JPS62289251A - 懸濁液をろ過するろ過方法及び遠心ろ過機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 本発明は、有利には円筒形のフィルタ部材を用いて懸濁
液をろ過する遠心ろ過機であって、フィルタ部材が全壁
型ドラムによって取囲まれており、フィルタ部材と全壁
型ドラムとの間に形成されたろ過機であつて、フィルタ
部材に隣接するガス室とろ液室とから成っており、ガス
室がろ液室の液面の半径方向内側に、遠心ろ過機の外側
へ通じるガス排出通路を有しておりろ液室がろ液の流出
開口を有しており、流出開口がリング室内に開口してお
り、リング室内で排出管がリング室内の液面の高さ調節
のために旋回可能である形式のものに関する。

従来の技術 前記形式の遠心ろ過機はスイス国特許第５８０９８５号
明細書により公知であり、この場合半径方向でフィルタ
部材に隣接するガス室は外側の空気吸引装置に接続され
ている。このような遠心ろ過機を用いては、主要ろ過の
後にフィルタケーキな通してガスを流過させるいわゆる
乾燥遠心分離若しくは圧力ガスろ過が行なわれ、フィル
タケーキの表面とガス室との間にもっばら、大気圧とろ
液の蒸気圧との間の圧力差が生ぜしめられる。わずかな
圧力差しか得られないという欠点のほかに、負圧を空気
吸引装置によって生ぜしめることは比較的に高い費用を
必要とする。さらに、負圧を生ぜしめる際に大きなガス
量が送り出されねばならない。

さらに、定期刊行物の’　Ｃｈｅｍｉｅ　−１ｎｇｅｎ
ｉ−ｅｕｒ　−Ｔｅｃｈｎｉｋ　／′ｊａｈｒｇａｎｇ
　　５１　（Ｉ　Ｑ’７９）、Ｈｅｆｔ　Ｉ　Ｋ記載の
論文’　Ｅｉｎｆｌｕβｄｅｒ　Ｂｅｔｒｉｅｂ−ｓｐ
ａｒａｍｅｔｅｒ　ａｕｆ　ｄｉｅ　Ｗｉｒｋｕｎｇ　
ｄｅｓ　Ｒｏｔａｔｉｏｎ−ｓｓｉｐｈｏｎｓ　ｉｎ　
Ｓｃｈ：ｉｌｚｅｎｔｒｉｆｕｇｅｎ“　により、回転
サイホンを備えた遠心ろ過機において遠心ろ過と真空ろ
過若しくは加圧ろ過とのろ過原理を組み合わせることは
公知である。しかしながらこの場合には、直接フィルタ
部材の後ろでサイホン効果な生せしめるために必要な負
圧を確保するために、ガスがフィルタケーキを通って流
過してはならない。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、圧力ガスろ過において摩擦によって得
られるガスろ過作用及び乾燥効果を改善するためにフィ
ルタケーキの表面とフィルタ部材の後ろのガス室との間
の大きな圧力差を得ることにある。

問題点を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明の構成では、過圧発生
手段、例えばコンプレッサが設けられており、この過圧
発生手段がフィルタ部材及び全壁型ドラムを取囲む圧力
ケーシングの内部に大気圧力ＰＯよりも高い過圧Ｐｔｉ
を供給するようになっており、圧力差Δｐ＝ＰローＰＯ
がろ液室の液面γｉとリング室の液面γａとの間の圧力
差に基づき生じろ液柱Δｈによって遠心作用区域に生ぜ
しめられるハイドロスタティックな圧力に相応しており
、遠心ろ過機が式：Δｐ　＝　Ｐ　Ｏ−Ｐｏ＝Ｐｚ＝％
・ρＬ・ω（γａ−γｉ）に基づき運転されるようにな
っており、この場合Ｐｕ　＝圧力ケーシング内の過圧、
Ｐｏ＝大気圧、γｉ＝ろ液室内の半径方向の液面、γａ
＝リング室内の半径方向の液面、Δｈ＝γａ−γｉの圧
力差としての液柱の高さ、Ｐｚ　＝遠心作用区域内０高
さΔｈの液柱の遠心圧力、ω＝遠心ろ過機の角速度及び
化＝ろ液の密度である。

発明の効果 本発明に基づく構成により、多様な形式の運転、例えば
フィルタ部材の後ろ側からの洗浄、低い回転数でのフィ
ルタケーキの搬出若しくは異なる懸濁液への適合が行な
われる。

有利にはガス排出通路が遮断弁を備えており、これによ
ってガス排出通路内にガスクッションが形成され、この
ガスクッションは例えばフィルタ部材の洗浄に際しガス
排出通路内への液体の侵入を防止する。

