JP2002510547A - 遠心分離機用ロータ - Google Patents
遠心分離機用ロータInfo
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- B04B9/06—Fluid drive
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
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- B04B5/005—Centrifugal separators or filters for fluid circulation systems, e.g. for lubricant oil circulation systems
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- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
-
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- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B7/00—Elements of centrifuges
- B04B7/08—Rotary bowls
- B04B7/12—Inserts, e.g. armouring plates
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
- Fertilizing (AREA)
Abstract
Description
液体から除去する遠心分離機に関する。より詳しくは、本発明は、中心軸の周り
で回転することができるこの種の遠心分離機であって、軸方向に分離された2つ
の端壁、およびこれらの端壁同士の間に位置し中心軸を囲む周囲壁を有するケー
シングと、ケーシングの中央に位置する入口チャネルを形成する入口部材と、ケ
ーシングに取り付けられた分離手段と、一方の端壁の領域内に位置し、中心軸か
ら間隔をおいて配置され、出口チャネルを形成し、その出口チャネルが、出口チ
ャネルを通って流出する液体がロータの円周方向でロータに対する反力を生成す
るような方向に向けられた少なくとも1つの出口部材とを含む遠心分離機に関す
る。
動ができるように形成されており、以前から公知である。一般に、この種のロー
タは比較的少量の液体流を除去するために使用されており、比較的小型で軽量で
ある。
高くないが、分離効率を向上させるために様々な種類のロータ・インサート形の
手段が依然として提案されている。
許第1089355号および英国特許第1595816号は、このようなフィル
タインサートの例を示している。さらに、ロータ内でロータに供給された液体か
ら分離すべき粒子の沈殿距離を短くするように構成された様々な種類の分離イン
サートが提案されている。例えば、英国特許第729169号は、除去すべき液
体用のロータ内に螺旋状の流路を形成する、螺旋状の壁の形をした分離インサー
トを示している。米国特許第5637217号は、円錐状の分離円板を有する分
離インサートを示している。
成を示している。この遠心ロータには、多数の分離円板を備える分離手段が取り
付けられており、これらの分離円板は、ケーシング内の中心軸とケーシングの周
囲壁との間に、かつ中心軸の周りに分散配置され、それによって、軸方向に延び
る多数の分離チャネルを形成している。各分離円板は、軸方向に延びると共に、
中心軸からケーシングの周囲壁への方向に、半径方向内側縁部から半径方向外側
縁部まで延びており、中心軸から周囲壁に延びる仮想半径に対してある角度をな
している。
特定の分離手段を備え、この種の公知のロータよりも高い分離効率を与えること
ができる、冒頭で定義された種類のロータを提供することにある。
による遠心ロータに含まれる種類の分離手段を備え、さらに、ケーシングの中央
に位置する入口チャネルを形成する入口部材を備えており、入口チャネルが、ケ
ーシング端壁のうちの第1の端壁と分離手段との間に位置する分散チャンバを介
して分離チャネルに連通しており、分離チャネルが、分散チャンバからケーシン
グの他方の端壁の近傍の領域まで延びている場合に、本発明によって達成するこ
とができる。この種のロータは、さらに、 分離円板は、その半径方向外側縁部とケーシングの周囲壁との間に、分離され
た粒子を蓄積することのできるスラッジ空間を形成し、 仕切り壁が、一方の側に分離チャネルが開口する収集チャンバを形成し、他方
の側に出口チャンバを形成するように、分離円板とケーシングの他方の端壁との
間に配置され、 収集チャンバは、分離円板の半径方向内側縁部の半径方向レベルにほぼ対応す
