JPH06320051A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】過酷な条件下において、性能を損なうことな
く、メンテナンスおよび部品交換の必要がない。 【構成】遠心分離機の振動吸収系において、回転軸22に
ダンパー24を取り付けて回転容器内の処理物の偏在や、
軸系の共振などによって生じる振動を抑制する。これに
より耐熱，耐薬品性，体放射線性を確保し、部品交換の
必要性を解消する。ダンパー24はステンレス鋼製線材に
波付けを施し、偏平状に編み組みし積層して立体化した
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転容器内の処理物の
偏在や軸系の共振などによって生ずる振動を抑止した遠
心分離機に関する。

【０００２】

【従来の技術】医薬品、化学、食料品等の分野では、液
体中に懸濁された固形分の除去あるいは回収が頻繁に要
求される。懸濁された固形分の分離除去、回収には固液
分離装置が用いられるが、このような固液分離には大別
して濾過、蒸発分離、遠心分離等の方法がある。

【０００３】そのなかでも、遠心分離法は濾過のような
フィルターの目詰まりがなく、フィルターの交換が不要
であったり、また、蒸発乾燥法のようにヒータ等の熱源
を必要とせず、シンプルであるという利点により広く利
用されている。

【０００４】従来の代表的な遠心分離機として図５およ
び図６に示すものが知られている。このような遠心分離
技術は、例えば実開昭62-118541 号公報、特開昭62-254
856号公報、特開昭63-16064号公報、特開昭64-70157号
公報、特開平1-139160号公報および特公平1-37181 号公
報等に開示されている。

【０００５】図５および図６に示す遠心分離機は垂直軸
円筒型遠心分離機の典型的な構造を示したもので、この
遠心分離機は筒状ケーシング１内に円筒形の分離容器２
を収容しており、この分離容器２は分離胴３に穴の開い
た上端板４と下端板５が装着されたもので、分離容器２
内で遠心分離が行われるようになっている。ケーシング
１は複数の支持脚６にスプリング７とオイルダンパー８
を介して吊り下げられ、弾性的に支持される。

【０００６】一方、分離容器２の下端板５はリブ９を介
して回転軸10に接続される。回転軸10は電動モータや油
圧モータ等の駆動装置11により回転駆動せしめられる。
回転軸10の回転部の支持はケーシング１に垂設された軸
受ハウジング12内の軸受13により行われる。

【０００７】ケーシング１には、分離容器２内に被処理
液を供給する供給液ノズル14、清澄液の出口ノズル15、
沈降分離したケーキを掻き落とすための掻取羽根16と、
この掻取羽根16を移動させるエアシリンダ等に移動装置
17、掻き取られたケーキを排出するためのケーキ排出口
18が設けられる。給液ノズル14には、ケーキを洗浄する
水洗液ノズル19が接続される。

【０００８】この遠心分離機は、駆動装置11のモータ駆
動により分離容器２が所定の回転数まで上昇する。分離
容器２内には給液ノズル14により被処理液をその下部に
供給する。供給された被処理液は遠心力により、分離容
器２の内面に保持される。

【０００９】分離容器２内に保持される被処理液は回転
遠心力の作用を受け、分離胴３内を流れる間に、比重の
大きな固形分は分離胴３の周壁面に沈降分離されて沈殿
し、ケーキとなる。固形分が分離された清澄液は、上端
板４からオーバーフローし、ケーシング１の内周面に沿
って流下し出口ノズル15から放出される。一定量の被処
理液が固形分離処理を行うと、分離容器２の内面にケー
キが増加してくるので、固液分離運転を中止し、ケーキ
の排出操作を行う。

【００１０】この固液分離運転において、液体側に有効
成分が含まれる場合には、ケーキに含まれる有効成分の
回収のため、また固体側に有効成分が含まれる場合、ケ
ーキ中に残る液を追い出して純度を高めるため、まず水
洗操作を行うことが多い。

【００１１】水洗操作は給液を停止した後、分離容器２
を回転させたままの状態で水洗液ノズル19から水洗液を
供給することにより行われる。分離容器２内の被処理液
が水洗液で置換された後、回転を停止する。ケーキは通
常圧着されているので、分離容器２内に付着したままと
なっている。

【００１２】そこで、次に掻取羽根16を用い、分離容器
２をゆっくり回転させながら内面に付着したケーキを掻
き取る。掻き取られたケーキはケーキ排出口18から下部
に排出され、一連の固液分離操作が終了する。