有利な実施態様ではガス排出通路の一部分が全壁型ドラ
ムのドラム底部に配置されたスペーサ格子から成ってお
り、スペーサ格子が遠心ろ通接の軸の中空孔からガス室
に達しかつ全壁型ドラムの内室に向いた側を液密及びガ
ス密な材料から成るプレートで覆われている。ガス排出
通路の前述のプレート状の部分は水滴分離部材として作
用し、それというのはフィルタケーキを通過した後に放
圧するガスは強く拡大された流動横断面に基づき小さな
流動速度で半径方向内側へ流れるからである。遠心作用
区域での高い加速力に基づき強烈な水滴分離作用が生じ
、この水滴分離作用は分離室を満たすスペーサ格子部分
の適当な形状によって助成される。この形状は通常の水
滴分離部材によって公知である。

有利にはスペーサ格子に接触するプレートがゴムから成
っており、その結果プレートは遠心ろ通接の開口が著し
く小さい場合でも容易に組み込まれかつ交換される。

フィルタ部材に堆積したフィルタケーキを逆流によって
解離するために、ガス排出通路が選択的に過圧発生手段
に接続可能である。

効率を制御するために若しくは閉回路内に維持されるガ
スを用いる場合には、ガスがガス排出通路から過圧発生
手段の吸引側に再び戻される。

有利には過圧発生手段として吸引・圧縮ポンプが用いら
れ、吸引・圧縮ポンプの吸引側がガス排出通路にかつ圧
縮側が遠心ろ通接の内室に接続されている。

閉回路内では必要に応じて異なる種類のガス及び蒸気、
例えば蒸気状の溶媒が用いられる。

さらに、必要に応じて復水器、加熱器若しくは冷却器が
用いられる。

主要ろ過及び圧力ガスろ過によって脱水された固形成分
を搬出するために、フィルタケ−そ内へ旋回可能な削り
取りナイフ及び受取り槽が設けられており、受取り槽に
搬出管が接続されている。搬出管が遮断弁を備えており
、受取り槽内に落ち込む固形成分が遮断弁を開いた後に
圧力ケーシング内の圧力ガスによって搬出管を通して外
側へ搬送される。

異なる運転形式、例えばフィルタ部材の洗浄、低い回転
数での固形成分搬出若しくは異なる懸濁液の使用に際し
遠心ろ通接の自動的な運転を行なうために、過圧発生手
段及び（又は）排出管の調節装置及び（又は）遠心ろ通
接の駆動ユニットが、圧力ケーシング内に配置された圧
力検出器、排出管の角度位置表示装置及び遠心ろ通接の
回転数測定器の単数若しくは複数の測定値に基づき制御
されるようになっている。この場合有利には、所定の形
式の運転がプログラム化された制御装置を介して行なわ
れ、その結果例えば削り取り装置の削り取りナイフによ
ってフィルタ部材に圧着された底部層を解離するために
フィルタ部材が圧力比の変化による値を、ろ液が半径方
向外側から内側へフィルタ部材を通して押されるが、ガ
ス排出通路の軸内に位置する通路区分内だ侵入すること
のない程度の値に変えることによって洗浄される。

実施例 遠心ろ通接１は全壁型ドラム２から成っており、全壁型
ドラムは一方の側部にリング塩３をかつ他方の側部にド
ラム底部Φを有しており、このドラム底部に軸５が固定
しである。全壁型ドラム２の内側に円筒形のフィルタ部
材６が配置しである。フィルタ部材は一方の側部でリン
グ塩３にかつ他方の側部でドラム底部４に固定しである
。フィルタ部材６と全壁型ドラム２との間にろ過室７が
形成しである。ろ過室は直接にフィルタ部材６に隣接す
るガス室７ａとろ液室７ｂとから成っている。

ろ液室７ｂはドラム底部Φ内の流出開口８を介してリン
グ室９に接続されている。リング室９内には排出管１０
が突入している。ドラム底部４にスペーサ格子１１とエ
ラストマな材料から成るプレート１２とが取付けである
。プレートは半径方向外側の区分でフィルタ部材６に対
して環状のリングシール１３を用いてシールしである。

ドラム底部４、スペーサ格子１１及びプレ−ト１２によ
って形成された室はガス排出通路１４の一部分を成して
おり、ガス排出通路はガス室７ａからスペーサ格子１１
及び軸５内の中空孔を通って回転案内１５に通じている
。

