JPS6059018B2 - 遠心機及びそれを作動させる方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遠心機及びそれを作動させる方法に関する。

種々の用途を持つ遠心分離機または遠心機は周知であり
、この装置は比較的高い濃度比重のものと低い比重のも
のとに液体混合物を分離するものてあり、ある特定の応
用としては、水の含有量の大きいスラリより固形分を連
続的にかつ遠心力によつて分離し、その固形分が、それ
の使用される場所にポンプ輸送されるようにするものが
ある。たとえば、石炭一水のスラリは移送バイブライン
の放出端て脱水され、比較的水分を含まない石炭として
取り出される。鉱山ての埋戻し材料（Ｍｉｎｅｂａｃｈ
ｆｉｌｌｍａｔｅｒｉａりを与えるため、くず鉱を水力
て移送することも周知である。

しかしながら、かかるスラリを処理し、有用な放出を行
い、あるいは、実際的な方法て埋戻しを行うため十分な
量の放出を行う能力を現在の分離機は有していないので
、遠心力でくず鉱スラリを脱水する採鉱システムは、現
在までのところ見当らない。所望の濃度の埋戻し材料を
与えることの利点については、本出願人の出願に係る特
開昭５３−１３０５７吟公報に詳細に記載されている。
この開示内容は、本発明の理解を容易にするため本明細
書に参考文献として加入する。周知のように、くず鉱は
処理鉱石から得られ、一般に６００ミクロンからサブミ
クロ程度の粒子であつて、かかる微粒子は埋戻しのため
有利に利用することができる。

現在利用されている各種タイプの分離機の中で、スクリ
ーン型の遠心機は、微粒子を処理するようにできていな
いので、くず鉱スラリの脱水には不十分である。坑内に
おいて脱水されたくず鉱をかなりの量で得るためには、
スラリは固形含有量が高い程実用的であり、従前の一般
的な高固形含有スラリは５０〜６５重量％の固形含有量
を有している。かかる範囲の固形含有量は、テスクボウ
ル型あるいは自動排出型の遠心機て分離を行うには、高
過ぎる値てある。坑内でくす鉱スラリを脱水するために
は、採鉱通路の中で遠心機を使用し移動させる必要があ
る。したがつて、固体ボウル型またはコンベア型の遠心
機のような大型のものは使用できない。同じような理由
て、坑内において従来の遠心機を多数並列にあるいはシ
ーケンスに結合して使用することは実施困難てある。本
発明による遠心機は従来の遠心機の上述の欠点を克服す
るものであつて、坑内にある既存の通路内に配置するこ
ともその内部を移動することも可能なサイズを有し、ま
た、採鉱するに必要な量の埋戻し材料を与えうる速度て
脱水されたくす鉱を放出できる遠心機が提供される。

特に、分離ボウルは、ある量の固形分を形成（以下、ビ
ーチゾーンという用語により示す）する形状になつてお
り、この形状は、ビーチゾーンが形成された状、材料放
出の速度が投入スラリからの固形分の分離速度と等しい
かあるいは所望に応じて、ほぼ等しくなるように、遠心
機からの固形分放出速度を制御するものである。従つて
、本発明の目は、投入スラリの固形含有量に関して、高
い固形含有量の材料を連続的に放出する新規な改良され
た遠心機を提供することにある。

本発明の他の目的は、材料を連続的に制御して放出する
形状のボウルを持つ遠心機を提供することにある。

本発明の他の目的は、遠心機の分離機能と放出機能を分
離し、遠心機内に材料のビーチゾーンを形成するように
遠心機を作動させることにある。

本発明のさらに他の目的は、スラリの固体粒子が遠心機
のあるゾーン内に堆積される速度が、かかる粒子が遠心
機より放出される速度に等いかあるいは所望に応じてほ
ぼ等しくなるように遠心機を作動させることにある。本
発明の他の目的は、放出速度が可変であり、主に固体粒
子からなる材料の連続的な放出を行う遠心機を作動させ
ることにある。

本発明の他の目的は、遠心機の分離部と放出部を分離す
るゾーンを介して、堆積された固体粒子の均一流れある
いは移動を与えるような選択可能なボウル形状のいずれ
か１つを持つ遠心機を提供することにある。

本発明に係る遠心機は、ハウジングと該ハウジングによ
つて回転可能に支持され、その縦方向中心軸を中心に回
転する長いシャフトと、該シャフトによつて回転可能に
担持され、シャフトに対して軸方向に位置決め可能な、
上記中心軸から半径方向外方に離隔された周辺部を有し
遠心室を規定する一対のボウル部材と、上記ボウル部材
の少なくとも一つに設けた、上記遠心室内に流体媒体で
連行される固体粒子のスラリの供給及び上記遠心室から
の流出液の連続的排出に供する通路手段と、上記シャフ
トを回転させ、それによつて上記遠心室に供給されるス
ラリを固形分成分と流出液ｈ成分とに分離させる回転手
段と、上記部材の少なくとも一つによつて担持され、上
記ボウル部材の周辺部が互いに連続して係合し上記固形
分成分を上記遠心室に堆積させうるような軸方向の位置
と、上記周辺部が軸方向に互いに離隔して上記堆門積さ
れた固形分成分が上記遠心室から期間中放出されうるよ
うな少なくとも一つの軸方向の位置との間で、上記ボウ
ル部材の少なくとも一つを選択的に軸方向に移動させる
ための手段とからなり、上記ボウル部材が、このように
堆積された固形分フ成分の容積を上記期間中実質的に一
定に保つような内部形状を有することを特徴とするもの
てある。

