JPH0622706B2 - 遠心分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、遠心力により液体状もしくは気体状の媒体よ
り、この媒体の比重と異なる比重を有する少なくとも一
種類の物質を分離する方法、特に、物質と媒体の混合流
体が、この流れの方向に平行な軸を中心として回転され
るように設定し、分離チヤンバに導入し、そして物質は
媒体から分離して排出することにより、液体もしくは気
体の流れから高比重の物質を分離する方法に並びに装置
に関する。

一般に、サイクロン、即ち、遠心分離機が気体もしくは
液体の流れから固体もしくは液体の物質を分離するため
に利用されている。

［従来の技術並びに解決しようとする課題］ 従来の分離装置は、効率良く分離するために必要な高回
転速度がエネルギーの多大な消費によってのみ達成で
き、かつ比較的大型となる欠点を有している。

ＤＥ−Ａ−２，６４７，４８６号公報には、液体サイク
ロン内で純化させる懸濁液を入口ダクト内ですばやくサ
ブ分類する工程を有する分離技術が開示されている。こ
のために、入る懸濁液の流れが、後でも混じらない幾つ
かの成分の流に分けられる（特に、ＤＥ−Ａ−２，６４
７，４８６号公報の第１０並びに１１頁）。

さらに、ＤＥ−Ａ−２，６４７，４８６号公報における
液体サイクロンでは回転の加速を加えることがなく、か
つ生成物排出パイプ並びにダート排出パイプを備えてい
る。このダート排出手段は円錐台の形状をしたテーパを
有するということは、壁面が円筒形の環状チヤンバ内で
最初の分離が生じるので、分離効率には無関係である。

ＤＥ−Ｃ−８８３，５５５号公報により既知の遠心ダス
ト分離装置は、流の方向にテーパが付けられた変位部材
を有する。この変位部材の壁面は円筒形状になっている
ので回転を加速することはできない。さらに、クリーン
エアーがクリーンエアーパイプを介してのみ、一方的に
取出される。

前記ＤＥ−Ｃ−８８３，５５５号公報に関連した注意点
は、この文献において、流の方向にテーパを有する変位
部材が円筒形の外壁内に設けられているので、ＤＥ−Ｃ
−６８８，８０３号公報にも適用できる。また、ＤＥ−
Ｃ−６８８，８０３号公報において、純化された媒体は
単に一側より取出される。回転動の加速は、ＤＥ−Ｃ−
６８６，８０３号公報に開示された装置では、リブが長
手方向に延出しているので、期待できない。

Ｆｒａｎｃｅ Ａ−２，２７４，３６３号公報に開示さ
れている装置は、前述した２つの公報から同じような形
状として知られたバッフル部材を有する。

Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｃ−３７４，３８２号公報に開示され
ている装置は、実質的分離チヤンバが、回転動の径が減
じるような回転動の加速が生じないような円筒形に設定
されている。Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｃ−３７４，３８２号公
報において、純化された媒体は分離チヤンバから、異な
る両方向に取出されない。

Ｕ．Ｓ．Ａ−４，４２０，３１４号公報には、中で分離
される媒体が集められるような、第４図に示す円筒形の
分離チヤンバを備えた分離装置が開示されている。Ｕ．
Ｓ．Ａ−４，４２０，３１４号公報により案内翼の配設
構造は公知である。しかし、このＵ．Ｓ．Ａ−４，４２
０，３１４号公報により既知の分離装置で回転動の加速
は生じず、また純化された媒体の取出しは互いに体面す
る２個の出力開口を介しては行われない。

ディップパイプを備えた遠心分離装置はＤＥ−Ａ−２，
８３２，０７９号公報、ＤＥ−Ａ−２，９４５，９５１
号公報並びにＤＥ−Ａ−３，６１５，７４７号公報によ
り知られている。これら既知の装置では、未分離ガス
（即ち物質と媒体の混合物）が入口から分離チヤンバに
導かれない。

上記装置において、未分離ガスは再び入口の直接下流に
存在し、少量の未分離ガスのみ装置内の渦流中に放出で
きる。即ち、混合物の半分以上は分離チヤンバに直接入
らない。

