JP2007510537A - 遠心ロータ用の巻込み装置 - Google Patents

Abstract

遠心ロータの回転時に流入する液体を巻き込むために空間（４）内に配置されたいくつかの巻込み部材（１１；１２）を有する、中央回転軸（Ｒ）を中心として回転可能な遠心ロータ用の巻込み装置。巻込み装置は、回転軸（Ｒ）を囲み、かつ半径方向の延長部を有する少なくとも１つの第１の突起（１６）を有する第１の構成部材（１４）と、回転軸（Ｒ）を囲み、やはり半径方向の延長部を有する第２の突起（１７）を少なくとも有する第２の構成部材（１５）とを有している。第２の構成部材（１５）は、第２の突起（１７）が第１の突起（１６）の近くに存在する位置まで中央空間（４）内に軸方向に挿入可能である。巻込み装置（１１；１２）が中央空間（４）内の所定の位置にあるとき、第２の構成部材（１５）が第１の構成部材（１４）に対して軸方向に移動することが防止されるように、ロック部材（１８；２０）を突起（１６；１７）に取外し可能に係合させるように取り付け可能である。

Description

本発明は、遠心ロータが、
中心回転軸を中心として回転可能であり、かつ分離チャンバを形成するロータ本体と、
ロータ本体と一緒に回転できるようにロータ本体に連結され、かつ遠心ロータに供給される液体を受け入れる、分離チャンバと連通している中央空間を形成する入口装置とを有し、入口装置は、
遠心ロータの中央に配置され、かつ空間を囲み、中央空間と連通している開口を軸方向の一方の端部に有する中央本体と、
空間内に配置され、遠心ロータの回転によって液体を巻き込む巻込み部材を有する巻込み装置であって、巻込み装置が中央本体の回転に巻き込まれ、かつ巻込み装置が中央本体に対して軸方向に移動することが防止されるように中央本体に連結されている巻込み装置とを有する、遠心ロータ用の巻込み装置に関するものである。

従来、この種の巻込み装置は、ねじまたはナットによって中央本体に係合されており、これによって巻込み装置の交換が可能になっている。このような交換は、たとえば、数本のねじが使用されている場合や、ねじまたは他の取付け部材に手が届き難い場合に時間がかかることがある。

多くの遠心分離機は、製品にさらされるすべての表面を完全に洗浄できるようにすることが強く求められる、食品産業および生物工学的なプロセスで使用されている。このため、遠心ロータ内のそれぞれの異なる別個の構成部材同士が表面接触するのは、このような表面接触によって洗浄するのが困難な隙間が形成されるため、望ましくない。できるだけ高い洗浄能力を実現するために、遠心ロータ内の別個の構成部材を、それらが点でまたは短い線に沿って互いに接触するように形成することができる。可能なら、洗浄をより困難にするねじ山またはシーリングを無くすべきである。

本発明の目的は、取付けおよび取外しが容易な、遠心ロータ用の巻込み装置を提供することである。本発明の他の目的は、遠心ロータ内の所定の位置において効果的に洗浄することのできる巻込み装置を提供することである。

本発明によれば、これらの目的は、
巻込み部材は、回転軸を囲み、かつ半径方向の延長部を有する少なくとも１つの突起を有する第１の構成部材と、回転軸を囲み、かつ半径方向の延長部を有する第２の突起を少なくとも有する第２の構成部材とを有し、第２の構成要素は、第２の突起が第１の突起に隣接して存在する位置まで中央空間内に軸方向に挿入可能であり、
ロック部材が、巻込み装置が中央空間の所定の位置にあるときに、第２の構成要素が第１の構成要素に対して軸方向に移動することが防止されるように、突起に取外し可能に係合されるように取り付け可能であることを特徴とする、冒頭に述べた種類の遠心ロータ用の巻込み装置によって達成される。

本発明によれば、必要に応じて、第１の構成部材と中央本体とを互いに取り外し可能に連結してもよいが、本発明の好ましい実施態様では、第１の構成部材と中央本体とは一体に形成されているか、あるいは互いに固定して連結されるように少なくとも構成されている。

