JPH0127780B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転される遠心分離ボール（bowl）
すなわち遠心分離用の筒状の容器（以下において
は単に「ボール」と称する）を有し、該ボールを
回転することにより内部に導入された液体状の流
動物を遠心力により環状にしながら当該流動物の
遠心分離作用を行うようにした遠心分離機の消費
動力を減らすための手段に関する。特に本発明
は、ボール内に供給する流動物をボール内に先に
供給されて環状にされている流動物の表面速度と
ほぼ等しい速度まで加速することにより、また
は、ボールから放出された分理物質から運動エネ
ルギを回収することにより消費動力の削減をする
ための手段及び方法に関する。

以下の説明では、本発明をスラリーを遠心分離
し、分離した１方の物質をコンベアで放出するよ
うにした遠心分離機に適用した場合を示すが、本
発明はこれに限定されるものではない。

高速で回転している遠心分離機の遠心分離ボー
ルの分離処理領域に流動物を供給する際には、こ
の流動物は当該処理領域内に先に導入されている
流動物の表面の速度に加速される。そのような加
速を行うための動力を、偏流や摩擦によるエネル
ギ損に打ち勝つのに必要とされるトルクを供給し
ながら空のボウルを回転するための機械的動力及
びコンベアを駆動するための機械的動力と区別す
るため「液圧動力」と呼ぶことにする。流動物の
供給を静止したパイプから処理領域に直接行う場
合には、加速のための力はボールの回転によつて
直接与えられる。それは激しい乱流を生じ大きな
液圧動力を必要とする。従来、そのような乱流を
防ぐため種々の装置が開発されてきたが、それら
は多くの場合遠心分離機の総動力の50パーセント
以上を占める液圧動力を大きく削減することはで
きなかつた。

そのような一つの装置は、処理領域内若しくは
それと隣接した大径端部を有するボール内の円錐
形状部分内に流動物を軸方向に供給し、流動物が
処理領域に向けて円錐形状部分内に外方に流れる
際に当該円錐形状部分上での摩擦によつて加速さ
れるようにしている。回転螺旋コンベアを備える
型式の遠心分離機は多くの場合、ボールと同じ方
向に幾分かの速度差をもつて回転するボールの処
理領域より小さな径を有するコンベアのハブ内
に、流動物を静止パイプから供給するようにして
いる。この場合は、コンベアハブ内で幾分加速さ
れた流動物が当該コンベアハブに設けられた開口
を通して処理領域へ流されるか、処理領域への流
路を形成し且つ流動物に加速を与えるチユーブ若
しくはベーンによつて処理領域へ流されるように
なつている。

以上のような従来の遠心分離機においては、流
動物の加速はボールによつて行われるかまたはボ
ールとほぼ同じ速度で回転する別の機構によつて
行われている。

また、ボールから放出される流動物の運動エネ
ルギから動力を回収するための種々の試みが従来
なされてきたが、それらは一般的に採用するには
適切でなく十分な効果を挙げるとは考えられてい
なかつた。そして、実際には大半は流動物を直接
静止した貯溜タンクに放出しており、運動エネル
ギの回収は行われていない。上記のような従来の
試みには次のようなものがある。

米国特許第1032285号及び仏国特許第876531号
は、分離された後の液体をボールの回転軸線から
離れるように伸びる彎曲した通路を通して放出さ
れるようにした遠心分離機を開示している。これ
は放出される液体の運動エネルギをボールのシヤ
フトを回動する力に変換しようとするものである
が、液体が彎曲通路を通つて外方へ流れるように
するためにボールに別の動力を加えなければなら
ず、従つて回収される動力は僅かである。同様
に、米国特許第3791577号は、分離された固形物
スラリーがボールの端部からボールの軸線から離
れるように伸びる広い唇状部分を越えて放出さ
れ、異る回転軸線を有する別の被駆動ロータ上の
彎曲バツフルプレートに当るようにした遠心分離
機が示されている。この場合も又、固形物スラリ
ーをボールの軸線から離れるように放出するため
に追加の回転動力が必要となり、動力の回収は殆
んど行われない。

米国特許第3862714号は、ボールと共に回転す
る真直なベーンの設けられた円錐形状端部を有す
る遠心分離機を開示しており、この分離機におい
ては上記ベーンがボール端部とともに内方に向つ
てボールの軸線に向けて傾斜する真直な通路を構
成し、分離後の液体がこの通路を通つて円錐形状
部分の頂部近くの軸方向出口に通されるようにな
つている。この特許発明においては、液体が回転
運動をベーンに与え、それによりボールを回転す
るのに必要な動力が削減される旨、述べている。
しかし、この特許発明はこの特許明細書において
開示されたタイプの遠心分離機にのみ適用できる
ものと考えられる。

他のシステムが例えば米国特許第2410313号に
開示されている。このシステムにおいては最良の
場合でも液体の僅かの部分のみから動力回収を可
能とするのにボールを複雑な構造としなければな
らず小さな出口が固形物で詰るという欠点がある
のを別にして、この米国特許内で述べられている
実際上の理由により、最も効果的な接線方へでの
噴出放射ができないという欠陥がある。

本発明の目的は、上述した如き従来の試みより
もより効果的で且つ遠心分離機に一般的に適用で
きる遠心分離機の動力低減のための手段を提供す
ることにある。

本発明はまた、供給される流動物を予め加速
し、ボールの処理領域内にその内面のほぼ接線方
向に向けて同内面の接線方向の速度成分とほぼ等
しい接線方向速度で供給し、ボール内の流動体に
生ずる乱流を著しく低減し、駆動力を削減するよ
うにした手段を提供することを目的としている。

更に本発明は、ボールから放出される処理後の
物質の運動エネルギを従来のものより効率的に回
収する手段を提供することを目的とするものであ
る。

上記目的を達成するため、本発明では好ましく
はボールの回転軸線の周りで回転できるように取
付けられた動力変換ロータを用いる。このロータ
には少なくとも１つの物質を案内するためのチヤ
ネル部材が設けられる。この物質とは、変換ロー
タがボールに供給される流動物を加速するための
ものである場合には、この供給される流動物であ
り、分離処理後の物質からその運動エネルギを回
収するためのものである場合にはその分離後の分
質であり、チヤネル部材はこれら流動物若しくは
分離物質を受け入れるための第１の縁部を有して
いる。チヤネル部材は、物質がその中を流れて放
出端部に向うに従い少なくとも約90度方向転換さ
れるとともに、ボールの処理領域の最大半径より
少ない距離だけロータの回転軸線から離されるよ
う構成される。ロータはチヤネル部材の端部の接
線方向速度がボールの処理領域の接線方向速度よ
りかなり遅くなるように構成、配置される。

