JP2018534142A - 分離器 - Google Patents

Abstract

本発明は、液体から汚染物を除去する分離器に関し、回転軸を中心に回転するように設けられたチャンバー２、チャンバーに液体が入る入口２３、およびチャンバーから液体が出る出口３３を含み、入口は回転軸から出口より大きい半径位置にあり、チャンバーに入った液体流れがチャンバーを回転させるように配列され、一定厚さの汚染物スラッジケーキ３０がチャンバーの内壁に蓄積されるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は分離器に関し、具体的にはオイル分離器に関する。

オイル分離器は、一定量のオイルを作動部の付近に送る装置またはシステムとして知られているものである。作動部を潤滑させるためにオイルを供給すると、必然的に、各種の汚染物が生じ、そしてその汚染物がオイル内に混入する。オイルが正常に役割を果たすには、でき得る限り多くの混入物を除去した操作上最適の状態を保証しなければならない。既存のオイル分離器は、容器内部でオイルに遠心力を加えて汚染物を除去し、分離器の容器内部に不要な汚染物を閉じ込め、きれいなオイルだけ主要部分に戻す。しかし、既存のオイル分離器は、汚染物を除去するのに効率的でないこと、さらに、汚染物が一定量集まると、分離効率が大幅に低下することが知られている。また、分離器を分離し、汚染物が集まった量を検査せずに、このような「飽和」または飽和近接状態がいつ生じるかを知ることも難しい。

本発明は、従来のこのような問題点を解決した、改善されたオイル分離器を提供することを目的とする。

本発明は、液体から汚染物を除去する分離器を提供し、この分離器は、回転軸を中心に回転するように設けられたチャンバー、チャンバーに液体が入る入口、およびチャンバーから液体が出る出口を含み、入口は回転軸から出口より大きい半径位置にあり、チャンバーに入った液体流れがチャンバーを回転させるように配列され、一定厚さの汚染物スラッジがチャンバーの内壁に蓄積されるようにする。

分離器は、チャンバーの回転速度を検知する回転速度センサをさらに含んでもよい。また、分離器は、チャンバーの回転速度が所定の臨界速度下にあるか、または臨界速度に到達またはパスしたと決定されれば警報信号を出す警報信号発生器をさらに含んでもよい。このような臨界速度が内壁に蓄積されるスラッジの推定の厚さを示す。

このような回転速度センサは、スピンドルに付着された一部分、または前記スピンドルと同じ基準慣性フレームを共有する他の支持面と、チャンバーに付着された第２部分とを含んでもよい。

チャンバーの内壁は円筒形であることが好ましい。

このようなチャンバー入口はチャンバーに液体を入れ込む一つ以上の区域を有し、チャンバー出口はチャンバーから液体を送り出す一つ以上の区域を有することが好ましい。

このようなチャンバー入口は、チャンバーに液体を入れ込む複数のチャネルを含む。

チャンバーは複数の駆動面を含み、該駆動面は流入液体に当たった時に回転モーメントを引き起こしてチャンバーを回転させてもよい。このような駆動面をインペラやタービンドライバーとも言う。駆動面が複数のフィン（ｆｉｎ）やベーン（ｖａｎｅ）を含んでもよい。

各々の駆動面は、上方から（平面から）見た時、曲線型であるか、または勾配が変化するか、または種々の直径を有する形状を有することが好ましい。駆動面は、全体や一部が螺旋状であってもよい。

駆動面は、円周方向に沿ってほぼ等間隔や一定の角度間隔に配列されることが好ましい。

このような駆動面はチャンバーの底面や下部区域に配列されてもよく、駆動面の各々が一つ以上の入口チャネルと整列または連結されてもよい。

チャンバーの入口と出口はチャンバーの長さ／高さ方向に離れていてもよく、例えば、入口はチャンバーの下部区域に、出口はチャンバーの上部区域にまたはその逆に位置してもよい。

また、駆動面がチャンバーの回転軸から放射状に離隔していてもよい。駆動面が各々のベーンに提供されてもよい。分離器は全面と後面を有するベーンを含んでもよく、このような全面と後面のうちの一つが駆動面を有する。