第１および第２の構成部材は、上述したように、１つの第１の突起のみおよび１つの第２の突起のみをそれぞれ有するように形成することができる。この場合、これらの突起の各々は、好ましくは回転軸に対して実質的に垂直に延びる環状のフランジとして形成することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施態様では、第１の構成部材は、回転軸の周りに分散配置され、かつ半径方向の延長部を有し、互いの間に第１の空間を形成している、いくつかの第１の突起を有しており、第２の構成部材は、回転軸の周りに分散配置され、かつ半径方向の延長部を有し、互いの間に第２の空間を形成している、いくつかの第２の突起を有している。場合によっては、一方の構成部材は環状のフランジの形をした１つの突起のみを有し、他方の構成部材は前述した種類のいくつかの突起を有していてもよい。

各構成部材がいくつかの突起を有する場合、巻込み装置は、必要に応じて、第２の突起が軸方向において第１の突起と同じ高さの位置まで第１の空間内に挿入可能になるように形成されていてもよい。しかしながら、本発明の好ましい実施態様では、巻込み装置は、第２の突起が第１の空間を通って第１の構成部材の第１の突起を軸方向に通過する位置まで移動可能になるように構成されている。

ロック装置は、構成部材に対して所定の軸方向位置に配置された後、ロック装置が構成部材が互いに対して軸方向に移動するのを防止する位置でロック装置の一部が構成部材の突起に係合するように、ロック装置が回転することができるように構成されていてもよい。しかしながら、好ましい実施態様では、ロック装置は、ばね力の影響にかかわらず、回転軸へ近づく方向へまたは回転軸から離れる方向へ移動することのできる部分を有するリングの形状を本質的に有している。有利なことに、このような実質的に環状のロック装置は、回転軸の周りのロック装置の延長部に中断部を有しており、これにより、ロック装置の別個の周囲部分を、２つの構成部材の突起に係合させ、かつこれらの突起から取り外すように導くことができる。

構成部材の突起が半径方向に回転軸へ向かって延びている場合、ロック装置は、回転軸から離れる方向に向けられた開口を備えた実質的にＵ字形の断面を有するように形成されていてもよい。これにより、ロック装置は、いくつかの突起を部分的に囲むようになり、それらの突起が互いに対して軸方向に移動するのを防止することができる。

第２の突起が第１の突起を軸方向に越えた位置まで第２の突起が移動するように巻込み装置を構成する場合、ロック装置は、第１の突起と第２の突起との間を軸方向に空間内に挿入可能であってもよい。この場合、ロック装置は実質的に円形の断面を有していてもよい。

各々の突起は異なる方向に延びていてもよい。一方の構成部材上の突起が内側に回転軸の方に向けられ、他方の構成部材上の突起が回転軸から外側に向けられるか、またはすべての突起が半径方向に同じ方向に向けられる。

本発明の特定の実施態様では、突起を軸方向に用いることができるように中央本体の外側に配置することができるが、好ましくは、突起は、中央本体内に配置され、かつ内側に回転軸へ向かって同じ方向に向けられる。これによって、巻込み装置のほぼ全体を中央本体内に配置して省スペース化を図ることができる。

冒頭に述べたように、巻込み装置は、巻込み装置が中央本体と一緒に回転するように中央本体に係合するようになっている。これは、ロック装置を中央本体の１つまたは複数の部分に軸方向に押し付けることによって巻込み装置を保持することにより、巻込み装置と中央本体とを摩擦によって係合させることによって行うことができる。巻込み装置と中央本体とを強制的に係合させるために、巻込み装置は、回転軸から離れる方向に延び、かつ中央本体に形成された窪み内に挿入されるように配置された、少なくとも第３の突起を有していてもよい。これにより、第２の構成部材と中央本体との相対的な回転運動が効果的に防止される。

本発明による巻込み装置に含まれる別個の構成部材同士を点接触させるために、これらの構成部材のうちのいくつかまたはすべてにノブまたは丸い表面を形成することができ、これにより、それらのノブまたは丸い表面は隣接し対向する表面の間に空間を形成する。

前述の巻込み装置は、任意の適切な手法で構成することができる。たとえば、巻込み装置は、ロータの回転軸の周りに分散配置された半径方向および軸方向に延びる羽根によって構成することができる。あるいは、巻込み装置を、流入する液体を半径方向および軸方向に延びる羽根よりも緩やかに加速する、中央本体と同軸にかつ互いに同軸に配置された環状のディスクの重ね合わせで構成してもよい。

