JPH08501725A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転軸の回りを回転駆動され閉鎖されているドラム状キャリアを具備し、前記キャリアは、流体の供給及び吐出を別個に行う手段を有し、一以上のフィルタ素子が、前記キャリアの中に配置され、各前記フィルタ素子は、回転軸とドラム壁との間で延在する流体ダクトを有し、前記回転ドラムとフィルタ素子との組合せは、重いフラクションを分離し、次いで軽いフラクションをろ過する、例えばガス、水、オイル等の流体から一つ以上の成分を分離する装置。

Description

【発明の詳細な説明】 フィルタ装置 本発明は、閉鎖されているドラム状キャリアを具備し、前記キャリアは回転軸 の回りを回転駆動され、前記キャリアは、流体を供給及び吐出を別個に行う手段 を有する、例えばガス、水、油等の流体から一つ以上の成分を分離する装置に関 する。 流体からいくつかの成分を分離するために、流体を回転させ、これにより、遠 心力の結果として、構成成分が流体から分離されて回転軸の回りに複数の層を形 成し、その後にその吐出が可能となり、それにより例えば流体を浄化することが できることは公知である。この場合、排ガス、廃水、汚染油等の浄化が可能であ る。このような装置の欠点は、流体から固体を除去するにはほとんどまったく適 さないことと、比重の差がわずかな場合には分離に長時間かかることとにある。 ろ過を回転ドラムを介して行う、いわゆるフィルタ遠心分離機も公知である。 この場合、ドラムの外壁は、全体的に又は部分的にフィルタ材料により置換され る。求心力に起因して、ろ過する混合液がフィルタ材料を圧力により通される。 ろ過により除去する物質は、フィルタの上に蓄積され、これによりろ過ケーキが 形成される。このような装置の欠点は、ある程度の時間が経過するとろ過ケーキ がフィルタを閉塞し、従って引き続き流体を通すことが不可能となることにある 。ろ過ケーキを機械的なスクレーパ装置により除去する例が知られている。 本発明の課題は、前述の欠点を除去し、二つ以上のフラクション（分級物）を 遠心分離する機能と、媒体から固体部分をろ過して除去する機能とが一つの機械 の中に統合されている装置を提供することにある。本発明の装置は、一つ以上の フィルタ素子がキャリアの中に配置され、各フィルタ素子が、回転軸とドラム壁 との間に延在する流体ダクトを有することを特徴とする。 分離するための混合体が回転ドラムの中に運搬されると、混合体は求心力によ り外壁へ向かって移動される。フィルタを介してドラムから再び出る前に、重い フラクションの一部は、ドラム壁の上に沈澱し、ろ過ケーキを形成する。重いフ ラクションが非常に少なくなった混合体は、フィルタ素子を介して、求心力の結 果発生する圧力の作用の下にドラムの外に出る。 汚染された流体をろ過する公知のフィルタ装置におけるフィルタは、比較的早 く閉塞し、交換されなければならない。提案される実施例では、流体の最も汚染 された部分は、回転中心から可能なかぎり離れて位置し、これによりフィルタは 、回転軸からできるかぎり離れた部分の中のスラッジによりまず始めに充填され るが、しかしこれによりろ過作用は、次第に回転の中心に近い場所で行われる。 従ってフィルタ素子は、それほど早く行わなくともよい。 第１の実施例ではフィルタの中の流体ダクトが、ドラム壁の中へと開いている 。回転作用の結果として、浄化された流体は自動的にフィルタを貫流する。 第２の実施例ではフィルタダクトは、回転軸の中に配置されている中央排出ダ クトの中に対して開いている。この利点は、圧力印加による輸送が、流体にダク トを貫流させるために必要であるにもかかわらず、圧力差によるフィルタ素子に 対する負荷が小さくなることにある。