そして、本発明に係る上記のような遠心機を作動させる
方法は、上記中心軸の半径方向外方の上記ボウル部材の
周辺部が互いに連続して係合している状態でボウル部材
が連続して回転している間の初期期間に亘つて、上記ボ
ウル部材の内部に連続的に流入される上記スラリの部分
を、主として固体粒子固形物からなる固形分成分に分離
し、ここで、固形物は、上記ボウル部材の係合した周辺
部の内部から上記シャフトの半径方向外方に隣接した部
分に至るまで固形物が延びるまで、上記初期期間に亘つ
て上記中心軸に対する半径方向に増大しており、上記シ
ャフトに隣接する上記固形物の部分が、上記ボウル部材
内のシャフト全長を軸方向に包囲し、かつ上記固形物の
半径方向の最大割合よりも実質的に小さな半径方向の割
合に軸方向に延びる流路を規定しており、それと共に、
上記初期期間に亘つて、流入された上記スラリの部分を
、主として上記流体媒体からなる流出液成分に分離し、
該流出液成分の一部を上記流路の一方の軸方向端部から
上記ボウル部材の外部に排出し、その後の継続期間に亘
つて、上記ボウル部材の周辺部が上記中心軸に対して互
いに軸方向に離隔した状態て上記ボウル部材の回転を続
けながら、かつ固形分成分の増分が上記固形物に加えら
れ上記継続期間に亘つて実質的に均一に上記固形物の半
径方向の割合を維持する速度で、ボウル部材の内部に連
続的に流入される追加のスラリの部一分を同時に固形分
成分と流出液成分とに分離しながら、固形物の一部をボ
ウル部材の外部に放出し、それと共に、上記継続期間に
亘つて、上記流路の一方の軸方向端部から追加のスラリ
の上記流出液成分の一部を連続的に排出することからな
る．ことを特徴とするものである。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に示すような回転ボウル型遠心機はよく知られて
おり、固定して形成されるハウジング１０を備えている
。

ハウジング１０は、その上下部に垂直方向に整合された
ベアリング１２，１２を有し、ハウジング１０垂直回転
軸Ｘ−Ｘを中心にシャフト１４を回転可能に支持してい
る。シャフト１４は、制御可能なモーター（図示せず）
によｚつてここに述べるように回転駆動される。このモ
ーターは、駆動ベルト１６を備えており、この駆動ベル
ト１６は、ハウジング１０の上部に突出しているシャフ
ト１４にしつかりと固定されたプ−リー１８と共働可能
である。シャフト１４は、その内部に垂直方向に延びて
いる中央通路２０を具備しており、この中央通路２０の
上端部は開孔しており、またこの中央通路２０は送給管
２２と協同して、材料すられち遠心機で分離されるスラ
リを送給する。ハウジング１０内に配設されてる分離チ
ャンバーもしくはボウル２４は、上部ボウル部材２４ａ
と下部ボウル部材２４ｂとを有し、それぞれシャフト１
４に適宜にかつ堅く固着されて”おり、一緒に回転する
。ボウルの下部ボウル部材２４ｂには加速室２６が形成
されており、この加速室２６は、中央通路２０の内部下
端より横方向かつ下向に延びている出口２８と連通して
いる。上部ボウル部材２４ａは最上部に中央環帯チャン
バー３０を有し、この中央環帯チャンバー３０はボウル
部材２４内のシャフト１４の上部を取り囲んでいる。ボ
ウル２４は円周方向に離隔された流出口３２を有し、こ
の流出口３２は中央環帯チャンバー３０の上方かつ外方
に延在し、中央環帯チャンバー３０と連通している。後
述するように、上部ボウル部材２４ａと下部ボウル部材
２４ｂの外周端部間に材料の放出ギャップ３４が形成さ
れている。遠心機の遠心作用を受ける混合物は、送給管
２２を通して導入され、ついで、中央通路２０、出口２
８、加速室２６を通つてボウル２４内に入る。

このボウル２４内で混合物は分離され、比重の大きい部
分（固形物）は放出ギャップ３４を通して放出され、比
重の小さい部分は流出口３２を通して放出される。本発
明の目的のためには、送給管、駆動手段、ベアリング、
シャフト、加速室、流出口及びハウジングの構造は、周
知のものであつてよく、従つて、詳細な説明は必要でな
いであろう。好適な態様の加速室２６は、特開昭５３一
１３０５７四公報に開示されているような構造のもので
ある。したがつて、上記出願の開示内容は、本発明の好
適な態様の説明用に本明細書中に加入する。上部ボウル
部材２４ａは、ほぼ円維のディスク状部３６を備えてお
り、この円錐ディスク状部３６は中央環帯チャンバー３
０を形成する上部ボウル部材２４ａの部分から外方かつ
下方に延びている。

