JP2001046916A - 使い捨て式の自己駆動型遠心分離器ロータアッセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 循環オイル流から粒状物を分離する使い捨て
式のコーンスタック自己駆動型の遠心分離ロータアッセ
ンブリを提供する。 【解決手段】 ロータアッセンブリ２０はプラスチック
射出成形した第１、第２のロータシェル部分２２、２３
を有する。ロータシェル部分は中空内部を備えた包囲シ
ェルを形成するよう係合縁部２６、２７を超音波溶接す
る。射出成形プラスチック製の支持ハブ２５はロータシ
ェル下半部の中央開口部に組み込まれ、中空内部で上方
に延在し、射出成形プラスチック製の支承／整合スプー
ル２４はロータシェル上部分の中央開口部に組み込ま
れ、中空内部で下方に延在する。プラスチック射出成形
した複数の分離コーンを備えたコーンスタックサブアッ
センブリ２１は、整合スタックを形成するよう配置し、
中空内部に位置決めし、２５と２４とが協働するよう組
み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、使い
捨て型の構成部品によって構成された自己駆動式（ｓｅ
ｌｆ−ｄｒｉｖｅｎ）の遠心分離器の設計及び構造に関
する。更に詳細には、本発明の第１実施例は、コーンス
タックアッセンブリとロータシェルとの全体としての組
み合わせが使い捨て式になるように設計された、構造形
態並びに選択された材料を含む、自己駆動式のコーンス
タック遠心分離器の設計及び構造に関する。関連する実
施例では、全ての使い捨て型の設計上の特徴が保持され
ているが、コーンスタックサブアッセンブリは取り外さ
れている。

【０００２】

【従来の技術】遠心分離器や、自己駆動式の遠心分離器
や、コーンスタック遠心分離器の形態上の発展が、１９
９７年６月１０日にハーマン等に賦与された米国特許第
５，６３７，２１７号において、従来技術に関して論考
されている。ハーマンの米国特許第５，６３７，２１７
号に開示の発明は、循環している液体から粒状物を分離
するためのバイパス回路遠心分離器を含む。この遠心分
離器は、中空で且つ全体に円筒形の遠心分離ボウルを備
え、このボウルは、液体流チャンバを画成するようにベ
ースプレートに組み合わせて配置されている。中空中央
チューブがベースプレートを通って上方に向かい、遠心
分離ボウルの中空内部内を軸線方向に延在する。バイパ
ス回路遠心分離器は、カバーアッセンブリ内に組み立て
られるように設計されている。一対の向き合って配置さ
れたベースプレートの接線方向流れノズルを使用し、遠
心分離器をカバー内で回転させ、粒状物を液体から分離
する。遠心分離ボウルの内部には、複数の截頭円錐形コ
ーンが設けられている。これらのコーンは、積み重ねら
れたアレイをなして配置されており、分離効率を高める
ように小さな間隔をおいて配置されている。流入する液
体流は、一対の流体（この流体は、代表的にはオイルで
ある。）入口を通って、中央チューブから流出し、そこ
からコーンの積み重ねられたアレイ内に配向される。一
実施例では、遠心分離ボウルの内面に設けられたリブに
関連して、トッププレートがこの流れを加速し、積み重
ねられたアレイの上部分に向ける。米国特許第５，６３
７，２１７号の発明の別の実施例では、積み重ねられた
アレイを使い捨て型のサブアッセンブリの部品として構
成する。各実施例において、隣接したコーン間に形成さ
れたチャンネルを流れが通過するとき、粒子の分離が起
こる。これは、液体が下方に接線方向流れノズルに流れ
続けるためである。

【０００３】この従来の特許には、使い捨てサブアッセ
ンブリが開示されているけれども、このサブアッセンブ
リは、ロータトップシェル即ち米国特許第５，６３７，
２１７号で永久的遠心分離ボウル１９７と呼ばれている
手段も、ロータボトムシェル即ち米国特許第５，６３
７，２１７号でベース１９８と呼ばれている手段も含ん
でいない。従って、サブアッセンブリ１８６（米国特許
第５，６３７，２１７号でこの参照番号が附してある）
を実際に処分するためには、サブアッセンブリをロータ
シェル内から分解しなければならない。これと対照的
に、本発明では、コーンスタックサブアッセンブリ全体
と、上支承体と、ハブと、ロータシェルの全てが、単一
の使い捨て式のユニットに組み込まれている。

