JP4184947B2 - 差動ボックスをボウルに取り付けたデカンタ型遠心分離機 - Google Patents

Description

本発明は、デカンタ型遠心分離機に関し、詳しくは、差動ボックスをボウルから離間させる状態でこのボウルに取り付けたデカンタ型遠心分離機に関する。

デカンタ型遠心分離機は斯界によく知られており、一般に、混合源液を各成分に分離するために使用される。図１には従来のデカンタ型遠心分離機が例示される。このデカンタ型遠心分離機には、典型的には円筒状部分及び切頭円錐状の端部とを有し、ボウル２が含まれる。ボウル２は、一般に支持体あるいは基台に固定した第１駆動モーターＭ１と係合され、この第１駆動モーターＭ１がボウル２をその長手方向軸線を中心として回転する。
ボウル２の内部にはスクリューコンベヤ４が回転自在に配置され、１つ以上の螺旋状のフライト５を含んでいる。スクリューコンベヤ４は、このスクリューコンベヤ４をボウル２に関して差速下に駆動する差動ボックス６と係合される。第２駆動モーターＭ２が、スクリューコンベヤ４を駆動するための差動ボックス３２と係合される。

作動に際し、混合源液あるいはスラリーがボウル２に供給される。ボウル２が回転すると混合源液に遠心力が加わり、混合源液は排液部分と固形部分とに分離される。これらの成分は、“軽質相”及び“重質相”という用語を使用してしばしば参照される。スクリューコンベヤ４は、通常はボウル２に関して差速下に回転するギヤボックスであるところの差動ボックス６を介してボウル２内で回転し、スクリューコンベヤ４の各フライト５が、分離された重質相をボウル２の切頭円錐状の端部に向けて押送する。重質相を排出するための固形分排出ポート７がボウル２に１つ以上形成される。軽質相はボウル２の、代表的には固形分排出ポートとは反対側の端部位置に位置付けた１つ以上の排液ポート８を通してボウル２から排出される。
図１に示されるように、ボウル２は、何れもハブを介して第１駆動モーターＭ１と差動ボックス６とに取り付けられる。各ハブは、ボウル２に回転自在に支持されたピローブロックベアリング９を貫いて伸延される。コンベヤシャフトがスクリューコンベヤ４の両端部から伸延される。コンベヤシャフトは差動ボックス６と係合される。ピローブロックベアリングはボウル２とスクリューコンベヤ４とを支持する。

例示されるように、第１駆動モーター及び第２駆動モーターのみならず差動ボックスは、ピローブロックベアリング９の外側に取り付けられる。デカンタ型遠心分離機のこの形式での従来取り付け構成は、差動ボックスが回転ボウルの寸法形状と比較して比較的小さい場合には一般に適したものである。しかしながら、公共ゴミ処理場のようなある用途に対しては重質相を比較的乾燥させる必要があり、そうすると差動ボックス６の寸法形状及び重量が増大する。しかしながら、差動ボックスの寸法及び重量を増大させるとハブ３に強度上の問題が生じ、またデカンタ型遠心分離機の固有振動数も低下する。
また、従来のデカンタ型遠心分離機のピローブロックベアリングは、代表的には製造元で定めた速度よりも高速下に運転される。ピローブロックベアリングの速度をカタログ定格に近い速度に落とすにはピローブロックベアリングの寸法を減少させる必要があり、そうすると結局、ピローブロックベアリングを貫くハブ３の寸法を減少させなければならない。しかしながら、差動ボックスに大きなトルクを提供させるためにはハブ３を、トルクを伝達し、差動ボックスを支持し、ハブ上の差動ボックスの固有振動数が回転ボウルの運転速度に近づかないようにするために十分に大きくする必要がある。

