JPH04505125A - 遠心分離機 - 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】 遠心分離機 本発明は、軸方向に互いに離れている２つの端壁と、軸方向に、それら端壁の間 に位置している周囲壁からなる分離チャンバを形成しているロータボディと、両 端壁の間の分離チャンバの中にロータと同軸に配置されている重なり合った１組 の円錐形の分離ディスクと、両端壁とそれらの間にある重なり合った分離ディス クを軸方向に結合するように配置されて周囲壁からは離れている緊締手段からな る遠心分離機に関する。この種の遠心分離機については、例えばＵＳ’１．３４ ３゜３２５に記載がある。

ＵＳｌ、３４５，３２５から知られているように、公知の遠心分離機の２つの端 壁は、中央にあるロック用継ぎ部材によって軸方向に結合されている。この継ぎ 部材は１．下側の端壁に永久結合されて遠心分離ロータの中央を延びている垂直 方向の柱状体と、その柱状体にねじ込まれ、その柱状体に対しての上側の端壁の 位置を固定しているロック用リングからなっている。

ロータの周囲壁は、上側端壁と一体に形成されており、中央にあるロック用継ぎ 部材によって、下側の端壁に対して軸方向に気密に接している。この種の遠心分 離機は、遠心分離ロータが未だ比較的に小さかった今世紀始め頃には普通であっ た。

より大型の遠心分離ロータが開発され、より高い回転速度が用いられるようにな って、中央のロック用継ぎ部材の強度についての要求が高まった。その結果とし て、別の方式のロック用継ぎ部材が開発された。そのようなコック用継ぎ部材の １例がＵＳＡ、５７１゜９４３において示されている。このロック用継ぎ部材は 、両ロータ端壁を、従来のようにロータの中央においてではなく、端壁の最大径 の周囲の場所において軸方向に互いに結合させるように、寸法を決められ、配置 された結合用リングにより構成されている。したがって、ロック用リングには、 以前よりも実質的に大きい直径が与えられ、そのことにより、それのねじは、し かるべくより大きい剪断力を受け止め得るようになった。

最後に述べた方式のロック用継ぎ部材は、中央配置のロック用継ぎ部材よりも取 扱いが困難であるので、比較的小型の遠心分離ロータの場合には好ましくない本 発明の目的は、１つには、ここで問題にしている遠心分離ロータの中での中央配 置のロック用継ぎ部材の使用を可能にすること、そしてもう１つには、その中央 配置のロック用継ぎ部材の荷重を過大にすることなしに、そのような遠心分離ロ ータに比較的大きい直径および／または比較的に高い回転速度を与えることを可 能にすることである。

この目的は、本発明によれば、最初に定義した種類の遠心分離機において、周囲 壁が、両方の端壁とは別個の部品になっており、かつ、それら端壁は気密を保つ ように配置されており、また周囲壁は、それが両端壁に当たって気密を保ってい る両方の場所においては、軸方向でそれらの間の場所において有するよりも小さ い内径を有しており、周囲壁は、ロータが作動している間は、両端壁の少なくと も一方のものに対して、その端壁に気密を保って接している場所において軸方向 に自由に動き得る、というようにして達成される。

本発明によれば、ロータが作動している間に、ロータの中で回転している液体の 過圧力の結果としてロータボディにかかる軸方向の力が、それらの限度一杯まで 、両端壁およびそれらを相互に結合させている中央の緊締手段に荷重を及ぼすこ となしに、ロータボディに対して、比較的に大きい直径および／または比較的に 高い回転速度を与えることを可能にする。言い換えるならば、ロータボディの周 囲壁は、ロータ内の液体によって生ずる軸方向に互いに離反する力を所望の程度 まで受け止めるような形状にされ、作動の間においては、周囲壁が少なくとも一 方の端壁との間で軸方向に可動になっていることの故に、ロータボディの軸方向 の変形が可能である。

本発明の望ましい１つの実施態様においては、周囲壁が、両端壁と気密を保って 接している両方の場所において、実質的に同じ内径を有しており、それの故に、 ロータの作動の間には、それら端壁の外側の縁より半径方向外側にあるロータボ ディにロータ内の液体によって及ぼされる軸方向圧力の全部が周囲壁によって受 け止められる。

本発明により、両端壁と分離ディスクのそれぞれの寸法を変えることなしに、分 離ディスクよりも半径方向外側の、例えば分離された固形物のための、相異なる 大きさの貯溜用空間を有する遠心分離ロータが作られ得る。周囲壁だけが種々の 大きさに製作されればよく、その大きさが違っても、作動の間、ロータの中央の ロック用継ぎ部材にかかる力の大きさに影響を及ぼすことがない。

