JP2000093842A - 高性能煤除去遠心分離器 - Google Patents
高性能煤除去遠心分離器Info
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- JP2000093842A JP2000093842A JP11230243A JP23024399A JP2000093842A JP 2000093842 A JP2000093842 A JP 2000093842A JP 11230243 A JP11230243 A JP 11230243A JP 23024399 A JP23024399 A JP 23024399A JP 2000093842 A JP2000093842 A JP 2000093842A
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- B04B5/005—Centrifugal separators or filters for fluid circulation systems, e.g. for lubricant oil circulation systems
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
- B04B1/08—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls of conical shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/06—Fluid drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/10—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters
- F01M2001/1028—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters characterised by the type of purification
- F01M2001/1035—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters characterised by the type of purification comprising centrifugal filters
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
- F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
- F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device
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- Centrifugal Separators (AREA)
- Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 循環液体から粒状物を分離するためのコーン
スタック遠心分離器を提供する。 【解決手段】 ベースアッセンブリは、液体入口８２、
第１通路８３、第２通路８４、８５を含む。液体入口
は、第１通路によって中空ベースハブ８７に連結され、
コーンスタックアッセンブリ２５が回転運動するように
ベアリング装置３４、３５がロータハブとシャフト中央
チューブとの間に位置決めされ、インパルスタービンホ
イールがロータハブに取り付けられ、流れジェットノズ
ル２７、２８がタービンホイールに差し向けられ、流れ
ジェットノズルは、コーンスタックアッセンブリに回転
運動を加えるため、液体の流れジェットをタービンホイ
ールに差し向けるように第２通路に連結され、流れジェ
ットノズルの液体は、液体入口によってコーンスタック
遠心分離器に進入する。同じ液体入口が、更に、コーン
スタックアッセンブリを通って循環された液体を提供す
る。
スタック遠心分離器を提供する。 【解決手段】 ベースアッセンブリは、液体入口８２、
第１通路８３、第２通路８４、８５を含む。液体入口
は、第１通路によって中空ベースハブ８７に連結され、
コーンスタックアッセンブリ２５が回転運動するように
ベアリング装置３４、３５がロータハブとシャフト中央
チューブとの間に位置決めされ、インパルスタービンホ
イールがロータハブに取り付けられ、流れジェットノズ
ル２７、２８がタービンホイールに差し向けられ、流れ
ジェットノズルは、コーンスタックアッセンブリに回転
運動を加えるため、液体の流れジェットをタービンホイ
ールに差し向けるように第２通路に連結され、流れジェ
ットノズルの液体は、液体入口によってコーンスタック
遠心分離器に進入する。同じ液体入口が、更に、コーン
スタックアッセンブリを通って循環された液体を提供す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、煤等
の固体粒子をオイル等の流体から遠心力場を使用するこ
とによって連続的に分離することに関する。更に詳細に
は、本発明は、ロータを回転自在に駆動するためのター
ビンホイールを含む遠心分離アッセンブリ内でコーン
（ディスク）スタック遠心分離器形態を使用することに
関する。タービンホイールは、ランナー円形中心線と接
線方向に整合したジェットノズルによって駆動される。
の固体粒子をオイル等の流体から遠心力場を使用するこ
とによって連続的に分離することに関する。更に詳細に
は、本発明は、ロータを回転自在に駆動するためのター
ビンホイールを含む遠心分離アッセンブリ内でコーン
（ディスク）スタック遠心分離器形態を使用することに
関する。タービンホイールは、ランナー円形中心線と接
線方向に整合したジェットノズルによって駆動される。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンは、塵埃がエンジン
から出ないようにする努力において、比較的高度の空気
フィルタ（クリーナー）及び燃料フィルタ（クリーナ
ー）を持つように設計されている。これらの空気クリー
ナー及び燃料クリーナーが設けられているけれども、エ
ンジンが発生する摩耗屑を含む塵埃がエンジンの潤滑オ
イルに進入してしまう。これによりエンジンの重要な構
成要素が摩耗し、この状態が解決されないで残る場合や
緩和されない場合には、エンジンが破損してしまう。こ
の理由により、多くのエンジンは、オイルが潤滑サンプ
とエンジン部品との間で循環するときに連続的に浄化す
る全流オイルフィルタを持つように設計されている。
から出ないようにする努力において、比較的高度の空気
フィルタ（クリーナー）及び燃料フィルタ（クリーナ
ー）を持つように設計されている。これらの空気クリー
ナー及び燃料クリーナーが設けられているけれども、エ
ンジンが発生する摩耗屑を含む塵埃がエンジンの潤滑オ
イルに進入してしまう。これによりエンジンの重要な構
成要素が摩耗し、この状態が解決されないで残る場合や
緩和されない場合には、エンジンが破損してしまう。こ
の理由により、多くのエンジンは、オイルが潤滑サンプ
とエンジン部品との間で循環するときに連続的に浄化す
る全流オイルフィルタを持つように設計されている。
【０００３】このような全流フィルタには、多くの設計
上の制限及び配慮があり、そのうちの代表的な制限は、
このようなフィルタが１０μｍ又はそれ以上の範囲の塵
埃粒子しか除去できないということである。この大きさ
の粒子を除去することにより、破滅的破損は免れるけれ
ども、オイルに入り込んで滞まる小径の塵埃粒子により
有害な摩耗が生じる。小径粒子についての懸念を解消し
ようとする試みにおいて、設計者は、全オイル流れの所
定の割合を濾過するバイパスフィルタシステムを採用し
た。全流フィルタをバイパスフィルタと組み合わせるこ
とにより、エンジンの摩耗を受容可能なレベルまで低下
させるが、これは、所望のレベルではない。バイパスフ
ィルタは、約１０μｍ以下の粒子を捕捉できるため、全
流フィルタをバイパスフィルタと組み合わせることによ
り、全流フィルタだけを使用する場合と比べて大幅な改
善がなされる。
上の制限及び配慮があり、そのうちの代表的な制限は、
このようなフィルタが１０μｍ又はそれ以上の範囲の塵
埃粒子しか除去できないということである。この大きさ
の粒子を除去することにより、破滅的破損は免れるけれ
ども、オイルに入り込んで滞まる小径の塵埃粒子により
有害な摩耗が生じる。小径粒子についての懸念を解消し
ようとする試みにおいて、設計者は、全オイル流れの所
定の割合を濾過するバイパスフィルタシステムを採用し
た。全流フィルタをバイパスフィルタと組み合わせるこ
とにより、エンジンの摩耗を受容可能なレベルまで低下
させるが、これは、所望のレベルではない。バイパスフ
ィルタは、約１０μｍ以下の粒子を捕捉できるため、全
流フィルタをバイパスフィルタと組み合わせることによ
り、全流フィルタだけを使用する場合と比べて大幅な改
善がなされる。
【０００４】遠心分離器クリーナーは、初期の設計等で
示された様々な方法で形成できるが、初期の設計上の発
展の部分を代表する一つの製品は、英国のイルミニスタ
ーのサマセットのグレーシャーメタル株式会社が製造
し、テキサス州ヒューストンのＴ．Ｆ．ハドギンス社が
提供するスピナーＩＩ（スピナーＩＩ（Ｓｐｉｎｎｅｒ
ＩＩ）は登録商標である）オイル浄化遠心分離器であ
る。スピナーＩＩ製品に対する様々な進歩及び改善が、
１９９６年１１月１９日にハーマンに賦与された米国特
許第５，５７５，９１２号、及び１９９７年６月１０日
にハーマンに賦与された米国特許第５，６３７，２１７
号に示されている。これらの二つの特許に触れたことに
より、これらの特許に開示されている内容は本明細書中
に組入れたものとする。
示された様々な方法で形成できるが、初期の設計上の発
展の部分を代表する一つの製品は、英国のイルミニスタ
ーのサマセットのグレーシャーメタル株式会社が製造
し、テキサス州ヒューストンのＴ．Ｆ．ハドギンス社が
提供するスピナーＩＩ（スピナーＩＩ（Ｓｐｉｎｎｅｒ
ＩＩ）は登録商標である）オイル浄化遠心分離器であ
る。スピナーＩＩ製品に対する様々な進歩及び改善が、
１９９６年１１月１９日にハーマンに賦与された米国特
許第５，５７５，９１２号、及び１９９７年６月１０日
にハーマンに賦与された米国特許第５，６３７，２１７
号に示されている。これらの二つの特許に触れたことに
より、これらの特許に開示されている内容は本明細書中
に組入れたものとする。
【０００５】現在、受容不能なレベルの潤滑オイル煤を
発生するエンジン作動現象が起こる。この潤滑オイル煤
の大部分を潤滑オイルから除去する必要がある。これ
は、煤が摩耗を生じるためであり、受容不能な摩耗がエ
ンジンの重要な表面上及びエンジンの重要な界面に生じ
る危険があるためである。ＮＯｘエミッション規制が益
々厳しくなるにつれて、遅延噴射が広範に使用され、場
合によっては排気ガス再循環又は水噴射を行って燃焼を
更に遅延させる。これにより、ピーク温度を下げ、ＮＯ
ｘを形成する。しかしながら、遅延燃焼により、露呈さ
れたシリンダ壁に煤が付着し、リングの掻取り作用によ
り潤滑オイルに移行する。潤滑オイルの煤を検査するこ
とによって得られたエンジンのデータによれば、２５０
