JP2020504006A - 揺動バケット遠心分離機 - Google Patents

Abstract

揺動バケット遠心分離機（１）は、少なくとも１つの搭載端部を伴うロータ（１０）と、ロータ（１０）の少なくとも１つの搭載端部に搭載された少なくとも１つのバケット（２０）とを備えている。少なくとも１つのバケット（２０）は、バケット（２０）がクレビスピン（３０）の周りに旋回可能であるように、クレビス（１３）内に保持される少なくとも１つのクレビスピン（３０）によって、ロータ（１０）の少なくとも１つの搭載端部に搭載されている。

Description

本発明は、揺動バケット遠心分離機および揺動バケット遠心分離機を提供する方法に関する。

遠心分離機は、１つ以上の物質を分離するために物体を回転させる１まとまりの機器である。遠心分離機は、ロータと、ロータから吊り下がる１つまたは複数のバケットとを含み得る。ロータが静止位置から加速すると、バケットは、バケットが受ける遠心力が増加するにつれて、ロータに対して回転し始める。遠心力は、バケットにその吊り下がり位置から遠心分離機の回転動作位置に振り上がらせる。

これらのいわゆる揺動バケット遠心分離機は、バケットが均等かつ完全に振り上がるために潤滑にされたピボットジョイントを要求し得る。バケットが均等に振り上がらない場合、遠心分離機の動作を妨害し得る不均衡が、起こり得る。さらに、バケットが完全に振り上がらない場合、バケット内の沈降層が、バケットの底部に対してある角度で配置され得る。したがって、沈降層は、自動分析装置によって適切にサンプリングされないこともある。

したがって、潤滑剤が、通常、バケットの振り上がり移動を改良するために、定期的かつ頻繁に適用される。しかしながら、これらの潤滑剤は、多くの場合、遠心力によって遠心分離機から排出される。したがって、潤滑剤は、定期的に再適用される必要性がある。排出された潤滑剤は、遠心分離機のボウルの表面上に蓄積し、定期的な浄化を要求する。したがって、オペレータは、潤滑剤を適用し、遠心分離機を浄化するために、毎日または２、３日毎に保守を実施する。

問題は、要求される保守時間を削減することを可能にする遠心分離機を提供することに関する。

本問題は、独立請求項の主題によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

ある側面は、少なくとも１つの搭載端部を伴うロータと、ロータの少なくとも１つの搭載端部に搭載された少なくとも１つのバケットとを備えている揺動バケット遠心分離機に関する。それにおいて、少なくとも１つのバケットは、バケットがクレビスピンの周りに旋回可能であるように、クレビス内に保持される少なくとも１つのクレビスピンによって、ロータの少なくとも１つの搭載端部に搭載されている。

揺動バケット遠心分離機は、少なくとも１つのバケットおよび／または複数のバケットを備え得る。特に、揺動バケット遠心分離機は、ロータがバケットの各々をロータの回転軸の周りの回転運動まで加速させ得るように、ロータに搭載され、および／またはそれに配置される偶数のバケットを備え得る。

少なくとも１つのバケットは、揺動バケットとして提供される。したがって、少なくとも１つのバケットは、遠心分離機が静止しているとき、ロータの少なくとも１つの搭載端部から吊り下がっている。バケットのこの吊り下がり位置では、少なくとも１つのバケットは、遠心分離機が起動していない間にサンプルおよび／または物質を容易に装填され得る。ロータがこの静止位置から加速した後、少なくとも１つのバケットが、その吊り下がっている静止位置から、バケットの底部がロータの回転軸に実質的に平行である平面において配置され得る動作位置に揺動するように、遠心力が、少なくとも１つのバケットに加えられる。例えば、回転軸は、地球の基準系において実質的に垂直に配置され得る。静止位置では、少なくとも１つのバケットの底部は、実質的に水平面において配置され得る。ロータが実質的に垂直に整列させられた回転軸の周りに回転している遠心分離機の動作位置では、少なくとも１つのバケットの底部は、バケットの開口部がロータの回転軸に面するように、実質的に垂直に配置されている。

ロータの回転軸の周りにバケットを回転させることによって、少なくとも１つのバケット内の１つ以上の物質は、遠心力によって分離され得る。

ロータは、モータによって駆動され得、および／または要求される電力を提供するためのモータを備え得る。ロータは、電気モータの一部、例えば、電気モータのロータとしても提供され得る。ロータは、ロータの回転軸に搭載される搭載区分を備え得る。ロータの本搭載区分から間隔を置かれて、ロータは、少なくとも１つの搭載端部を備えている。ロータは、ロータの搭載区分をロータの搭載端部に接続する少なくとも１つのロータアームを備え得る。ロータは、複数の搭載端部、例えば、ロータの搭載区分をロータのそれぞれの搭載端部と接続する２つまたは４つのロータアームも備え得る。各搭載端部は、各々が１つのバケットを搭載するために提供および配置され得る。ロータは、少なくとも１つのバケットを搭載するためのヨークとして提供され得る。

少なくとも１つのバケットは、それが少なくとも２つの位置の間で揺動し得るように、ロータの少なくとも１つの搭載端部に搭載される。遠心分離機の静止位置では、少なくとも１つのバケットは、それが遠心分離機内で調査されるべき物質および／またはサンプルを容易に装填され得るように、ロータの搭載端部から実質的に吊り下がる。遠心分離機の動作位置では、ロータは、その回転軸の周りに回転する。遠心分離機のこの動作位置では、少なくとも１つのバケットは、それがその吊り下がっている静止位置から振り上げられる異なる位置にある。バケットのこの振り上がり位置では、バケットは、ロータの搭載端部の延長部として実質的に配置され得る。バケットの吊り下がり位置から振り上がり位置への遷移は、ロータの回転運動から生じる遠心力によって駆動される。（遠心分離機の動作位置における）バケットの振り上がり位置から（遠心分離機の静止位置における）その吊り下がり位置への遷移は、重力によって駆動され得る。