ロータにはチヤネル部材の一端とボール内で環
状とされた流動物との間での流動物の移送方向を
環状の流動物に対してほぼ接線方向となるように
し且つ当該移送される流動物の運動エネルギを変
らないようにする手段がロータに設けられる。供
給物質加速装置として用いられるロータは回転動
力源と接続される。この動力源としては動力回収
用ロータとすることもできる。動力回収装置とし
て用いられるロータには、処理物質から当該ロー
タに与えられるエネルギから動力を引出す手段が
設けられる。この動力を引出す手段としては、遠
心分離機のモータシヤフト若しくは遠心分離ボー
ルまたはそれらによつて駆動される他の部品等に
することができる。

何れの場合においても、ロータと物質との間の
エネルギ伝達におけるロータの効率は、摩擦や偏
流によるエネルギ損を減少することにより可能な
程度高くすることができ、ロータ及び物質の一方
における運動エネルギの少なくとも約70パーセン
トそして好ましくはそれ以上が他方に伝達され
る。加速装置として用いる場合には、ロータのチ
ヤネル部材の放出端部は当該チヤネル部材の最外
側にあり、供給される物質は当該放出端部の速度
の少なくとも1.4倍（理論的にはエネルギ損がな
いとして、最大２倍）の接線方向速度で当該ロー
タから放出される。その結果、ロータはボールよ
りかなり遅い周速で回転しながら、供給物質はボ
ール内で環状とされている物質とほぼ同じ速度若
しくは幾分速い速度でその接線方向に向けて放出
されるよう加速される。この場合、放出された物
質は環状の物質に殆んど乱れを起こさない。これ
は、コンベア型遠心分離機においてコンベアのハ
ブを通して流動物の供給を行う場合に流動物を加
速するために必要とされていた第３の液圧動力を
節約でき、従つてかなりの動力が節減できる。

動力回収装置としてロータが使用される場合に
は、流動物の運動エネルギ内の利用できる動力の
少なくとも70％の動力がロータシヤフトに与えら
れるように当該流動物から運動エネルギがロータ
に伝達される。従つて、遠心分離機の物質供給装
置及び物質放出装置においてこれら動力変換ロー
タを使用することにより、遠心分離機の操作のた
めに従来必要とされていた全液圧動力の60％若し
くはそれ以上が節約できる。

好ましい実施例においては、チヤネル部材はそ
の入口端部から出口端部にかけて約180度彎曲し
ている。

供給物質加速装置として使用されるロータの一
つの実施例においては、ロータの直径がボールの
分離処理領域の内面直径より僅かだけ小さくさ
れ、ロータからボールの処理領域への物質移送手
段は、ロータに取付けられたチヤネル部材のほぼ
接線方向に向けられた出口端部とされる。処理領
域の内面にチヤネル部材の出口端部が近接してい
るため、物質移送の際の速度の低下は殆んどな
い。回転コンベアを有する遠心分離機において有
利に用いられる他の実施例に係かる加速装置とし
てのロータにおいては、該ロータが処理領域の内
面直径より直径が小さく、ボールの周速よりかな
り遅く回転されるコンベアに取付けられるように
なつている。ロータからボールの処理領域へ流動
物を指向させる移送手段は、ロータ放出領域を囲
むように設けられる彎曲したステータチヤネルで
あり、該チヤネルはその一端でロータから放出さ
れた流動物を受け入れ、それを回転方向において
外方に導きボールの処理領域の内面に隣接しそれ
に接線方向に指向された放出端部に送る。ロータ
を駆動するのに必要とされる動力は前述した従来
装置において必要とされる動力よりも小さい。ス
テータチヤネルは摩擦損を最小にするようにされ
ている。この実施例は、遠心分離機コンベアに取
付ける場合、ロータを駆動するための特別な装置
が必要でなく構造が簡単であるという利点を有し
ている。

供給物質がかなりの圧力の下で加速ロータに供
給される場合には、そのようなロータは、その圧
力をロータの回転によつて起こされた運動エネル
ギ以上の供給物質内の増大された運動エネルギに
変換することにより、また、その圧力をロータ自
体上の回転駆動力として利用することによりその
圧力を利用する。

動力回収用のロータとしての一つの好ましい実
施例においては、ロータはボールの軸線上で当該
ボールと独立に回転するよう取付けられ、その直
径はロータのチヤネルの入口端部がボールの一端
に取付けられるオーバーフロー側溝部材内で環状
にされている流動物内に入るようにし、オーバー
フローする流動物を受け入れるようなものとされ
る。流動物の移送手段は、側溝部材の外に、ボー
ル及びその中の環状流動物に対向するよう配置さ
れたロータチヤネルの入口端部を有し、流動物が
その入口端部に接線方向に入るようにされる。ロ
ータのチヤネルはボールの軸線に向いながらその
方向を約180度変化し、ボールから当該チヤネル
に流れる流動物の運動エネルギを回収し動力に変
える。ロータはボール内の環状の流動物の表面よ
り遅い周速で回転される。ロータは遠心分離機の
主駆動シヤフトに直接動力を与えるように接続さ
れるが、前述したように他の方法で接続すること
もできる。

動力回収装置として用いられる他の実施例に係
るロータは、ボールに共軸状にして固定され、ボ
ールよりかなり小さな直径、好ましくはボール直
径の２分の１より僅かに小さくなるようにされ、
それに従つて当該ロータのその周速がボールの周
速より遅くなるようにされる。流動物移送手段
は、処理領域からの流動物のための環状のオーバ
ーフロー側溝部材と、一以上の流動物移送部材を
備えたスチータとを有し、移送部材は測溝部材内
の環状流動物内に入りそれに対してほぼ接線方向
された入口端部と、流動物をロータのチヤネル部
材の入口端部にロータの回転運動路に対してほぼ
接線方向に向けて放出する出口端部と、入口端部
から出口端部へ流動物を導く中間チヤネル部とを
有する。この移送部材内を通される流動物は殆ん
ど摩擦損を受けることなくその運動エネルギ及び
速度は殆んど変化を受けない。チヤネル部材は半
円形状とされ、その一端で流動物を受け他端で符
出する。ロータから得られるエネルギは流動物を
ボール内の環状の流動物の表面速度に加速するの
に必要とされるエネルギにほぼ等しい。