時間の作動で７％程度になるということが明らかにな
る。この潤滑オイル煤は、０．０２μｍ乃至０．０６μ
ｍ程度と比較的小径であるが、摩耗をもたらし、バルブ
トレイン構成要素で見られるように臨界高圧／深界面で
摩耗を生じる。摩耗性及び摩耗に関するこれ以上の情報
は、ＳＡＥ論文第９７１６３１号を参照されたい。
発生するエンジン作動現象が起こる。この潤滑オイル煤
の大部分を潤滑オイルから除去する必要がある。これ
は、煤が摩耗を生じるためであり、受容不能な摩耗がエ
ンジンの重要な表面上及びエンジンの重要な界面に生じ
る危険があるためである。ＮＯｘエミッション規制が益
々厳しくなるにつれて、遅延噴射が広範に使用され、場
合によっては排気ガス再循環又は水噴射を行って燃焼を
更に遅延させる。これにより、ピーク温度を下げ、ＮＯ
ｘを形成する。しかしながら、遅延燃焼により、露呈さ
れたシリンダ壁に煤が付着し、リングの掻取り作用によ
り潤滑オイルに移行する。潤滑オイルの煤を検査するこ
とによって得られたエンジンのデータによれば、２５０
時間の作動で７％程度になるということが明らかにな
る。この潤滑オイル煤は、０．０２μｍ乃至０．０６μ
ｍ程度と比較的小径であるが、摩耗をもたらし、バルブ
トレイン構成要素で見られるように臨界高圧／深界面で
摩耗を生じる。摩耗性及び摩耗に関するこれ以上の情報
は、ＳＡＥ論文第９７１６３１号を参照されたい。
【０００６】本発明に関して重要な事項は、コーンスタ
ック設計の遠心濾過によって又は従来の遠心分離器によ
る極めて小さな煤粒子の除去が、一般的にはうまくいか
ないという認識である。うまくいかないことの一つの要
因は、遠心分離器が代表的に駆動される回転速度であ
る。ヒーロー−タービン（Ｈｅｒｏ−ｔｕｒｂｉｎｅ）
遠心分離器についての代表的な即ち通常の回転速度は、
外径が１２．０６５cm（４．７５インチ）のコーンスタ
ックを持つロータについては約５０００ＲＰＭ程度であ
り、外径が８．８９cm（３．５０インチ）のコーンスタ
ックを持つロータについては約７０００ＲＰＭ程度であ
る。これらの速度は、オイル中の煤の堆積制御するため
に煤を適切な速度で除去するには十分高速でない。煤の
堆積の問題点を効果的に解決するためには、これらの回
転速度の約２倍の回転速度が必要とされる。
ック設計の遠心濾過によって又は従来の遠心分離器によ
る極めて小さな煤粒子の除去が、一般的にはうまくいか
ないという認識である。うまくいかないことの一つの要
因は、遠心分離器が代表的に駆動される回転速度であ
る。ヒーロー−タービン（Ｈｅｒｏ−ｔｕｒｂｉｎｅ）
遠心分離器についての代表的な即ち通常の回転速度は、
外径が１２．０６５cm（４．７５インチ）のコーンスタ
ックを持つロータについては約５０００ＲＰＭ程度であ
り、外径が８．８９cm（３．５０インチ）のコーンスタ
ックを持つロータについては約７０００ＲＰＭ程度であ
る。これらの速度は、オイル中の煤の堆積制御するため
に煤を適切な速度で除去するには十分高速でない。煤の
堆積の問題点を効果的に解決するためには、これらの回
転速度の約２倍の回転速度が必要とされる。
【０００７】サンプ内のオイルは、清浄なオイルとして
開始し、エンジンの経時的作動に従って煤が徐々に堆積
する。
開始し、エンジンの経時的作動に従って煤が徐々に堆積
する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サン
プオイル中の煤のパーセンテージを制御することであ
る。除去速度が加わる速度と同じ場合には均衡状態が形
成される。重要なことは、煤のパーセンテージである。
制御等式は以下の通りである。
プオイル中の煤のパーセンテージを制御することであ
る。除去速度が加わる速度と同じ場合には均衡状態が形
成される。重要なことは、煤のパーセンテージである。
制御等式は以下の通りである。
【０００９】均衡煤濃度＝加算速度/（遠心除去効率）
・（遠心流速） 除去効率及び流量は、流量が丁度２倍になると効率が半
分になるように関連している。重要事項は除去効率であ
る。これを高めることができる場合にはサンプ中の煤の
濃度は、任意の他の要因又は構成要素を変更することな
く低下する。
・（遠心流速） 除去効率及び流量は、流量が丁度２倍になると効率が半
分になるように関連している。重要事項は除去効率であ
る。これを高めることができる場合にはサンプ中の煤の
濃度は、任意の他の要因又は構成要素を変更することな
く低下する。
【００１０】現在の遠心分離器設計に関する上文中に論
じた懸念及び事項に鑑みると、更に高速の駆動（回転）
速度を発生するのに適した形体を考案することが改良で
ある。試験によれば、２８０時間に亘ってサンプ循環さ
せた場合（エンジンを切った試験）、遠心分離器を１０
０００ＲＰＭ近くの回転速度で遠心分離器を駆動するこ
とによって、潤滑流体中の煤のレベルを約４．１％から
約０．８％まで大幅に減少させることができるというこ
とがわかった。本発明は、潤滑システムの圧力を４．９
２kg/cm2（７０psi ）の通常の所望の作動圧力以上に増
加する必要なしに所望の１００００ＲＰＭの速度を発生
できるコーンスタック遠心分離器についての改良構造を
提供する。作動圧力範囲は、約２．８１２kg/cm2（約４
０psi ）から約６．３２７kg/cm2（約９０psi ）の上限
までである。
じた懸念及び事項に鑑みると、更に高速の駆動（回転）
速度を発生するのに適した形体を考案することが改良で
ある。試験によれば、２８０時間に亘ってサンプ循環さ
せた場合（エンジンを切った試験）、遠心分離器を１０
０００ＲＰＭ近くの回転速度で遠心分離器を駆動するこ
とによって、潤滑流体中の煤のレベルを約４．１％から
約０．８％まで大幅に減少させることができるというこ
とがわかった。本発明は、潤滑システムの圧力を４．９
２kg/cm2（７０psi ）の通常の所望の作動圧力以上に増
加する必要なしに所望の１００００ＲＰＭの速度を発生
できるコーンスタック遠心分離器についての改良構造を
提供する。作動圧力範囲は、約２．８１２kg/cm2（約４
０psi ）から約６．３２７kg/cm2（約９０psi ）の上限
までである。
【００１１】この圧力範囲と関連した一つの懸念は、ロ
ータを支持するベアリングを、ロータ内側の圧力に耐え
且つこの圧力を収容するように設計する必要があるとい
うことである。こうした高い圧力レベルではジャーナル
ベアリングが好ましいけれども、これらのベアリング
は、ベアリングとシャフトとの間の薄いオイルフィルム
の粘性剪断による回転抵抗係数があり、そのため、コー
ンスタック遠心分離器が所望の１００００ＲＰＭ（又は
それ以上）の速度で駆動されない。遠心ロータの内側の
作動圧力を低下させることによって、回転抵抗係数がか
なり低い更に高い速度で回転できるローラーベアリング
を使用できる。
ータを支持するベアリングを、ロータ内側の圧力に耐え
且つこの圧力を収容するように設計する必要があるとい
うことである。こうした高い圧力レベルではジャーナル
ベアリングが好ましいけれども、これらのベアリング
は、ベアリングとシャフトとの間の薄いオイルフィルム
の粘性剪断による回転抵抗係数があり、そのため、コー
ンスタック遠心分離器が所望の１００００ＲＰＭ（又は
それ以上）の速度で駆動されない。遠心ロータの内側の
作動圧力を低下させることによって、回転抵抗係数がか
なり低い更に高い速度で回転できるローラーベアリング
を使用できる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】循環液体から粒状物を分
離するための本発明の一実施例によるコーンスタック遠
心分離器は、コーンスタックアッセンブリを有する。こ
のコーンスタックアッセンブリは、中空ロータハブを含
み、軸線を中心として回転するように設計されている。
コーンスタックアッセンブリは、液体入口、第１通路、
この第１通路に連結された第２通路及び中空ベースハブ
を画成するベースアッセンブリを有する。液体入口は、
第１シャフト通路によって中空ベースハブに連結されて
いる。シャフト中央チューブがベースハブに取り付けら
れており、ロータハブを通って延びている。コーンスタ
ックアッセンブリが回転運動するように、ベアリングが
ロータハブとシャフト中央チューブとの間に位置決めさ
れている。タービンホイールがロータハブに取り付けら
れており、タービンホイールを駆動するために液体流れ
ジェットをタービンホイールに差し向けるため、流れジ
ェットノズルが第２通路に流れ連結されている。タービ
ンホイールの駆動により、コーンスタックアッセンブリ
に回転運動を与える。
離するための本発明の一実施例によるコーンスタック遠
心分離器は、コーンスタックアッセンブリを有する。こ
のコーンスタックアッセンブリは、中空ロータハブを含
み、軸線を中心として回転するように設計されている。
コーンスタックアッセンブリは、液体入口、第１通路、
この第１通路に連結された第２通路及び中空ベースハブ
を画成するベースアッセンブリを有する。液体入口は、
第１シャフト通路によって中空ベースハブに連結されて
いる。シャフト中央チューブがベースハブに取り付けら
れており、ロータハブを通って延びている。コーンスタ
ックアッセンブリが回転運動するように、ベアリングが
ロータハブとシャフト中央チューブとの間に位置決めさ
れている。タービンホイールがロータハブに取り付けら
れており、タービンホイールを駆動するために液体流れ
ジェットをタービンホイールに差し向けるため、流れジ
ェットノズルが第２通路に流れ連結されている。タービ
ンホイールの駆動により、コーンスタックアッセンブリ
に回転運動を与える。
【００１３】本発明の一つの目的は、改良コーンスタッ
ク遠心分離器を提供することである。本発明の関連した
目的及び利点は、以下の説明から明らかになるであろ
う。
ク遠心分離器を提供することである。本発明の関連した
目的及び利点は、以下の説明から明らかになるであろ
う。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の原理の理解を促す目的で
添付図面に示す実施例を参照し、これを説明するのに特
定の用語を使用する。それにも拘わらず、本発明の範囲
をこれによって限定しようとするものではなく、例示の
装置のこのような変形及び変更、及び本明細書中に例示
した本発明の原理のこのような別の用途は、本発明と関
連した技術の当業者が通常に考えつくものであるという
ことは理解されよう。
添付図面に示す実施例を参照し、これを説明するのに特
定の用語を使用する。それにも拘わらず、本発明の範囲
をこれによって限定しようとするものではなく、例示の
装置のこのような変形及び変更、及び本明細書中に例示
した本発明の原理のこのような別の用途は、本発明と関
連した技術の当業者が通常に考えつくものであるという
ことは理解されよう。
【００１５】次に図１を参照すると、この図には、本発
明の好ましい実施例によるコーンスタック遠心分離器２
０が示してある。遠心分離器２０は、その主要構成要素
の幾つかとして、ベース２１、ベルハウジング２２、シ
ャフト２３、ロータハブ２４、ロータ２５、コーンスタ
ック２６、ジェットノズル２７及び２８、及び変形ペル
トンタービン２９を含む。本明細書中に説明し且つ使用
されているように、ロータ２５はコーンスタックアッセ
ンブリを含む。
明の好ましい実施例によるコーンスタック遠心分離器２
０が示してある。遠心分離器２０は、その主要構成要素