【０００４】米国特許第５，６３７，２１７号に基づく
初期の製品は、使い捨て式ではない金属製ロータアッセ
ンブリと、使い捨て式の内部コーンスタックカプセルを
使用していた。これらの初期の製品は、高性能で、最終
使用者が担うライフサイクルコスト（ｌｉｆｅ ｃｙｃ
ｌｅ ｃｏｓｔ）が小さいけれども、改善の余地があ
り、本発明はこの改善を目的とする。本発明が解決した
これらの改善の余地には、以下の事項が含まれる。１．
アルミニウムダイキャストロータ、機械加工で形成した
スチール製ハブ、押し込んだジャーナルベアリング、機
械加工によって形成した二つのノズルジェット、コーン
スタックサブアッセンブリ即ちカプセル、深絞りによっ
て形成したスチール製ロータシェル、Ｏ−リングシー
ル、及びこれらの全てを保持するための機械加工によっ
て形成された大きな「ナット」を含む、遠心分離ロータ
アッセンブリの初期費用が高いことが含まれる。この設
計は、遠心分離器（及びエンジン）の初期費用がライフ
サイクルコスト程には重要でないような、排気量が１９
リットル以上の大型エンジンについて最もよく適してい
る。更に、ロータが大きく、これらのエンジンの生産容
積（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ）が低いため
に、金属製構成要素及び対応する製造プロセスが使用さ
れる。２．保守が困難で、時間を要するということ。コ
ーンスタックカプセルを取り外すためには、遠心分離ロ
ータを分解しなければならない。これは、コーンスタッ
クサブアッセンブリ及び蓄積したスラッジが封入されて
いるにも拘わらず、比較的汚い仕事である。使い捨て式
のロータ設計では、ロータ全体をシャフトから持ち上げ
て外し、廃棄し、新たな遠心分離ロータアッセンブリと
交換するだけである。

【０００５】本発明の使い捨て式の遠心分離ロータ設計
は、ロータサブアッセンブリの初期費用を約７５％だけ
減少させる（従来設計の比較的大きなロータについて、
２５ドルを６ドル減らす）ことによって、及び、仕事を
手早く且つ手を汚さずに行うことができるようにするこ
とによって、上掲の問題点に対する必要な改良を提供す
る。本明細書中に記載した本発明の開示の大部分は、分
離効率を高めるためにコーンスタックサブアッセンブリ
を使用する実施例に関するが、低価格の実施例も開示し
てある。

【０００６】本発明のロータシェルの成形プラスチック
とプラスチック溶接設計とを、コーンスタックサブアッ
センブリと組み合わせることにより、オールメタル設計
と比較して分離性能を改善する。更に、本発明は、焼却
可能な製品を提供する。これは、欧州市場において重要
である。本発明のロータシェルは、更に、型成形により
提供される一体化によって、部品の数を、金属型押し設
計と比較して少くすることによる設計上の改良を提供す
る。本発明は、主として、排気量が１９リットル以下の
ディーゼルエンジンの潤滑システムの用途用である。本
発明は、機械流体の浄化といった産業的用途の液圧シス
テムや、高容量で高効率のバイパス分離器が所望の何ら
かの加圧液体システムにも適用できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、改良された自己駆動型の遠心分離ロータアッセンブ
リを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】循環している流体から不
要な成分を分離するための本発明の一実施例による使い
捨て式の自己駆動型の遠心分離ロータアッセンブリは、
第１ロータシェル部分と、中空内部を画成するように第
１ロータシェル部分に接合された第２ロータシェル部分
と、第２ロータシェル部分に隣接して中空内部内に位置
決めされた支持ハブと、第１ロータシェル部分に隣接し
て中空内部内に位置決めされた、支承／整合スプール
と、隣接した分離コーン間に流れ間隔を有する、整合し
たスタックをなすように配置された、複数の個々の分離
コーンを含む、コーンスタックサブアッセンブリとを有
する。コーンスタックサブアッセンブリは、支持ハブと
支承／整合スプールとの間で、中空内部内に位置決めさ
れている。

【０００９】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。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の原理の理解を促す目的
で、添付図面に示した実施例を参照し、これを特定の用
語を使用して説明する。それにも拘わらず、これによっ
て、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、例
示の装置の変形及び変更、そして、ここに例示した本発
明の原理の別の用途は、本発明が属する分野の当業者が
容易に想到可能であると考えられるということは理解さ
れよう。

【００１１】図１、図２、図３、及び図４を参照する
と、これらの図には、使い捨て式の自己駆動型のコーン
スタック遠心分離アッセンブリ２０が示してある。この
アッセンブリは、コーンスタックサブアッセンブリ２１
を一つの構成要素として数に入れて、５個のプラスチッ
ク製射出成形構成要素を含む。残りの構成要素には、ロ
ータトップシェル２２と、ロータボトムシェル２３と、
トップ支承／整合スプール２４と、ハブ２５とが含まれ
る。ロータトップシェル２２及びロータボトムシェル２
３は、シェル２２の環状下縁部２６及びシェル２３の環
状上縁部２７のところで「ＥＭＡボンド」溶接によって
互いに接合され、一体のシェルとなる。ＥＭＡボンドの
材料及び技術は、ニュージャージー州ノーウッドのウォ
ルナット通り４９のアッシュランド化学社のＥＭＡボン
ドシステムによって提供される。

