JP4209473B2 - 遠心分離機用の封止装置 - Google Patents

Description

本発明は、動作中に遠心分離機のシャフトを少なくとも１つの軸受で回転可能に支持するシャフト懸架ユニットの外ケースに互いに離れて設けられた２つの開口を隔てるものであり、上記シャフトが上記開口の少なくとも１つを通って、外ケースの内側に形成されたシャフトを囲む空間内へ延びているシャフト懸架装置の封止装置に関する。
この種のシャフト懸架ユニットでは、シャフトおよびシャフトと結合され動作中にシャフトと共に回転する部品は、この空間にある空気あるいは他の気体を流れに乗せて運ぶ。この空気あるいは気体は、シャフト懸架ユニット内に配置された軸受を潤滑するのに用いられるオイル滴を霧の状態で含んでいる。空気を循環させることによって空気圧は空間の種々の部分で異なるようになり、この結果、一般に２つの開口で空気圧が異なるということになる。これは一方の開口から流入し他方の開口から流出する空気の流量をしばしばとても大きくし、それによってオイル滴はその目的のために失われ、シャフト懸架ユニットの周囲の物を汚す。さらに、粒子やバクテリア等がシャフト懸架ユニット内に入り、軸受けの寿命を縮めたりバクテリアのコロニーを生じさせるおそれがある。
米国特許第４，６５４，０２３号明細書には、遠心分離機のシャフトが通って延びる開口を有する、シャフト懸架ユニットを備えた遠心分離機が示されている。この開口には、シャフトと結合した封止要素と、シャフト懸架ユニットの固定された外ケースと結合した封止要素とを有し、開口を通る空気あるいは気体の流れを効果的に妨げる、機械的な封止具が備えられている。
しかしながら、この種の機械的な封止具は複雑であり、高価であり、しかも、しばしば高い効果を消費する。さらに、これらは遠心分離機のとても高い回転数ですぐに摩耗してしまう。これらは交換するのが困難でかつ時間が掛かるので、多くの労力と稼働休止時間のコストとを必要とする。
本発明の目的は、冒頭に述べた種類の、２つの開口を隔て、簡素であるが摩耗することなくかつ多くの労力と稼働休止時間のコストとを必要とせずに２つの開口を通る空気の流れを依然として効果的に妨げる封止装置を達成することにある。
本発明によれば、この目的は、外ケースに結合された第１の封止要素とシャフトに結合された第２の封止要素とを備え、各封止要素は、シャフトを囲み、共に空間を一つの開口にそれぞれ連通する２つの区画に分け、それらの間に互いに直接接触しない状態でシャフトを囲む狭い間隙を形成し、動作中に該間隙が２つの区画間の気体の流れを妨げるように配置された、この種の封止装置を提供することによって達成される。封止要素の１つは、間隙の中央部に開口を有し動作中に封止液が開口から流出し封止液で満たされた間隙を通って２つの区画の方へ流入するように加圧された封止液を間隙へ供給するための、少なくとも１つの流路を備えている。
本発明の好ましい実施態様では、流路の開口はシャフトを囲む凹部内に設けられており、その凹部は第１の封止要素内に形成されかつ第２の封止要素に向かって開口している。
これによって、２つの開口を通る空気流を効果的に妨げる封止装置が達成される。
封止液は、軸受の潤滑および／または冷却のためにシャフト懸架ユニットに連続的に供給されるオイルからなることが適している。間隙から区画へ流入するオイルの少なくとも一部は、この区画内に設けられた軸受へ導かれる。これを達成するため、この区画内にあってシャフトと共に回転する要素が用いられ、この要素は動作中にオイルを滴の状態で軸受に導く空気の循環を生み出す。
本発明の特有の実施態様は、間隙から一方の区画へ流入するオイルの一部を収集器へ直接導く循環用の導管を有している。
以下に、添付図面の図を参照して本発明を詳細に説明する。添付図面の図は、本発明による封止装置の一実施形態を備えた、遠心分離機内における軸方向の懸架ユニットを通る軸方向断面を概略的に示す。
図に示したシャフト懸架ユニット１は遠心分離機のシャフト２を支持している。シャフト懸架ユニット１はシャフト２を囲む外ケース３を有している。外ケース３の軸方向の端部には２つの開口４および５がそれぞれ設けられており、それらを通ってシャフト２が延びている。シャフト２の一方の軸方向端部にはロータ６が固定された状態に取り付けられ、かつその他方の軸方向端部にはシャフト２を駆動させるためのベルト伝動装置７が備えられている。シャフト２は、実質的に外ケース３と直接結合した下側軸受８と、２つの環状の弾性要素１０および１１を介して外ケース３と結合した上側軸受９とで軸支されている。弾性要素１０および１１は、シャフト２の周囲に延び、弾性要素１０および１１を上側軸受９に結合し、同時に上側軸受９用の軸受けハウジングを構成する第１の環状の封止要素１２に支持されている。第１の封止要素１２の径方向内側には、シャフト２の周囲に結合され、第１の封止要素１２と共にシャフト２を囲む環状の間隙１４を形成する第２の環状の封止要素１３が配置されている。
封止要素１２および１３は、外ケースの内部の空間を、各開口４および５の一方にそれぞれ連通する２つの区画１５および１６に分けている。大量の空気あるいは気体が間隙１４を介して動作中に互いに連通することを防ぐために、間隙１４は液体で満たされた状態に保たれるようにされている。
この目的のために、オイルの収集器１７がシャフト懸架ユニット１の下部に配置されており、収集器１７には導管１８が接続されている。この導管はポンプ１９を備えており、第１の封止要素１２の径方向外側の少なくとも１つの閉じたチャンバ２０内に開口している。第１の封止要素１２には、第１の封止要素１２の中央部に形成された、チャンバ２０にある入口開口２２と凹部２４にある開口２３とを有する流路２１が設けられている。凹部２４はシャフトを囲んでおり、第２の封止要素１３に向かって開口している。示した例では、流路２１は動作中に間隙１４を満たす加圧されたオイルが流れるようにされている。間隙１４内のオイルは、空気あるいは他の気体が２つの区画１５および１６の間を流れることを効果的に防止する。
２つの区画１５および１６の一方または他方に向かう方向及び出る方向への、間隙１４を通って流れるオイルの量は、間隙１４が、他方の区画１６に向かう方向にどれだけ長くどれだけ狭いかに関して、一方の区画１５に向かう方向にそれだけ長くどれだけ狭いかに依存する。一方の区画１５内でシャフトと共に回転する要素は、オイルを流れに乗せて運び、この区画１５内に流入し、さらにこのオイルの一部をこの区画内にある軸受である上側軸受９へ向けかつこれを通って流れるようにする空気の循環を生み出す。上側軸受９を通ったオイルは、径方向内側に開口し帰還導管２６と結合した収集グローブ２５に集められ、集められたオイルは帰還導管２６を通り、空気あるいは気体が帰還導管２６を通って流通することを防ぐ液体封止部２７を経て収集器１７へ再び流入する。上記の一方の区画１５から流出するオイルの大部分は、示した例では帰還導管２６に接続されたバイパス導管２８を経て直接、収集室１７に再び導かれる。
オイルは、２つの区画１５および１６の間の圧力差で間隙が満たされる程の高い動作中の圧力で、間隙１４に供給される。間隙が満たされた状態を保つには毛管力があれば十分な場合もあるし、間隙１４がオイルで満たされた状態を保つには実質的に高い圧力が要求される場合もある。
示した例では、区画１５および１６は、各開口４および５を介して、シャフト懸架ユニット１を取り囲んでいる大気と連通しているが、本発明の範囲内で、粘着性の開口を介して、ほとんど閉じたチャンバに連通することも当に可能である。