有利な実施例では、円筒形フィルタ素子が 使用され、中央に配置されている流体ダクトが回転軸に対して半径方向に延在し ている。このような配置により、通常のろ過の欠点なしに、新たな応用例におい て、公知のフィルタ素子とろ過技術を利用できるという利点が得られる。 最後に、本発明の別の実施例では、回転軸を垂直に配置する。これによりドラ ムと内容物との平衡の崩れを最小にすることができ、ろ液を回転ドラムの底面の 上に集めることができ、ドラムの清掃を大幅に簡略化することができる。 本発明の前述の特徴及びその他の特徴を、複数の実施例の図の説明の中で以下 に説明する。 第１図は、本発明の装置の第１の実施例を部分的に切開して示す斜視図である 。 第２ａ図及び第２ｂ図はそれぞれ、第１図の実施例とは異なり垂直回転軸を有 する第２の実施例の上面図及び側面図である。 第３ａ図及び第３ｂ図はそれぞれ、フィルタ素子の中央出口を有する本発明の 装置の第３の実施例の上面断面図及び側面断面図である。 第４図はフィルタ素子が複数のレベルにおける上下に配置されている第４の実 施例の側面断面図である。 第５図は本発明の装置にスクレーパ部材を設けた第５の実施例の部分的に断面 を示す斜視図である。 第６図は交換可能なフィルタ素子を有する本発明の装置の第６の実施例の側面 断面図である。 第７図は挿入部品として取付けられている第６図のフィルタ素子の側面断面図 である。 図中、参照番号１によりドラム状キャリアが示され、このキャリアは、第１図 のＡ−Ａの水平軸線の回りを回転でき、その他の図のＢ−Ｂの回転軸線の回りを 回転する。 回転ドラムの中にはフィルタ素子２が配置され、フィルタ素子２の詳細は、以 下において図に関連して説明する。 第１図では回転ドラム１が、支持フレーム５の上に取付けられているモータ４ の出力シャフト３に固定されている。ドラム１は、同様にフレーム５の上に取付 けられている定置コンテナ６の中に保持されている。 各フィルタ素子２は、第１図の図示されている実施例では円筒形であり、この 場合、円筒形外面は、例えば金網又は紙等の適切なフィルタ材料で形成されてい る。各フィルタ２は、ドラム１の外面へと開口８において開いている流体ダクト ７を有する。 浄化する流体の供給は、第１図の実施例では中央管９を介して行われ、中央管 ９は、回転ドラム１の中心部中へと開き、このためにドラム１は、モータ４と反 対の側に位置する端部壁の上で、連続穴１１を有している。 流体の排出は、管１２により行われ、管１２は、コンテナ６の外面の底部に接 続されている。 第１図の装置は、次のように動作する。汚染流体を管９を介して供給した後に モータ４によりドラム１を回転すると、ドラム１の中の流体は汚染成分と一緒に 、外方へ飛ばされ、ドラム１の中の周辺部に到達する。求心作用の結果として流 体の中の軽い部分と重い部分とが分離され、各フィルタ素子２の外壁に作用する 圧力の結果として、流体はフィルタ外面を貫流して流体ダクト７へ向かって流れ 、次いで流体は、求心力の結果としてダクト７を貫流して開口８へ向かって流れ てコンテナ６の中に到達する。浄化された流体は、次いで管１２を経て排出され る。 第１図の実施例では、汚染成分はドラム１の中に残り、ドラム１の外面の内壁 に沈澱する。しばらくすると、沈澱物を清掃しなければならない。フィルタ素子 ２のフィルタ材料は、ドラム１の外面から内部へ向かって詰まってゆくが、しか しフィルタ素子のろ過作用は、沈澱物がフィルタ素子２の全長にわたって延在し ないかぎり有効である。 第２図は、ドラム１が垂直軸線Ｂ−Ｂの回りを回転できる実施例を示す。この 回転のため、ドラム１は垂直シャフト２０の回りに固定されている。垂直シャフ ト２０は、軸方向管として形成され、この軸方向管は、一方の側では、浄化する 流体の供給管２１に、シャフトの取付け部の中に収容されている流体チャンバ２ ３を介して連通している。