JP2002224589A - 螺旋形翼を備えた遠心分離器モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環する液体から粒状物を分離する自動推進
式遠心分離器を提供する。 【解決手段】 この遠心分離器は、自動推進力を発生す
るための一対の接線方向ジェットノズル（３４）を有す
る。ベース（２９）には、中空内部空間を画成する遠心
分離器シェル（２８）が連結され、使い捨てライナが遠
心分離器シェル内に位置決めされている。中空ロータハ
ブ（２２）がベース（２９）に組み付けられ、中空内部
空間を通って延在する。支持プレート（３３）が中空内
部空間内に位置決めされ、ロータハブ（２２）と協働し
て環状流れ出口を画成する。中空内部空間には、ロータ
ハブ（２２）の周囲に延在するようにユニタリー分離翼
モジュール（２１）が配置される。分離翼モジュール
（２１）は、軸線方向に延在し、かつ、間隔が隔てられ
た、複数の分離翼を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願は、２０００年４月４日
に出願された「翼モジュールを持つ自動推進式遠心分離
器」という標題の現在継続中の米国特許出願第０９／５
４２，７２３号の一部継続出願である。

【０００２】本発明は、全体として、遠心力場を使用す
ることによって、流れている液体からの粒状物の連続的
分離に関する。更に詳細には、本発明は、螺旋プレート
又は翼を、遠心分離ボウル内で、螺旋形翼を自動推進回
転するための適当な推進装置と協働して使用することに
関する。

【０００３】

【従来の技術】本発明の一実施例では、推進装置は、ジ
ェットノズルを使用することを含む。本発明の他の実施
例では、螺旋形翼の特定の形状及び型式を変更する。こ
れには平プレートの実施例が含まれる。更に、これらの
他の実施例では、協働する構成要素の型式を変更し、こ
れによって様々な最終的アッセンブリ実施例を提供す
る。

【０００４】本発明の好ましい実施例での螺旋形翼の使
用は、流れている液体から粒状物を分離する上での基礎
としてコーンスタックサブアッセンブリを使用する従来
技術に対する設計変更であるため、このコーンスタック
技術を再検討することは、本発明と従来技術との間の相
違及び本発明が提供する利点を理解する上で役立つ。

【０００５】１９９６年１１月１９日にヘルマン等に賦
与された米国特許第５，５７５，９１２号には、循環す
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
離器が開示されている。この遠心分離器の設計は、液体
流れチャンバを画成するようにベースプレートと組み合
わせて構成される中空で全体に円筒形の遠心分離ボウル
を含む。中空中央チューブがベースプレートを通って遠
心分離ボウルの中空内部内に軸線方向上方に延びてい
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おり、ベースプレー
トの両側に配置された一対の接線方向流れノズルを使用
して遠心分離器をカバー内で回転させ、粒子を液体から
分離させる。遠心分離器ボウルの内部には複数の截頭円
錐形コーンが設けられ、これらのコーンは、積み重ねア
レイをなすように配置されており、分離効率を高めるよ
うに密接して間隔が隔てられている。截頭円錐形コーン
の積み重ねアレイを遠心分離器ボウルの上部分と隣接し
て位置決めされたトッププレートとベースプレートの近
くに位置決めされたベースプレートとの間に挟む。来入
液体流れは一対のオイル入口を通って中央チューブを出
て、そこからトッププレートを通って流れる。トッププ
レートは、遠心分離器ボウルの内面に設けられたリブと
関連し、この流れを加速し、截頭円錐形コーンの積み重
ねアレイの上部分内に差し向ける。隣接したコーン間に
形成されたチャンネルを通って流れが半径方向内方に通
過する際に粒子の分離が生じる。コーンの内径に到達し
たとき、液体は接線方向流れノズルまで下方に流れ続け
る。

【０００６】１９９７年６月１０日にヘルマン等に賦与
された米国特許第５，６３７，２１７号は、米国特許第
５，５７５，９１２号に基づく一部継続出願である。米
国特許第５，６３７，２１７号には、循環する液体から
粒状物を分離するためのバイパス回路遠心分離器が開示
されている。この遠心分離器の構造は、液体流れチャン
バを画成するようにベースプレートと組み合わせて配置
される全体に円筒形の中空遠心分離器ボウルを含む。中
空中央チューブがベースプレートを通って遠心分離ボウ
ルの中空内部内に軸線方向上方に延びている。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おり、ベースプレートの両側に配
置された一対の接線方向流れノズルを使用して遠心分離
器をカバー内で回転させ、粒子を液体から分離させる。
遠心分離器ボウルの内部には複数の截頭円錐形コーンが
設けられ、これらのコーンは、積み重ねアレイをなすよ
うに配置されており、分離効率を高めるように密接して
間隔が隔てられている。来入液体流れは一対のオイル入
口を通って中央チューブを出て、そこからコーンの積み
重ねアレイ内に差し向けられる。一実施例では、トップ
プレートは、遠心分離器ボウルの内面に設けられたリブ
と関連し、この流れを加速し、積み重ねアレイの上部分
内に差し向ける。別の実施例では、積み重ねアレイは使
い捨てサブアッセンブリの部分として構成される。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、粒子の分離が生じる。これ
は、液体が下方に接線方向流れノズルまで流れ続けるた
めである。

【０００７】２０００年１月２５日にヘルマンに賦与さ
れた米国特許第６，０１７，３００号には、循環する液
体から粒状物を分離するためのコーンスタック遠心分離
器が開示されている。この遠心分離器の構造は、中空ロ
ータハブを持つように形成されており且つ軸線を中心と
して回転するように構成されたコーンスタックアッセン
ブリを含む。このコーンスタックアッセンブリは、ベー
スアッセンブリの中空ベースハブに取り付けられたシャ
フト中央チューブに取り付けられる。ベースアッセンブ
リは、液体入口、第１通路、及びこの第１通路に連結さ
れた第２通路を更に含む。液体入口は、第１通路によっ
て中空ベースハブに連結されている。コーンスタックア
ッセンブリの回転運動のため、ベアリング装置がロータ
ハブとシャフト中央チューブとの間に位置決めされてい
る。インパルスタービンホイールがロータハブに取り付
けられており、流れジェットノズルがタービンホイール
に差し向けられるように位置決めされている。流れジェ
ットノズルは、コーンスタックアッセンブリに回転運動
を与えるためにタービンホイールに液体の流れジェット
を差し向けるため、第２通路に連結されている。流れジ
ェットノズル用の液体は液体入口によってコーンスタッ
ク遠心分離器に進入する。更に、同じ液体入口が、コー
ンスタックアッセンブリを通して循環される液体を提供
する。

【０００８】２０００年２月１日にヘルマンに賦与され
た米国特許第６，０１９，７１７号は、米国特許第６，
０１７，３００号に基づく一部継続出願である。米国特
許第６，０１９，７１７号には、親特許の構造と同様の
構造が開示されているが、この構造は、入口乱流を減少
し、タービン効率を向上するために流れジェットノズル
に組み込まれたハニカム状挿入体を更に含む。