成形されたリング状部材３８は円錐ディスク状部３６の
下端に適切に取りはずし可能に取付けられている。又、
該リング状部材３８は、円錐ディスク状部３６の内面と
共にボウルのなめらかな連続した内部曲面を与えるよう
な内表面を有し、かつシャフト１４の垂直軸の横方向に
延びた平面（第２図）の下方縁４０（第２図参照）を有
する。下部ボウル部材２４ｂもまた一般に円錐状の下部
ディスク部４２を有し、該下部ディスク部４２は下部ボ
ウル部材２４ｂの加速室２６を形成する部分より外方か
つ上方に延びている。成形されたリング部材４４は、リ
ング状部材３８に対する前後の動きを制御しうるように
下部ディスク部４２によつてその外端部で可動的に支持
されている。リング部材４４は、下部ディスク部４２の
内面と共にボウルのなめらかな連続した内部曲面を与え
るような内表面を有し、かつ下方縁４０に平行に延出す
る平面内を延びる上方縁４６を有している。リング部材
４４は、円周方向に適当に離隔して設けられた機構４８
によつて、リング状部材３８に対して接近あるいは離間
するように適宜かつ選択的に移動される。第１図にはそ
の１つのみが図示されている。リング部材４４の移動を
制御するためのある特定の機構４８は、特開昭５３一１
３０５ｍ号公報に詳細に開示されており、その内容は本
明細書中に参照加入する。また、この明細書では、用語
１半径方向ョとは、回転軸Ｘ−Ｘに関して、用語０軸方
向ョとは回転軸Ｘ−Ｘあるいはそれと平行な軸に関して
それぞれ用いられ、用語０上方及ひ下方等ョは第１図と
の関連記載において便宜上用いられる。各機構４８はシ
ールアタプター５０を有しており、これは下部ディスク
部４２の半径方向外側部に適宜堅固に固定されている。

好ましくは、シールアダプター５０は機構４８のすべて
に共通なリング部材であり、適宜数の一体的な案内ピン
５２を備えてる。この案内ピン５２は均一に円周方向に
離隔されており、その中心は一定の円周上て軸Ｘ−Ｘと
共軸となつている。ピストン組立体５４は、それぞれ適
宜なバネ５６を備えた案内ピン５２て軸方向に相対運動
するように支持されている。該バネ５６はシールアタプ
ター５０とピストン組立体５４との間に配置されており
、ピストン組立体５４をシールアタプター５０より外方
に偏倚する。各ピストン組立体５４は、ピストン組立体
５４の軸方向移動がリング部材４４の移動制限範囲内で
リング部材４４の対応する軸方向移動を行うように、リ
ング部材４４の下部に適宜に確実に固着されている。ピ
ストン組立体５４は、内方に延る円周方向に連続したフ
ランジ部５８を有している。このフランジ部５８は、シ
ールアダプター５０の半径方向の連続した外周部分の上
方にかぶさり、その間にチャンバー６０を形成している
。このチャンバー６０は下部ディスク部４２の周囲の円
周方向に延在している。中空環状の可撓性制御部材６２
はチャンバー６０内に配置されており、その内部に密着
して挿入される形状を有する。適切な数の管状供給通路
６４は、制御部材６２の内部と流体で連通しており、ま
た、下部ボウル部材２４ｂの外部表面に沿つてシールア
ダプター５０を通つてチャンバー６０の半径方向内方か
つ下方に延び、さらに、下部ボウル部材２４ｂの下部を
通り、シャフト１４の外部よりその中心に向つて延びる
供給通路６５の開口端に整合し、ついて該供給通路はシ
ャフト１４内を同軸的に下方に延びてシャフト下端部に
装着された適当な空気流制御装置６６に整合している。
この空気流制御装置６６は制御可能な供給通路６８を備
えている。適当な流体がチャンバー６０を加圧するため
利用されるが、加圧空気が利用性、制御性、小さな慣性
効果等の理由により好まれる。このような理由により、
この実施例ては空気が制御部材６２用の作動流体として
挙けられる。制御装置６６は、ここで述べたように空気
を制御させるようなものてあれば全ゆる適当な型のもの
てよい。周知゛の適当な付属品が空気供給装置の上記部
分の間に用いられる。円周方向に連続する適当な可撓性
シール７０が、シールアダプター５０より上方にリング
部材４４が移動する際にボウル２４内の材料がチャンバ
ー６０に入るのを防止するために用い；られ、その一端
部はシールアダプター５０と下部ディスク部４２との間
に固定され、他端部はピストン組立体５４の上部とリン
グ部材４４の下面との間に固定されている。大気に通じ
る適切な排気孔６３がピストン組立体５４内に設けられ
ておノリ、チャンバー６０内あるいは可撓性シール７０
下の空気圧の上昇を適切に防いている。本発明の原理は
、種々の型の遠心機を作るために利用できるけれども、
図示する好ましい実施例は、採鉱作業において行われる
埋戻しに一般に使用されるように、くず鉱等の脱水に使
用されるように設計されている。したがつて、本発明の
記載はかかるくす鉱に関連してなされる。本発明の主な
目的は、本発明の遠心機より、くず鉱を連続的に放出す
ることである。投入されるくず鉱スラリよりかかる連続
的な放出を行うためには、遠心機の回転するボウル２４
内に、後述するように、比較的に不浸透なビーチゾーン
を形成する必要がある。かかるビーチゾーンは、前記し
たように、スラリを遠心機に入れ、遠心機を、ボウル外
周部の下方縁４０と上方縁４６間の放出ギャップ３４が
閉じている状態であつた通常の動作速度よりも遅いスピ
ードで、一般に４００乃至６００ｒ．ｐ．ｍで回転させ
ることによつて達成される。バネ５６は放出ギャップ３
４が通常開くようにリング部材４４をリング状部材３８
から離すように偏倚する。放出ギャップ３４は、加圧空
気を供給源より供給通路６８，６５，６４を経て制御部
材６２の内部に制御可能に入れることによつて閉じられ
、この状態を保つ。リング部材４４を取付けた状態で、
加圧空気の適当な供給圧力によつて制御部材６２はチャ
ンバー６０内で膨張し、これによつて、ピストン組立体
５４が移動し、上方縁４６か下方縁４０と確実に係合す
る。かかる空気は、バネ５６の偏倚に打ち勝ち、かつ下
方縁４０、上方縁４６間に必要な接触圧力を与えるよう
な圧力で供給され、制御部材６２を囲むチャンバー６０
内の空気は制御部材６２の膨張によつて排気孔６３を通
じて大気中に放出される。放出ギャップ３４が閉じてる
場合、投入し回転するスラリの固形分が、遠心力によつ
て分離し、そしてボウル２４の内部の半径方向最外端に
集積される。スラリの液体分は流出口３２を通つて放出
され、ついで、適切な方法で、例えば流路（図示せず）
によりタンクに放出し、収集液体を所望位置にポンプ輸
送することより処一理される。この液体分は、次のスラ
リを形成するために表面に輸送されるのが好ましい。ス
ラリの投入及び遠心機の回転は、固体粒子の形成により
、放出ギャップ３４が堆積した固形物を放出することな
く開口できるような、放出ギャップ３４から半径方向内
方向に至る一定の深さ及び濃度を有するまで継続される
。かかる堆積した固形物はボウル２４の大部分を占め、
シャフト１４の半径方向外側に離隔したほぼ円筒形状の
界面７４を規定する。この界面７４は、ビーチゾーンの
内側表面となる。このように遠心機を作動させることよ
り、ビーチゾーンの界面７４は加速室の半径方向外方の
位置にきて、さらに、円錐ディスク状部３８と下部ディ
スク部４２の内側表面間をほぼ垂直に延在している。か
かる堆積した固形物を連続的に放出するためには、放出
ギャップ３４を所望巾に開き、遠心機の動作速度を、堆
積した固形物が放出ギャップ３”４を通して放出し始め
るような速度まで上げる。