遠心ろ通接１は、軸５を支承する圧力ケーシング１６に
よって取囲んである。軸５は圧力ケーシング１６の外側
にＶベルト車１７を有しており、このＶベルト車及び■
ベルト１８を介して駆動ユニット１９によって遠心ろ通
接が駆動される。

圧力ケーシング１６は、駆動ユニットと反対側で、懸濁
液を遠心ろ通接へ供給する供給管２０によって貫通され
ている。懸濁液の固形成分は脱水の後に固形ケーキ（フ
ィルタケーキ）２１の形でフィルタ部材６に堆積する。

圧力ケーシング１６はさらに削り取り装置２３の排出管
２２によって貫通されており、排出管は遠心ろ通接１の
内部に受取り槽２４並びに削り取りナイフ２５をかつ圧
力ケーシング１６の外側に遮断弁２２ａを有している。

さらに圧力ケーシング１６の内部に圧力ガス導管２６が
通じており、圧力ガス導管にはコンプレッサ２７からガ
スが供給される。コンプレッサの供給導管は調節可能な
駆動モータ２８によって制御可能である。

コンプレッサ２７の流入導管２９はガス排出通路１４に
接続されており、この場合コンプレッサ２７と回転案内
１５との間に選択的に遮断弁３０、復水器３１、冷却器
３２及び加熱器品が接続される。さらに、流入導管２９
及び圧力ガス導管２６内に４／２方向制御弁３４が配置
され、この４／２方向制御弁を用いて図示の切換え位置
では圧力ケーシング１６の内部が圧力ガスで負荷され、
かつ別の切換位置ではフィルタ部材６を逆向きに負荷す
るためにガス排出通路１４に圧力ガスが供給される。

圧力ケーシング１６の内部には過圧Ｐｕを測定するだめ
の圧力検出器３５が配置されている。

排出管１０は、圧力ケーシング１６を貫通する位置に排
出管の角度位置ｄを測定するための装置３６を有してお
り、排出管の角度位置はリング室９内の半径方向の液面
γａに直接に比例している。

排出管１０の角度位置αを測定するだめの装置３６は回
転・調節駆動装置３７に連結されており、この回転・調
節、駆動装置を用いて排出管１０の角度位置αひいては
リング室９内の液面γａが調節できろ。

圧力ケーシング１６からの軸５の出口に回転数測定装置
３８が配置されており、この回転数測定装置を用いて軸
５の回転数若しくは角速度ωが測定できる。

圧力検出器３５、排出管１００角度位置αを測定するた
めの装置３６及び回転数測定装置記は破線で示す測定値
回路３Ｑ、４０．４１を介して制御ユニット４２に接続
されており、この制御ユニット内では過圧ＰＱの測定値
、角度位置α若しくは液面γａ及び回転数若しくは角速
度ωが相応の選別及び変換に応じて処理され、駆動モー
タ２８１．駆動ユニット１つ及び回転・調節駆動装置３
７が実線で示す制御回路４３　、４４．４５を介して、
選択的に制御ユニット４２内に記憶された所定の運転プ
ログラムに基づき制御される。

運転に際し、遠心ろ通接は、圧力発生手段として大気中
から自由に吸引するコンプレッサ２７を設けた実施例で
は圧縮空気を圧力ガス導管２６を介して圧力ケーシング
１６の内部へ送ル。遠心ろ通接１には供給管２０を介し
て懸濁液が供給され、懸濁液の固形成分は遠心作用範囲
でフィルタ部材６に固形ケーキ２１の形で堆積する。

ろ液はろ液捕集室７内に達し、次いで流出開口８を通っ
てリング室９に至り、リング室内のろ液の液面γａは排
出管１０の角度位置αによって規定される。従って、リ
ング室９内の液面γａとろ液室７ｂの液面γｉの間の液
柱の高さＪｈ　＝γａ−γ１が調節され、この液柱のハ
イドロスタティックな圧力Ｐｚは遠心作用範囲では、ガ
ス室７ａの圧力ＰＯと圧力ケーシング１６の残りの内室
の圧力ＰＧとの間に生じる圧力差　Ｊｐ＝Ｐｕ−Ｐ。

に相応している。ハイドロスタティックな圧力Ｐｚによ
ってガス排出通路１４内へのろ液の侵入が避けられ、か
つフィルタ部材６の半径方向外側で圧力ＰＯのガス室７
ａが維持され、これによって固形ケーキ２１は主要ろ過
（遠心ろ過）の後に付加的に乾燥遠心分離若しくは圧力
ガスろ過され、ｊｐ＝Ｐｕ−Ｐｏの圧力差で通過するガ
スの摩擦作用にさらされる。圧力ガスは固形ケーキ２１
を通過した後にガス排出通路１４及び回転案内１５を通
って圧力ケーシング１６の外側に達する。

