JP2009526645A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

本発明は、液体不純物を含むガスを浄化する遠心分離機に関する。分離ケーシング（１）は、分離空間（２）を囲み、分離空間に面する内壁面（３）を有する。入口（９）が浄化されるべきガスのために設けられている。回転部材（４）は、分離空間内の、入口の下流側に設けられ、回転軸（ｘ）の周りを回転方向（ｒ）に回転するように配置される。回転部材は、ガスを回転方向（ｒ）に回転させ、遠心力によってガスからの液体不純物を分離する。ガス出口（１０）は、回転部材の下流側に設けられ、浄化されたガスを排出する。第１の液体出口（１１）は、分離された液体不純物を排出するためにガス出口の上流側かつ回転部材の下流側に設けられ、少なくとも１つの出口穴を有する。周囲リング溝（１９）は、固定ケーシング内の内壁面から外側に延び、周囲底面（２０）を有し、出口穴は、底面から外側に延びている。

Description

本発明は概して、ガスを浄化して、オイル粒子やオイルミストなどの液体不純物を除去する遠心分離機に関する。さらに具体的には、本発明は、請求項１の前提記載部分による遠心分離機に関する。

スウェーデン特許第Ｃ−５２３６９０号は、オイル粒子および／またはオイルミストの状態の液体不純物を含むガスを浄化することを目的としたこのような遠心分離機を開示している。浄化されたガスのガス出口は、分離空間の下部から公知の遠心分離機内に延びている。分離空間内に延びるシールド部材がガス出口の真上に位置する。シールド部材から上方に少し離れた位置に、分離空間から分離されたオイルを排出するいくつかの出口穴がある。分離されたオイルは、分離空間の内側壁によって捕捉され、出口穴の方へ下向きに流れる。スウェーデン特許第Ｃ−５２３６９０号で開示された技術は、シールド部材がシールド部材の真上に環状のガス緩衝体を形成し、このガス緩衝体が下向きに流れるオイルをガス緩衝体の上端の部分およびオイルを通して排出できるようにする出口穴の部分でせき止める現象に基づいている。

本出願人は、下向きに流れるオイルの一部がガス緩衝体およびシールド部材を通過し、すなわち、オイルのこの部分が、ガス出口を通って遠心分離機から出る浄化されたガスに付随することを発見した。

公知の遠心分離機の出口穴は、ケーシングの周囲に沿って互いに等間隔に配置される。このことは、穴を通されて排出されたオイルを、共通の出口に誘導するケーシングの外側で収集する必要があることを意味する。

本発明の目的は、液体不純物をガスから効率的に分離することのできる遠心分離機を提供することにある。さらに、簡素な構成を有し、ガスが遠心分離機から出る前に、分離された液体不純物がガスと再混合するのを防止する遠心分離機を目的とする。

この目的は、固定ケーシング内の内壁面から外側に延び、周囲底面を備えた周囲リング溝を有し、出口穴が、底面から外側に延びることを特徴とする、冒頭に定義された遠心分離機によって実現される。

壁面から外側に、すなわち、固定ケーシングの壁内に延びるこのようなリング溝によって、内壁面に沿って流れる液体不純物が捕捉される。液体不純物は、回転経路内を回転方向に沿って比較的に高速に移動する。液体不純物は、リング溝に収集され、リング溝内を回転方向に流れる。

本発明の一実施態様によれば、第１の液体出口は、分離空間の周りの、リング溝の半径方向外側を延びる環状の収集流路も有する。このように、分離された液体不純物は、容易にかつ都合よく収集され、その後、単一の導管によって遠心分離機から離れる方向に運ばれる。有利なことに、出口穴は、リング溝と収集流路との間を延び、したがって、リング溝内を回転方向に流れる液体不純物を容易に環状の収集流路に排出することができる。

本発明の他の実施態様によれば、リング溝は、底面と内壁面との間の、底面の下流側を延びており、出口穴は、ほぼ第１の制限壁の高さに位置する上限を有する。したがって、リング溝内を流れるすべての液体不純物が確実に、出口穴を通されて環状の収集流路に排出される。有利なことに、第１の制限壁は半径方向の面にほぼ平行に延びることができる。