Maschinenfabrik BETH GmbH（第９４並びに９５頁）のp
rinting departmentにより１９６４年に開示された“Ha
ndbuch der Entstaubung”［Manual of Dust Removal］
によりダストリムーバが知られている。このダストリム
ーバは“Van-Tongeren dust separator”と呼ばれてい
る（上記文献の第４７図を参照）。このVan-Tongeren d
ustseparatorにおいて、、ダストが分離されるガスは流
動化チヤンバ内の弱い放射方向の成分を含む回転動中に
入れられる。ダスト粒子は流動化チヤンバの壁に向かっ
て移動し、微小粒子のガス流と共に、比較的小さい径の
サイクロン内で凝縮される。このように浄化されたガス
は、周方向に配設された複数のバッフルにより回転方向
が反転された後、流動化チヤンバから排出される。この
ような反転により、ガスに含まれている比較的大径の粒
子は外方に移動される。このようなダストリムーバを設
けることは、流動化チヤンバを収容できるので装置を小
型化できる効果がある。しかし、通常必要とされている
配管内のガスからダストを除去する場合、比較的大径の
サイクロンよりも厳しい要求を満たすようにしなければ
ならない欠点がある。

本発明は、遠心分離のため、即ち、特に気体もしくは液
体からダストもしくは他の固体や液体を分離するため、
また気体状もしくは液体状の媒体から高比重のものを分
離する方法に基礎をなし、物質並びに媒質は溶解し難い
ものであり、この分離方法はエネルギーの消費が少な
く、かつ分離効率が優れる。

［解決するための手段並びに作用］ この目的は、本発明に係われば、混合流体の回転動の半
径を減じながら分離チヤンバに媒体を導いている間に回
転動を加速し、そして互いに対向して設けられた複数の
出口より媒体を排出することにより達成される。これは
余分な駆動機構を付加しないでなし得る。

従来のサイクロンにおいては、単位時間辺りの純化され
る流れの体積は、純化された媒体を排出するパイプの断
面によって制約を受ける。第にのパイプを設けることに
より、分離装置のスループットを増加させ得る。このた
めに純化される媒体の高回転速度、かくして超比例高遠
心力、従って増加したスループットを伴う比較的高効率
の分離が必要になる。

本発明においては、物質と媒体との混合物が回転動にセ
ッテングされ、この回転動を加速するために回転動の半
径が減じられて断面部分を介して排出されることにより
高効率の分離が得られる。この断面部分の断面積、即ち
半径は混合物が回転されるチヤンバの断面の断面積、即
ち半径よりも小さく設定されている。自由渦（free edd
y）により角速度が増すので、エネルギー保存の法則に
より、回転動の半径が減じることは本発明の方法を使用
することにより高い分離効率と分離度を可能とする。例
えば、１６００ｇにまで半径加速を大きくすることがで
きる。これら効果は高い出費と大きいブロー出力とを必
要とせずに得られる。さらに、本発明の方法において
は、損失は従来のサイクロンのほぼ半分の範囲となるよ
うに低くすることができる。

自由渦により、もし同じ大きさの空間で比較的強い流れ
を使用するのであれば、比較的高い回転速度が高いマス
・スループットに応じて得られる。

本発明の方法を実施するのに適した装置は、流体の流れ
の方向と平行な軸の周りに物質と媒体との混合物の回転
動を、この回転動の軸の周りに延びた空間ないで形成す
る装置と、純化された媒体と分離された物質との出口を
備えた分離チヤンバとを有するハウジングを具備し、互
いに対向するように同軸的に配置された２つの開口部が
前記純化された媒体を排出するために設けられているこ
とを特徴とする。

回転動の半径を減じることは、回転動を発生させる軸の
回りに延びた空間を形成するための案内手段を設けるこ
とにより容易に達成できる。この案内手段の有効半径
は、軸方向から見て、軸の回りに回転動を発生させる空
間から純化される媒体の排出側で、分離チヤンバから純
化された媒体を排出する開口部（デップパイプ）の有効
半径よりも大きく設定されている。