この場合、ガスは自由に大気中へ流出するか、若しくは
図面に示すように閉回路で流入導管２９を介してコンプ
レッサ２７の吸込側に再び戻される。戻りに際し、ガス
には別の装置、例えば復水器３１、冷却器３２若しくは
加熱器３３によって作用が及ぼされる。ガスに作用を及
ぼす前記装置は図示の位置と異なる位置に配置されてい
てよい。加熱器３３が、大きな熱損失を避けてできるだ
け熱いガスで固形ケーキ２１を負荷するためにコンプレ
ッサ２７の下流側に配置されていてよい。ガスの代りに
、化学的に若しくは生物学的に反応する物質の蒸気も閉
回路内で用いられる。

４／２方向制御弁３４を用いてガスの流れ方向を変えて
、ガスが固形ケーキ２１の解離のためにフィルタ部材６
を逆向きに流過させられる。

遠心ろ通接１から固形ケーキを搬出するために、まずガ
ス排出通路１４が遮断弁３０を用いて遮断される。次い
で、削り取り装置２３が搬出管２２の旋回によって矢印
２２ｂの方向に旋回させられ、削り取りナイフ２５が固
形ケーキ２１内に押込まれ、遠心ろ通接１の低い回転数
で固形ケーキ２１から削り取られた固形ケーキ部分が受
取り槽２４内に落下する。遮断弁を開いた後に、固形ケ
ーキ部分は圧力ガスによって搬出管２２を通して外側へ
送り出される。

遠心ろ通接１の回転数若しくは角速度ω、液柱の高さΔ
ｈ及び圧力差Δｐはあらゆる運転形式において制御ユニ
ット４２によって、ガス排出通路１４の水平な区分内へ
のろ液の侵入がいずれの場合にも防止されているように
、互いに規定されている。さらに、通常運転においては
圧力差Δｐ及び液柱の高さΔｈは固形ケーキ２１が大き
な作用を伴ってガス若しくは蒸気によって貫通されるよ
うに互いに規定されている。同じように、逆向きに供給
されるガス流によってフィルタ部材６を逆向きに負荷す
る場合及び搬出過程に際しては圧力差及び液柱の高さは
遠心ろ通接１の低い回転数で固形ケーキの良好な解離効
果、フィルタ部材６の良好なりリーニング効果及び削り
取られた固形ケーキ部分の良好な搬出能力が得られるよ
う（て互いに規定されている。