本発明の他の実施態様によれば、リング溝は、底面と内壁面との間の、底面の上流側に延びた第２の制限壁を有する。有利なことに、第２の制限壁は半径方向の面に対して傾斜している。

本発明の他の実施態様によれば、遠心分離機は、分離された液体不純物の流れを出口穴を通すように導くために設けられた少なくとも１つの案内羽根を有する。有利なことに、案内羽根は出口穴を通って延びることができ、液体不純物は、出口穴を通されて環状の収集流路内に効率的に運ばれる。案内羽根は有利なことに、出口穴における回転方向の接線に対して外側前方に傾斜した少なくとも１つの方向に延びることができる。

本発明の他の実施態様によれば、出口穴は、回転方向における前方の制限面および後方の制限面を有し、これらの制限面の少なくとも一方は、出口穴における回転方向の接線に対して外側前方に傾斜した方向に延びている。

本発明の他の実施態様によれば、遠心分離機は、第１の液体出口の上流側に設けられた第２の液体出口を有する。この場合、有利なことに、第２の液体出口は主出口を形成し、第１の液体出口は残渣出口を形成することができる。このような構成によって、浄化されるべきガスからほぼすべての液体不純物が確実に、非常に良好に分離され、ほぼ完全に浄化されたガスがガス出口を介して遠心分離機から出る。

本発明の他の実施態様によれば、第２の液体出口は、分離空間の周りの、内壁面の半径方向外側を延びる環状の収集流路を有する。さらに、第２の液体出口は、分離空間と環状の収集流路との間に延びた少なくとも１つの出口穴を有していてもよい。

本発明の他の実施態様によれば、遠心分離機は、回転軸がほぼ垂直方向に延び、固定ケーシングが上端および下端を有し、ガス出口が上端に設けられるように構成される。この場合、第２の液体出口を下端に設けることができ、液体不純物の主部分は、内壁面に沿って第２の液体出口まで流れる。液体不純物のおそらくより少ない部分は、上向きに流れるガス流によって、内壁面に沿って上向きにリング溝および第１の液体出口まで移送される。

本発明の他の実施態様によれば、分離空間は、回転部材と内壁面との間を延びる環状下端面を有し、下端面は、液体不純物を半径方向外側に第２の液体出口まで移送するように構成される。さらに、遠心分離機は、下端面上に設けられ移送を促進するように構成されたいくつかの案内部を有してよい。案内部は、半径方向外側から見ると、有利なことに回転方向前方に向けられている。このような傾斜するかまたは半径方向に対して勾配を有する案内部によって、液体不純物は、分離空間内のガス流による影響のために、外側により大きい直径の方へ運ばれ、したがって、内壁面および第２の液体出口まで運ばれる。案内部は、下端面から上向きに延びるリブまたは下端面から下向きに延びる溝として構成することができる。

本発明の他の実施態様によれば、下端面は、円錐状であり、外側下向きに傾斜している。

本発明の他の実施態様によれば、回転部材はいくつかの分離ディスクを有する。

次に、一例として添付の図面を参照して開示される様々な実施形態の説明によって本発明についてより詳しく説明する。

図１は、たとえばオイルミストやオイル粒子の状態のオイルや、場合によっては固体粒子である液体不純物を含むガスを浄化する遠心分離機を開示している。遠心分離機は、ほぼ密閉された分離空間２を囲む固定ケーシング１を有している。ケーシング１は、分離空間２に面する内壁面３を有している。分離空間２は、ガスが分離空間２を通って流れるのを可能にするように構成されている。

遠心分離機は、分離空間２内に設けられ、ケーシング１を貫通する中央軸も形成する回転軸ｘの周りの回転方向ｒに回転するように構成された回転部材４も有している。遠心分離機は、回転軸ｘがほぼ垂直方向に延び、したがって、固定ケーシング１が上端１’および下端１”を有するように設けられている。

