JP4316137B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【０００１】
（本発明の背景と従来技術）
本発明は、基本的に垂直な回転軸線を中心として回転可能であり、運転中に開放可能であってそして断続的にある量の分離物を排出するように配設されている少なくとも１つの放出口をその周囲に有している遠心ロータと、この遠心ロータを取り囲むケーシングと、遠心ロータとその遠心ロータの周囲に広がっていてケーシングの一部を形成する壁の内面とによって区画されている空間であって、開放可能な放出口から分離物を受け入れるように配置されている空間と、そして、この空間から伸びておりこの空間から分離物を送り出すように配置されている排出通路とを含む遠心分離機において、上記内面には、開放可能な放出口と同じ高さに配置されており、上記内面の第２の表面部分から上記回転軸線方向において上方内側に向かって遠心ロータの周囲に伸びている第１の表面部分が含まれ、第２の表面部分は第１の表面部分の下側に配置されている遠心分離機に関するものである。このような遠心分離機はスウェーデン特許ＳＥ−Ｂ−４４７ ５４４号に開示されている。
【０００２】
このような遠心分離機では、断続的に開放可能な放出口を通して排出される分離物はかなりの運動エネルギーを有しており、その結果、この分離物が壁に衝突するとき、大きな衝撃を与える。この排出は非常に急速に行われ、ケーシングの当った部分に衝撃を与え、そして同時に分離物は分裂して飛散粒子を形成し、ケーシング内の空間でしばしば制御不可能な多くの方向に散らばる。分離物の運動エネルギーの一部は、排出通路を通して遠心ロータから分離物を送り出すために利用されるが、運動エネルギーの大部分は、分離物が最後に遠心分離機を離れる前に分離物から取り除かれている必要があり、即ち分離物の速度は減速されていなければならない。今日利用できる技術によっては、ケーシング内の空間において分離物を十分に減速することは不可能である。したがって、必要な減速は、しばしば排出通路に接続されて遠心分離機自体の外側に配置されている、いわゆるスラッジサイクロンによって行われる。このようなスラッジサイクロンは高価でありしかも結果的に遠心分離機は複雑で大きくなる。上述のスウェーデン特許ＳＥ−Ｂ−４４７ ５４４号では例えば、上記空間に配置されて全遠心ロータのほとんどの周囲に伸びており、管の中に伸びている排出口に分離物を送る役割を果たすシュートを開示している。しかしながら、この公知のシュートは分離物の速度を減少させるには不十分であり、したがって開示された排出口の下流にスラッジサイクロンを取り付ける必要がある。
【０００３】
特許ＷＯ−Ａ−９５／２１６９７号には、液体から固体粒子を分離するための遠心分離機であって、孔がある壁を有しているバスケットとして設計されており、そして上方に向かって円錐状に広がっている遠心ロータを備えている遠心分離機が開示されている。この円錐形の遠心バスケットの上端には縁があり、この縁を越えて、固体粒子は遠心バスケットから湾曲した偏向板に向かって外側に離れる。これらの粒子が偏向板に衝突するとき、その速度が減じられそして運動方向が変えられて粒子は捕集チャンバに向かい、この捕集チャンバから排出口を通って排出される。固体粒子は上に向かって送り出されるので、遠心ロータから排出できるように、遠心ロータの上縁でこれらの粒子を回転させる必要がある。
【０００４】
（発明の要約）
本発明の目的は、現状よりも高度に制御された方法によって遠心ロータから、そしてまた遠心分離機から分離物を排出することを可能にする遠心分離機を提供することである。
【０００５】