【００１２】図３は、コーンスタックサブアッセンブリ
２１を有さない本発明を示す。全ての他の構成要素は事
実上は同一であるが、単に個々のコーン７１が取り外さ
れ、本発明の低価格態様を形成する。図３の実施例は、
残りの構成要素に関し、図１、図２、図３、図４の実施
例について説明したものと同様に機能する。唯一の相違
点は、コーンスタックサブアッセンブリ２１が存在しな
いことである。図３のロータトップシェル２２と、ロー
タボトムシェル２３と、トップ支承／整合スプール２４
と、ハブ２５とを、図１、図２、図３、図４の対応する
構成要素と実際上同様に保持することによって、最終組
み立て時に二つのロータシェルを互いに溶接する前に、
コーンスタックサブアッセンブリを任意に加えることが
可能になり、又は、省略することができる。

【００１３】ロータトップシェル２２を、図５、図６、
図７に示す。このロータトップシェルは、ロータボトム
シェル２３に溶接したときに存在する所定範囲の内部圧
力を取り扱うに際し、この取り扱いに適したスラッジ収
容ベッセルを提供するように作られ、且つ、構成されて
いる。トップシェル２２は、等間隔に配置された６枚の
一体の加速ベーン３１を備え、これらのベーンは、各コ
ーンに位置決めされた入口孔に液体を向ける半径方向流
れチャンネルを構成する。ベーンは、外壁３２の内面と
一体成形されている。

【００１４】６枚のベーン３１は液体に加速度を加え、
これによって、回転している遠心分離ロータアッセンブ
リ２０に関して液体が「スリップ」しないようにするた
めに使用される。ベーン３１の各々は軸線方向縁部３３
を含み、この縁部は、約４５°で半径方向外方に延びる
縁部３４に続く。６個の４５°ベーン縁部の組は、コー
ンスタックサブアッセンブリ２１の上面と適正に係合す
るように作られ且つ構成されている。外壁３２は、円形
の下縁部２６と同心の円筒形開口部３５ａを画成する円
筒形スリーブ３５を画成する。下縁部２６及び上縁部２
７は、対応する二つのシェル部分を互いに誘導溶接する
ため、「さねはぎ（舌部材と溝）」の関係で協働するよ
うに構成されている。トップシェル２２が舌部分を提供
し、ボトムシェル２３が溝部分を提供する。好ましい溶
接技術は、ＥＭＡボンド（ＥＭＡボンド（ＥＭＡ Ｂｏ
ｎｄ）は登録商標である）として周知の技術を使用する
けれども、別の溶接−接合技術が考えられる。例えば、
スピン溶接又は超音波溶接によって二つのシェル部分を
互いに接合し、コーンスタックサブアッセンブリ２１を
収容する一体のシェルにすることができる。

【００１５】ロータボトムシェル２３が、図８、図９、
図１０、図１１Ａ、図１１Ｂに示されている。ロータボ
トムシェル２３は、ロータトップシェル２２に溶接した
ときに存在する所定範囲の内部圧力を取り扱うのに適し
た、スラッジ収容ベッセルを提供するように作られ且つ
構成されている。ボトムシェル２３の下部分３７には、
ジェット速度（及びロータ角速度）を最大にするための
オーバーサイズの「逃がし」領域２３ａを有する、一体
成形ノズルジェット３８及び３９が設けられている。円
筒形中空スリーブ４２は、環状上縁部２７と同心であ
り、ノズルジェット３８及び３９間の対称中心に配置さ
れている。スリーブ４２は、逃がし領域２３ａが画成す
る表面を越えて延在する短い延長部４２ａを含む。スリ
ーブ４２は、更に、ロータボトムシェル２３の中空内部
内に延在する比較的長い延長部４２ｂを含む。一旦、二
つのロータ部分が互いに溶接されると、スリーブ４２は
開口部３５ａと同心である。

【００１６】環状リング状内壁４０は、ハブ２５の環状
壁４１の外径用の噛み合い係合表面を提供する（図１２
乃至図１５参照）。壁４０及び４１は、密封界面を形成
するため、互いに同心に入れ子を成して嵌合し、コーン
スタックを迂回する液体流を消滅させる。密封界面は、
プラスチック壁４０と４１との間を締まり嵌めするこ
と、又は、これらの壁を互いに溶接することのいずれか
によって形成することができる。上縁部２７は、下縁部
２６との「さねはぎ」による連結の協働部分を提供する
受け入れ溝２７ａを備えるように構成されている。

【００１７】ロータボトムシェル２３の別の特徴は、下
面４５の部分として成形された螺旋状の「Ｖ」字形傾斜
部４４が設けられていることである。この傾斜部４４
は、液体流を二つのノズルジェット３８及び３９に向か
って滑らかに案内し、空気及び飛沫（又はスプレー）が
ロータ外部に作用する抗力を最少にし、流体圧力に耐え
る強固な構造形体を提供する。