両実施例の動力回収装置はボール内に設けら
れ、処理領域内の環状流動物内に一部が直接入れ
られるが、ボールの端部に取付けられる側溝部材
により環状流動物に乱れを生ずることがない。ま
た、必要に応じ供給物質加速用ロータと動力回収
用ロータとを併せて用いることができる。

以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づ
き詳細に説明する。

第１Ａ図及び第２Ｂ図は、本発明で用いられる
ロータにおいて、該ロータが加速器として用いら
れる場合にロータから流動物へ動力伝達が如何に
して行われるか（第１Ａ図）、また、ロータが動
力回収器として用いられる場合に流動物からロー
タへ動力の伝達がいかにして行われるか（第１Ｂ
図）を示す原理的図が示されている。第１Ａ図の
加速チヤネル部材FA（180゜にわたり彎曲した半円
形状となつている）は外部の動力源によつてチヤ
ネル速度Vcでこの図面の背後の垂直軸線のまわ
りを反時計方向に回転される加速ロータに取付け
られ、第１Ｂ図の動力回収チヤネル部材PRは同
じチヤネル速度Vcで同図の背後の垂直軸線のま
わりを同じ方向に回転する動力回収ロータに取付
けられる。

第１Ａ図において、チヤネル部材FAの前面側
は凹状とされており、供給される物質Ｍはチヤネ
ル部材FAの入口端部に速度零（V_M＝０）で供給
される。チヤネル部材自体は速度Vcで動いてお
り物質は入口において静止しているので、チヤネ
ル部材に対する物質の相対的速度V_MRはVcと等
しくそれと反対方向でV_MR＝−V_cとなる。この相
対速度の方向でなく大きさはチヤネル部材の出口
において維持される。チヤネル部材は相対速度の
方向を変えるので、出口における速度V_MはV_M＝
V_MR＋V_c＝2V_cとなる。チヤネル部材の出口は遠
心ボール内で環状となる流動物の表面に隣接して
位置決めされており、チヤネル部材の速度V_cは
環状の流動物表面の速度V_pの半分となる。

第１Ｂ図においては逆に、動力回収ロータチヤ
ネル部材PRの後面が凹状となつており、上記環
状の流動物から放出される流動物はチヤネル部材
の入口端部に当該環状物の表面速度Vpの速度で
接線方向に供給される。チヤネル部材PRは動力
交換若しくは動力を遠心分離機に戻す装置により
Vpの半分の速度で駆動される。この場合、ロー
タに入つた物質の相対的速度V_RMはV_RM＋Vc＝
V_Mによつて与えられ、Vc＝Vp／２＝V_M／２で
あるからこの相対的速度はVp／２となる。相対
的速度は、その方向が180゜変わるのでその符号は
逆になるが、その大きさは変化せず、出口におい
て当該物質の絶対速度V_Mは−M_MR＋Vc＝０とな
る。

ロータの回転軸線Ａが第１Ｃ図及び第１Ｄ図に
示したように図面に垂直である場合には、チヤネ
ル部材の実際の速度は回転軸Ａからの距離に比例
して変わる。すなわち、チヤネルFA′の入口の速
度V′_ciは出口の速度V′_cpより小さく、チヤネル
PR′の入口速度V′_ciは出口速度V′_cpより大きくな
る。この場合、相対的速度の大きさも速度が測定
される半径に比例して変わる。

第１Ａ図乃至第１Ｄ図に示した動力変換システ
ムが100％の効率であるとすると、動力回収ロー
タを加速ロータに駆動連結し、両ロータが外部の
動力源なしにボールの角速度の半分の速度で回転
するようにできる。ロータ内を通りチヤネル部材
の動きに直角な方向へ流れる流れがあるはずであ
る。このため、チヤネル部材の彎曲の角度は通常
180゜より幾分小さくされなければならない。流動
物と壁との間の摩擦及びロータ内での偏流もあ
り、それらを実行可能な範囲に低減し、少なくと
もロータの動力切換効果を70％若しくはそれ以上
の範囲にする。その結果、加速器からの出口にお
ける流路の速度は所望の放出速度の半分以上にな
る。逆に、動力回収用流路の入口速度はボール内
で環状とされた流動物の半分以下となる。チヤネ
ル部材の形状、彎曲角度及びロータの直径並びに
チヤネル部材の速度は相互に関連し、それぞれの
適用に合せて適正に変えられる。

第１Ａ図または第１Ｃ図に示した如き形状の加
速ロータチヤネル部材は、エネルギ損失を相殺
し、放出する物質の速度をボール内での処理領域
内の環状にされた物質の表面と少なくとも等し
く、またロータから処理領域への物質の移送にお
ける速度のロスを相殺するのが必要な場合には上
記表面速度より速くするために必要とされるよう
なボールの周速の半分以上の先端速度で回転され
るよう適正に設計される。同様に第１Ｂ図または
第１Ｄ図に示した如き形状の動力回収ロータチヤ
ネルは、遠心ボールの周速の半分以下の先端速度
で回転するよう適正に設計される。従つて、加速
用ローラを動力回収用ロータと連結して使用する
場合でも加速ロータを回転するための外部の動力
が必要となる。

以下においては、第２図以降の図面に示された
実施例につき説明する。先ず、第２図にはモータ
や駆動伝達装置等を備えた固形物−液体遠心分離
機が示されており、該遠心分離機には供給物質加
速装置として作動する１つの形式の動力交換ロー
タ、伝達手段及び放出物質から動力を回収して駆
動モータシヤフトに戻す他の形式の手段が組込ま
れている。