回転部材４は、軸受６によってケーシング１内の上端１’の近くに軸支されたスピンドル部材５と、いくつかの分離ディスク７とを有している。開示された実施形態では、分離ディスク７は、円錐状であり、スピンドル部材５から斜め下向き外側に延びている。本発明は、完全に半径に沿う分離ディスクまたはスピンドル部材５から軸平面内を延びる分離ディスクを有する回転部材に適用することもできる。回転部材４は、たとえば電動機である駆動部材８によって駆動され、ガスを回転方向ｒに回転させ、遠心力によってガスから液体不純物を分離するようになっている。

開示された実施形態では、遠心分離機は、浄化されるべきガスの入口９と、浄化されたガスのガス出口１０と、分離された液体不純物の第１の液体出口１１と、分離された液体不純物の第２の液体出口１２も有している。

入口９は、中央に設けられ、ケーシング１の下端１”を貫通して延びている。入口９は、回転部材４の中央空間１５内にガスを運ぶ。ガスは、この中央空間１５から、半径方向外側に、分離ディスク７同士の間に形成された隙間まで運ばれる。ガス出口１０は、回転部材４の下流側のケーシング１の上端１’に設けられている。したがって、分離ディスク７同士の間の隙間から出たガスは、回転方向ｒに高回転速度で回転し、浄化されたガスが分離空間２から出るガス出口１０まで、上向きに回転移動することを続ける。

第１の液体出口１１は、ガス流に対してガス出口１０の上流側で回転部材４の下流側に設けられている。第２の液体出口１２は、ケーシング１の下端１”に、ガス流に対して第１の液体出口１１の上流側に設けられている。開示された実施形態では、第２の液体出口１２は、液体不純物の大部分を排出するようになっている主出口を形成しており、第１の液体出口１１は、ほぼすべての残留液体不純物を排出するようになっている残渣出口を形成している。分離された液体不純物が、液体出口１１および１２を介して排出される固体粒子を含んでよいことを留意されたい。

遠心分離機は、内壁面３から外側に、固定ケーシング１の壁内に延びる周囲リング溝１９を有している。リング溝１９（図６参照）は、周囲底面２０を有している。底面２０は回転軸ｘにほぼ平行に延びている。リング溝１９は、底面２０と内壁面３との間の、底面２０の下流側に延びた第１の上部制限壁２１も有している。第１の制限壁２１は、回転軸ｘに対して半径方向の面にほぼ平行に延びている。リング溝１９は、底面２０と内壁面３との間の、底面２０の上流側を延びる第２の下部制限壁２２も有している。第２の制限壁２２は、半径方向の面に対して傾斜しており、より厳密には内壁面３から半径方向外側にかつ上向きに傾斜している。リング溝１９は、開示された実施形態では、回転部材４より上部の高さにあるガス出口１０の真下に設けられている。より厳密には、リング溝１９は、最も上の分離ディスク７の高さで、２枚の最も上の分離ディスク７同士の間に形成された隙間の出口よりいくらか上に配置されている。

さらに、遠心分離機は、分離空間２の周りの、リング溝１９の半径方向外側を周方向に延びる環状の収集流路２５を有している。開示された実施態様では、収集流路２５は、リング溝１９の高さで固定ケーシング１の壁内を延びている。

第１の液体出口１１は、底面２０から外側に延び、リング溝１９と収集流路２５との間に通路を形成する、少なくとも１つの出口穴２６を有している。開示された実施形態では、３つのこのような出口穴２６がリング溝１９と収集流路２５との間に設けられている。遠心分離機が、開示された３つの出口穴２６とは異なる数の出口穴２６、たとえば、１つ、２つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上の出口穴２６を有してよいことに留意されたい。さらに、このような各出口穴２６は、開示された実施形態では、第１の制限壁２１より下方に配置された上限を有している（図４参照）。

各出口穴２６は、回転方向ｒに対して前方の制限面２７および後方の制限面２８を有している（図５参照）。これらの制限面２７，２８の少なくとも一方は、対象となる出口穴２６における回転方向ｒの接線に対して外側前方に傾斜した方向に延びている。開示された実施形態では、前方制限面２７と後方制限面２８はどちらもそのような方向に傾斜している。

