JP4516260B2 - 螺旋形翼を備えた遠心分離器モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、２０００年４月４日に出願された「翼モジュールを持つ自動推進式遠心分離器」という標題の現在継続中の米国特許出願第０９／５４２，７２３号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、全体として、遠心力場を使用することによって、流れている液体からの粒状物の連続的分離に関する。更に詳細には、本発明は、螺旋プレート又は翼を、遠心分離ボウル内で、螺旋形翼を自動推進回転するための適当な推進装置と協働して使用することに関する。
【０００３】
【従来の技術】
本発明の一実施例では、推進装置は、ジェットノズルを使用することを含む。本発明の他の実施例では、螺旋形翼の特定の形状及び型式を変更する。これには平プレートの実施例が含まれる。更に、これらの他の実施例では、協働する構成要素の型式を変更し、これによって様々な最終的な組立体の実施例を提供する。
【０００４】
本発明の好ましい実施例での螺旋形翼の使用は、流れている液体から粒状物を分離する上での基礎として円錐状部材の積み重ね体の小組立体を使用する従来技術に対する設計変更であるため、この円錐状部材の積み重ね体の技術を再検討することは、本発明と従来技術との間の相違及び本発明が提供する利点を理解する上で役立つ。
【０００５】
１９９６年１１月１９日にヘルマン等に賦与された米国特許第５，５７５，９１２号には、循環する液体から粒状物を分離するためのバイパス回路遠心分離器が開示されている。この遠心分離器の設計は、液体流れチャンバを画成するように基部プレートと組み合わせて構成される中空で全体に円筒形の遠心分離ボウルを含む。中空中央チューブが基部プレートを通って遠心分離ボウルの中空内部内に軸線方向上方に延びている。バイパス回路遠心分離器は、カバー組立体内に組み立てられるように設計されており、基部プレートの両側に配置された一対の接線方向流れノズルを使用して遠心分離器をカバー内で回転させ、粒子を液体から分離させる。遠心分離器ボウルの内部には複数の截頭円錐形コーンが設けられ、これらのコーンは、積み重ねた配列をなすように配置されており、分離効率を高めるように密接して間隔が隔てられている。截頭円錐形コーンの積み重ねた配列を遠心分離器ボウルの上部分と隣接して位置決めされた頂部プレートと基部プレートの近くに位置決めされた基部プレートとの間に挟む。来入液体流れは一対のオイル入口を通って中央チューブを出て、そこから頂部プレートを通って流れる。頂部プレートは、遠心分離器ボウルの内面に設けられたリブと関連し、この流れを加速し、截頭円錐形コーンの積み重ねた配列の上部分内に差し向ける。隣接したコーン間に形成されたチャンネルを通って流れが半径方向内方に通過する際に粒子の分離が生じる。コーンの内径に到達したとき、液体は接線方向流れノズルまで下方に流れ続ける。
【０００６】
１９９７年６月１０日にヘルマン等に賦与された米国特許第５，６３７，２１７号は、米国特許第５，５７５，９１２号に基づく一部継続出願である。米国特許第５，６３７，２１７号には、循環する液体から粒状物を分離するためのバイパス回路遠心分離器が開示されている。この遠心分離器の構造は、液体流れチャンバを画成するように基部プレートと組み合わせて配置される全体に円筒形の中空遠心分離器ボウルを含む。中空中央チューブが基部プレートを通って遠心分離ボウルの中空内部内に軸線方向上方に延びている。バイパス回路遠心分離器は、カバー組立体内に組み立てられるように設計されており、基部プレートの両側に配置された一対の接線方向流れノズルを使用して遠心分離器をカバー内で回転させ、粒子を液体から分離させる。遠心分離器ボウルの内部には複数の截頭円錐形コーンが設けられ、これらのコーンは、積み重ね配列をなすように配置されており、分離効率を高めるように密接して間隔が隔てられている。来入液体流れは一対のオイル入口を通って中央チューブを出て、そこからコーンを積み重ねた配列内に差し向けられる。一実施例では、頂部プレートは、遠心分離器ボウルの内面に設けられたリブと関連し、この流れを加速し、積み重ねた配列の上部分内に差し向ける。別の実施例では、積み重ねた配列は使い捨て小組立体の部分として構成される。各実施例において、隣接したコーン間に形成されたチャンネルを流れが通過するとき、粒子の分離が生じる。これは、液体が下方に接線方向流れノズルまで流れ続けるためである。
【０００７】