の幾つかとして、ベース２１、ベルハウジング２２、シ
ャフト２３、ロータハブ２４、ロータ２５、コーンスタ
ック２６、ジェットノズル２７及び２８、及び変形ペル
トンタービン２９を含む。本明細書中に説明し且つ使用
されているように、ロータ２５はコーンスタックアッセ
ンブリを含む。
【００１６】図３は、ジェットノズル２７及び２８並び
にインパルスタービン２９の概略平面図を提供する。こ
の図は、ジェットノズル２７及び２８の夫々から出る流
れジェット２７ａ及び２８ａの方向を示す。タービン２
９には、回転自在のホイール３３に取り付けられた周方
向に並んだ一連の１８個のバケット３２が設けられてい
る。流れジェット２７ａ及び２８ａは、ホイールの両側
でホイールに対して接線方向に差し向けられており、バ
ケットの中央に向けられている。バケットは、回転して
ホイール３３の対応する側の接線ゾーンに進入する。回
転自在のホイール３３は、シャフト２３を中心として同
心に位置決めされたロータハブ２４に固定的に且つしっ
かりと取り付けられている。ロータハブは、上ローラー
ベアリング３４及び下ローラーベアリング３５によって
シャフト２３に取り付けられており且つ支持されてい
る。ベアリングを通る流れを減少するため、シールドベ
アリングでなくシールベアリングが使用される。
にインパルスタービン２９の概略平面図を提供する。こ
の図は、ジェットノズル２７及び２８の夫々から出る流
れジェット２７ａ及び２８ａの方向を示す。タービン２
９には、回転自在のホイール３３に取り付けられた周方
向に並んだ一連の１８個のバケット３２が設けられてい
る。流れジェット２７ａ及び２８ａは、ホイールの両側
でホイールに対して接線方向に差し向けられており、バ
ケットの中央に向けられている。バケットは、回転して
ホイール３３の対応する側の接線ゾーンに進入する。回
転自在のホイール３３は、シャフト２３を中心として同
心に位置決めされたロータハブ２４に固定的に且つしっ
かりと取り付けられている。ロータハブは、上ローラー
ベアリング３４及び下ローラーベアリング３５によって
シャフト２３に取り付けられており且つ支持されてい
る。ベアリングを通る流れを減少するため、シールドベ
アリングでなくシールベアリングが使用される。
【００１７】タービン２９は様々な型式で形成できる
が、本発明についての好ましい形体は、変形半バケット
型ペルトンタービンである。変形半バケットタービン２
９を図１に示す。これに対し、従来のペルトンタービン
２９ａ（スプリット−バケット）を図２に示す。これら
の二つのタービン態様の間の相違は、バケット３２及び
３２ａの夫々の幾何学的形状に限定される。図１の変形
半バケット型タービン２９に代えて図２のスプリットバ
ケット型タービン２９ａが使用されていることを除き、
図１及び図２の遠心分離器の構造は同じである。スプリ
ットバケット３２ａの構造は周知であると考えられる
が、変形半バケット３２の形体は本願で独特である。図
４及び図５を参照すると、各半バケット３２の形状及び
構造に関する追加の詳細が提供される。
が、本発明についての好ましい形体は、変形半バケット
型ペルトンタービンである。変形半バケットタービン２
９を図１に示す。これに対し、従来のペルトンタービン
２９ａ（スプリット−バケット）を図２に示す。これら
の二つのタービン態様の間の相違は、バケット３２及び
３２ａの夫々の幾何学的形状に限定される。図１の変形
半バケット型タービン２９に代えて図２のスプリットバ
ケット型タービン２９ａが使用されていることを除き、
図１及び図２の遠心分離器の構造は同じである。スプリ
ットバケット３２ａの構造は周知であると考えられる
が、変形半バケット３２の形体は本願で独特である。図
４及び図５を参照すると、各半バケット３２の形状及び
構造に関する追加の詳細が提供される。
【００１８】コーン−スタックアッセンブリ即ちロータ
２５は、本明細書中では、その主要構成要素として、ベ
ースプレート３８、ベッセルシェル３９、及びコーンス
タック２６を含むものと定義される。これらの主要構成
要素を含むアッセンブリは、ロータハブ２４がローラー
ベアリング３４及び３５によってシャフト２３を中心と
して回転するときにロータ２５が回転するように、ロー
タハブ２４に取り付けられている。ロータハブ２４に加
えられる回転運動は、ジェットノズル２７及び２８を出
た高圧流によって駆動されるタービン２９の作動によ
る。流れジェット２７ａ及び２８ａがバケット３２に当
たると、対応するバケットの各々が押され、ホイール３
３が回転し、流れジェットが当たる接線の点の位置に次
のバケットを送る。これは、流れジェット２７ａ及び２
８ａについての接線の点が１８０°離間しているため、
ホイールの各側で協働的に生じる。ホイールは、一定の
定常回転速度に達するまで、流れジェット２７ａ及び２
８ａの特性及びタービンの動的特性に基づいて加速して
回転する。タービンがロータハブ２４に取り付けられて
おり、ロータハブがベアリングを介してシャフト２３に
取り付けられているため、ロータ２５は、タービン２９
のホイール３３の速度と一致するＲＰＭで示す速度で回
転する。
２５は、本明細書中では、その主要構成要素として、ベ
ースプレート３８、ベッセルシェル３９、及びコーンス
タック２６を含むものと定義される。これらの主要構成
要素を含むアッセンブリは、ロータハブ２４がローラー
ベアリング３４及び３５によってシャフト２３を中心と
して回転するときにロータ２５が回転するように、ロー
タハブ２４に取り付けられている。ロータハブ２４に加
えられる回転運動は、ジェットノズル２７及び２８を出
た高圧流によって駆動されるタービン２９の作動によ
る。流れジェット２７ａ及び２８ａがバケット３２に当
たると、対応するバケットの各々が押され、ホイール３
３が回転し、流れジェットが当たる接線の点の位置に次
のバケットを送る。これは、流れジェット２７ａ及び２
８ａについての接線の点が１８０°離間しているため、
ホイールの各側で協働的に生じる。ホイールは、一定の
定常回転速度に達するまで、流れジェット２７ａ及び２
８ａの特性及びタービンの動的特性に基づいて加速して
回転する。タービンがロータハブ２４に取り付けられて
おり、ロータハブがベアリングを介してシャフト２３に
取り付けられているため、ロータ２５は、タービン２９
のホイール３３の速度と一致するＲＰＭで示す速度で回
転する。
【００１９】タービン２９の好ましい実施例では、各バ
ケット３２（変形半バケット型）は長円体様輪郭を有
し、１０°乃至１５°の出口角度を長円体の縁部に有す
る。一つのバケット３２の正面図を図４に示す。一つの
バケット３２の斜視図を図５に示す。バケットから出る
流れは、下方に及び回転するロータから遠ざかる方向に
差し向けられており、かくして、液滴の衝突による抵抗
を減少する。ベース２１内及びベースプレート３８の下
の部分を除く遠心分離器２０の構造は、特定の特徴が、
米国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６
３７，２１７号に開示された構造と同じである。これら
の特許に触れたことにより、これらの特許に開示されて
いる内容は本明細書中に組入れたものとする。更に詳細
には、ベルハウジング２２の半径方向外リップ４０がフ
ランジ４１の上面上に位置決めされている。半径方向リ
ップ４０とフランジ４１との間の界面は、ゴム製の環状
中間Ｏ−リング４２を加えることによって部分的にシー
ルされている。バンドクランプ４５を使用し、シールさ
れた界面を慣性し且つ補完する。クランプ４５はリップ
４０及びフランジ４１の周りに位置決めされており、環
状内クランプ４６及び環状外バンド４７を含む。バンド
４７をぴんと張るとクランプの内径が減少し、環状チャ
ンネル４８のテーパした側部がリップ４０及びフランジ
４１を互いに軸線方向に引っ張り、ぴったりとシールさ
れた界面を形成する。リップ４０とフランジ４１とを互
いに引っ張ることによってＯ−リング４２を圧縮する。
ケット３２（変形半バケット型）は長円体様輪郭を有
し、１０°乃至１５°の出口角度を長円体の縁部に有す
る。一つのバケット３２の正面図を図４に示す。一つの
バケット３２の斜視図を図５に示す。バケットから出る
流れは、下方に及び回転するロータから遠ざかる方向に
差し向けられており、かくして、液滴の衝突による抵抗
を減少する。ベース２１内及びベースプレート３８の下
の部分を除く遠心分離器２０の構造は、特定の特徴が、
米国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６
３７，２１７号に開示された構造と同じである。これら
の特許に触れたことにより、これらの特許に開示されて
いる内容は本明細書中に組入れたものとする。更に詳細
には、ベルハウジング２２の半径方向外リップ４０がフ
ランジ４１の上面上に位置決めされている。半径方向リ
ップ４０とフランジ４１との間の界面は、ゴム製の環状
中間Ｏ−リング４２を加えることによって部分的にシー
ルされている。バンドクランプ４５を使用し、シールさ
れた界面を慣性し且つ補完する。クランプ４５はリップ
４０及びフランジ４１の周りに位置決めされており、環
状内クランプ４６及び環状外バンド４７を含む。バンド
４７をぴんと張るとクランプの内径が減少し、環状チャ
ンネル４８のテーパした側部がリップ４０及びフランジ
４１を互いに軸線方向に引っ張り、ぴったりとシールさ
れた界面を形成する。リップ４０とフランジ４１とを互
いに引っ張ることによってＯ−リング４２を圧縮する。
【００２０】ベルハウジング２２の頂部には、シャフト
２３の雄ねじ端５２を受け入れて支持するため、キャッ
プアッセンブリ５１が設けられている。シャフト２３の
詳細は図６に示してある。アダプタ５３には雌ねじが設
けられており且つフランジ５４を有し、開口部５５の縁
部を通して嵌着されており且つこれに上方に押し付けら
れている。スリーブ５６、Ｏ−リング５７、及びキャッ
プ５８がアッセンブリを完成する。先ず最初に端部５２
をアダプタ５３にねじ込み、Ｏ−リングを組み込んだ
後、ハウジング及びスリーブを所定位置まで下げる。キ
ャップを取り付けてキャップアッセンブリ５１をシャフ
ト２３及びハウジング２２に固定し、バンドクランプを
組み立て、所定位置に締め付ける。キャップアッセンブ
リ５１は、ロータ２５が滑らかに高速回転できるように
するため、シャフト２３の上端を軸線方向で中心決めし
シャフト２３を支持し且つ安定化する。
２３の雄ねじ端５２を受け入れて支持するため、キャッ
プアッセンブリ５１が設けられている。シャフト２３の
詳細は図６に示してある。アダプタ５３には雌ねじが設
けられており且つフランジ５４を有し、開口部５５の縁
部を通して嵌着されており且つこれに上方に押し付けら
れている。スリーブ５６、Ｏ−リング５７、及びキャッ
プ５８がアッセンブリを完成する。先ず最初に端部５２
をアダプタ５３にねじ込み、Ｏ−リングを組み込んだ
後、ハウジング及びスリーブを所定位置まで下げる。キ
ャップを取り付けてキャップアッセンブリ５１をシャフ
ト２３及びハウジング２２に固定し、バンドクランプを
組み立て、所定位置に締め付ける。キャップアッセンブ
リ５１は、ロータ２５が滑らかに高速回転できるように
するため、シャフト２３の上端を軸線方向で中心決めし
シャフト２３を支持し且つ安定化する。
【００２１】ロータ２５の上端では、ベルハウジング２
２と雄ねじ端５２との間に、取り付けナット６１及び支