以下、本発明について添付の図面を参照して詳しく説明する。

図１には、垂直回転軸Ｒを中心として回転可能であり、かつ分離チャンバ２を形成するロータ本体１を有する遠心ロータが示されている。入口装置３が、ロータ本体１と一緒に回転できるように、ロータ本体１内の中央に配置されている。入口装置３は、入口装置３とロータ本体１との間に形成された流路５を通じて分離チャンバ２に連結されている中央空間４を形成している。さらに、入口装置３は、空間４と連通する入口開口６をその上端に有している。遠心ロータ内で処理される液体用の固定入口管７が、上方から空間４内に延び、空間４の下部内に開口している。分離チャンバ２内には円錐台状の分離ディスク８の重ね合わせが配置されており、それらの分離ディスク８は、液体を流通させる狭い流路を各ディスク同士の間に形成するように軸方向に隔てられている。互いの直ぐ下に位置する複数のディスク８内に全体として形成されたいくつかの分散流路９が、分離ディスク８の重ね合わせを軸方向に通って延びている。

入口装置３は、中央空間４を囲む中央本体１０と、中央空間４内に配置された巻込み装置とを有している。巻込み装置は、様々な手法で構成することができ、遠心ロータが回転する際に入口管７を通って空間４に入る液体を巻き込む機能を有している。図１には、入口管７の左側と右側とに２つの異なる種類の巻込み装置が示されている。左側には、環状の平面ディスク１１の重ね合わせが、軸方向に互いにある距離をおいて回転軸Ｒを囲むように配置されるように示されている。右側には、回転軸Ｒの周りに分散配置され、各々が半径方向および軸方向に延びているいくつかの羽根１２の１つが示されている。

図１の従来の遠心ロータの詳細な説明は米国特許第４７０１１５８号明細書に記載されている。

図２には、本発明による巻込み装置の第１の実施形態が示されている。この巻込み装置は、（図１の中央本体１０と同様の）中央本体１３の上部と、中央本体１３内の空間４内に配置された別個の巻込み本体との両方を含んでいる。中央本体１３の上部を巻込み装置の第１の構成部材１４とみなすことができ、かつ別個の巻込み本体を巻込み装置の第２の構成部材１５とみなすことができる。

第１の構成部材１４（すなわち、中央本体１３の上部）は、回転軸Ｒの周りに分散配置され、かつ互いの間に第１の空間を形成している、いくつかの第１の内部突起１６を有している。第２の構成部材、すなわち巻込み本体１５は、互いの間に第２の空間を形成している、いくつかの他の突起１７を有している。突起１６および１７は、半径方向延長部を有しており、かつ内側に回転軸Ｒの方に向けられている。

図３には図２による巻込み本体１５を有さない中央本体１３（いくらか変更が加えられている）が示されており、図４には図２に示されているような種類の巻込み装置１５が示されている。

実施する際には、（図４による）巻込み本体１５を、（図３による）中央本体１３の下から空間４内に、各突起１７が突起１６同士の間を通過し、かつ図２に示されているように各突起１７が突起１６よりも軸方向にいくらか上に位置する位置まで、挿入することができる。

図２には、軸方向において第１の突起１６と第２の突起１７との間に配置されたロック部材１８も示されている。ロック部材１８は、実質的に環状であり、円形の断面を有している。ロック部材１８は、回転軸（不図示）の周りのその延長部に、ロック部材１８を突起１６と突起１７との間に取り付けるのを可能にする不連続部も有している。ロック部材１８は、突起１６と突起１７との間の所定の位置に巻込み本体１５を中央本体１３に対して保持しており、したがって、巻込み本体１５が空間４から落下することはない。

図１に関連して既に述べたように、巻込み装置は様々な手法で構成することができる。したがって、実際の巻込み装置は、たとえば、環状の平面ディスク１１や、半径方向および軸方向に延びる羽根１２として形成することができる。図４はディスク１２を備えた巻込み本体１５を示し、図５はディスク１２を備えた巻込み本体１５を示しており、これらは図１に示した各々の種類である。

