JPH0915076A - 回転体の流体式釣り合い調整方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転体の回転軸芯の偏心に伴う、回転体内に
収納した流体に作用する遠心力の不平衡を平衡調整に利
用することを技術的課題とし、もって回転体の主危険速
度以下の通常回転速度範囲で、回転体の釣り合い調整を
達成する。 【構成】 流体Ｗを収納した回転体１の、回転軸芯に関
して対称位置に設けた少なくとも２つの排出口２から、
回転体１の回転軸芯に偏心が発生した際に、偏心方向側
の排出口２からの流体Ｗの排出量を多くし、反対側の排
出口２からの流体Ｗの排出量を少なくし、もって回転体
１に作用する遠心力を回転軸芯の偏心方向とは反対側に
強く作用させ、この遠心力により回転軸芯の偏心を矯正
して釣り合い調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を扱う回転機械、
例えば遠心分離機、ターボポンプ、軸流ポンプ、攪拌
機、圧縮機、真空ポンプ等における、外乱により偏心し
易い回転体の釣り合いを自動調整する回転体の流体式釣
り合い調整方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を扱う回転機械の回転体の釣り合い
を、この回転体の運転中に自動的に調整する代表的な手
段としては、ドラバルのフレキシブルシャフトと呼ばれ
る平衡調整手段と、特開平３−８５４２１号公報が利用
しているＴｈｅａｒｌの自動平衡調整手段とがある。

【０００３】前者のドラバルのフレキシブルシャフトと
呼ばれる平衡調整手段は、減衰力の小さい、バネのよう
な撓み易い軸を使用して回転系を構成し、回転体の回転
速度が主危険速度を超えた高速回転領域となると、偏心
量が極小となるように平衡調整力が働くようにしたもの
である。

【０００４】また、後者のＴｈｅａｒｌの自動平衡調整
手段は、回転体である回転円盤の中に設けられた丸い桶
（溝の場合が多い）の中に２つの鋼球を配置し、回転円
盤が回転系の主危険速度を超えた高速回転速度となる
と、２つの鋼球が回転円盤の偏心を無くす位置に自動的
に配置され、これにより回転円盤の偏心を自動的に平衡
調整するようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術にあっては、回転体の回転速度が、主危険速
度を超えなければ自動平衡調整作用が発揮されず、かつ
回転体の回転速度が、主危険速度を超えなければ平衡調
整力が発生しないと云う物理的な構成となっているの
で、例え回転体の回転速度が主危険速度以下であって
も、大量の流体を使用することで大きく平衡が狂う回転
機械、あるいは外乱により大きく平衡が狂う回転機械に
は適用することができず、この種の回転機械の自動平衡
調整を達成できないと云う問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、上記した従来技術にお
ける問題点を解消すべく創案されたもので、回転体の回
転軸芯の偏心に伴う、回転体内に収納した流体に作用す
る遠心力の不平衡を平衡調整に利用することを技術的課
題とし、もって回転体の主危険速度以下の通常回転速度
範囲で、回転体の釣り合い調整を達成することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
る、本発明の方法手段は、流体を収納して回転駆動され
る回転体の、この回転体の回転軸芯に関して対称位置に
設けられた、少なくとも２つの排出口から、流体を、こ
の流体に作用する遠心力の作用に従って、等量づつ連続
排出するものとしておくこと、回転体の回転軸芯が偏心
した際に、この偏心方向側の排出口からの流体の排出量
を多くし、反対側の排出口からの流体の排出量を少なく
すること、にある。

【０００８】また、上記技術的課題を解決する、本発明
の構造手段は、流体を収納する有底円筒形状の回転体
に、この回転体の回転軸芯に関して対称位置の同径距離
に配置された、少なくとも２つの排出口を有すること、
回転体の正規の位置に位置する回転軸芯と同軸に配置固
定され、排出口との間に一定の排出隙間を形成する円筒
形状の排出座を有すること、にある。

【０００９】

【作用】流体を収納して回転駆動されている回転体は、
その回転軸芯に偏心が発生していない状態では、少なく
とも２つ設けられた排出口が、回転軸芯に関して対称に
配置されているので、流体に作用する遠心力は等しく、
これにより排出口からは等量の流体が連続排出されてい
る。