持ワッシャ６２が配置されている。環状支持ワッシャ
は、ロータシェル３９の上部分と形状が一致する賦形形
状を有する。ワッシャ６２に別体の構成要素を用いる代
わりに本発明について考えられる変形例は、ワッシャ位
置の断面が厚い衝撃押出しシェルを製造することによっ
て、支持ワッシャ機能をロータシェルと一体化すること
である。ロータハブ２４の上端６３は、シャフト２３及
び上ベアリング３４によってベアリング支持されてお
り、雄ねじを備えている。取り付けナット６１を上端６
３にねじ式に締め付け、これによって支持ワッシャ６２
及びロータシェル３９を一緒に引っ張る。ロータハブ２
４の反対端（下端）６４には、一連の軸線方向ノッチ６
４ａ及びこれと交互の一連の外方に延びるスプライン６
４ｂが設けられている（図７及び図８参照）。このスプ
ライン端は、ベースプレート３８の中央に設けられた円
筒形の孔６５にぴったりと嵌着する。この孔６５はハブ
２４及びシャフト２３と同心であり、ハブをハウジング
及びベースプレートに固定し、これにより、コーンスタ
ックアッセンブリは、シャフト２３を中心として同心を
なして回転する。スプライン端６４と孔６５との間の嵌
着は、更に、ノッチ６４ａとスプライン６４ｂによっ
て、間隔が隔てられた一連の出口流れチャンネル６６を
形成する。
２と雄ねじ端５２との間に、取り付けナット６１及び支
持ワッシャ６２が配置されている。環状支持ワッシャ
は、ロータシェル３９の上部分と形状が一致する賦形形
状を有する。ワッシャ６２に別体の構成要素を用いる代
わりに本発明について考えられる変形例は、ワッシャ位
置の断面が厚い衝撃押出しシェルを製造することによっ
て、支持ワッシャ機能をロータシェルと一体化すること
である。ロータハブ２４の上端６３は、シャフト２３及
び上ベアリング３４によってベアリング支持されてお
り、雄ねじを備えている。取り付けナット６１を上端６
３にねじ式に締め付け、これによって支持ワッシャ６２
及びロータシェル３９を一緒に引っ張る。ロータハブ２
４の反対端（下端）６４には、一連の軸線方向ノッチ６
４ａ及びこれと交互の一連の外方に延びるスプライン６
４ｂが設けられている（図７及び図８参照）。このスプ
ライン端は、ベースプレート３８の中央に設けられた円
筒形の孔６５にぴったりと嵌着する。この孔６５はハブ
２４及びシャフト２３と同心であり、ハブをハウジング
及びベースプレートに固定し、これにより、コーンスタ
ックアッセンブリは、シャフト２３を中心として同心を
なして回転する。スプライン端６４と孔６５との間の嵌
着は、更に、ノッチ６４ａとスプライン６４ｂによっ
て、間隔が隔てられた一連の出口流れチャンネル６６を
形成する。
【００２２】ロータシェル３９の下縁６８の内面６７と
ベースプレート３８の外環状面６９との間に半径方向シ
ールが形成される。このシールされた界面は、一部がぴ
ったりとした嵌着によって、及び一部がゴム製の環状Ｏ
−リング７０を使用することによって形成される。Ｏ−
リング７０は内面６７と外環状面６９との間で圧縮され
る。
ベースプレート３８の外環状面６９との間に半径方向シ
ールが形成される。このシールされた界面は、一部がぴ
ったりとした嵌着によって、及び一部がゴム製の環状Ｏ
−リング７０を使用することによって形成される。Ｏ−
リング７０は内面６７と外環状面６９との間で圧縮され
る。
【００２３】ロータシェル３９とベースプレート３８と
の間をＯ−リング７０と組み合わせて組み立てることに
よって、コーンスタック２６が収容された内部容積７３
を画成する密封包囲体を形成する。コーンスタック２６
の各コーン７４は、中央開口部７５及び外環状縁部７７
と隣接してコーンの周囲に亘って配置された複数の入口
穴を有する。この用途についての代表的なコーンは、米
国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３
７，２１７号に示されており且つ開示されている。ロー
タ２５についての代表的な流路は、ロータハブ２４の中
空中央部７８を通って上方への流体の流れで開始する。
ロータハブの内部を通る流れは、孔７９を通って出る。
全部で８個の等間隔に間隔が隔てられた孔７９が設けら
れている（図７参照）。流れ分配プレート８０は、ベー
ンを持つように形成されており、ハブ２４からの流出流
を最上コーン７４ａの表面に亘って分配するのに使用さ
れる。液体（潤滑オイル）がコーンスタック２６の個々
のコーン７４に亘って及びこれらのコーンを通って流れ
る方法は、当該技術分野で周知の流路及び流れ現象であ
る。コーンスタックアッセンブリのこの流路及び高ＲＰ
Ｍの回転速度により、オイルによって運ばれる小さな煤
粒子をオイルから遠心分離でき且つ遠心分離時に保持で
きる。
の間をＯ−リング７０と組み合わせて組み立てることに
よって、コーンスタック２６が収容された内部容積７３
を画成する密封包囲体を形成する。コーンスタック２６
の各コーン７４は、中央開口部７５及び外環状縁部７７
と隣接してコーンの周囲に亘って配置された複数の入口
穴を有する。この用途についての代表的なコーンは、米
国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３
７，２１７号に示されており且つ開示されている。ロー
タ２５についての代表的な流路は、ロータハブ２４の中
空中央部７８を通って上方への流体の流れで開始する。
ロータハブの内部を通る流れは、孔７９を通って出る。
全部で８個の等間隔に間隔が隔てられた孔７９が設けら
れている（図７参照）。流れ分配プレート８０は、ベー
ンを持つように形成されており、ハブ２４からの流出流
を最上コーン７４ａの表面に亘って分配するのに使用さ
れる。液体（潤滑オイル）がコーンスタック２６の個々
のコーン７４に亘って及びこれらのコーンを通って流れ
る方法は、当該技術分野で周知の流路及び流れ現象であ
る。コーンスタックアッセンブリのこの流路及び高ＲＰ
Ｍの回転速度により、オイルによって運ばれる小さな煤
粒子をオイルから遠心分離でき且つ遠心分離時に保持で
きる。
【００２４】本発明は、ベース２１の設計、タービン２
９の使用、流体を流れジェットノズル２７及び２８に送
る方法、及びベース２１、タービン２９、及びノズル２
７及び２８と設計的に所望の通りに適合するシャフト２
３の形体に関する。ベース２１には、入口孔８２及び主
通路８３が形成されている。ジェットノズル通路８４及
び８５が主通路８３と直角に交差している。通路８４は
取り付けポスト８６によって画成されており、ジェット
ノズル２７への流体連通路を形成する。ホイール３３及
びベースハブ８７の取り付けポスト８６とは反対側には
第２取り付けポスト８８が設けられており、この第２ポ
ストは通路８５を画成する。通路８５は、ジェットノズ
ル２８への流体連通路を提供する。ベース２１のハブ８
７には、雌ねじを備えた円筒形の孔８９が設けられてい
る。この孔は、主通路８３と直角に交差する。シャフト
２３のベース９０には雄ねじが設けられており、孔８９
に螺着されて組み立てられる。ベース９０は中空であ
り、通路９１を画成する。この通路は、塞がった先端９
２及びスロットル通路９３を有する。通路８３の先端
は、通路８４の先端及び通路８５の先端と同様に閉鎖し
ている（即ち塞がっている）。
９の使用、流体を流れジェットノズル２７及び２８に送
る方法、及びベース２１、タービン２９、及びノズル２
７及び２８と設計的に所望の通りに適合するシャフト２
３の形体に関する。ベース２１には、入口孔８２及び主
通路８３が形成されている。ジェットノズル通路８４及
び８５が主通路８３と直角に交差している。通路８４は
取り付けポスト８６によって画成されており、ジェット
ノズル２７への流体連通路を形成する。ホイール３３及
びベースハブ８７の取り付けポスト８６とは反対側には
第２取り付けポスト８８が設けられており、この第２ポ
ストは通路８５を画成する。通路８５は、ジェットノズ
ル２８への流体連通路を提供する。ベース２１のハブ８
７には、雌ねじを備えた円筒形の孔８９が設けられてい
る。この孔は、主通路８３と直角に交差する。シャフト
２３のベース９０には雄ねじが設けられており、孔８９
に螺着されて組み立てられる。ベース９０は中空であ
り、通路９１を画成する。この通路は、塞がった先端９
２及びスロットル通路９３を有する。通路８３の先端
は、通路８４の先端及び通路８５の先端と同様に閉鎖し
ている（即ち塞がっている）。
【００２５】ロータハブ２４のスプライン端６４を円筒
形の孔６５に嵌着することによってロータハブ２４をベ
ースプレート３８内に支持し、ベースプレート３８、ロ
ータシェル３９、及びロータハブ２４との間にしっかり
と組み立てられた状態を維持する。所望の支持につい
て、端部６４と孔６５との間のプレス嵌め又は場合によ
っては締まり嵌めが十分である。端部６４と孔６５との
間のスプライン嵌着は、更に、ロータハブ２４とベース
プレート３８との間で相対的回転移動が起こらないよう
に設計されている。端部６４が孔６５内に嵌着すること
によって、ベース２１の側壁９６によって画成されたベ
ース２１の内部空間９５内に開放した流出流チャンネル
６６を形成する。側壁９６には、更に、出口ドレン開口
部９７が設けられている。このドレン開口部により、ロ
ータ２５から出たオイルを、流れチャンネル６６によっ
て、ベース２１の外に排液できる。これは、対応するエ
ンジン又は機器の他の要素への又はこれらを通る循環路
について連続する。ジェットノズル２７及び２８を通し
てタービン２９を駆動するために使用される潤滑オイル
もまた内部空間に溜まり、流れチャンネル６６を通って
出るオイルと混合する。出口ドレン開口部９７を通って
出るのはこの混合オイルである。飛沫プレート９８がポ
スト８６及び８８の上端面９９及び１００に夫々取り付
けられている。
形の孔６５に嵌着することによってロータハブ２４をベ
ースプレート３８内に支持し、ベースプレート３８、ロ
ータシェル３９、及びロータハブ２４との間にしっかり
と組み立てられた状態を維持する。所望の支持につい
て、端部６４と孔６５との間のプレス嵌め又は場合によ
っては締まり嵌めが十分である。端部６４と孔６５との
間のスプライン嵌着は、更に、ロータハブ２４とベース
プレート３８との間で相対的回転移動が起こらないよう
に設計されている。端部６４が孔６５内に嵌着すること
によって、ベース２１の側壁９６によって画成されたベ
ース２１の内部空間９５内に開放した流出流チャンネル
６６を形成する。側壁９６には、更に、出口ドレン開口
部９７が設けられている。このドレン開口部により、ロ
ータ２５から出たオイルを、流れチャンネル６６によっ
て、ベース２１の外に排液できる。これは、対応するエ
ンジン又は機器の他の要素への又はこれらを通る循環路
について連続する。ジェットノズル２７及び２８を通し
てタービン２９を駆動するために使用される潤滑オイル
もまた内部空間に溜まり、流れチャンネル６６を通って
出るオイルと混合する。出口ドレン開口部９７を通って
出るのはこの混合オイルである。飛沫プレート９８がポ
スト８６及び８８の上端面９９及び１００に夫々取り付
けられている。
【００２６】図１に示す遠心分離器２０を作動するた
め、加圧（１．４０６kg/cm2乃至６．３２７kg/cm2（２
０ＰＳＩ乃至９０ＰＳＩ））流体流れ（オイル）が、遠
心分離器のベース２１に、入口孔８２及び主通路８３を
介して進入する。加圧オイルは、通路８４及び８５に、
並びに円筒形の孔８９によって通路９１に供給される。