バケットの振り上がりおよび／または振り下がり移動を可能にするために、バケットは、旋回可能様式でロータの搭載端部に搭載される。対応するピボット軸は、実質的に、クレビスピンの配置に対応する。バケットは、クレビスジョイントにおいてロータの搭載端部に配置される。言い換えると、搭載端部および／またはバケットの区分のいずれかは、例えば、クレビスピンによってクレビスに固定される係合要素の収容を可能にする少なくとも２つのクレビスアームを備えているクレビスとして提供される。

例えば、ロータの搭載端部は、少なくとも２つのクレビスアームを伴うクレビスとして提供され得る。バケットの区分、例えば、バケットの係合要素は、搭載端部の少なくとも２つのクレビスアームの間に配置され、クレビスピンによってそれに固定され得る。クレビスピンは、少なくとも２つのクレビスアームおよびそれらの間の係合要素を少なくとも部分的に貫通し得る。クレビスピンは、バケットのピボット軸に沿って延びているボルトおよび／またはスタッドとして提供され得る。クレビスピンは、ピボット軸から半径方向において所定の外径を備え得る。クレビスピンの該外径は、少なくとも、それの周りにバケットが旋回可能に搭載されるクレビスピンの区分に沿って実質的に一定であり得る。したがって、バケットは、少なくとも２つのクレビスアームによってその２つの端部に保持されるクレビスピンの周りに旋回し得る。それにおいて、遠心力の荷重および／または応力は、クレビスピンの２つの端部に均一に分配され得る。これは、バケットの搭載時に不均一に分配される負荷を低減させることによって、揺動バケット遠心分離機の耐久性を増加させ得る。

既知の揺動バケット遠心分離機では、バケットは、片側片持ち梁設計においてロータに配置されていた。この片側片持ち梁設計は、不均一な荷重を助長し、より高い歪みを生じ、したがって、少なくとも１つのバケットがクレビスジョイント設計においてロータに搭載されている揺動バケット遠心分離機よりも多くの保守を要求する増加された摩擦およびより短い運用寿命につながり得る。

したがって、クレビスジョイント設計を伴う揺動バケット遠心分離機は、不要な摩擦を低下させ得、および／または、要求される保守を低減させ得る。

ある実施形態によると、貫通孔を備えている係合要素が、クレビスの２つのクレビスアームの間に配置される。該２つのクレビスアームの各々も、貫通孔を備えている。クレビスピンは、少なくとも部分的に、２つのクレビスアームの２つの貫通孔内に、およびその間の係合要素の貫通孔内に配置される。したがって、バケットの係合要素またはロータの搭載端部は、バケットを搭載端部に旋回可能に固定するクレビスピンによってクレビス内に保持される。したがって、クレビスピンは、確実かつ安全な様式で係合要素の２つの反対側の端部に保持される。この搭載は、少なくとも１つのバケットの旋回可能搭載の安定性を増加させる。

実施形態のさらなる開発によると、クレビスピンが配置されるバケットの貫通孔は、細長い断面を備えている。バケットの貫通孔は、係合要素の貫通孔またはクレビスアームの少なくとも２つの貫通孔のいずれかであり得る。言い換えると、バケットの貫通孔は、スロットとして提供され得る。孔の細長い断面は、バケットの重量を低減させ得、したがって、遠心力によってクレビスピンに引き起こされる歪みをさらに低減させ得る。さらに、細長い断面は、特に、レベリング動作の間にバケットの持ち上げを可能にし得る。そのようなレベリング動作は、バケットを装填解除するときに使用され得る。

ある実施形態によると、クレビスは、ロータの搭載端部の一部であり、バケットは、クレビスの２つのクレビスアームの間に配置された係合要素を備えている。係合要素の外側寸法は、クレビスの内側寸法に相補的に寸法を決定され得る。したがって、バケットは、所定のクリアランスにおいて、および／またはクリアランスを伴わずに搭載端部のクレビスアーム内に配置され得る。係合要素は、クレビスピンのための貫通孔を提供され得る。貫通孔を除いて、係合要素は、バケットの実質的に中実な要素として提供され得る。

代替実施形態によると、ロータの搭載端部は、クレビスの２つのクレビスアームの間に配置された係合要素を備え、それは、バケットの一部である。該係合要素は、前述の実施形態の係合要素と同様に提供され得る。

ある実施形態では、揺動バケット遠心分離機は、ロータによって提供されるクレビスの２つのアームの間に配置された係合要素を備えている少なくとも１つのバケットと、ロータの係合要素を収容するための２つのクレビスアームを備えている少なくとも１つのバケットとを備えている。本実施形態では、揺動バケット遠心分離機は、異なる種類のバケットを備え、いくつかのバケットは、クレビスを備え、いくつかのバケットは、クレビスのための係合要素を備えている。全てのバケットが、クレビスジョイントにおいてロータに配置され得る。