この目的は、頭書に定義された遠心分離機において、第２の表面部分が回転軸線に対して基本的に回転対称でありそして遠心ロータの周囲において下方内側に向かって延びていることと、そして排出通路は上記回転軸線に対して第２の表面部分の最大直径部の下に配置されていることとを特徴とする遠心分離機によって達成される。このような遠心分離機によって、開放可能な放出口を通って排出される分離物の大部分は第１の表面部分に捕捉されることになり、そしてその半径方向の運動速度は減少させられることになろう。分離物の大部分は第１の表面部分に沿って回転しそして対称である第２の表面部分に向かって移動してそこに到達し、この第２の表面部分に沿って高速で回転し続ける。第２の表面部分との摩擦によって、分離物の速度は減少するであろうが、これは重力の相対的効果が増大することを意味する。重力の効果が垂直方向において遠心力の効果に打ち勝ったとき、分離物は第２の表面部分に沿って下に移動しそして排出通路を通って外に送り出される。こうして、分離物は、スラッジサイクロンを最初に通過させなくても、容易に遠心分離機の外に出せる程度に、その速度が減じられている。第２の表面部分が下方にそして半径方向内側に傾斜していることによって、分離物に対する下方への重力効果が遅延させられるが、これは即ち、減速に寄与している第２の表面部分との摩擦が、第２の表面部分が垂直に延びていた場合に比してより長時間にわたって作用することを意味する。第２の表面部分は回転対称である、即ち、第２の表面部分には、そこから内側に突出してこの表面部分に沿って分離物が流れるのを妨げるいかなる部分もなく、全く平坦であることによって、分離物は制御された状態で下方に移動することになろう。
【０００６】
本発明の他の利点は、従属請求項と以下の説明によって定義されている異なった実施例によって得られる。
【０００７】
本発明の一実施例によると、軸線を含む面において第１の表面部分の半径方向の最も外側の点と半径方向の最も内側の点とを結んでいる第１の連結線は、回転軸線に対して３０°を超え９０°未満の第１の角度となっている。ある特定の実施例では、第１の表面部分は基本的に円錐形である。
【０００８】
本発明の第３の実施例によれば、第２の表面部分と排出通路とは１つのエッジ部を形成し、このエッジ部は排出通路の開口部の少なくとも一部を形成する。こうして、軸線を含む面において第２の表面部分の半径方向の最も外側の点とエッジ部の半径方向の最も外側の点とを結んでいる第２の連結線は、回転軸線に対して０°を超え４５°未満の第２の角度となっている。このような第２の表面部分の傾斜角によって、分離物の速度は、この分離物の下方への運動中に表面部分に対して減少してくる。当該技術に熟達している専門家ならば、分離物の様々な特性に応じてこの第２の角度を容易に適合させることができるであろう。様々な特性については、例えば先ず第１に、分離物の粘性が挙げられる、即ち高い粘性は比較的小さな第２の角度を要求するが、低い粘性は比較的大きな第２の角度を要求する。したがって、上記第２の角度は、もう一つの実施例では、３５°以下にでき、さらには２°以上にすることができる。ある特殊な実施例では、第２の表面部分は基本的に円錐形にすることができる。
【０００９】
本発明のもう一つの実施例においては、上記回転軸線方向における開口部の最低点は上記空間の最低点と基本的に一致する。こうして、また、あらゆる分離物も遠心分離機から、即ちケーシング内の空間から排出されることになろう。
【００１０】
本発明のさらにもう一つの実施例では、上記回転軸線方向において、空間は遠心ロータの最低点の下に向かって延びており、そして開口部の最高点は遠心ロータの最低点の下に配置される。遠心ロータの回転中に、このロータの外側の空間に空気の流れが形成される。提案されている空間の設計によって、この流れは、第２の表面部分の近傍においてこの表面部分に平行でありそして下方に向かう閉鎖経路を通って進むことになるであろう。これによって、この空気の流れによりスラッジは空間内において排出通路に向かって下方に送られ、その結果、上記空間の清掃状態が改善される。
【００１１】
その上、開口部の最高点は遠心ロータの最低点の下に位置しているので、開口部内の空気圧と排出通路の反対側端部の外側の空気圧の差は小さくなり、そのために排出通路を通る空気の流れもまた少なくなる。