各出口穴２６は、分離された液体不純物の流れを出口穴２６を通して案内するように設けられた案内羽根２９も有している。このような案内羽根２９は、図４により詳しく開示されており、出口穴２６を通って延び、より厳密には内壁面３の位置にある内側端から収集流路２５内に配置された外側端まで延びている。各案内羽根２９は、出口穴２６における回転方向ｒの接線に対して外側前方に傾斜した少なくとも一方向に延びている。さらに、各案内羽根２９は、開示された実施形態では、案内羽根２９の第２の外側部分２９”より大きな半径方向外側への傾斜角を有する第１の内側部分２９’を有している。遠心分離機が、液体不純物の流れを出口穴２６の方へ案内して出口穴２６を通過させるための他の構成および他の配置を有する案内羽根を有してもよいことに留意されたい。特に、遠心分離機は、回転方向ｒに見て出口穴２６の上流側に配置された１つまたはいくつかの案内羽根３０を有してよい。案内羽根３０は、第２の傾斜した制限壁２２上に設けられ、回転方向ｒにおいて斜め上向きに傾斜している。さらに、やはり出口穴２６の上流側に配置されるが、底面２０上に設けられる案内部３１があってよい。案内部３１は、底面２０全部の高さ伝いに延び、回転方向において前方下向きに傾斜している。案内部３１は、溝として構成しても、または突出案内要素として構成してもよい。案内部３１は、単に、底部壁２０から内側に延びる１つの制限面を有し、底部壁２０が再び極めて緩やかにその周囲の位置に達するように構成してもよい。

第２の液体出口１２も、分離空間２の周りの、内壁面３の半径方向外側を延びる環状の収集流路４０を有している。さらに、少なくとも１つの出口穴４１が、分離空間３と収集流路４０との間に延びるように設けられている。開示された実施形態では、２つのそのような出口穴４１がある（図２参照）。遠心分離機が、開示された２つの出口穴４１とは異なる数の出口穴４１、たとえば、１つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上の出口穴４１を有してよいことに留意されたい。第２の液体出口１２、すなわち出口穴４１は下端１”に設けられている。

図１を見ると分かるように、第１の液体出口１１の環状の収集流路２５は、開示された実施形態では回転軸ｘにほぼ平行に延びる少なくとも１つの収集流路４２を介して、第２の液体出口１２の環状の収集流路４０に連結されている。もちろん、１つより多くのこのような収集経路４２を設けてもよい。分離された液体不純物を遠心分離機から排出するために少なくとも１つの排出導管４３が回転収集流路４０から延びている。

遠心分離機は、回転部材４と内壁面３との間を延びる環状の下端面５０も有している。下端面５０は、液体不純物を半径方向外側に第２の液体出口１２まで移送するように構成されている。下端面５０は、開示された実施形態ではわずかに円錐状で外側下向きに傾斜している（図１参照）。しかし、下端面５０がほぼ平面状であっても、または外側上向きにいくらか傾斜していてもよいことに留意されたい。

さらに、遠心分離機は、下端面５０上に設けられ、内壁面３および出口穴４１に向けて外側への液体不純物の移送を促進するように構成された、いくつかの案内部５１を有している。案内部５１は、半径方向の外側に見ると、回転方向ｒにおいて前方に向けられている。案内部５１は、直線状であっても、または開示された実施形態と同様に、湾曲していてもよい。開示された実施形態では、遠心分離機は６つの案内部５１を有している。しかし、下端面５０上に設けられるこのような案内部５１はそれより多くてもまたは少なくてもよいことに留意されたい。出口穴４１は、下端面５０に隣接しており、すなわち、出口穴４１は、その半径方向外周に配置された下端面の位置に下端を有している。

開示された実施形態では、案内部５１は、下端面５０から上向きに延びるリブとして構成される（図７参照）。この場合、案内部５１は、下端面５０から少なくとも約１ｍｍの高さを有していてよい。案内部５１は、下端面５０から下向きに延びる溝として構成してもよい（図８参照）。この場合も、案内部５１は、下端面５０から少なくとも約１ｍｍの高さまたは深さを有していてよい。開示された実施形態では、少なくとも案内部５１の半径方向外側端部と内壁面３との間に小さい隙間もあり、したがって、液体不純物は下端面５０上を内壁面３に沿って１つの出口穴４１まで自由に流れることができる。