第２図及び第３図に示すように、遠心分離機１
０は軸線１６のまわりで回転されるよう取付けら
れた遠心分離ボール１４を内部に有するハウジン
グ１２を備えている。ボール１４は約140cm（55
インチ）の長さを有し、そのうち約95cm（37.5イ
ンチ）は直径が約61cm（24インチ）の内径を有す
る円筒形部１８で、約29cm（11.5インチ）は約
10゜の角度で軸線に収束する円錐形部２０となつ
ている。ボールのフランジ２２には端部ボールヘ
ツド２４がボルト止めされており、該ヘツドは４
個の液体放出開口２６とシヤフト部３０、ベアリ
ングハウジング３２を備えている。側溝部材２８
がヘツド２４にボルト止めされている。ボール１
４の他端部のフランジ３４には固形物端部ボール
ヘツド３６がボルト止めされており、該ヘツドは
固形物を放出する開口３８と、シヤフト部４０及
びベアリングハウジング４２を有している。円筒
形状のせき部材４４がボール１４にボルト止めさ
れている。ハウジング１２は端部プレート４６と
バツフル４８とを有し、端部プレートは４６はハ
ンドホールカバー４７を備え、バツフル４８はボ
ール１４の対応するフランジ４９と協働するよう
になつている。

ボール１４内にはコンベア５０が軸線１６のま
わりで回転するように取付けられており、該コン
ベアは約35.5cm（14インチ）の直径の円筒状ハブ
５２と該ハブから外方へ突出する螺旋状ベーン５
４とを有し、該ベーンは二重リード配列にされ、
その軸方向での中心間距離が約（4.5インチ）と
なつている。コンベアのベーン５４はボールの円
筒状部分１８と協働する第１の円筒状部５６と約
29cm（11.5インチ）の長さにわたり約10度の角度
でテーパ付けられボールの円錐形状部分２０と協
働する第１の円錐形状部分５８と、フランジ３４
を越えてボールヘツド３６の中に約３度のテーパ
をもつて伸びる第２の円錐形状部分６０とを有し
ている。ハブ５２には供給物質加速チヤンバ７０
が一体成形されており、該チヤンバ７０はコンベ
アの部分５６と５８との接続部分に位置決めされ
た側壁７２と、該側壁から離されて内面間の距離
が約11.5cm（4.5cm）とされた側壁７４と円筒状
壁７６とを有し、該円筒状壁は約51cm（20イン
チ）の内径を有し、その外表面にはコンベアベー
ンの一部５４ａが取付けられている。コンベアハ
ブ５２は内部フランジ８０を有し、該フランジに
は中空コンベアシヤフト３２がボルト止めされて
いる。このシヤフトはベアリング・シーリング８
４によつてベアリングハウジング３２内に回転可
能に支持されている。また、同様のコンベアハブ
のフランジ８６には第２のコンベアシヤフト９０
が取付けられており、該コンベアシヤフト９０は
ベアリング・シーリング装置９２によつてベアリ
ングハウジング４２内に回転可能に取付けられて
いる。

第２図に示すように、ボールシヤフト３０，４
０はベース１０４上に設けられたピローブロツク
ベアリング支持体１００，１０２内にローラベア
リングによつて軸線１６のまわりで回転できるよ
うに支持されている。ベース上には100馬力の駆
動モータ１０６も取付けられており、該モータは
支持体１１０，１１２内にベアリングによつて回
転可能に支持された駆動シヤフト１０８を回転す
る。駆動シーブ１１４が駆動シヤフト１０８に接
続され駆動されるようになつており、駆動力は６
本のＶベルトを介してボールシヤフト３０に固定
された被駆動シーブ１１８に伝達される。第４図
に示すように、ベルト１１６はブラケツトアーム
１２２の端部に回転可能に取付けられたアイドラ
ローラ１２０によつて張力がかけられるようにな
つており、アーム１２２はピボツトシヤフト１２
４上に取付けられている。被駆動シーブ１１４は
駆動シヤフト１０８によつて1750r.p.m.で駆動さ
れる。被駆動シーブ１１８はシーブ１１４の２分
の１のピツチ円直径を有し、従つて該シーブ１１
８はモータによつて3500r.p.m.で回転される。ボ
ール１４の他端にあるシヤフト４０はベアリング
支持体１０２を通つて伸張し変速ギアボツクス１
３０のケーシングに固定されている。該ギアボツ
クスのギア（図示せず）はスプライン結合により
シヤフト４０内のコンベアシヤフト９０に接続さ
れており、コンベアハブ５２及びベーン５４をボ
ール１４と同じ方向で少しの速度差をもつて、本
実施例においては僅かに遅く回転される。一端が
ギアボツクス１３０内のピニオンに固定され他端
が固定支持体１３６に固定されているシエアピン
シヤフト１３４はギアボツクス１３０内のピニオ
ンが回転するを防ぎ、トルクオーバロード保護を
与えている。

供給パイプ１４０（第３図）は一端が補助外部
支持体１４２内のベアリングに支持され、他端が
供給物質加速チヤンバ７０の壁７４に固定されて
いるベアリングハウジング１４４内のボールベア
リング・シール装置によつて支持されて、軸線１
６のまわりで回転できるようにしてコンベアシヤ
フト８２内に支持されている。供給パイプ１４０
には歯付プーリ１４６が固定されており、該プー
リはタイミングベルト１４８及び駆動シヤフト１
０８に固定された歯付ベルトプーリ１５０によつ
て確実に駆動されるようになつている。第５図に
示すように、第４図に示した主駆動ベルト張力装
置と類似したベルト張力装置がシヤフト１５６上
に枢着され且つ固定ナツト１５８によつて（点線
で示すように）ベルト緊張位置において固定され
るブラケツト１５４上に回転可能に支持されたア
イドラ１５２を有している。プーリ１４６と１５
０の相対的なピツチ円直径は供給パイプ１４０が
2490r.p.m.で駆動されるように決められる。

第２図に示すように、供給パイプ１４０の端部
のカツプリング１６０は（図示しない）物質供給
装置に接続されるようになつている。カツプリン
グ１６０は遠心分離機１０に向けて先細りとなる
流路を形成しており、供給パイプ１４０はカツプ
リング１６０と流体連通する入口端部に拡大当接
部を有している。固形物と液体との混合物はスラ
リーとして供給され供給パイプ１４０を通して加
速チヤンバ７０に導入される。