本発明による遠心分離ロータで、分離された固形物を除いて清浄にする手作業を 容易にするためには、別部品である周囲壁が、両方の端壁と相対的に軸方向に移 動できるようにすることにより、遠心分離ロータの他の部品を離す必要なしに、 周囲壁をそれら他の部品から離すことができるようにするのが望ましい。そうす れば、周囲壁は２つの端壁から軸方向に離され、その際にそれら端壁は、前記緊 締手段によって、重なり合った分離ディスクをそれら端壁の間の位置に維持して いる。周囲壁が両端壁に気密に接している両方の場所の軸方向での中間の環状の 場所の周囲壁に両端壁より大きい直径を与えるならば、前記の環状の場所の中に ある分離された固形物は、周囲壁と共にロータから、それら端壁の一方のものか ら掻き落されなければならなくなるおそれなしに、取出すことができる。

以降においては添付の図面を参照しつつ本発明を説明する。図面は図１において は遠心分離機の従来技術と本発明の両方を示しており、図２は、本発明による遠 心分離機の一部分の別の実施例を示している。

図面は、液体の中からの小さい固形物の分離のために用いられる遠心分離ロータ を示している。この遠心分層ロータは、垂直な軸線Ａの回りで回転し得る。回転 の軸線Ａの右側には従来公知の種類のロータ設計が示されており、回転の軸線Ａ の左側には本発明による望ましい実施例が示されている。以降においては、本発 明によって設計された遠心分離ロータを先ず説明し、その後にそれと、従来公知 の技術によって設計された遠心分離ロータを比較することにする。

本発明による遠心分離ロータは、下側端壁１と、上側端壁２と、それら端壁の軸 方向での中間に配置されている周囲壁３からなっている。周囲壁３は、端壁１． ２のそれぞれと当たっていて、そこでは、環状のガスケット４．５によって気密 が保たれていて、その気密が保たれた状態の下で周囲壁が端壁に対して軸方向に ある程度動くことが許されるようになっている。周囲壁３の軸方向の動きは、下 側では端壁１の環状のフランジ６で、そして上側では、端壁２の半径方向最外部 にねじ込まれたリング７で制限されている。

図で知られるように、周囲壁３の下側部分つまり端壁ｌに接して気密を保ってい る部分は、端壁２に接して気密を保っている周囲壁３の上側部分よりも、少しく 大きい直径を有している。

上側の端壁２は、それと一体に形成されており、軸方向下方に延びてそこで下側 の端壁１に当接している中央の柱状体８を有している。この柱状体８は中空円筒 の形をなしている。柱状体８と下側の端壁１を軸方向で結合させ、ロータボディ 全体を垂直な駆動軸１０の上方部分の上に保持するためにボルト９が配置されて いる。

ロータボディの中では分離チャンバ１１が限界されていて、その中に、重なり合 った１組の切頭円錐形の分離ディスク１２がロータと同軸に配置されている。

重なり合ったそれら分離ディスクは１つの円錐形の仕切板１３の上に載っており 、その仕切板１３は順に下側の端壁ｌの上に載っている。端壁ｌと仕切板１３の 間には、ロータの軸線Ａの回りに分布配置されて端壁ｌの中の溝で形成されてい る多数の半径方向の通路１４が限界されている。通路１４は半径方向外側の端に おいて分離チャンバ１１と連通している。

中空の柱状体８は入口チャンバＩ５を形成していて、その入口チャンバ１５は、 柱状体８の下方部分を貫通している通路１６によって通路１４の半径方向内側の 端と連通している。静止の入口管１７が軸方向に入口チャンバ１５の中へと延び ている。

半径方向での、柱状体８と分離ディスク１２の内側縁の間には、１つの環状の通 路または数本の軸方向に延びている通路１８が形成されている。上側の端壁２に ある多数の貫通孔１９が通路１８と連通し、分離チャンバの中で分離された液体 はその分離チャンバからの出口を形成している。

上述した遠心分離ロータは、下記のように作動するように意図されている。

ロータが作動中に、液体より密度の大きい粒子を含んでいる液体が入口管１７を 経て入口チャンバ１５の中に供給される。液体はそこから通路１６と１４を通し て分離チャンバ１１の中に、そしてその中では分離ディスク１２の相互間の空間 を通して半径方向内側へと導かれる。

分離チャンバ１１の中で固形粒子は、遠心力によって半径方向外側へと動き、粒 子を失った液体が半径方向内側へと流れ、軸方向通路１８と、端壁２にある複数 の孔１９を経て分離チャンバを去る。それら孔１９は、分離チャンバ１１からの 、いわゆるオーバーフロー出口になっている。

