JPH0365259A - くず粒子を流体から分離するサイクロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的には、米国特許第１１，１’３’ｌｌ
↓Ｉ４３号に記載された形式の粒子セパレータ及び米国
特許第１１２１！２，０１６号に記載された形式の粒子
検出器と泡セパレータの組合せに関するものである。こ
のような装置は、油などの流体を用いる機株的装置のた
めの油圧装置及び潤滑装置に関連して用いられる。特に
、本発明の装置は、このようた装置類の油の中のあらか
じめ定められた大きさ以上の粒子を選択的に取除く。本
発明の好筐しい実施例は、また流体から空気及びその他
の捕獲気体を取除き、装置からそれらを排出する。

〔従来の技術〕

機構的動力伝達装置は、高い相対速度で圧力又は荷重を
受けて動く部品の接触によって生ずる摩耗摩擦によるＩ
Ｊ’Ｊを受ける。これ（（よって若干の小さな粒子が放
出されることになる。このような「摩損粒子」又は「け
ば」は一般に２〜２０ミクロンの大きさである。この寸
法の粒子は、重い潤滑油などの循環流体の中に懸濁され
ると、−・般に重力及び慣性力に迅速に反応するのでな
く流体と一緒に移動する。しかし、−たん正常な「なじ
み運転」が起ると、このような粒子の量は、比較的低い
値に減少し、大ていの装置においてそれらの粒子は、フ
ィルタによるか又は粒子が鉄を含んでいれば磁石によっ
て装置から容易に除かれる。

潤滑されている動力伝達装置の部品が負荷にたったとき
又は局所ｇＡ域に弱点が生じたとき、状況は根本的に変
る。このような場合には、高い表面圧力を受けて動く部
品間の接触点で一般に相料のずっと大きい粒子がはがれ
るようになる。さらに、そのような粒子がはげ落ちるこ
とによって、−たん表面が変形されて終うと、劣化速度
が加速されて、追加の粒子がはげ落ちる速度が大きくた
る。

これらの破損粒子は、一般に前にあげた摩損粒子より寸
法がずっと桁違いに大きい。なお、生成された摩損粒子
の量は、著しく大きくなる。破損粒子は、一般に、１０
０〜２０００ミクロンの寸法範囲に入る。破損粒子の質
量が太きいために、破損粒子は、潤滑流体中に懸濁され
ることが少ない。

駆動列の構成要素の構造的な破損は、潤滑油の状態を監
視することによって、そのような破損が起るのに先だっ
て予知できることが公知である。

そのような構造的破壊は、破損粒子の寸法範囲内、すな
わち１００ミクロンより大きい金属粒子が検出されたと
き又は摩損粒子の量が著しく増えたとき、指示される。

本発明の装置は、そのようなくず粒子金分離し、前記状
況の発生を作業者に知らせる信号を与える形式のもので
ある。

粒状くずを発生するｆ９かに、動力の諸用途はまた、潤
滑流体のある程度の攪拌を生ずる傾向があや、しばしば
きわめて安定な泡を形成することになる。多くの装置に
おいて、等しい体積の空気と油が混合される。ガスター
ビンの潤滑などのなおその他の高速度用途においては、
＋４７５もの多くの空気が１１５の油と混合されること
がある。油をこのように稀釈すると、潤滑される表面と
接触する油が少なくなるので、油の総合潤滑効果が下が
り、これは明らかに望１しくたい結果である。

さらに、空気が油の中に存在するとき、流体は圧縮性に
なるので、油装置の中の全圧力が下がる。

これは、容積式ポンプ又は遠心ポンプが用いられるとき
くこれらの形式の装置においてはよくあることである）
特に当ては筐る。なお、油の冷却効果は、過熱及び加速
された損耗の確率を大きくする空気連行のために摩擦が
増えることによって著しく小さくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、機株的駆動装置などの潤滑装置の流体
の中の摩損粒子から破損粒子を分離する改良装置を提供
することである。

本発明のそのＩミかの目的は、やはり流体から捕らえら
れた気体を分離する改良装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の一つの特徴は、チャンバの床から上方に伸びる
リングであり、前記リングはチャンバの床にある油出口
の方へ流れる油の流れ及び気体の内向きに動く渦から粒
状物質を分離した１１に保つ。

本発明のもう一つの特徴は、油出口の円錐状にテーバの
ついた（じょうご形）口である。

本発明のそのほかの特徴は、油出口ｆｆ、覆う被筒直立
管のないことである。

〔課題ヲ解決するための手段〕

本発明の装置は、くず粒子を流れから機椋的に分離する
ので、通常の検出装置による破損粒子の信頼度と精度を
大きくする。本発明の好筐しい実施例はさらに、空気及
びその他の捕獲気体を流体から除く手段を与えるように
構成されている。

本発明の装置は、あとで説明する二、三のポート金除い
て閉じられている二つの端をもった外側円筒ハウジング
を備えている。ハウジング内には大体円筒形のチャンバ
がある。説明の便宜のためにこ＼では円筒ハウジングの
一端を「頂部」と任意に呼び、反対端を「底」と呼ぶが
、装置は重力に依存しないで、装置を事実上すべての向
きに配置して動作させることができることが認められる
はずである。ハウジングの内部にはハウジングの軸に沿
って配置され、両端の一方に接続された中空円筒管があ
る。本発明の異なる実施例においては、この管は、ハウ
ジングの頂部又はハウジングの底からチャンバに入って
もよい。その管は、ハウジングを通してほんの一部分だ
け伸びている。