【００１３】この遠心分離機で遠心分離操作を続ける
と、ケーキが増加していきアンバランスを生じ、分離容
器２に作用するアンバランス力が増える。アンバランス
力が生じると軸受13に過大な力が作用し、装置破損の原
因にもなるため、装置全体をスプリング７およびオイル
ダンパー８により支え、アンバランスを吸収している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】遠心分離機はその被処
理物の性質や使用条件によって高温または極低温、腐食
性雰囲気中、高放射線下などの過酷な条件下での運用を
要求される場合がある。従来の遠心分離機において、緩
衝装置におけるダンピング要素には通常、ゴムのような
高分子材料や、オイルが使用されている場合が多い。

【００１５】これらの材料は金属材料と比較して耐熱
性、耐薬品性、耐放射線性などが劣る。上記の如き過酷
な環境下において長期間使用するためには、性能維持の
ためのメンテナンス、あるいは部品交換が必要不可欠で
あり、これは経済性，保守，安全，信頼性の面から好ま
しくない課題がある。

【００１６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、構造がシンプルでかつ、耐熱性、耐薬品性、
耐放射線性に優れ、過酷な条件下においても性能維持の
ためのメンテナンスおよび部品交換することなく長期間
の使用が可能な遠心分離機を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は駆動装置と、こ
の駆動装置に接続された回転軸と、この回転軸に接続さ
れて被処理物を遠心分離する分離容器と、前記回転軸を
支持する軸受と、前記駆動装置と前記軸受を支持する支
持装置と、前記軸受と前記支持装置の間に復元力を与え
るばね要素と、減衰力を与えるダンピング要素を付与す
る緩衝装置とからなる遠心分離機において、前記ダンピ
ング要素はステンレス鋼製線材に波付けを施し円筒形ま
たは円柱形あるいは立方体形に成形してなることを特徴
とする。

【００１８】また、前記ばね要素はステンレス鋼製線材
に波付けを施し、円筒形または円柱形あるいは立方体形
に成形してなることを特徴とする。

【００１９】さらに、前記ばね要素と、前記ダンピング
要素とは双方を兼ねるものとして、ステンレス鋼製線材
に波付けを施し、円筒形または円柱形あるいは立方体形
に成形してなることを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明はばね要素とダンピング要素とをステン
レス鋼製線材に波付けを施し偏平状に編み組みしたもの
を使用している。したがって、分離容器内の被処理物の
偏在、軸系の共振、外的要因などに起因する振動を線材
相互の摩擦によって減衰を生じさせ、抑制する。

【００２１】

【実施例】本発明に係る遠心分離機の第１の実施例につ
いて図１から図３を参照して説明する。図１は本発明を
化学プラント用の遠心分離機に適用した第１の実施例を
示すものである。

【００２２】分離容器20は、円筒状のケーシング21に収
容され、回転軸22の上端に連結されており、この回転軸
22は、上部軸受23ａおよび下部軸受23ｂによって支持さ
れ、これらはばね要素とダンピング要素を兼ねるステン
レス鋼メッシュ製ダンパー24によって、リブ25に連結さ
れている。

【００２３】図２は、ステンレス鋼メッシュ製ダンパー
24として用いる要素の一例を示している。図２における
ダンパー24は上下一対の円板24ａ間にステンレス鋼製線
材に波付けし偏平状に編み組みしたメッシュ24ｂが積層
されて、下部円板24ａの中心部からボルト24ｃを通して
上部円板24ａ上でナット24ｄにより弾発的に締め付け、
メッシュ24ｂにより振動を吸収するような構造になって
いる。

【００２４】すなわち、ばね要素またはダンピング要素
は直径 0.2mm程度のステンレス鋼製線材に波付けを施
し、偏平状に編み組んで積層して円柱形に圧縮成形した
もので、この要素は負荷の増加に伴って密度が高くな
り、ワイヤー間に摩擦を生じてヒステリシスの荷重特性
を示し、減衰力を生じる。

【００２５】回転軸22の下端はフレキシブル・カップリ
ング26を介して電動機27に接続されており、これにより
分離容器20の回転を行うようになっている。分離容器20
内には被処理物である溶液と、後述する水洗液を供給す
る給液ノズル28が上側の開口部から挿入されて配置され
ている。

【００２６】被処理液は、遠心力により不溶性残渣が分
離容器20の内壁に堆積捕集され、分離清澄された上澄み
液が分離容器20の上端の上端板29からオーバーフロー
し、ケーシング21に設けられた出口ノズル30から排出さ
れる。不溶解残渣は、掻取羽根31を用いて掻き取り、回
収ノズル32によって分離容器20の外部へ排出される。

【００２７】この遠心分離機で遠心分離操作を続けると
不溶解残渣が増加していきアンバランスが生じ、分離容
器20に作用するアンバランス力が増える。アンバランス
力が生じると上下部軸受23ａ，23ｂに過大な力が作用
し、装置破損の原因にもなるため、回転軸22をダンパー
24によって支持し、アンバランス振動を吸収している。