るロータ内の半径方向レベルで外側チャンバに連通し、 前述の出口チャネルは、出口チャンバに連通し、ロータの外側に延びており、
収集チャンバと出口チャンバとが互いに連通する前記のレベルの外側の半径方向
レベルで、液体を含まない空間内に開口していることを特徴としている。
ち、分離円板同士の間に形成された分離チャネルを通過するときに、この液体に
対する比較的小さな通過抵抗を実現することが可能である。通常のフィルタまた
は1組の円錐状分離円板と比べると、本発明によって提案され、基本的に、他の
種類の遠心分離機で既に知られている種類の分離手段は、特に、除去すべき液体
が低い粘性を有する場合に、この液体に対して極めて小さな通過抵抗を生成する
。通過抵抗が小さいにもかかわらず、前述の分離チャネルでは、円錐状分離円板
同士の間の空間で得られる分離効率と同程度の分離効率を実現することができる
。当該種類の遠心分離機では、ロータに供給された除去すべき液体の過度の圧力
のできるだけ多くの部分を遠心ロータの駆動に使用できることが重要である。本
発明によって提案された種類のロータで分離手段を使用することによって、例え
ば前述の米国特許第5637217号による技法を使用した場合よりも、除去す
べき液体の過度の圧力のより多くの部分を遠心分離機の駆動に使用することがで
きる。このことは、本発明による遠心ロータに、米国特許第5637217号に
よる公知の遠心ロータよりも高い回転速度を与えることができ、それによって、
この遠心ロータよりも高い分離効率を与えることができることを意味する。
2067273号による遠心ロータと比べても、本発明による遠心ロータにはよ
り高い分離効率を与えることができる。これは、公知の遠心ロータが、本発明に
よる遠心ロータよりも効率的でない駆動手段を有するという事情のためである。
したがって、公知の遠心ロータの反動駆動用の出口ノズルは非常に小さな半径で
配置されている。さらに、このようなノズルの出口チャネルは、ある過度の圧力
を受ける液体内に開口している。
タを駆動するうえで重要であることは、例えば国際特許出願第96/23589
号で指摘されている。この場合、当該液体は、自動的に清掃可能なフィルタから
逆流させられる液体で構成される。これに関連して、反動駆動遠心ロータを適切
に動作させるのに十分に高い圧力の戻り流体を得ることが困難な場合がある。国
際特許出願第96/23589号では、この問題は、遠心ロータに戻り液体だけ
でなく独立の駆動液体も連続的に供給するようにして解決されている。この種の
装置は複雑で高価であり、本発明を使用することによって回避できることが少な
くなく、ロータの良好な分離効率が同時に維持される。
図2は、本発明による遠心ロータの第1の実施形態を示している。したがって、
図1は、図2のI−I線に沿った遠心ロータの断面図を示しており、図2は、上
から見た図1の遠心ロータを示しており、遠心ロータを囲むケーシングの半分の
みが示されている。図3〜図5は、本発明による遠心ロータの第2の実施形態を
示している。したがって、図3は図1の断面図と同様の断面図を示している。図
4は、1つの図と、図3のA−A線に沿った断面図とを併せた図であり、遠心ロ
ータの上部の、あるウィングの半径方向延長部を示している。図5は、遠心ロー
タの一部を示しており、遠心ロータの周囲のケーシングの一部が取り外されてい
る。
る円形ベースプレート1を含んでいる。コラム3の内部は、ベースプレートの中
央開口部2に連通するチャネル4を形成している。
びベースプレート1にしっかりと固定されている。キャップ5とベースプレート
1は、ロータ内の分離チャンバ7の周りにケーシングを形成している。このケー
シングにおいて、ベースプレート1は第1の端壁を形成しており、それに対して
キャップ5は第2の端壁8および周囲壁9を形成している。周囲壁9は、端壁1
と端壁8との間で、管状コラム3の周りに同心状に延びている。
ラム3は支持部材3aおよび3bをそれぞれの端部で支持している。
有する分離手段を、分離チャンバ7内に有している。各分離円板は、図2からわ
かるように中心軸10から周囲壁9への方向に弧状に延びていると共に、図1か
らわかるように流れを分散し液体を巻き込む上側半径方向ウィング12と、弧状
に延びている下側ウィング13との間を軸方向に延びている。分離円板11は、
分離円板と同じ延長部を有する薄い分離チャネルを分離円板同士の間に形成して
いる。図2では、弧状に延びる下側ウィング13のいくつかが見えるように、分
離円板の一部が省略されている。
コラム3によって案内されているスリーブ14を有する中央サポータによって支
持されている。スリーブ14は、軸方向上向きの環状固定フランジによって、分
離円板11の下縁部に形成された凹部内に延びている下側環状支持部材15と一
体に形成されている。分離円板の上縁部に下縁部の凹部に対応して形成された凹
部は、上側環状支持部材16の軸方向下向きの環状固定フランジ用の上向きに開