他方の側では、軸方向ダクト２１は、ドラム１の内室 へと半径方向ダクト２４を経て連通している。 この実施例でも、回転軸線Ｂ−Ｂとドラム１の外面との間には、半径方向に配 置され、第２図では４個の、複数のフィルタ素子２が延在している。 この実施例でも、ドラム１は起立しているコンテナ６の中に保持され、直立コ ンテナ６の底面壁の中には排出管２５が接続している。モータ４は、シャフト２ ０及びドラム１を、ベルト伝動装置２６を介して回転する。 第２図の実施例は次のように動作する。汚染された流体を供給管２２を介して 例えばポンプ２７により供給することにより、この汚染された流体は、ドラム１ の中に軸方向ダクト２１及び半径方向ダクト２４を経て流入する。シャフト２０ 及びドラム１を回転させると、流体は、外方へ向かってドラム１のドラム壁の方 向へ移動し、その場所で流体の重い部分と軽い部分とが分離される。流体はフィ ルタ素子２を介して、フィルタ素子２の中にある流体ダクト７へ流れ、遠心力に より外方へ飛ばされてコンテナ６中に到達する。浄化された流体は、管２５を経 て排出される。流体の汚染成分は、ドラム１の中に残り、ドラムの内壁に付着し て集積し、ドラムの凹部底面２８の上に集積し、この集積物は、しばらくしてか ら清掃される。垂直回転軸の利点は、ドラムの中の蓄積物質が、ドラムと内容物 のバランスに与える影響が最小であることと、汚染成分がフィルタ素子２から離 れた位置に集まり、これによりフィルタ素子２の詰まる速度が遅くなることとに ある。 第３図の実施例も、垂直シャフト２９の回りを回転するドラム１により形成さ れている。 汚染された流体は、供給管２２と、シャフト２０の取付け部の中に取付けられ ている流体チャンバ２３と、半径方向開口２４とを経て供給される。 しかしフィルタ素子２は、ドラム１のドラム壁と回転シャフト２０との間に配 置されておらず、直接に回転シャフト２０に固定され、その場所でフィルタ２の 流体ダクト７は、シャフト２０の中の第２の軸方向配置ダクト３０に連通してい る。この軸方向配置ダクト３０が二つ、シャフトの中に互いに平行かつ隣接して 配置され、両方とも、シャフト２０の取付け部の中の取付け部流体チャンバ３１ の中へと開いている。チャンバ３１は、吐出管２５に連通している。 この装置の利点は、流体に作用する静圧が、フィルタ素子の内側と外側とで同 一であり、従ってフィルタ素子が、回転速度に起因する大きい圧力差により負荷 されないことにある。しかし、浄化された流体は、所望の貫流流を得るために、 中央ダクト３０へとドラム１の中の増加した圧力の作用により運ばれなければな らない。 第４図の実施例では、ドラム１は前記の図のドラムに比して高い。異なるレベ ルに複数のフィルタ素子２が配置され、フィルタ素子２をディスク状に形成する ことも可能である。この場合、各フィルタ素子２の上部壁及び底面壁が、ディス クの形に形成され、ディスク４０の間のスペースは、出口開口８を介してコンテ ナ６に連通している。この場合、ドラム状キャリア１は、リング４１により形成 され、リング４１は、ディスク形フィルタプレートの上に接続され、これにより 組立体は全体として閉じたドラムを形成する。 汚染された流体は、第２図の実施例に関して説明した方法で供給され、コンテ ナ６からの吐出は一部のみが示されている管２５を介して行われる。 第５図は、回転ドラム１が軸方向に延長している装置を示す。この場合、回転 軸線Ａ−Ａは水平である。第１図の実施例と同様に取付けられている４つのフィ ルタが、前述の方法でドラムの中に配置されている。ドラムの延長部分の中には スクレーパ部材５０が取付けられ、スクレーパ部材５０は、２本の螺旋ねじの形 をとっている。