【０００９】米国特許第５，５７５，９１２号、米国特
許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３
００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号の発明が
提供する高い分離効率は、部分的には、コーン−コーン
隙間を横切る沈降距離が小さいことによる。本発明を考
えているとき、コーンスタックサブアッセンブリに代え
て軸線方向断面形状が一定の半径方向に延びる一連の螺
旋形翼又はプレートを使用することによって等価の効果
を得ることができるという理論的結論が得られた。本発
明の螺旋形翼は、以下に更に詳細に説明した本発明の実
施例の幾つかに説明したように、中央ハブ及びトッププ
レートに一体に接合されている。別の関連した実施例で
は、螺旋形翼はライナシェルにユニタリー構成要素とし
て一体に接合されている。好ましい実施例には、構成部
品のこれらの組み合わせを、構成要素が単一であるよう
にユニタリー−成形組み合わせとして記載してある。ト
ッププレートは、流出流を遠心分離器の中央部分から流
れ入口穴が配置されたトッププレートの周縁部分まで導
くように、シェルの内面に設けられた加速翼と関連して
作用する。トッププレートの外周と隣接して配置された
ディバイダーシールドは、流れが入口穴を迂回した後、
翼隙間間の外周を通って螺旋形翼モジュールに入ること
がないように機能する。流れがこのように移動すること
が許容された場合には、乱流及び或る程度の粒子再同伴
が起こる。これは粒子がこのゾーンに放出されるためで
ある。特定の実施例の各螺旋形翼の形体では、外静止ス
ラッジ収集ゾーンと、液体が流れて粒子の分離が生じる
隣接した螺旋形翼間の隙間との間での流体相互作用を更
に減少するための手段として、各螺旋形翼の軸線方向全
長に亘って延びる乱流シールドを外周縁に形成する。こ
の実施例の理論的概念に従って、プラクティスに対する
実際の減少が生じる。最初の試験は、この第１実施例が
提供する利点及び改善を確かめるために行われた。螺旋
形翼がライナシェルと一体に製作された本発明の別の実
施例では、この他の改良が可能であるということが分か
った。例えば、ライナシェル又はロータシェルとコーン
スタック又は螺旋形翼モジュールのいずれかの外縁部と
の間に或る程度の計測可能な大きさの環状隙間空間があ
る場合にはいつでも、「スラッジゾーン」が形成され
る。この環状隙間空間即ちスラッジゾーンに侵入物が全
くない場合には、定常状態作動状態中でも、流体の接線
方向移動及び軸線方向移動が妨げられないことによって
乱される。これらの二次的流れにより、分離されたスラ
ッジ及び粒子が再同伴され、その結果、分離性能が低下
する。翼をライナシェルとの接触箇所まで、又は少なく
ともほぼ当接する箇所まで延長することによって、流れ
を軸線方向チャンネル内に制限し、これによりロータの
回転に対する流体の接線方向移動を妨げる。再同伴され
るスラッジ及び粒子を少なくすることは、性能の向上に
寄与する。

【００１０】米国特許第５，５７５，９１２号、米国特
許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３
００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号に開示さ
れた発明の商業的実施例は、２０枚乃至５０枚の個々の
コーンの積み重ねを含むコーンスタックサブアッセンブ
リを使用する。コーンは、別々に成形し、積み重ね、ラ
イナシェル及びベースプレートと、又は使い捨てロータ
設計の場合にはハブ又はスプール部分と組み立てる前に
整合しなければならない。この特別の形体は、大型の多
キャビティ成形型を必要とするために加工費が高くな
り、個々のコーンの各々を別々に積み重ねて整合するの
に必要な時間のため、組み立て費用が高い。本発明の
「ユニタリー成形螺旋」の概念により、従来技術の個々
のコーンの全てに代えて型成形した一つの構成要素を使
用できる。ユニタリーモジュールを含む螺旋形翼は、モ
ジュール用ハブ部分及び上文中で言及したトッププレー
トとともに同時に射出成形できる。別の態様では、これ
らの個々の螺旋形翼をハブとともに押出した後、別に成
形したトッププレートと組み立てることができる。本発
明の製造方法に対するこの別のアプローチでも、全部品
点数は、２０個乃至５０個の別々の部品から二つの部品
にまで減少する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のコー
ンスタック技術に対する変形例の設計を提供する。米国
特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，６３７，
２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、及び米国
特許第６，０１９，７１７号に開示された自動推進式コ
ーンスタック設計の設計上の新規性及び性能上の利点
は、実際の使用により証明された。これらの従来技術の
発明の成功の「鍵」の幾つか、即ち自動推進式の概念及
びコーン間隙間を横切る沈降距離は、本発明で保持され
ているけれども、基本的設計は変更されている。個々に
成形したコーンからなる垂直な積み重ねに代えて単一の
螺旋形翼モジュールを使用することは、大きな構造変更
であり、新規であり且つ自明でない発展を当該技術にも
たらす。

【００１２】

【課題を解決するための手段】遠心分離器を通って流れ
る液体から粒状物を分離するための本発明の一実施例に
よる遠心分離器は、ベース、このベースに組み立てられ
ており、このベースとともに中空内部空間を画成する遠
心分離シェル、中央回転軸線方向を持ち、ベースに組み
立てられ、中空内部空間を通って延びる中空ロータハ
ブ、中空内部空間内に位置決めされ、中空ロータハブと
協働し、中空ロータハブとの間に流れ出口開口部を画成
する支持プレート、及び中空内部空間内に位置決めさ
れ、中空ロータハブの周囲を延びるように及び支持プレ
ートによって支持されるように形成されており且つ構成
された、軸線方向に延び且つ間隔が隔てられた複数の分
離翼を含む分離翼モジュールを含む。

【００１３】本発明の一つの目的は、分離翼モジュール
を含む改良自動推進式遠心分離器を提供することであ
る。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。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の原理の理解を促す目的の
ため、添付図面に示す実施例を参照し、特定の用語を使
用してこれを説明する。それにも拘わらず、本発明の範
囲をこれによって限定しようとするものではなく、例示
の装置の変更及び変形、及び本願に例示した本出願人の
原理の別の用途は、本発明が属する分野の当業者が通常
に思い付くと考えられるということは理解されるであろ
う。

【００１５】図１及び図２を参照すると、これらの図に
は、米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，
６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、
及び米国特許第６，０１９，７１７号に開示されている
設計等の従来の設計のコーンスタックサブアッセンブリ
に代わるユニタリー螺旋形翼モジュール２１を持つ自動
推進式遠心分離器２０が示してある。１９９６年１１月
１９日にヘルマン等に賦与された米国特許第５，５７
５，９１２号に触れたことにより、その特許に開示され
ている内容は本明細書中に組入れたものとする。１９９
７年６月１０日にヘルマン等に賦与された米国特許第
５，６３７，２１７号に触れたことにより、その特許に
開示されている内容は本明細書中に組入れたものとす
る。２０００年１月２５日にヘルマンに賦与された米国
特許第６，０１７，３００号に触れたことにより、その
特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたもの
とする。２０００年２月１日にヘルマンに賦与された米
国特許第６，０１９，７１７号に触れたことにより、そ
の特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたも
のとする。

【００１６】遠心分離器２０のパッケージング及び構造
全体の大部分は、上掲の二つの米国特許に開示されてい
るのと同じである。着目されるべき相違点は、従来技術
のコーンスタックサブアッセンブリを本発明の螺旋形翼
モジュール２１と交換することである。螺旋形翼モジュ
ール２１に適合するため、側方に並べた図６の比較に示
すように、この他の小さな構造上の変更が含まれる。