かくして、今日に至るまで、従来の設計形状のデカンタ型遠心分離機には、通常、遠心分離機の使用を制限する妥協部分が含まれる。

本発明は、供給される混合源液を各成分に分離するデカンタ型遠心分離機に関し、長手方向軸線を中心として回転するように取り付けたボウルと、差動ボックスとより成るボウルアセンブリを含んでいる。ボウルアセンブリの各端部位置には第１ハブと第２ハブとが位置付けられ、第１ベアリングが第１ハブを、そして第２ベアリングが第２ハブを夫々回転自在に支持する。ボウルを長手方向軸線を中心として回転させるための第１駆動モーターが第１ハブと係合される。

ボウル内に同中心状態に、コンベヤシャフトを取り付けたスクリューコンベヤが取り付けられる。コンベヤシャフトは、第２ベアリングとボウルとの間に位置付けた、しばしばギヤボックスであるところの差動ボックス（本件出願ではギヤボックス及び差動ボックスなる各用語は互換的に用いられる）と係合する。差動ボックスはコンベヤシャフトを、ボウルに関する相対速度下において回転させるようになっている。第２モーターと、電気ブレーキあるいはトルクアームとが、差動ボックスの入力軸と好ましく係合される。
差動ボックスは、円周方向に離間された複数の支柱によりボウルに取り付けられる。各支柱は差動ボックスをボウルに関して間隔を置いて固定状態に位置決めする。差動ボックスとボウルとの間の間隔は、ボウルから排出される排液が差動ボックスにかからず且つオペレーターが排液用のダムを交換し得るに十分大きなものであることが好ましい。
本発明の、上述した及びその他の特徴並びに利益は、例示された好ましい実施例に関する以下の詳細な説明によってより明らかとなろう。

遠心分離機の使用を制限する妥協部分を含まないデカンタ型遠心分離機が提供される。

同じ参照番号は相当するあるいは類似の要素を表わす図面を参照するに、現在好ましい形態を有する本発明が例示されている。詳しく説明すると、図２には本発明に従うデカンタ型遠心分離機が例示され、ハブ１４、１６を各端部位置に位置付けたボウルアセンブリ５５を含んでいる。ボウルアセンブリ５５はボウル１２と、差動ボックス３２とを含む。各ハブ１４、１６はピローブロックベアリングあるいは相当物のようなベアリング１８内に配置され且つこのベアリング１８によって回転自在に支持され、ベアリング１８は結局、弾性絶縁体を介して地面により支持される。第１駆動モーター２０がハブ１６と係合し且つハブ１６とボウル１２とを長手方向軸線を中心として回転駆動する。

ボウル１２はその一端部の位置に、分離した重質相を運転中に排出するための固形分放出ポート２２を１つ以上含んでいる。分離した液体あるいは軽質相を排出するための液体排液ポート２４（図３及び４参照）が、ボウル１２の反対側の端部位置に形成される。

図４を参照するに、ボウル１２内にスクリューコンベヤ２６が回転自在に配置され、螺旋状のコンベヤフライト２８を含んでいる。スクリューコンベヤ２６は、このスクリューコンベヤ２６の両端部から伸延するコンベヤシャフト３０により支持される。コンベヤシャフト３０は、ボウル１２の固形分排出ポート側ではハブ１６の内部に回転自在に支持される。コンベヤシャフト３０は液体の供給物を送給チャンバに送る供給パイプ（図示せず）も格納し得る。

ボウル１２の排液排出側ではコンベヤシャフト３０はハブ１５内にコンベヤ端部を支持すると共に、コンベヤシャフト３０とスクリューコンベヤ２６とをボウル１２内で回転自在に駆動する差動ボックスあるいはギヤボックス３２と係合する。様々な形式の差動ボックス（及び伝達機構）を使用することが可能であり、それらは当業者には周知のものである。入力軸３４が差動ボックス３２の反対側の端部と係合し、ベアリング１８を通過する。入力軸３４は差動ボックスを越えて伸延し、第２駆動モーター３６、ブレーキ、あるいはトルクアームと係合する。