このために羽根５１は、中央シャフト５２の回りに螺旋状に配置 され、羽根５１の外周は、ドラム１の内面に隣接する。 浄化する流体の供給ダクト５３は、シャフト５２の中に配置され、供給ダクト ５３は、開口５４を介してドラム１の内部スペースに連通している。 螺旋スクレーパ部材の側に、フィルタから離れて位置して一つ又は複数の江口 開口５５が、スラッジを吐出するためのドラムの端部壁２′の中に設けられてい る。 中央シャフト５２は、任意のタイプの駆動装置５６により駆動され、これによ りスクレーパ部材５０は、軸線Ａ−Ａの回りを回転する。 ドラム１を駆動する駆動装置５８は、ドラム１を包囲するハウジング５７の全 面に配置されている。 スクレーパ部材５０の回転方向と、ドラム１の回転方向とは、選択された駆動 装置に依存して同一であることも、異なることもある。この実施例ではベルト駆 動装置として示されている駆動装置の形は、任意の適切な形をとることができ、 この駆動装置のその他の点は、本発明の範囲外である。 前述の実施例の動作は次のようである。 汚染された流体をダクト５３の中に供給すると、この流体は開口５４を介して ドラム１の内部スペースの中に流入する。ドラム１がその中のスクレーパ部材５ ０と一緒に回転すると、流体の中の汚染物質は、外方に飛ばされてドラム１の内 壁に付着して集積する。この場合、流体は、スクレーパ部材５０の羽根５１によ り形成されている螺旋通路に沿って流れる。スクレーパ部材５０は、開口５４か らフィルタ２までの通路を長くし、これにより汚染物質の大部分は既に、ドラム １の壁に付着して沈澱される。従ってこの実施例では、汚染度の低い流体が、フ ィルタ２の到達し、これによりフィルタ２の有効寿命が延びる。ドラム１とスク レーパ部材５０とを相対運動させると、異なる回転速度に起因して、すなわち螺 旋がドラムに比して緩慢に動くことに起因して、ドラム１の内側に沈澱したスラ ッジは、矢印Ｐ５の方向で後方へ向かって同時に運搬されて螺旋の右側の区分室 の中に集積し、その場所でこのスラッジは、開口５５を経て吐出される。 この実施例では連続処理が可能である。 第１図のフィルタ配置が示されているにもかかわらず、本発明の範囲内で、例 えば第２図〜第４図のフィルタ配置等の異なる配置も使用可能であることは明か である。 最後に、回転軸線Ａ−Ａは、第５図で垂直にも設置可能であることに注意され たい。 第６図及び第７図の実施例ではドラムの回転軸は垂直に位置する。 この場合、ドラム１は、網目の小さい多孔内壁６０から成り、内壁６０の回り には、開口６３を有する外壁６２が、スペーサリング６１により配置されている 。内壁及び外壁は、基礎６１により支持され、基礎６１は、例えばねじボルト等 の固定部材を介して、回転可能に駆動されるフランジ６５に固定されている。フ ランジ６５は、シャフト６６に固定され、シャフト６６の底面端部は、ホイール プーリ又はＶ形ベルトプーリ６７を設けられ、これによりシャフト６６が回転さ れる。ドラム１は、ハウジング６の中に保持され、ハウジング６は、カバー６８ により閉鎖可能である。カバー６８は、コンテナ６の上のハウジングの上端の上 に液密及び必要ならば気密に配置でき、詳細な説明は省く固定機構６９によりハ ウジング上端から持上げることができる。 この場合、フィルタ素子は、回転ドラム１の中に配置するためのフィルタバッ グ素子から成り、フィルタバッグ素子は、第７図に関連して後述する構成要素か ら挿入部品として形成できる。 フィルタバッグは、例えば天然糸又は合成樹脂糸又は非織物材料等のその他の 材料等の折畳み可能な材料から製造される。フィルタバッグは、ドラム１の上面 及び底面のほか、内側プレート６０の内壁全体を被覆し、従ってろ過作用は、フ ィルタバッグの外周全体に沿って行うことができ、とりわけ、本発明の原理によ り、フィルタバッグの半径方向で延在する上面及び底面に沿って行うことができ る。 