JP4126279B2 - セパレータ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に従うセパレータに関する。

本出願の文言に従うセパレータでは、遠心ドラムを備える容器が遠心分離機のフード領域を形成する。回転軸の向きが垂直である遠心ドラムがスピンドルに据え付けられており、スピンドルは、例えば互いに軸方向に距離をとって配置された上部軸受けと下部軸受けによって機械フレーム上に支持されている。軸受けの領域はセパレータの動力伝達領域に属するものとみなす。スピンドルがフード領域の遠心ドラムから動力伝達領域まで連続的に延びているため、動力伝達領域とフード領域間のシーリングによって問題が発生する。従来の技術では、スピンドル上で必要とされるシーリングは接触シールなどによって実現されている。

ＤＥ１２８５４１２明細書は、真空室でローターが回転する方式の超遠心分離機を示している。２つの滑り軸受けが構造物の半径方向力に対応する支持物の役割を果たし、円板が滑り軸受け間にスラスト軸受けとして配置されている。潤滑油が圧力を受けて管を通して供給される。支持体は、スピンドル、円板、および上部軸受け点を備えるハウジング全体によって形成される。

ＤＥ１２８６７８５明細書による、真空遠心分離機内のスタッフィングボックスシステムでは、潤滑油が、頭上の油タンクから油タンクおよび管における重力によって室を通って供給される。

ＵＳ３，７６５，６８８明細書は、遠心分離機の高速シャフト用の流体シールを示している。

ＤＥ８２５５７５明細書は、自給システムによってサンプから潤滑油が供給される２つのころ軸受けによるスピンドル支持体を示している。

ＷＯ９８／５７７５２公報およびＷＯ９８／５７７５１公報では、潤滑油がスピンドルの軸受けの下側に流れ込む。この設計では、駆動システム間、特に軸受け区画とドラム区画間に分離するものがない。

本発明の目的は、信頼性が高く、磨耗問題を回避できる、動力伝達領域とフード領域との間のシーリングを単純な設計によって実施することである。

本発明は、請求項１の発明対象技術によってこの目的を実現する。

外部注油の場合、軸受けに供給される油を仕切り手段として利用することが好ましく、油はまず仕切り室に流れ、そこでシーリング油層を形成した後、注油のために仕切り室から流れ出て軸受けに流れ込む。水などの追加仕切り手段は不要である。遠心ドラムが回転する際に仕切り室内で形成される油層は、信頼性が高いシーリングとして機能し、設計が単純であり、摩耗の問題が発生することがない。さらに、ころ軸受けに対する注油も同時に行われる。

油層に浸る浸漬板が仕切り室内に配置される。この浸漬板の軸壁にフィンを備えることが好ましい。この特徴は、作動中のスピンドルと共に浸漬板が回転し、仕切り室の外壁または末端壁と２つの軸壁が作動中に静止しているように構成されている場合に特に効果的である。この設計は、特にたやすく実施することができる。

代替として、仕切り室の外壁と２つの軸壁を作動中のスピンドルと共に回転するように構成し、浸漬板を静止したままになるように構成することも考えられる。この方法では、仕切り室の軸壁にフィンを備えると好都合である。そうすると、円筒形の機械フレーム部分上に浸漬板を成形し、スピンドルと、作動中に静止したままである部分を囲み、仕切り室は下部軸壁の領域においてスピンドルに接続されるようにすることができる。この実施形態もまた単純な方法で実施でき、前述のその他の利点がすべて実現される。

非常に単純な方法で通路を通じて軸受け（特にころ軸受け）が注油されるように、仕切り室は特に軸受けが配置されている通路に接続されている。非常に単純な方法で単一のシステムによって２つの軸受けと仕切り室に同時に油を供給できるように、軸受けの中の２つ（特につば軸受けとステップ軸受け）は通路内に互いに軸方向に距離をとって配置される。

本発明のさらに好都合な成果を、残りの従属請求項から導き出すことができる。

以下では、図面を参照しながら典型的な実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は、機械フレーム６の上に配置された容器４を備えるセパレータ２を示している。セパレータ２の容器４には、回転軸の向きが床に対して垂直である遠心ドラム８が収められている。遠心ドラム８を収めた容器４が遠心分離機のフード領域を形成する。

遠心ドラムはスピンドル１０に据え付けられており、スピンドル１０は、互いに軸方向に距離をとって配置され（平）駆動ベルト１５によって駆動可能な２つの軸受け１２、１４によって機械フレーム６上に支持されている。駆動ベルト１５は、一方でスピンドル１０に巻きつき、他方で駆動装置１６の被駆動部分に巻きついている。２つの軸受け１２、１４の領域は、セパレータの動力伝達領域に属している。スピンドル１０は、その上部領域において、くさび状に狭まる部分で遠心ドラム８に嵌め合わされている。