チャンバーの入口はチャンバーが回転可能に設けられたスピンドル内の道管に連結され、流入する液体は前記道管と入口を通してチャンバーに入ってもよい。

分離器は複数の円錐状分離器を含んでもよい。円錐状分離器は、複数の円錐台状ディスクが積層されたものであってもよい。円錐台状ディスクの円錐角は３０〜５０度程度である。このような円錐状ディスクは、隣接したもの同士が上下に離隔して流体チャネルを形成してもよい。円錐状ディスクは、チャンバーの中心に配置されることが好ましい。円錐状ディスクスタックの最も外側の円周区域はチャンバーの内壁から離れる。円錐状ディスクは、端部が広いほど下に位置し、狭いほど上に位置するように配列されることが好ましい。

チャンバーの出口は、入口に比べて狭い半径位置に配置されることが好ましい。

分離器のディスクの配列により、最短ルートを取る液体が汚染物を通過せずに遠心力が最大のチャンバー内壁に押し付けられるようになる。

チャンバーの出口は、排出液体と当たってチャンバーに回転力を提供する複数の排出駆動面と連結される。このような排出駆動面が液体経路に提供されてもよい。液体経路はチャンバー上に位置してもよい。分離器の液体出口がチャンバー出口の下流に位置してもよい。分離器の液体出口はチャンバー出口より大きい半径位置に提供されてもよい。分離器の液体出口が経路内部に液体出口を提供してもよい。分離器の出口が（処理された）液体を分離器の外部に送るように配列された複数の離隔した孔やノズルを含んでもよい。

本発明は、回転するように設けられたチャンバーを備えた液体分離器を提供し、このチャンバーは、液体類と当たって回転力を提供するように配列された複数の駆動面を含む。この分離器は以上で説明した特徴を単独や集合的に有することができる。

オイル分離器の縦断面図である。 図１のオイル分離器のチャネル内部を示す平面図である。 オイル分離器の羽根付きディストリビュータの斜視図である。 図１のオイル分離器のチャンバーにある円錐状ディスクの斜視図である。 図４のディスクの平面図である。 カバーを備えたディスクの斜視図である。 図１のオイル分離器の最上部の底面図である。 オイル分離器の他例の縦断面図である。 図８のオイル分離器の最上部の斜視図である。 １０Ａおよび１０Ｂは図８のオイル分離器のディストリビュータディスクの平面図および斜視図である。

図１のオイル分離器１は、オイル装置の性能を保障するために、煤煙、ホコリ、金属粒子のような汚染物をオイルから分離する。

オイル分離器１は入口と出口とを備えた円筒形チャンバー２を含み、入口はチャンバーの底部に位置し、出口はチャンバーの上段に位置する。したがって、汚染されたオイルは全て遠心分離領域の最大空間を通過した後に排出される。チャンバー２は、軸やスピンドル５の上下段のベアリングブッシュ８、９に回転可能に設けられる。スピンドル５をスリーブ１５が囲む。入口を通してチャンバー２にオイルが入ると、チャンバーに駆動力が発生してチャンバーが回転する。チャンバーの回転運動によりチャンバー内部の液体に遠心分離効果が生じ、汚染物がチャンバー２の内壁２ａに向かうようになって、内面にスラッジリングが形成される。

チャンバー２の内部にはディスクスタック１０がチャンバーの縦軸線を中心に位置し、各々のディスクは互いに間隔をおいて上下に配置される。隣接ディスクの間にこのような間隔があって、汚染物が（平面から見て）チャンバーの内壁２ａに向かって放射状に流れる。このような間隔は、ディスクの片面に一体に形成されて隣接ディスクを支えるスペーサ１０ｆによって維持される（図５参照）。図４〜５に示されたディスク１０ａは円錐状の壁１０ｃと複数の離隔したブリッジ部材１０ｅとを含み、これらのブリッジ部材は上段のリム１０ｄに連結される。ブリッジ部材間の孔を通して処理されたきれいなオイルがチャンバー内部で出口に向かって上昇する。間隔維持スペーサ１０ｆは、ディスク１０ａを中心に円周方向に配置される。スペーサ１０ｆの曲がった端部がスペーサに当たるオイルの遠心分離効果を補助する。このようなディスクスタック１０はチャンバー２の内部に速かに固定されることができる。

