JP2013509992A - ヘルメチック遠心分離器 - Google Patents

Abstract

ヘルメチック遠心分離器が、中心軸線を中心として回転するように配置されており、内部分離空間を規定しているケーシングを有する回転遠心分離ロータ（１１）と、遠心分離ロータの内部分離空間に設けられた１組の分離ディスク（１５）と、分離空間に接続しており、分離される液体混合物の成分の供給のための少なくとも１つの入口チャネル（１３）及び分離された成分の放出のための少なくとも１つの出口チャネル（２２）とを有する少なくとも２つのチャネルと、遠心分離ロータが回転駆動されるように構成され、遠心分離ロータに固定して接続されたトルク伝達部分（１２）と、出口チャネルと遠心分離ロータとの間をシールするように配置された出口シーリング手段（２３）とを具備し、分離空間と出口シーリング手段との間に、ポンピング手段（１９）が、出口チャネルを通って分離された液体を供給するための圧力を与えるように配置されていることを特徴とする。

Description

本発明は、異なる濃度を有する液体混合物中に含まれる成分を遠心分離するためのヘルメチック遠心分離器に関する。

特に、本発明は、中心軸線を中心として回転するように配置されており、内部分離空間を規定しているケーシングを有する回転遠心分離ロータと、前記遠心分離ロータの前記内部分離空間に設けられた１組の分離ディスクと、前記分離空間に接続しており、分離される前記液体混合物の成分の前記分離空間への供給のための少なくとも１つの入口チャネルと、動作中に前記分離空間から分離された成分の放出のための少なくとも１つの出口チャネルとを有する少なくとも２つのチャネルと、前記遠心分離ロータが回転されるようにして駆動されるように構成され、前記遠心分離ロータに固定して接続された、前記中心軸線を中心としたトルク伝達部分と、前記出口チャネルと、前記回転遠心分離ロータとの間をシールするように配置され、望ましくない物質のエントレインメント（entrainment）を防ぐ出口シーリング手段とを具備するこのようなヘルメチック遠心分離器に関する。

ある分離器のアプリケーションでは、分離プロセス中の分離流体が特別な衛生条件の下や空気のエントレインメント及び高い剪断力のない状態に保たれることが重要である。これは、分離された生成物がこのような影響を受けやすいとき、特に重要である。この種の例は、乳製品、ビールの分離及び生物工学的なアプリケーションである。このようなアプリケーションのために、いわゆるヘルメチック分離器が発達してきており、ここ数年の間製造されている。

ヘルメチック分離器では、分離器のボウル、即ち遠心分離ロータは、動作中、液体で完全に満たされる。これは、空気又は自由液体の表面がボウル中に存在しないことを意図していることを意味する。周知のヘルメチック遠心分離器を開示している図１に見られることができるように、分離される流体は、底部から、ヘルメチック入口３を形成している中空のスピンドルパイプ２を通って、遠心分離ロータ１に入る。これは、剪断を受けやすい内容物の場合には最も重要である流体の緩やかな加速を与える。そして、材料は、分離ディスクを有するディスクスタック３に入る前に分配器４で加速され、ここで分離が起こる。液相は、遠心分離ロータ１の中心に向かって移動し、少なくとも、必要な出口圧力を得るために、内蔵のポンプディスク６によって圧力の下で汲み出される。分離された、より重い固相は、遠心分離ロータ１の周縁に集められ、ここから、固体ポート７を通って断続的に放出される。

しかし、分離器の内部の圧力降下は、減少されない。この圧力降下の大部分が、流体が出口シーリングを通る狭いセクションで発生する。

ヘルメチック分離器によってプロセス流体のフローを作り出すために、入口圧力が、分離器中の圧力降下を克服するように提供されなければならない。ある容量で必要な入口圧力は、しばしば、望まれるよりも高い。これは、特に、生物工学のようなプロセス流体の柔軟な処理の要求を必要とする分野で、問題を与える。従って、分離生成物の高容量と高品質との間の矛盾が現われる。

ビールの分離では、必要な入口圧力は、特に高く、二酸化炭素によって引き起こされ、その回転がキャビテーションを引き起こしうる流体を残す。また、プロセス流体のフローが減少されるので、容量の問題につながる。