その目的がサイクロン形装置の渦流の中心部に捕えられ
た気体に対する出口を与えることなので、管は、普通は
、渦流検知器と呼ばれる。

油筐たは他の流体がハウジングの底にあるじようご形口
を通って装置ｌ出てゆく。口は底要素の中にある流体出
口と流通する流体チャネルと通ずるようにテーパーがつ
いている。

装置の底にあるじようご形口からリングが上方に伸びて
いる。リングの目的は粒状物質、すなわちくず、をじょ
うご形口の中に向けられている流体から分離された１′
＝！にすることである。したがってこれをくずリングと
称する。くずリングと円筒壁の間のチャンバの部分は、
くずがチャンバから出る前に移動する環状チャネルであ
る。ノ１ウジングの円筒壁を通ってくずチャネルから接
続方向にくず吐出口が伸びており、このくず吐出口は、
粒状物質を集めた９、保持したう、又は検出したりする
手段を含むチャンバ又は底流ポートと通じている。

したがって本発明は、たとえば機械的駆動装置のための
潤滑装置のような、加圧５相流装置の中で液体又は気体
からくず粒子を分離し、それらをあとの除去のために流
体の流れから隔離するために用いるように構成された粒
子分離装置ヲ企図している。この粒子分離装置は上端キ
ャップ、滑らかた円筒形内壁及び底要素を有するハウジ
ング金備え、各要素は一緒に７ｊつてハウジングの中に
チャンバを形成している。上端キャップの近くに流体を
ハウジングの中へ上端キャップ付近で接線方向に入射す
るように構成された一つ以上の流体吸込口があり、それ
らは流体が前記流体吸込口を通って入射されると、流体
が下に向いたらせん流れ模様を作多出すようた具合に円
筒形内壁に当るようにハウジングと共同作動するように
構成されており、前記流れ模様は、最初には捕獲気体に
前記流れ模様の事実上中心で合体させ、次いで最終の分
離、捕獲及び除去のために前記流れ模様の外側区域にく
ず粒子を推進する遠心力場を発生する。

流体を装置から取除く手段がハウジングの底に流体吐出
口を備えている。底要素はそれの内部にじょうご形表面
を有し、じょうご形表面は円筒形内壁近くに始まるがそ
の内壁から間隔をおいている広い口から伸びて流体吐出
口と通じてい細まつた流体チャネルの方へテーパがつい
ている。

チャンバの内部にはくず粒子の流体からの分離を維持す
る手段であり、前記口からチャンバの中へ短い距離上方
に伸び前記手段の外側表面と円筒形内壁の底要素に直ぐ
隣接した部分との間に環状〈ずチャネルを形成するよう
に構成された手段が設けられている。好渣しいのは、く
ず粒子の流体からの分離を維持するように構成された手
段は、じょうご形表面の口から上方に伸びるリングであ
ることである。〈ず粒子は隔離されてくずチャネルの中
に捕えられ次に装置から除かれる。

くず粒子が遠心力場によって流れ模様から押し出された
のちに分離されたくず粒子を受けるように槽底されたく
ず出口が円筒形内壁を通って接線方向に伸びるくずチャ
ネルからのくず吐出口を備えている。くず粒子の存在を
検出し指示する手段、たとえば、磁気粒子検出装置、渦
電流センサ、又は光学粒子検出器がくず吐出口に接続さ
れるのが好ましい。

本発明のいくつかの実施例においては、流体吐出口は流
体チャネルと通じるように底要素を辿って半径方向に伸
びている。他の実施例においては、流体吐出口は底要素
を軸方向に通って伸びている。

本発明の好ましい実施例においては、流体内に捕獲され
た気体を除去する手段が設けられている。

これらは、チャンバの軸に沿った気体吐出口と円筒形内
壁と同心にチャンバ室内に伸びて、気体吐出口と通じ、
合体した気体をさえぎってそれらの気体を気体吐出口の
中へ導く中空管を備えている渦流探知器とを備えている
のが好せしい。

本発明の一つの実施例において、気体吐出口は底要素に
あや、渦流探知器は流体チャネルを通ってリングより上
に伸びている。

本発明の他の実施例において、空気吐出は、上端キャッ
プを通って伸びている。若干の選択的構成をこの状況に
おいて用いることができる。一つにおいては、渦流探知
器はリングの頂部の下に伸びており、さらに中空管の最
低部分を覆って匁む空気吐出口逆転キャップを備え、中
空管の最低部分はその中に複数の穴を形成されている。

もう一つにおいては、渦流探知器ばハウジングの上端キ
ャップと一体であってもよく、ハウジングの上端キャッ
プから上方に伸びるか又は上端キャップから上方へゆき
上端キャップから短い距離の間チャンバの中へ下向きに
伸びる気体吐出０からチャンバの中へ下向きに伸びてい
る。これらの構成において、渦流探知器は、リングの頂
部より低い末端管でチャンバの中に下向きに伸びている
のが望普しく、気体吐出直立管が底要素から流体チャネ
ルを通って、リングの頂部のわずか上方の末端管で上方
に伸びている。

通常は、渦流探知器は中空管を通る気体の流れを制御す
る手段、たとえば気体吐出オリフィス板を中空管の末端
に備えている。

〔作　用〕

動作について説明すると、空気、油及び粒子の５相混合
物が本発明の装置の中にチャンバの頂部にある吸込口を
経て接線方向に導入される。装置に入る混合物は、流体
を円周方向にかつ下向きに流れるように強制するチャン
バによって拘束される。この運動は、サイクロンを作り
出し、サイクロンの中では、すべての相が外向きに推進
されるが、密度の差によって、重い（密度の高い）相が
軽い（密度の小さい、たとえば気体の・）相を排除して
、１い相が外方へ、移動し、軽い相が内方へ移動するよ
うにたる。遠心力は、くず粒子に半径方向に外向きに移
動させ、捕獲空気とその他の気体に半径方向に内向きに
移動させてチャンバの軸の近くに気体の渦流を形成する
傾向がある。