２０００年１月２５日にヘルマンに賦与された米国特許第６，０１７，３００号には、循環する液体から粒状物を分離するための円錐状部材の積み重ね体を備えた遠心分離器が開示されている。この遠心分離器の構造は、中空ロータハブを持つように形成されており且つ軸線を中心として回転するように構成された円錐状部材の積み重ね体の組立体を含む。この円錐状部材の積み重ね体の組立体は、ベース組立体の中空ベースハブに取り付けられたシャフト中央チューブに取り付けられる。ベース組立体は、液体入口、第１通路、及びこの第１通路に連結された第２通路を更に含む。液体入口は、第１通路によって中空ベースハブに連結されている。円錐状部材の積み重ね体の組立体の回転運動のため、ベアリング装置がロータハブとシャフト中央チューブとの間に位置決めされている。衝動タービンのホイールがロータハブに取り付けられており、流体が流れるジェットのノズルがタービンホイールに差し向けられるように位置決めされている。流体が流れるジェットのノズルは、円錐状部材の積み重ね体の組立体に回転運動を与えるためにタービンホイールに液体の流れジェットを差し向けるため、第２通路に連結されている。流体が流れるジェットのノズル用の液体は液体入口によって円錐状部材の積み重ね体の遠心分離器に進入する。更に、同じ液体入口が、円錐状部材の積み重ね体の組立体を通して循環される液体を提供する。
【０００８】
２０００年２月１日にヘルマンに賦与された米国特許第６，０１９，７１７号は、米国特許第６，０１７，３００号に基づく一部継続出願である。米国特許第６，０１９，７１７号には、親特許の構造と同様の構造が開示されているが、この構造は、入口乱流を減少し、タービン効率を向上するために流体が流れるジェットのノズルに組み込まれたハニカム状挿入体を更に含む。
【０００９】
米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号の発明が提供する高い分離効率は、部分的には、コーン−コーン隙間を横切る沈降距離が小さいことによる。本発明を考えているとき、円錐状部材の積み重ね体の小組立体に代えて軸線方向断面形状が一定の半径方向に延びる一連の螺旋形翼又はプレートを使用することによって等価の効果を得ることができるという理論的結論が得られた。本発明の螺旋形翼は、以下に更に詳細に説明した本発明の実施例の幾つかに説明したように、中央ハブ及び頂部プレートに一体に接合されている。別の関連した実施例では、螺旋形翼はライナにユニタリー構成要素として一体に接合されている。好ましい実施例には、構成部品のこれらの組み合わせを、構成要素が単一であるようにユニタリー−成形組み合わせとして記載してある。頂部プレートは、流出流を遠心分離器の中央部分から流れ入口穴が配置された頂部プレートの周縁部分まで導くように、シェルの内面に設けられた加速翼と関連して作用する。頂部プレートの外周と隣接して配置されたディバイダーシールドは、流れが入口穴を迂回した後、翼隙間間の外周を通って螺旋形翼モジュールに入ることがないように機能する。流れがこのように移動することが許容された場合には、乱流及び或る程度の粒子再同伴が起こる。これは粒子がこのゾーンに放出されるためである。特定の実施例の各螺旋形翼の形体では、外静止スラッジ収集ゾーンと、液体が流れて粒子の分離が生じる隣接した螺旋形翼間の隙間との間での流体相互作用を更に減少するための手段として、各螺旋形翼の軸線方向全長に亘って延びる乱流シールドを外周縁に形成する。この実施例の理論的概念に従って、プラクティスに対する実際の減少が生じる。最初の試験は、この第１実施例が提供する利点及び改善を確かめるために行われた。螺旋形翼がライナと一体に製作された本発明の別の実施例では、この他の改良が可能であるということが分かった。例えば、ライナ又はロータの殻部と円錐状部材の積み重ね体又は螺旋形翼モジュールのいずれかの外縁部との間に或る程度の計測可能な大きさの環状隙間空間がある場合にはいつでも、「スラッジゾーン」が形成される。この環状隙間空間即ちスラッジゾーンに侵入物が全くない場合には、定常状態作動状態中でも、流体の接線方向移動及び軸線方向移動が妨げられないことによって乱される。これらの二次的流れにより、分離されたスラッジ及び粒子が再同伴され、その結果、分離性能が低下する。翼をライナとの接触箇所まで、又は少なくともほぼ当接する箇所まで延長することによって、流れを軸線方向チャンネル内に制限し、これによりロータの回転に対する流体の接線方向移動を妨げる。再同伴されるスラッジ及び粒子を少なくすることは、性能の向上に寄与する。
【００１０】
米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号に開示された発明の商業的実施例は、２０枚乃至５０枚の個々のコーンの積み重ねを含む円錐状部材の積み重ね体の小組立体を使用する。コーンは、別々に成形し、積み重ね、ライナ及び基部プレートと、又は使い捨てロータ設計の場合にはハブ又はスプール部分と組み立てる前に整合しなければならない。この特別の形体は、大型の多キャビティ成形型を必要とするために加工費が高くなり、個々のコーンの各々を別々に積み重ねて整合するのに必要な時間のため、組み立て費用が高い。本発明の「ユニタリー成形螺旋」の概念により、従来技術の個々のコーンの全てに代えて型成形した一つの構成要素を使用できる。