分離器の圧力降下の大部分が、流体が出口シーリングを通る狭いセクションで発生する。

本発明の目的は、現在の技術の上述の問題を低減させるヘルメチック分離器を提供することである。

この、及び他の目的は、本発明に従って、分離空間と出口シーリング手段との間に、ポンピング手段が、出口チャネルを通って分離された液体を供給するための圧力を与えるように配置されていることによって、達成される。

本発明の一実施の形態では、前記ポンピング手段は、前記出口チャンネル中の前記圧力を増加させるために、前記中心軸線に向かって内側に前記分離された液体を向けるように構成された非回転静止構成体である。

本発明の他の実施の形態では、前記ポンピング手段は、逆回転方向（counter-rotational direction）に向けられた、径方向に延びた弧形状の複数の歯を有する。

本発明のさらなる他の実施の形態では、前記ポンピング手段は、ステム状の部材を有し、このステム状の部材は、第１の端部で分離器の静止部分に取着され、第２の端部から前記弧形状の複数の歯が延びている。

本発明のさらなる実施の形態では、前記ポンピング手段は、さらに、ディスクを有し、このディスクは、前記分離空間から離れて面しているその表面のその中心で、前記第２の端部に垂直に取着され、前記ディスクは、少なくとも、前記弧形状の複数の歯と接触している。

本発明の他の実施の形態では、前記弧形状の複数の歯は、前記ディスクの周囲に沿って均等に離間され、同じように湾曲している。

本発明の他の実施の形態では、前記弧形状の複数の歯は、前記ディスクの周縁の外側に延びている。

本発明の他の実施の形態では、前記弧形状の複数の歯は、前記ディスクの前記表面に取着されている。

本発明が、効果的な実施の形態の説明によって詳細に説明される。以下の説明は、ここに添付される図面を参照した、本発明の可能な実施の形態の例である。

図１は、従来技術に係るヘルメチック遠心分離器の概略的な側面図である。 図２は、本発明に係るヘルメチック遠心分離器の概略的な側面図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るポンピング手段の一部の斜視図である。

遠心分離器は、静止フレームを有する。このフレームは、床のような、適切な基体に位置されることを意図されたベースと、フレームに設けられた静止ケーシングとを有する。遠心分離器は、回転トルク伝達部分を有し、この回転トルク伝達部分は、フレームに軸受とされ（journal）、中心軸線に沿って延びている。トルク伝達部分は、電気式、液圧式、又は空気圧式駆動モータであることができる駆動モータによって駆動される。

遠心分離器はまた、トルク伝達部分に固定して取着された遠心分離ロータを有する。遠心分離ロータは、静止ケーシングに設けられ、また、遠心分離ロータには、本質的に、内部分離空間を規定しているロータケーシングが設けられている。

図２は、本発明に係るヘルメチック分離器の好ましい一実施の形態の垂直方向の断面図を開示している。図２の実施の形態では、遠心分離器は、遠心分離ロータ１１を有し、これは、中空スピンドルとして設計されたトルク伝達部分１２に固定して取着されており、ここには、入口チャネル１３が配置されている。入口チャネル１３は、分離空間１８に分離流体を供給するために設けられ、この流体は、遠心分離によってクリーンにされる。遠心分離器はまた、１組の分離ディスクを有するディスクスタック１５を有し、これは、遠心分離ロータ１１の内部分離空間１８に設けられ、本質的に知られているようにして遠心分離ロータ１１と共に回転する。クリーンにされた生成物の放出は、遠心分離ロータ１１の上端部から出口チャネル２２を通る通常のやり方で起こることができる。出口チャネル２２の狭い通路では、出口シーリング２３が、空気の起こりうる浸透及び環境からの汚染から、出口チャネルと遠心分離ロータとの間のシーリングをするように配置されている。出口チャネル２２の出口シーリング２３の上流側には、ポンピング手段１９が、分離空間と連通するチャンバの中心に配置されている。図２並びに図３に開示される実施の形態では、ポンピング手段１９は、ディスクと、ディスクの中心に取着され、分離空間から離れて面しているディスクの表面から延びているステム状の部材２０とを有し、ステム状の部材２０は、その他端部で静止ケーシングに取着され、遠心分離ロータの回転軸線の延長部と一致する対称軸線を有する。ステム状の部材２０の端部から、径方向外側に弧形状の複数の歯２１が延びている。ディスクの表面は、これら歯２１と接触しており、従って、表面から延びている弧形状のリッジを形成している。これら歯２１は、ディスクの周囲に沿って均等に離間され、同じように湾曲していることができ、図２でのように、ディスクの周縁の外側に延びていることができる。弧形状の複数の歯２１は、逆回転方向に向けられている。弧形状の複数の歯２１は、一実施の形態では、ディスクの表面に取着されることができる。