本発明に係わる原理は、入口側領域内に、分離される物
質と媒体との混合物を、軸の回りに延び、かつ径方向に
広がった空間に強制的に導くリストリクターもしくは他
の部材を設け、また純化された媒体（気体もしくは液
体）がリストリクターもしくは他の部材よりも小さい断
面積のデップパイプを通って流して回転動の半径を所望
の程度に減じることにより、従来のサイクロンにおいて
極めて簡単な方法で理解され得る。

本発明の方法を実施する装置においては、分離チヤンバ
の所に終端している開口が分離チヤンバ内に突出してい
るデップパイプにより構成されている。

［実施例］ 第１図並びに第２図に示す分離装置１は、パイプを介し
て、分離される物質並びに媒体の混合物の接線に近い流
にさらされる。洗浄される物質並びに媒体の混合物はバ
ッフル部材６と外壁４との間に形成された螺旋形状の空
間５内の回転動中に入れられる。この回転動中に入れら
れた混合物は外壁４と案内手段３との間に形成された環
状の空間１７を通り、動エネルギーが高められて収集空
間（分離チエンバ）に入る。

純化された媒体を排出する２本のデップパイプ８，９が
分離チヤンバ７中に延びている。

前記２本のデップパイプ８，９は、互いに同軸的に配設
され、これらの直径は、両空間５，７の境の所で案内手
段３の直径より短くなっている。この結果、純化される
物質と媒質との混合物の回転動の半径は減じられ、回転
動は加速される。上方のデップパイプ９は前記バッフル
部材６、螺旋形状の空間５並びに案内手段３中に延びて
いる。

収集空間７中で、比較的比重の大きい物質は収集空間７
の壁７に向かって外方に飛び出て、静止チヤンバ１１内
に落下する。純化される媒体がデップパイプ８，９中に
入ったとき、回転動の半径は減じられ、この結果生じる
遠心力はより高められる。

下方のデップパイプ８の所に、バッフル手段（円錐台
形）１２が設けられている。このバッフル手段１２は、
媒体から分離された物質が静止チヤンバ１１から収集空
間７中に伝って流れることにより物質が再び上方移動す
るのを防止している。静止チヤンバ１１の下方領域には
分離された物質を排出する導管１３が設けられている。

静止チヤンバ１１内で、洗浄される媒体並びに分離され
た物質をより効率良く静止させるために静止チヤンバ１
１は可能な限りの大きな外径を有するように設計されて
いる。

前記下方のデップパイプ８は静止チヤンバ１１を通って
外部に延びている。

第１図に示す分離装置１はフランジ接続部１４により、
互いに接続された上部１５と下部１６とを有する。かく
して、上部１５と下部１６とがどのような形状を有して
いても接続できる。

第３図並びに第４図に示す。本発明実施例の分離装置に
おいては、分離される物質と洗浄される媒体との混合物
は、ほぼ螺旋形状をした導入ダクト２２を介して供給さ
れる。この供給された混合物は、内方案内手段２３と外
方ハウジング壁３０との間に形成された環状の空間２６
を介して、収集チヤンバ２７中に流れる。この環状の空
間２６の、案内手段２３によって決定される。かくし
て、物質と媒体との混合物の回転動の半径は、螺旋形状
のフローダクト２２から分離チヤンバ２７に向かうのに
従って連続的に減少し、かくして回転動の角速度は増加
する。

上方のデップパイプ２９は内方案内手段２３中を延びて
おり、下方のデップパイプ２８は上方のデップパイプと
対面するようにして同軸的に延びている。両デップパイ
プ２８，２９は分離チヤンバ２７中に突出している。こ
の分離チヤンバ２７の領域内で、デップパイプ２８にバ
ッフル３２が設けられている。このバッフル３２は、媒
体から分離された物質がデップパイプに沿った流れによ
り静止チヤンバ３１から上方に再び移動するのを防止し
ている。分離された物質はパイプ３３を介して除去され
る。