ある実施形態によると、少なくとも２つのバケットが、回転軸に対して、ロータの反対側の端部に配置され、各バケットは、各バケットがそれぞれのクレビスピンの周りに旋回可能であるようにクレビス内に保持される少なくとも１つのクレビスピンによって、ロータの１つの搭載端部に搭載される。少なくとも２つのバケットをロータの反対側の端部に配置することによって、遠心分離機の回転の間に荷重の均一な分配を増加させる対称性が、確立され得る。ロータは、実質的に線形のロータを均一に分離する回転軸を伴う実質的に線形に成形され得る。代替として、ロータは、十字の均一に長いアームに１つずつ、４つのバケットを保持する十字のように実質的に成形され得る。他の実施形態では、遠心分離機のロータは、偶数のバケットの搭載を可能にする異なる形状を備え得る。それにおいて、バケットの対が、ロータの反対側の端部に配置され得る。

ある実施形態によると、クレビスピンは、保持具によってその動作位置に保持される。概して、クレビスピンは、バケットおよび／またはクレビスピンを交換するために取り外し可能であり得る。クレビスピンは、クレビスアームの貫通孔に進入することが可能ではないより大きい直径を備えている一方の端部も備え得る。該端部は、ピンヘッドとして提供され得る。しかしながら、反対側の端部において、ピンは、通常、貫通孔を通したクレビスピンの除去を可能にする外径を備えている。該端部は、ピン先端として提供され得る。保持具は、それがクレビスピンの除去を防止するように提供および配置され得る。例えば、保持具は、それがピン先端からピンヘッドを指す方向におけるクレビスピンの除去を防止するようにピンヘッドに配置され得る。

ある実施形態によると、クレビスピンは、組みボルトピンとして実装される。組みボルトピンは、それらの端部がクレビスアームの貫通孔に進入することを防止するピンの反対側の端部における２つの端部を備えている。したがって、クレビスピンは、その所定の位置に安全かつ確実に保持される。

ある実施形態によると、以下のうちの一方、すなわち、
・クレビスピン、
・クレビスおよび／またはクレビスのクレビスアームの間に配置された係合要素
は、Ｎｉｔｒｏｎｉｃ６０材料から提供され、他方は、１７−４ＰＨタイプステンレス鋼から提供される。

例えば、クレビスピンは、係合要素の貫通孔内および／または１７−４ＰＨから提供され得るクレビスアーム内の貫通孔内で移動するＮｉｔｒｏｎｉｃ６０材料から提供され得る。さらに、保持具も、該材料のうちの１つから提供され得る。実験データは、これらの材料がバケットのための十分な振り上がり角度を可能にし得、いかなる潤滑も要求することなく少なくとも２００，０００サイクルの摩耗寿命を提供し得ることを示している。

Ｎｉｔｒｏｎｉｃ６０材料は、その耐摩耗性および耐ゴーリング性に対して公知のオーステナイトステンレス鋼である。それも、１７−４ＰＨタイプステンレス鋼と篏合されると、合理的に低い摩擦係数を提供し得る。他の材料および表面処理は、十分に低い摩擦を提供しないこともある。上で識別される揺動バケット遠心分離機の要素は、インベストメント鋳造として、特に、１７−４ ＰＨ、ＡＳＴＭ Ａ７４７ ＣＢ７−Ｃｕ１の鋳造バージョンとして提供され得る。

ある実施形態によると、ロータの搭載端部およびバケットの搭載部分は、バケットの内側の中への開口部が遮断されないように配置および提供される。これは、特に、揺動バケット遠心分離機の静止位置において、サンプルを伴うバケットの簡単な装填および／または装填解除を可能にし得る。静止位置では、開口部は、バケットの受け取り区分の中への上側開口部として配置され得る。

ある実施形態によると、少なくとも１つのバケットは、静止位置と動作位置との間でクレビスピンの周りに旋回可能である。それにおいて、バケットの隣接側面が、静止位置においてロータの静止側面に隣接する。概して、バケットの静止位置は、揺動バケット遠心分離機が回転していない間のバケットの吊り下がり位置に対応し得る。隣接側面および静止側面は、遠心分離機の静止位置におけるバケットの静止位置を画定するために使用され得る。隣接側面および静止側面は、バケットの静止位置を画定する所定の角度に配置され得る。特に、それらは、バケットの底部が実質的に水平に配置され、バケットの開口部が上向きに面するように配置され得る。したがって、バケットは、遠心分離機の静止位置においてサンプルを装填され得る。

ある実施形態によると、少なくとも１つのバケットは、静止位置と動作位置との間でクレビスピンの周りに旋回可能である。それにおいて、静止位置から動作位置までの振り上がり角度は、少なくとも８０°である。該振り上がり角度は、遠心分離機におけるバケットの摩耗寿命を増加させ得る。好ましくは、振り上がり角度は、約８５度〜約９０度であり得る。したがって、バケットの有利な静止位置および有利な動作位置の両方が、提供され得る。

ある実施形態によると、バケットは、各クレビスピンがクレビス内に保持された２つのクレビスピンによってロータの搭載端部に搭載される。それにおいて、２つのクレビスピンは、バケットのピボット軸に沿って整列させられる。これにおいて、クレビスは、３つのアームを備え、係合要素は、クレビスの３つのクレビスアームの間の空間内に配置される２つの係合区分を備えている。クレビスの３つのアームの間の２つのクレビスピンは、第１の外側クレビスアームから、係合要素の第１の係合区分を通して、それからクレビスの中間クレビスアームを通して、次いで、係合要素の第２の係合区分を通して、最後に、クレビスの反対側の端部における第２の外側クレビスアームを通して突出する単一のクレビスピンとして提供され得る。代替として、４つ以上のクレビスアームを伴うクレビス搭載部が、提供され得る。しかしながら、４つ以上のクレビスアームは、そのようなクレビス搭載部の搭載および／または保守および／または組立の複雑性を正当化するであろうさらなる安定性を提供し得ない。