【００１７】遠心分離器２０は、代表的にはオイルであ
る液体の来入流を対応する支持ベース（図示せず）の入
口開口部を通して受け入れるという点で、米国特許第
５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３７，２１
７号に記載されているのと非常に類似した方法で作動す
る。前記ベースに設けられた連結通路により、液体をロ
ータハブの中空内部に流入させることができる。更に、
ロータハブは、ベアリングチューブ２２としても説明さ
れている。液体は、次いで、上チューブ孔２３に到達す
るまで上方に流れる。代表的には、チューブ２２の上周
面の周囲に等間隔に間隔が隔てられた４つの孔２３が設
けられている。液体はこれらの孔２３を通って流出し、
螺旋形翼モジュール２１の近傍に入るときに半径方向外
方に流れる。ライナ２４の上部分には、流れチャンネル
を画成するように協働する加速翼２５が一体成形されて
いる（一つのチャンネルが隣接した対をなした加速翼の
各々の間に形成されている）。これらの加速翼は、代表
的には４枚、６枚、又は８枚で等間隔に間隔が隔てられ
ており、オイル（又は他の液体）の半径方向外方への流
れを促し、螺旋形翼モジュール２１のトッププレート２
７に成形された入口穴２６の位置に液体流れを送出す
る。ライナ２４は、ベース２９に組み立てられたシェル
２８によって収容されている。液体は入口穴２６に進入
し、螺旋形翼モジュール２１を通って流れ、最終的には
モジュール２１の下縁３１のところで出る。この箇所
で、流れは、支持ベースプレート３３とベアリングチュ
ーブ２２即ちロータハブの外面との間の環状隙間空間３
２を通って流れる。流出流は、二つの流れジェットオリ
フィス３４（断面図に一方だけを示す）に差し向けられ
る。これらの二つの流れジェットオリフィスは、接線方
向に差し向けられた二つのジェット流れノズル用の内部
開口部を提供する。各ノズルオリフィスから出る高速ジ
ェットが反作用トルクを発生し、これにより、遠心分離
器２０は、螺旋形翼モジュール２１を通して液体を流す
と同時に螺旋形翼モジュール内で粒子を分離するのに十
分高い３０００ｒｐｍ乃至６０００ｒｐｍの速度で駆動
（回転）される。遠心分離器２０を通る、特定の流路を
含む液体の流れ、及び遠心分離器２０の自動推進に流出
液体を使用することは、基本的には、米国特許第５，５
７５，９１２号、米国特許第５，６３７，２１７号、米
国特許第６，０１７，３００号、及び米国特許第６，０
１９，７１７号に開示されているのと同じであるが、螺
旋形翼モジュール２１内で生じること及びモジュール２
１の構造という重要な点で異なっている。モジュール２
１の構造は、米国特許第５，５７５，９１２号及び米国
特許第５，６３７，２１７号に記載されたコーンスタッ
クサブアッセンブリ構造と大幅に異なっている。

【００１８】図１及び図２を更に参照すると、螺旋形翼
モジュール２１は、従来技術のコーンスタックサブアッ
センブリで占有されていたのと基本的には同じ位置でラ
イナ２４内に位置決めされている。モジュール２１は、
トッププレート２７及び一連の同じ形体の等間隔に間隔
が隔てられた（隙間３７を参照されたい）螺旋形翼３８
を含む。「等間隔に間隔が隔てられた」という概念は、
螺旋形翼から螺旋形翼までの均等なパターンだけに関
し、半径方向外方にいくにつれて隣接した翼が画成する
空間又は隙間を通してではない。隣接した翼３８間の空
間又は隙間３７は、内ハブ部分３９の位置から最外縁部
４０まで半径方向外方にいくにつれて、徐々に大きくな
る（即ち周方向で広幅になる）。

【００１９】螺旋形翼モジュール２１全体は、プラスチ
ックから一体の単一部品構成要素として成形される。個
々の翼３８はそれらの内縁部に沿って接合され、中央チ
ューブ即ちハブ部分３９に形成される。このハブ部分
は、ベアリングチューブ又は遠心分離器ロータハブ２２
と呼ばれる部品に摺動により被せられるように設計され
ている。ハブ部分３９の内径をロータハブの外径に対し
て適当に定めることによって、許容差を小さくでき且つ
同心に嵌着できる。これは、全体としてのバランスに寄
与する。これは、遠心分離器が回転する速度のため、望
ましい。

【００２０】螺旋形翼モジュール２１は環状形態であ
り、個々の螺旋形翼３８（全部で３４枚）は、全体に円
筒形形態を形成するように配置されている。成形したハ
ブ部分３９もまた円筒形である。トッププレート２７は
全体に円錐形形態であるが、中空内部４２を取り囲む実
質的に平らな環状リング部分２７ａを含む。このトップ
プレート２７の幾何学的形態は、半球形の上面を持つこ
とができるということもまた考えられる。更に、トップ
プレート２７の外周縁部４３と隣接して配置されたディ
バイダーシールド４４がモジュール２１の部分として含
まれる。ディバイダーシールド４４は、更に、環状リン
グ形状を有し、半径方向外方に水平に延びている。トッ
ププレート２７に形成された複数の入口穴２６は、トッ
ププレートの外周縁部４３と隣接して配置されている。
トッププレートの外周縁部もまた、シールド４４が始ま
る場所と隣接しており且つこれと近接している。図２の
断面図では、入口穴２６及びシールド４４が破線の形態
で示してある。これは、これらが実際には切断平面２−
２の上方にあるためである。破線形態は、これらの特徴
が配置された場所を翼３８に対して概略に示すのに使用
される。

【００２１】チューブ穴２３を出てそこから入口穴２６
の方向に向かう液体の流れは、実際には、入口穴２６と
対応する（半径方向）位置で加速翼２５によって実際に
「落とされる」。流れは、これらの入口穴によってトッ
ププレートを通過する。隣接した螺旋形翼３８の各対間
の各離間隙間３７と対応して一つの穴が設けられてい
る。流れは、入口穴を通って各隙間３７に進入すると
き、隙間を通って半径方向内方に且つ軸線方向下方に流
れる。これは、ロータハブの外面とベースプレートの内
縁部との間に流れ出口が配置されているためである。流
れの力学は次の通りである。チューブ穴２３から出た流
れはトッププレートの表面に亘って均等に分配される傾
向があり、かくして３４個の入口穴２６を通って均等に
分配される。上文中に説明したように、各隙間と対応し
て一つの入口穴が設けられており、一つの隙間は各翼と
対応する。液体の流れが各隙間３７を通って外側の広幅
の箇所からロータハブと隣接した内側の狭幅の箇所まで
移動するにつれて、遠心分離器の高い回転速度による遠
心力が重質の粒状物に作用し、これを半径方向外方に徐
々に移動させ、螺旋形翼の凹状の表面に集め、外方に摺
動させ続ける。粒状物は、最終的にはモジュールを出
て、モジュール２１の外周とライナシェル２４の内面と
の間に配置されたスラッジ収集ゾーンに蓄積する。粒子
４５の一つの特定の経路を図５に概略に例示する。