【００１８】ハブ２５を図１２、図１３、図１４、及び
図１５に示す。このハブは、円錐形ベース４８及び一体
のチューブ４９を備えて形成されている。チューブ４９
は、円筒形第１チューブ部分５０がベース４８の一方の
側部から外方に延び、且つ、円筒形の第２チューブ部分
５１がベース４８の逆の側部から延びるように、円錐形
ベースを通って延在する。ベース４８の最外縁部５２に
は、環状垂直壁４１が配置されている。第２チューブ部
分５１は、図１に示すように、スリーブ４２に嵌合して
いる。

【００１９】第１チューブ部分５０は実質的に円筒形状
を成し、コーンスタックサブアッセンブリ２１の中央に
軸線方向上方に延びている。第１チューブ部分５０の外
径表面５０ａには、軸線方向に延在する２つの半径方向
突出部５３及び５４が設けられ、これらの突出部は、コ
ーンスタックサブアッセンブリの各コーンの内径ノッチ
に嵌合する整合キーとして作用する。

【００２０】各突出部５３及び５４の上面又は上縁部に
は、凹状の（窪んだ）ノッチ５８が設けられ、これらの
ノッチは、支承／整合スプール２４の各フィンガのチッ
プに設けられた協働突出部に嵌合する。支承／整合スプ
ール２４は図１８乃至図２１に示されており、以下、こ
れを説明する。上文中に説明したように、スプール２４
は、等間隔に配置された６個の垂下フィンガを有し、こ
れらのフィンガの各々の先端には、凸状の突出部が設け
られている。各凸状突出部の大きさ及び形状は、各ノッ
チ５８（１８０°離間して全部で２個設けられている）
と適合し、１８０°離間された任意の２個の突出部が２
個の（窪んだ）ノッチ５８内に下方に嵌合するように構
成されている。この相互嵌着は、支承／整合スプール２
４とハブ２５との間に噛み合い関係を形成するように設
計されている。更に、これにより、コーンが消滅した場
合や、許容差を以て積み重ねる上での問題点によりコー
ンスタックが「緩んでいる」場合においても、コーンス
タックサブアッセンブリ２１全体が接線方向に適正に整
合する。

【００２１】第２チューブ部分５１の内径表面５９は、
遠心分離器のシャフトに回転用ジャーナルベアリング表
面を提供する。理解されるように、第２チューブ部分５
１は実質的に円筒形である。設計のこの部分についての
一つの態様は、金属製ブッシュを受け入れるために、こ
の内径表面を使用することである。この態様を選択した
場合には、直径の大きさをリーマー加工によって適正寸
法に拡げることができる。しかしながら、欧州市場用に
アッセンブリ全体を焼却可能にするため、オールプラス
チック構造が好ましい。

【００２２】ハブ２５の円錐形ベース（即ちスカート）
４８は、コーンスタックサブアッセンブリ用の軸線方向
支持面を提供し、コーンスタックサブアッセンブリ２１
からの流出流用の出口孔６０が成形時に形成されてい
る。各コーンは、等間隔に配置された６個の窪んだノッ
チが設けられた内径縁部を有する。６個のノッチのうち
の１８０°離間された２個のノッチを使用して、各コー
ンを最初の２つの部分５０上に整合させるとき、残りの
４個のノッチは、利用可能な流路を提供する。出口孔６
０は、等間隔に配置された円形パターン（全部で１６
個）をなして配置されており、コーンノッチの下に配置
されている。

【００２３】円錐形ベース４８の下側は、等間隔で配置
され、且つ、隣接した出口孔６０からなる各対間に配置
された、１６個の半径方向ウェブ６１によって強化され
ている。各ウェブ６１は、図１４に示すように、対応す
る二つの出口孔６０間の中央に配置されている。各ウェ
ブ及び円錐形ベースの一体の部品としての各ウェブ、及
び、その一体の構造の全体としての湾曲、幾何学的形
状、及び形体を、図１１に示す。ベース４８の下側に設
けられた半径方向ウェブ６１は、持続的作動中に高温環
境で「コーン側部」と円錐形表面のロータベース側部と
の間に発生する圧力勾配によるベース４８の長期に亘る
クリープを減少させるのを助ける。

【００２４】図１２に示すように、第２チューブ部分５
１は、第２チューブ部分の内径並びに外径の大きさを小
さくするオフセット押縁即ち肩部６２を含む。効果的に
は、この肩部６２は、第２チューブ部分が第１の大区分
６５及び第２の小区分６６を有するということを意味す
る。ウェブは、両区分６５及び６６、及び肩部６２に一
体に接合されているように形成されている。反対端で
は、各ウェブの外部分は円錐形ベース４８の内側表面６
７と一体である。第１チューブ部分５０及び第２チュー
ブ部分５１と一体のベース４８の上面は、実際には、第
１チューブ部分５０と第２チューブ部分５１との間に分
離線を画成する。