図４および図５に示されているように、巻込み本体１５は、突起１７に加えて、巻込み本体１５の下部で半径方向外側に延びているいくつかの他の突起２１を有している。これらの突起２１は、図２に示されているように、中央本体１３の内側に形成されている、対応する溝２２内を延びるようになっている。突起２１と中央本体１３とがこのように係合することによって、巻込み本体は、空間４内において中央本体１３に対して回転することが防止される。

図２に示されている本発明の実施形態では、第１の構成部材１４は中央本体１３を備えた一部材として構成されている。図６には、第１の構成部材１４が別個の部分１９として構成されている本発明の他の実施形態が示されている。この別個の部分１９は、任意の適切な手法で中央本体１３に連結することができる。必要に応じて、部分１９を中央本体１３に保持するように、別個の固定部材を配置してもよい。さらに、図６による別個の部分、すなわち構成部材１９は、図３による第１の構成部材１４と同様に機能する。所望であれば、部分１９は、中央本体１３に接触し、面接触ではなく点接触を実現する小さい隆起部を、その表面に備えていてもよい。

図７には、中央本体１３は図２および図３と同様に突起１６が形成されており、巻込み本体１５は図２および図４と同様に突起１７が形成されている、本発明の他の実施形態が示されている。図７には、変更が加えられた環状のロック部材２０が示されており、そのロック部材２０は、回転軸Ｒ（不図示）を取り囲むロック部材の延長部に不連続部を備え、かつ開口が回転軸Ｒから離れる方向に向けられたＵ字形の断面を有している。

図７に示されているように、巻込み本体１５は、突起１７が突起１６と同じ軸方向高さで突起１６同士の間の空間内に位置するときに、ロック部材２０によって中央本体１３に対して軸方向に保持される。突起１６および突起１７は、半径方向内側に回転軸Ｒへ向かって延びており、互いに対して軸方向に移動することがロック部材２０によって防止されている。

遠心ロータ内で処理される液体用の中央入口装置を備えた従来の遠心ロータを軸方向断面において概略的に示す図である。 本発明による巻込み装置を備えた遠心ロータ用の中央入口装置の一部を示す軸方向断面斜視図である。 図２による巻込み装置（いくらか変更が加えられている）の一部を示す図である。 図２による巻込み装置の一部である巻込み本体を示す図である。 図４に示した巻込み本体の他の実施形態を示す図である。 図３に示した巻込み装置の一部の他の実施形態を示す図である。 本発明による巻込み装置の他の実施形態を備えた遠心ロータ用の中央入口装置の一部を示す図である。

Claims (18)