かかる放出を始める速度を、以下、臨界速度という。こ
の速度は、ビーチゾーンを作るのに利用される速度より
も１００乃至３００ｒｐｍ高い。放出ギャップ３４は空
気流制御装置６６適切な操作により制御部材６２の空気
圧を減圧することによつて開かれる。臨界速度は、かな
らずしも遠心機の動作速度ではない。固形分を多く含む
スラリより堆積した固形物を連続的に放出するためには
１４００乃至２５００ｒ．ｐ．ｍの遠心速度で十分であ
る。かかる動作速度でボウル２４内には明瞭な三つの作
用ゾーンが形成される（第６図参照）。その１つは、シ
ャフト１４の周囲に環状に拡がり、スラリの流路を形成
する分離ゾーン７６であり、この分離ゾーン７６に加速
室２６からのスラリが入り、また、そ上部より流出口３
２を通つて流出液が放出される。他の１つは、分離ゾー
ン７６から放出ゾーンまで拡がりまた界面７４を有する
ビーチゾーンであり、さらに他の１つは、下方縁４０と
上方縁４６の各面間にあり、それに隣接して半径方向に
延びる放出ゾーンである。投入されるスラリが分離ゾー
ン７６に入るにつれて、その固体粒子は、輸送媒体液に
比してその高い相対密度によつて、分離ゾーン７６の半
径方向に、流体の総体的方向に関連して移動し、ビーチ
ゾーンの半径方向の最奥部に堆積される。ビーチゾーン
は、かかる堆積した固形物に対する集積チヤバとして働
き、分離ゾーンより放出ゾーンを隔離する。これによつ
て、分離処理が固形物放出とは独立に達成できる。分離
及び放出が隔離されているので、遠心機は、所要の固形
物の放出が行なわれるなら、分離処理の要求に関連して
作動できる。したがつて、この放出ゾーンは本発明では
調整可能であつて、所望の分離処理に要求される固形物
の放出を与える。分離処理の要求と関連して遠心機を作
動させることによつて、最小の固体粒子がビーチゾーン
に堆積され、きれいな水が流出口３２を通つて放出され
、従つて、スラリの固形分全部が放出利用される。後述
するように、固形分の堆積を行わせるには多数の相互に
関連したファクターがあるが、スラリに５重量％の小さ
な固体粒子を含んだ状態て、流出口３２より流出液を放
出するのが実用的であることが見い出された。遠心機は
分離処理との関連で作動されるので、固体粒子がビーチ
ゾーンに堆積する速度は堆積固形物が放出されるべき速
度を決定する。