各案内部５１は、第１の半径方向内側端部５１’および第２の半径方向外側端部５１”を有している。半径方向外側端部５１”は、内壁面３の近くであるが内壁面３から少し離れた位置に配置されており、したがって、内壁面３と半径方向外側端部５１’との間に半径方向外側通路が形成されている（図２参照）。半径方向内側端部５１’は、環状面５０の環状の内側端部の近くであるが環状の内側端部から少し離れた位置に配置されており、したがって、環状の内側端部と各案内部の半径方向内側端部５１’との間に半径方向内側通路が形成されている（図２参照）。

開示された遠心分離機はたとえば、オイル粒子および／またはオイルミストの状態のオイルを含むガスを浄化するのに使用することができる。この場合、浄化されるべきガスは、入口９を介して空間１５まで運ばれることができる。回転部材４が回転するため、ガスも分離ディスク７同士の間の隙間内に吸い込まれ、オイルは、これらのディスク７に付着し、遠心力のためにディスク７上を外側に移送される。オイルは次に、ディスク７から離れ、飛ばされて内壁面３にぶつかる。オイルは次に、内壁面３上を下向きに下端面５０および第２の液体出口１２まで流れ、出口穴４１を通って収集流路４０内に入る。オイルの一部は、内壁面３にぶつかり、回転部材からガス出口１０への上向きのガス流のために、内壁面３に沿って上向きに移送される。このオイルは、リング溝１９内に流れ込み、出口穴２６を介して収集流路２５内に運ばれる。次に、分離されたオイルは、収集流路２５から収集流路４０まで移送される。したがって、すべての分離されたオイルは、この収集流路４０まで移送され、そこから排出導管４３を介して遠心分離機から排出される。

本発明は、開示された実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で変更し修正することができる。

本発明による遠心分離機の垂直断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１の遠心分離機の液体出口の出口穴の方を遠心分離機の内側から見た図である。 図４の出口穴を上から見た断面図である。 図１の遠心分離機の液体出口の軸方向断面図である。 図１の遠心分離機内の面のリブの形をした案内部の断面図である。 溝の形をした案内部の同様な断面図である。

Claims (24)