1. 遠心ロータが、
   中心回転軸（Ｒ）を中心として回転可能であり、かつ分離チャンバ（２）を形成するロータ本体（１）と、
   前記ロータ本体（１）と一緒に回転できるように前記ロータ本体（１）に連結され、かつ前記遠心ロータに供給される液体を受け入れる、前記分離チャンバ（２）と連通している中央空間（４）を形成する入口装置（３）とを有し、
   前記入口装置（３）は、
   前記遠心ロータの中央に配置され、かつ前記空間（４）を囲み、前記中央空間（４）と連通している開口（６）を軸方向の一方の端部に有する中央本体（１３）と、
   前記遠心ロータの回転によって前記液体を巻き込むために前記空間（４）内に配置された巻込み部材（１１；１２）を有する巻込み装置であって、該巻込み装置が前記中央本体の回転に巻き込まれ、かつ該巻込み装置が前記中央本体に対して軸方向に移動することが防止されるように中央本体（１３）に連結されている巻込み装置とを有する、
   遠心ロータ用の巻込み装置において、
   前記巻込み部材は、前記回転軸（Ｒ）を囲み、かつ半径方向の延長部を有する少なくとも１つの突起（１６）を有する第１の構成部材（１４）と、前記回転軸（Ｒ）を囲み、かつ半径方向の延長部を有する第２の突起（１７）を少なくとも有する第２の構成部材（１５）とを有し、該第２の構成要素（１５）は、前記第２の突起（１７）が前記第１の突起（１６）の近くに存在する位置まで前記中央空間（４）内に軸方向に挿入可能であり、
   ロック部材（１８；２０）が、前記巻込み装置（１１；１２）が前記中央空間（４）内の所定の位置にあるときに、前記第２の構成要素（１５）が前記第１の構成要素（１４）に対して軸方向に移動することが防止されるように、前記突起（１６；１７）に取外し可能に係合されるように取り付け可能であることを特徴とする、遠心ロータ用の巻込み装置。
2. 前記第１の構成部材（１４）は、前記中央本体（１３）に固定して連結されるように構成されている、請求項１に記載の巻込み装置。
3. 前記第１の構成部材（１４）と前記中央本体（１３）とは一体に形成されている、請求項１に記載の巻込み装置。
4. 前記第１の構成部材（１４）は、前記回転軸の周りに分散配置され、かつ半径方向の延長部を有し、互いの間に第１の空間を形成している、いくつかの第１の突起（１６）を有しており、前記第２の構成部材（１５）は、前記回転軸の周りに分散配置され、かつ半径方向の延長部を有し、互いの間に第２の空間を形成している、いくつかの第２の突起（１７）を有しており、前記ロック部材（１８；２０）は、各々の構成部材（１４；１５）においていくつかの前記突起（１６；１７）に係合されるように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の巻込み装置。
5. 前記第２の構成部材（１５）は、前記第２の突起（１７）が前記第１の空間内において前記第１の構成部材（１４）の前記第１の突起（１６）と同じ軸方向の高さに位置する位置まで、前記中央空間（４）内に軸方向に挿入可能である、請求項４に記載の巻込み装置。
6. 前記第２の構成部材（１５）は、前記第２の突起（１７）が前記第１の空間内において前記第１の構成部材（１４）の前記第１の突起（１６）を通過する位置まで、前記中央空間（４）内に軸方向に挿入可能である、請求項４に記載の巻込み装置。
7. 前記ロック装置（１８；２０）は、実質的に環状であり、前記回転軸（Ｒ）の周りを延びるように構成され、かつ前記第２の突起（１７）が前記第１の突起（１６）を通過したときに前記第１の突起（１６）と前記第２の突起（１７）との間に軸方向に形成される空間内に取り付け可能である、請求項６に記載の巻込み装置。
8. 前記ロック装置（１８；２０）は、実質的に環状であり、かつ前記回転軸（Ｒ）の周りを延びるように構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の巻込み装置。
9. 前記実質的に環状のロック装置（１８；２０）は弾性体であり、これにより、前記ロック装置の周囲部分は前記回転軸（Ｒ）へ近づく方向および前記回転軸（Ｒ）から離れる方向へ移動可能である、請求項８に記載の巻込み装置。
10. 前記実質的に環状のロック装置（１８；２０）は、前記回転軸（Ｒ）の周りの前記ロック装置の延長部に不連続部を有している、請求項９に記載の巻込み装置。
11. 前記実質的に環状のロック装置（１８）は実質的に円形の断面を有している、請求項１０に記載の巻込み装置。
12. 前記実質的に環状のロック装置（２０）は、前記回転軸（Ｒ）から離れる方向に向けられた開口を備えた実質的にＵ字形の断面を有している、請求項１０に記載の巻込み装置。
13. 前記構成部材（１４；１５）の一方および他方の上の前記突起（１６；１７）は半径方向に同じ方向に延びている、請求項４から１２のいずれか１項に記載の巻込み装置。
14. 前記構成部材（１４；１５）の一方および他方の上の前記突起（１６；１７）は半径方向内側に回転軸（Ｒ）へ向かって延びている、請求項１３に記載の巻込み装置。
15. 前記突起（１６；１７）は前記中央本体（１３）内に配置されるように構成されている、請求項１から１４のいずれか１項に記載の巻込み装置。
16. 前記第２の構成部材は、前記回転軸（Ｒ）から離れる方向に延び、かつ前記中央本体（１３）内に形成された窪み（２２）内に挿入されるように配置され、それによって前記第２の構成部材（１５）と前記中央本体（１３）との相対的な回転運動を防止する第３の突起（２１）を少なくとも有している、請求項１から１５のいずれか１項に記載の巻込み装置。
17. 前記巻込み装置は半径方向および軸方向に延びている羽根（１２）を有している、請求項１から１６のいずれか一項に記載の巻込み装置。
18. 前記巻込み部材は、前記中央本体（１３）と同軸に、かつ互いに同軸に配置された環状のディスク（１１）の重ね合わせを有している、請求項１から１６のいずれか１項に記載の巻込み装置。

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