第６図及び第７図には加速システムの更に詳細
が示されている。前述した如く、加速チヤンバ７
０の対向する側壁７２，７４の内面は約11.5cm
（4.5インチ）離されており、環状面１７０は約51
cm（20インチ）の内径を有している。側壁７２内
には周状に配置された18個の孔１７２が形成さ
れ、各孔は約3.8cm（1.5インチ）の直径で面１７
０に対して接している。側壁７４には同様の18個
の孔が周状に配置されている。

側壁７４内には開口１７６が形成されており、
該開口内にはベアリングハウジング１４４のフラ
ンジ１７８がボルト止めされている。ベアリング
ハウジング１４４内には供給パイプ１４０を回転
可能に支持するボールベアリング１８０が設けら
れている。固定ナツト１８２及びスペーサ１８４
がベアリング１８０を供給パイプ肩部１８６に当
接させている。ベアリングキヤツプ１８８がベア
リングハウジング１４４の端部にボルト止めされ
ており、リングシールエレメント１９０，１９
２，１９４がベアリングハウジングの端部を密封
している。

供給パイプ１４０のフランジ１９６にはボルト
１９８（第７図）によつてエネルギ交換加速ロー
タ装置２００が固定されている。加速ロータ装置
２００は環状ベースプレート２０２を有し、該プ
レート２０２は約48cm（19インチ）の外径を有
し、その周面２０４が加速チヤンバ１７０から約
1.3cm（0.5インチ）離れるようになつている。ベ
ースプレート２０２は孔２０８及びのど面２１０
を形成するハブ２０６を有している。ベースプレ
ート２０２には４個の直立した半円形状の加速ベ
ーン２１２が溶接されており、各ベーンは入口縁
２１４、ベースプレート２０２の周縁にある放出
縁２１６及び約150度の角度にわたり10cm（約４
インチ）の半径で伸びる滑らかな彎曲面２１８を
有している。ベーン２１２の内側部分にはプレー
ト２２０が溶接されており、該プレートは20cm
（８インチ）の外径を有し、約3.9cm（1.5インチ）
の幅の環状ベーン入口チヤネルがベースプレート
２０２とプレート２２０の平行な面間に形成され
ている。プレート２２０の外方で各ベーン２１２
上にはシユラウド２２２が設けられており、該シ
ユラウド２２２は約10度の角度で傾斜して約1.3
cm（0.5インチ）幅のベーン放出領域を作つてい
る。プレート２２０にはボルト２３０によつてカ
バー部材２３２が固定されており、該カバー部材
は供給物質を供給パイプ１４０から半径方向外方
に向けてベーン２１２の入口チヤネル領域に供給
するよう偏向させるため加速ロータの入口孔２０
８と対向した関係にした円錐形状の偏向面２３４
を有する。

操作においては前述したように、ボール１４が
3500r.p.m.で回転され、ボール内に供給された物
質すなわちスラリーは遠心力によりボールの内面
に当接する環状のスラリー２４０とされる。この
環状スラリーの表面２４２はボールの処理領域の
内面を画定する。この型式の遠心分離機において
通常行われるように、遠心ボール１４とコンベア
５０との間の回転速度の差は、コンベアのベーン
５４が沈澱された固形物を連続的にボールの左端
の小径部分に向けて動かし、開口３８を通してハ
ウジング１２の放出室２３６に送り、一方、液体
はボールヘツド２４の開口２６を通してハウジン
グ１２の他端にある放出室２３８内に放出され
る。

この遠心分離機は、加速チヤンバ７０の外壁７
６が環状スラリー２４０の表面２４２の下になり
環状スラリーの角速度２４４（第８図）と実質的
に同一の速度で回転されるようにされている。加
速ロータ２００は駆動プーリ１４６及び供給パイ
プ１４０を介して確実に2490r.p.m（矢印２４６）
で駆動され、供給パイプ１４０から供給されたス
ラリーは半径方向外方に流れてプレート２０２，
２２０間の環状のロータ入口領域内に入る。供給
スラリーはベーン２１２、プレート２０２，２２
２によつて形成されたチヤネル部材によつてベー
ン面２１８に沿つてその先端２１６に向うに従い
加速される。加速ロータ２００の加速チヤンバ７
０はロータ２００が起そうとするボール内の大量
の空気の流動を防止し、環状スラリーの乱れを最
小限にして動力交換効率を増大する。

第８図に示すように、ベーンの先端２１６は加
速されたスラリーを回転方向に関して接線方向に
従つて環状スラリーの表面２４２の回転路に対し
て接線方向に同表面２４２の速度と実質的に同じ
速度で放出するようにされており、放出されたス
ラリーが環状スラリーに乱れを殆んど起さないで
混入するようにしている。チヤンバー７０内の環
状スラリー２４０は開口１７２，１７４を通つて
ボール内に軸方向へ流れ、遠心力の下で沈澱した
固形物がコンベア５０によつて軸方向に運ばれて
せき部分４４に送られる。

第２図及び第３図に示すように、チヤンバ２３
８内には動力回収装置が設けられており、該装置
は動力回収ロータ装置２５０を備えている。ロー
タ装置はベアリング２５２によつてボールシヤフ
ト３０上に回転可能に支持されており、歯付プー
リ２５６がボルト止めされたシヤフト部２５４を
有している。第２図に示すように、プーリ２５６
がタイミングベルト２５８によつてモータ駆動シ
ヤフト１０８に取付けられているプーリ２６０が
接続されている。第９図に示すように、第４図に
示したものと同様のベルトテンシヨン装置が設け
られており、該装置はシヤフト２６６上に枢着さ
れ且つ固定ナツト２６８によつて（点線で示すよ
うに）ベルト緊張位置に固定されるブラケツト２
６４上に回転可能に取付けられている。プーリー
２５６，２６０の相対的直径は、動力回収ロータ
装置２５０が1586r.p.m.で回転されるようなもの
とされる。

動力回収装置の詳細が第１０図及び第１１図に
記載されている。ベアリング装置２５２はロータ
シヤフト２５４内に設けられた２つのボールベア
リングユニツト２７２，２７４を有している。シ
ール２７６，２７８及びカバー２８０はベアリン
グ装置の外端を囲み密封している。シール２８
２，２８４及びカバー２８６はベアリング装置の
内端を密封している。シヤフト２５４にはフリン
ジヤ２８８が回転可能に支持されており、ケーシ
ング１２の端壁４６にはフリンジヤ２８８と係合
するシール部材２９２を支持するバツフルリング
２９０が固定されている。