【００１２】
（本発明の実施例の詳細な説明）
本発明は添付の図面を参照しながら以下の実施例により詳細に説明される。
【００１３】
図１には、ロータの駆動軸線ｘを中心として回転可能であり、駆動ユニットに接続されている垂直な駆動スピンドル２により支持され、かつ駆動される遠心ロータ１を備えた遠心分離機が示されている。遠心ロータ１には、その周囲に幾つかの放出口３があり、これらの放出口３は運転中に開放可能であり、そして遠心ロータ１内で分離された物質を断続的に排出するようになっている。さらに、この遠心ロータは固定のケーシング４の中に収められている。ケーシング４は、第１の上部空間５および第２の下部空間６がケーシング４と遠心ロータ１との間に形成されるように、設計されている。上部空間５と下部空間６とはケーシング４の屈曲部７によって分離されており、屈曲部７の領域において狭い隙間がケーシング４と遠心ロータ１との間に形成されるように、このケーシングは、放出口３の上に位置している遠心ロータ１の一部の方に向かって内側に延びている。屈曲部７の上では、ケーシング４の壁は基本的に円錐形状に外側に向かって広がっている。
【００１４】
遠心ロータ１およびケーシング４の壁の内壁によって区画されている下部空間６は、開放可能な放出口３から分離物を受け入れるように配置されている。受け入れられた分離物は、下部空間６から延びている排出通路８を通って下部空間６から外に送り出される。下部空間６を区画する内面には、開放可能な放出口３の高さのあたりに位置しておりそして内面の第２の表面部分９”から回転軸線ｘ方向において上方内側に向かって延びている第１の表面部分９’があり、こうして、第２の表面部分９”は第１の表面部分９’の下に位置する。したがって、第１の表面部分９’は、屈曲部７と遠心ロータ１との間に形成される隙間まで内側に向かって延びている。開示されているこの実施例では、第１の表面部分９’は基本的に円錐形である。しかし、この第１の表面部分９’が曲線に沿って延びている、即ちアーチ形をなしている場合もあり得ることに留意してほしい。第１の表面部分９’は、軸線を含む面において第１の表面部分９’の半径方向の最も外側の点と半径方向の最も内側の点とを結んでいる第１の連結線を形成する。開示されている実施例では軸方向の断面において第１の表面部分９’と合致している第１の連結線は、回転軸線ｘに対して第１の角度ｕを形成している。この角度は９０°未満でありかつ３０°より大きい。
【００１５】
したがって、第２の表面部分９”は第１の表面部分９’から回転軸線ｘ方向において下方内側に向かって延びている。排出通路８は第２の表面部分９”の下に配置されている。第２の表面部分９”および排出通路８はエッジ部１０を形成し、このエッジ部は排出通路８の開口部の少なくとも一部を形成する。排出通路８は、ケーシング４の壁に開口部を有する単純な管より成る場合もあることに留意してほしい。この管は環状の円筒形状であってもよく、あるいは任意の断面形状であってもよい。開示されている実施例では、第２の表面部分９”はエッジ部１０の高さにおいて第３の表面部分９”’に接合している。第３の表面部分９”’は下部空間６の最低点まで下方に延びそしてスクリーン部１１に連結しており、こうしてこのスクリーン部１１は排出通路８の高さのあたりに配置され、そして基本的に環状の円筒形表面を有し、この面は上方に延びかつ回転軸線ｘと同心である。したがって、この面は第３の表面部分９”’と第２の表面部分９”の下部とに向かい合う位置にある。第２の表面部分９”と第３の表面部分９”’とを一つの共通の面部分とすることも可能であり、即ち開示された実施例ではこれらの面部分間に見られる遷移部を必要としないこともあり得ることに留意してほしい。第２の表面部分９”は、軸線を含む面において第２の表面部分９”の半径方向の最も外側の点とエッジ部１０の半径方向の最も外側の点とを結ぶ第２の連結線を形成する。