【００２５】図１６、図１７、図１８を参照すると、こ
れらの図には、コーンスタックサブアッセンブリを構成
する個々のコーン７１の一つが示してある。好ましい実
施例では、コーンスタックサブアッセンブリ２１を形成
するため、全部で２８個のコーン７１が整合し且つ互い
に積み重ねられている。しかしながら、コーンスタック
サブアッセンブリについて、実際上任意の数のコーンを
使用することが可能であり、コーンの数は、遠心分離器
の大きさ、流体の種類、及び、所望の分離効率によって
決定される。各コーン７１は、１９９７年６月１０日に
ハーマン等に賦与された米国特許第５，６３７，２１７
号に記載され且つ例示されたコーンと実際上同様の方法
で作られ且つ構成されている。

【００２６】各コーン７１は、截頭円錐形本体７２と、
上シェルフ７３と、本体７２及びシェルフ７３の内面に
形成され、等間隔で配置された、６個のベーン７４とを
含む、截頭円錐形の薄壁プラスチック部材である。各コ
ーン７１の外面７５は、全体に亘って実質的に滑らかで
あるが、内面７６には、隣接したコーン７１間のコーン
−コーン間隔を正確に、且つ、均等に維持するのを補助
する、複数の突出部７７が６個のベーン７４の他に設け
られている。本体７２には、等間隔に配置された６個の
開口部７８が配置されており、これらの開口部は、コー
ンスタックサブアッセンブリ２１の隣接したコーン７１
間にオイルを流すための流入経路を提供する。各開口部
７８は、６個のベーン７４のうちの異なる対応する一つ
のベーンと隣接して位置決めされている。

【００２７】各コーン７１の上シェルフ７３の中央に
は、同心の孔８２が画成されており、６個のベーン７４
と周方向で整合した等間隔に配置された６個のＶ字形溝
８３が、孔８２を半径方向に延在する方向で包囲してい
る。１つのコーンの溝８３が隣接したコーンのベーンの
上部分を受け入れ、これにより、コーンスタックサブア
ッセンブリ２１の全てのコーン７１について、適正な周
方向整合を制御する。孔８２は、全体として円形の縁部
８４を有し、この縁部は６個の部分円形拡大開口部８５
によって変形されている。開口部８５は等間隔に配置さ
れ、隣接したベーン７４間の（周方向）中央に位置決め
されている。隣接した開口部８５間に配置された縁部分
８６は、第１チューブ部分５０の外径に合わせて、大き
さがぴったりと定められた直径を有する同じ部分円形縁
部の部分である。縁部分８６が第１チューブ部分５０に
嵌合し、開口部８５で拡大されているため、孔８２を通
るオイルの流出流が開口部８５を通って流れるように制
限されるということを意味する。コーンスタックサブア
ッセンブリ２１からの流出オイル流は、このように、第
１チューブ部分５０の外径に沿った６個の等間隔に配置
された流路をなして配置される。

【００２８】ベーン７４の各々は、２つの部分８９及び
９０で形成される。側方部分８９は均等な厚さを有し、
丸味を帯びた隅部９１から本体７２の内側面に沿って環
状縁部９２まで下方に延在する。各ベーン７４の各上部
分９０は、下側に位置し、周方向で中心決めされた、対
応するＶ字形溝８３上に着座する。部分９０は、隣接し
たコーン７１に設けられた対応するＶ字形溝８３に入り
込むリブとして機能する。溝とリブが噛み合うこの特徴
により、コーンスタックサブアッセンブリ２１の位置合
わせを迅速に行うことができる。コーン７１を組み立て
て整合し、コーンスタックサブアッセンブリ２１にする
ことは、好ましくは、先ず最初に、「キー」特徴を全く
備えていないマンドレル又は同様のチューブ状の物体上
に選択されたコーン７１を一緒に積み重ねることによっ
て行われる。この別体のマンドレル上でのコーン７１の
整合工程は、上ベーン部分９０がＶ字形溝８３に嵌合す
ることによって、全てのコーンが所定位置にノッチ止め
されるまでトップコーン即ち最も上にあるコーン７１を
回転させるだけで行われる。一旦、コーンスタックサブ
アッセンブリ２１全体がこの方法で組み立てられ、整合
された後に、マンドレルからサブアッセンブリとして取
り外し、ハブ２５に配置する。このようにして、整合キ
ーとして作用する半径方向突出部５３及び５４を、コー
ンスタックサブアッセンブリ２１の各コーンの内径ノッ
チと整合させる。

【００２９】支承／整合スプール２４が、図１９、図２
０、図２１、図２２に示されている。このスプールは、
遠心分離シャフト上で使い捨て式の遠心分離ロータアッ
センブリ２０を回転させるように作られ、且つ、構成さ
れている。これは、実際には、円筒形の形態を備えた上
チューブ部分９６の内径９５であり、実質的に円筒形の
外壁９８を含む本体部分９７と同心である。ジャーナル
支承面を提供するため、部分９６の内径９５に金属製ブ
ッシュを押し込むことができるということもまた考えら
れる。選択された金属製ブッシュの大きさに応じて内径
９５を、プレス嵌めを行う上で適正な寸法までリーマー
加工する必要がある。しかしながら、アッセンブリ全体
を焼却可能にするため、金属製ブッシュは使用されず、
及びかくして好ましい実施例はオールプラスチック構造
である。図１乃至図７に示すように、スプール２４はロ
ータトップシェル２２に組み込まれる。詳細には、上チ
ューブ部分９６が円筒形開口部３５に嵌まる。