ポスト８６は、ジェットノズル２７と流れ連結した出口
オリフィス１０３を画成する。同様の出口オリフィス１
０４がポスト８８によって画成されており、ジェットノ
ズル２８と流れ連結している。通路８４及び８５は端部
が塞がれているため、流入流をオリフィス１０３及び１
０４を通して圧送し、流れジェット２７ａ及び２８ａを
発生し、これによってタービン２９を駆動し、その結
果、ロータハブ２４及びロータ２５の残りの部分が回転
自在に駆動される。二つの流れジェットノズルから出る
高速流体流は、ロータ２５に通したオイルからの所望の
煤除去速度を得るため、ロータ２５に必要な高い速度を
発生する。必須の速度は、上文中に論じたように、コー
ンスタックの外径の大きさの関数である。
め、加圧（１．４０６kg/cm2乃至６．３２７kg/cm2（２
０ＰＳＩ乃至９０ＰＳＩ））流体流れ（オイル）が、遠
心分離器のベース２１に、入口孔８２及び主通路８３を
介して進入する。加圧オイルは、通路８４及び８５に、
並びに円筒形の孔８９によって通路９１に供給される。
ポスト８６は、ジェットノズル２７と流れ連結した出口
オリフィス１０３を画成する。同様の出口オリフィス１
０４がポスト８８によって画成されており、ジェットノ
ズル２８と流れ連結している。通路８４及び８５は端部
が塞がれているため、流入流をオリフィス１０３及び１
０４を通して圧送し、流れジェット２７ａ及び２８ａを
発生し、これによってタービン２９を駆動し、その結
果、ロータハブ２４及びロータ２５の残りの部分が回転
自在に駆動される。二つの流れジェットノズルから出る
高速流体流は、ロータ２５に通したオイルからの所望の
煤除去速度を得るため、ロータ２５に必要な高い速度を
発生する。必須の速度は、上文中に論じたように、コー
ンスタックの外径の大きさの関数である。
【００２７】好ましい実施例では、ジェットノズル２７
及び２８の各々の出口オリフィスの大きさは、約２．４
６mm（０．０９インチ）である。各ノズルは、乱流エネ
ルギが最小の最大可能な速度を持つ固有の安定したジェ
ットを発生するため、出口オリフィス直径に滑らかに移
行するように内側がテーパした設計になっている。ター
ビン２９は、ジェットの運動エネルギをトルクに変換
し、これをロータハブ２４に加える。上文中に説明した
ように、様々な型式又は設計のタービン２９が本発明の
範囲及び教示内で考えられる。タービンには、小型化し
た旧式のペルトンタービン、変形半バケット型タービ
ン、及びベーンリング即ち「ターゴ（ｔｕｒｇｏ）」型
タービンが含まれる。これらのうち、変形半バケット型
タービンが好ましい選択である。タービンは、バケット
速度が、衝突する流れジェット速度の半分よりも僅かに
低い場合に性能効率が最適化される。理想的な設計で
は、駆動流体は、バケットからほぼゼロの残留速度で
「落下」し、ベースの内部空間９５内に落下し、ドレン
開口部９７を通って出る。４．９２１kg/cm2（７０ＰＳ
Ｉ）のジェットで１００００ＲＰＭの目標速度では、バ
ケットのピッチ直径が２８．９６mm（１．１４インチ）
であり且つ送出トルクが５．５０cm/kg （１インチ／ポ
ンド）のタービン２９の設計が本実施例の設計上の特性
をなす。このような仕様では、エネルギに対する圧送馬
力（寄生）損は、僅か１５kgm/s （１ＨＰ）（これらの
条件について検討がなされているエンジンの大きさにつ
いて、エンジンの出力の０．０３％以下）に過ぎない。
及び２８の各々の出口オリフィスの大きさは、約２．４
６mm（０．０９インチ）である。各ノズルは、乱流エネ
ルギが最小の最大可能な速度を持つ固有の安定したジェ
ットを発生するため、出口オリフィス直径に滑らかに移
行するように内側がテーパした設計になっている。ター
ビン２９は、ジェットの運動エネルギをトルクに変換
し、これをロータハブ２４に加える。上文中に説明した
ように、様々な型式又は設計のタービン２９が本発明の
範囲及び教示内で考えられる。タービンには、小型化し
た旧式のペルトンタービン、変形半バケット型タービ
ン、及びベーンリング即ち「ターゴ（ｔｕｒｇｏ）」型
タービンが含まれる。これらのうち、変形半バケット型
タービンが好ましい選択である。タービンは、バケット
速度が、衝突する流れジェット速度の半分よりも僅かに
低い場合に性能効率が最適化される。理想的な設計で
は、駆動流体は、バケットからほぼゼロの残留速度で
「落下」し、ベースの内部空間９５内に落下し、ドレン
開口部９７を通って出る。４．９２１kg/cm2（７０ＰＳ
Ｉ）のジェットで１００００ＲＰＭの目標速度では、バ
ケットのピッチ直径が２８．９６mm（１．１４インチ）
であり且つ送出トルクが５．５０cm/kg （１インチ／ポ
ンド）のタービン２９の設計が本実施例の設計上の特性
をなす。このような仕様では、エネルギに対する圧送馬
力（寄生）損は、僅か１５kgm/s （１ＨＰ）（これらの
条件について検討がなされているエンジンの大きさにつ
いて、エンジンの出力の０．０３％以下）に過ぎない。
【００２８】通路８３を通って進入するオイルは、更
に、円筒形の孔８９を通って上方にシャフト２３の通路
９１に流入する。この上方への流れは、スロットル通路
９３を通ってシャフト２３の内部に出る。好ましい実施
例では、通路９３の出口オリフィスの直径は１．８５mm
（０．０７３インチ）であり、これは、ロータ２５を通
過する流量を毎分約２．２７１リットル（約０．６ガロ
ン）に制限する。ロータを通る流れが毎分０．７５７リ
ットル乃至１．５１４リットル（０．２ガロン乃至０．
４ガロン）である場合に高トルク抵抗のスパイクが発生
するということが試験によってわかった。毎分２．２７
１リットル（０．６ガロン）の流れではこの問題は生じ
ない。本発明の重要な特徴は、ロータハブ２４の入口端
１０７と隣接して配置された通路９３を使用することに
よって、来入流にスロットル作用を加えることである。
図１の例示では、ロータハブ２４は、ベース２１及びベ
ースプレート３８から上方にベッセルシェル３９の上端
即ち頂部の取り付けナット６１の領域まで延びている。
来入オイルが孔８２のところで進入し、ここから内方及
び上方に流れるため、ロータハブの下端１０７は流路を
画成する目的の入口端である。
に、円筒形の孔８９を通って上方にシャフト２３の通路
９１に流入する。この上方への流れは、スロットル通路
９３を通ってシャフト２３の内部に出る。好ましい実施
例では、通路９３の出口オリフィスの直径は１．８５mm
（０．０７３インチ）であり、これは、ロータ２５を通
過する流量を毎分約２．２７１リットル（約０．６ガロ
ン）に制限する。ロータを通る流れが毎分０．７５７リ
ットル乃至１．５１４リットル（０．２ガロン乃至０．
４ガロン）である場合に高トルク抵抗のスパイクが発生
するということが試験によってわかった。毎分２．２７
１リットル（０．６ガロン）の流れではこの問題は生じ
ない。本発明の重要な特徴は、ロータハブ２４の入口端
１０７と隣接して配置された通路９３を使用することに
よって、来入流にスロットル作用を加えることである。
図１の例示では、ロータハブ２４は、ベース２１及びベ
ースプレート３８から上方にベッセルシェル３９の上端
即ち頂部の取り付けナット６１の領域まで延びている。
来入オイルが孔８２のところで進入し、ここから内方及
び上方に流れるため、ロータハブの下端１０７は流路を
画成する目的の入口端である。
【００２９】スロットル通路９３をロータハブの入口端
１０７に配置することにより、ロータハブ２４の内部７
８を減圧し、これによって、標準的な深溝シール型ロー
ラーベアリングを上ローラーベアリング３４及び下ロー
ラーベアリング３５の位置で使用できる。こうした種類
のローラーベアリングを使用することにより、回転抵抗
が従来技術の（旧式の）ジャーナルベアリングと比較し
て大幅に低下する。ロータハブ２４の内部７８内の内圧
が、スロットル効果により、本発明で存在するよりも高
い場合には、ジャーナルベアリングが必要とされる。こ
れは、ジャーナルベアリングが高圧に耐えることができ
るためである。問題点は、ロータ２５が達することがで
きる回転速度を制限するジャーナルベアリングの回転抵
抗のレベルがかなり高いということである。その結果、
煤除去効率が大幅に低下し、効率がかなり低い設計とな
り、煤の制御が目的である場合には全く受け入れられな
い設計となる。流れにスロットル作用を加え、内部７８
内の内圧を減少することには、これに付随する効果があ
る。本発明による遠心分離器設計では、ローラーベアリ
ングを使用できるため、抵抗が小さく、高い回転速度が
可能となり、及びかくして、本発明では、１００００Ｒ
ＰＭ程度の（又はこれよりの高い）速度を得ることがで
きる。煤を効率的に除去するためには、この程度の速度
が必要とされることがわかっている。
１０７に配置することにより、ロータハブ２４の内部７
８を減圧し、これによって、標準的な深溝シール型ロー
ラーベアリングを上ローラーベアリング３４及び下ロー
ラーベアリング３５の位置で使用できる。こうした種類
のローラーベアリングを使用することにより、回転抵抗
が従来技術の（旧式の）ジャーナルベアリングと比較し
て大幅に低下する。ロータハブ２４の内部７８内の内圧
が、スロットル効果により、本発明で存在するよりも高
い場合には、ジャーナルベアリングが必要とされる。こ
れは、ジャーナルベアリングが高圧に耐えることができ
るためである。問題点は、ロータ２５が達することがで
きる回転速度を制限するジャーナルベアリングの回転抵
抗のレベルがかなり高いということである。その結果、
煤除去効率が大幅に低下し、効率がかなり低い設計とな
り、煤の制御が目的である場合には全く受け入れられな
い設計となる。流れにスロットル作用を加え、内部７８
内の内圧を減少することには、これに付随する効果があ
る。本発明による遠心分離器設計では、ローラーベアリ
ングを使用できるため、抵抗が小さく、高い回転速度が
可能となり、及びかくして、本発明では、１００００Ｒ
ＰＭ程度の（又はこれよりの高い）速度を得ることがで
きる。煤を効率的に除去するためには、この程度の速度
が必要とされることがわかっている。
【００３０】プロセス流体（オイル）は、シャフトのス
ロットル通路９３を出た後、ロータハブ２４の中央即ち
内部をシャフト２３とハブ２４との間で上方に移動す
る。ハブ２４の上部近くには複数の出口穴が設けられて
いる。これらの穴は、好ましい実施例では、全部で８個
である。流れるオイルはこれらの出口穴７９の各々を通
過し、流れは、上方に、及び流体を接線方向に加速する
半径方向ベーンが設けられた流れ分配プレートによって
コーンスタックの周りに差し向けられる。
ロットル通路９３を出た後、ロータハブ２４の中央即ち
内部をシャフト２３とハブ２４との間で上方に移動す
る。ハブ２４の上部近くには複数の出口穴が設けられて
いる。これらの穴は、好ましい実施例では、全部で８個
である。流れるオイルはこれらの出口穴７９の各々を通
過し、流れは、上方に、及び流体を接線方向に加速する
半径方向ベーンが設けられた流れ分配プレートによって
コーンスタックの周りに差し向けられる。
【００３１】流れは、垂直方向に整合したコーン入口穴
を通してコーンスタックに亘って分配され、ハブに向か
うコーンスタックの半径方向内方への隙間を通って流れ
る。コーンスタックは、ロータハブベースプレートによ
ってしっかりと支持されている。ハブの外径に至ったと
き、流れは、コーンの内径に設けられた整合した切欠き