ハウジングはさらにそれの底にそれの周辺又は周辺近く
に形成されてくず粒子金堂ける検出空洞又はポートを含
んでいる。流体の中に懸濁された正常な摩損粒子が流体
と一緒に移動する間、重いくず粒子は遠心力によってハ
ウジングの内面に押しつけられ１次にハウジングの底ま
で下へ押しやられ、ハウジングの底でくず粒子は検出空
洞の中に押し込筐れる。このポートの中の通常の検出装
置がくず粒子の存在金指示するように構成される。

質量流れのサイクロン運動は筐た気体を分離する働きも
する。これは、捕獲気体が曲より低い比重をもっており
、したがって著しく小さい遠心力を受けるから生ずる。

したがって、気体は、排除されることによって、ハウジ
ングの中心に渦を形成し、渦流探知器によって排出され
る。気体排出の速度は外部圧力弁又は固定オリフィスを
用いて制御され、それによって潤滑装置の圧力を高い分
離効率を保ちながら維持できる。

本発明の空気分離効率、油分離効率及びくず捕獲効率は
、米国特許第１１２８２，０１６号に開示されたものの
ような従来のサイクロン式脱気粒子分離機と少なくとも
同程度によく、一般的にはそれと比較して著しく改良さ
れている。動作効率のそのような改良は、大部分、本発
明が単一の下向きらせん状に進むサイクロン流れを作る
のであって、従来の分離装置に見出されるように、オず
チャンバを下向きに通って移動し、次に底にある側板に
達し、気体の上向きに動く軸方向渦流を形成するように
方向を逆転するサイクロン状らせんではないということ
から生ずると考えられる。また、本発明の装置の吸込口
と吐出口の間の圧力差が従来の装置のものより小さいこ
とが分った。それによって吐出し損失が本発明によって
最小限にされる。

〔実施例〕

次に、第１図及び第２図を参照すると、本発明による粒
子及び気体分離装置１０の好筐しい実施例を例示する二
つの図がある。この好ましい実施例においては、ｍ部１
１ｉとして表わされた一体の大体平らな端キャップを有
する中空円筒ノ〜ウジング１２を備えているのが例示さ
れている。「頂部」及び「底」という用語は、装置のあ
る部分を表すのに用いられているが、装置の中で発生す
る遠心力は重力に較べて大きいので装置を分離効率ヲを
１とんど変えずに横向き又はさかさ１に設置して作動さ
せることができることを理解すべきである。

油圧装置など（図示たし）のような流体装置から流体の
流れをねじを切るか他の方法で作られた継手１７を介し
て受け、流体ｋ　／Ｓウジング１２によって形成された
チャンバ２０の滑らかな円筒形内壁１８に接線方向に入
射するように構成されている吸込口１６がチャンバの壁
１８の頂部に内蔵されてその頂部から伸びている。

代りの実施例（醜示なし）において複数の吸込口が同じ
総合効果で用いられる。

吸込口１６から入ってくる流体が前述のように壁１８に
衝突するので、流体は、チャンバ２０の内部で下向きら
せん、すなわちサイクロン、となって動くように強いら
れる（流体のらせん運動は、方向矢印２２によって表わ
されている）、。

比重の差の結果として、気体相料がチャンバ２０の軸の
周シの渦流（方向矢印２１１によって表わされている）
の中心へ移動させられ、一方粒状くずがらせんを描く流
体（方向矢印２６によって表わされている）の周辺へ移
動する傾向がある。

ハウジング１２の底要素３０には大部分の面が流体力学
的じ工うご形口５２を形成するように円錐状にテーパの
ついた上側表面がある。テーバは油吐出口５０と転換部
を作るゆるやかに曲がっている流体力学的表面を形成す
るために角度を変えることができる。

口３２のふちからチャンバ２０の中へ上向きにくずリン
グ５ｕｌが伸びており、くずリングは流体からサイクロ
ン方式で分離された粒子が口５２を降って逃げないよう
にする垂直障壁となっている。

〈ずリング５＋４から外向きに伸びるチャンバ２００表
面は、外側ではチャンバ２０の円筒壁１ｇによって、底
では床３６によって、内側ではくずリング５１１によっ
て結合され、頂部でチャンバ２０の方へ開いている環状
くずチャネル５８の床５６を形成する。

粒状くずがらせん経路２６の中でチャンバ２００周辺の
方へ移動するとき、くずはくずチャネル３８の中に導か
れ、そこでは、そのようなくずがくずリング５１１によ
って、くずリングがなければくずを口３２の中に導くで
あろう求心性抗力を受けないように守られる。好１しく
は、くずリングは、チャンバの中へ少なくともくず窓Ｕ
Ｏの高さ付近筐で伸びて円筒壁１８からチャンバの直径
の約１０分のまたいし約５０分の１の距離だけ間隔をお
いていることである。

くずをボー）１１１４へ導く吐出口＋４２’ｉ備えた出
口ＵＯがハウジングの円筒壁１８を通してくずチャネル
５８に接線方向に伸びている。好壕しくは、磁気的、光
学的、渦電流又はその他の物理的性質によって粒子を検
出できる粒子センサ１１６がポート４１４に据えられる
ことである。ポート＋４１１はセンサのところで終って
もよいしく閉端）又は代りにすべての粒子がセンサ１１
６ｉ通過して動くとき。

それらの粒子音検出できるように小さな連続流れを与え
るように接続されてもよい。

口５２の底は流体チャネル４８と通じ、流体チャネルｌ
ｌＢは、油圧装置への入口と通じる配管（図示なし）と
はするねじ付き又は他の方法で作られた継手５１′ｊｋ
備えた流体吐出口５０と通じている。