従つて、放出ギャップ３４は、堆積物が所定速度、すな
わち、固形分がビーチゾーンに堆積する速度に等しい速
度で放出する形状のものである必要がある。固形分が堆
積する速度よりも高い速度で堆積物を放出すると、ある
期間内にビーチゾーンが除去される。堆積速度よりも放
出速度か低い場合、ビーチゾーンの界面７４はシャフト
１４の方向に（半径方向に）シフトし、分離ゾーン７６
の容積が減少し、この減少によつて、より多くの固形分
が流出液に含まれ、これは、分離ゾーンの容積の減少に
よつて生ずる分離ゾーンを流れる水流の高速化による。
本発明の遠心機によれは、界面７４の半径方向のある程
度の移動は遠心機の作動に悪影響を与えることなく行わ
れる。分離ゾーン７６とビーチゾーンとの界面、すなわ
ち界面７４の半径方向に移動できる距離は、以後プロウ
アウト半径と称する界面７４の半径によつて定められる
。

このプロウアウト半径では、ビーチゾーンを維持するこ
とができない。なぜなら、堆積固形物の容積がビーチゾ
ーンに加えられる静水力学的圧力を与えるに十分でない
からである。以後、洗い落し半径と称する界面７４の半
径も、上記の界面７４が半径方向に移動てきる距離を定
める。この洗い落し半径以下では、ビーチゾーンの界面
での堆積固形物が分離ゾーンに入り、さらに、この堆積
固形物のすべてが水といつしよになり、流出口３２を通
して放出される。あるいは、投入されるスラリのある一
部の固体粒子はビーチゾーンに堆積せずに流出口３２を
通して放流される。プロウアウト半径は洗い落し半径よ
りも大きく、従つて、界面７４はプロウト半径よりもわ
ずかに小さい半径と洗い落し半径よりもわずかに大きい
半径との間を安全に半径方向にシフトできる。開示され
た型の遠心機の固形分の堆積速度は種々のファクターに
依存する。

このファクターのうち、主゛なものには、遠心機の速度
、遠心力を与えられたときのスラリの固形含有量の特性
、スラリが遠心機に入るときの特性、さらにスラリの固
形含有量がある。遠心機の速度は制御できるが、他のフ
ァクターは種々の埋戻し作業とともに実質的に変化する
。従つて、固形分の堆積速度を制御することは困難であ
る。くす鉱が一定の方法て作られ、輸送用水の量と輸送
システムが特定位置に関して知られている所与の埋戻し
作業の場合、固形分の堆積速度がラまく制御できる。し
かし、バイブシステム及び位置が変化するので、固形分
の堆積速度を予め定めるのは、特定の採鉱位置以外は実
用的ではない。従つて、本発明では、連続作業に必要と
されるバランスは、堆積固形物が放出される速度を制御
することよつて行われる。放出速度は種々の要因によつ
て決定される。その主なものには、遠心機速度、放出開
口（放出ギャップ）の寸法及び形状、放出される物質の
特性、堆積物がビーチゾーンを流れる態様がある。本発
明で重要な点は、放出が一定速度で行われるようにビー
チゾーンを通る堆積物の流れを制御するような形状の内
面を持つボウル２４を提供することにある。堆積固体粒
子の流体抵抗は、材料の流体としての特性、ビーチゾー
ンに与える静水力学的力及び遠心力に依存するので、ボ
ウルの形状はビーチゾーン内の特定材料及び遠心機の作
動条件との・関連て選択される。さらに、ボウルの形状
は、ボウル２４に与えられる制御機能によつて決定され
る。

従つて、界面７４の半径方向外方に向うボウル２４の内
面の初期傾斜は、固形分の堆積速度と堆積物がかかる初
・期領域てシャフト１４から外方に移動する速度とが一
致するように選ばれる。ボウル２４の内部表面の最終傾
斜は堆積物の放出速度と堆積物が放出ギャップ３４に流
れる態様を決定する。初期及び最終傾斜間のボウル２４
の内面の中間または過渡ノ部のスロープは、初期スロー
プからの物質を受け入れ、放出部で必要となるだけの物
質を与えるように制御する。この結果、所定の物質と遠
心機作動のためのボウル２４の内部形状は、物質の流れ
に対して所定の抵抗を与え、ビーチゾーンを通して均一
で制御された物質移動を行わせる。用語１均一な流れョ
及び１制御された流れョとは、ビーチゾーン内を精密な
パターンまたは態様で堆積粒子を移動させることを意味
するもの”ではないが、個々の粒子が全く異つた移動を
行いうるがビーチゾーンを通しての堆積粒子の結果とし
ての全体的な流れを意味する。第３図に示すようにボウ
ル２４の内面は種々のスロープを有している。ボウル２
４のスロープは、物質に作用する遠心力が増大するにつ
れて、物質の流れに対して高い抵抗を与える回転軸Ｘ−
Ｘからの半径の増大に関連して増大する。かかる形状に
することによつて、ボウル２４の全半径のビーチゾーン
について、最適な流れ抵抗を与え、実際上は上部及び下
部のボウル部材２４ａ，２４ｂの内面が鏡像となる。図
示するように、下部ボウル部材２４ｂの内面は、加速室
２６に隣接した半径方向内面部において角度θ１で半径
方向に拡大し、ついで、放出ギャップ３４に隣接した半
径方向外方部において半径方向にθ２の角度て拡大して
いる。下部ボウル部材２４ｂの中間表面部は、曲線径路
に沿つてれぞれの最内部と最外部との間の半径方向に拡
大しており、下部ボウル部材２４ｂの表面の連続して大
きくなる各ボウルの半径で、ボウル２４の内部形状か凹
面を形成するような半径方向にそれぞれ大きくなる角度
が形成されるようになつている。徐々に増大する半径を
持つボウルの半径方向についてその表面角度が大きくな
るので、ビーチゾーンの各物質粒子が半径方向外方に流
れるにつれ、その物質素子の各々に対しての流れ抵抗が
徐々に増大．する。これによつて、かかる大きくなる半
径ての固形物負荷に対する遠心力の増大を補償し、かつ
ビーチゾーンを通して固体粒子の均一な運動の確立及び
その維持が行われる。半径方向に対するボウル表面形状
の角度は内部！より外部に向かつて連続して増大する必
要はない。