を通って下方に通過し、流れチャンネル６６を通って内
部容積７３を出る。この形体に対する変形例として、ベ
ースプレート３８は、流体出口流路用の穴が穿孔された
プレートを持つ一部品設計であるのがよい。回転軸線に
できるだけ近い流れチャンネル６６から流出することが
重要である。これは、半径と比例して増大する高い接線
速度での流出を妨げる遠心「圧送」エネルギ損による抵
抗／速度の低下が起こらないようにするためである。更
に、流出流は、ベースプレートの外側面と接触しないよ
うにコーンスタックアッセンブリを離れなければならな
い。その結果、再加速を受けることによりロブ（ｒｏ
ｂ）エネルギが失われ、ロータベースの外径から高速で
「放出（ｓｌｉｎｇ）」される。この結果は、オイルを
流れチャンネル６６を通して飛沫プレート９８の下の場
所に流出させることによって得られ、これにより、オイ
ルのスプレーを、下方に、回転中のロータハブ２４から
遠ざかるように、ドレン開口部９７に向かって逸らす。
変形例の設計において、飛沫プレートを使用しない場合
には、オイルが出口箇所から半径方向外方に飛散すると
き、回転するロータの表面上にオイルが再同伴されない
ように、流出するオイルをベースプレートの最も下の箇
所よりも低い箇所から出す必要がある。上文中に説明し
たように、「清浄」なプロセス流体を駆動流体と混合
し、ドレン開口部９７を介して重力によりハウジングベ
ース２１の外にドレンする。
を通してコーンスタックに亘って分配され、ハブに向か
うコーンスタックの半径方向内方への隙間を通って流れ
る。コーンスタックは、ロータハブベースプレートによ
ってしっかりと支持されている。ハブの外径に至ったと
き、流れは、コーンの内径に設けられた整合した切欠き
を通って下方に通過し、流れチャンネル６６を通って内
部容積７３を出る。この形体に対する変形例として、ベ
ースプレート３８は、流体出口流路用の穴が穿孔された
プレートを持つ一部品設計であるのがよい。回転軸線に
できるだけ近い流れチャンネル６６から流出することが
重要である。これは、半径と比例して増大する高い接線
速度での流出を妨げる遠心「圧送」エネルギ損による抵
抗／速度の低下が起こらないようにするためである。更
に、流出流は、ベースプレートの外側面と接触しないよ
うにコーンスタックアッセンブリを離れなければならな
い。その結果、再加速を受けることによりロブ（ｒｏ
ｂ）エネルギが失われ、ロータベースの外径から高速で
「放出（ｓｌｉｎｇ）」される。この結果は、オイルを
流れチャンネル６６を通して飛沫プレート９８の下の場
所に流出させることによって得られ、これにより、オイ
ルのスプレーを、下方に、回転中のロータハブ２４から
遠ざかるように、ドレン開口部９７に向かって逸らす。
変形例の設計において、飛沫プレートを使用しない場合
には、オイルが出口箇所から半径方向外方に飛散すると
き、回転するロータの表面上にオイルが再同伴されない
ように、流出するオイルをベースプレートの最も下の箇
所よりも低い箇所から出す必要がある。上文中に説明し
たように、「清浄」なプロセス流体を駆動流体と混合
し、ドレン開口部９７を介して重力によりハウジングベ
ース２１の外にドレンする。
【００３２】図９を参照し、変形例のコーンスタック遠
心分離器１２０を開示する。遠心分離器１２０は、図１
のコーンスタック遠心分離器２０と多くの点で極めて似
通った構造を有するということに着目されたい。コーン
スタック遠心分離器１２０とコーンスタック遠心分離器
２０との間の主な相違点には、ベース２１、シャフト２
３、円筒形の孔８９、及び主通路８３の設計及び関係が
含まれる。遠心分離器２０のこれらの部分を遠心分離器
１２０の対応する部分と比較すると、以下の相違点が明
らかになる。遠心分離器２０についての図１の設計で
は、主通路８３はベースハブ８７の孔８９と直接的に流
れ連通している。図示のように、孔８９は、主通路８３
を通って軸線方向に延びているのでなく、効果的には、
その箇所でＴ形に交差している。図９の設計では、ベー
スの円筒形の孔１２１と主通路１２２との間に流れ連通
がない。その代わりに、遠心分離器１２０のシャフト１
２４の下端即ちベース１２３がベース９０を越えて軸線
方向に延びており、シャフト１２４は主通路１２２を通
って延びており、円筒形の孔１２１の下孔延長部１２５
を通って外に出る。シャフト１２４を図１１に別体の構
成部品として示す。この下孔延長部１２５は図示のよう
に主通路１２２と交差し、主通路１２２の上方にある円
筒形の孔１２１の上部分と軸線方向に整合している。遠
心分離器１２０のベース１２６の設計を図１２に示す。
シャフト１２４のベース１２３は、入口孔１２８からス
ロットル通路１２９及び１３０まで延びる流路を構成す
る。ここでは、タービン２９に参照番号１３４が附して
あるが、設計は基本的に同じである。図１０では、スプ
リットバケット形体の変形例の型式のタービンがタービ
ン１３４ａとして示してある。
心分離器１２０を開示する。遠心分離器１２０は、図１
のコーンスタック遠心分離器２０と多くの点で極めて似
通った構造を有するということに着目されたい。コーン
スタック遠心分離器１２０とコーンスタック遠心分離器
２０との間の主な相違点には、ベース２１、シャフト２
３、円筒形の孔８９、及び主通路８３の設計及び関係が
含まれる。遠心分離器２０のこれらの部分を遠心分離器
１２０の対応する部分と比較すると、以下の相違点が明
らかになる。遠心分離器２０についての図１の設計で
は、主通路８３はベースハブ８７の孔８９と直接的に流
れ連通している。図示のように、孔８９は、主通路８３
を通って軸線方向に延びているのでなく、効果的には、
その箇所でＴ形に交差している。図９の設計では、ベー
スの円筒形の孔１２１と主通路１２２との間に流れ連通
がない。その代わりに、遠心分離器１２０のシャフト１
２４の下端即ちベース１２３がベース９０を越えて軸線
方向に延びており、シャフト１２４は主通路１２２を通
って延びており、円筒形の孔１２１の下孔延長部１２５
を通って外に出る。シャフト１２４を図１１に別体の構
成部品として示す。この下孔延長部１２５は図示のよう
に主通路１２２と交差し、主通路１２２の上方にある円
筒形の孔１２１の上部分と軸線方向に整合している。遠
心分離器１２０のベース１２６の設計を図１２に示す。
シャフト１２４のベース１２３は、入口孔１２８からス
ロットル通路１２９及び１３０まで延びる流路を構成す
る。ここでは、タービン２９に参照番号１３４が附して
あるが、設計は基本的に同じである。図１０では、スプ
リットバケット形体の変形例の型式のタービンがタービ
ン１３４ａとして示してある。
【００３３】シャフト２３は、単一のスロットル通路９
３を含むのに対し、シャフト１２４（図９参照）は二つ
のスロットル通路１２９及び１３０を含む。これは、図
９の実施例では、通路１２９及び１３０の上流のほぼ全
ての箇所で、好ましくは遠心分離器の外側で来入オイル
流にスロットル作用を加えることができるためである。
その結果、通路１２９及び１３０は、単一のスロットル
手段として役立つ必要がない。図１では、来入オイルも
またタービン２９の駆動に使用され、遠心分離器の外側
で流れにスロットル作用を加えると、タービンの速度に
悪影響が及ぼされる。この理由により、ロータ２５への
流れには、通路９３によってスロットル作用が加えられ
る。二つの通路を使用することと比較すると、一つの通
路でスロットル機能を行う方が容易である。この理由に
より、図１の実施例では、通路９３が一つだけ設けられ
ている。
３を含むのに対し、シャフト１２４（図９参照）は二つ
のスロットル通路１２９及び１３０を含む。これは、図
９の実施例では、通路１２９及び１３０の上流のほぼ全
ての箇所で、好ましくは遠心分離器の外側で来入オイル
流にスロットル作用を加えることができるためである。
その結果、通路１２９及び１３０は、単一のスロットル
手段として役立つ必要がない。図１では、来入オイルも
またタービン２９の駆動に使用され、遠心分離器の外側
で流れにスロットル作用を加えると、タービンの速度に
悪影響が及ぼされる。この理由により、ロータ２５への
流れには、通路９３によってスロットル作用が加えられ
る。二つの通路を使用することと比較すると、一つの通
路でスロットル機能を行う方が容易である。この理由に
より、図１の実施例では、通路９３が一つだけ設けられ
ている。
【００３４】シャフトを通る内部通路が主通路１２２と
流れ連通していないため、入口孔１２８での来入流（オ
イル）はタービン１３４の駆動に使用されない。タービ
ン１３４は、実際には、タービン２９と同じであり、遠
心分離器１２０の残りの部分は、本明細書に説明したこ
とを除き、遠心分離器２０と実際上同じである。タービ
ン１３４を流れジェットノズル１３５及び１３６で駆動
するため、入口通路１３７を介して加圧流体を主通路１
２２に導入する。好ましい実施例では、この加圧流体
（即ち駆動流体）はガスである。加圧ガスは図１のオイ
ルと同じ経路を辿るが通路１２７には流入せず、従って
コーンスタックアッセンブリ１３８に導入されない。
流れ連通していないため、入口孔１２８での来入流（オ
イル）はタービン１３４の駆動に使用されない。タービ
ン１３４は、実際には、タービン２９と同じであり、遠
心分離器１２０の残りの部分は、本明細書に説明したこ
とを除き、遠心分離器２０と実際上同じである。タービ
ン１３４を流れジェットノズル１３５及び１３６で駆動
するため、入口通路１３７を介して加圧流体を主通路１
２２に導入する。好ましい実施例では、この加圧流体
（即ち駆動流体）はガスである。加圧ガスは図１のオイ
ルと同じ経路を辿るが通路１２７には流入せず、従って
コーンスタックアッセンブリ１３８に導入されない。
【００３５】加圧ガスをポスト１４０の通路１３９に、
及び最終的にはジェットノズル１３６に流入させるた
め、シャフト１２４のベース１２３の位置１４１にはノ
ッチ又は窪みが設けられている。これは、加圧ガスがシ
ャフト１２４のベース１２３の周囲を自由に通過できる
ようにするためである。ポスト１４３の通路１４２は、
加圧ガスをジェットノズル１３５に送出するため、通路
１２２と連通している。Ｏ−リング１４４がベース１２
３と下孔延長部１２５との間に位置決めされている。入
口孔１２８には、コーンスタックアッセンブリに導入さ
れるべき流体を送出する入力導管を連結するため、雌ね
じが設けられている。
及び最終的にはジェットノズル１３６に流入させるた
め、シャフト１２４のベース１２３の位置１４１にはノ
ッチ又は窪みが設けられている。これは、加圧ガスがシ
ャフト１２４のベース１２３の周囲を自由に通過できる
ようにするためである。ポスト１４３の通路１４２は、
加圧ガスをジェットノズル１３５に送出するため、通路
１２２と連通している。Ｏ−リング１４４がベース１２
３と下孔延長部１２５との間に位置決めされている。入
口孔１２８には、コーンスタックアッセンブリに導入さ
れるべき流体を送出する入力導管を連結するため、雌ね
じが設けられている。
【００３６】図９のタービン１３４を駆動するのに使用
されるガス（代表的には空気）を遠心分離器１２０から
大気中に放出しなければならない。この機能について様
々なベント設計及び位置決めが適しているけれども、空
気と混合したオイルミストを先ず最初に分離することが
重要である。この目的のため、コアレッサー１５０がベ
ルハウジング１５１に取り付けられており、出口１５２
の周囲がシールされている。スプレーミスト即ち空気及