開示されている実施例では軸方向の断面において第２の表面部分９”と合致している第２の連結線は、回転軸線ｘに対する第２の角度ｖを形成している。第２の角度は少なくとも０°より大きくかつ４５°より小さい。好ましい一実施例では、第２の角度ｖは３５°以下である。もう一つの好ましい実施例では、第２の角度ｖは２°以上である。また、開示されている実施例では、第２の表面部分９”は基本的に円錐形であるが、場合によっては必ずしもそうでなくともよく、第２の表面部分９”もまたアーチ状であっても、あるいは様々な傾斜角を有する幾つかの異なる部分から成っていてもよい。
【００１６】
第１の表面部分９’と第２の表面部分９”とは、これらの表面部分９’および９”間の滑らかな遷移部を形成する一つの共通連続境界領域１２において交差している。半径方向外側にエッジ部１０の半径方向最も外側の点の上部に形成される容積は、全ての開放可能な放出口３からの分離物の総計よりも少ない。
【００１７】
遠心ロータ１は、下部空間６を区画する表面部分を備えた外面を有している。開放可能な放出口３は、表面部分が最も大きな直径を有しかつ基本的に第１の表面部分９’と対向している表面部分領域に配置されている。排出通路８の開口部の最高点は、遠心ロータ１の最も直径の大きい表面部分の半径方向外側でかつこの表面部分から半径方向の距離Ｌのところに位置している。上記表面部分はさらに、この表面部分の最も直径の大きな部分の下方に回転軸線ｘ方向において下方内側に向かって延びている。排出通路８の開口部の最低点は、図に示されているように、下部空間６の最低点と基本的に合致している。その上、下部空間６は遠心ロータ１の最低点の下に延び、そして排出通路８の開口部の最高点は遠心ロータ１の最低点の下に位置している、即ち下部空間６における遠心ロータ１の最低点は排出通路８の開口部の最高点から軸方向の距離Ｈだけ離れたところに位置している。
【００１８】
連続境界領域１２と同様に第１および第２の表面部分９’および９”は基本的に回転対称形であり、即ちこれらの表面部分は、分離物の運動方向を変える、例えば案内羽根のような突出部または突出部品を備えていない。必要ならば、回転する分離物と回転しない壁材との間の摩擦を増大させるために、表面部分を粗く作るか、または例えば垂直の溝もしくはくぼみを設けて、これらの溝もしくはくぼみに分離物を入り込ませ、回転する分離物に対してより高い摩擦係数を生じさせることもできる。
【００１９】
断続的に排出される分離物はこのようにして高速で第１の表面部分９’に衝突する。分離物は比較的小さな角度で第１の表面部分９’に衝突するので、比較的滑らかに偏向され大量の飛散粒子を形成することはない。この時、分離物は非常に高い回転速度を有しており、したがってケーシング４の内壁における最大直径部分の方に外側に向かって移動する。しかしながら、この内壁との摩擦によって、分離物の速度と運動エネルギーは減少し、これは、重力の効果によって時間とともに分離物は第２の表面部分９”に沿って下に移動することを意味する。第２の表面部分９”の、そしてまた第１の表面部分９’および連続境界領域１２の連続的な回転対称設計により、分離物は制御された状態で下方に移動する。分離物がエッジ部１０に達したとき、その速度およびその運動エネルギーは、分離物が排出通路８を通って容易に外に送り出される程度に、低下している。
【００２０】
本発明は開示された実施例に限定されるものではなく、上記の請求の範囲内において変形されることも、また修正されることもあり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の遠心分離機の模式的断面図である。

Claims (15)

1. 基本的に垂直な回転軸線（ｘ）を中心として回転可能であり、運転中に開放可能であってそして断続的にある量の分離物を排出するように配設されている少なくとも１つの放出口（３）をその周囲に有している遠心ロータ（１）と、