動力回収ロータ装置２５０がボールヘツド２４
と側溝部材２８との間で環状スラリー内に伸びる
半径方向に配置したデイスク２９４を有してい
る。デイスク２９４は48.3cm（19インチ）の直径
を有し、４つの半径方向に伸びる凹所２９８が設
けられているリム部分２９６を有している。ロー
タチヤネル部材装置３００がボルト３０２によつ
て各凹所内に固定されている。各チヤネル部材装
置３００はベースプレート３０４を有し、該プレ
ート上には管状の放出チヤネル３０６が溶接され
ている。チヤネル３０６は環状スラリー２４０の
表面２４２に直角に配置された円筒状入口孔３０
８と、入口孔に対して直角な平面内に配置された
放出孔３１０とを有している。各放出孔３０６は
約2.54cm（１インチ）の直径で、約10cm（４イン
チ）の半径方向長さを有し、第１１図及び第１２
図に示すように、入口孔３０８から第１の90゜の
曲り部分３１２及び第２の90゜の曲り部分３１４
を介して放出孔３１０に伸びている。各入口孔３
０８の半径方向位置は調節可能であり、且つ第１
０図、第１１図及び第１３図に示すように環状ス
ラリー２４０内に部分的に入るように位置決めさ
れる。

操作においては、動力回収ロータ装置２５０が
タイミングベルト２５８によつて1586r.p.m.のア
イドリング速度で駆動され、ロータ入口孔３０８
の接線方向速度が環状スラリー２４０の表面２４
２の接線方向速度の45％程度となるようにする。
第１３図に示すように、入口孔３０８は環状スラ
リーの表面２４２からほぼ接線方向において当該
環状スラリーの表面流体を受け入れる。この流体
は（矢印３１６で示すように）チヤネル部材３０
６を半径方向内方に流れ、（第１Ｂ図及び第１Ｄ
図を参照して説明したように）エネルギを動力回
収ロータ装置２５０に伝達し、このエネルギはロ
ータプーリ２５６及び駆動ベルト２５８を介して
ロータシヤフト１０８に伝達される。チヤネル部
材３０６を流れた液体は室２３８に入り、ケーシ
ング１２の底部から排出される。

第２図及び第３図に示した型式の遠心分離機に
使用するのに適した他の供給物質加速装置が第１
４図及び第１５図に示されている。供給加速チヤ
ンバ７０′は側壁７２′，７４′と環状面１７０′を
有しており、環状面は約51cm（20インチ）の内径
を有している。各側壁には円周状に配置された放
出口１７２′，１７４′が形成されている。ベアリ
ングハウジング１４４′がコンベアハブのフラン
ジ３２０に固定されており、ボールベアリング装
置１８０′及びそのシールを収納している。この
実施例においては静止している供給パイプ１４
０′はフランジ１９６′を有し、該フランジ１９６
には加速ステータ装置３２２がボルト止めされて
いる。加速ステータ装置３２２は加速チヤンバの
環状面１７０′から約1.27cm（0.5インチ）離れた
周面３２６を有する環状ベースプレート３２４を
有している。ベースプレート３２４には16個のス
テータベーン３３０と包囲シユラウドデイスク３
３２が溶接されている。

加速チヤンバの側壁７２′には加速ロータ装置
３４０がボルト止めされている。加速ロータ装置
は一体成形の偏向円錐形部２３４′を有するベー
スデイスク３４２を有している。ベースデイスク
３４２から２つの加速ベーン３４４が直立に伸び
ており、各ベーンは入口面２１０′に続く入口縁
３４６と、ロータデイスク３４２の周縁にある放
出縁と、約150度の角度にわたり円滑に彎曲して
いる彎曲面３５０とを有している。プレート３５
２はベーンの上方縁に溶接されデイスク３４２の
面と平行に伸びロータ上に包囲されたチヤネル部
材を形成している。各ステータベーン３３０はス
テータの内周縁部のところにある入口縁３５４
と、ステータの外周縁部のところにある放出縁３
５６と約90度の角度範囲にわたり伸びるロータベ
ーン３４４の延長部としての円滑な彎曲面３５８
とを有している。

この加速装置の操作は、第６図及び第７図に示
したものと同様である。ボール１４′が3500r.p.
m.で回転される。分離されるスラリーは供給パ
イプ１４０′から入口通路２１０′を通され面２３
４′によつて半径方向外方に偏向されて加速ロー
タ３４０のベーンに入る。ロータ３４０はコンベ
アハブ５２に固定されているので、ボール１４と
実質的に同じ速度（3490r.p.m）で同一方向に回
転される（第１６図に矢印３６０で示す）。供給
スラリーはベーンの曲率の軸線の囲りでベーン３
４４によつて加速されロータの周速より速い速度
３６２にされてベーン３３０間の通路を通され該
ベーンの先端３５６から環状スラリーの表面２４
２′に対し接線の方向３６４に放出される。加速
ロータ３４０の直径及びベーン３４４の形状はコ
ンベアの回転速度に釣り合わされる。ロータから
放出されるスラリーの速度は環状スラリーの表面
２４２′によつて画定される処理領域の速度に実
質的に等しいか若しくはステータ内の摩擦損を相
殺するために上記表面の速度より速くされる。従
つて、スラリーは環状スラリーの表面２４２′に
実質的に接線方向３６４で環状スラリーに殆んど
乱れを起すことなく混入される。以上から判るよ
うに、この装置においては供給されるスラリーが
環状スラリーと実質的に同じ速度にされて接続方
向で当該環状スラリーに混入されるのでエネルギ
の節減ができる。

第１７図及び第１８図には、遠心ボール１４″
の液体放出側端部に設けられる他の実施例に係か
る動力回収装置が示してある。この装置は、取付
ブラケツト３７２によつてハウジング１２″の端
部壁４６″に固定されたスキマー導管３７０を有
している。該導管は環状スラリーの表面２４２″
に直角に配置される入口孔３７４と放出口３７６
とを有している。スキマー導管３７０の入口部分
の軸線３７８はスラリー表面２４２″に接線をな
し、また、放出部分の軸線３８０は入口軸線３７
８に対して約135度の角度をなしている。第１９
図に示すように、端部壁４６″は（放出軸線３８
０と平行の）スロツト３８２を有し、該スロツト
にはナツト３８４によつてスキマー導管３７０の
取付ブラケツト３７２が取付けられ、当該導管３
７０が放出軸線３８０に平行な通路に沿つて調節
可能で、環状スラリー２４０″の表面に対する入
口孔の位置を該表面内の約2.54cm（１インチ）の
最低深さ242Aと約5.7cm（2.25インチ）の最大深
さ242Bの間で調節ができるようにしている。