たとえば、第４図の表面形状は複数の隣接する直線部よ
りなつており、それぞれの直線部は半径方向にθ４，θ
５，θ６の角度をなしている。ボウルの半径が徐々に増
大し、表面形状角度が・徐々に増大する他の例も利用で
きる。くす鉱スラリを脱水するために使用される遠心機
においては、角度０、が１３１１２度が好ましい。

しかし、この角度θ１は遠心機設計時の条件によつてあ
る範囲で変更可能である。角度０１を変えるとビーチゾ
ーン内での粒子の流れ速度が変る。従つて、角度０１は
放出ギャップ３４の最大断面で均一な流れを与えるよう
に選択される。このような遠心機については、４５度の
角度θ２が充分満足しうるものであることが証明されて
いる。

しかし、角度θ２も必要なら変更できる。これは角度０
１の変更に関連させてもよいし、それとは独立に変更さ
せてもよい。要するに、固体粒ｌ子の流れが均一であり
、放ギャップ３４の断面が最大であればよい。ボウルの
寸法についての他の重要な点は、第１図のボウル１４の
左半分に示すように分離室の高さと深さの比ｈ／ｄであ
る。

一般に、この比が小さい場合は、大きい場合に比べてビ
ーチゾーンが安定となる。たとえば比が大きいと、つま
りｈが大きくｄが小さい場合、ビーチゾーンが不安定と
なり、ボウル回転速度、供給濃度、供給速度などの遠心
機の比較的小さな変化によつて、均一なビーチ流れが妨
げられる。これは、たとえば、ビーチゾーンの軸方向中
央部に向けてのビーチの流れ速度の増大傾向を助長する
形で行われる。決定的には、かかる均一な流れの破壊に
よつて、流出液の均一でないパーコレーシヨン（Ｐｅｒ
ｃＯｌａｔｉＯｎ）か発生し、界面７４の均一性を破壊
し、上述したように、ビーチのプロウアウトある．いは
崩壊となる。最適のｈ／ｄ比はシステムの他のパラメー
ターに大きく依存する。特に、分離されるべき物質の物
理的な特性に依存する。くす鉱の固形分濃縮スラリの処
理に使用される遠心機ては、この最適値は０．７５乃至
１．＼特に０．９乃至１．２の範囲がよい。投入スラリ
及ひ動作速度と関連して、設定されたボウル２４の形状
によつて、連続運転に必要なバランスが放出ギャップ３
４の幅を変えることによつて得られる。したがつて、ビ
ーチゾーンが設定され、動作速度が設定された後、制御
部材６２は空気流制御装置６６によつて圧縮空気を外部
に放出することよつて圧力が除去される。放出ギャップ
３４の幅は、制御部材６２内の空気圧を変えることによ
つて、リング部材４４の軸方向移動を介して調整可能で
ある。したがつて、放出ギャップ３４は、堆積速度と放
出速度とを同一にするような幅に一定に保たれる。もし
、動作パラメーターが遠心機の作動中に変化するなら、
放出ギヤップ３４は、かかる速度の同一性を保つために
、制御部材６２に圧力を加えたり、その圧力を除去した
りすることによつて、変えることができる。動作パラメ
ーターには、スラリ供給（フィード）速度あるいはスラ
リの固形含有量等がある。たとえば、もし、供給速度が
突然動作レベル以下になつた場合、ビーチ界面７４には
より少ない固形物が堆積される。さらに、許容半径距離
内にこの界面７４を維持するため、膨張可能なシール圧
力を大きく放出ギャップ３４の巾を小さくすることによ
つて、放出速度は小さくされる。反対に、放出速度を増
加させる必要のある場合、シール圧力を下げる。これに
よつて、放出ギャップ３４が広がる。制御部材６２の機
能は、ピストン組立体５４を介してリング部材４４を移
動させることであり、したがつて、制御部材６２とチャ
ンバー６０とはかかる動作を行う任意の形状のものてあ
つてよい。上述したように連続した円周状の放出ギャッ
プ３４は好ましいが、必要なら他の形状のものであつて
もよい。

第５図に他の放出ギャップが図示してある。リング部材
４４には、一体的に、すなわち堅固に固定された個別の
部材が設けてあり、これは上方に突き出た角型ブロック
部材１５であり、このブロック部材１５は前述した放出
ギャップに隣接して半径方向外方にあり、さらにそのブ
ロック部材１５は均一な形状をなし、均一に円周方向に
隔間しており、均一な巾と高さのスロット１７をそのブ
ロック間に形成し、これを通して堆積物か放出される。
かかる構造ては、放出開口の断面領域は減少し、したが
つて、放出物質の量も減る。このような低放出速度は、
流入スラリの固形含有量が特に高くない場合に望ましい
。この変形例では、スロット１７の周囲長は個々のブロ
ック部材１５の周囲長とほぼ同じである。ハウジング１
０は円形で半径方向に離隔した二枚の内部壁部材２１，
２１を備えている。