放された環状溝を形成している。
て、軸方向に互いに分離すると共に分離円板11から分離することができる。
円板を囲む3つのリング18によって、互いに対して所定の位置に保持されてい
る。下記の説明から明白な理由で、これらのリング18のうちで最も上側のリン
グは、分離円板11とケーシングの周囲壁9との間の中間空間全体を満たしてい
る。分離円板11は、分離円板と一体に形成され何らかの適切な方法で分離円板
の表面を横切って分散されたスペーシング部材19によって、互いにある距離に
保たれている。
グの周囲壁9から半径方向内側に、分離円板11の半径方向最内部の領域まで延
びるようになっている。この仕切り壁は、分離円板11とは軸方向反対側に位置
する中央平面部20と、ウィング13を囲む短い筒状の中間部21と、ケーシン
グの周囲壁9と分離円板11の半径方向最外部との間の中間空間を満たす半径方
向最外部の他の平面部22とを有している。
2を通ってチャネル4内に進入する必要がある。あるいは、液体は逆方向からチ
ャネル4内に進入してもよい。液体は、チャネル4からコラム3内の開口部23
を通過させ、ケーシング5の上部に形成され内部に上側半径方向ウィング12が
配置された分散チャンバ24内に導く必要がある。
を通過する。ここで、液体中に浮遊しており液体よりも重い粒子を分離する必要
があり、液体は、さらに下向きに流れ、弧状に延びる下側ウィング13が内部に
配置された収集チャンバ25に達する。図2からわかるように、ウィング13は
分離円板11の延長部と対向する弧状の延長部を有している。これによって、ウ
ィング13は、半径方向にのみ延ばされた場合よりも多くの分離円板を軸方向に
支持することができ、しかも収集チャンバ25内に配置された液体を回転によっ
て巻き込む部材として機能することができる。最も上側のリング18は、分離円
板11の半径方向外側への軸方向の液体の流れを防いでいる。
る2つのくぼみを備えている。これらの出口チャンバ26は、仕切り壁部20の
半径方向内側縁部で前述の収集チャンバ25に連通している。
プレート1は、出口チャネル27を有するノズルを備えている。出口チャネル2
7は、仕切り壁部20の内側縁部の半径方向外側のレベルのロータの外側で、液
体を含まない大気圧の空間に開口している。加圧された液体が出口チャネル27
を通って出口チャネル26から出ると、ロータが反力によって作動させられ、中
心軸10の周りを回転する。
液体がどのようにチャネル4に導入されるかということは、当業者に公知である
ので、図示しておらず、また説明していない。
分離円板11も、プラスチックで作られていることが好ましい。望むならば、分
離円板は、ロータの分離チャンバのほぼ全体を通って延びるように形成すること
ができる。ここで説明している種類の分離円板の利点は、円錐状の分離円板と比
較すると、すべての円板を同じに形成することができ、そしてそれにもかかわら
ず、すべての円板を分離チャンバの全ての所望の部分内に延びるような形態にす
ることができることである。このように、このような分離円板のパッケージは、
同一に形成された円錐状の分離円板のスタックと同一の幾何形状に限られず、ロ
ータの所望の形状のロータに合わせることができる。したがって、ロータ内の利
用可能な空間を当該遠心分離のために最大限まで使用することができる。
離チャネル内で液体から分離する必要があり、この場合、粒子は分離円板に沿っ
てロータの周囲壁9のところのスラッジ空間の方へスライドし、このスラッジ空
間内に収集される。ある動作時間の後で、あるいはある量の粒子がロータ内に収
集されたときに、動作を中断し、キャップ5を取り外して粒子を取り除く必要が
ある。
断している間にロータから取り外し、粒子と共に処分することのできるインサー
トを、ここで説明している種類のロータに設けることが可能であり、このインサ
ートを処分した後、この種の新しいインサートをロータに取り付けることができ
る。
に形成され、取外し可能なライナを前述のキャップ5内に形成するようになって
いる筒状の容器とを有することができる。この種のライナは、仕切り壁20〜2
2から、分離円板を囲む最も上側のリング18まで延びることができる。
ることができる場合には、これらの部材は部材20〜22と、前述の種類のライ
ナととともに、交換可能なインサートを形成することができる。この種の交換可
能なインサートは必ずしも廃棄する必要がなく、その代わりにきれいに再使用す
ることができる。
3〜図5では、対応する細部について、図1および図2と同じ参照符号が使用さ
れている。
および上側支持部材16aを有する支持体に取り付けられている。支持部材15
aおよび16aは、スナップロック装置17aによって互いに取外し可能に連結
され、中央コラム3によって案内されている。スナップロック装置17aは、分
離円板の半径方向内側の、軸方向端部同士のほぼ中間に配置され、そのため、ス