【００２２】ディバイダーシールド４４は、ほぼ入口穴
２６の位置からライナ２４の内面４８と接近しているが
接触しない位置まで半径方向外方に延びている。ディバ
イダーシールド４４は、流れが入口穴２６の周囲を迂回
することによって、スラッジ（別体の粒状物及び幾らか
のオイル）が集められる静止ゾーン５０を乱すことがな
いようにする。更に、本発明の設計は、静止ゾーン５０
が流れによって乱されることがないようにすることによ
って、流れる液体から既に分離された粒状物の再同伴を
大幅に阻止する。再同伴の概念には、液体の流れから既
に分離された粒状物の幾つかを緩くし又は取り上げ、粒
状物を液体に戻し、これによって既に行われた仕事を台
無しにすることが含まれる。ディバイダーシールド４４
とライナ２４の内面４８との間の離間距離は、加速翼２
５の領域で分離された比較的大きな粒状物を静止ゾーン
５０内に排出できるのに十分大きいということにも着目
されるべきである。

【００２３】液体は、入口穴２６を通って分離隙間３７
に流入するとき、隙間内で拡がり、半径方向内方に及び
軸線方向下方に下縁３１に向かって進み、隙間空間３２
を通って流出する。流れは、ベースプレート３３の円形
の内縁部５１及びベアリングチューブ２２即ちロータハ
ブと呼ぶ部品の外面５２によって画成された隙間空間３
２（図１のＡ参照）が提供する流れ開口部を除く任意の
他の出口流路を閉鎖するベースプレート３３を使用する
ことによって、設計流通隙間３７を迂回しないようにさ
れている。

【００２４】本発明の変形例（図１のＢ参照）では、ベ
ースプレート３３ａは、隙間空間３２が閉鎖されるよう
に延びてベアリングチューブ２２と接触している。流路
を提供するため、複数の隙間穴３３ｂが隙間空間３２と
ほぼ同じ位置でベースプレート３３ａに形成されてい
る。図面を簡単にするため、個々の翼３８は、図１のＡ
及びＢの断面図から省略してある。円形の穴３３ｂの代
わりに、半径方向及び／又は周方向スロットを含む実際
上どのような種類の開口部でも使用できる。

【００２５】図３、図４、及び図５を参照し、螺旋形翼
モジュール２１の構造的詳細を例示する。図３及び図４
は、モジュール２１の型成形によるユニタリー設計の斜
視図である。図５は、一対の螺旋形翼３８及びこれらの
翼間に位置決めされた隙間３７を平面図の配向で概略の
形態で示す。流路に関して部分的に説明したように、螺
旋形翼モジュール２１は３４枚の螺旋形翼３８を含む。
これらの翼の各々は実際上同じ構造を有し、一体に接合
されてユニタリー成形モジュールにされる。これらの３
４枚の螺旋形翼３８は、ユニタリー構造の部分としてそ
れらの最上縁部に沿ってトッププレート２７の下面の下
側に一体に接合されている。各螺旋形翼３８は、トップ
プレートから遠ざかるようにその対応する下縁部３１に
向かって軸線方向に延びている。各翼の内縁部は、協働
して内ハブ部分３９に形成される。各螺旋形翼３８は、
凸状の外面５５及び凹状の内面５６を含む。これらの表
面は、厚さがほぼ均等な螺旋形翼を画成する。厚さは、
約１．０ｍｍ（０．０４インチ）と計測される。一つの
翼の凸状表面５５は隣接した翼の凹状の表面５６と協働
し、これらの２枚の翼間に対応する隙間３７を画成す
る。翼間の隙間の幅、即ち周方向厚さは、翼が外方に延
びるにつれて増大する。

【００２６】各螺旋形翼３８は、内ハブ部分３９から遠
ざかるように半径方向外方に延びるとき、対応する入口
穴２６を部分的に取り囲むように湾曲している（湾曲部
分５７）。この部分５７は、入口穴の位置から接線方向
に遠ざかるように延びるため、乱流シールド５８を形成
する。一つの螺旋形翼３８の乱流シールド５８は、周方
向で、平面図に基づいて隣接した翼に向かって反時計廻
り方向に延びている。一つの翼の一つのシールド５８の
自由端即ち縁部と隣接した螺旋形翼の湾曲部分５７との
間に離間隙間５９が画成される。この離間隙間は、実際
には、軸線方向スリット即ち全長スリットであり、周方
向での幅が約１．８ｍｍ（０．０７インチ）と計測され
る。交互の離間隙間５９と協働する各乱流シールド５８
が僅かに湾曲しているため、トッププレート２７の下に
位置決めされた螺旋形翼モジュール２１の最外面を画成
するほぼ円筒形形態が画成される。

【００２７】各螺旋形翼の内縁部から外湾曲部分までの
湾曲は、独特の形状を有する。遠心分離器の回転の中心
線６０ａから３４枚の螺旋形翼３８のうちの任意の一枚
の翼に引いた線６０は、螺旋形翼の湾曲に対する接線６
２と、交差点のところで、４５°の夾角６０ｂを形成す
る（図２参照）。この独特の形状は、各螺旋形翼の主本
体の凸状部分及び凹状部分に適用され、湾曲部分５７又
は乱流シールド５８のいずれにも適用されない。好まし
い実施例において、４５°の夾角は、螺旋形翼モジュー
ルについての及び対応する遠心分離器についての螺旋形
翼角度と説明できる。夾角の好ましい範囲は、３０°乃
至６０°であると考えられる。上文中で引用した米国特
許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３７，
２１７号には、代表的には４５°の円錐角度が各コーン
の円錐形の壁の傾斜に基づいて定義されており、本発明
は螺旋形翼角度を定義する。

【００２８】隙間３７を通過する流れのプロセスでは、
分離されるべき粒状物は、遠心力の半径方向成分によ
り、隙間に亘って外方に、隣接した翼３８間の隙間を通
る全体に半径方向の経路で移動する。この粒状物は、実
際には、上文中で言及した米国特許第５，５７５，９１
２号及び米国特許第５，６３７，２１７号のコーンスタ
ックサブアッセンブリ設計で起こるのと同様に、流れの
方向に対して上流に移動する。液体流れから分離される
べき粒状物を構成する粒子が、対応する翼の凹状の内向
きの螺旋表面にひとたび到達すると（図５参照）、これ
らの粒子は、流体境界層のため、流速がない状態で半径
方向外方に移動する。この半径方向外方への経路は、ス
ラッジ収集方向即ち静止ゾーン５０の方向である。粒子
は、次いで、螺旋形翼モジュールから、連続した軸線方
向スリットを通って「落下」する。これらのスリット
は、対応する螺旋形翼の周方向で不連続の乱流シールド
間（即ち離間隙間５９）に配置されている。上文中に説
明したように、乱流シールドの機能は、隙間３７内で生
じる流れとスラッジ収集ゾーン（静止ゾーン５０）との
間の流体相互作用を減少することである。このスラッジ
収集ゾーンを「静止ゾーン」と呼ぶが、用語の選択は、
好ましい又は所望の状態を表す。理想的には、このスラ
ッジ収集ゾーン５０は、完全に静止しており、そのた
め、実際上乱流がなく、粒状物が液体流れに再同伴され
て戻される危険がない。乱流シールド５８は、平面図の
配向で見て、円形プロファイルを形成し又は画成するよ
うに構成されている。しかしながら、各乱流シールドの
内面に収集された粒状物が収集ゾーン内に「スリップし
て出る」こともできるようにするため、これらの乱流シ
ールド５８の各々を僅かに外方に傾けることができると
いうことは本発明の範囲内で考えられる。各螺旋形翼の
湾曲部分の位置に隅部が効果的に形成されるため、或る
程度の粒状物が隅部に溜まり易い。乱流シールド部分を
傾斜させることによってこの隅部を開放し、捕捉された
粒状物を摺動によりスラッジ収集ゾーン（静止ゾーン５
０）内に出すことができる傾向を大きくする。乱流シー
ルド部分についてのこの変形例の形状を図５の破線形態
によって示す。