ある実施形態によると、ロータは、４，０００Ｇの加速度を加えるように適合される。それにおいて、Ｇは、重力定数を表す。言い換えると、遠心分離機の動作中、４，０００Ｇが、バケット内のサンプルに加えられ、それをその成分に分離し得る。遠心分離機の構成要素は、この機能性を可能にするための安定性に応じて提供される。この高加速度は、クレビス搭載部および／または遠心分離機の要素の材料によって可能にされ得る。

ある実施形態によると、クレビスピン、クレビス、および／またはクレビスのクレビスアームの間に配置された係合要素は、潤滑を要求することなく遠心分離機の動作を可能にする材料において提供される。これは、例えば、上で識別される材料（Ｎｉｔｒｏｎｉｃ６０および１７−４ＰＨ）によって達成され得る。したがって、遠心分離機は、潤滑を伴わずに動作させられ得る。これは、揺動バケット遠心分離機のための保守努力を低減させることを可能にする。

ある側面によると、揺動バケット遠心分離機を提供する方法は、
・少なくとも１つの搭載端部を備えているロータを提供するステップと、
・少なくとも１つのバケットをロータの少なくとも１つの搭載端部に搭載するステップと、
を含み、少なくとも１つのバケットは、バケットがクレビスピンの周りに旋回可能であるように、クレビス内に保持される少なくとも１つのクレビスピンによって、ロータの少なくとも１つの搭載端部に搭載される。

方法は、第１の側面による揺動バケット遠心分離機を提供するために使用され得る。したがって、第１の側面による揺動バケット遠心分離機に関する全ての記述は、方法にも関し、逆もまた同様である。

本明細書では、上側、下側、下方、上方等の用語は、主題の搭載位置における地球の基準系を指す。

請求項および説明において与えられる数字および／または角度は、厳密な数字および／または角度に限定されず、根本的な問題を解決することを依然として可能にする限度内の測定誤差を含み得る。

本発明は、図に示される実施形態を参照してさらに例証される。本発明の実施形態は、図を参照して説明される。図に示される実施形態の特徴は、代替実施形態と組み合わせられ得る。同じ参照番号は、実施形態の同じまたは類似する特徴を識別し得る。実施形態は、以下によって示される。

図１は、動作位置における４つのバケットを備えている揺動バケット遠心分離機の斜視図である。 図２は、１つのバケットがまだ組み立てられていない静止位置における揺動バケット遠心分離機の斜視図である。 図３は、静止位置における揺動バケット遠心分離機のバケットのクレビス搭載部を通した断面である。 図４Ａは、保持具リングの斜視図である。図４Ｂは、保持具リングの斜視図である。 図５は、動作位置における揺動バケット遠心分離機の保持具の詳細の斜視図である。

図１は、動作位置における４つのバケット２０を備えている揺動バケット遠心分離機１の斜視図を示す。該動作位置では、揺動バケット遠心分離機１は、図１の破線によって示されるその回転軸Ｒの周りに回転する。これは、バケット２０が遠心力によって引き起こされる振り上がり位置に配置されることを引き起こす。

揺動バケット遠心分離機１は、ロータ１０を備えている。ロータ１０は、回転軸Ｒに、および／またはその周囲に配置される中心部１１を備えている。中心部１１は、ロータ１０の搭載区分として提供される。図１の実施形態では、中心部１１は、中心孔１２を備えている。中心孔１２は、ロータ１０を駆動するモータの駆動シャフトを収容し得る。回転軸Ｒは、実質的に垂直に配置される。故に、中心孔１２も、それが実質的に垂直な方向において回転軸Ｒに平行に延びているように配置される。

ロータ１０は、揺動バケット遠心分離機１にバケット２０を搭載することを可能にする。各バケット２０のために、ロータ１０は、４つのバケット２０の各々のための搭載端部を備えている。該搭載端部は、バケット２０をロータ１０に搭載することを可能にする。示される実施形態では、各搭載端部は、２つのクレビスジョイントを備えている。ロータ１０の各クレビスジョイントにおいて、ロータは、クレビス１３を備えている。言い換えると、ロータ１０は、８つのクレビス１３を備え、そのうちの４つのみが、図１の参照記号によって識別されている。各クレビス１３は、バケット２０の係合要素２４を収容する。各バケット２０は、バケットをロータ１０に搭載することを可能にする２つの係合要素２４を備えている。２つの係合要素２４は、ロータ１０の２つのクレビス１３内に保持される。

言い換えると、ロータは、各々が１つのバケット２０のためのドッキングステーションとして実装される４つの搭載端部を備えている。ドッキングステーションおよび／または搭載端部の各々は、回転軸Ｒから離れるほうに水平方向に実質的に外向きに面する２つのクレビス１３を備えている。各クレビス１３は、２つのクレビスアームを備えている。ロータ１０の各搭載端部の４つのクレビスアームは、互いに実質的に平行に配置される。言い換えると、ロータ１０の１つの搭載端部の２つのクレビス１３は、それらが回転軸Ｒから離れるほうに同じ方向に向くように整列させられる。

揺動バケット遠心分離機１では、２つのバケット２０が、回転軸Ｒに関してロータ１０の反対側の端部に対において配置される。揺動バケット遠心分離機１は、バケット２０の２つのそのような対を備えている。これは、重量負荷の均一な分配を促進する。したがって、第１の搭載端部の２つのクレビス１３は、反対側の搭載端部の２つのクレビス１３と厳密に反対側の方向に面する。