ナップロック装置17aまで手を伸ばすのは比較的困難であり、したがって、ス
ナップロック装置17aをうっかり開放してしまうことはあり得ない。このため
、分離円板を支持部材15および16aからうっかり解放してしまうことはあり
得ない。
体に形成されている。上側支持部材16aは分散チャンバ24内のウィング12
と一体に形成されている。
。径方向にコラム3の両側に位置している2つのウィング12aは、コラム3の
入口開口部23が位置している平面内のコラム3まで延びている。他のウィング
12bは、この平面内ではコラム3まで延びておらず、ウィング12b自体とコ
ラム3との間に自由空間28を形成している。
る。これらの開口部の各々は、ロータの回転方向に見たときに、コラム3まで延
びているウィング12aのうちの1つのすぐ前方に位置する領域内に開口してい
る。この回転方向は、図4に矢印wで示されている。したがって、開口部23を
通ってロータに進入する液体は、隣接するウィング12aによってロータの回転
に巻き込まれ、したがって、回転方向と逆方向にロータに対してスライドするこ
とが妨げられる。入口開口部23を通じた過度の圧力によって供給される液体の
大部分は、とりわけ前記の空間28によってコラム3の最も近くに形成された通
路を通してロータの回転方向に押し出され、コラム3まで延びる他方のウィング
12aに達する。これによって、ウィング12aとウィング12bとの間のすべ
ての中間空間内に流入する、およびそれによって分離円板11同士の間の全ての
分離チャネルに流入する液体が均等に分散する。
対する入口開口部23の特定の位置は、ロータ分離チャンバ内で液体を均等に分
散させるためのコラム3の多数の比較的小さい入口開口部、たとえば、互いに隣
接するウィングの間の各中間空間に開口する1つの入口開口部を有することの、
有利な代替形態である。前述の構成は、ウィング12の数が入口開口部23の数
を超えていれば使用することができる。
ーシング5までは延びておらず、リング18a自体とケーシングとの間に小さい
空間29を形成している。この空間は、既に分散チャンバ24内にある流入した
液体から分離され、したがって、ケーシング5内部のリング18aの領域に既に
堆積した固体を通過させるような大きさを有している。ロータが動作を開始して
から少し時間が経つと、ケーシング内部に堆積した粒子の層が、少なくとも部分
的に空間29を満たす。しかしながら、ケーシング5内部のリング18aの下に
同じ厚さの粒子層が形成されないかぎり、分離された粒子はケーシング5に沿っ
て徐々に下向きに移動してリング18aを通過し、それによって、分散チャンバ
24内に粒子が蓄積することが回避される。
シングの直径は軸方向に分散チャンバ24から離れるにしたがって大きくなり、
それによって、空間29が完全に詰まることを回避している。
Claims (15)
- 【請求項1】 中心軸(10)の周りを回転可能であり、 軸方向に分離された2つの端壁(1,8)と、これらの端壁同士の間に位置し
前記中心軸(10)を囲む周囲壁(9)とを含むケーシングと、 前記ケーシングに取り付けられ、多数の分離円板(11)を有し、前記分離円
板が、前記ケーシングの前記中心軸(10)と前記周囲壁(9)との間に、かつ
前記中心軸(10)の周りに分散配置され、それによって、軸方向に延びる多数
の分離チャネルを形成しており、各分離円板(11)が、軸方向に延びると共に
、前記中心軸(10)から前記ケーシングの前記周囲壁(9)へ向かう方向に、
前記分離円板の半径方向最内部から半径方向最外部まで延びており、前記中心軸
(10)から前記周囲壁(9)に延びる仮想半径に対してある角度をなしている
分離手段と、 前記ケーシングの中央に位置する入口チャネル(4)を形成し、前記入口チャ
ネル(4)が、前記ケーシングの端壁のうちの第1の端壁(8)と前記分離手段
との間に位置する分散チャンバ(24)とを通って前記分離チャネルに連通して
おり、前記分離チャネルが、前記分散チャンバ(24)から前記ケーシングの他
方の端壁(1)の近傍の領域まで延びている入口部材(3)と、 出口チャネルから流出する液体が、前記ロータの円周方向に、前記ロータを所
定の回転方向に回転させる反力を生成するような方向に向けられた出口チャネル
(27)を形成する少なくとも1つの出口部材とを有する、液体中に浮遊し前記
液体よりも大きな密度を有する粒子を前記液体から除去するための遠心分離機用
ロータにおいて、 前記分離円板(11)は、その半径方向外側縁部と前記ケーシングの前記周囲
壁(9)との間に、分離された粒子を蓄積するためのスラッジ空間を形成してお
り、 仕切り壁(20〜22)が、前記分離チャネルが開口する収集チャンバ(25
)を一方の側に形成し、他方の側に出口チャンバ(26)を形成するように、前
記分離円板(11)と前記ケーシングの前記他方の端壁(1)との間に配置され