固形分は、周囲壁３の内側に集まって′１丈横する。

適当な時点、すなわち、ある量の粒子が周囲壁３の上に沈積したときに、入口管 １７全通しての液の供給を中断し、ロータを止める。その後に、入口管１７とリ ング７を取外すと、周囲壁３を持上げてロータの他の部分から離すことが可能に なる。

周囲壁３の内部にあった分離された固形分（スラッジ）が除かれた後には、周囲 壁を再びコータに取付けて、分離作業を再開し得る。清掃作業との関係で分離デ ィスク１２を分解する必要はない。

図の上の部分に、２つの線図２０．２１と２つの垂直方向の矢印２２．２３が示 されている。遠心分離ロータの作動中に分離チャンバ１１の中に形成される自由 液面のレベルすなわちオーバーフロー出口１９の半径方向レベル２を２つの三角 形２４．２５で示しである。

左側の線図では、分離チャンバ１１の中の液の圧力が自由液面のレベル２４がら 、周囲壁３の下方部分が端壁１に接して気密を保っているところの半径方向レベ ル２６まで、どのように増大して行くかが示されている。したがって矢印２２は 、レベル２６においてロータボディに働いている軸方向の液圧力の大きさを示し ている。

レベル２６よりも半径方向内側においての液圧力は、２つの端壁１と２に向かっ て軸方向に働くので、両端壁を軸方向に互いに結合させているボルト９が受止め るべき軸方向力が発生する。レベル２６よりも半径方向外側では、分離チャンバ １１の中の液圧力は、半径方向でも軸方向でも、周囲壁３にだけ働く。周囲壁３ の軸方向の両最外部が、端９１．２に対して軸方向にある程度動き得る故に、分 離チャンバの中の液圧力によって周囲壁３は、ボルト９にさらに荷重を及ぼすこ となしに、ある程度の弾性変形をなし得る。したがって、レベル２６よりも半径 方向外側での液圧力によって周囲壁が蒙る軸方向の力は、一完全にその周囲壁自 体によって受止められる。

端壁１と２に接して気密を保っている両方の場所での寸法は変わらずに、周囲壁 ３の、それら場所の軸方向での中間においての寸法が変わってもよいことが破線 で示されている。そのような周囲壁３の異なった形が、遠心分離ロータの作動の 間にボルト９が蒙る軸方向の荷重に影響を及ぼすことはない。したがって、同じ 端壁Ｉと２、同じ１組の重なり合った分離ディスク、および同じボルト９を用い ている遠心分離ロータに、分離チャンバの中で集められる固形物の量をより多く またはより少なくする種々の形の周囲壁が設けられ得る。

ロータの軸線Ａの右側には従来公知の種類のロータの設計が示されている。この 場合、図で見られるように、ロータボディの上側の端壁は、ロータボディの周囲 壁と一体の部品になっている。さらに、周囲壁と下側の端壁は、周囲壁の内径が 最大であるところで相互間に気密を保っている。

この場合には、ロータの作動の間に２つの端壁の各各は、分離チャンバ内の自由 液面のレベル２５から分離チャンバの半径方向最外部までのすべての軸方向の液 圧力を蒙ることになる。矢印２３は、分離チャンバの半径方向最外部の液圧力の 大きさを示している。

このことは、従来公知の種類のロータの設計（図における右側）においては、ボ ルト９のような、ロータボディを一体に保っている部材は、本発明によるロータ の設計（図における左側）におけるよりも実質的に大きい軸方向力を蒙ることに なる。

したがって本発明は、ロータボディを軸方向に互いに結合させるために用いられ た中央の手段の種類に拘らず、その手段の寸法決定に関しての利点を招来する。

本発明は、種々の理由により問題の手段が極めて小さく作られねばならない場合 、例えば、図示のようにボルトが／］）径のもので、細い駆動軸の端部にねじ込 まれている場合に特に有利である。

上述した本発明の実施例においては、ロータの作動の間に周囲壁３の軸方向上向 きの動きを制限する手段として１つのロック用リング７が用いられているが、も ちろんのこととして、同じことをする他のより簡単な手段が用いられ得る。特に 、もし周囲壁が、端壁１と２に対して気密を保っでいる両方の場所において実質 的に同じ内径を有しているならば、周囲壁の軸方向の動きを制限するための前記 手段は極めて簡単に作られ得る。何故ならば、この場合、この手段はロータの作 動の間に周囲壁３から、何らの実質的軸方向荷重も蒙らないからである。