Claims (5)

1. 動作中に遠心分離機のシャフト（２）を少なくとも１つの軸受（８，９）で回転可能に支持するように配置され、前記シャフト（２）が少なくとも１つの開口（４）を通って前記シャフト（２）を囲む外ケース（３）の内側に形成された空間内へ延びているシャフト懸架ユニット（１）の、外ケース（３）に互いに離れて設けられた２つの開口（４，５）を隔てる封止装置において、
   第１の封止要素（１２）が前記外ケース（３）と結合されかつ第２の封止要素（１３）が前記シャフト（２）と結合され、前記封止要素（１２，１３）は、前記シャフト（２）を囲み、前記空間を一方の開口（４，５の各々）にそれぞれ連通する２つの区画（１５，１６）に分け、互いに直接接触しない状態で前記シャフトを囲む狭い間隙（１４）を間に形成し、該間隙は、動作中に前記２つの区画（１５，１６）の間の気体の流れを防止するように配置され、前記シャフトを外ケース内に回転可能に支持する少なくとも１つの軸受（９）が、一方の前記区画（１５）内に配置され、前記封止要素（１２，１３）の一方は前記間隙（１４）の中央部に開口（２３）を有し、動作中にオイルが前記開口から流出しオイルで満たされた前記間隙（１４）を通って前記２つの区画（１５，１６）の方へ流入するように、加圧されたオイルを前記間隙（１４）へ供給する少なくとも１つの流路（２１）を備え、さらに前記１つの区画（１５）内に流入する前記オイルの少なくとも一部をこの区画内に配置された前記軸受（９）へ導く手段を備えていることを特徴とする封止装置。
2. 前記流路の前記開口（２３）が、前記シャフト（２）を囲みかつ一方の封止要素内に形成された凹部（２４）内に設けられ、他方の封止要素（１３）に向かって開口していることを特徴とする請求項１に記載の封止装置。
3. 前記シャフト（２）は各区画（１５，１６）内の少なくとも１つの軸受によって前記外ケース（３）内に軸支され、一方の区画（１５，１６）内に流入する前記オイルの少なくとも一部をこの区画（１５，１６）内にある前記軸受（８，９）へ導く手段が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の封止装置。
4. 前記手段は、前記一方の区画内の空気と接触して前記シャフト（２）と共に回転する複数の要素からなり、前記要素は、オイルを滴の状態で前記軸受（９）へ流れに乗せて運ぶ空気の循環を動作中に生み出すようにされていることを特徴とする請求項３に記載の封止装置。
5. 循環用のバイパス導管が、前記間隙（１４）から一方の区画（１５）へ流入する前記オイルの一部を収集器（１７）へ直接導くことを特徴とする請求項３または４に記載の封止装置。

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