制御ユニット４２を介して遮断弁２２ａ、搬出管２２用
の旋回装置、遮断弁３．４／２方向制御弁３４、復水器
３１、冷却器３２及び加熱器３３が、供給過程、脱水過
程、搬出過程及び洗浄過程の連続的な自動運転を行なう
ために制御される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フィルタ部材を用いて懸濁液をろ過する遠心ろ過機
   であって、フィルタ部材が全壁型ドラムによって取囲ま
   れており、フィルタ部材と全壁型ドラムとの間に形成さ
   れたろ液捕集室が直接にフィルタ部材に隣接するガス室
   とろ液室とから成っており、ガス室がろ液室の液面の半
   径方向内側に遠心ろ過機の外側へ通じるガス排出通路を
   有しており、ろ液室がろ液の流出開口を有しており、流
   出開口がリング室内に開口しており、リング室内で排出
   管がリング室内の液面の高さ調節のために旋回可能であ
   る形式のものにおいて、 過圧発生手段が設けられており、この過圧発生手段がフ
   ィルタ部材及び全壁型ドラムを取囲む圧力ケーシング（
   １６）の内部に大気圧Ｐｏよりも高い過圧Ｐ■を供給す
   るようになっており、 圧力差Δｐ＝Ｐ■−Ｐｏが、両方の液面γ＿ａ、γ＿ｉ
   間の圧力差γ＿ａ−γ＿ｉに基づき生じる液柱Δｈによ
   って遠心作用区域に生ぜしめられるハイドロスタティッ
   クな圧力Ｐｚに相応しており、遠心ろ過機が次の式に基
   づき運転されるようになっており： Δｐ＝Ｐ■−Ｐｏ≡Ｐｚ＝１／２・ρ＿Ｌ・ω＾２（γ
   ＾２＿ａ−ｒ＾２＿ｉ）この場合、 Ｐ■＝圧力ケーシング（１６）内の過圧 Ｐｏ＝大気圧 γ＿ｉ＝ろ液室（７ｂ）内の半径方向の液面γ＿ａ＝リ
   ング室（９）内の半径方向の液面Δｈ＝γ＿ａ−γ＿ｉ
   の圧力差としての液柱の高さＰｚ＝遠心作用区域内の高
   さΔｈの液柱の 遠心圧力 ω＝遠心ろ過機の角速度 ρ＿Ｌ＝ろ液の密度 であることを特徴とする遠心ろ過機。 ２、フィルタ部材及び全壁型ドラムが圧力ケーシング（
   １６）によって取囲まれており、ガス排出通路（１４）
   が全壁型ドラムのドラム底部（４）及び軸（５）を介し
   て外部に導かれている特許請求の範囲第１項記載の遠心
   ろ過機。 ３、ガス排出通路（１４）が遮断弁（３０）を備えてい
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の遠心ろ過機。 ４、ドラム底部（４）に配置されたガス排出通路（１４
   ）が軸（５）の中空孔からガス室 （７ａ）まで達するスペーサ格子（１１）から成ってお
   り、スペーサ格子が全壁型ドラムの内部に向いた側を、
   液密及びガス密な材料から成るプレート（１２）によっ
   て覆われており、プレートが半径方向外側の区分でフィ
   ルタ部材（６）に対してリングシール（１３）、例えば
   弾性的な丸紐を用いてシールされている特許請求の範囲
   第２項又は第３項記載の遠心ろ過機。 ５、プレート（１２）が弾性的な材料、例えばゴムから
   成っている特許請求の範囲第４項記載の遠心ろ過機。 ６、過圧発生手段がフィルタ部材（６）に堆積したフィ
   ルタケーキ（２１）を逆流によって解離するためにガス
   排出通路（１４）に選択的に接続できるようになってい
   る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項
   記載の遠心ろ過機。 ７、ガス排出通路（１４）に負圧発生装置が接続されて
   いる特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
   項記載の遠心ろ過機。 ８、ガス排出通路（１４）を介して排出されたガスが閉
   回路で過圧発生手段に戻されるようになっている特許請
   求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記載の遠
   心ろ過機。 ９、過圧発生手段が吸引・圧縮ポンプから成っており、
   吸引・圧縮ポンプの吸引側がガス排出通路（１４）に、
   かつ圧縮側が遠心ろ過機の内室に接続されている特許請
   求の範囲第８項記載の遠心ろ過機。 １０、回路内を循環するガスが蒸気状の溶媒から成って
   いる特許請求の範囲第８項又は第９項記載の遠心ろ過機
   。 １１、閉回路内に復水器（３１）が配置されている特許
   請求の範囲第８項から第１０項までのいずれか１項記載
   の遠心ろ過機。 １２、閉回路内に加熱器（３３）が配置されている特許
   請求の範囲第８項から第１１項までのいずれか１項記載
   の遠心ろ過機。 １３、フィルタ部材の内室に削り取り装置（２３）が突
   入しており、削り取り装置に圧力ケーシング（１６）を
   貫通した搬出管（２２）が接続されており、削り取り装
   置（２３）を用いて削り取られたケーキ部分が過圧発生
   手段を用いて生ぜしめられた圧力ガスによって前記搬出
   管を介して搬出される特許請求の範囲第１項から第１２
   項までのいずれか１項記載の遠心ろ過機。 １４、圧力ケーシング（１６）内に過圧Ｐ■を生ぜしめ
   る過圧発生手段及び（又は） 半径方向の液面γ＿ａを高さ調節するための調節装置（
   排出管１０）及び（又は） 遠心ろ隔機の駆動ユニット（１９）が 単数若しくは複数の側定値： 圧力ケーシング（１６）内に配置された圧力検出器（３
   ５）の側定値、排出管の角度位置表示装置（３６）の測
   定値及び遠心ろ過機の回転数測定器（３８）の測定値に
   基づき制御されるようになっている特許請求の範囲第１
   項から第１３項までのいずれか１項記載の遠心ろ過機。 １５、プログラミング可能な制御装置が設けられている
   特許請求の範囲第１４項記載の遠心ろ過機。 １６、削り取り装置（２３）の削り取りナイフ（２５）
   によってフィルタ部材（６）に圧着された底部層を解離
   するために、フィルタ部材が間隔を置いて、γ＿ｉの値
   をフィルタ部材（６）と遠心ろ過機の回転軸線との間の
   半径方向の間隔より小さくかつ軸（５）内に配置された
   ガス排出通路（１４）の半径よりも大きな値へ変化させ
   ることに基づき洗浄されるようになっている特許請求の
   範囲第１項から第１５項までのいずれか１項記載の遠心
   ろ過機。