JP4342107B2 - 反動駆動ロータを有する遠心分離機の出口 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、チャンバを形成する固定ハウジングと、そのチャンバ内に配置されたロータとを含み、そのロータは、予め決められた回転方向に回転軸を中心として回転可能であり、その回転が、加圧された液体を受けて、この液体の少なくとも一部を、回転軸から離れたところにある少なくとも１つのロータ出口から、液体が流出することによってロータがその周方向の反力を受けるような方向に排出するようになっており、前記のチャンバは、ハウジングの一部を構成し、少なくとも１つの液体用出口を備えている囲み壁によって囲まれている、遠心分離機に関する。
【０００２】
例えば、ＰＣＴ特許出願公開明細書第９６／１２５４９号によって知られているこの種の遠心分離機では、固定ハウジングがロータよりわずかに大きいことが望ましい。それによって、ハウジング内でのロータの回転に対する空気抵抗を極力小さくすることができる。さらに、それによって、ロータを、遠心分離機全体に与えられた空間内で可能な限り大きく構成することができるので、ロータに可能な限り大きな容量を備えることができる。
【０００３】
ロータを出た液体には、ハウジング内のロータの周囲に一定の空間が必要であるという事情により、固定ハウジングをロータよりもわずかに大きくすることは困難である。特に、本発明の好適な実施形態のように、ロータの回転軸がほぼ水平に延びてロータが配置される場合には、ハウジングをあまり小さくすることができない。その理由は、前記の囲み壁の一部が、この場合は、チャンバの底部を形成し、そのために、液体が集まり、その液体が囲み壁の出口から出て行く前に、この底部に液体溜まりを形成することがあるためである。
【０００４】
本発明は、前述の問題を排除するとともに、ハウジングをロータよりわずかに大きくすることを可能にすることを目的とする。
【０００５】
この目的は、液体がチャンバからロータの回転方向とはほぼ逆の方向に出て行くことができるように囲み壁の出口を形成することによって達成できる。このように形成された出口は、液体が、ロータの回転を妨げることもある空間を要する液体溜まりをチャンバ内に形成することなく、速やかにチャンバから出て行くことを可能にする。本発明は、ロータを出て行く液体が、ロータに対して認識されるだけでなく、ロータを囲んでいるハウジングに対しても認識される、ロータの回転方向と逆の方向の運動成分を受けるという事実に基づいている。
【０００６】
本発明によれば、ロータの周囲のハウジングをロータより実質的に大きくする必要なしに、ロータの回転軸が垂直軸と角度をなしている（水平に延びている場合も含む）遠心分離機を構成することが可能になる。ロータ出口をロータの軸端部に配置し、囲み壁の出口をチャンバ内においてロータ出口とほぼ同じ軸方向高さに配置するのが特に適切である。
【０００７】
チャンバからの液体の流出をさらに促すために、前記の囲み壁は、ロータの周りをほぼ環状に、かつ、ロータに軸方向に沿っているその延伸部分の少なくとも一部に沿って延びている、囲み壁の出口に向かう方向に大きくなる直径を有していることが好ましい。
【０００８】
以下に、本発明について添付図面を参照して説明する。
【０００９】
本発明による遠心分離機は、例えば、ＰＣＴ特許出願公開明細書第９６／１２５４９号に示されている種類のセルフクリーニングフィルタと組み合わせて使用することもできる。遠心分離機は、最初に前記のフィルタによって分離され、次に、過大な圧力を受けたままの清浄化されたオイルでフィルタの連続する各部品を戻し濯ぎすることによって、遠心分離機に移送された固体粒子を含んでいる加圧されたオイルで満たされるようになっている。セルフクリーニングフィルタの詳しい説明については、ＰＣＴ特許出願公開明細書第９６／１２５４９号を参照されたい。
【００１０】
