JP2801717B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分離される成分の液体混合物用の中央入口
室と、この入口室を取巻き、軸方向に互いに間隔を置
き、ロータと同軸で、半径方向内側と外側の縁を持ち、
少なくとも一部分が円錐台形を形成している積み重ねら
れた分離ディスクを収容する分離室と、を含むローター
を備える遠心分離機に関するが、 該分離ディスク間の空間が、該ディスクの半径方向内
側の縁において液体混合物の入口となって、前記中央入
口室と連結して作用し、この入口から半径方向外側に向
かって分離された成分の出口となり、ローターの操作の
間、分離された成分と混合物が、分離ディスクの間から
半径方向外側に向かって流れることができるものであ
る。

この種の遠心分離機は例えば米国特許第2,488,747号
に示されている。この周知の遠心分離機においては遠心
分離用ローターは上述の種類の下部分離室と、分離ディ
スクの半径方向外側において下部分離室に相通ずる上部
分離室とを備えている。上部分離室は下部分離室を通っ
て来た液体をさらに処理するように設定されている。

米国特許第2,488,747号による遠心分離機は、ロータ
ーの中央の入口室に供給された混合物を流送する部材を
使用することにより改良され得るであろう。この部材
は、従来中央の入口室において使用されていた軸方向お
よび半径方向に伸びた羽根状の流送部材よりも混合物を
穏やかに処理し得るものである。かくして、米国特許第
2,302,381号および米国特許第4,721,505号に記述されて
いる技術が使用され得るのであって、これによれば入口
室に入る混合物は滑らかなディスクの手段によってロー
ターの回転速度まで穏やかに加速される。実際にはこの
ことは、最初に定義された種類の遠心分離機における分
離ディスクの半径方向内側の部分が、流入する混合物を
ローターの回転速度まで加速するというような方法で達
成される。

この種類の加速技術の利点の一つは、米国特許第4,72
1,505号に記述されているように、使用される加速用デ
ィスクの加速の影響が、混合物が中央の入力室の中に導
入される流速の値および使用される加速用ディスクの数
量の増減に自動的に適応されることである。この特徴
は、中央の入口室に入る混合物の流れが比較的少ないこ
とに関係して、各加速用ディスクの間の空間が部分的に
満たされるだけであって混合物が完全には流出しないと
いうことを意味し、最初定義されたような遠心分離機に
関しては容認され難い。すなわち、このことは入口室に
流入する混合物が比較的小量であるということに関連し
て、分離ディスクの間の空間は分離用として使用される
ことはないことを意味している。

本発明の目的は、最初に述べた種類の遠心分離機にお
いて、上述した加速技術の使用により、たとえ中央の入
口室に流入する混合物の量が、比較的少量であっても分
離室の全体が有効に使用されるような方法で、分離ディ
スクが加速ディスクとして使用されることである。

この目的は、分離ディスクの間の空間はローター軸の
全周囲にわたる入口室に向けて開放されて直接の通路と
なり、また、少なくとも分離ディスクの幾つかは分離デ
ィスクの間の空間の出口チャネルから、半径方向内側の
縁よりある距離を置いて配置されている、軸方向に延び
ている穴を有しており、この距離は分離用ディスクの穴
と半径方向外側の縁との間の距離よりも小さい、という
特徴により達成される。

そこで、回転部分に乗せられる混合物は、分離ディス
クの半径方向内側の縁の上端までこれらの間の空間の一
部を液体で満たし得なくても、すなわち分離ディスクの
間の空間が、中央入口室から直接混合物を受入れること
ができなくても、分離ディスクの間の空間にほぼ均等に
配分される。

本発明の好適実施例においては、分離ディスクは、軸
方向に延びている貫通穴が形成されている平面の部分を
有している。

本発明は、付属図面を参照して下記のように説明され
ている。同図において、 第１図は、本発明の遠心分離機の第１の実施例の軸方
向横断面を示し、 第２図は、第１図の遠心分離機に用いられる種類の、
一部が円錐形となっている分離ディスクの上面図を示
し、第２図における切断線Ｉ−Ｉは、第１図がこの軸方
向切断面によるものであることを示し、 第３図は、本発明の遠心分離機の第２の実施例の軸方
向横断面を示している。