各クレビス１３において、対応する係合要素２４は、クレビスピン３０によってそれぞれのクレビス１３内に保持される。クレビスピン３０は、各バケット２０のためのピボット軸を確立する。単一のバケット２０のための各搭載端部の２つのクレビスピン３０は、同一のピボット軸内に配置される。したがって、各バケット２０は、２つのクレビスピン３０によって、ロータ１０のそれぞれの搭載端部に旋回可能に搭載され、２つのクレビスピン３０は、各クレビスピン３０が、各バケット２０の２つの反対の側において、クレビス１３のうちの１つを通り、かつ係合要素２４のうちの１つを通り突出するように配置される。

各バケット２０は、底部２１と、受け取り区分２２とを備えている。サンプルは、受け取り区分２２内に配置され得る。サンプルは、流体として提供され得る。サンプルは、バケット２０の受け取り区分２２内に配置される管内にさらに配置され得る。管は、バケット２０を装填するとき、直立位置において管を保持する管ラック内に配置され得る。管ラックの形状は、受け取り区分２２の内側形状（例えば、実質的に長方形）に対応し得る。

受け取り区分２２は、壁２３によって包囲および／または画定される。壁２３は、底部２１の全ての側方端部に配置され、底部２１からバケット２０の上側縁まで延びている。バケット２０の該上側縁は、図１に示される揺動バケット遠心分離機１の動作位置において回転軸Ｒに向かって面する。

クレビスピン３０は、各々、保持具４０によって定位置に保持される。ロータ１０へのバケット２０の搭載は、以下の図を参照してさらに詳細に説明される。

図２は、静止位置における揺動バケット遠心分離機１の斜視図を示す。それにおいて、１つのバケット２０は、揺動バケット遠心分離機１のロータ１０にまだ組み立てられていない。

揺動バケット遠心分離機１の静止位置では、ロータ１は、図１に示されるような回転軸Ｒの周りに回転していない。揺動バケット遠心分離機１のこの静止位置では、バケット２０は、バケット２０の底部２１が実質的に水平に整列させられるように、ロータ１０のクレビス１３から吊り下がる。揺動バケット遠心分離機１のこの静止位置では、バケット２０は、それらの吊り下がり位置において配置される。この吊り下がり位置では、上方からそれぞれのバケット２０の受け取り区分２２の中への自由なアクセスが、提供される。したがって、バケットの吊り下がり位置は、バケット２０の容易かつ単純な装填および／または装填解除を可能にする。

図２では、図２の左下隅におけるバケット２０は、揺動バケット遠心分離機１のロータ１０にまだ固定されていない。図２に示されるように、バケット２０は、バケット２０の底部２１によって提供される実質的に長方形の基部を備え得る。壁２３は、バケット２０の受け取り区分２２を側方で包囲する。壁２３の上側縁において、係合要素２４が、壁２３の残りの上側縁を越えて延びている。係合要素２４は、底部２１から離れるほうに面する方向において壁２３を越えて延びている突出部として提供される。係合要素２４は、それらが提供される壁２３の区分の実質的に中央に配置される。

各係合要素２４は、係合要素２４を通した貫通孔として提供されるバケット孔２５を備えている。各バケット２０の２つのバケット孔２５は、それらの軸が実質的に互いに対応するように整列させられる。さらに、バケット孔２５の軸は、クレビスピン３０からの安定した吊り下がりを可能にするそれぞれのバケット２０の重力の軸に配置され得る。

クレビスピン３０は、クレビスヘッド３１と、クレビス先端３２とを備えている。クレビスヘッド３１は、クレビスピン３０の一方の端部に配置され、クレビス先端３２は、クレビスピン３０の反対側の端部に配置される。ピンヘッド３１は、残りのクレビスピン３０よりも広い外径を備えている。ピンヘッド３１からピン先端３２まで、クレビス３０は、実質的に一定である外径を備えている。クレビスピン３０の長さは、クレビス１３の２つのクレビスアーム１４の厚さプラス係合要素２４の幅に対応し得る。

各クレビス１３は、それら自体の間に係合要素２４のための受け取り空間を形成する２つのクレビスアーム１４を備えている。各クレビスアーム１４は、クレビスアーム１４を通した貫通孔として提供されるクレビス孔１５を備えている。各クレビス１３の２つのクレビスアーム１４を通した２つのクレビス孔１５は、それらの軸が実質的に整列させられるように配置される。

バケット２０は、バケット２０の２つの係合要素２４をロータ１０のそれぞれの搭載端部における２つのクレビス１３のクレビスアーム１４の間の受け取り空間の中に進入させることによって、ロータ１０に搭載され得る。係合要素２４は、クレビス孔１５がバケット孔２５と整列させられるように要求される限り中まで、このクレビス１３の中に配置される。孔１５と２５とが整列させられるとすぐに、２つのクレビスピン３０が、２つの外側クレビスアーム１４のクレビス孔１５を通して、それらのそれぞれのピン先端３２を先にして進入させられる。それにおいて、外側クレビスアーム１４は、他の２つのクレビスアーム１４、すなわち、２つの内側クレビスアーム１４よりもバケット２０の受け取り区分２２からさらに遠くに間隔を置かれたクレビスアーム１４に対応する。クレビスピン３０は、それらがバケット孔２５を通してそれぞれの内側クレビスアーム１４の中に突出するように、バケット２０の受け取り区分２２に向かってさらに押し込まれ得る。この搭載位置において、クレビスピンの端部、すなわち、ピン先端３２は、それぞれの内側クレビスアーム１４のクレビス孔１５内に置かれ得る。