びオイルのエアゾールが出口１５２を通って出るとき、
コアレッサー１５０の内部でオイルが空気から引き出さ
れる。次いで空気を大気中に通し、オイルは徐々に遠心
分離器内に滴り戻る。コアレッサー１５０の内部には、
金属製メッシュが設けられ、又は、変形例では、合成織
製又は不織メッシュが設けられている。これらのメッシ
ュは全て、当該技術分野で周知である。
されるガス（代表的には空気）を遠心分離器１２０から
大気中に放出しなければならない。この機能について様
々なベント設計及び位置決めが適しているけれども、空
気と混合したオイルミストを先ず最初に分離することが
重要である。この目的のため、コアレッサー１５０がベ
ルハウジング１５１に取り付けられており、出口１５２
の周囲がシールされている。スプレーミスト即ち空気及
びオイルのエアゾールが出口１５２を通って出るとき、
コアレッサー１５０の内部でオイルが空気から引き出さ
れる。次いで空気を大気中に通し、オイルは徐々に遠心
分離器内に滴り戻る。コアレッサー１５０の内部には、
金属製メッシュが設けられ、又は、変形例では、合成織
製又は不織メッシュが設けられている。これらのメッシ
ュは全て、当該技術分野で周知である。
【００３７】本明細書中、タービン２９及び対応するバ
ケットについての様々な型式及び設計に言及した。これ
らには、個々のバケット３２ａがスプリットバケット形
体を持つ旧式のペルトンタービン２９ａ（図２参照）及
びバケット３２を持つ変形半バケット形タービン２９
（図１参照）が含まれる。いずれの型式のインパルスタ
ービンも図１及び図９の実施例並びに図２及び図１０の
変形例に適している。図３の概略図は、タービン２９と
して示してあるが、タービン２９及び２９ａの適当な一
般的な例示を行おうとするものである。
ケットについての様々な型式及び設計に言及した。これ
らには、個々のバケット３２ａがスプリットバケット形
体を持つ旧式のペルトンタービン２９ａ（図２参照）及
びバケット３２を持つ変形半バケット形タービン２９
（図１参照）が含まれる。いずれの型式のインパルスタ
ービンも図１及び図９の実施例並びに図２及び図１０の
変形例に適している。図３の概略図は、タービン２９と
して示してあるが、タービン２９及び２９ａの適当な一
般的な例示を行おうとするものである。
【００３８】タービン２９についての他の変形及び変更
の議論では、ベーンリング型又はターゴ型のタービンに
言及する。このような型式のタービンの個々のベーンは
実際上、どのような直径に配置されていてもよいが、ベ
ーン円直径がタービン２９についての図示のバケット円
直径を越えて増大する場合には、ガス駆動作動モードと
関連した効率が重要である。ガス駆動式遠心分離器につ
いて、ベーンリング型タービンが好ましい。最適のベー
ン速度は、ジェット速度の半分に等しいということが知
られており、チョークドフロー（音速ジェット）に基づ
くと、ガスによって駆動されるベーンを大きな直径に亘
って配置するのが好ましい。
の議論では、ベーンリング型又はターゴ型のタービンに
言及する。このような型式のタービンの個々のベーンは
実際上、どのような直径に配置されていてもよいが、ベ
ーン円直径がタービン２９についての図示のバケット円
直径を越えて増大する場合には、ガス駆動作動モードと
関連した効率が重要である。ガス駆動式遠心分離器につ
いて、ベーンリング型タービンが好ましい。最適のベー
ン速度は、ジェット速度の半分に等しいということが知
られており、チョークドフロー（音速ジェット）に基づ
くと、ガスによって駆動されるベーンを大きな直径に亘
って配置するのが好ましい。
【００３９】従って、図１３、図１４、及び図１５は、
ロータシェル１６２の、下縁部１６３と隣接した全体に
円筒形の部分１６２ａの外面に個々のベーン１６１を取
り付けることによって形成されたベーンリングタービン
１６０を示す。各ベーン１６１は、凹状の衝突面１６４
を持つ湾曲形態を有する。この種のベーンでは、ジェッ
トノズル１６５は、ベーンの中心線に対して５°乃至２
０°の所定の角度で差し向けられる。この角度は、ベー
ン６１の前縁角度とほぼ一致する。ジェットノズル１６
５は、通路１６６から空気のジェットを送出する。ジェ
ットはベーンに衝突してこれを回転し、及びかくしてベ
アリングを介してシャフトに取り付けられたロータを駆
動（回転）する。
ロータシェル１６２の、下縁部１６３と隣接した全体に
円筒形の部分１６２ａの外面に個々のベーン１６１を取
り付けることによって形成されたベーンリングタービン
１６０を示す。各ベーン１６１は、凹状の衝突面１６４
を持つ湾曲形態を有する。この種のベーンでは、ジェッ
トノズル１６５は、ベーンの中心線に対して５°乃至２
０°の所定の角度で差し向けられる。この角度は、ベー
ン６１の前縁角度とほぼ一致する。ジェットノズル１６
５は、通路１６６から空気のジェットを送出する。ジェ
ットはベーンに衝突してこれを回転し、及びかくしてベ
アリングを介してシャフトに取り付けられたロータを駆
動（回転）する。
【００４０】図９、図１０、及び図１３の遠心分離器を
ガス駆動作動するため、ガスジェットは音速（約０．９
１２kg/cm2（約１３psig）以上の圧力）である。運動エ
ネルギを最大に引き出すための最適のベーン速度（図１
３参照）は、ジェット速度の約０．４倍であり、これ
は、毎秒約１３４．１１２ｍ（約４４０フィート）（毎
秒３３５．２８ｍ（１１００フィート）の音速に対し
て）である。１００００ＲＰＭで回転する直径１８．５
４２cm（７．３インチ）のロータについて、ベーン速度
（ベーン１６１は図１３に示すように周囲に配置されて
いる）は毎秒約９７．５３６ｍ（約３２０フィート）で
ある。この速度は、最適速度よりも「低速」である。
ガス駆動作動するため、ガスジェットは音速（約０．９
１２kg/cm2（約１３psig）以上の圧力）である。運動エ
ネルギを最大に引き出すための最適のベーン速度（図１
３参照）は、ジェット速度の約０．４倍であり、これ
は、毎秒約１３４．１１２ｍ（約４４０フィート）（毎
秒３３５．２８ｍ（１１００フィート）の音速に対し
て）である。１００００ＲＰＭで回転する直径１８．５
４２cm（７．３インチ）のロータについて、ベーン速度
（ベーン１６１は図１３に示すように周囲に配置されて
いる）は毎秒約９７．５３６ｍ（約３２０フィート）で
ある。この速度は、最適速度よりも「低速」である。
【００４１】図１３の遠心分離器について使用されたタ
ービンのベーン（ベーンリング）の型式は、図２、図
９、及び図１０の遠心分離器の実施例の変形半バケット
型式及びスプリットバケットタービン型式の代わりに使
用できる。使用されたタービンの型式、タービンの位
置、ロータの直径、駆動媒体、及びジェット速度によっ
て効率が異なる。
ービンのベーン（ベーンリング）の型式は、図２、図
９、及び図１０の遠心分離器の実施例の変形半バケット
型式及びスプリットバケットタービン型式の代わりに使
用できる。使用されたタービンの型式、タービンの位
置、ロータの直径、駆動媒体、及びジェット速度によっ
て効率が異なる。
【００４２】本明細書を添付図面及び以上の説明に例示
し且つ説明したが、これらは例示であって、限定を行お
うとするものではない。好ましい実施例を示し且つ説明
したが、本発明の範疇に含まれるその全ての変形及び変
更は保護されるのが望ましいということは理解されよ
う。
し且つ説明したが、これらは例示であって、限定を行お
うとするものではない。好ましい実施例を示し且つ説明
したが、本発明の範疇に含まれるその全ての変形及び変
更は保護されるのが望ましいということは理解されよ
う。
【図１】本発明の代表的な実施例によるコーンスタック
遠心分離器の断面図である。
遠心分離器の断面図である。
【図２】本発明の別の実施例によるコーンスタック遠心
分離器の部分断面図である。
分離器の部分断面図である。
【図３】図１のコーンスタック遠心分離器の部分を構成
するインパルスタービン及びこれと協働するジェットノ
ズルの概略平面図である。
するインパルスタービン及びこれと協働するジェットノ
ズルの概略平面図である。
【図４】図１のコーンスタック遠心分離器で使用された
図３のインパルスタービンの部分として使用される変形
半バケットを正面から見た断面図である。
図３のインパルスタービンの部分として使用される変形
半バケットを正面から見た断面図である。
【図５】図４の半バケットの斜視図である。
【図６】図１のコーンスタック遠心分離器の一つの部分
を構成する中央シャフトを正面から見た断面図である。
を構成する中央シャフトを正面から見た断面図である。
【図７】図１のコーンスタック遠心分離器の一つの部分
を構成するロータハブを正面から見た断面図である。
を構成するロータハブを正面から見た断面図である。
【図８】図７のロータハブの平面図である。
【図９】本発明の変形例によるコーンスタック遠心分離
器を正面から見た断面図である。
器を正面から見た断面図である。
【図１０】本発明の別の実施例によるコーンスタック遠
心分離器を正面から見た部分断面図である。
心分離器を正面から見た部分断面図である。
【図１１】図９のコーンスタック遠心分離器の一部を構
成する中央シャフトを正面から見た断面図である。
成する中央シャフトを正面から見た断面図である。
【図１２】図９のコーンスタック遠心分離器の一部を構
成するベースを正面から見た断面図である。
成するベースを正面から見た断面図である。
【図１３】本発明によるコーンスタック遠心分離器の部
分として使用するのに適当なベーンリング型インパルス
タービンを正面から見た断面図である。
分として使用するのに適当なベーンリング型インパルス
タービンを正面から見た断面図である。
【図１４】図１３のベーンリング型タービンの部分平面
図である。
図である。
【図１５】図１３のベーンリング型タービンの一つのベ
ーン及び協働するノズルジェットの概略図である。
ーン及び協働するノズルジェットの概略図である。
２０ コーンスタック遠心分離器 ２１ ベース ２２ ベルハウジング ２３ シャフト ２４ ロータハブ ２５ ロータ ２６ コーンスタック ２７、２８ ジェットノズル ２７ａ、２８ａ 流れジェット ２９ 変形ペルトンタービン ３２ バケット ３３ ホイール ３４、３５ ローラーベアリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594110468 100 ＢＮＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Ｃｅ ｎｔｅｒ，Ｓｕｉｔｅ 500，Ｎａｓｈｖ ｉｌｌｅ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ 32717, Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (38)
- 【請求項１】 循環流体から粒状物を分離するためのコ
ーンスタック遠心分離器において、 コーンスタックと中空ロータハブとを備え、軸線を中心
として回転するように構成され、且つ、形成された、ロ
ータと、 流体入口と、第１通路と、前記第１通路に連結された第
２通路と、中空ベースハブとを画成し、前記流体入口が
前記第１通路によって前記中空ベースハブに連結され
た、ベースアッセンブリと、 前記ベースハブに取り付けられ、前記ロータハブを通っ
て延在し、流体を前記第１通路から前記コーンスタック