このような折畳み可能な材料からなるフィルタバッグの場合、ドラムの中に入 れて固定することが困難であり、除去の際にバッグを把持できるよう、バッグの 形状を維持されるように、噴射管と回転フィルタハウジングとの間の確実な密封 を実現しなければならないことが明らかである。このため、本発明では、まず初 めにフィルタを第７図に関連して後述する挿入部品として形成することが提案さ れる。 挿入部品は、周辺に沿って均等に分散配置されているスペーサリブ７０′を有 する多孔底面プレート７０から成る。上面プレート７１は、後述する中央シャフ トにより底面プレート７０から離れて配置されている。フィルタバッグ７２は、 円筒形壁部と、上面プレート７１の下側に対応する上面壁と、底面プレート７０ の上側に対応する底面壁とから成る。 バッグ７２の上面壁及び下面壁は、中央穴が設けられ、内側フランジ７３と外 側フランジ７４との間のエッジに上面と底面とでそれぞれクランプされている。 外側フレーム７４は、底面プレート７０を固定クランプすることに注意されたい 。 プラグ７６により底面で閉鎖され、外方に向いているフランジ７６を上面に設 けられている管７５の形の中央シャフトは、次いでフランジ７３及び７４を貫通 して挿入されて、下部フランジ７４に到達する。この挿入は、上部フランジ７６ が、上部フランジ７４の上部エッジに当接するまで続き、これにより上部プレー ト７１と底面プレート７０との間の間隔が定められ、バッグ７２の上面壁と下面 壁との間の間隔も定められる。 前述のこのユニットは、次いでドラム１の中に配置さできるが、しかしその前 にカバー７７を、フランジ７３のネックの回りに配置しなければならない。 このカバー７７は、カバー７７の上に配置されているアイレット７９の中に軸 方向でスライド可能なロックピン７８を三つ以上の個所に設けられる。 ドラム１の中で組立を行う際、底面プレート７０は、底面壁６４の上にスペー サ支持部材７０′により載置し、従ってプレート７０は、壁６４から離れたまま である。上面プレート７１の周辺エッジは、ドラムの多孔内壁６０の上に載置し 、この場合、カバー７７は、ドラム１の外壁６２の内側の上に密にはまって接続 する。カバー７７は、ピン７９によりドラム壁１に当接してロックされ、これに よりコンテナは閉鎖される。 この装置は、次のように動作する。 ろ過する流体は、中央管７５を介して供給され、出口開口８０を貫流してこの 中央管７５の中の出口開口８０から、中央管７５の高さの約１／２の位置で流出 する。この時点まで本機械は、フィルタ遠心分離機として動作する。流体は、フ ィルタバッグの中のスペースの中に流入し、これによりろ過は、まず初めに遠心 作用によりバッグの円筒形壁７２により行われる。流体は、外方へ多孔壁６０を 貫流して流出し、コンテナ６の中に通路開口６３を介して流入する。 フィルタ壁７２の内側に残った沈澱物は、この壁を閉塞し、さらなるろ過は、 まず初めに、ドラムの回転に起因する求心力の結果としての分離により行われ、 次いで、浄化された流体は、フィルタバッグ７２の上側及び下側によりろ過され て除去され、多孔上面プレート及び多孔底面プレート７０及び７１を介して流出 し、ドラムの内壁及び外壁６０及び６２と通路開口６３との間のスペースを介し て外方へ飛ばされる。このようにして、その他の実施例と一致する本発明のろ過 原理が達成される。 挿入部品の取付けを簡単化するために、上面プレート７１は、統合されると閉 鎖プレート７１を形成する二つ以上の部品に分割できることに注意されたい。 フィルタバッグ７２の上側の材料は、ピン７８から吊られているループ９１を 取付けて形成できることにも注意されたい。 