遠心機よりの材料はこの二重環状の内部壁部材２１，２
１内に放出され、ついて任意適切な方法て１個もしくは
それ以上の適当な最下部出口２３（それは内部壁部材２
１間の環と連通している）を介して除去される。半径方
向の最外側壁部材２１は、ハウジング１０の壁と関連し
て、環状チャンバー２５を形成し、流出口３２からの放
出水を受ける。環状チャンバー２５は１つ以上の排出口
３３を有し、排水を所望の形で行う。リング状部材３８
とリング部材４４は放出物質によつて摩耗する。したが
つて、取り換え可能になつている。必要なら、これらリ
ング部材はその取り換えを行い得るような適切な場所に
形成できる。さらに、適切な取り入れ手段２７が設けら
れ、遠心機より放出される材料にセメントを加え、特開
昭５３−１３０５７吋公報に記載されているような材料
を提供する。上記の遠心機は回転要素をもつているので
、かかる回転要素は軸Ｘ−Ｘに関して同軸的に回転する
。またかかる回転要素は半径方向に配置され、不均衡な
回転力が遠心機内に発生しないようにする。このように
、本発明は遠心機とその作動方法とを提供する。遠心分
離ゾーンをその放出ゾーンより隔離し、投入スラリの連
続的な流れより固体粒子を連続的に取り除く。これによ
つて、遠心機はかかる粒子の遠心分離を行うため物理的
条件を考慮して設計される。この隔離は、堆積粒子の連
続的な移動を、ある期間にわたつて、分離及び放出ゾー
ン間の、ビーチゾーンと称するゾーンを介して、保持し
制御することによつて達成される。なお、この制御は、
堆積粒子に対する力が、その放出ゾーンを介しての移動
に悪影響を与えないように行われる。分離ゾーンとビー
チゾーン間の界面に対する静水圧は、ビーチゾーンを介
して堆積粒子を移動させる。