分離装置２１の上部３５と下部３６とは、これらの交換
が簡単に行えるようにフランジ３４により接続されてい
る。

第５図並びに第６図に示す実施例の分離装置４１は二次
サイクロン５１を備えている。分離される物質と洗浄さ
れる媒体との混合物は導入ダクト４２を介して接線的に
供給される。この供給された混合物は空間４５内の回転
動中に入れられて分離され、比重の大きい物質は外壁の
所に集められ、媒質の少し（部分的なガス流）は分離チ
ヤンバからスロット５２を介して取り出される。前記空
間４５は分離装置４１の空間４７から、バッフル板５８
を有するバッフル部材５７により分離されている。軸方
向に離間した同軸的な２本のデップパイプ４８，４９は
空間４７中に突出し、これらパイプを介して、純化され
た媒体が排出される。

二次サイクロン５１は、空間４５を規定するハウジング
壁５０上に設けられてる。この二次サイクロン５１は、
空間４５の全高さに渡って延びたスロット５２を介し
て、分離装置４１に接続されている。

前記空間４５内での物質と媒体との混合物の回転動によ
って、比重の大きい物質はハウジング壁５０へと飛び出
し、この壁５０に沿って、まだ純化される少量の媒質と
共にスロット５２を介して二次サイクロン５１中に入る
まで、回転方向に移動する。純化される媒体と密度の高
い物質との分離は二次サイクロン５１内でさらに行わ
れ、純化された媒体は一方のデップパイプ５３を介して
他方のデップパイプ４８に導かれる。一方、分離された
物質はパイプ５６を介して排出される。

両デップパイプ４８，４９巻の空間４７内に、バッフル
板５８を有し、両デップパイプ装着されたバッフル手段
５７が配設されている。前記バッフル板５８は、分離の
度合をさらに増すように空間４５並びに分離チヤンバ４
７からデップパイプ４８，４９への媒体の流れに影響を
与えるように形状並びに配設が設定されている。

本発明の他の実施例と同様に、分離装置４１はそれぞれ
の部分が簡単に交換できるように、そして別の第２のデ
ップパイプにより分離装置同志の組み合わせが可能なよ
うに、互いに接続可能な２つの部分５５，５６に分かれ
ている。

第７図に示す分離装置６０において、物質と媒体との混
合物はパイプ６２により導入され、バッフル手段６３と
外壁６４との間の環状の空間６５内の回転動中に、案内
翼６６により供給される。収集チヤンバ６７内で、分離
される物質は媒体から分離され、媒体は同軸的に設けら
れたデップパイプ６８，６９を介して軸方向に排出され
る。デップパイプ６８は、混合物を導入するパイプ６２
と同軸的に配設されている。る 分離された物質はデップパイプ６９と下方にテーパ付け
られた外ハウジング壁７１との間の空間７０を介して排
出される。

第８図に示す分離装置７２では、分離される物質と純化
される媒体との混合物はパイプ７３により導入される。
このパイプ７３内にデップパイプ７７が同軸的に配設さ
れ、このデップパイプに軸方向に離間してデップパイプ
７８が同軸的に設けられている。媒体は分離装置７２か
らデップパイプ７７，７８を介して取り出される。環状
の空間７４がデップパイプ７７とパイプ壁７５との間で
形成されており、この空間７４内で、分離される物質と
純化される媒体との混合物は案内翼７６により回転動中
に供給される。

収集空間（分離チヤンバ）７９がパイプ７３とそれぞれ
のデップパイプ７７，７８との間に設けられている。こ
の分離チヤンバ７９は外ハウジング壁８０により外方が
規定されている。この外ハウジング壁８０は、流動性の
観点から、破線で示すように、流れの方向にテーパ付け
られた断面形状を有する。

分離された物質はパイプ８１を介して排出される。

第７図に示す分離装置６０はフランジ８２により接続さ
れた上部８３並びに下部８４を有し、第８図に示す分離
装置７２はフランジ８５により接続された上部８６並び
に下部８７を有する。

二次サイクロン５１が、第１図ないし第４図、第７図並
びに第８図に示す分離装置１，２１，６０，７２に付加
され得る。第１図ないし第４図に示す分離装置の場合、
二次サイクロンは静止チヤンバ１１，３１に好ましくは
設けられ得る。