図面に示されている遠心分離機は、ＰＣＴ特許出願公開明細書第９６／１２５４９号に示されている種類のフィルタと組み合わせることを想定したものである。しかしながら、ＰＣＴ特許出願公開明細書第９６／１２５４９号での構成とは異なり、当該構成のフィルタならびに遠心分離機は、各々の回転可能な構成部分の水平な回転軸を備えるように構成されている。したがって、図１に示されている遠心分離機は、環状のフランジ２を介して前述のフィルタのハウジング（不図示）と連結されている固定ハウジング１を有している。ハウジング１はチャンバ３を形成し、ハウジング１の一端の端壁４がチャンバ３と前記のフィルタの内部との間の隔壁を構成している。
【００１１】
チャンバ３の内部には、水平な回転軸Ｒを中心として回転可能なロータ５が配置されている。ロータ５は、一方の端部がハウジング１と連結されているスリーブ７内で支持され、他方の端部が中央部材８と連結されている、水平な支持シャフト６によって支持されている。この場合、セルフクリーニングフィルタの部品によって構成されている部材８は、ロータの回転軸Ｒを中心としてゆっくりと回転することが可能であり、加圧されたオイルを不図示のフィルタから図示の遠心分離機まで移送する流路９を有している。流路９の中に延びているロータの支持シャフト６は、その延伸部分の一部に沿って、オイルを流路９からロータ５に導くようになっている中心入口流路１０を有している。
【００１２】
ロータ５は、支持シャフト６の一部を囲む中央スリーブ１１を含んでおり、その中央スリーブは、軸方向に間隔をおいて配置されている滑り軸受１２および１３に支持されている。さらに、ロータ５は、互いに連結されたままであり、また、リング１６によって中央スリーブ１１とも連結されているケーシング１４および端壁１５を含んでいる。ケーシング１４と端壁１５とは、ロータ内に分離チャンバ１７を形成している。支持シャフト６と中央スリーブ１１とは、オイルを流路１０から分離チャンバ１７内に導く、互いに向かい合わせに配置された穴１８および１９をそれぞれ有している。
【００１３】
ロータの端壁１５には、分離チャンバ１７で粒子を取り除いたオイルのための２つのロータ出口２０がある。両ロータ出口２０は、図２から分かるように、ノズルとして形成されており、回転軸Ｒから等距離で、回転軸Ｒを中心とした両側の正反対の位置に位置し、実質的にロータの周方向に面している。
【００１４】
固定ハウジング１は、チャンバ３を形成し、ロータ５を同心状に囲む囲み壁２１を有している。ロータ５より低い高さにある囲み壁２１は、出口流路２３を形成する出口２２を有している。出口流路２３は、チャンバ３から、囲み壁２１を接線方向に通り抜けて、ロータの回転方向とはほぼ逆の方向に延びている。
【００１５】
上述した遠心分離機の動作時には、入口流路１０を通じてロータ５に供給された加圧された液体、例えばオイルは、ロータ出口２０を通ってロータから出て行く。液体がロータを出て行く速度は、例えば、４５ｍ／ｓであってもよい。流出する液体がロータに与える反力によって、ロータの回転が生じ、出口ノズルが例えば３０ｍ／ｓの速度で動くような速度でロータを回転させ続けることもできる。
【００１６】
これは、ロータ５を出た液体が、ハウジング１に対して、ロータの回転方向とは逆の方向に、例えば１５ｍ／ｓの速度で移動できることを意味する。これにより、チャンバ３内に、ロータの回転軸の周りの囲み壁２１に沿った液体流れが生じる。そのため、チャンバ３からの液体の流出を促進するために、出口部材２２の出口流路２３は、前述のように、チャンバの外に、ロータの回転方向とはほぼ逆の方向に延びている。これにより、液体がチャンバ内に集まり、ロータの回転を妨げることのある液体溜まりをチャンバ内に形成するということが、最大限に可能な程度に防がれる。
【００１７】
出口流路２３は、任意の適切な断面形状を有することができる。出口流路は、例えば、少なくともチャンバ３の開口部において、ロータの周方向よりも、ロータの回転軸に沿ってより大きく拡がっていてもよい。前記の開口部は、ロータの端壁１５と軸方向の同じ高さにある領域、すなわちロータ出口２０の領域だけでなく、ロータのケーシング１４に沿ってある距離をおいて離れた領域に広がっていることも可能である。
【００１８】