バケット２０の搭載後、バケット２０は、図２の破線によって識別されるピボット軸Ｐの周りに旋回可能である。ピボット軸Ｐは、実質的に水平に整列させられ、ロータ１０が回転軸Ｒ（図１参照）の周りに回転しているときであっても実質的に水平面に留まる。バケット２０は、ピボット軸Ｐの周りに、図２に示される吊り下がり位置（揺動バケット遠心分離機１がその静止位置にあるとき）から、図１に示されるその動作位置（揺動バケット遠心分離機１が回転している）に、および戻るように旋回可能である。ロータ１０の同一の搭載端部の２つのクレビスピン３０は、ピボット軸Ｐと整列させられる。示される実施形態では、ピン先端３２は、それらがロータ１０に旋回可能に固定しているバケットの受け取り区分２２に向かう方向に互いに向かって向いている。

摩擦を低減させ、バケット２０の容易な旋回移動を可能にするために、各クレビスピン３０は、バケット孔２５の両端に配置される２つのクレビスアーム１４内に保持される。したがって、クレビスピン３０における歪みは、その２つの端部において実質的に均一に分配される。さらに、各バケット２０は、ロータ１０の搭載端部の２つのクレビス１３に搭載される。これは、４つのクレビスアーム１４の各々における歪、および２つのクレビスピン３０の各々における歪みをさらに低減させる。

搭載位置において、ピン先端３２は、それが内側クレビスアーム１４を過ぎて突出しないように、および／または、それから外に突出しないように配置され得る。したがって、バケットの受け取り区分２２の中への自由なアクセスが、提供され得る。さらに、バケットの係合要素２４は、受け取り区分２２から離れるほうに外向きにシフトされ得る。それらは、内側クレビスアーム１４の（ピボット軸Ｐに沿った）幅に対応する長さに対して（ピボット軸Ｐに沿って）外向きにシフトされ得る。したがって、内側クレビスアーム１４も、それらがバケットの受け取り区分２２の中への自由なアクセスを可能にするように配置され得る。

各クレビスピン３０は、保持具４０によってクレビス孔１５内のその指定された位置に保持される。保持具４０は、保持具アーム４１と、少なくとも１つ、好ましくは、少なくとも２つの保持具ボルト４２とを備え得る。保持具アーム４１は、クレビスボルト４２によって、クレビス１３および／またはロータ１０に固定され、クレビスボルト４２は、保持具アームを通してロータ１０の中に挿入される。保持具ボルト４２は、保持具ねじとして提供され得る。保持具アーム４１は、それがクレビス孔１５からのクレビスピン３０の除去を防止するように配置される。保持具アーム４１は、ピンヘッド３１において、例えば、ピンヘッド３１の近傍において、かつピン先端３２と反対側であるピンヘッド３１の側において配置され得る。したがって、保持具４０は、ピボット軸Ｐに沿ったクレビスピン３０の除去を防止し得る。

バケット２０がこのように搭載され、ロータ１０の搭載端部に固定された後、２つのクレビスピン３０の軸、全てのクレビス孔１５の軸、および両方のバケット孔２５の軸は、ピボット軸Ｐに沿って整列させられ、バケット２０の揺動移動を可能にする。

図３は、静止位置における揺動バケット遠心分離機１のバケット２０のクレビス搭載部を通した断面を示す。断面の平面は、クレビス１３の中間における２つのクレビスアーム１４の延長部に実質的に平行に配置される。断面は、ピボット軸Ｐに実質的に直交する平面において、ピン３０を通して、特に、ピン３０の中央区分を通して横断する。

図３に示されるように、バケット孔２５は、細長い断面を備えている。したがって、バケット孔２５の断面は、実質的に円形ではなく、実質的に楕円形で提供される。これは、係合要素２４、したがって、バケット２０の総重量を削減する。したがって、遠心分離機１の歪みは、低減させられ得る。さらに、バケット孔２５の細長い断面は、静止位置におけるバケット２０の移動を可能にし得る。

揺動バケット遠心分離機１の中心、すなわち、回転軸Ｒに面している係合要素２４の側において、係合要素は、隣接側面２６を備えている。隣接側面２６は、例えば、静止位置において垂直軸に対して所定の角度に配置され得る。係合要素２４の隣接側面２７は、ロータ１０の静止側面１６に隣接し得る。静止側面１６は、クレビス１３によって、特に、中間、かつクレビス１３内に提供され得る。静止側面１６は、隣接側面２６の角度に対応する、静止位置における垂直に向かう角度において提供され得る。静止側面１６および／または隣接側面２６は、揺動バケット遠心分離機１の静止位置におけるバケット２０の吊り下がり位置を画定し得る。静止側面１６および隣接側面２６は、それらがバケット２０の静止位置を画定するように、例えば、底部２１がその吊り下がり位置において実質的に水平に配置されるように配置され得る。

図４Ａおよび４Ｂは、２つの異なる保持具リング４３および４４の斜視図を示す。保持具リング４３および／または４４は、図１、２、および３に示される保持具４０とは別の種類の保持具の一部であり得る。保持具４０’の代替実施形態が、図５に示される。保持具リングは、金属から提供され得、および／または、保持具リングのわずかな変形を可能にする開口部を備え得る。

図５は、遠心分離機１の動作位置における揺動バケット遠心分離機１の保持具４０’の詳細の斜視図を示す。

保持具４０’は、保持具リング４３（または代替として、保持具リング４４）と、保持具止め具４５とを備えている。

保持具リング４３は、クレビスピン３０のピン先端３２とクレビスアーム１４の外側端部との間で、クレビスピン３０のピン本体の周囲に配置される。保持具リング４３は、ピンヘッド３１とロータ１０との間に配置され得る。保持具リング４３の外径は、ピボット軸Ｐ（図２参照）から離れるほうに、軸方向にピンヘッド３１の外径を越えて延びている。