差動ボックス３２は、非回転のケーシング５６の内部に取り付けられるとともに、円周方向に離間する複数の支柱３８（図２及び３参照）を介して支持される。支柱３８は差動ボックス３２をボウル１２から離間させる。排出液は排液ポート２４から排出される。この間隔を設けることにより、液体の内側半径位置が差動ボックスの直径よりも半径方向内側となり、しかも尚、オペレーターが、ボウル１２を分解することなく各支柱間のダム（図示せず）を変更することが可能となる。多くのプロセスでは堰き止め高さを最適化する必要があり、仮に差動ボックス３２を、そうした堰き止め高さを有する支柱を設けずに取り付けると、液体はボウルのハブ１５の内側のダムを乗り越えた後、このハブ１５内の通路を通して排出される。各支柱３８は差動ボックス３２を、この差動ボックス３２に排液がかからないように排液ポート２４から十分な距離に位置付けるために十分長いものであることが好ましい。差動ボックスに排液がかかるとその影響でエネルギーが浪費されることになり得る。

ボウル１２の長手方向軸線から実質半径距離位置で差動ボックス３２に取り付けた支柱３８がこの差動ボックス３２を比較的強く支持する。その結果、より大型の差動ボックス３２を使用してボウル１２に伝達され得るトルク量を増大させることが可能となる。しかも、本発明の差動ボックス３２はベアリング１８のボウル側に位置付けられるため、ベアリング支持体の各側に差動ボックスを取り付けることに通常関連する振動の問題が発生しない。

本発明の利益の１つは、液溜め（作動中の遠心分離機の回転するボウルに保持される円筒状の溜め）を通常可能であるよりもずっと深くさせ得る点である。液溜めは、コンベヤシャフト３０のみがボウルハブ１５に貫通されることから深くすることが可能となる。従来の遠心分離機では大型の差動ボックスを支持するためにハブ内部に大型のトラニオンを設ける必要があったが、この大きなトラニオンが液溜めの半径方向内側寸法を制限していた。本発明による更に他の利益は、差動ボックス３２が遠心分離機のケーシング５６内部でボウル１２と関連して回転することで、差動ボックス３２の周囲を空気が循環し、かくして冷却効果が生じる点である。それだけでなく、差動ボックス３２をボウル１２に直付けしたことで第２モーター３６が極めて強力に支持されるようになり、かくしてジャックシャフトを側部に取り付ける必要が無くなる。

差動ボックス３２はボウル１２に取り付けられ、ボウル１２と関連して回転される。図３に示されるように、ボウル１２が動作すると排液が排液ポート２４から排出され、半径方向外側に流動する。排液が支柱３８に当たらないようにするためには、各排液ポート２４を、図３に例示されるように排液が各支柱間を通るように配置することが好ましい。
また、本発明におけるフレームは各ピローブロックベアリング間が長くなるように作製されるので、各フレームの梁を回転部分の長さ全体に渡り全高さとし、フレームの固有振動数を大きくすることが可能となる。

縦型のデカンタ型遠心分離機（図示せず）ではボウルは通常、差動ボックスが最上部に来る状態で上方のベアリングカートリッジにより振り子のように吊下げ支持される。ボウル１２は一般的には差動ボックスの下側に直付けされ、下端部はベアリングによる案内を受けず、固形分成分は通常は底部位置から排出され、ボウル及び差動ボックスの両方のための入力用駆動体は差動ボックスの上部位置に設けられる。そうしたデカンタ型遠心分離機では、ボウルを分解せずに各ダムを交換できるようにしようとする場合、液溜めの最小直径は差動ボックスの外径に限定される。液溜めを深くする必要がある場合は、これらのダムをボウルの内側に取り付け、排液がボウルハブ内の通路を通るようにし、ダムを交換するためにはボウルを分解する必要があった。差動ボックスとボウルとの間に支柱を使用する本発明では、ボウル内側での液体の限界位置がコンベヤシャフトの直径となり、排液ポートの開口位置の各ダムをボウルを分解することなく変更することが可能である。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。