第１図は締めリング３の手段により互いに軸方向に結
合される上部ローター１と下部ローター２とを備える遠
心分離機のローターを示している。この遠心分離機のロ
ーターは下部ローター２に結合されている駆動シャフト
４により支持されている。

上部ローター１と下部ローター２とは分離室５を形成
し、その中には一部分が円錐形である分離ディスク６の
積み重ねが、ローターと同軸に配置されている。分離デ
ィスク６の積み重ねは、一部分が円錐形の仕切ディスク
７の手段により上部と下部に分割されており、その機能
は後に説明される。仕切りディスク７同様に分離ディス
ク６は半径方向、円周方向とも、相互に固定され、また
ロータに対して多数の棒８の手段により固定され、この
棒８は分離ディスク６と仕切りディスク７の積み重ねの
すべてを貫通して軸方向に延び、その両端は上部ロータ
ー１と下部ローター２にそれぞれ結合されている。

上から見た分離ディスク６が第２図に示されている。
それは円錐台形部（簡単に言えば円錐台形部）９と円形
の中央平面部10とを有している。中央平面部10は分離デ
ィスク６の半径方向内側の縁からある距離を置いて位置
し、軸方向に延びている貫通した穴11の輪を備えてい
る。上記のある距離は、仕切りディスク７の穴11と半径
方向外側の縁との距離よりも本質的に小さい。第１図か
ら判るように、異なる分離ディスク６の穴11は軸方向に
一列になって位置しているので、軸方向の各チャネルは
分離ディスクの積み重ねにより形成される。このチャネ
ルは仕切ディスク７により閉じられ、チャネルは下部チ
ャネル11aと上部チャネル11bに分割される。

第２図から判るようにその円錐形部の上にある各分離
ディスクは、従来技術により形成された多数の半径方向
隔離部12を備えている。これらは隣接する分離ディスク
の円錐形部９の下部で対向した境界線を形成するように
意図されたものであって、これにより分離ディスクの間
に半径方向への流れのチャネルが形成される。分離ディ
スクの中央平面部10の間には対応する仕切部材がないの
で、この中央平面部10の間の空間はローター軸の周囲に
あらゆる方向に対しローターの円周方向のチャネルとし
て開放されている。

各分離ディスクはまた半径方向外側の縁の近くに多数
の貫通した穴13を持っている。第１図に見られるよう
に、穴13は各分離ディスクにおいて互いに軸方向に並べ
られるとともに、仕切りディスク７の対応する穴にも並
べられるので、軸方向のチャネルは分離室５において分
離ディスクの積み重ね全部を通って形成される。仕切り
ディスク７の下方に位置するこれらのチャネルは第１図
において参照番号13aで示されており、また同チャネル
の上部は参照番号13bで示されている。

分離ディスク６の積み重ねの中央部に入口室14が形成
され、この入口室はローター軸の周囲の全方向に対し分
離ディスクの中央平面部10の間の空間と半径方向の外部
に向かって連結している。固定された入口パイプ15はロ
ーターの外部から入口室14の中に延びていて、その下部
が開いており、分離ディスクの中央平面部10とは離れて
いる。

上部ローター１において、半径方向の内側に向かって
開いている環状の出口室16が形成され、この出口室は軸
方向に貫通した穴17が分離室５の中で上部チャネル11b
と連結している。固定している出口部材18、すなわちい
わゆる皮むき器（paring member）は入口パイプ15によ
り保持され、出口室16の中に延びている。そこで中央の
入口室14の軸方向の上部からローターの外側へ向けて空
気の通路ができる可能性がある。