図１〜２を参照して入口部について詳しく説明する。チャンバー底部に設けられたリング型ディストリビュータ２０は、未処理の流入液体を分散させつつチャンバーの回転を引き起こす駆動面を提供する役割をする。互いに離隔した複数の（供給）チャネル２１ａを形成するハブ２１があり、チャネル２１ａは放射状に位置する。スピンドル５の下部に液体が流れる道管１３があり、道管１３の上部に複数の排出口２３が提供され、これらの排出口は環状空間２４に連結され、環状空間はチャネル２１ａに連結される。チャネルは各々駆動面２２ａにつながる（図２参照）。各々の駆動面２２ａは、上方から見た時、曲がっているか、または勾配が変化するか、または種々の直径を有し、螺旋状に見られたりもする。駆動面の形状により、液体が駆動面に当たると、チャンバーに回転モーメントが発生する。すなわち、駆動面２２ａがタービンのベーンと類似した役割をする。各々の駆動面２２ａがベーン２２の表面であり、ベーン２２は互いに等角度に離隔しており、その間にチャネルを形成する。これらのベーン２２はチャンバー２の底面に位置する。

ベーン２２の形状と構成は、液体がチャンバーの内壁２ａに向かうようにするのを補助し、結局、遠心分離効果を高める。図３に示すように、各々のベーン２２は全面と後面を有し、このような後面が駆動面２２ａをなす。表面２２ｂも駆動面と類似に曲がっており、オイルを放射状外側にガイドする形状を有する。隣接ベーン２２間のスキ間にオイルが閉じ込められる。

ベーン２２上に配置されたカバー２５は円錐台状であり、スリーブ１５を受ける孔が中央に形成されている。カバー２５は、スタック１０を支持する一方、環状空間２４に連結する排出口２３を形成する（図６参照）。

チャンバー２に供給されたオイルは内壁２ａに向かう。チャンバーを満たすオイルはディスク１０ａを介して上昇する。ディスク１０ａ間の間隔の内部でオイルが放射状に外側へ向かうようにするため、遠心分離効果が上昇する。汚染物粒子が内壁２ａにスラッジで蓄積される。チャンバー２の最上段に到達したオイルは環状の出口に到達する。このような出口はオイルがチャンバーに入る環状空間２４に隣接した排出区域に比べて狭い放射状位置を占めるため、遠心力が最大のチャンバー区域をオイルが通過しつつ最適の分離を保障することになる。特に、汚染された液体が露出されるディスクによって生じる表面積が大きいほど分離速度も速くなる。

分離過程が続いて内壁２ａに環状スラッジケーキ３０が蓄積され、このスラッジの半径方向厚さが作動サイクルの間増加して、チャンバーの慣性も次第に増加し、チャンバーに流量が同一に流入しつつチャンバー２の回転速度は減少する。このような回転速度減少率はスラッジケーキ３０の厚さ増加率にほぼ反比例する。チャンバー２の固定フレームにセンサ５０ａが設けられ、チャンバーに磁石５０ｂが付着され、センサ近くに磁石がパスすると、センサがそれを検知して、チャンバーの回転速度を測定することができる。チャンバーの回転速度が所定の（格納された）閾値に達するかまたは範囲内にある時、センサ５０ａの出力を判断するためにデータプロセッサとメモリ、または等価電気回路および／またはサブアセンブリーを配置することもできる。閾値は、スラッジを除去するために分離器を分解しなければならないスラッジの厚さに対応するように選択する。データプロセッサはビジュアルおよび／またはオーディオ信号装置に連結され、この信号装置は臨界基準を満たす時に警報信号を出す。例えば、信号装置が緑色灯、黄色灯、赤色灯を備え、スラッジを除去するために分離器を修理しなければならない時に黄色灯がオンになり、赤色灯は電気が連結されたことを表わすようにすることができる。

図８に示された本発明の他の分離器１００は分離器１とほぼ同様であるが、チャンバーの出口ときれいなオイルを排出するノズルとの間にリング状の網１１０を配置する。具体的には、チャンバーのオリフィス３３とノズル３５との間の経路２８に網を配置し、この網は網構造の金属やプラスチック要素を含む。

図８には示されていないが、（５０ａと５０ｂのような）回転速度センサが分離器１００に設けられるか、または分離器１に経路２８と網を設けることもできる。

網１１０を介してチャンバーから出た液体をノズルに送ることができる。しかし、時間の経過に伴って網の開口が小さい粒子で塞がって流体が通過する面積が次第に減少する。このために分離器を通過する流速が遅くなり、このような流速の低下はセンサによって検知される。したがって、網は分離器がスラッジケーキで飽和されて洗浄が必要であるという表示器の役割もする。このような網は分離して洗浄するか、または新しい網に交替することができ、飽和レベルをより正確に知ることができるという点で有利である。