スピンドル１０はフード領域から動力伝達領域まで延びているため、単純な設計の信頼性の高いシーリングが両領域間で必要となる。これは、本発明において、水密シーリングによって実現される。

このシーリングは、上部軸受け１２の上方と遠心ドラム８の下方において、円筒形の外壁１８ａ、円板状の上部軸壁１８ｂ、および円板状の下部軸壁１８ｃを備える環状の仕切り室１８によってスピンドル１０を囲むことで実現される。仕切り室１８に配置された円板状の浸漬板２０がスピンドル１０の外周に接続されており、浸漬板の外半径は、仕切り室１８のより大きい外周における末端壁、すなわち外壁１８ａの内側での半径よりも短い。このため、潤滑油などの流体が仕切り室内の浸漬板２０の周囲を流れることができる。浸漬板には、例えば２つの軸壁上で放射状に広がるフィン３４が備わっている。

図１、図２、および図３に示した浸漬板２０はスピンドル１０に接続されているため、浸漬板２０は、セパレータの作動中にスピンドル１０と共に回転する。これに対し、壁１８ａ、１８ｂ、および１８ｃは機械フレーム６上に接続または成形されているため、これらの壁は遠心分離機の作動中に静止している。

中心穴２２を設けてあるスピンドル１０の下端は遠心ドラム８から離れる方向に向かって直径が狭くなっており（２つの段を成して）、油タンク２６内のオイルサンプ２４に浸っている。穴２２はスピンドル１０の中を通って軸方向に放射状分配管２８、３０まで延びている。放射状分配管２８、３０は、浸漬板２０の上方の領域において仕切り室１８内に向かって放射状に開いている。

仕切り室１８の下端はスピンドル１０に向かって通路まで内側に開いており（ここでは、スピンドル１０の周囲の環状管３２という形で）、通路は仕切り室１８からリターンフロー領域３３を経由してオイルサンプ２４を収容する油タンク２６まで延びている。通路内の油によって潤滑されるように、２つの軸受けが通路内で互いに軸方向に距離をとって配置されている。

図１に従うこの配置の機能は、以下のとおりである。

遠心ドラム８が回転すると、油がオイルサンプ２４から通り穴２２を通って分配管２８、３０へ、そこからさらに仕切り室１８に流れ込む。ここで、スピンドル１０が回転することと、スピンドル１０と共に回転する浸漬板２０のフィン３４によって、仕切り室１８の放射状の外側領域への油の流れが加速され、半径ｒ（外壁１８ａから内側に見て）の油層が形成され、この油層に浸漬板２０の外縁が浸る。

仕切り室１８からあふれた油が環状管３２に流れ込む。この油は環状管３２において軸受け１２および１４を潤滑した後、油タンク２６のリターンフロー領域３３に戻り、そこからサンプ２４に流れ込む。

したがって、軸受け１２、１４にとって必要な給油は、軸受け１２の上方のスピンドルに対する水密シーリングとしても好都合に利用することができる。

図３は、第１の別の実施形態を示している。この実施形態では、ポンプ装置などによって、油が外部から仕切り室１８の外壁１８ａの穴３５を通って仕切り室内に放射状に流れ込む。その他の点では、この設計と機能は図１の典型的な実施形態と同じである。

別の方法（ここでは図示していない）として、外部の給油システムによって油を穴３５に供給し、排出される油を給油システムの油タンクに循環させることも考えられる。

図４は、第２の別の実施形態を示している。この実施形態では、油はスピンドル１０を通して流れるのではなく、外部から、スピンドル１０の周囲における仕切り室上方の短い環状管３６に放射状に流れる。この環状管３６は、仕切り室１８の放射状の内部領域に向かって下方に開いている。仕切り室１８には、例えばその軸壁１８ｂ、１８ｃの領域において放射状に広がるフィン３８が備えられている。ここでは、浸漬板２０は静止するように構成されており、スピンドルを囲むが作動中に静止している円筒形の機械フレーム部分４０上に成形されている。これに対し、仕切り室１８はその下部軸壁１８ｃの領域においてスピンドル１０に接続されているため、作動中に２つの軸壁１８ｂおよび１８ｃと外壁１８ｂがスピンドル１０と共に回転する。仕切り室１８の下部軸壁１８ｃの通路４２を通して、油が環状管３２に浸透することができる。仕切り室１８の外周が環状区画４４によって囲まれており、この環状区画を通して油が、軸受け１２および１４を含む環状管３２に同じように流れ込むことができる。