流体チャネルｌ１ｇ２通シそれと同心的にチャンバ２０
の中へ上向きに気体吐出口７０と通じる渦流探知器６０
が伸びている。渦流探知器６０は、底要素５０ｉ通りチ
ャンバ２０の中へ伸びる軸方向に置いた管ｂ、を備え、
管ｂ、の穴６１１はくずリング５４の頂部よう上にある
のが好筐しいようになっている。その代＃）に、穴６１
１は、くずリング３１１０頂部よう低くすることもでき
よう。

管ｂ、の基部６６は、気体吐出口７０によって支えられ
、Ｏリング６８は管ｂ、を流体チャネル１１８から封じ
ている。基部６６の近くに通過する気体の流量を制御す
る所望の寸法のオリフィス７１１を内蔵する選択的気体
吐出口オリフィス板がある。

動作 使用時には、捕獲気体及び粒状物質金倉む流体は、吸込
口１６を通って装置１０に入シ、らせん路２２の中を移
動する。前述のように、粒状物質に加わる遠心力によっ
てそのようなくずが広い方のらせん路２６の中を移動す
ることになるが、密度の差による転位によって気体物質
が狭い方のらせん路をとって渦流２４ｉ形成する。した
がって、図示のように、気体物質は、経路２ヰに沿って
渦流探知器６０の中に経路２１４ａに沿って入や５経路
２１Ｊｂに沿ってオリフィス７１１を通り、最後に経路
２１Ｌｃに沿って気体吐出口７０から外へ出る傾向があ
る。

同時に、粒状物質は、広いらせん２６の中音くずチャネ
ル５８の方へ移動してその中に入ジ、粒状物質が経路２
６ａに沿ってくず出口ｌｌＯを通多過ぎてポート１１１
４の中に入り経路２６ｂに沿ってボー）１１１ｉ’ｉ通
シ抜け、〈ずボー）１１１Ｊにおいてくず粒子が、たと
えば、選択的検出器４６によって収集されるか又は検出
される。

したがって、本発明のサイクロン式粒子及び気体分離装
置は流体、気体及び粒状物質を三つの流れに分離し、破
損粒子の分離及び検出をできるようにする。

このような分離装置の動作を説明するために、若干の値
を定める。たとえば、第１図に関しては、空気分離効率
が空気アウトオリフィス７０の体積の空気インオリフィ
ス１６の体積に対する比であり、パーセントで表わされ
る。約９２％〜９９％％の範囲にある望すしい空気分離
効率が本発明の装置によって達成される。

油分離効率が油アウトオリフィス５００体積の油インオ
リフィス１６の体積に対する比で、パーセントで表わさ
れる。約９２％〜９９％の範囲内の望筐しい油分離効率
が本発明の装置によって達成される。

くず捕獲効率（寸法Ｘの粒子に対して）がセンナによっ
て捕えられた粒子Ｘの数のオリフィス１６に入った粒子
Ｘの数に対する比で、パーセントで表わされる。通常は
、捕獲効率試験が以下の寸法と近似捕獲効率を有する１
００（１ミクロン、５ｏ。

ミクロン及び２３０ミクロンの粒子に対して行われる。

粒子の寸法　　　　　　捕獲効率 １０００ｘｌＯＯＯｘｌＯＯミクロン　　　　１００％
５００Ｘ５００ｘ５０ミクロン　　　　１００％２３０
ｘ２３０ｘ２３ミクロン　　　　　　８０％指示効率が
装置によって捕獲されるべき所望の寸法の粒子の数を指
示する装置の能力の指数である。みえられた寸法の粒子
に対しては、指示効率はセンサによって指示された粒子
の装置によって捕獲された粒子に対する比である。第５
図に示されているような、流れ抜はセンサの場合には、
指示効率は、指示された粒子のくず出ロポートヲ通過す
る粒子に対する比である。

粒子、流体及び気体を最も効率的に分離するためには、
分離装置の種々の要素の寸法と位置を最適化することが
必要である。たとえば、装置の直通がＤである場合、チ
ャンバ２０の高さは約１５Ｄ〜約２Ｄであるのが望まし
い。渦流探知器の外径は、Ｄ／ｌｋ５にすることができ
るのが好筐しく、その吸込口にくずリングの頂部より上
に最低で約Ｄ／６．５突出とせる長さをもっている。オ
リフィス７１１は、用途において遭遇する圧力に対する
とεもに流体対気体の比に対して特別に寸法を決められ
る。

検出器１１６は、米国ペンシルバニャ州りレ／Ａ／デン
のエアロキツプ・コーポレーションのテテコ（Ｔｅｄｅ
ｃｏ）事業部から入手できるＱ、Ｄ、’Ｍ。

（商標）センサのようた従来の設計のどんなものであっ
てもよい。代υとｊ〜ては、第５図に関連して以下に説
明するように、それは流れ抜はセンサであってもよい。

第う図に移ると、例示された実施例は、渦流探知器６０
又は空気吐出口７０が示されていない点を除いて、第１
図及び第２図に示されたものと事実上同じである。むし
ろ、第５図の実施例はガス抜きを必要としない場合に用
いることを意図しているのである。渦流が形成され、流
体吐出口の外へ導かれるだけである。

装置う１０は、同様に、頂部３１１１、円筒壁３１ｇ及
び流体吸込口３１６を形成するハウジング３１２を備え
ている。底要素う５０が同様にテーバ何口３５２を形成
し、口３５２にはそこからチャンバ３２０の中へ伸び込
んでいるくずリング３５１ｉがある。くずチャネル３３
８が同様にくずポート３１１１１とセンサ３１１６ｉ備
えた接線方向のくず出口５４０と通じている。