もし所望ならば、前記手段、例えばロック用リング７は、周囲壁３と一体の部品 と１７で作られてもよい。

何故ならば、本発明によるロータの設計では、周囲壁３がｖｊｊ端壁のうちの１ つに対して軸方向に動き得るようでありさえすればよい、としているからである 。

図２は、ｉ壁Ｚａに対しての周囲壁３ａの軸方向の動きを制限するための前記手 段の特別な１つの実施例を示している。ここでは、望ましくはゴムかまたは他の 弾力性の材料でできていて、遠心分離ロータの作動の間には、端壁２ａの半径方 向外側に向いた面の中に形成されている第１の環状溝の中の位置から遠心力によ って半径方向外側に広がって、周囲壁３ａの半径方向内側に向いた面の中に形成 されている第２の環状溝の中へと部分的に入り込む環状のガスケット５ａが用い られている。

したがって、遠心分離ロータが回転しないでいる限り、ガスケット５ａは、端壁 ２ａにあるそれの溝の中に納まっていて、端壁２ａに対しての周囲壁３ａの自由 な軸方向の動きを許すが、遠心分離ロータの作動の間には、ガスケット５ａは、 半径方向に広がって図２に示された位置に来ることになる。この後者の位置にあ るときにこのガスケットは、端壁２ａに対しての周囲壁３ａのある程度の小さい 軸方向の動きを許すが、ガスケット５ａがばらばらに剪断されない限りは、。

周囲壁３ａは端壁２ａから完全に離脱し得ない。

１ｍ２ｉ＃＃１Ｉｌｅｔ”ｅｍｌ１Ｍｔ＋Ｌ　ＰＣＴ／ＳＥ　９０１００７２２ 国際調査報告 ＰＣＴ／ＳＥ　９０１００７２２

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．軸方向に互いに離れてある２つの端壁（１，２）と、軸方向でそれら端壁の 間に配置されている周囲壁（３）を含んで、分離チャンバ（１１）を形成してい るロータボディと、 前記分離チャンバ（１１）の中の両端壁（１，２）の間にロータと同軸に配置さ れている重なり合った一組の円錐形の分離ディスク（１２）と、両端壁（１，２ ）とそれらの間にある前記一組の重なり合った分離ディスク（１２）を軸方向に 結合するように配置されて周囲壁（３）からは離れている緊締手段（９）とを有 する遠心分離機において、前記周囲壁（３）は、端壁（１，２）の両者とは別の 部品であり、それら端壁に接して気密を保つように配置されており、 周囲壁（３）は、それが両端壁（１，２）に接して気密を保っている両方の場所 において、軸方向でそれら場所の間の場所において有するよりも小さい内径を有 しており、 また、周囲壁（３）は、ロータが作動して間は、両端壁の少なくとも一方に対し 、その端壁と気密を保っている場所において軸方向に自由に動き得ることを特徴 とする遠心分離機。
2. ２．周囲壁（３）が、両端壁（１，２）に接して気密を保っている両方の場所に おいて、実質的に同じ内径を有している、請求項１に記載の遠心分離機。
3. ３．ロータは１つの端壁（１）と結合された駆動軸（１０）によって支持されて おり、周囲壁（３）は、前記端壁（１）に接して気密を保っている場所において は、他方の端壁（２）に接して気密を保っている場所におけるよりも大きい内径 を有している。請求項１に記載の遠心分離機。
4. ４．遠心分離ロータが作動していないときに、周囲壁（３）が、端壁（１，２） の両者に対して軸方向に動かされることによって遠心分離ロータの他の部品から 離脱させることができる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の遠心分離機 。
5. ５．全ての分離ディスク（１２）が切頭円錐形をなして半径方向内側と外側の縁 を有しており、前記緊締手段（９）は、全ての分離ディスク（１２）の半径方向 内側の縁よりも内側において、両端壁（１，２）の間を延びている、請求項１な いし４のいずれか１項に記載の遠心分離機。
6. ６．前記緊締手段が、１つの端壁（２）に永久結合され、童なり合った分離ディ スク（１２）を軸方向に貫通して延びている少なくとも１つの第１の部材（８） と、他方の端壁（１）をその第１の部材（８）の離脱可能に結合するように配置 されている１つの離脱可能な第２の部材（９）を有する、請求項１ないし５のい ずれか１項に記載の遠心分離機。
7. ７．ロータボディが垂直な駆動軸（１０）によって支持されており、前記離脱可 能な第２の部材は、駆動軸（１０）の上にロータボディを保持するために駆動軸 にある軸方向の穴にねじ込まれているボルトで構成されている、請求項６に記載 の遠心分離機。