第９図並びに第１０図に示す分離装置９０では、分離さ
れる物質と純化される媒体との混合物はほぼ螺旋形状を
したダクト９１を介して導入される。このダクト９１
は、互いに対面するようにして同軸的に設けられた上方
デップパイプ９２と下方デップパイプ９３のうちの上方
デップパイプ９２の周囲に延出している。分離される混
合物はダクト９１により形成された空間９４内の回転動
に供給され、収集チヤンバ９５中に流れ、さらにここか
ら純化された媒体はデップパイプ９２，９３を介して排
出される。分離された物質は分離チヤンバ壁９６を伝っ
て下方に落ちる。

分離された物質は、下方に円錐形に広がったバッフル手
段９８を介してデップパイプ９３に接続され、下方にテ
ーパ付けされたフアンネル９７を伝って連続的に落下す
る。このフアンネル９７は必ずしも必要ではなく、この
場合、バッフル手段９８を第１１図に示すのと同様にハ
ウジング壁の直前にまで延出させる。上記構成により、
既に分離された物質が上方に吸引されて、再び分離チヤ
ンバ９５に戻ることが防止される。分離された物質はパ
イプ９９を介して下方に排出される。

第１４図に示す実施例ではデップパイプ９２，９３は分
離チヤンバ９５中に夫々異なる長さで突出する。また、
ハウジングの上部９０′と下部９０″とはフランジ９０
により接続されている。第１４図に示す実施例と同様
に第９図に示す実施例ではバッフル面９４′は除去され
得る。前記デップパイプ９２，９３は、分離チヤンバの
外側で湾曲しており、その外端に他の部材に取着させる
ためのフランジ１００（第９図）を有する。

第１１図に示す分離装置１０１では、同軸的に設けられ
た２つのデップパイプ１０５，１０６が分離チヤンバ１
０４中に突出している。混合物は、円錐リング形状のダ
クト１０２もしくはデップパイプ１０５の周囲に延びた
円板形状の空間を介して導入される。バッフル１０３が
ダクト１０２内に設けられており、これにより混合物は
回転動中に供給される。

下方のデップパイプ１０６は、既に分離された物質が上
方に流れるのを防止する案内手段１０７を有する。この
下方のデップパイプ１０６はバッフル手段１０７の下側
で湾曲して外方に延びている。分離された物質は分離装
置１０１からパイプ１０８を介して排出される。

第１２図並びに第１３図に示す分離装置１１０では、第
１１図に示す分離装置１０１と同様に、分離される混合
物は円錐リング形状のダクト１１１（もしくは円板形状
の空間）を介して導入され、翼１１２により回転動中に
供給される。そして、純化された媒体は、互いに対面す
るように同軸的に設けられた２つのデップパイプ１１
４，１１５により分離チヤンバ１１３から排出される。

分離チヤンバ１１３の外壁１１７にはスロット１１９が
形成され、このスロット１１９により分離チヤンバ１１
３は、これに平行にのびたパイプ１１８に接続されてい
る。分離された物質はスロット１１９を介してパイプ１
１８中に入り、このパイプ１１８の下端１２０から排出
される。

前記パイプ１１８は、分離装置１１０の分離効率をさら
に高めることのできる二次サイクロンのように設計でき
る。

下方に円錐形に広がったバッフル手段１１６が分離チヤ
ンバ１１３の下端に設けられ得る。このバッフル手段１
１６の上端はデップパイプ１１５に接続され、そして下
端は分離装置１１０の底１２１に接続される。このバッ
フル手段１１６は、分離装置１１０の底１２１とデップ
パイプ１１５との間のコーナ領域中の堆積を防止する。

前述した全ての実施例において、バッフル手段は、既に
第５図並びに第６図を参照して説明したように、分離チ
ヤンバ内のデップパイプ間に配設され得る。このような
配設により、媒体の圧力損失並びに速度ピークが防げ
る。これら２つのハテは連続的に延びた１本のパイプに
より構成され得る。この場合、純化された媒体は線形も
しくは螺旋形のスロットを介してデップパイプ内に入
り、ここから反対方向に流れる。