口５５２は、軸方向流体チャネル３１１８と通じ、次に
半径方向流体チャネル３５０と通じている。

その他の細部は、大体上述の通やである。

使用時には１粒状くずを含む流体が吸込口５１６カら入
り、らせん路３２２に沿って移動する。粒状物質は遠心
力によって影響されるので、それは経路５２６の方へ外
向きに動き、次にくずチャネル５５８の中に入シ、経路
３２６ａに沿ってくず出口５４０を通りボー）３１４１
１に入ってセンサ３１１６のところを通る傾向がある。

ポート５４に４は、閉じ切られてもよいし、又は、希望
に従って、連続のアンダフローを得るようにしてもよい
。

同時に、流体は経路５２２に沿って動き、経路３２２ａ
Ｋ沿ってテーパ封口５３２に入る。口から流体は、それ
が経路５２２０に沿って流体吐出口３５０へ導かれるま
で、流体チャネル３１１８ｆ通ってらせん路５２２ｂの
中を動き続ける。この装置が比較的簡単なために、この
ような装置は、脱気が必要でない場合に、一般的に効率
のよいくず分離ができる。

改造品１ 本発明の好せしい実施例が第４図に示賂れている。分離
装置ｕｉｏは一体の頂部１１１１Ｌを有する中空円筒ハ
ウジング１１１２ｉ備えている。頂部ｕｌｌｌの中へ油
吸込ロキ１６が作り込甘れ、油吸込口は油圧装置（図示
なし）から流体金堂け、流体を中空ハウジングの滑らか
な内壁１１　］、　ｌ！に接線方向に入射するように構
成されている。

頂部１１１１４はさらに、気体吐出口又は排出口ｕｒｏ
’２含む、この気体吐出口は、頂部１１１１１の中に形
成され、頂部１１１１ｉの高さの上下両方へ頂部１１１
１１ｊｙ−通って伸びる軸方向チャネル４７６を備えて
いる。チャンバ４２０からチャネルＩ＆７６の中へ伸長
中空管４ｂ、を備えた渦流探知器１１６０の基部端＋１
６１が伸び込んでいる。０リンク１１６ｇは、チャネル
ｌｌＴ　６（Ｄ中（Ｄ中空’Ｕ４ｂ、〕端１１６１を密
封し、気体吐出オリフィス板１１７２は、そこを通る気
体の流れを制御するオリフィス４７４を中に備えている
。

中空管１１ｂ、の末端１１６１１は空気吐出直立管４８
０によって画定されたチャンバの中に伸び込んでいる。

立直管ａ８ｏは、底要素ヰ３０から上方へ流体チャネル
１ｌｕｓの中に伸び込んでいる適切に成形された突起で
ちゃ、気体渦流１１２１１ｂの底に対する境界となって
、空気の流れに渦流探知器１４６０の中で下向きらせん
１１２１１ａから上向きに流れるらせるｕ２ｕｏに逆転
させろ。

使用時には、空気及び粒状くずを含む流体は、吸込口４
１６を通って装置に流入し、頂部１１１１１からチャン
バ４２０の中へ伸び込んでいる空気吐出口１４７０の下
部のオわシのらせん路＋＋２２の中を流れ始める。流体
がサイクロン形経路４２２を追従するにつれて、気体材
料は、軸の方へ分離し、管４ｂ、の筐わうに渦流１１２
１１’ｉ形成する傾向がある。

気体渦流＋１２１１は、空気吐出直立管ａｇｏＯ中へ伸
び込んでいる管１１ｂ、の筐わｂｔそれの末端１１６１
１の方へらせん運動し続ける。渦流が直立管１ｉｓｏに
入るにつれて、渦流は、４２４ａと名付けられた経路の
中に移動し、底１２１１ｂの方へ移動し続け、次にそれ
自身を軸に円売し、なお両立管１１８０の内部でより細
いらせん路１１、２１１ｃの中を上方に移動する。次に
気体渦流１１２ｕは、渦流探知器１４６０の管１１ｂ、
の末端ＩＪ６１１に入って、管１１ｂ、の中を経路１４
２１１ｄに沿って上方に動き続けて、点ｕ２ｕｅにある
オリフィス１Ｌ７１１’ｊｉ７通り、経路１１２１１ｆ
に沿って空気吐出口１１７０に入る。

それと同時に、流体らせん４２２は、第１図の装置にお
ける流体らせん２２の経路に相塾する経路の中を移動す
る。すなわち、らせん＋１２２は、１Ｌ２２ａにおいて
じょうご無口４３２に入って経路１１２２ｂに沿って流
体チャネルｕｉｉｇＯ中に進み、最後に経路４２２０に
沿って吐出ロｕ５ｏ−６通って装置金山てゆく。

同様に、粒状物質が経路１１２６に沿って外向きに投げ
られ、それによって粒状物質は、くずリングのうしろに
捕えられ、経路１１２６ａに沿って接続方向くず出口Ｕ
ＵＯから流れ出て、ボー）　１４１１１１の粒子検出器
Ｉ４４６に出会う。

この装置４１０は米国特許第１１．２８２．０１６号に
記載されたもののような通常の脱気サイクロン式分離装
置から構成できることに注意すべきである。これは、こ
の装ｍｕ　１　ｏのハウジング４１２の構造が米国特許
第４．２８２．０１６号のハウジングのものと事実上同
様々ので、行うことができるのである。

そのような「改造」操作を行うために、従来の分離装置
の底を取外して捨て、伸張渦流探知器管４ｂ、を従来の
空気吐出管の代りに置替える。新しい底要素１１３０が
設けられることになる。