ビーチゾーンは、前記したような界面と放出ゾーン間の
圧力傾斜に耐える構造となつていノる。さらに、投入ス
ラリの含有水分の静水圧は十分に高く、ビーチゾーンを
介して、限界量の水をパーコレートさせる。これによつ
て、堆積粒子の前記したような流れが得られる。ビーチ
ゾーンの堆積物質の流れは、遠心機の分離ボウルの内部
表７面形状によつて、制御される。この形状は、その制
御機能を保持しながら変えることができる。本発明は、
また投入スラリの重量％での固体粒子含有量を大幅に変
えることによつて、ほぼ同じ濃度の材料を放出すること
ができる。くず鉱スラリのフ場合、その固体粒子の含有
量は３０〜７呼量％てあり、これがほぼ同じ放出材料を
与えるように処理される。遠心機の可変動作パラメータ
ーとの関連で本発明の遠心機は融通性を持つ。半径方向
位置内で配置可能な界面と広範囲て変えることのできる
材料放出とを与えることによつて、この融通性が得られ
る。したがつて、所定の放出開口については、界面の半
径方向移動を行うことによつて動作パラメーターが種々
に変えられる。逆に、所定の界面の適当な半径方向位置
については、放出開口の断面を変えることによつて動作
パラメーターの変化か達成される。もし、界面の半径方
向位置及び放出ギャップの断面開口が遠心機の同じパラ
メーターによつて実効あらしめられる場合、本発明の遠
心機においては、界面が半径方向に移動し、あるいは放
出ギャップがその断面を変え、その連続性がかかるパラ
メーターの全ゆる変化に対して適応する。本発明の好適
な実施例と特定の変形について述べたが、本発明の要旨
内で種々の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に従つて構成された遠心機の縦断
面図てあり、第２図は第１図の遠心機の回転部の外部周
辺部の拡大断面図てあり、第３図は第１図の遠心機のボ
ウルの内部形状の拡大図であり、第４図は本発明の他の
実施例による遠心ボウルの他の内部形状の第３図に類似
した概略図であり、第５図は第１図に示す遠心機の放出
部のリング部材の他の構成の斜視図であり、さらに、第
６図は、第１図に示す分離器のボウル内の種々のゾーン
の図式表示である。 １０・・・・・・ハウジング、１４・・・・シャフト、
２０・・中央通路、２２・・・・・・送給管、２４・・
・・・・ボウル、２６・・・・・・加速室、２８・・・
・・・出口、３０・・・・・・中央環帯チャンバー、３
２・・・・・・流出口、２４ａ・・上部ボウル部材、２
４ｂ・・・・・・下部ボウル部材、３６・・・・・円錐
ディスク状部、３８・・・・・・リング状部材、４０・
・・・・・下方縁、４６・・・・・上方縁、５０・・・
シールアダプター、５４・・・・・ゼストン組立体、６
０・・・・・・チャンバー、６２・・・・・・制御部材
、６６・・空気流制御装置、６８・・・・・・供給通路
、７０・・・・・・可撓性シール、７６・・・・・分離
ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）その縦方向中心軸のまわりに回転可能な延出し
   たシャフトと、（ｂ）該シャフトで回転可能に担持され
   、かつ該シャフトに対して軸方向に位置決め可能な、遠
   心室を規定する一対のボウル部材と、（ｃ）上記部材の
   少なくとも一つに設けた、選定可能な期間に亘つて記遠
   心室内に流体媒体で連行される固体粒子のスラリを流入
   するための手段とを有する遠心機を作動させる方法にお
   いて、上記中心軸の半径方向外方の上記ボウル部材の周
   辺部が互いに連続して係合している状態でボウル部材が
   連続して回転している間の初期期間に亘つて、上記ボウ
   ル部材の内部に連続的に流入される上記スラリの部分を
   、主として固体粒子固形物からなる固形分成分に分離し
   、ここで、固形物は、上記ボウル部材の係合した周辺部
   の内部から上記シャフトの半径方向外方に隣接した部分
   に至るまで固形物が延びるまで、上記初期期間に亘つて
   上記中心軸に対する半径方向に増大しており、上記シャ
   フトに隣接する上記固形物の部分が、上記シャフト部材
   内のシャフト全長を軸方向に包囲し、かつ上記固形物の
   半径方向の最大割合よりも実質的に小さな半径方向の割
   合に軸方向に延びる流路を規定しており、それと共に、
   上記初期期間に亘つて、流入された上記スラリの部分を
   、主として上記流体媒体からなる流出液成分に分離し、
   該流出液成分の一部を上記流路の一方の軸方向端部から
   上記ボウル部材の外部に排出し、その後の継続期間に亘
   つて、上記ボウル部材の周辺部が上記中心軸に対して互
   いに軸方向に離隔した状態で上記ボウル部材の回転を続
   けながら、かつ固形成分の増分が上記固形物に加えられ
   上記継続期間に亘つて実質的に均一に上記固形物の半径
   方向の割合を維持する速度で、ボウル部材の内部に連続
   的に流入される追加のスラリの部分を同時に固形分成分
   と流出液成分とに分離しながら、固形物の一部をボウル
   部材の外部に放出し、それと共に、上記継続期間に亘つ
   て、上記流路の一方の軸方向端部から追加のスラリの上
   記流出液成分の一部を連続的に排出することからなるこ
   とを特徴とする遠心機を作動させる方法。 ２ 上記固形物の放出は連続的であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 上記固形物の放出が上記ボウル部材の半径方向最外
   端部を通して行われることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ４ 上記固形物の放出が上記ボウル部材の連続的な周辺
   の半径方向最外端部で行われることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 上記ボウル部材の最外端部を通しての堆積された固
   体粒子の流れは均一であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ６ 上記放出速度は可変であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ７ 上記固形物の放出が上記ボウル部材の最外端部の可
   変部で行われることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載の方法。 ８ 上記固形物の堆積の間、前に堆積された粒子の固形
   物が制御された速度で上記最外端部に向つて流れること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ９ 上記連続的な流れは上記軸からの半径方向への距離
   が増大するにつれ、その速度が遅くなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０ 上記堆積粒子と上記流路との間の界面の位置が、
   上記速度を一定に保つため、上記遠心力による堆積期間
   中、半径方向に移動することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 １１ ハウジングと、 該ハウジングによつて回転可能に支持され、その縦方向
   中心軸を中心に回転する長いシャフトと、該シャフトに
   よつて回転可能に担持され、シャフトに対して軸方向に
   位置決め可能な、上記中心軸から半径方向外方に離隔さ
   れた周辺部を有し遠心室を期定する一対のボウル部材と
   、上記ボウル部材の少なくとも一つに設けた、上記遠心
   室内に流体媒体で連行される固体粒子のスラリの供給及
   び上記遠心室からの流出液の連続的排出に供する通路手
   段と、上記シャフトを回転させ、それによつて上記遠心
   室に供給されるスラリを固形分成分と流出液成分とに分
   離させる回転手段と、上記部材の少なくとも一つによつ
   て担持され、上記ボウル部材の周辺部が互いに連続して
   係合し上記固形分成分を上記遠心室に堆積させうるよう
   な軸方向の位置と、上記周辺部が軸方向に互いに離隔し
   て上記堆積された固形分成分が上記遠心室から期間中放
   出されうるような少なくとも一つの軸方向の位置との間
   で、上記ボウル部材の少なくとも一つを選択的に軸方向
   に移動させるための手段とからなり、上記ボウル部材が
   、このように堆積された固形分成分の容積を上記期間中
   実質的に一定に保つような内部形状を有することを特徴
   とする遠心機。 １２ 上記ボウル部材の内部形状が曲線状をなし、それ
   ぞれ徐々に増大するボウル半径を形成し、ボウル部材の
   中心の半径方向軸とともにその半径は大きくなつている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の遠心機
   。 １３ 上記ボウル部材の内部形状は複数の連続的な直線
   部よりなり、該直線部は上記ボウル部材の中心の半径方
   向軸に関して、ある角度をなしボウルの半径が徐々に大
   きくなつていることを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項に記載の遠心機。 １４ 上記ボウル部材は上部ボウル部材と下部ボウル部
   材を有し、その形状は鏡像関係にあることを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項に記載の遠心機。