周囲にある出口孔19は、分離室５の半径方向の最も外
側の部分から下部ロータ２を突き抜けてローターの外側
へ延びている。

第１図の遠心分離用ローターは下記の方式によって操
作されることになっている。

分離される二つの成分からなる液体混合物が入口パイ
プ15を通って入口室14の下部に供給される。混合物は入
口パイプ15の孔から、入口パイプ15と分離ディスク６の
半径方向内側の縁との間にある入口室14の中を軸方向の
上方に向かって流れる。徐々に混合物が、分離ディスク
６の中央平面部10の間の空間の幾つかに配分されて行
き、それらの空間において混合物が半径方向外方に向か
って移動している間に、混合物と中央平面部10との間に
発生する摩擦により混合物がローターの回転に従って徐
々に送り出されて行く。

ある量の液体混合物が入口室14の中に流入すると、第
１図に実線と三角印（△）とで示すようなレベルに、自
由な液面が形成される。入口室14の中への液体混合物の
流入量が増加すると、その自由な液面は入口室の中で軸
方向の上方に向かって、破線と三角印（△）とで示され
るレベルへ移動して行く。

第１図から判るように、入口室14への混合物の入る量
が多い場合の方が、混合物の入る量が少ない場合より
も、分離ディスクの中央平面部10の間の空間のより多数
に混合物が流れて行く。いかなる場合でも、混合物が入
口室14の中央部からこれら空間のすべてに向かって流入
して行くとは限らない。

分離ディスクの中央平面部10の間の空間に流入した混
合物が、たとえその一部分でもローターの回転に応じて
空間内で半径方向に移動を続けると、混合物は仕切ディ
スク７よりも下にある分離ディスクの積み重ねのすべて
にわたって軸方向に配分される。この現象は下部チャネ
ル11a（第１図）全体にわたり起こる。その後、混合物
は仕切ディスク７の下の分離ディスクの間を半径方向の
外側に向かってさらに流れ、混合物の異なる成分は互い
に分離される。

比較的重い成分、例えば固体は、分離ディスクの下方
に向かって移動し、分離ディスクの半径方向外側の分離
室５のいわゆるぬかるみ場所（sludge space）に向かっ
て半径方向外側に滑る。重い成分は周囲の出口孔19を経
てローターから去る。

混合物の重い成分から徐々に分離された軽い成分は、
ディスクの上面において最も近い層の中の分離ディスク
の間を半径方向外側に向かって流れ、其の後少なくとも
軽い成分の大部分がチャネル13aを通り、さらに分離デ
ィスクの積み重ねにおけるチャネル13bを通って軸方向
上方に向かって流れる。仕切ディスク７の上側におい
て、軽い成分は徐々に半径方向内側に向かって分離ディ
スクの間の空間に流れこみ、この中でさらに分離操作を
受ける。軽い成分はチャネル11bおよび穴17を通り分離
室５を去り、さらに出口室16から固定した出口部材18を
経て外に流れ出る。

入口室14の中にある混合物が、先ず入口パイプ15と分
離ディスク６の内側の縁との間を軸方向の上方に向って
流れる理由、そして、入口パイプ15の孔から最下方の分
離ディスクの間の空間を通って直接分離室５の中に流出
しない理由は、混合物が入口パイプ15の孔から出たとき
には回転していないので、入口室14の下方にある最下方
の分離ディスクの円錐部分の近くに存在する回転中の混
合物の圧力とほぼ同じ高さの圧力を持たないからであ
る。

第３図は本発明の他の実施例を示す。第１図の実施例
における細部と対応した細部には第１図の参照番号と同
じ参照番号を付してある。

第３図の分離ディスクのほとんどは第２図の分離ディ
スク６と同じように設計されている。しかし、仕切ディ
スク７の下方にあるディスク積み重ね部分の中央に配置
された多数の分離ディスクは、他の分離ディスクよりも
幾分小さい中央平面部を持っている。これは、入口室14
aのほぼ中央に、ローターと同軸に、内部が円滑な円筒
形のスリーブ20を設置し得るようにするためである。ス
リーブ20は、分離ディスク６において互いに対向して設
けられている２つの孔11の隣接した縁間の距離とほぼ等
しい外径を有している。（第２図参照） 固定した入口パイプ15aは入口室14aの中に軸方向全体
にわたり延びている。入口パイプ15aがスリーブ20の中
を延びている領域では、入口パイプ15aは、混合物がロ
ータ内で処理されるために多数の入口孔21を有してい
る。また、入口パイプ15aはその下端が閉じられている
が、別の薄い放出用の溝（図示せず）が入口パイプの中
を通ってその下端から延び、入口室14aの下部からの通
気孔としてローターの外に延びている。