本発明の装置＋４１０と従来の装置との間の重要な違い
は、渦流探知器管ｕ６０が上向きにらせん運動してい気
体４２４ｄの下向きにらせん運動している流体＋４２２
と接触することを完全に防止することである。この装置
における唯一の向流動作は、空気吐出直立管４８０の中
にあう、その動作￥′ｉ直立管によって阻止され、追加
のエネルギー損失を生じない。

改造品２ 次に第５図に移ると、装置５１０は、渦流探知器管５ｂ
、が頂部５１ヰの中に形成された空気吐出口５７０から
チャンバ５２０の中に伸び込んでいる点で第４図の実施
例と同様である。しかし、前述の実施例の空気吐出管１
１．８０の代りに、管５ｂ、の末端５６１に空気吐出口
逆転キャップ５９０が用いられている。このキャップＦ
ｉ１対のリベット５９２によって管５ｂ、の端５６１に
固着されるか、又は代りに管５ｂ、と一体に鋳造される
。気体吸込穴５９１１が端５６１の近くで管５ｂ、の円
筒壁に形成される。キャップ５９０は、直立管１４８０
のために記載されたものと同様な機能を有する適正に底
形された要素である。

装置５１０の流体吐出口５５０は、前述の実施例の各々
の場合のようた半径方向でなく、軸方向である。この形
状は流体が下向き方向に吐出口５５０を出てゆくので、
最も簡単な流体経路を与える。

使用時には、空気とくずを含んだ油が吸込口５１６に入
シ、頂部５１１４の下を通ってチャンバ５２０に入や、
そこで油は、円筒壁５１２によって経路５２２に沿って
サイクロンの形で動か′される。流体は、経路５２２に
沿ってじょうご無口５５２に入り、経路５２２ａに沿い
、次に経路５２２　ｂＫ？９つて吐出口５５０を通って
、油圧袋！（図示なし）の残部に出てゆく。

同時に、粒状物質は、より広いらせん路５２６に沿って
動き、くずリング５３１１のうしろに捕えられ、経路５
２６ａに沿ってアンダンローチャネル５４０ａ、５４０
　ｂ２通ってくず出口５Ｉ４０の外へ抜けこの装置から
出て他の場所で集められる。

底流チャネル５１ｊｏｂの末端部分は、この目的のため
に配管（図示なし）への結合を容易にするためにねじを
切るのが望ましい。自由選択的に、電磁コイル５１１６
又は他の検出手段のような流れ抜けくず検出器が底流チ
ャネル５１ＬＯａの経路の中に設置されてもよく、弁又
は流量を調整する他の手段（図示たし）が、必要に従っ
てくず出口５４０の中に挿入されてもよい。

同時に、空気５２ヰの渦流は、渦流探知器の渣わシに形
成され、経路５２４に沿って動き、５２４ａに沿って空
気吐出逆転キャップ５９０に入り、そこで渦流は、気体
吸込穴５９４を経路５２１１ｂに沿って通υ抜け、方向
を逆転し、管５ｂ、の中を経路５２１Ｌｏに沿い、オリ
フィス板５７２’ｉ通って上方に移動し、次に経路５２
１、ｌｄに沿って空気吐出口の外へ出る。

逆転キャップ５９０の機能は、直立管１１８０のものと
類似であるが、キャップ５９０は渦流探知器５６０に固
着されるので、それは直立管１４８０が必要としたよう
に底要素５９０から支える必要がない。したがって、軸
方向油吐出口５５０を、前述の実施例についている半径
方向吐出口＋１５０でなく設けることができる。

従来のサイクロン式分離装置を同じようにして元の底要
素（卸示なし）を外して捨て、逆転キャップ５９０をつ
けた伸張渦流探知器管５ｂ、を取付け、図示のようにじ
ょうご無口５５２とくずリング５３４を有する底要素５
３０′ｆ！：取付けることによって第５図に示された装
置を提供するように改造できることが明らかであろう。

代替品１及び２ 第６図及び第７図は、それぞれ第４図及び第５図の二つ
の代替品を例示している。改造品１及び２（第４図及び
第５図）と代替品１及び２（第６図及び第７図）の開の
違いは、代替品では、伸張渦流探知器要素６６０及び７
６０が別に設けられていないで、ハウジング６１２及び
７１２と一体に形成されていることである。さらに、第
７図に示された代替品２は、第５図の改造品２に対して
示された５ｕｏｂに対応する流れ抜けくず出口金もって
いたい。

他の対応する要素、たとえば吸込口６１６゜７１６、チ
ャンバｂ、０，７２０、くずリング６３１１．７３１１
、じょうご形ロ６５２．７５２、流体チャネル６１！８
，７１８！、くず出口６４０゜７４０、空気吐出直立管
６８０、空気吐出口逆転キャップ７９０、及び油又は流
体吐出口６５０．７５０、は前述の対応する要素と同一
に機能する。