動力回収ロータリー３９０はボールシヤフト３
０″に固定されており、ハブ３９２を有している。
このハブには12個の半径方向に伸びるバケツトブ
レード３９４が取付けられている。各バケツトブ
レードは第２１図に示すように約170度の角度範
囲にわたり彎曲しており、導管３７０によつて導
入された環状スラリーからの液体のジエツト流３
９６がバケツトブレード３９４に対してその回転
路のほぼ接線方向で衝突し該ブレードを横切つて
外方縁４００から矢印４０２によつて示される側
溝部材２８″の外側の方向に放出され室２３８内
に入るように配置されている。

この動力回収装置においては、環状スラリー２
４０″の液がセキマー導管３７０によつて半径方
向内方に向けられ、ボール１４″に固定されてい
るバケツトブレード３９４上に衝突させられ、こ
の衝突によりエネルギをボール１４″に伝達して
エネルギの回収を行うようにしている。バケツト
ブレード３９４の端部の回転路の直径は環状スラ
リー２４２″の直径の半分より幾分小さく、ブレ
ード３９４が環状スラリーの表面速度の半分の速
度より幾分遅く回転される。従つて、バケツトブ
レードに接線方向で環状スラリー表面２４２″と
ほぼ等しい速度で当る液体はロータ３９０に駆動
力を与える。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１Ｄ図は、本発明に係かる動力
交換ロータの作用を示す説明図；第２図は、本発
明に係かる遠心分離機の平面図；第３図は、第２
図の３−３線断面図；第４図及び第５図はそれぞ
れ第２図の４−４線及び５−５線に沿つて見た
図：第６図は、第３図の６−６線断面図：第７図
は、第６図の７−７線断面図；第８図は、第２図
及び第３図の遠心分離機において用いられる加速
ロータ装置の作用を示す図；第９図は、第２図の
９−９線に沿つて見た図；第１０図は、第３図の
１０−１０線断面図；第１１図は、第１０図の１
１−１１線断面図；第１２図は、第１１図の１２
−１２線断面図；第１３図は、第２図及び第３図
の遠心分離機において用いられる動力回収装置の
作用を示す図；第１４図は、第２図及び第３図の
遠心分離機において用いられる他の形式の加速装
置の第６図に類似した断面図；第１５図は、第１
４図の１５−１５線断面図；第１６図は、第１４
図及び第１５図に示した加速装置の作用を示す
図；第１７図は、他の形式の動力回収装置を示す
第１０図に類似する断面図；第１８図は、第１７
図の１８−１８線断面図；第１９図は、第１７図
の１９−１９線断面図；第２０図は、第１７図及
び第１８図に示された動力回収装置の作用を示す
図；第２１図は、第２０図の２１−２１線断面
図；である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に円筒状の処理領域を有するボールと； 上記処理領域内に液体のように流動可能な流動
   物を供給する供給手段と； ボールを一つの軸線のまわりで回転し処理領域
   内に供給された流動物を遠心力により環状にして
   遠心分離処理を行うための手段と； ボールが回転されているときにボールの処理領
   域から液体のように流動可能な流動物を放出する
   ための放出手段と；を有する遠心分離機におい
   て、 上記供給手段及び放出手段の少なくとも１方
   が、 一つの軸線のまわりで回転可能に取付けられる
   とともに、該軸線から上記処理領域におけるボー
   ルの最大半径より短い距離だけ間隔をあけて設け
   られた少なくとも１つの流動物流れ方向変更チヤ
   ネル部材を備え、該チヤネル部材が、流動物及び
   当該ロータの一方から他方へ少なくとも70パーセ
   ントの効率をもつてエネルギの伝達が行われるよ
   うにその流動物入口端部から放出端部に向けて少
   なくとも約90度流れ方向を変えながら流動物を案
   内するよう構成されてなる動力交換ロータと； 上記処理領域内の環状の流動物とチヤネル部材
   の一端との間で移送される流動物を、環状流動物
   及び上記一端との間の境界部分における環状流動
   物の表面並びに上記一端の回転路に対して実質的
   に接線方向をなす通路に沿つて当該流動物の運動
   エネルギを実質的に変化させることなく方向付け
   移送する手段と； 上記伝達されたエネルギを動力節減に用いるた
   め上記ロータに接続された動力手段と； を有することを特徴とする遠心分離機。 ２ 上記ロータが処理領域の内面より小さな直径
   を有している特許請求の範囲第１項記載の遠心分
   離機。 ３ 上記ロータがボールの軸線のまわりで当該ボ
   ールと同じ方向に回転するように設けられた特許
   請求の範囲第１項記載の遠心分離機。 ４ ロータのチヤネル部材が処理領域の速度より
   かなり遅く回転するような速度でロータを回転す
   る駆動手段を有する特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項の何れかに記載の遠心分離機。 ５ 上記ロータが上記移送手段を有している特許
   請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の遠
   心分離機。 ６ 上記移送手段が、上記チヤネル部材の一端か
   ら成る特許請求の範囲第５項記載の遠心分離機。 ７ 上記ロータが上記処理領域の内面よりかなり
   小さい直径を有し、上記移送手段がロータと処理
   領域との間で伸びる固定したステータを有する特
   許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の
   遠心分離機。 ８ 上記ステータが、ロータの周囲と環状流動物
   の表面との間で伸びる彎曲した流路を形成する複
   数のベーンを有している特許請求の範囲第７項記
   載の遠心分離機。 ９ 上記ステータが、環状流動体の表面とロータ
   の周囲との間で伸びる管状部材である特許請求の
   範囲第７項記載の遠心分離機。 １０ 上記移送手段と環状流動物との間の境界部
   分の半径方向位置を調節する手段を有する特許請
   求の範囲第１項乃至第９項の何れかに記載の遠心