【００２９】隣接した螺旋形翼間の隙間を流れが離れた
後、流れはロータハブと隣接した隙間空間を出てジェッ
トノズルに通過し、そこで高速で排出され、ロータを反
作用力によって高速で回転させる。この形体に対する変
形例として、ロータに取り付けたインパルスタービンに
よって特定のロータを駆動することができる。更に、米
国特許第５，６３７，２１７号に開示されているのと同
様に、成形した螺旋形翼モジュールをスラッジ収容ライ
ナシェル／ベースプレートアレイの内部に「封入」す
る。この特定の形体により、遠心分離器ロータの保守を
手早く且つ容易に行うことができる。これは、全てのス
ラッジが内部カプセルに収容され、掻取りやクリーニン
グが不要であるためである。別態様では、完全に使い捨
ての遠心分離器ロータ設計の部分として含まれるコーン
スタックサブアッセンブリに代えて本発明の螺旋形翼モ
ジュールを使用できる。

【００３０】図６を参照すると、この図には、遠心分離
器６３の左側に代表的な従来技術のコーンスタックサブ
アッセンブリ６４の半分が示してあり、右側に本発明に
よる螺旋形翼モジュール２１の半分が示してある、側方
に並べた概略図が示してある。図６は、以上の説明を補
強しようとするものであり、本発明の螺旋形翼モジュー
ル２１が、米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許
第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３０
０号、及び米国特許第６，０１９，７１７号に記載され
た従来技術のコーンスタックサブアッセンブリに代わる
ものである、又はこれに代わることができるということ
を示す。対応するベースプレート６５及び３３の設計が
二つの型式の間で僅かに異なるが、遠心分離器構造の残
りは各型式について実際上同じである。図７Ａ、Ｂ、及
びＣを参照すると、これらの図には、螺旋形翼モジュー
ルの部分として使用されるべき螺旋形翼の型式について
の三つの変形例の設計が示してある。本発明の理論及び
機能の同じ文脈内に保持しつつ、及び従来技術のコーン
スタックサブアッセンブリに代えて螺旋形翼モジュール
を使用する概念を維持しつつ、これらの変形例の設計の
うちの任意の一つを使用できる。

【００３１】図７Ａでは、モジュール２１の湾曲した螺
旋形翼３８に代えて実質的に平らな表面を持つ翼６８を
使用する。これらの翼６８は、外方に、しかし純粋には
半径方向にではなく延びるようにオフセットされてい
る。図７Ａの平面図は、全部で２４枚の翼即ち直線状プ
レート６８を示すが、実際の数は、遠心分離器の全体の
大きさ、液体の粘度、及び分離されるべき粒径について
の所望の効率等の変数に基づいて増減できる。各プレー
トのピッチ角（α）又は傾斜が別の変数である。各プレ
ート６８を同じ半径方向角度（α）に設定するとき、選
択された角度を変化させることができる。角度の選択
は、部分的には、遠心分離器の回転速度に基づいて行わ
れる。

【００３２】図７Ｂでは、個々の翼６９は翼３８の型式
と同様に湾曲しているが、湾曲の程度が大きい、即ち更
に凹状をなしている。更に、個々の翼６９の各々は、ベ
アリングチューブ２２から遠ざかる方向に延びるにつれ
て徐々に大きくなる湾曲を有する。この翼形状は、「ハ
イパー螺旋」と呼ばれ、以下の方法で幾何学的に定義さ
れる。第１に、モジュール２１の軸線方向中心線でもあ
るベアリングチューブ２２の軸線方向中心線から半径方
向線７２を引き、この線を一つの翼の凸状の表面上の点
７３と交差させる。この交差点７３に対して接線７４を
引き、半径方向線と接線との間に夾角７５を画成する。
この夾角７５の大きさは、交差点７３がベアリングチュ
ーブ２２から遠ざかるにつれて増大する。この変形例の
螺旋形翼の理論は、粒子スリップ速度が一定であるよう
に各翼を形成することである。これは、回転軸線からの
距離と正比例して重力が増大するためである。各翼６９
についての湾曲形状を除くと、図７のＢに概略に示す螺
旋形翼モジュールは螺旋形翼モジュール２１と同じであ
る。

【００３３】図７Ｃでは、対応するモジュールについて
の螺旋形翼設計は図７のＢの翼６９の設計に基づいてお
り、部分スプリッター翼７０が追加してある。完全な翼
即ちフル翼６９からなる各対間に一つのスプリッター翼
７０が設けられており、各々の大きさ、形状、及び位置
はモジュール全体に亘って同じである。スプリッター翼
７０は、全翼表面積を増大するため、ターボチャージャ
ーコンプレッサーで使用されているのと同じである。翼
の数及び翼間隔は、ハブの内径のところでの狭い間隔に
よって制限される。

【００３４】本発明についての他の設計上の変化又は配
慮には、製造方法及び成形方法の変化が含まれる。例え
ば、成形した翼（又はプレート）の全体に円筒形の形態
を連続部材として押出し、次いで所望の軸線方向長さ又
は高さで切断し、別に製造した、代表的には型成形され
たトッププレートに組み立てることができる。トッププ
レートには、所望の入口穴及びディバイダーシールド
が、上文中に説明したように、モジュール２１の部分と
して成形される。

【００３５】本発明について考えられている別の設計変
更は、螺旋形翼モジュールを上半部及びこれと協働する
下半部の二つの部品に分けることである。この製造技術
は、狭い翼間間隔により生じる成形上の困難をなくすた
めに使用される二つの半部を製造した後、これらを互い
に接合して一体のモジュールにする。この方法では、上
プレートは翼サブアッセンブリの上半部と一体成形さ
れ、ベースプレートは翼サブアッセンブリの下半部と一
体成形される。

【００３６】螺旋形翼モジュール２１及び／又は図７
Ａ、Ｂ、及びＣの三つの変形例の（螺旋）翼型式のうち
の任意のものを、図８及び図８のＡに示すインパルスタ
ービン駆動型遠心分離器８０と組み合わせて使用でき
る。これを例示するため、螺旋形翼モジュール２１を使
用する。インパルスー構成８１を図８Ａに概略に示す。

【００３７】更に、螺旋形翼モジュール２１及び／又は
図７Ａ、Ｂ、及びＣの三つの変形例の（螺旋）翼型式の
うちの任意のものを、協働する遠心分離器（図示せず）
で使用するのに適した使い捨てロータ８２の部分として
使用できると考えられる。螺旋形翼モジュール２１は、
図９の例示に含まれる。更に、図９の使い捨てロータ８
２は、遠心分離器８０等のインパルスタービン駆動式遠
心分離器と組み合わせて使用できると考えられる。