【００３０】円筒形外壁９８と内径９５との間の本体部
分９７の領域には、等間隔に配置され且つ一体成形され
た８個の半径方向リブ９９が設けられている。対をな
し、隣接した、半径方向リブ９９の各々の間には、流れ
開口部１００が配置されている。等間隔に配置された全
部で８個の流れ開口部１００が設けられている。半径方
向リブ９９は、スリーブ３５の環状下縁部に当接し、流
れ開口部１００は、ハブ２５の内部と、特定的には、第
１及び第２のチューブ部分５０及び５１とに、流れ連通
している。スプール２４とロータトップシェル２２の間
の当接係合は、開口部１００と協働して、ハブから遠心
分離ロータアッセンブリ２０の加速ベーン領域内への半
径方向流れ通路を形成する。上チューブ部分９６を開口
部３５ａに挿入することにより、コーンスタックサブア
ッセンブリ２１と同心に整合する。

【００３１】外壁９８の下縁部から、等間隔に配置され
た６個の一体成形されたフィンガ１０１が軸線方向にチ
ューブ部分９６から遠ざかる方向に延びている。各フィ
ンガ１０１の先端（下）縁部１０２には、各突出部５３
及び５４の凹状の（窪んだ）ノッチ５８内に嵌まるよう
に構成された凸状の突出部１０３が設けられている。

【００３２】更に、各フィンガ１０１は、孔８２の円形
縁部８４に配置された流れ開口部８５と対応する形状及
び幾何学的形状を有する。フィンガがコーンスタックサ
ブアッセンブリ２１のトップコーン即ち最も上にあるコ
ーン７１の流れ開口部８５に嵌入すると、トップコーン
の流れ開口部８５が塞がれた状態で閉鎖される。これら
の流れ開口部を塞いで閉鎖することによって、好ましい
実施例の設計は、コーンスタックサブアッセンブリの全
流バイパス（ｔｏｔａｌ ｆｌｏｗ ｂｙｐａｓｓ）を
阻止する。各フィンガ１０１の内面は第１チューブ部分
５０の外径と係合し、これによってハブ２５をロータト
ップシェル２２と適正に同心に整合した状態に保持す
る。

【００３３】型成形されたフィンガが、トップコーンの
みでなく、多くのコーン７１を通って延びているため、
凹所をなす小さな溝１０６が、各フィンガの半径方向外
面に形成されている。これらの溝１０６により、これら
の他のコーンを通る流れを生じさせることができる。溝
１０６がない場合には、「係合した」コーンは、流れに
対し、出口のない端部を提供し、コーンが分離作業に対
して何等価値のないものになってしまう。

【００３４】使い捨て式の遠心分離アッセンブリ２０の
製造及び組み立てを、個々のコーン７１の射出成形から
始めて説明し且つ例示した。上文中に説明したように、
本発明で使用するコーン７１の各々のスタイルは、米国
特許第５，６３７，２１７号に詳述されたコーンのスタ
イルと実際上同じである。上文中に説明したように、遠
心分離コーンのこのスタイルは、自己整合性を備えてお
り、隣接したコーン間に適正な軸線方向間隔を自動的に
形成するように設計されている。Ｖ字形溝及びＶ字形リ
ブが嵌合することにより、全てのコーンが所定位置に
「かちっ」と嵌まる（ｃｌｉｃｋ ｉｎ）まで、トップ
コーンを回転させるだけでコーンを互いに重ねることが
できる。

【００３５】本発明の好ましい実施例のオールプラスチ
ック構造により、アッセンブリ２０は、汚れ易く、複雑
な分解を必要とせずに、何等かの金属製部品を除外する
か或いは回収する必要なしに、廃棄によって全体を処分
することができ、また、焼却することができる。

【００３６】本発明を、添付図面と以上の説明とによっ
て例示し、且つ、詳細に説明したが、これは例示であっ
て特徴を限定するものではなく、単なる好ましい実施例
が示され、且つ、説明されたと理解されるべきであり、
本発明の精神に含まれる全ての変形及び変更が保護され
ると理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の代表的な実施例による使い捨て自己
駆動型の遠心分離アッセンブリの斜視図である。

【図２】 図１の遠心分離アッセンブリの全体の第１切
断平面での正面断面図である。

【図３】 本発明による変形例の遠心分離アッセンブリ
の全体の正面断面図である。

【図４】 図１の遠心分離アッセンブリの全体の第２切
断平面での正面断面図である。

【図５】 図１の遠心分離アッセンブリの一構成要素を
構成するロータトップシェルの斜視図である。

【図６】 図５のロータトップシェルの底面図である。

【図７】 図５のロータトップシェルの全体の、図５の
６−６線に沿った正面断面図である。

【図８】 図１の遠心分離アッセンブリの一構成要素を
構成するロータボトムシェルの斜視図である。

【図９】 図８のロータボトムシェルの正面図である。

【図１０】 図８のロータボトムシェルの底面図であ
る。

【図１１】 図１１Ａは、図１０の１０−１０線に沿っ
た図８のロータボトムシェルの全体の正面断面図であ
り、図１１Ｂは、図８のロータボトムシェルの全体の正
面断面図である。