図９〜１０は分離器１の上部と下部を示し、図９Ｂの上段カバー５０にノズル３５が内臓されている。

（処理された）オイルは、チャンバーを出て分離器の上段タービン２７にある経路２８に入る。チャンバー２は環状オリフィス３３を通して経路２８に連結される。経路２８の内部に配置される螺旋状の駆動ベーン２９各々の駆動面２９ａにオイルが当たってチャンバーに回転力が発生する。経路２８を通過しつつ隣接ベーン２９の間に閉じ込められたオイルは、複数の出口ノズル３５のうちの一つに向かう（図４参照）。その次に、このオイルはノズル３５を介してディーゼルエンジンの油だめのような所に戻る。タービン２７のベーン２９の間には曲がった形態のベーン２６が配置される。

この分離器は高い回転速度で駆動できるために汚染物の分離効率が高く、これはチャンバーの内壁より大きい直径部位にノズル３５が位置するためである。ディストリビュータ２０と上段タービン２７のデザインと構成のためにモメンタムも大きくなる。回転センサと警告信号によって必要時に分離器を適時に管理することができる。スラッジケーキが続けて成長すると、チャンバーのオイル入口が部分的にまたは完全に塞がってオイル流動が制限される。

Claims (20)

1. 液体から汚染物を除去する分離器であって、
   回転軸を中心に回転するように設けられたチャンバー、
   チャンバーに液体が入る入口、および
   チャンバーから液体が出る出口を含み、
   前記入口は回転軸から出口より大きい半径位置にあり、
   チャンバーに入った液体流れがチャンバーを回転させるように配列され、一定厚さの汚染物スラッジがチャンバーの内壁に蓄積されることを特徴とする分離器。
2. チャンバーの回転速度を検知する回転速度センサをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の分離器。
3. チャンバーの回転速度が所定の臨界速度下にあると決定されれば警報信号を出す警報信号発生器をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の分離器。
4. 前記臨界速度が内壁に蓄積されるスラッジの所定厚さを示すことを特徴とする、請求項３に記載の分離器。
5. チャンバーの内壁が円筒形であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分離器。
6. 前記入口がチャンバーの複数のチャネルを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分離器。
7. 前記チャンバーは複数の駆動面を含み、該駆動面は流入液体に当たった時に回転モーメントを引き起こしてチャンバーを回転させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の分離器。
8. 各々の駆動面が、上方から見た時、曲線型であるか、または勾配が変化するか、または種々の直径を有する形状を有することを特徴とする、請求項７に記載の分離器。
9. 前記駆動面は全体や一部が螺旋状であることを特徴とする、請求項７または８に記載の分離器。
10. 前記駆動面が円周方向を沿ってほぼ等間隔に配列されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の分離器。
11. 前記駆動面がチャンバーの底面や下部区域に配列されることを特徴とする、請求項７に記載の分離器。
12. 前記駆動面の各々が一つ以上の入口チャネルと整列または連結されることを特徴とする、請求項７に記載の分離器。
13. 前記駆動面がチャンバーの回転軸から放射状に離隔していることを特徴とする、請求項７に記載の分離器。
14. 前記チャンバーの入口はチャンバーが回転可能に設けられたスピンドル内の道管に連結され、流入する液体は前記道管と入口を通してチャンバーに入ることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の分離器。
15. 前記出口は分離器の出口と通じる出口オリフィスを含み、前記入口は分離器の入口と通じる入口オリフィスを含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の分離器。
16. 前記出口が排出液体に当たるように配置されてチャンバーに回転力を提供する複数の排出駆動面と通じることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の分離器。
17. 前記排出駆動面がチャンバー上に位置した経路に提供されることを特徴とする、請求項１６に記載の分離器。
18. チャンバーに回転力を供給するように配列された複数のベーンをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の分離器。
19. チャンバーから分離器の出口までの液体流動経路に位置する液体通過要素をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の分離器。
20. 前記液体通過要素が時間の経過に伴って徐々に塞がって液体を通過させる面積が減少することを特徴とする、請求項１９に記載の分離器。

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