【００３８】図１０、図１１、及び図１２を参照する
と、これらの図には本発明の別の実施例が示してある。
図１０は、遠心分離器ロータアッセンブリ１００の全体
の詳細断面図であり、螺旋形翼モジュール１０１は、ラ
イナシェル１０３を持つ一体の構成要素１０２として形
成されている。このように、個々の螺旋形翼１０４は半
径方向に延びているが、例示の湾曲では、ライナシェル
１０３の内面１０６との接触点１０５まで延びている
（図１１参照）。このように、この実施例は、「フル
翼」設計として最もよく説明される。これは、各翼の半
径方向長さのため、及び各翼の外チップがライナシェル
の内面と接触し、実際にはこの内面と一体であるためで
ある。関連した実施例では、個々の翼の外縁部は、翼と
ライナシェルとの間に計測可能な分離なしにライナシェ
ルの内面の非常に直ぐ近くにあるが、ライナシェルは別
体の構成要素である。

【００３９】構成要素１０２についてのユニタリー成形
プラスチック形体は、従来の設計のコーンスタック構成
要素、ベースプレート構成要素、及びライナシェル構成
要素に代わるものとして設計されている。これらの従来
の設計を見直すと、これらは、代表的には、２０枚乃至
５０枚の個々のコーンの積み重ねを使用するコーンスタ
ックサブアッセンブリを含み、これらのコーンは、別々
に成形し、積み重ね、及びライナシェル及びベースプレ
ートとの最終組み立て前に整合させる必要がある。使い
捨てロータ設計の場合には、個々のコーンからなるアッ
センブリを中央ハブに置き、上整合スプールにより最終
的な位置を維持する。この種の設計は、大きな多キャビ
ティ成形型が必要とされるため、工具の費用が高くな
る。更に、様々なコーンを個々に積み重ねて整合させる
のに必要な時間のため、組み立て費用が高い。上文中に
論じた本発明の実施例は、このようなコーンスタックサ
ブアッセンブリに代わる様々な翼設計に関するが、図１
０、図１１、及び図１２の実施例は更なる改良を提供す
る。この実施例の「フル翼」の特徴のため、ライナシェ
ル又はロータシェルの内面と隣接したスラッジゾーン内
での接線方向流体滑り回転が減少し、又は実質的になく
される。その結果、螺旋形翼モジュール１０１のフル翼
設計は、所望の低い費用を維持しつつ、分離効率を改善
する。

【００４０】図１１を参照すると、このユニタリー構成
要素１０２（即ち翼／ライナモジュール）の開示の実施
例では、螺旋形翼１０４は、中央チューブ部分１０９と
ライナシェル１０３の内面１０６との間に成形される。
このように、螺旋形翼モジュール１０１の螺旋形翼の各
々は、ロータアッセンブリの全半径に亘って延びてい
る。ロータアッセンブリは、スラッジ収集容器とも呼ば
れる。中央チューブ部分１０９は、ロータハブに被せて
あり、ロータハブと中央チューブ部分との間で流れが螺
旋形翼を迂回しないようにするため、締まり嵌めを形成
する。ライナシェル１０３は、構造的ロータシェルの内
側に入れ子になっている。ライナシェル１０３の上内径
部分は、ロータハブの上部近くの入口穴のレベルの下に
落ち込んだ小さな「ステップ」１１０を有する。このス
テップによって形成された環状ゾーンは、ライナシェル
の上外面に成形された窪みが形成する多くの半径方向／
螺旋チャンネル１１１と連結しており、一つのチャンネ
ルが螺旋形翼の各対の隙間の間に成形されている。窪み
が形成されたチャンネルの端部には、小さな穴１１２が
ライナシェル１０３を通して設けられており、これによ
り流体を螺旋形翼モジュール通路１１３内に通すことが
できる。

【００４１】これらの流れチャンネルを通って半径方向
外方に通過するオイルは、プロセスのこの時点では「浄
化」されていないため、ライナシェルとロータシェルと
の間のスラッジの付着を減少するため、各チャンネルの
縁部の周囲に押縁状シールを組み込むか或いはチャンネ
ルの最終外径の周囲に少なくとも一つのリングを設ける
のが有利であるということがわかった。スラッジがライ
ナをロータ内に固着し、べとべとしたプロセスばかりで
なく更に困難なプロセスも行えなくするため、ライナと
ロータとの間のスラッジの付着を制限するのが望まし
い。

【００４２】この特定の実施例は、流体を半径方向外方
に螺旋形翼モジュール１０３の入口ゾーンまで再び差し
向ける仕事を行うため、任意の追加のトッププレートを
設ける必要がない。図１０乃至図１２に示す実施例で
は、翼をライナシェルと単部品設計で一体成形でき、こ
れにより製造費用を下げることができる。更に、翼がラ
イナシェルと一体であるため、ベースプレートをシェル
に溶接する必要がない。これは、捕捉して所定位置に保
持する必要がある追加のコーン（又は翼挿入体構成要
素）がないためである。従って、ベースプレートは、ロ
ータ自体の永久的な構成要素を形成できる。ベースプレ
ートの内径は、ハブの外径よりも僅かに大きく、流れを
螺旋形翼モジュールから出すための環状逃がし通路を提
供する。別の態様では、出口通路は、ベースプレート内
径の近くに位置決めされた別個の穴又はスロットによっ
て形成でき、ベースプレートは、ロータハブ外径上で直
接中心決めされる。

【００４３】図１２に示す構成に対する変形例の構成
（図１２Ａ参照）は、上面１１６とロータシェル１１８
との間に隙間空間１１７が形成されるように上面１１６
全体を凹状にすることである。かくして、別々に画成さ
れた複数の隙間チャンネル１１１を設ける代わりに、周
方向（環状）隙間空間１１７が形成される。流れを上面
１１６に亘って穴１１９内に差し向けるのを補助するた
め、環状突出押縁１２０を使用し、ロータシェルの内面
に対してシールを形成する。

【００４４】本発明の別の実施例（図１３及び図１４参
照）では、翼モジュール１２５を別に成形し、ライナシ
ェルに組み込む。翼モジュール１２５は、遠心分離器ロ
ータアッセンブリでライナシェルを使用しない場合に
は、ロータシェルに組み込まれる。ユニタリー翼モジュ
ール１２５は、螺旋形翼１０４と実際上同じ湾曲形状を
持ち且つ半径方向に延びる個々の螺旋形翼１２６を含
む。これらの螺旋形翼１２６は、中央チューブ部分１２
７及びトッププレート部分１２８と一体である。中央チ
ューブ部分１２７は、中央チューブ部分１０９と同様
に、ロータアッセンブリ１３２のロータハブ１３１上で
摺動させるように構成されており且つ構成されており、
ロータハブと中央チューブ部分１２７との間で流れが螺
旋形翼を迂回しないようにするため、ロータハブと締ま
り嵌めを形成する。

【００４５】図１３の実施例では、流れの向きを変える
機能の部分を提供するため、螺旋形翼１２６の上端即ち
軸線方向上末端（縁部）のところにトッププレート部分
１２８が一体成形されている。別のライナシェルによ
り、半径方向加速翼がライナシェルの内面に成形され
る。トッププレート部分１２８は、これらの半径方向加
速翼と当接し（図１４参照）、これによって多数の流路
を形成する。ライナシェルを使用しない場合には、トッ
ププレート部分１２８は、ロータシェルに設けられた又
はロータシェルの部分である内方に差し向けられた突出
部に当接する。

【００４６】図１３及び図１４を更に参照すると、トッ
ププレート部分１２８が螺旋形翼１２６の外縁部まで延
びていないということがわかるであろう。トッププレー
ト部分１２８は、中央チューブ部分１２７の軸線方向中
心線１２９から螺旋形翼１２６の外縁部１３０（即ち、
翼モジュール１２５の外径）までの寸法全体の約２／３
に亘って延びている。