図１からわかるように、ロータ５の周りを環状に延びているハウジング１の囲み壁２１は、ロータの軸線方向に沿ったその延伸部分に沿って、出口２３に向かう方向に直径が大きくなっていくような形状を有している。これも、ロータ５のその領域において、ハウジング１のチャンバ３の底部に液体溜まりが形成されることを防止することに寄与する。
【００１９】
ロータの分離チャンバ１７で分離される粒子は、ロータのケーシング１４の内部に集められる。そのような粒子を取り出すために、一時的に遠心分離機の運転を中断して解体しなくてはならない。
【００２０】
図示した構成の前記の支持シャフト６は、遠心分離機の動作中、ハウジング１に対して回転することに注意されたい。これにより、例えば、ロータ５が比較的ゆっくり回転するときに、ロータの回転軸が水平であるので、ロータの荷重が支持シャフトの片側だけにかかることに起因して軸受１２および１３または支持シャフト６が不均一に磨耗するという恐れを無くすことができる。このように、支持シャフト６が水平に延びているとき、支持シャフト６の回転は特別の意味を持つ。
【００２１】
図１および図２による構成では、ハウジング１の出口流路２３は、チャンバ３の外に、垂直方向にかつ接線方向に延びている。チャンバ３の底部に液体が残ることを防ぐために、遠心分離機の運転を中断したときに、ハウジング１を図２に示されている位置から反時計方向にいくらか回転させてもよい。これにより、チャンバ３に最も近い位置にある出口流路２３の部分がチャンバ３の最下部に位置し、その結果、全ての液体をそこから流れ出すことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による遠心分離機の軸方向断面図である。
【図２】 本発明による遠心分離機の、ロータの回転軸を横切る断面図である。

Claims (8)

1. チャンバ（３）を形成する固定ハウジング（１）と、前記チャンバ内に配置されたロータ（５）とを含み、該ロータは、予め決められた回転方向に回転軸（Ｒ）を中心として回転可能であり、その回転が、加圧された液体を受けて、該液体の少なくとも一部を、前記回転軸（Ｒ）から離れたところにある少なくとも１つのロータ出口（２０）から、液体が流出することによってロータがその周方向の反力を受けるような方向に排出するようになっており、前記チャンバ（３）は、前記ハウジングの一部を構成し、少なくとも１つの液体用出口（２２，２３）を備えている囲み壁（２１）によって囲まれている遠心分離機において、
   前記囲み壁（２１）の前記出口（２２，２３）は、液体を、チャンバ（３）から前記ロータ（５）の前記回転方向とはほぼ逆の方向に排出させるように形成されていることを特徴とする遠心分離機。
2. 前記囲み壁（２１）は、ほぼ円形の断面を有し、前記ロータ（５）をほぼ同心円状に囲んでいる、請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記囲み壁（２１）の出口（２２，２３）は、チャンバ（３）内で、前記ロータ出口（２０）とほぼ同じ軸方向高さに位置している、請求項１または２に記載の遠心分離機。
4. 前記ロータ出口（２０）は、前記ロータ（５）の一方の軸端部に位置している、請求項３に記載の遠心分離機。
5. 前記ロータ（５）は、その回転軸（Ｒ）が垂直軸に対してある角度をなして配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心分離機。
6. 前記ロータ（５）の前記回転軸（Ｒ）がほぼ水平に延びている、請求項５に記載の遠心分離機。
7. 前記囲み壁（２１）の前記出口（２２，２３）が、前記ロータ（５）より低い高さに位置している、請求項６に記載の遠心分離機。
8. 前記囲み壁（２１）が、前記ロータ（５）の周りをほぼ環状に、かつ、前記ロータ（５）に軸方向に沿っているその延伸部分の少なくとも一部に沿って延びており、前記囲み壁（２１）の前記出口（２２，２３）に向かう方向に大きくなる直径を有している、請求項１から８のいずれか１項に記載の遠心分離機。

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