   分離機。 １１ 上記ロータがボールと同じ軸線のまわりで
   回転できるように設けられ、ロータの周囲が処理
   領域の内面のすぐ近くになるようにされた特許請
   求の範囲第１項乃至第１０項の何れかに記載の遠
   心分離機。 １２ 上記ロータがボールと同じ軸線上で実質的
   に同じ速度で回転するよう取付けられ、同ロータ
   の周囲が処理領域の内面とほぼ同じ直径となるよ
   うにされた特許請求の範囲第１項乃至第１０項の
   何れかに記載の遠心分離機。 １３ 上記チヤネル部材が管状の構造を有してい
   る特許請求の範囲第１項乃至第１２項の何れかに
   記載の遠心分離機。 １４ 上記チヤネル部材がロータの軸線に平行な
   軸線のまわりで彎曲した滑らかな面を有している
   特許請求の範囲第１項乃至第１３項の何れかに記
   載の遠心分離機。 １５ 上記チヤネル部材がロータの軸線に直角な
   軸線のまわりで彎曲した滑らかな面を有している
   特許請求の範囲第１項乃至第１２項の何れかに記
   載の遠心分離機。 １６ 上記各移送手段及び放出手段が上記動力交
   換ロータを有している特許請求の範囲第１項乃至
   第１５項の何れかに記載の遠心分離機。 １７ 上記供給手段が上記ロータを有し、上記動
   力手段が上記エネルギ伝達によつて減少された速
   度で上記ロータを回転するための駆動手段を有
   し、上記ロータは、その軸線の近くで流動物を受
   け当該ロータのチヤネル放出端部に向けて外方に
   動かすとともに流動物をそれがロータの周速の少
   なくとも1.4倍の速度で当該ロータのチヤネル放
   出端部から放出されるように加速するように構成
   されている特許請求の範囲第１項乃至第１６項の
   何れかに記載の遠心分離機。 １８ 上記ロータが流動物を半径方向外方に導く
   彎曲したチヤネルを構成する複数のチヤネル部材
   を有している特許請求の範囲第１７項記載の遠心
   分離機。 １９ 上記放出手段が、周囲付近の流動物を受け
   入れてそのチヤネル放出端部に向けて動かしなが
   ら、当該流動物を環状流動物の表面の接線方向速
   度に比べ小さい速度でロータのチヤネル放出端部
   から放出するよう該流動物を減速するよう構成さ
   れた上記ロータを有しており、上記動力手段が上
   記エネルギ伝達によつてロータに加えられる回転
   力から動力を引出すためロータに接続された手段
   を有している特許請求の範囲第１項乃至第１８項
   の何れかに記載の遠心分離機。 ２０ 上記ロータが流動物を半径方向内方に流す
   彎曲したチヤネルを構成する複数のチヤネル部材
   を有する特許請求の範囲第１９項記載の遠心分離
   機。 ２１ 上記ロータが、放出端部を入口端部よりも
   ロータの軸線に近づけて配置された複数のチヤネ
   ル部材を有している特許請求の範囲第１９項記載
   の遠心分離機。 ２２ 上記ロータが、上記放出端部と半径方向で
   ほぼ同じ距離だけ当該ロータの軸線から離された
   入口端部を有する複数のチヤネル部材を有する特
   許請求の範囲第１９項記載の遠心分離機。 ２３ 上記放出手段が、上記ボールから当該ボー
   ル内の流動物の本質的に液体部分を連続的に放出
   する手段を有し、上記移送手段が、処理領域内の
   流動物とほぼ同じ角速度でボールとともに回転し
   て環状にされている流動物中に入るようにされ、
   上記動力手段が上記ボール回転手段に動力を与え
   る関係にしてロータに接続されている手段を有す
   る特許請求の範囲第１９項記載の遠心分離機。 ２４ 上記移送手段が、該手段の入口に上記流動
   物から分離された液体の環状の層を臨ましめるよ
   うに処理領域の一端に設けた側溝手段と、当該移
   送手段入口に設けられ上記環状層内に入るように
   され、該層からほぼ接線の方向で液体をすくうよ
   う上記環状の層内に入るよう配置された少なくと
   も１つのすくい込み手段とを有している特許請求
   の範囲第２４項記載の遠心分離機。 ２５ 流動物から分離された固形物を排出するた
   めの出口と、ボール内に設けられたコンベア手段
   と、該コンベア手段をボールの軸線のまわりで回
   転して分離された固形物をボールの軸線方向で上
   記出口に向けて動かす手段とを備える特許請求の
   範囲第１項乃至第２４項の何れかに記載の遠心分
   離機。 ２６ 上記ロータが上記供給手段内に設けられ、
   処理領域の内面よりかなり小さい直径を有してお
   り、上記移送手段が上記ロータを囲み該ロータと
   処理領域内面との間で伸長する固定ステータを有
   し、またロータを回転する手段が設けられ、該手
   段がコンベア手段と該手段に取付けられたロータ
   の取付部材とから成る特許請求の範囲第２５項記
   載の遠心分離機。 ２７ 上記ロータが供給手段内にあり、処理領域
   内面より僅かに小さい直径を有し、また該ロータ
   をコンベア手段の角速度より遅い速度で回転する
   手段が設けられている特許請求の範囲第２５項記
   載の遠心分離機。 ２８ 上記コンベア手段が上記軸線のまわりで螺
   旋状に伸びる少なくとも１つのコンベアブレード
   と、該ブレードをボールと異る回転速度で回転し
   て分離された固形物を動かす手段とを有し、ま
   た、上記供給手段が動力交換ロータとボールの軸
   線上の出口を有する供給パイプとを有し、該動力
   交換のロータが供給パイプの出口から放出される
   流動物を受入れる入口と、該入口から半径方向外
   方に伸びる複数のチヤネル部材とを有しており、
   同動力交換ロータがボールの処理領域内に配置さ
   れ且つコンベアに固定され、流動物をボール内に
   流出する開口を有しているロータハウジングを備
   えている特許請求の範囲第２５項記載の遠心分離
   機。 ２９ 上記ロータハウジングがボールの両端部の
   中間に位置決めされ、上記供給パイプがボール内
   を共軸状に通りロータハウジングに至るようにさ
   れている特許請求の範囲第２４項記載の遠心分離
   機。