【００４７】翼モジュール１２５が一体のライナシェル
を備えていない場合でも、個々の螺旋形翼１２６は「フ
ル翼」として設計されており、各翼は、ライナシェル内
で線−線嵌着を提供する箇所まで、或いは最大で僅か数
ミルの隙間まで外方に延びている。図１１の翼部分と実
際上同じ方法で、モジュール１２５の翼１２６は、ロー
タアッセンブリの回転方向から「遠ざかる方向に」曲が
っている。各翼１２６の螺旋角度は、４５°のコーンと
等価である。

【００４８】翼がライナシェルと一体成形されている場
合（図１１参照）には、二次的な回転「スリップ」流れ
が完全に無くされる。ライナシェルが別体の構成要素で
ある場合には、翼の軸線方向外縁部とライナシェルの内
面との間の嵌着の緊密性が重要になる。これらの二つの
表面間の隙間は、二次的回転スリップ流れ（ｒｏｔａｔ
ｉｏｎａｌ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｌｉｐｐａｇｅ
ｆｌｏｗ）を最少にするため、小さいか或いはゼロであ
るのが望ましい。以上の説明に基づき、この言い方は、
翼縁部の外側の環状ゾーン内に流体の何等かの相対的回
転が存在すること言及するものと理解されるべきであ
る。

【００４９】ライナシェルの内面と隣接した隙間空間に
は、代表的には、侵入物が全くなく、かくして環状スラ
ッジゾーンを形成する。コーンスタックサブアッセンブ
リ又は「非フル」翼のいずれかを使用する特定の従来の
設計では、隙間が結果的に増大し、定常状態の作動状態
中でも流体の妨げられていない接線方向移動及び軸線方
向移動によりこのゾーンが乱される。これらの二次的な
流れにより、分離されたスラッジ及び粒子が再同伴さ
れ、その結果、分離性能が低下する。フル翼設計を詳細
に説明した開示の実施例では、これらの一杯に延ばした
翼は、付随する流れを軸線方向チャンネル内に実際に止
めておくことができる。その結果、これらのフル翼実施
例は、ロータの回転に対する流体の接線方向移動を実質
的になくすことができる。試験によれば、このフル翼モ
ジュール設計には再同伴を減少するという利点があり、
これによって、コーンスタックサブアッセンブリの外縁
部又は非フル翼モジュールとライナシェル又はロータシ
ェルとの間の隙間空間を大きくできる他の設計を凌ぐ性
能が得られるということが確認された。

【００５０】本発明の別の実施例を図１５及び図１６に
示す。使い捨て自動推進式ロータ１４４に組み込まれる
ように形成されており且つ構成された、別のユニタリー
成形翼モジュール１４５を開示する。図１５及び図１６
には、別体のベースプレート１５０が示してある。翼モ
ジュール１４５は、成形プラスチック製構成要素であ
る。上ベアリング１４６及び下ベアリング１４７を除く
使い捨てロータ（図１６参照）のこの他の構成要素もま
たプラスチックから形成される。最終的な使い捨てロー
タアッセンブリ１４４の、翼モジュール１４５及び二つ
のベアリング１４６及び１４７以外の構成要素には、上
ロータシェル１４８及び下ロータシェル１４９が含まれ
る。

【００５１】下ロータシェル１４９には、側壁、底部、
及びロータのノズル端の間の移行ゾーンに存在する応力
の集中を低下させるのを補助するために使用される間隔
が隔てられた一連のリブ１５４が設けられている。エン
ジンの始動状態中に遭遇する高い内部流体圧力は、これ
らのリブによって応力集中が減少されない場合、疲労や
材料の亀裂を生じる場合がある。

【００５２】翼モジュール１４５の螺旋形翼１５５の大
きさは、これらの翼が二つのロータシェル半部の内面ま
で非常に近接して延びるように定められているのが好ま
しい。これは、リブ１５４との干渉を生じる場合がある
ため、干渉が起こらないようにするためにリブ間隔及び
翼間隔を互いに適合させる必要がある。例示の実施例の
好ましい構造では、リブの数及び翼モジュール１４５の
翼の数は等しい。これにより、一枚の翼１５５を隣接し
たリブ１５４からなる各対の間の中央に位置決めでき
る。翼１５５の数を変えるのが望ましい場合には、翼リ
ブ干渉を予め完全になくすため、翼間間隔をリブ間間隔
と適合させる必要がある。ここに例示してあるよりも少
数の翼を選択する場合には、好ましくは、少数のリブ１
５４を選択する。ロータの効率の観点から見ると、１４
枚程度の少数の翼は、最大２８枚の翼の最適の状態に或
る程度近付く。

【００５３】図１６について選択された切断平面は、上
ロータシェル１４８とユニタリーの二つの両側の流れ差
し向け翼１６０を通過する。隣接したロータ翼１６０か
らなる各対間には、流れ回廊を提供する隙間領域が形成
されるということは理解されよう。

【００５４】図１０乃至図１６に示す実施例に関し、射
出成形工具の物理的制限により、翼を所望の翼密度で成
形できない場合がある。これは、各翼のドラフトについ
ての必要条件と結び付いた長い「コア」のためである。
これに対する一つの可能な解決策は、翼の片半部をライ
ナシェル又はトッププレートと一体成形し、翼の残りの
片半部をベースプレート構成要素と一体成形することで
ある。次いで、適当な割り送り装置によってこれらの二
つの半部を互いに組み込み、所望の翼密度の翼アッセン
ブリを提供する。

【００５５】添付図面及び以上の説明に本発明を例示し
且つ詳細に説明したけれども、これは例示であると考え
られるべきであり、特徴を限定するものと考えられるべ
きではなく、単なる好ましい実施例が示してあり且つ説
明されていると理解され、本発明の精神の範疇の全ての
変形及び変更が保護されるのが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の代表的な実施例による自動
推進式遠心分離器の全断面の正面図であり、図１Ａは、
図面の明瞭化を図るために翼を取り外した、１Ａ−１Ａ
に沿った図１の遠心分離器の部分平断面図であり、図１
Ｂは、図面の明瞭化を図るために翼を取り外した、図１
の１Ａ−１Ａに沿った本発明の変形例の部分平断面図で
ある。

【図２】 図２は、図１の２−２線に沿った図１の遠心
分離器の全断面の平面図である。

【図３】 図３は、本発明による図１の遠心分離器の一
つの部分を含む、成形螺旋形翼モジュールの上方から見
た斜視図である。

【図４】 図４は、図３の螺旋形翼モジュールの下方か
ら見た斜視図である。

【図５】 図５は、図３の螺旋形翼モジュールの二つの
螺旋形翼及び対応する粒子経路の部分概略平面図であ
る。

【図６】 図６は、従来技術のコーンスタックサブアッ
センブリを本発明による図３の螺旋形翼モジュールと側
方に並べた比較を示す、全断面の概略正面図である。

【図７】 図７Ａは、本発明による変形例の翼型式の概
略平面図であり、図７Ｂは、本発明による別の変形例の
翼型式の概略平面図であり、図７Ｃは、本発明による更
に別の変形例の翼型式の概略平面図である。

【図８】 図８は、本発明の別の実施例によるインパル
スタービン駆動式遠心分離器の全断面の正面図であり、
図８Ａは、図８の遠心分離器と関連したインパルスター
ビン構成の概略平面図である。