【００１０】この状態から、外乱等により回転体の回転
軸芯に偏心が発生し、この偏心により、偏心方向側の排
出口からの流体の排出量が多くなり、反対側の排出口か
らの流体の排出量が少なくなると、回転体内の流体は、
偏心側が少なくなり、これに比べて反対側が多くなる。
このため流体に作用する遠心力は、偏心側に比べて反対
側に強く作用することになる。

【００１１】この偏心側に比べて反対側に強く作用する
遠心力は、回転体の回転軸芯に発生した偏心を矯正する
方向、すなわち回転軸芯の偏心を無くす方向に作用し、
これにより回転体の回転軸芯に発生した偏心は自動修正
され、回転体の釣り合い調整が達成されることになる。

【００１２】排出口の出口との間に一定の排出隙間を形
成して、回転体の正規の位置に位置する回転軸芯と同軸
に円筒形状の排出座を設けると、回転体の回転軸芯に偏
心が発生すると、排出座に対して回転体が変位するた
め、偏心側の排出口と排出座との間の排出隙間が大きく
なると共に、反対側の排出口と排出座との間の排出隙間
が小さくなる。

【００１３】このため、排出隙間が大きくなった偏心側
の排出口からは、排出隙間が小さくなった反対側の排出
口からよりも多くの流体が排出されることになり、回転
体内の流体は、偏心側に比べて反対側に多く位置するこ
とになる。

【００１４】各排出口から排出される流体の排出量の差
は、回転体の回転軸芯に偏心が発生することにより必然
的に生じるものであり、また回転体内の流体の偏りによ
り生じて作用する遠心力の差は、回転体の回転速度の大
小に関係なく、回転体が回転していれば必然的に生じる
ものであるので、回転体に対する釣り合い調整力は、回
転体の全ての回転速度範囲で発揮されることになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。図１ないし図４は、本発明の基本的構成を
示すもので、上面開放部に内鍔を設けた有底円筒形状を
した回転体１を、この回転体１の筒壁の中心軸に軸芯を
一致させた回転軸３に一体固定し、回転体１の筒壁に設
けたパイプにより、回転軸３の回転軸芯に関して対称位
置の同径距離に、内側に向けて開口した一対の排出口２
を形成し、この排出口２の出口との間に一定の排出隙間
ｓを形成して円筒状の排出座４を、回転軸３の回転軸芯
と同軸に配置固定している。

【００１６】排出座４は、溝体構造をしていて、その内
側の円筒形状をした周壁部分を排出口２に対向させてお
り、排出口２から排出された流体Ｗを受け入れることが
できる構造となっている。

【００１７】図１に示した、回転軸３の回転軸芯に偏心
が発生していない状態、すなわち回転体１が釣り合いの
取れた状態で回転している状態では、両排出口２と排出
座４との間に形成される排出隙間ｓは全く同じであり、
このため遠心力の作用により両排出口２から排出され
る、回転体１内に収納された流体Ｗの単位時間での排出
量は等しくなるので、回転体１内の流体Ｗに作用する遠
心力は、回転軸芯に関して平衡して作用する。

【００１８】この状態から、図２に示すように、外乱等
により回転軸３の回転軸芯２が一方の排出口２側（図２
において、右側）に偏心すると、不動に固定された排出
座４に対して回転体１が右側に変位するので、偏心側で
ある右側の排出口２と排出座４との間の排出隙間ｓが大
きくなると同時に、反対側である左側の排出口２と排出
座４との間の排出隙間ｓが小さくなる。

【００１９】このため、単位時間における流体Ｗの排出
量は、右側の排出口２の方が、左側の排出口２よりも大
きくなり、図３に示すように、回転体１内の流体Ｗは、
右側である偏心側の排出口２側よりも左側である反対側
の排出口２側に偏って多量に位置することになる。

【００２０】このように、回転体１内の流体Ｗが右側の
排出口２側よりも左側の排出口２側に偏って多量に位置
することにより、図４に示すように、流体Ｗに作用する
遠心力Ｆは、左側の排出口２に向かってより強く作用
し、この遠心力Ｆの作用で、回転軸３の回転軸芯に発生
した偏心を矯正し、回転体１の平衡調整、すなわち釣り
合い調整を達成する。