従来のデカンタ型遠心分離機の部分断面側面図である。 本発明のデカンタ型遠心分離機の側面図である。 ボウルから排液を排出させる通路を例示する、図２を線３−３に沿って切断した断面図である。 本発明に従うデカンタ型遠心分離機の断面側面図である。

符号の説明

１４、１６ ハブ
１２ ボウル
１８ ベアリング
２０ 第１駆動モーター
２２ 固形分放出ポート
２４ 液体排液ポート
２６ スクリューコンベヤ
２８ コンベヤフライト
３０ コンベヤシャフト
３２ 差動ボックス
３４ 入力軸
３８ 支柱
５５ ボウルアセンブリ

Claims (11)

1. デカンタ型遠心分離機であって、
   中心軸線を中心として回転するべく取り付けられ、ボウルと、ギヤボックスと、一端部位置に位置付けた第１ハブと、前記ボウルの前記一端部に隣り合う位置に位置付けた排液部と、有するボウルアセンブリと、
   ボウルアセンブリの前記一端部位置に位置付けられ、ボウルアセンブリを回転自在に支持する第１ベアリングと、
   ボウルアセンブリを中心軸線を中心として回転させる第１駆動モーターと、
   ボウル内に同中心状態に取り付けられ、コンベヤシャフトを取り付けたスクリューコンベヤと、
   を含み、
   ギヤボックスがボウルと第１ベアリングとの間に位置付けられ、該ギヤボックスが、コンベヤシャフトと係合し且つボウルに関する相対速度下にスクリューコンベヤを回転させるようになっており、
   ボウルが、排液部よりも半径方向外側の位置で且つ円周方向に間隔を置いて該ボウルに取り付けられ且つギヤボックスに取り付けられた複数の支柱を有し、該複数の支柱が、ボウルから離間する関係下に該ボウルにギヤボックスを固定取り付けし且つギヤボックスの少なくとも一部分をボウルと共に回転させる、
   デカンタ型遠心分離機。
2. 支柱が、ギヤボックスに排液がかからないように十分な距離においてギヤボックスをボウルから離間させる請求項１のデカンタ型遠心分離機。
3. 排液部を通してボウルを出る排液を支柱から離すためのダムを排液部に隣り合ってボウルに取り付けた請求項１のデカンタ型遠心分離機。
4. ギヤボックスの入力シャフトと係合し、該入力シャフトを回転駆動するようになっている第２モーターを更に含む請求項１のデカンタ型遠心分離機。
5. ボウルアセンブリが非回転のケーシング内に収納され、ギヤボックスが該非回転のケーシング内に設けられ、ギヤボックスの少なくとも一部分の周囲に空気が循環されてギヤボックスが作動中に冷却されるようにした請求項１のデカンタ型遠心分離機。
6. ギヤボックスが、コンベヤシャフトと係合する伝達機構を含み、該伝達機構が、コンベヤシャフトをボウルに関して相対速度下に回転させるようになっている請求項１のデカンタ型遠心分離機。
7. 中心軸線が水平である請求項１のデカンタ型遠心分離機。
8. ボウルアセンブリの、第１ベアリングを位置付けたとは反対側の端部位置に位置付けた第２ベアリングを更に含み、該第２ベアリングが、ボウルアセンブリの該反対側の端部を回転自在に支持する請求項７のデカンタ型遠心分離機。
9. 第１ベアリング及び第２ベアリングがピローブロックベアリングである請求項８のデカンタ型遠心分離機。
10. 支柱が、ギヤボックスからボウルに設けて半径方向に離間され且つ傾斜している請求項１のデカンタ型遠心分離機。
11. 支柱が四角形断面を有する請求項１のデカンタ型遠心分離機。

Images