ており、 前記収集チャンバ(25)は、前記分離円板の前記半径方向最内部の半径方向
レベルにほぼ対応するロータ内の半径方向レベルで前記出口チャンバ(26)に
連通しており、 前記出口チャネル(27)は前記出口チャンバ(26)に連通し、前記ロータ
の外側に延びており、前記収集チャンバ(25)と前記出口チャンバ(26)が
互いに連通する前記レベルの外側の半径方向レベルで、液体を含まない空間に開
口していることを特徴とする遠心分離機用ロータ。 - 【請求項2】 いずれの分離円板(11)も、前記中心軸(10)から前記
周囲壁(9)へ向かって弧状に延びている、請求項1に記載のロータ。 - 【請求項3】 前記仕切り壁(20〜22)は、前記収集チャンバ(25)
に面する側に巻込み部材(13)を備えている、請求項1または2に記載のロー
タ。 - 【請求項4】 前記巻込み部材(13)は細長く、たとえば、ウィングのよ
うな形をしており、前記ロータ中心軸(10)に垂直な平面で見たときに前記分
離円板(11)に対してある角度をなしている、請求項3に記載のロータ。 - 【請求項5】 前記巻込み部材(13)は前記分離円板(11)を支持して
いる、請求項3または4に記載のロータ。 - 【請求項6】 前記分散チャンバ(24)は、前記入口チャネル(4)から
前記分離チャネルに流れる液体をロータの回転に巻き込むようになっており、か
つ細長く、たとえば、ウィング(12)のような形をしており、前記ロータ中心
軸(10)に垂直な平面で見たときに前記分離円板(11)に対してある角度を
なしている分散部材を含んでいる、請求項1に記載のロータ。 - 【請求項7】 前記分散部材は、前記分離円板(11)の半径方向内側に部
分的に位置している、請求項6に記載のロータ。 - 【請求項8】 前記入口チャネル(4)は、前記ロータ内の分離円板(11
)の半径方向内側に、前記分離円板の軸方向に分離された端部同士の間で開口し
ている、請求項6または7に記載のロータ。 - 【請求項9】 前記分離円板(11)は、1つまたは2つ以上の保持リング
に囲まれている、請求項1から8のいずれか1項に記載のロータ。 - 【請求項10】 前記分離円板(11)と前記ケーシングの前記周囲壁(9
)との間の、前記分散チャンバ(24)と前記スラッジ空間との間の領域内に、
流れ抑制または防止部材(18)が配置されている、請求項1から9のいずれか
1項に記載のロータ。 - 【請求項11】 前記分離円板(11)は、前記分離円板の軸方向に分離さ
れた端部で前記分離円板(11)と取外し可能に係合しており、かつ前記分離円
板の半径方向内側で互いに連結されている、2つの支持部材(15,16;15
a,16a)の間に取り付けられている、請求項1から10のいずれか1項に記
載のロータ。 - 【請求項12】 前記支持部材(15a,16a)は、スナップロック装置
(17a)によって互いに連結されている、請求項11に記載のロータ。 - 【請求項13】 前記分離円板(11)は、前記ケーシングのそれぞれの前
記端壁(1,8)の方に向けられた縁部を有しており、これらの縁部は、前記ロ
ータ中心軸(10)の周りに延びる環状溝を共に形成する凹部を有しており、前
記支持部材(15,16;15a,16a)は、前記溝内に延びて前記分離円板
(11)を保持している、請求項11または12に記載のロータ。 - 【請求項14】 前記支持部材(15,16;15a,16a)は、前記ケ
ーシング(5)内を軸方向中央に延びているコラム(3)を囲んでおり、かつ前
記コラム(3)によって案内されている、請求項11から13のいずれか1項に
記載のロータ。 - 【請求項15】 前記中央入口チャネル(4)は、前記入口部材(3)内の
多数の入口開口部(23)を介して前記分散チャンバ(24)に連通しており、 前記分散チャンバ(24)は、前記入口部材(3)の周りに均等に分配され、
かつ前記入口部材から前記分散チャンバを通って前記ケーシングに向かう方向に
延びている多数のウィング(12)を含んでおり、前記多数のウィングは、前記
多数の入口開口部(23)よりも大きく、 前記多数の入口開口部(23)に対応する、一部のウィング(12a)は、前
記入口開口部(23)の領域内で前記入口部材(3)にほぼ至るまで延びており
、それに対して、他のウィング(12b)は、該ウィング(12b)自体と、同
じ領域内の前記入口部材(3)との間に空間(28)を形成しており、 各入口開口部(23)は、前記ロータの前記回転方向に見たときに、前記入口
部材(3)まで延びている種類のウィング(12a)の前方で、ウィング(12
b)自体と前記入口部材(3)との間に空間(28)を形成する種類の少なくと
も1つのウィング(12b)の後方に位置している、請求項1から14のいずれ
か1項に記載のロータ。
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