【００２１】図５は、本発明を遠心分離機に実施した例
を示すもので、分離筒である回転体１を固定した回転軸
３に、回転体１内への流体Ｗの供給通路６を形成し、回
転体１の上下両端に一方の排出口２を設け、供給通路６
の供給口から離れた、回転体１の底壁の回転軸３に近い
箇所に、不純物Ｗ２と遠心分離された清浄液Ｗ１の取り
出し口５を開設している。

【００２２】この回転体１に対して、排出座４は、回転
軸３をベアリングを介して保持すると共に、回転体１を
内部に収納している外枠体７に、排出された流体Ｗを所
定の箇所に導く排出パイプ８を介して不動に固定されて
おり、この排出座４の排出口２に対向する面は、斜め
下、内方に向かって開口した排出口２に対向して、斜め
上方、外方に向かった姿勢となっている。

【００２３】なお、清浄液Ｗ１の取り出し口５は、外枠
体７に固定された回収パイプ９の先端開口部に開口して
おり、遠心分離された清浄液Ｗ１は、この回収パイプ９
を通って所定の箇所に回収収納される。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、上記した構成となっているの
で、以下に示す効果を奏する。回転体の回転軸芯の偏心
により、排出口からの流体の流出量に不均一を発生させ
るので、回転軸芯の偏心に伴う遠心力の作用の不平衡を
確実に生じさせることができ、もって回転体に対する釣
り合い調整力を確実に得ることができる。

【００２５】回転体が回転している限り、回転体内の流
体の排出口からの流出が行われているのであるから、回
転体の回転軸芯の偏心に伴う排出口からの流体の排出量
の不均一は、回転体の回転速度に関係なく発生し、もっ
て回転体に対する釣り合い調整動作を、主危険回転速度
以下の回転速度範囲で得ることができる。

【００２６】回転体の排出口と排出座との間に形成され
る、排出口からの流体の流路としての排出隙間は、回転
体の回転軸芯の偏心程度に比例して変化するので、釣り
合い調整力は、回転体の回転軸芯の偏心程度に比例して
大きくなり、もって安定して円滑な釣り合い調整作用を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成の一実施例を示す、釣り合い
がとれている状態での全体縦断面図。

【図２】図１に示した実施例の、回転軸芯に偏心が発生
した状態での全体縦断面図。

【図３】図１に示した実施例の、回転軸芯の偏心に伴う
回転体内の流体に偏りが生じた状態での全体縦断面図。

【図４】図１に示した実施例の、回転体に作用する遠心
力が不平衡となった状態での全体縦断面図。

【図５】本発明を、流体の遠心分離機に適用した一構成
例を示す、一部破断縦断面図。

【符号の説明】

１ ； 回転体 ２ ； 排出口 ３ ； 回転軸 ４ ； 排出座 ５ ； 取り出し口 ６ ； 供給通路 ７ ； 外枠体 ８ ； 排出パイプ ９ ； 回収パイプ Ｗ ； 流体 Ｗ１； 清浄液 Ｗ２； 不純物 ｓ ； 排出隙間 Ｆ ； 遠心力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体(W) を収納して回転駆動される回転
   体(1) の、該回転体(1) の回転軸芯に関して対称位置に
   設けられた、少なくとも２つの排出口(2) から、前記流
   体(W) を、該流体(W) に作用する遠心力(F) の作用に従
   って、等量づつ連続排出するものとし、前記回転体(1)
   の回転軸芯が偏心した際に、該偏心方向側の前記排出口
   (2) からの前記流体(W) の排出量を多くし反対側の排出
   口(2)からの該流体(W) の排出量を少なくする、回転体
   の流体式釣り合い調整方法。
2. 【請求項２】 流体(W) を収納する有底円筒形状の回転
   体(1) に、該回転体(1) の回転軸芯に関して対称位置の
   同径距離に配置された、少なくとも２つの排出口(2)
   と、前記回転体(1) の正規の位置に位置する回転軸芯と
   同軸に配置固定され、前記排出口(2) との間に一定の排
   出隙間(s) を形成する円筒形状の排出座(4) と、から成
   る回転体の流体式釣り合い調整装置。