【００２８】図２にばね要素またはダンピング要素の一
例として示したダンパー24は、負荷の増加に伴って密度
が高くなるため、図３に示す如く、負荷に対するたわみ
は直線とはならず、ハードスプリングの非線形特性をも
っている。

【００２９】このため、高周波の微振動は緩やかに支持
して軸受の負荷を軽減し、かつ低周波の大きな振動は強
く支持して機器の破損を防止するので、通常運用時の軸
受寿命が向上、地震時の装置破損が防止され耐震性能が
向上する。

【００３０】また、ダンパー24はステンレス鋼で構成さ
れているため、耐熱，耐薬品，耐放射線性に優れ、しか
も振動，衝撃によって発生する摩擦熱を線材の表面から
発散し、 350℃の高温雰囲気でも減衰効果を保持し、さ
らに、腐食性の雰囲気中においても長期間の使用に耐え
得る。

【００３１】次に図４を参照しながら本発明に係る遠心
分離機の第２の実施例を説明する。図４は本発明を原子
力燃料の再処理用プラントにおける使用済み燃料溶解液
処理を目的とした遠心分離機に適用したものである。

【００３２】この遠心分離装置は、床面等に設置された
筒状のケーシング33を有し、このケーシング33内は仕切
板34により上部チャンバ35と分離チャンバ36とに上下に
区画される。分離チャンバ36内には円筒状の分離胴37が
回転可能に収容される。

【００３３】分離胴37は、チタンあるいはチタン合金
（Ｔｉ−６Ａ１−４Ｖ合金）で形成される一方、分離胴
37の上下端には上端板38と下端板39がそれぞれ取り付け
られている。分離胴37内にはその軸方向に延びるバッフ
ル板40が、複数枚設けられている。

【００３４】分離胴37の下端板39はリブ41を介して回転
軸42に接続され、この回転軸42と一体化されている。回
転軸42は上部チャンバ35内を貫いて上方に延び、電動モ
ータや油圧モータ等のモータ駆動装置43の出力軸44にフ
レキシブル継手45を介して連結されている。

【００３５】分離胴37はモータ駆動装置43の駆動により
回転軸42を介して回転される。ケーシング33の上端部は
モータ駆動装置43を設置するモータ架台として機能して
いる。回転軸42は上部軸受46および下部軸受47により回
転自在に支持されている。

【００３６】上部軸受46には回転軸42のスラスト荷重を
支持する例えば自動調芯玉軸受が用いられる。この上部
軸受46はケーシング33頂壁に固定された上部軸受ハウジ
ング48内に収容され、回転軸42のスラスト荷重を上部軸
受ハウジング48を介してケーシング33に伝えている。

【００３７】一方、回転軸42の中程を支持する下部軸受
47はその下部軸受ハウジング49内に収容される。下部軸
受ハウジング49はケーシング33にダイレクトに取り付け
られるのではなく、スプリング50とステンレス鋼製メッ
シュ状ダンパー51を並設した複数の緩衝機構52を介して
取り付けられる。このダンパー51は図２に示したダンパ
ー24とほぼ同様の構造になっているのでその詳細な説明
は省略する。

【００３８】下部軸受47の下方に位置する仕切板34は、
被処理液のミスト分が上部チャンバ内に飛散するのを防
止しており、回転軸42が貫通する仕切板34の開口部分の
内周面に純金等の柔らかい材質の振れ止め53が装着され
る。

【００３９】この振れ止め53は、回転軸42の過大な振れ
を抑える機能を有する。分離チャンバ36に収納された分
離胴37内にケーシング33の外側から給液装置としての給
液ノズル54および洗浄スプレー装置としてのケーキ洗浄
スプレー管55が延びている。

【００４０】給液ノズル54は分離胴37の上端板38の開口
側から分離胴37内に入り、下端板39近くで終端し、開口
している。ケーキ洗浄スプレー管55も給液ノズル54と同
様に、上端板38の開口側から分離胴37内に入り、この分
離胴37内において胴内周面に向かって洗浄液を噴射させ
る複数のケーキ洗浄スプレー56が設けられている。符号
57は水洗液ノズルである。

【００４１】また、ケーシング33には被処理液から固形
分を分離除去した清澄液を案内する出口ノズル58と分離
された固形分（固体分）を排出するスラッジ開口59が設
けられる。

【００４２】この遠心分離機で遠心分離操作を続けると
不溶解残渣が増加していきアンバランスが生じ、分離胴
37に作用するアンバランス力が増える。アンバランス力
が生じると下部軸受に過大な力が作用し、装置破損の原
因になる。