【図１２】 図１の遠心分離アッセンブリの一構成要素
を構成するハブの斜視図である。

【図１３】 図１２のハブの正面図である。

【図１４】 図１２のハブの平面図である。

【図１５】 図１２のハブの底面図である。

【図１６】 図１の遠心分離アッセンブリの一構成要素
を構成するコーンスタックサブアッセンブリの部品を構
成するコーンの正面図である。

【図１７】 図１６のコーンの平面図である。

【図１８】 図１６の１７−１７線に沿った図１６のコ
ーンの全体の正面断面図である。

【図１９】 図１の遠心分離アッセンブリの一構成要素
を構成する支承／整合スプールの斜視図である。

【図２０】 図１９の支承／整合スプールの正面図であ
る。

【図２１】 図１９の支承／整合スプールの平面図であ
る。

【図２２】 図１９の支承／整合スプールの全体の正面
図である。

【符号の説明】

２０ コーンスタック遠心分離アッセンブリ ２１ コーンスタックサブアッセンブリ ２２ トップシェル ２３ ロータボト
ムシェル ２４ トップ支承／整合スプール ２５ ハブ ２６ 環状下縁部 ２７ 環状上縁部 ３１ 加速ベーン ７１ コーン

───────────────────────────────────────────────────── 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. (72)発明者 イスマイル・バグシ アメリカ合衆国テネシー州38506，クック ビル，オールド・ウォールトン・ロード 3012 (72)発明者 バイロン・エイ・パルデュ アメリカ合衆国テネシー州38506，クック ビル，クレイブルック・ドライブ 3344 (72)発明者 マイク・コンラッド アメリカ合衆国オハイオ州45840，フィン ドレー，サウス・ブランチャード・ストリ ート 1101 (72)発明者 マイク・ヨースト アメリカ合衆国オハイオ州44883，ティフ ィン，サウス・カウンティ・ロード ７ 3206 (72)発明者 リチャード・イェンセン アメリカ合衆国テネシー州38506，クック ビル，バレー・フォージ・ロード 695