第１６図並びに第１７図は本発明の実施例の分離装置１
３０の上部を示す平面図並びに上面図（トップカバーは
透明に描かれて居る）である。分離される混合物を導入
する螺旋形状のダクト１３１ｔが、所定の形状の金属板
空なるパネルを一方向に湾曲させて形成される。好まし
い、動的流体の移動がエッジ１３１から分離チヤンバ１
３２への生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は接線に近い流れにさらされる分離機の断面図、
第２図は第１図のII−II線に沿う断面図、第３図は接線
に近い流れにさらされる分離機の他の実施例の断面図、
第４図は第３図のIV−IVIII線に沿う断面図、第５図は
二次サイクロンを備え、接線に近い流れにさらされる分
離機の実施例の断面図、第６図は第５図のVI−VI線に沿
う断面図、第７図並びに第８図は軸線に近い流れにさら
される分離機の、夫々異なる実施例の断面図、第９図は
接線に近い流にさらされる分離機を示す第１０図のIX−
IX線に沿う断面図、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線に沿う
断面図、第１１図は分離機の他の実施例を示す図、第１
２図は分離機を示す第１３図のXII−XII線に沿う断面
図、第１３図は第１２図のXIII−XIII線に沿う断面図、
第１４図並びに第１５図は第９図並びに第１０図と同様
の実施例を示す図、そして第１６図並びに第１７図は、
容易に製造できる分離機の上部を夫々示す図である。 １……分離装置、６……バッファ部材、７……分離チヤ
ンバ、８，９……デップパイプ、１１……静止チヤン
バ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体媒体とは異なる比重の物質を流体媒体
   から遠心力により分離する遠心分離装置であり、ハウジ
   ングと、物質と媒体の混合物の回転をハウジングの内部
   に流れの方向に平行な軸の周りに発生させる手段と、そ
   の内部に同軸に向かい合ったディップパイプ（８、９、
   ９２、９３、１０５、１０６）が突出していて、分離後
   の媒体がこのパイプの一方を介してここから流れ出る分
   離チャンバと、分離後の物質のための排出口（１３、９
   ９）とを有している遠心分離装置において、分離後の物
   質のための排出口（１３、９９）が、混合物の導入口の
   反対側に位置するハウジングの端部に設けられており、
   排出口（１３、９９）の近くの下側ディップパイプ
   （８、９３、１０６）が前記ハウジングから突出してお
   り、コーン形状の案内装置（１２、９５、１０７）が下
   側のディップパイプ（８、９３、１０６）の上端部に設
   けられており、その案内装置は金属板（１２、９８、１
   ０７）で出来た上側がすぼまった円錐台形状のジャケッ
   トを構成していて、流体を圧縮するように、その小径側
   端部が前記下側ディップパイプ（８、９３、１０６）に
   連結されていることを特徴とする遠心分離装置。
2. 【請求項２】流体媒体とは異なる比重の物質を流体媒体
   から遠心力により分離する遠心分離装置であり、ハウジ
   ングと、物質と媒体の混合物の回転をハウジングの内部
   に流れの方向に平行な軸の周りに発生させる手段と、そ
   の内部に同軸に向かい合ったディップパイプ（２８、２
   ９）が突出していて、分離後の媒体がこのパイプの一方
   を介してここから流れ出る分離チャンバと、分離後の物
   質のための排出口（３３）とを有している遠心分離装置
   において、分離後の物質のための前記排出口（３３）
   は、装置内への混合物の導入口の反対側に位置するハウ
   ジングの端部に前記ハウジングから突出するよう設けら
   れており、下側の前記ディップパイプ（２８、７８）は
   真っ直ぐで前記排出口の近くに設けられており、コーン
   形状の案内装置（１２、９５、１０７）が下側のディッ
   プパイプ（８、９３、１０６）の上端部に設けられてお
   り、その案内装置は金属板（１２、９８、１０７）で出
   来た上側がすぼまった円錐台形状のジャケットを構成し
   ていて、流体を圧縮するように、その小径側端部が前記
   下側ディップパイプ（８、９３、１０６）に連結されて
   いることを特徴とする遠心分離装置。
3. 【請求項３】前記下側ディップパイプ（８、９３、１０
   ６）は湾曲部を有し、ハウジングのコーン形状下部を通
   って出ていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分
   離装置。