保持具止め具４５は、実質的に中実のＬ形アームとして提供され得る。保持具止め具４５は、第１の端部においてロータ１０に、特に、外側クレビスアーム１４に固定され得、および／または、ピンヘッド３１に実質的に相補的に成形される第２の端部を備え得る。保持具止め具４５は、それがクレビス孔１５の中へのクレビスピン３０の挿入を可能にし、それによって、ピンヘッド３１も保持具止め具４５を通過することを可能にするように成形される。保持具リング４３は、それぞれのピボット軸Ｐから離れるほうに面する半径方向においてピンヘッド３１よりも広い外径を備え得る。特に、保持具リング４３および／または４４は、それがその搭載位置からのクレビスピン３０の除去を防止するように保持具止め具４５と相互作用する外径を備え得る。したがって、保持具４０’も、クレビスピン３０の除去を防止する。保持具リング４３および／または４４は、ピン３０の外径に対応する内径を備え得る。しかしながら、保持具リング４３および／または４４の内径は、保持具リング４３および／または４４がクレビスピン３０上に堅く締めるようにピン３０の外径よりもわずかに小さくあり得る。

図は、保持具４０および保持具４０’の２つの実施形態を示す。これらの示される保持具４０および４０’の代わりに、代替保持具が、使用され得、および／または、ピン３０は、ピンをその搭載位置に固定するための組みボルトとして提供され得る。しかしながら、バケット２０の受け取り区分２２の中への自由なアクセスを可能にするために、ピン３０は、好ましくは、単一の広げられた端部、すなわち、ピン先端３１のみを備えている。

ロータ１０は、既知の片持ち梁設計と異なるクレビスジョイント設計を組み込む。クレビスジョイント設計は、一方の端部上にではなく、クレビスピン３０の中間にバケット荷重をかける。したがって、クレビスピン３０における曲げ力は、より均一な接触面を提供することによって低減させられる。したがって、ピーク接触応力は、摩耗を示す部品の間で低減させられ得る。

ロータ１０は、揺動バケット遠心分離機１のヨークとして提供され得る。クレビスアーム１４は、ヨークの耳部として提供され得る。クレビス１３を強化するために、クレビスアーム１４および係合要素２４が壁２３から突出する角度は、クレビスアーム１４の最小の広がりを可能にするために配置される。係合要素２４をさらに厚くすることは、係合要素２４がバケット荷重の中心から間隔を置かれる距離を延長し得る。

ある実施形態では、ロータ１０、バケット２０、および保持具アーム４１は、１７−４ＰＨ材料から提供される。クレビスピン３０は、ホウ素化ＩＮ７１８から提供される。保持具ボルト４２は、Ｍ５ボルトとして、例えば、２−７０Ｓ Ｍ５ボルトとして提供され得る。

クレビスアーム１４および／またはバケット２０の係合要素２４は、薄い高密度クロムの有無を問わずにめっきされ得る。

これらの材料は、揺動バケット遠心分離機１が潤滑を要求することなく４，０００Ｇにおいて動作することを可能にし得る。

クレビスピン３０は、Ｎｉｔｒｏｎｉｃ６０、アルミニウム青銅、および／またはＩＮ７１８から提供され得る。保持具ボルト４２は、３０４ステンレス鋼から提供され得る。

特に、クレビスピン３０は、ＮＩＴＲＯＮＩＣ ６０／ＵＮＳ Ｓ２１８００／ＡＭＳ ５８４８（焼鈍物）として提供され得る。ロータ１０、特に、クレビス孔１５を提供するクレビスアーム１４、および／またはバケット２０、特に、バケット孔２５を提供する係合要素２４は、ＡＳＴＭ Ａ７４７ ＣＢ７Ｃｕ−１ Ｈ１０２５として提供され得る。

材料、ピン直径、ピボット軸Ｐに対するバケットの重心の位置付け、およびクレビスジョイント設計によって供給される低接触応力の上で識別される組み合わせは、ロータ１０が、少なくとも８５°の振り上がり角度を達成しながら、その寿命にわたって潤滑を伴わずに動作することを可能にし得る。

それにおいて、クレビスピン３０の直径は、
・バケット２０およびその内容物の質量、
・クレビス孔１５とクレビスピン３０との間の摩擦、および／または、
・ピボット軸Ｐとその内容物を加えたバケット２０の重心との間の距離
を含む、いくつかのパラメータに依存し得る。

すなわち、クレビスピン３０のより小さい直径は、バケット２０を振り上げることを改良し得るが、直径は、装填された状態において急回転する間に破損しないように十分に大きくあるべきである。より大きい直径は、接触圧力を低減させ得、それは、遠心分離機１の摩耗を低減させ得る。したがって、クレビスピン３０の直径は、これらのパラメータのうちのいくつかまたは全てを考慮するために計算され得る。

ある実施形態では、（ピンヘッド３１を伴わない）ピボット軸Ｐに沿ったクレビスピン３０の長さは、ピン先端３２における外径の約１００％〜約２００％である。クレビスピン３０の外径は、ピン先端３２からピンヘッド３１まで実質的に一定である。例えば、ピン先端３２におけるクレビスピン３０の外径は、（ピンヘッド３１を伴わない）クレビスピン３０の長さの約６０％〜約８０％であり得る。