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環する流体から不要成分を分離するた
   めの、使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータアッセ
   ンブリにおいて、 第１ロータシェル部分と、 前記第１ロータシェル部分に接合されて中空内部を画成
   する、第２ロータシェル部分と、 前記第２ロータシェル部分に組み込まれ、前記中空内部
   に延在する、支持ハブと、 前記第１ロータシェル部分に組み込まれ、前記中空内部
   に延在する、支承／整合スプールと、 コーンスタックサブアッセンブリであって、前記コーン
   スタックサブアッセンブリは、隣接するコーン間に流れ
   間隔を有する整合したスタックを成すように配置され
   た、複数の独立した分離コーンを含み、前記コーンスタ
   ックサブアッセンブリは、前記中空内部に位置決めさ
   れ、前記支持ハブと前記支承／整合スプールとの間に協
   働するように組み立てられている、前記コーンスタック
   サブアッセンブリと、 を有する、使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータア
   ッセンブリ。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のロータシェル部分
   は、プラスチック材料を射出成形して形成されている、
   請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロ
   ータアッセンブリ。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２のロータシェル部分
   は、互いに溶接されて一体に組み合わせられている、請
   求項２に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロー
   タアッセンブリ。
4. 【請求項４】 前記第１ロータシェル部分は、実質的に
   円筒形の開口部を画成し、前記支承／整合スプールは、
   前記実質的に円筒形の開口部に嵌着される上チューブ部
   分を含む、請求項３に記載の使い捨て式の自己駆動型遠
   心分離機ロータアッセンブリ。
5. 【請求項５】 前記第２ロータシェル部分は、実質的に
   円筒形のスリーブを画成し、前記支持ハブは、前記実質
   的に円筒形のスリーブに嵌着する実質的に円筒形のチュ
   ーブ部分を含む、請求項４に記載の使い捨て式の自己駆
   動型遠心分離機ロータアッセンブリ。
6. 【請求項６】 前記実質的に円筒形の開口部は、前記実
   質的に円筒形のスリーブと実質的に同心である、請求項
   ５に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータア
   ッセンブリ。
7. 【請求項７】 前記コーンスタックサブアッセンブリの
   各コーンは、対応する中央孔を画成する、請求項６に記
   載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータアッセン
   ブリ。
8. 【請求項８】 前記支持ハブは、前記コーンスタックサ
   ブアッセンブリの各コーンの中央孔を通って延びるコー
   ンチューブ部分を含む、請求項７に記載の使い捨て式の
   自己駆動型遠心分離機ロータアッセンブリ。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２のロータシェル部分
   は、互いに溶接されて一体の組み合わせになっている、
   請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロ
   ータアッセンブリ。
10. 【請求項１０】 前記第１ロータシェル部分は、実質的
    に円筒形の開口部を画成し、前記支承／整合スプール
    は、前記実質的に円筒形の開口部に嵌着する上チューブ
    部分を含む、請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型
    遠心分離機ロータアッセンブリ。
11. 【請求項１１】 前記第２ロータシェル部分は、実質的
    に円筒形のスリーブを画成し、前記支持ハブは、前記実
    質的に円筒形のスリーブに嵌着する実質的に円筒形のチ
    ューブ部分を含む、請求項１０に記載の使い捨て式の自
    己駆動型遠心分離機ロータアッセンブリ。
12. 【請求項１２】 前記コーンスタックサブアッセンブリ
    の各コーンは、対応する中央孔を画成する、請求項１に
    記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータアッセ
    ンブリ。
13. 【請求項１３】 前記支持ハブは、前記コーンスタック
    サブアッセンブリの各コーンの中央孔を通って延びるコ
    ーンチューブ部分を含む、請求項１２に記載の使い捨て
    式の自己駆動型遠心分離機ロータアッセンブリ。
14. 【請求項１４】 前記第１ロータシェル部分、前記第２
    ロータシェル部分、前記支持ハブ、前記支承／整合スプ
    ール、及び前記コーンスタックサブアッセンブリの個々
    の分離コーンは、それぞれ、プラスチック材料から射出
    成形されている、請求項１に記載の使い捨て式の自己駆
    動型遠心分離機ロータアッセンブリ。
15. 【請求項１５】 通過する流体から粒状物を分離するた
    めの遠心分離器用の使い捨てロータアッセンブリにおい
    て、 第１及び第２のシャフト孔を有し、且つ、中空内部を画
    成するように作られ、構成された、ロータシェルと、 前記中空内部に位置決めされ、前記第１シャフト孔に組
    み込まれた、支持ハブと、 前記中空内部に位置決めされ、前記第２シャフト孔に組
    み込まれた、支承／整合スプールと、 複数の遠心分離コーンであって、隣接した遠心分離コー
    ン間に実質的に均等な軸線方向空間を有する軸線方向ス
    タックをなして配置され、前記遠心分離コーンの前記軸
    線方向スタックは、前記ロータシェルの中空内部に位置
    決めされた、複数の遠心分離コーンと、 を含む、遠心分離器用の使い捨てロータアッセンブリ。
16. 【請求項１６】 前記ロータシェルと、前記支持ハブ
    と、前記支承／整合スプールと、前記複数の遠心分離コ
    ーンとは、それぞれ、プラスチック材料から射出成形さ
    れた、請求項１５に記載の使い捨てロータアッセンブ
    リ。
17. 【請求項１７】 前記コーンスタックサブアッセンブリ
    の各コーンは、対応する中央孔を画成する、請求項１６
    に記載の使い捨てロータアッセンブリ。
18. 【請求項１８】 前記支持ハブは、前記コーンスタック
    サブアッセンブリの各コーンの中央孔を通って延在する
    コーンチューブ部分を含む、請求項１７に記載の使い捨
    てロータアッセンブリ。
19. 【請求項１９】 循環流体から不要成分を分離するため
    の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータアッセンブ
    リにおいて、 第１ロータシェル部分と、 前記第１ロータシェル部分に接合され、中空内部を画成
    する、第２ロータシェル部分と、 前記第２ロータシェル部分に組み込まれ、前記中空内部
    に延在する、支持ハブと、 前記第１ロータシェル部分に組み込まれ、前記中空内部
    に延在する、支承／整合スプールと、 を含む、使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータアッ
    センブリ。
20. 【請求項２０】 前記第１及び第２のロータシェル部分
    は、互いに溶接されて一体に組み合わせられた、請求項
    １９に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロータ
    アッセンブリ。
21. 【請求項２１】 前記第１ロータシェル部分は、実質的
    に円筒形の開口部を画成し、前記支承／整合スプール
    は、前記実質的に円筒形の開口部に嵌着する上チューブ
    部分を含む、請求項２０に記載の使い捨て式の自己駆動
    型遠心分離機ロータアッセンブリ。
22. 【請求項２２】 前記第２ロータシェル部分は、実質的
    に円筒形のスリーブを画成し、前記支持ハブは、前記実
    質的に円筒形のスリーブに嵌着する実質的に円筒形のチ
    ューブ部分を含む、請求項２１に記載の使い捨て式の自
    己駆動型遠心分離機ロータアッセンブリ。
23. 【請求項２３】 前記実質的に円筒形の開口部は、前記
    実質的に円筒形のスリーブと実質的に同心である、請求
    項２２に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機ロー
    タアッセンブリ。