入口パイプ15aを通して混合物を供給する場合に、混
合物は孔21を通ってスリーブ20の中の空間に流出し、こ
こから軸方向の上下両方に入口室14aの中に流れる。そ
れから徐々に、混合物は分離ディスクの半径方向内側の
縁の間の空間の中に流れ出てのこの空間を通って流れ
る。このような内部空間において、混合物は混合物と分
離ディスクの平面部との間に発生する摩擦により徐々に
ロータの回転部分に乗せられて行く。

混合物がある回転速度を得て、半径方向にある距離を
移動すると、分離ディスクにおける穴11を通る軸方向の
流れにより混合物は分離ディスクの積み重ね全体にわた
って分配されて行く（第２図参照）。このような軸方向
の流れは、またスリーブ20の軸方向外側の場所において
も発生する。自由な液面は、第３図に実線および三角印
（△）で示すように入口室14aの中で形成される。

混合物が分離ディスクの積み重ねの軸方向に延びるす
べての場所に分配された後に、混合物はさらに分離ディ
スクの間の内部空間において半径方向の外方に向って流
れ、その進行するコースは第１図に関して既に説明した
コースと一致する。

第３図における配置の手段によれば分離ディスクの積
み重ねが非常に高くなった場合でも、供給された混合物
の満足すべき軸方向への配分が遂行される。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分離される成分を含む液体混合物を流入さ
   せる中央の入口室（14）と、この入口室（14）を囲み、
   相互に軸方向間隔を置いてローターと同軸で、かつ半径
   方向内側および半径方向外側の縁を有し、少なくとも部
   分的に円錐台形を形成する分離ディスク（６）の積み重
   ねを収容する分離室（５）と、を備えたローターを有
   し、 分離ディスクの間の空間は、分離ディスクの半径方向内
   側の縁において混合物の流入口を形成し、前記入口室
   （14）との間のチャネルとなり、またこのチャネルは、
   分離された成分が入口から半径方向外側に向けて流出す
   るチャネルとなり、混合物から分離された成分のみなら
   ず混合物自体がローターの動作中に分離ディスクの間を
   通って半径方向外側に向かって流出することができる遠
   心分離機であって、 分離ディスクの間の空間は、ローター軸全体の回りの入
   口室に開放されて、直通のチャネルを形成し、 少なくとも幾つかの分離ディスク（６）は、分離ディス
   クの間の空間の前記出口側から、半径方向内側にありか
   つ分離ディスクの半径方向内側の縁からある距離を置い
   て設置され軸方向に貫通して延びている穴（11）を有し
   ており、 前記ある距離は、分離ディスクの穴（11）と半径方向外
   側の縁との間の距離よりも小さいことを特徴とする、前
   記遠心分離機。
2. 【請求項２】分離ディスク（６）が、中央平面部（10）
   を有することを特徴とする、請求項１記載の遠心分離
   機。
3. 【請求項３】軸方向に延びている貫通した穴（11）が、
   分離ディスク（６）の中央平面部（10）の中に形成され
   ることを特徴とする、請求項２記載の遠心分離機。
4. 【請求項４】軸方向の両端の間にある入口室（14）の中
   において、開口した円筒形のスリーブ（20）がローター
   と同軸に、かつ分離ディスク（６）にある前記軸方向に
   延びている貫通した穴（11）の半径方向内側に配置さ
   れ、液体混合物を通る孔を有する入口パイプ（15a）が
   前記スリーブ（20）の内側に配置されることを特徴とす
   る、請求項１ないし３のいずれか１項記載の遠心分離
   機。
5. 【請求項５】スリーブ（20）がその内側において流送部
   材とほぼ離れていることを特徴とする、請求項４記載の
   遠心分離機。