【００４３】また、地震発生時には、上部軸受を回転中
心として振り子状に振動し、装置破損の原因となる。こ
のため、回転軸42をスプリング50およびダンパー51によ
って支持し、振動を吸収している。

【００４４】上記実施例におけるダンパー51はハードス
プリングの非線形特性をもち、高周波の微振動は緩やか
に支持して軸受の負荷を軽減し、かつ低周波の大きな振
動は強く支持して機器の破損を防止するので、通常運用
時の軸受寿命が向上、地震時の装置破損が防止され耐震
性能が向上する。これは、放射線環境下にあって整備，
部品交換のままならない原子力機器においては、非常な
利点となる。

【００４５】また、ダンパー51は第１の実施例と同様に
ステンレス鋼で構成されているため、耐熱性に優れ、振
動，衝撃によって発生する摩擦熱を線材の表面から発散
し、350℃の高温雰囲気でも減衰効果を保持し、再処理
施設特有の硝酸雰囲気中においても、ゴムブッシュを使
用する従来のダンパーの如く機能を損なわず、さらに耐
放射線性に優れ、高分子材料やオイルを使用する従来の
ダンパーの如く機能を損なわず、長期間にわたり使用可
能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、高分子材やオイルを使
用する要素を使用する遠心分離機に比べ、構造がシンプ
ルで、耐熱性，耐薬品性，耐放射線性に優れ、上述した
ような過酷な環境下においても、長期間にわたって、メ
ンテナンス、部品交換なしに安定した性能が保証され
る。

【００４７】また、高周波の微振動は緩く支持し、低周
波の大きな振動は強く抑える非線形特性をもつため、軸
受寿命および装置の耐震能力が向上し、さらにステンレ
ス鋼製であるため、軸受部に発生する熱を放散する媒介
となる役目をはたし、軸受の負荷を低減し、寿命が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠心分離機の第１の実施例を示す
縦断面図。

【図２】図１におけるダンパーを示す斜視図。

【図３】図２におけるダンパーの荷重に対するたわみの
変化を示す特性図。

【図４】本発明に係る遠心分離機の第２の実施例を示す
縦断面図。

【図５】従来の遠心分離機の縦断面図。

【図６】図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１…ケーシング、２…分離容器、３…分離胴、４…上端
板、５…下端板、６…支持脚、７…スプリング、８…オ
イルダンパー、９…リブ、10…回転軸、11…駆動装置、
12…軸受ハウジング、13…軸受、14…給液ノズル、15…
出口ノズル、16…掻取羽根、17…移動装置、18…ケーキ
排出口、19…水洗液ノズル、20…分離容器、21…ケーシ
ング、22…回転軸、23ａ…上部軸受、23ｂ…下部軸受、
24…ダンパー、25…リブ、26…フレキシブル・カップリ
ング、27…電動機、28…給液ノズル、29…上端板、30…
出口ノズル、31…掻取羽根、32…回収ノズル、33…ケー
シング、34…仕切板、35…上部チャンバ、36…分離チャ
ンバ、37…分離胴、38…上端板、39…下端板、40…バッ
フル板、41…リブ、42…回転軸、43…モータ駆動装置、
44…出力軸、45…フレキシブル継手、46…上部軸受、47
…下部軸受、48…上部軸受ハウジング、49…下部軸受ハ
ウジング、50…スプリング、51…ダンパー、52…緩衝機
構、53…振れ止め、54…給液ノズル、55…ケーキ洗浄ス
プレー管、56…ケーキ洗浄スプレー、57…水洗液ノズ
ル、58…出口ノズル、59…スラッジ開口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置と、この駆動装置に接続された
   回転軸と、この回転軸に接続されて被処理物を遠心分離
   する分離容器と、前記回転軸を支持する軸受と、前記駆
   動装置と前記軸受を支持する支持装置と、前記軸受と前
   記支持装置の間に復元力を与えるばね要素と、減衰力を
   与えるダンピング要素を付与する緩衝装置とからなる遠
   心分離機において、前記ダンピング要素はステンレス鋼
   製線材に波付けを施し円筒形または円柱形あるいは立方
   体形に成形してなることを特徴とする遠心分離機。
2. 【請求項２】 前記ばね要素はステンレス鋼製線材に波
   付けを施し、円筒形または円柱形あるいは立方体形に成
   形してなることを特徴とする請求項１記載の遠心分離
   機。
3. 【請求項３】 前記ばね要素と、前記ダンピング要素と
   は双方を兼ねるものとして、ステンレス鋼製線材に波付
   けを施し、円筒形または円柱形あるいは立方体形に成形
   してなることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。