これらのループ８１は、使用済みのフィルタバッグ７２が、挿入部品を形成す るための重要な部材から完全に釈放された後にこのバッグ７２を搬送することを 可能にするためにも使用でき、この場合、充填状態でバッグ７２は、２００ｋｇ の重量のフィルタ物質を有することができる。その後、バッグ自身は、搬送手段 として使用できる。 フィルタバッグ７２の壁は二重壁として形成でき、その中にろ過された物質に 結合する物質、又はろ過された物質と化合物を形成する物質を二重壁内に配置す ることも可能であることに注意されたい。 本発明は、前述の実施例に制限されない。例えば挿入部品の中のスペーサプレ ート７０及び７１を、例えばフィルタバッグの中に挿入できるスポーク状で折畳 み可能なスチフナにより置換することも可能であり、この場合、フィルタバッグ に所望の円筒形状を与えるために拡げる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転軸の回りを回転可能に駆動される閉鎖されたドラム状キャリアを具備 し、該キャリアが流体を供給及び吐出をそれぞれ行う手段を有し、例えばガス、 水、オイル等の流体から一つ以上の成分を分離する装置において、一つ以上のフ ィルタ素子が前記キャリアの中に配置され、個々の該フィルタ素子が前記回転軸 とドラム壁との間に延在する流体ダクトを有することを特徴とする分離装置。 ２．前記流体ダクトが、キャリアのドラム壁の中へと開口していることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．前記流体ダクトが回転キャリアの回転軸の中へと開口し、前記回転軸が中 央排出ダクトとして形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 装置。 ４．前記フィルタ素子が、円筒形のフィルタ外面を有しており、流体ダクトが 回転軸に対して半径方向に延在することを特徴とする請求の範囲第１項から第３ 項のうちのいずれか一に記載の装置。 ５．前記回転軸が、垂直方向に向いていることを特徴とする請求の範囲第１項 から第４項のうちのいずれか一に記載の装置。 ６．一以上のフィルタ素子がキャリアの中に配置され、各フィルタ素子の流体 ダクトの軸線がドラム表面に対して９０゜とは異なる角度に配置されている請求 の範囲第１項から第５項のうちのいずれか一に記載の装置。 ７．前記フィルタから延在し内壁に沿って動作するスクレーパが、前記ドラム の中に配置されている請求の範囲第１項から第６項のうちのいずれか一に記載の 装置。 ８．前記スクレーパが、一又は二の螺旋ねじ形状を有することを特徴とする請 求の範囲第７項に記載の装置。 ９．前記スクレーパが、ドラムとは無関係に、ドラムの長手方向の軸線の回り を回転駆動されることを特徴とする請求の範囲第７項または第８項に記載の装置 。 １０．前記フィルタ素子が、円筒形壁部分と上面と下面とから成り、前記上面 及び下面が前記円筒形壁部分に接続し、これによりバッグ状フィルタ素子が形成 されることを特徴とする第１項に記載の装置。 １１．前記フィルタ素子が、回転駆動されるドラムの中に配置されるための挿 入部品として、スペーサ部品と前記スペーサ部品の上面及び底面の上に取付けら れる内部補強部材とにより形成されることを特徴とする請求の範囲第１０項に記 載の装置。 １２．請求の範囲第１０項及び第１１項に記載の装置に適することを特徴とす るフィルタ素子。 １３．例えば取付けられているループの形の搬送手段を具備することを特徴と する請求の範囲第１２項に記載のフィルタ素子。 １４．前記フィルタ素子の壁が二重壁であり、沈澱残留物を結合及び付着する のに適した添加剤を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項から第１３項 のうちのいずれか一に記載の装置。