【図９】 図９は、本発明の別の実施例による使い捨て
ロータの全断面の正面図である。

【図１０】 図１０は、本発明の別の実施例による遠心
分離器ロータアッセンブリの全断面の正面図である。

【図１１】 図１１は、図１０の１１−１１線に沿った
図１０の遠心分離器ロータアッセンブリの一つの構成要
素を構成する翼モジュール全体の全体断面の平面図であ
る。

【図１２】 図１２は、図１０の遠心分離器ロータアッ
センブリの一部の部分拡大詳細図であり、図１２Ａは、
図１２に示す変形例の一部の部分拡大詳細図である。

【図１３】 図１３は、本発明の別の実施例で使用する
ためのユニタリー翼モジュールの上方から見た斜視図で
ある。

【図１４】 図１４は、図１３の翼モジュールを組み込
んだ遠心分離器ロータアッセンブリの全断面の正面図で
ある。

【図１５】 図１５は、使い捨て遠心分離器ロータアッ
センブリで使用するための本発明の別の実施例によるユ
ニタリー翼モジュールの斜視図であり、別体のベースプ
レートが示してある。

【図１６】 図１６は、図１５の翼モジュール及び別体
のベースプレートを組み込んだ使い捨て遠心分離器ロー
タアッセンブリの全断面の正面図である。

【符号の説明】 ２０ 自動推進式遠心分離器 ２１ 螺旋形翼モジュール ２２ ロータハブ ２３ チューブ穴 ２４ ライナ ２５ 加速翼 ２６ 入口穴 ２７ トッププレート ２８ シェル ２０ ベース ３１ 下縁部 ３２ 環状隙間空間 ３３ ベースプレート ３４ 流れジェットオリフィス ３７ 隙間 ３８ 螺旋形翼 ３９ 内ハブ部分 ４０ 最外縁部 ４４ ディバイダーシールド

───────────────────────────────────────────────────── 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 リチャード・ジェンセン 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 Ｆターム(参考） 4D057 AB01 AC01 AC06 AD01 AE02 AF01 BA11

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遠心分離器であって、前記遠心分離器
   は、 外シェルと、 前記外シェル内に設けられ、かつ、中央回転軸線を有す
   る、分離翼モジュールと、 を有し、 前記分離翼モジュールは、 前記中央回転軸線に沿って延在するハブ部分と、 前記ハブ部分の一端に一体形成されたトッププレート
   と、 前記ハブ部分に一体形成された半径方向内縁部と、前記
   外シェルに接触する半径方向外縁部とをそれぞれ有し、
   前記ハブ部分から半径方向外方に延在し、かつ、前記プ
   レートから前記中央回転軸線に沿って延在する、複数の
   翼と、 を有する、遠心分離器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の遠心分離器において、
   前記外シェルはライナシェルを含む、前記遠心分離器。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の遠心分離器において、
   前記ライナシェルは、前記ライナシェルに一体形成され
   た前記トッププレート部分を含む、前記遠心分離器。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の遠心分離器において、
   前記翼の前記半径方向外縁部は、前記ライナシェルと一
   体形成されている、前記遠心分離器。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の遠心分離器において、
   前記ライナシェルは、前記螺旋形翼モジュールとは別体
   の構成要素である、前記遠心分離器。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の遠心分離器において、
   前記外シェルはロータシェルを含む、前記遠心分離器。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の遠心分離器において、 前記ロータシェルは、上ロータシェルと、前記上ロータ
   シェルに噛み合う下ロータシェルとを含み、 前記下ロータシェルは、前記下ロータシェルにおける応
   力集中を減少させるために間隔が隔てられた、一連のリ
   ブを含み、 前記翼の各々一つが、前記リブからなる隣接した対間に
   位置決めされている、前記遠心分離器。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の遠心分離器において、
   前記トッププレート部分は、前記中央回転軸線から前記
   翼の前記半径方向外縁部までの寸法全体の約２／３に亘
   って延在する、前記遠心分離器。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の遠心分離器において、
   前記遠心分離器は、更に、 一つ又はそれ以上の入口穴が画成されたロータハブであ
   って、前記ハブ部分が前記ロータハブの周囲に摺動受け
   入れされている、前記ロータハブを含み、 前記トッププレート部分は、 内径部分であって、前記内径部分は前記入口穴の下に位
   置決めされたステップ部分を有し、前記ステップ部分は
   環状ゾーンを画成する、前記内径部分と、 外面であって、前記外面は、前記環状ゾーンに連結され
   た複数の窪み状半径方向チャンネルを画成し、前記複数
   の窪み状半径方向チャンネルは、それぞれ、流体が前記
   分離翼モジュール内を通るように、前記トッププレート
   に画成された穴を有する、前記外面と、 を有する、前記遠心分離器。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の遠心分離器におい
    て、 前記外シェルは、前記トッププレート部分に一体形成さ
    れたライナシェルを含み、 前記翼の前記外縁部は、前記ライナシェルに一体形成さ
    れている、前記遠心分離器。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の遠心分離器におい
    て、前記翼は渦巻き形状を有する、前記遠心分離器。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の遠心分離器におい
    て、前記翼はハイパー螺旋形状を有する、前記遠心分離
    器。
13. 【請求項１３】 請求項１に記載の遠心分離器におい
    て、前記遠心分離器は、更に、前記分離翼モジュールを
    取り囲むロータシェルを含み、 前記トッププレート部分と前記ロータシェルは、周囲隙
    間空間を画成し、 前記トッププレート部分は、流体が前記分離翼モジュー
    ル内を通過可能にする複数の入口穴を画成する、前記遠
    心分離器。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の遠心分離器におい
    て、前記トッププレート部分は、流体の流れを前記入口
    穴内に向けるための環状突出押縁を含む、前記遠心分離
    器。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の遠心分離器におい
    て、前記外シェルは前記トッププレート部分に一体形成
    されたライナシェルを含み、 前記翼の前記外縁部は、前記ライナシェルに一体形成さ
    れている、前記遠心分離器。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の遠心分離器におい
    て、前記翼は渦巻き形状を有する、前記遠心分離器。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の遠心分離器におい
    て、前記中央回転軸線から半径方向に延在する線は、前
    記翼のうちの一枚の翼と交差点において交差し、かつ、
    前記交差点を通る接線に対して３０°乃至６０°の角度
    を画成する、前記遠心分離器。
18. 【請求項１８】 請求項１５に記載の遠心分離器におい
    て、前記翼はハイパー螺旋形状を有する、前記遠心分離
    器。
19. 【請求項１９】 請求項１に記載の遠心分離器におい
    て、前記翼は渦巻き形状を有する、前記遠心分離器。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の遠心分離器におい
    て、前記翼はハイパー螺旋形状を有する、前記遠心分離
    器。
21. 【請求項２１】 請求項１に記載の遠心分離器におい
    て、前記遠心分離器は、更に、前記翼の隣接対の間に設
    けられた一つ又はそれ以上の部分的スプリッター翼を含
    む、前記遠心分離器。
22. 【請求項２２】 請求項１に記載の遠心分離器におい
    て、前記翼の隣接対の間には隙間が画成され、前記隙間
    の幅は、前記隙間が前記回転軸線に関して半径方向外方
    に延びるにつれて増大する、前記遠心分離器。