に送出するための通路を有する、シャフト中央チューブ
と、 前記ロータが前記シャフト中央チューブを中心として回
転運動するように、前記ロータハブと前記シャフト中央
チューブとの間に位置決めされた、ベアリングと、 前記ロータに取り付けられたインパルスタービンと、 前記第２通路に流れ連結され、流体流れジェットを前記
インパルスタービンに指向させ、これにより前記ロータ
に回転運動を与えるように形成され、且つ、構成され
た、流れジェットノズルと、 を有することを特徴とする、コーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項２】 前記インパルスタービンは、各々が半バ
ケット設計の複数の個々のタービンバケットを備え、前
記バケットは、前記流体流れジェットが作用するように
形成され、且つ、構成されている、請求項１に記載のコ
ーンスタック遠心分離器。 - 【請求項３】 前記ベアリングはローラーベアリングで
ある、請求項２に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項４】 前記ロータは、前記ロータハブに組み立
てられたベースプレートを含む、請求項３に記載のコー
ンスタック遠心分離器。 - 【請求項５】 前記ベースプレートは、前記ロータハブ
と協働し、流体を前記ロータから流出させるための流れ
通路を、前記ロータハブとの間に画成する、請求項４に
記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項６】 前記ベアリングはローラーベアリングで
ある、請求項１に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項７】 前記ロータは、前記ロータハブに組み付
けられたベースプレートを含む、請求項６に記載のコー
ンスタック遠心分離器。 - 【請求項８】 前記ベースプレートは、前記ロータハブ
と協働し、流体を前記ロータから流出させるための流れ
通路を、前記ロータハブとの間に画成する、請求項７に
記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項９】 前記ロータは、前記ロータハブに組み付
けられたベースプレートを有する、請求項１に記載のコ
ーンスタック遠心分離器。 - 【請求項１０】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから流出させるための流
れ通路を、前記ロータハブとの間に画成する、請求項９
に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項１１】 前記複数のバケットが取り付けられた
前記インパルスタービンは、前記ロータハブの一端に取
り付けられている、請求項２に記載のコーンスタック遠
心分離器。 - 【請求項１２】 前記インパルスタービンは、それぞ
れ、スプリットバケット設計の複数の個々のタービンバ
ケットを有し、前記バケットは、前記流体流れジェット
が作用するように形成され、且つ、構成されている、請
求項１に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項１３】 前記ベアリングはローラーベアリング
である、請求項１２に記載のコーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項１４】 前記ロータは、前記ロータハブに組み
付けられたベースプレートを有する、請求項１３に記載
のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項１５】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから流出させるための流
れ通路を、前記ロータハブとの間に画成する、請求項１
４に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項１６】 前記ロータは、前記ロータハブに組み
付けられたベースプレートを有する、請求項１２に記載
のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項１７】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから流出させるための流
れ通路を、前記ロータハブとの間に画成する、請求項１
６に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項１８】 複数のスプリットバケットを有する前
記インパルスタービンは、前記ロータハブの一端に取り
付けられている、請求項１２に記載のコーンスタック遠
心分離器。 - 【請求項１９】 循環流体から粒状物を分離するための
コーンスタック遠心分離器において、 コーンスタックと中空ロータハブとを有し、軸線を中心
として回転するように構成され、且つ、形成された、ロ
ータと、 第１流体通路に連通した第１流体入口と第２流体入口と
を画成する、ベースアッセンブリと、 前記ベースハブに取り付けられ、前記ロータハブを通っ
て延在し、流体を前記第２流体入口から前記コーンスタ
ックに送出するための通路を有する、シャフト中央チュ
ーブと、 前記ロータが前記シャフト中央チューブを中心として回
転運動するように、前記ロータハブと前記シャフト中央
チューブとの間に位置決めされた、ベアリングと、 前記ロータに取り付けられたインパルスタービンと、 前記第１通路に流体的に連結され、流体流れジェットを
前記インパルスタービンに指向させ、これにより前記ロ
ータに回転運動を与えるように形成され、且つ、構成さ
れた、流れジェットノズルと、 を有することを特徴とする、コーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項２０】 前記インパルスタービンは、それぞ
れ、半バケット設計の複数の個々のタービンバケットを
備え、前記バケットは、前記流体流れジェットが作用す
るように形成され、且つ、構成されている、請求項１９
に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項２１】 前記ベアリングはローラーベアリング
である、請求項２０に記載のコーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項２２】 前記ロータは、前記ロータハブに組み
立てられたベースプレートを含む、請求項２１に記載の
コーンスタック遠心分離器。 - 【請求項２３】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから出すための流れ通路
を前記ロータハブとの間に画成する、請求項２２に記載
のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項２４】 前記ベアリングはローラーベアリング
である、請求項１９に記載のコーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項２５】 前記ロータは、前記ロータハブに組み
立てられたベースプレートを含む、請求項２４に記載の
コーンスタック遠心分離器。 - 【請求項２６】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから流出させるための流
れ通路を前記ロータハブとの間に画成する、請求項２５
に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項２７】 前記ロータは、前記ロータハブに組み
付けられたベースプレートを含む、請求項１９に記載の
コーンスタック遠心分離器。 - 【請求項２８】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから流出させるための流
れ通路を前記ロータハブとの間に画成する、請求項２７
に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項２９】 前記複数のバケットが取り付けられた
前記インパルスタービンは、前記ロータハブの一端に取
り付けられている、請求項２０に記載のコーンスタック
遠心分離器。 - 【請求項３０】 前記インパルスタービンは、それぞ
れ、スプリットバケットとして設計された複数の個々の
タービンバケットを備え、前記バケットは、前記流体流
れジェットの作用を受けるように形成され、且つ、構成
されている、請求項１９に記載のコーンスタック遠心分
離器。 - 【請求項３１】 前記ベアリングはローラーベアリング
である、請求項３０に記載のコーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項３２】 前記ロータは、前記ロータハブに組み
付けられたベースプレートを含む、請求項３１に記載の
コーンスタック遠心分離器。 - 【請求項３３】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから流出させるための流
れ通路を前記ロータハブとの間に画成する、請求項３２
に記載のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項３４】 複数のスプリットバケットを有する前
記インパルスタービンは、前記ロータハブの一端に取り
付けられている、請求項３０に記載のコーンスタック遠
心分離器。 - 【請求項３５】 循環流体から粒状物を分離するための
コーンスタック遠心分離器において、 コーンスタックと、全体として円筒形の部分を有するロ
ータシェルと、中空ロータハブとを有し、軸線を中心と
して回転するように構成され、且つ、形成された、ロー
タと、 第１流体通路に連通した第１流体入口と第２流体入口と
を画成する、ベースアッセンブリと、 前記ベースハブに取り付けられ、前記ロータハブを通っ
て延在し、流体を前記第２流体入口から前記コーンスタ
ックに送出するための通路を有する、シャフト中央チュ
ーブと、 前記ロータが前記シャフト中央チューブを中心として回
転運動するように、前記ロータハブと前記シャフト中央
チューブとの間に位置決めされた、ベアリングと、 前記ロータシェルの前記全体として円筒形の部分に取り
付けられ、前記ロータシェルを使用するベーンリングタ
ービンを形成する、複数のベーンと、 前記第１通路に流体的に連結され、流体流れジェットを
前記インパルスタービンに指向させ、これにより前記ロ
ータに回転運動を与えるように形成され、且つ、構成さ
れた、流れジェットノズルと、 を有することを特徴とする、コーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項３６】 前記ベアリングはローラーベアリング
である、請求項３５に記載のコーンスタック遠心分離
器。 - 【請求項３７】 前記ロータは、前記ロータハブに組み
付けられたベースプレートを有する、請求項３６に記載
のコーンスタック遠心分離器。 - 【請求項３８】 前記ベースプレートは、前記ロータハ
ブと協働し、流体を前記ロータから流出させるための流
れ通路を、前記ロータハブとの間に画成する、請求項３
７に記載のコーンスタック遠心分離器。
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