遠心ドラム８が回転すると、油がオイルサンプ２４から仕切り室１８に流れる。そこで、仕切り室の壁１８ａ、１８ｂ、および１８ｃと軸壁上のフィン３８が回転することによって、仕切り室１８の放射状の外側領域への油の流れが加速され、半径「ｒ」の環状の油層がここでも形成され、この油層に浸漬板２０’の外縁が浸る。この方法でも、水密シーリングが再び実現される。

セパレータの断面略図である。 図１のセパレータの詳細図である。 第２セパレータの詳細略図である。 第３セパレータの詳細略図である。

符号の説明

２…セパレータ
４…容器
６…機械フレーム
８…遠心ドラム
１０…スピンドル
１２，１４…軸受け
１５…駆動ベルト
１６…駆動装置
１８…仕切り室
１８ａ…外壁
１８ｂ、１８ｃ…軸壁
２０…浸漬板
２２…穴
２４…オイルサンプ
２６…油タンク
２８、３０…分配管
３２…環状管
３３…リターンフロー領域
３４…フィン
３５…穴
３６…環状管
３８…フィン
４０…機械フレーム部分
４２…通路
４４…環状区画
「ｒ」…半径

Claims (17)

1. ａ）容器（４）内に配置され、回転軸の向きが垂直であり、
   ｂ）２つの軸受け（１２、１４）によって機械フレーム（６）上に支持されている中央のスピンドル（１０）によって駆動される遠心ドラム（２）、を有するセパレータであって、
   ｃ）油層による水密シーリング用の仕切り室（１８）が、前記上部軸受け（１２、１４）間と前記遠心ドラム（８）の下方の軸領域において前記スピンドルの周囲に少なくとも分節状に構成されていることと、
   ｄ）浸漬板（２０）が前記仕切り室（２０）内に配置されていることと、
   ｅ）前記仕切り室（１８）が通路（３２）に接続しており、注油のために油が前記仕切り室から流れ出て前記２つの軸受け（１２、１４)に流れ込むように、前記２つの軸受け（１２、１４）が通路内に軸方向に配置されていることとを特徴とするセパレータ。
2. 前記遠心ドラム（８）の回転軸の向きが垂直であり、前記遠心ドラム（８）が上方から前記スピンドル（１０）に据え付けられることを特徴とする請求項１に記載のセパレータ。
3. 前記仕切り室（１８）がオイルサンプ（２４）に接続され、前記少なくとも１つの軸受け（１２、１４）の上方に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセパレータ。
4. 前記浸漬板（２０）の軸壁にフィン（３４）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のセパレータ。
5. 作動中に前記スピンドル（１０）と共に回転する要素として前記浸漬板（２０）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のセパレータ。
6. 作動中に静止している要素として前記浸漬板（２０）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のセパレータ。
7. 前記仕切り室（１８）が前記スピンドル（１０）を環状に囲み、外壁（１８ａ）と上部軸壁および下部軸壁（１８ｂ、１８ｃ）を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のセパレータ。
8. 作動中に静止しているように前記仕切り室（１８）の前記外壁（１８ａ）と前記２つの軸壁（１８ｂ、１８ｃ）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のセパレータ。
9. 作動中に前記スピンドル（１０）と共に回転するように前記仕切り室（１８）の前記外壁（１８ａ）と前記２つの軸壁（１８ｂ、１８ｃ）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のセパレータ。
10. 前記仕切り室（１８）の前記軸壁（１８ｂ、１８ｃ）がフィン（３８）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のセパレータ。
11. 前記スピンドル（１０）に中心穴（２２）が設けてあり、前記スピンドルの前記遠心ドラム（８）から離れる方向を向いた端部がオイルサンプ（２４）に浸っており、前記中心穴（２２）が前記スピンドル（１０）の中を通って軸方向に少なくとも１つの放射状分配管（２８、３０）まで延びており、前記少なくとも１つの放射状分配管（２８、３０）が前記浸漬板（２０）の上方の前記仕切り室（１８）内に向かって開いていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のセパレータ。
12. 前記オイルサンプ（２４）に向かって狭くなるように前記中心穴（２２）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のセパレータ。
13. 前記軸受け（１２、１４）がころ軸受けとして構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のセパレータ。
14. 前記仕切り室（１８）に油を供給するために、前記仕切り室（１８）の前記外壁（１８ａ）に設けられた穴（３５）を特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のセパレータ。
15. 油が前記オイルサンプ（２４）から、または外部の給油システムによって前記穴（３５）に供給されることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のセパレータ。
16. 前記浸漬板（２０）が前記スピンドル（１０）を囲む円筒形の機械フレーム部分（４０）上に成形され、作動中に静止していることと、前記仕切り室（１８）がその下部軸壁（１８ｃ）の領域において前記スピンドル（１０）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のセパレータ。
17. 前記仕切り室の外周が、前記環状管（３２）に接続された環状区画（４４）によって囲まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のセパレータ。

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