をフェライト化、マルテンサイト化することにより、スラッジには磁石の磁力による吸着力以外に、磁石により一時的に磁石化する回転ドラム表面からの吸着力が作用し、回転ドラム表面の摩擦力に対向して搬送力が向上すること、すなわち、スラッジと回転ドラム表面の摩擦力は、回転ドラム表面に発生する吸着力の分だけ大きくなり、磁石のスラッジを吸着する力を上回り、搬送不良を低減できることを知見した。
【００１１】
また、発明者は、液切れの向上を目的にスクレパーと絞りローラーの構成について種々検討した結果、スクレパーが回転ドラムに全面接触しているのを例えば、所要の内径の孔が配列した孔空き板、いわゆるパンチングプレートを用いてスクレパーを構成し、接触面積を減少させて掻きとる液分を分離させるようにすると、液切れの向上が可能であること知見した。
【００１２】
さらに、発明者は、絞りローラーの両端部表面が濡れた状態の改善を目的に種々検討した結果、絞りローラーの両端部に溝部、スリットを入れてやることで、液濡れ部分が生じる幅を制御でき、ローラーの押圧力や回転数、液の種類に応じて端面よりの液濡れ部分幅を、スリットの幅、深さ、本数、間隔を適宜選定して制御できることを知見し、この発明を完成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明は、回転ドラム表面の所要深さだけ磁性体化させて、磁石からの磁気吸着力以外に、ドラム表面からの吸着力をスラッジに作用させて、スラッジと回転ドラム表面の摩擦力はドラム表面からの吸着力分だけ大きくなり、磁石ドラムからの吸着力を上回り、搬送不良を低減することを特徴とする。
【００１４】
この発明において、回転ドラム表面の所要深さだけ磁性体化する手段は、フェライト化処理またはマルテンサイト化処理する改質処理、例えば窒化熱処理などの他、フェライトなどの磁性体シートを貼着あるいは挟み込むことが可能で、回転ドラム表面の全部あるいは所要部のみ、あるいは所要パターンで設けることが可能である。磁性体層の厚みは、１０μｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは２０μｍ〜８０μｍである。
【００１５】
上記の改質処理のうち、窒化熱処理条件としては、被処理材質に応じて適宜選定されるが、窒素含有雰囲気で、３００℃〜７００℃、３０分〜２４時間保持する処理が好ましい。
【００１６】
この発明において、絞りローラーの両端部に周方向の溝部をそれぞれ少なくとも１本設けた構成とするのは、絞りローラーの構造上、その両端部は押圧力が作用し難く絞り効率が悪いためであり、ここに所要幅、深さの溝部を周方向に単数又は複数設けることにより液分は溝部に入り回転とともに排出され、液濡れが低減される。ローラーの押圧力や回転数、液の種類に応じて端面よりの液濡れ部分幅を、スリットの幅、深さ、本数、間隔を適宜選定して制御できるが、例えば、ローラー外径が７０〜１３０ｍｍの場合、スリット幅は０．１ｍｍ程度、深さは５〜１５ｍｍで、５ｍｍ程度の間隔で配置するのが好ましい。
【００１７】
この発明において、スクレパーに所要内径の孔を多数配列した板材を使用することにより、板材に配列した孔より液分を排出して、掻きとったスラッジに液分が戻らないようにする。孔の形状と寸法並びに配列方法はスラッジの寸法形状、液種などに応じて適宜選定するが、例えば、内径０．５ｍｍの丸孔を数個〜数十個／ｃｍ2、千鳥配置するのが好ましい。
【００１８】
【実施例】
実施例１
前述した図１の構成からなる回転ドラム型磁気分離装置において、ステンレス鋼からなる回転ドラム表面に、温度５３０℃、窒素含有雰囲気、４時間保持なる条件の窒化熱処理により、表層３０μｍ厚みのフェライト組織を全面に形成した。
【００１９】
上記のこの発明による分離装置において、寸法が２０μｍ〜１０００μｍのスラッジを含む水のみあるいは、水溶性、油性クーラント液の３種の液よりそれぞれ磁気分離させたところ、いずれの液の場合も、回転ドラム表面にフェライト組織を形成しない従来の装置に比較して、塊状、綿状に集合したスラッジの搬送不良が７０％低下し、搬送能力が大きく向上したことが分かる。
【００２０】
実施例２
前述した図１の構成からなる回転ドラム型磁気分離装置において、図２Ａに示す絞りローラー６には、その両端部に液濡れ部６ａ，６ｂが発生していたが、図２Ｂに示すように同部６ａ，６ｂに幅０．１ｍｍ、深さ１０ｍｍの溝部６ｃを２本ずつ設けたところ、液濡れ部は最も端の溝部６ｃより外側の部分のみに減少し、スクレパー７にて掻きとられるスラッジ８が液濡れすることが大幅に減少した。
【００２１】
実施例３
図３Ａに示すごとく、回転ドラム３に当接させるスクレパー９に、内径０．５ｍｍの小孔９ａを１ｍｍ間隔で穿孔したパンチングメタルを使用したところ、分離回収されるスラッジ８の重量が穿孔のない従来に比較して８％軽減され、液切れが大きく向上したことが分かる。又、パンチングメタルによるスクレパーは、無負荷時の液切れに関し、従来のスクレパーに比べて７１％向上した。
【００２２】
【発明の効果】
この発明による回転ドラム型磁気分離装置は、回転ドラム表面の所要深さの表層を改質処理、具体的にはフェライト化して磁性体化することにより、スラッジには磁石の磁力による吸着力以外に、磁石により一時的に磁石化する回転ドラム表面からの吸着力が作用し、回転ドラム表面の摩擦力に対向して搬送力が向上してスラッジの搬送不良の発生を低減し、あるいはさらに絞りローラーに周方向の溝部を設けて、ローラー両端部の液濡れを低減し、穿孔内径を選定したパンチングメタルをスクレパーに用いて液切れを向上させることができ、各手段は個別に有効であるが併用することにより、搬送能力並びに固液分離効率が相乗効果により一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による回転ドラム型磁気分離装置の全体構成を示す縦断説明図である。
【図２】図２Ａは回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムと絞りローラーとの位置関係の詳細を示す説明図であり、図２Ｂはこの発明による絞りローラーの説明図である。
【図３】図３Ａは回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムと絞りローラーとスクレパーの位置関係の詳細を示す説明図であり、図３Ｂはこの発明によるスクレパーの詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
１  本体
２  液溜め部
３  回転ドラム
４  磁石
５  内筒
６  絞りローラー
６ａ，６ｂ  液濡れ部
６ｃ  溝部
７，９  スクレパー
８  スラッジ
９ａ  小孔
【図１】
0004289517.tif 000002
【図２】
0004289517.tif 000003
【図３】
0004289517.tif 000004