〔発明の効果〕

本発明の利点は、従来の装置に比較して広範囲の吸込流
量と気体対液体体積比にわたる分離効率が大きくたり、
エネルギー損失が小さくなっていることである。

本発明のそのほかの利点は、この装置の二、三の実施米
国特許第１１２８２．０１６号に記載され、気体吐出口
が頂部にあって軸方向音間いており、流体吐出口が底を
通って、半径方向又は軸方向音間いている脱気サイクロ
ン式粒子分離装置を用いる既存の装置に改造できる。し
たがって、従来の分離装置を既存の設備から取外して継
手を再設計又は再製作する必要ｔｘ　Ｌに本発明を具体
化する分離装置で置替えできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、気体吐出口及び流体吐出口が装置の底會通っ
て伸びている本発明の脱気サイクロン式粒子分離装置の
垂直断面図、 第２図は、線２−２に沿ってとった第１図の装置の水平
断面図、 第５図は、粒子を分離するが流体の脱気をしない本発明
の代替実施例、 第４図は、直立管が渦流の方向を底で逆転させ、空気吐
出口がチャンバの頂部＋ｍつて伸びている本発明の代替
の垂直断面図、 第５図は、空気吐出逆転キャップが渦流の方向を逆転さ
せ、くずが底流吐出口を通って流れる第４図と同様の図
、 第６図は、渦流探知器が、チャンバの頂部から伸びてい
る第４図の装置の代替実施例の垂直断面図、 第７図は、空気吐出逆転キャップが用いられている第６
図の装置の代替実施例の第６図と同様の図である。 １２、３１２ｊ１１１２，５１２，６１２．７１２−−
ハウジング。 １１１．３１１Ｊ、１１１Ｌ５１１１，６１，７１１１
−一頂部、１６．５１６．抹１６，５１６，６１６，７
１６−−流体吸込口、２０．３２０．１１、２０，５２
０，ｂ、０，７２０−−チャンバ５０．３３０，１Ｌ３
０．５３０，６５０．７３０−一底要素、３ヰ、５３ヰ
、１１５１１，５３１１，６うヰ、７う繕−一くずリン
グ、５Ｂ、　５５Ｂ、４５８，５３８，６３８，７３８
−−　くずチャネル、１１０．５１４０，１１１４０，
５１１０，６１１０．７１１０−−　くず出口、１１６
．５１１６，１１１１６．５１４６．６１１６．７１１
６一−粒子検出器、５０．５５０，４５０，５５０，６
５０，７５０−一流体吐出口、６０．１１６０，５６０
，６６０，７６０−一渦流探知器、７０．１１７０，５
７０，６７０，７７０−一流体吐出口、Ｌｌｇｏ、６８
０−一流体吐出直立管、５９０，７９０−　逆転キャッ
プ。 ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　４ ＦＩ６．７ 手