（参照番号一覧）
１ 揺動バケット遠心分離機
１０ ロータ
１１ 中心部
１２ 中心孔
１３ 搭載端部
１４ クレビスアーム
１５ クレビス孔
１６ 静止側面
２０ バケット
２１ 底部
２２ 受け取り区分
２３ 壁
２４ 係合要素
２５ バケット孔
２６ 隣接側面
３０ クレビスピン
３１ ピンヘッド
３２ ピン先端
４０ 保持具
４０’ 保持具
４１ 保持具アーム
４２ 保持具ボルト
４３ 保持具リング
４４ 保持具リング
４５ 保持具止め具
Ｐ ピボット軸
Ｒ 回転軸

Claims (15)

1. 揺動バケット遠心分離機（１）であって、前記揺動バケット遠心分離機は、
   少なくとも１つの搭載端部を備えているロータ（１０）と、
   前記ロータ（１０）の前記少なくとも１つの搭載端部に搭載された少なくとも１つのバケット（２０）と
   を備え、
   前記少なくとも１つのバケット（２０）は、前記バケット（２０）がクレビスピン（３０）の周りに旋回可能であるように、クレビス（１３）内に保持された少なくとも１つの前記クレビスピン（３０）によって、前記ロータ（１０）の前記少なくとも１つの搭載端部に搭載されている、揺動バケット遠心分離機。
2. 貫通孔（２５）を備えている係合要素（２４）が、前記クレビス（１３）の２つのクレビスアーム（１４）の間に配置され、
   前記２つのクレビスアーム（１４）の各々は、貫通孔（２４）を備え、
   前記クレビスピン（３０）は、前記２つのクレビスアーム（１４）の前記２つの貫通孔（２４）内に配置され、かつ前記係合要素（２４）の前記貫通孔（２５）内に配置されている、請求項１に記載の揺動バケット遠心分離機。
3. 前記クレビスピン（３０）が配置された前記バケット（２０）の前記貫通孔（２５）は、細長い断面を備えている、請求項２に記載の揺動バケット遠心分離機。
4. 前記クレビス（１３）は、前記ロータ（１０）の前記搭載端部の一部であり、前記バケット（２０）は、前記クレビス（１３）の２つのクレビスアーム（１４）の間に配置された係合要素（２４）を備えている、請求項１−３のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
5. 前記ロータ（１０）の前記搭載端部は、前記クレビスの２つのクレビスアームの間に配置された係合要素を備え、前記係合要素は、前記バケット（２０）の一部である、請求項１−３のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
6. 少なくとも２つのバケット（２０）が、回転軸（Ｒ）に関して前記ロータ（１０）の反対側の端部に配置され、各バケット（２０）は、各バケット（２０）がそれぞれのクレビスピン（３０）の周りに旋回可能であるように、クレビス（１３）内に保持された少なくとも１つの前記クレビスピン（３０）によって、前記ロータ（１０）の１つの搭載端部に搭載されている、請求項１−５のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
7. 前記クレビスピン（３０）は、保持具（４０；４０’）によって動作位置に保持されている、請求項１−６のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
8. 前記クレビスピン（３０）は、組みボルトピンとして実装されている、請求項１−７のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
9. − 前記クレビスピン（３０）、
   − 前記クレビス（１３）および／または前記クレビス（１３）のクレビスアーム（１４）の間に配置された係合要素（２４）
   のうちの一方は、Ｎｉｔｒｏｎｉｃ６０材料から提供され、他方は、１７−４ＰＨタイプステンレス鋼から提供される、請求項１−８のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
10. 前記ロータ（１０）の前記搭載端部および前記バケット（２０）の搭載部部分は、前記バケット（２０）の内側の中への開口部が遮断されないように配置および提供されている、請求項１−９のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
11. 前記少なくとも１つのバケット（２０）は、静止位置と動作位置との間で前記クレビスピン（３０）の周りに旋回可能であり、前記バケット（２０）の隣接側面（２６）が、前記静止位置において前記ロータ（１０）の静止側面（１６）に隣接する、請求項１−１０のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
12. 前記少なくとも１つのバケット（２０）は、静止位置と動作位置との間で前記クレビスピン（３０）の周りに旋回可能であり、前記静止位置から前記動作位置までの振り上がり角度は、少なくとも８０度である、請求項１−１１のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
13. 前記バケット（２０）は、各クレビスピン（３０）が１つのクレビス（１３）内に保持された２つのクレビスピン（３０）によって前記ロータ（１０）の前記搭載端部に搭載され、前記２つのクレビスピン（３０）は、前記バケット（２０）のピボット軸（Ｐ）に沿って整列させられている、請求項１−１２のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
14. 前記ロータ（１０）は、４，０００Ｇの加速度を加えるように適合され、
    および／または、
    前記クレビスピン（３０）、前記クレビス（１３）、および／または前記クレビス（１３）のクレビスアーム（１４）間に配置された係合要素（２４０）は、潤滑を要求することなく前記揺動バケット遠心分離機（１）の動作を可能にする材料において提供される、
    請求項１−１３のいずれかに記載の揺動バケット遠心分離機。
15. 揺動バケット遠心分離機（１）を提供する方法であって、前記方法は、
    少なくとも１つの搭載端部を備えているロータ（１０）を提供するステップと、
    少なくとも１つのバケット（２０）を前記ロータ（１０）の前記少なくとも１つの搭載端部に搭載するステップと
    を含み、
    前記少なくとも１つのバケット（２０）は、前記バケット（２０）がクレビスピン（３０）の周りに旋回可能であるように、クレビス（１３）内に保持された少なくとも１つの前記クレビスピン（３０）によって、前記ロータ（１０）の前記少なくとも１つの搭載端部に搭載されている、方法。

Images