   前記遠心ロータ（１）を取り囲むケーシング（４）と、
   前記遠心ロータ（１）と、前記遠心ロータ（１）の周囲に広がっていて前記ケーシング（４）の一部を形成する壁の内面とによって区画されている空間（６）であって、開放可能な前記放出口（３）から前記分離物を受け入れるように配置されている空間（６）と、そして
   該空間（６）から延びており、該空間（６）から前記分離物を送り出すように配置されている排出通路（８）と、を備えた遠心分離機であって、
   前記内面には、前記開放可能な放出口（３）と同じ高さに配置されており、前記内面の第２の表面部分（９"）から前記回転軸線（ｘ）方向において上方内側に向かって遠心ロータ（１）の周囲に広がっている第１の表面部分（９'）を備えており、前記第２の表面部分は前記第１の表面部分の下に配置されている遠心分離機において、
   第２の表面部分（９"）は前記回転軸線（ｘ）に対して基本的に回転対称でありそして遠心ロータ（１）の周囲において前記回転軸線（ｘ）に対して下方内側に向かって延びており、そして排出通路（８）は第２の表面部分（９"）の最大直径部の前記回転軸線（ｘ）方向における下側に配置されていることを特徴とする遠心分離機。
2. 軸線方向の平面内において前記第１の表面部分（９'）の半径方向最も外側の点と半径方向最も内側の点との間を延びている第１の連結線は、前記回転軸線（ｘ）に対して３０°を超え９０°未満の第１の角度（ｕ）を成している請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記第１の表面部分（９'）は本質的に円錐形である請求項１または２に記載の遠心分離機。
4. 前記第２の表面部分（９"）と前記排出通路（８）とは、前記排出通路（８）の開口部の少なくとも一部を形成するエッジ部（１０）を形成している、請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心分離機。
5. 軸線を含む面において第２の表面部分（９"）の半径方向最も外側の点と前記エッジ部（１０）の半径方向最も外側の点とを結んでいる第２の連結線は、前記回転軸線（ｘ）に対して０°を超え４５°未満の第２の角度（ｖ）となっている請求項４に記載の遠心分離機。
6. 前記第２の角度（ｖ）は３５°以下である請求項５に記載の遠心分離機。
7. 前記第２の角度（ｖ）は２°以上である請求項５または６に記載の遠心分離機。
8. 前記第２の表面部分（９"）は基本的に円錐形である請求項５から７のいずれか１項に記載の遠心分離機。
9. 前記回転軸線（ｘ）に関して前記開口部の最も低い点は前記空間（６）の最も低い点と本質的に一致している請求項４から８のいずれか１項に記載の遠心分離機。
10. 前記空間（６）は、前記回転軸線（ｘ）に関して、前記遠心ロータ（１）の最も低い点の下方に延びており、前記開口部の最も高い点は前記遠心ロータ（１）の最も低い点の下方に位置している請求項４から９のいずれか１項に記載の遠心分離機。
11. 排出通路（８）の高さに配置されて上方に延びる外面を有し、第２の表面部分（９"）の少なくとも一部分に面しているスクリーン部（１１）は、該一部分と共に前記分離物のための捕捉ポケットを形成する請求項１から１０のいずれか１項に記載の遠心分離機。
12. 第１および第２の表面部分（９'，９"）は、それらの交差部に連続境界領域（１２）を形成している請求項１から１１のいずれか１項に記載の遠心分離機。
13. 遠心ロータ（１）には前記空間を区画する表面部分を有する外面があり、放出口（３）は前記表面部分の最大直径領域に配置されている請求項１から１２のいずれか１項に記載の遠心分離機。
14. 前記開口部の少なくとも最も高い点は、前記表面部分の最大直径の半径方向外側に位置している請求項４および１３に記載の遠心分離機。
15. 前記表面部分は前記回転軸線（ｘ）に関して下方に延びている請求項１３または１４に記載の遠心分離機。

Images