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体又は気体からくず粒子を分離するため及びくず
   粒子を隔離して続いて取除くために加圧３相流装置にお
   いて用いる粒子分離装置であり、 ａ、ハウジングが上端キャップ、滑らかな円筒形内壁及
   び底を有し、それらが一緒にハウジングの中にチャンバ
   を形成し、 ｂ、流体入口が流体を前記ハウジングに上端キャップ近
   くで接線方向に入射し、かつ前記ハウジングと共同作動
   し、また、流体が流体吸込口を通して入射されると、流
   体が下方に向いたらせん流れ模様を作り出すようにして
   円筒形内壁に衝突するように構成され、前記流れ模様は
   、最初には捕獲気体に前記流れ模様の事実上中心で合体
   させ、次いで最終の分離、捕獲及び除去のために前記流
   れ模様の外側区域にくず粒子を推進する遠心力場を発生
   し、 ｃ、流体除去手段が前記ハウジングの底に流体吐出口を
   有し、前記底はそれの内部にじようご形表面を有し、じ
   ようご形表面は、円筒形内壁近くに始まるがその内壁か
   ら間隔をおいている広い口から伸びて流体吐出口と通じ
   ている細まつた流体チャネルの方へテーパがついており
   、 ｄ、くず粒子の流体からの分離を維持する手段が、前記
   口からチャンバの中へ短い距離上方に伸び、前記手段の
   外側表面と底に直ぐ隣接した円筒形内壁の部分との間に
   環状くずチャネルを形成し、それによつて、くず粒子が
   隔離されて続いて装置から取除くためにくずチャネルの
   中に捕えられ、 ｅ、くず出口が円筒形内壁を通つて接線方向に伸びるく
   ずチャネルからのくず吐出口を備え、くず粒子が遠心力
   場によって前記流れ模様から押し出された後に分離され
   たくず粒子を受けるように配置され、前記くず吐出口に
   くず粒子を捕獲する手段が接続されて構成された粒子分
   離装置。 ２、前記流体吐出口が前記流体チャネルと通じるように
   底を通つて半径方向に伸びている請求項１に記載の粒子
   分離装置。 ３、くず粒子の流体からの分離を維持する前記手段がじ
   ようご形表面の口から上方に伸びるリングである請求項
   １に記載の粒子分離装置。 ４、くず粒子を捕獲する前記手段が前記ハウジングの横
   側にくずポートを備え、前記ポートがさらにくず粒子の
   存在を検出して指示する手段を含んでいる請求項１に記
   載の粒子分離装置。 ５、流体の中に捕えられた気体を取除く手段をさらに備
   え、前記手段が ａ、前記チャンバの軸に沿つた気体吐出口と、 ｂ、円筒形内壁と同心にチャンバの中に伸びて前記気体
   吐出口と通じる中空管を備え、前記中空管は合体した気
   体をさえぎるように配置されている、渦流探知器と、 を備えている請求項１に記載の粒子分離装置。 ６、くず粒子の流体からの分離を維持する前記手段がじ
   ようご形表面の口から上方に伸びるリングである請求項
   ５に記載の粒子分離装置。 ７、前記過流探知器が前記ハウジングの上端キャップと
   一体で、それから上方に伸びる気体吐出口からチャンバ
   の中へ下向きに伸びている請求項６に記載の粒子分離装
   置。 ８、前記流体吐出口が前記流体チャネルと通じるように
   底を通つて半径方向に伸びている請求項５に記載の粒子
   分離装置。 ９、くず粒子の流体からの分離を維持する前記手段がじ
   ようご形表面の口から上方に伸びるリングである請求項
   ８に記載の粒子分離装置。 １０、前記渦流探知器が前記ハウジングの上端キャップ
   と一体でそのキャップから短い距離の間チャンバの中へ
   下向きに伸びる気体吐出口からチャンバの中へ下向きに
   伸びている請求項９に記載の粒子分離装置。 １１、前記渦流探知器が前記ハウジングの上端キャップ
   と一体でそのキャップから短い距離の間チャンバの中へ
   下向きに伸びる気体吐出口から前記リングの頂部より低
   い末端までチャンバの中へ下向きに伸びており、さらに
   底から上方へ、流体チャネルを通つて前記リングの頂部
   の少し上の末端まで伸びている気体吐出直立管を備えて
   いる請求項１０に記載の粒子分離装置。 １２、前記渦流探知器が前記ハウジングの上端キャップ
   と一体で、それから上方に伸びる気体吐出口からチャン
   バの中へ下向きに伸びている請求項９に記載の粒子分離
   装置。 １３、前記気体吐出口が底にある請求項８に記載の粒子
   分離装置。 １４、前記渦流探知器が前記流体チャネルを通り、かつ
   前記リングより上に伸びている請求項１３に記載の粒子
   分離装置。 １５、くず粒子を捕獲する前記手段が前記ハウジングの
   横側にくずポートを備え、前記くずポートがさらに磁石
   を前記くずチャネルから前記くず吐出口を横切るように
   して位置決めされ、捕えられたくず粒子の存在を知らせ
   るように構成された磁気粒子検出器を備える検出手段を
   含む請求項５に記載の粒子分離装置。 １６、前記流体吐出口が前記流体チャネルと通じるよう
   に底を通つて軸方向に伸びる請求項５に記載の粒子分離
   装置。 １７、前記気体吐出口が上端キャップを通つて伸びてい
   る請求項１６に記載の粒子分離装置。 １８、くず粒子の流体からの分離を維持する前記手段が
   じようご形表面の口から上向きに伸びるリングである請
   求項１７に記載の粒子分離装置。 １９、前記渦流探知器が前記リングの頂部の下に伸びて
   おり、さらに前記中空管の最低の部分に気体吐出口逆転
   キャップを備え、前記中空管の前記最低の部分が複数の
   穴を内部に形成されている請求項１８に記載の粒子分離
   装置。 ２０、前記渦流探知器が前記ハウジングの上端キャップ
   と一体で、それから上方に伸びる気体吐出口からチャン
   バの中へ下向きに伸びている請求項１９に記載の粒子分
   離装置。 ２１、前記渦流探知器が前記ハウジングの上端キャップ
   と一体でそのキャップから短い距離の間チャンバの中へ
   下向きに伸びる気体吐出口からチャンバの中へ下向きに
   伸びている請求項１９に記載の粒子分離装置。 ２２、前記渦流探知器がさらに前記中空管を通る気体の
   流れを制御する手段を備えている請求項５に記載の粒子
   分離装置。 ２３、気体の流れを制御する前記手段が気体吐出口オリ
   フィス板である請求項２２に記載の粒子分離装置。 ２４、ａ、上端キャップ、滑らかな円筒形内壁及び底を
   有し、それらが一緒にハウジングの中にチャンバを形成
   しているハウジングを備え、さらに流体を前記ハウジン
   グに上端キャップ近くで接線方向に入射し、かつ前記ハ
   ウジングと共同作動し、流体が流体吸込口を通して入射
   されると、流体が下方に向いたらせん流れ模様を作り出
   すようにして円筒形内壁に衝突するように構成され、前
   記流れ模様は、最初には捕獲気体に前記流れ模様の事実
   上中心で合体させ、次いで最終の分離、捕獲及び除去の
   ために前記流れ模様の外側区域にくず粒子を推進する遠
   心力場を発生するようにした流体吸込口を備え、さらに
   、くず粒子が遠心力場によつて前記流れ模様から押し出
   された後に分離されたくず粒子を受けるように配置され
   、円筒形内壁を通つて接線方向に伸びるくずチャネルか
   らのくず吐出口と、前記くず吐出口に接続されて、くず
   粒子を捕獲してくず粒子の存在を検出する手段とを備え
   たくず出口を具備する装置を用意する工程と、 ｂ、前記装置の底を取除いて ｉ、前記ハウジングの底に流体吐出口を有し、前記底は
   それの内部にじようご形表面を有し、じようご形表面は
   、円筒形内壁近くに始まるがその内壁から間隔をおいて
   いる広い口から伸びて流体吐出口と通じている細まつた
   流体チャネルの方へテーパがついてるように構成された
   流体除去手段と、 ｉｉ、くず粒子の流体からの分離を維持する手段が前記
   口からチャンバの中へ短い距離上方に伸び、前記手段の
   外側表面と底に直ぐ隣接した円筒形内壁の部分との間に
   環状くずチャネルを形成し、それによつてくず粒子が隔
   離されて続いて装置から取除くためにくずチャネルの中
   に捕えられるようにした手段とを備えた新しい底と置換
   する工程と、 ｃ、前記装置の底を新しい底と置換する前に、円筒形内
   壁と同心にチャンバの中に伸びて前記気体吐出口と通じ
   る中空管を備え、前記中空管は合体した気体をさえぎる
   ように配置され、前記中空管は、くず粒子の流体からの
   分離を維持する前記手段の頂部の下に伸びるように構成
   され、さらに前記中空管の最低の部分に気体吐出口逆転
   キャップを備え、前記中空管の前記最低の部分が複数の
   穴を内部に形成されるように構成された渦流探知器を前
   記気体吐出口に固着する工程 とを含む粒子分離装置を改造する方法。