1. 液体不純物を含むガスを浄化する遠心分離機であって、
   分離空間（２）を囲み、かつ前記分離空間（２）に面する内壁面（３）を有し、前記分離空間が前記ガスを前記分離空間を通って流れるのを可能にする固定ケーシング（１）と、
   浄化されるべき前記ガスの入口（９）と、
   前記分離空間（２）内の、前記ガス流に対して前記入口（９）の下流側に設けられ、回転軸（ｘ）の周りを回転方向（ｒ）に回転するように構成され、前記ガスを前記回転方向（ｒ）に回転させ、遠心力によって前記液体不純物の少なくとも一部を前記ガスから分離するようになっている回転部材（４）と、
   前記ガス流に対して前記回転部材（４）の下流側に設けられ、前記浄化されたガスを排出するガス出口（１０）と、
   前記液体不純物を排出するために前記ガス出口（１０）の上流側、かつ前記回転部材（４）の下流側に設けられ、少なくとも１つの出口穴（２６）を有する第１の液体出口（１１）と、を有する遠心分離機において、
   前記遠心分離機は、前記固定ケーシング（１）内の内壁面（３）から外側に延び、周囲底面（２０）を備えた周囲リング溝（１９）を有しており、前記出口穴（２６）が前記底面（２０）から外側に延びていることを特徴とする液体不純物を含むガスを浄化する遠心分離機。
2. 前記第１の液体出口（１１）は、前記分離空間（２）の周りの、前記リング溝（１９）の半径方向外側を延びる環状の収集流路（２５）も有することを特徴とする、請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記出口穴（２６）は、前記リング溝（１９）と前記収集流路（２５）との間を延びていることを特徴とする、請求項２に記載の遠心分離機。
4. 前記リング溝（１９）は、前記底面（２０）と前記内壁面（３）との間の、前記底面（２０）の下流側に延びた第１の制限壁（２１）を備えており、前記出口穴（２６）は、ほぼ前記第１の制限壁（２１）の高さに位置する上限を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
5. 前記第１の制限壁（２１）は半径方向の面にほぼ平行に延びることを特徴とする、請求項４に記載の遠心分離機。
6. 前記リング溝（１９）は、前記底面（２０）と前記内壁面（３）との間の、前記底面（２０）の上流側に延びた第２の制限壁（２２）を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心分離機。
7. 前記第２の制限壁（２２）は半径方向の面に対して傾斜していることを特徴とする、請求項６に記載の遠心分離機。
8. 前記遠心分離機は、分離された液体不純物の流れを前記出口穴（２６）を通して制御するように設けられた少なくとも１つの案内羽根（２９）を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の遠心分離機。
9. 前記案内羽根（２９）は前記出口穴（２６）を通されて延びていることを特徴とする、請求項８に記載の遠心分離機。
10. 前記案内羽根（２６）は、前記出口穴（２６）における前記回転方向（ｒ）の接線に対して外側前方に傾斜した少なくとも１つの方向に延びていることを特徴とする、請求項８および９のいずれか一項に記載の遠心分離機。
11. 前記出口穴は、前記回転方向に対して前方制限面（２７）および後方制限面（２８）を有し、これらの制限面（２７，２８）の少なくとも一方は、前記出口穴（２６）における前記回転方向（ｒ）の接線に対して外側前方に傾斜した方向に延びていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の遠心分離機。
12. 前記遠心分離機は、前記第１の液体出口（１１）の上流側に設けられた第２の液体出口（１２）を有することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の遠心分離機。
13. 前記第２の液体出口（１２）は主出口を形成し、前記第１の液体出口（１１）は残渣出口を形成することを特徴とする、請求項１２に記載の遠心分離機。
14. 前記第２の液体出口（１２）は、前記分離空間（２）の周りの、前記内壁面（３）の半径方向外側を延びる環状の収集流路（４０）を有することを特徴とする、請求項１２および１３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
15. 前記第２の液体出口（１２）は、前記分離空間（３）と前記収集流路（４０）との間に延びた少なくとも１つの出口穴（４１）を有することを特徴とする、請求項１４に記載の遠心分離機。
16. 前記遠心分離機は、前記回転軸（ｘ）がほぼ垂直方向に延び、前記固定ケーシング（１）が上端（１’）および下端（１”）を有し、前記ガス出口が前記上端（１’）に設けられるように構成されることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の遠心分離機。
17. 前記第２の液体出口（１２）は、前記下端（１”）に設けられることを特徴とする、請求項１２および１６に記載の遠心分離機。
18. 前記分離空間（２）は、前記回転部材（４）と前記内壁面（３）との間を延びる環状の下端面（５０）を有し、前記下端面（５０）は、液体不純物を半径方向外側に前記第２の液体出口（１２）まで移送するように構成されることを特徴とする、請求項１７に記載の遠心分離機。
19. 前記遠心分離機は、前記下端面（５０）上に設けられ前記移送を促進するように構成されたいくつかの案内部（５１）を有することを特徴とする、請求項１８に記載の遠心分離機。
20. 前記案内部（５１）は、半径方向外側に見ると、前記回転方向（ｒ）前方に向けられることを特徴とする、請求項１９に記載の遠心分離機。
21. 前記案内部（５１）は、前記下端面（５０）から上向きに延びるリブとして構成されることを特徴とする、請求項１９および２０のいずれか一項に記載の遠心分離機。
22. 前記案内部（５１）は、前記下端面（５０）から下向きに延びる溝として構成されることを特徴とする、請求項１９および２０のいずれか一項に記載の遠心分離機。
23. 前記下端面（５０）は、円錐状であり、外側下向きに傾斜していることを特徴とする、請求項１８から２３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
24. 前記回転部材（４）はいくつかの分離ディスク（７）を有することを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載の遠心分離機。

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