ポンピング手段１９の機能は、以下の通りである。回転して分離された流体は、分離空間からチャンバに導かれ、まだ回転エネルギを有するので、チャンバ中で回転している。弧形状の複数の歯２１は、ステム状の部材２０と中心軸線とに向かって内側に弧形状に沿って回転している所定の量の流体を導いている。従って、回転している流体の運動エネルギの一部は、ポンピング手段１９によって圧力エネルギに変換される。流体は、さらに、ステム状の部材２０に沿って、出口シーリング２３が位置された狭い通路を通って、さらに、出口チャネル２２の出口オリフィスに導かれる。このように、ポンピング手段１９は、出口シーリング２３の狭い通路によって引き起こされる圧力降下を補正している。

本発明は、開示される実施の形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲内で変更及び変形がなされることができる。

Claims (8)

1. 異なる濃度を有する液体混合物中に含まれる成分を遠心分離するためのヘルメチック遠心分離器であり、
   中心軸線を中心として回転するように配置されており、内部分離空間を規定しているケーシングを有する回転遠心分離ロータ（１１）と、
   前記遠心分離ロータ（１１）の前記内部分離空間に設けられた１組の分離ディスク（１５）と、
   前記分離空間に接続しており、分離される前記液体混合物の成分の前記分離空間への供給のための少なくとも１つの入口チャネル（１３）と、動作中に前記分離空間から分離された成分の放出のための少なくとも１つの出口チャネル（２２）とを有する少なくとも２つのチャネルと、
   前記遠心分離ロータ（１１）が回転されるようにして駆動されるように構成され、前記遠心分離ロータ（１１）に固定して接続された、前記中心軸線を中心としたトルク伝達部分（１２）と、
   前記出口チャネルと、前記回転遠心分離ロータ（１１）との間をシールするように配置され、望ましくない物質のエントレインメントを防ぐ出口シーリング手段（２３）とを具備する、遠心分離器において、
   前記分離空間と前記出口シーリング手段（２３）との間に、ポンピング手段（１９）が、前記出口チャネル（２２）を通って前記分離された液体を供給するための圧力を与えるように配置されていることを特徴とする遠心分離器。
2. 前記ポンピング手段（１９）は、前記出口チャネル（２２）中の前記圧力を増加させるために、前記中心軸線に向かって内側に前記分離された液体を向けるように構成された非回転静止構成体である請求項１の遠心分離器。
3. 前記ポンピング手段（１９）は、逆回転方向に向けられた、径方向に延びた弧形状の複数の歯（２１）を有する請求項２の遠心分離器。
4. 前記ポンピング手段（１９）は、ステム状の部材（２０）を有し、このステム状の部材（２０）は、第１の端部で分離器の静止部分に取着され、第２の端部から前記弧形状の複数の歯が延びている請求項３の遠心分離器。
5. 前記ポンピング手段（１９）は、さらに、ディスクを有し、このディスクは、前記分離空間から離れて面しているその表面のその中心で、前記第２の端部に垂直に取着され、前記ディスクは、少なくとも、前記弧形状の複数の歯（２１）と接触している請求項４の遠心分離器。
6. 前記弧形状の複数の歯（２１）は、前記ディスクの周縁に沿って均等に離間されており、同じように湾曲している請求項５の遠心分離器。
7. 前記弧形状の複数の歯（２１）は、前記ディスクの周縁の外側に延びている請求項５又は６の遠心分離器。
8. 前記弧形状の複数の歯（２１）は、前記ディスクの前記表面に取着されている請求項５ないし７のいずれか１の遠心分離器。

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