ユニタリーモジュールを含む螺旋形翼は、モジュール用ハブ部分及び上文中で言及した頂部プレートとともに同時に射出成形できる。別の態様では、これらの個々の螺旋形翼をハブとともに押出した後、別に成形した頂部プレートと組み立てることができる。本発明の製造方法に対するこの別のアプローチでも、全部品点数は、２０個乃至５０個の別々の部品から二つの部品にまで減少する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の円錐状部材の積み重ね体の技術に対する変形例の設計を提供する。米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号に開示された自動推進式円錐状部材の積み重ね体の設計の設計上の新規性及び性能上の利点は、実際の使用により証明された。これらの従来技術の発明の成功の「鍵」の幾つか、即ち自動推進式の概念及びコーン間隙間を横切る沈降距離は、本発明で保持されているけれども、基本的設計は変更されている。個々に成形したコーンからなる垂直な積み重ねに代えて単一の螺旋形翼モジュールを使用することは、大きな構造変更であり、新規であり且つ自明でない発展を当該技術にもたらす。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
遠心分離器を通って流れる液体から粒状物を分離するための本発明の一実施例による遠心分離器は、ベース、このベースに組み立てられており、このベースとともに中空内部空間を画成する遠心分離シェル、中央回転軸線方向を持ち、ベースに組み立てられ、中空内部空間を通って延びる中空ロータハブ、中空内部空間内に位置決めされ、中空ロータハブと協働し、中空ロータハブとの間に流れ出口開口部を画成する支持プレート、及び中空内部空間内に位置決めされ、中空ロータハブの周囲を延びるように及び支持プレートによって支持されるように形成されており且つ構成された、軸線方向に延び且つ間隔が隔てられた複数の分離翼を含む分離翼モジュールを含む。
【００１３】
本発明の一つの目的は、分離翼モジュールを含む改良自動推進式遠心分離器を提供することである。
本発明の関連した目的及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の原理の理解を促す目的のため、添付図面に示す実施例を参照し、特定の用語を使用してこれを説明する。それにも拘わらず、本発明の範囲をこれによって限定しようとするものではなく、例示の装置の変更及び変形、及び本願に例示した本出願人の原理の別の用途は、本発明が属する分野の当業者が通常に思い付くと考えられるということは理解されるであろう。
【００１５】
図１及び図２を参照すると、これらの図には、米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号に開示されている設計等の従来の設計の円錐状部材の積み重ね体の小組立体に代わるユニタリー螺旋形翼モジュール２１を持つ自動推進式遠心分離器２０が示してある。１９９６年１１月１９日にヘルマン等に賦与された米国特許第５，５７５，９１２号に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。１９９７年６月１０日にヘルマン等に賦与された米国特許第５，６３７，２１７号に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。２０００年１月２５日にヘルマンに賦与された米国特許第６，０１７，３００号に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。２０００年２月１日にヘルマンに賦与された米国特許第６，０１９，７１７号に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
【００１６】
遠心分離器２０のパッケージング及び構造全体の大部分は、上掲の二つの米国特許に開示されているのと同じである。着目されるべき相違点は、従来技術の円錐状部材の積み重ね体の小組立体を本発明の螺旋形翼モジュール２１と交換することである。螺旋形翼モジュール２１に適合するため、側方に並べた図６の比較に示すように、この他の小さな構造上の変更が含まれる。
【００１７】
遠心分離器２０は、代表的にはオイルである液体の来入流を対応する支持ベース（図示せず）の入口開口部を通して受け入れるという点で、米国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３７，２１７号に記載されているのと非常に類似した方法で作動する。前記ベースに設けられた連結通路により、液体をロータハブの中空内部に流入させることができる。更に、ロータハブは、ベアリングチューブ２２としても説明されている。液体は、次いで、上チューブ孔２３に到達するまで上方に流れる。代表的には、チューブ２２の上周面の周囲に等間隔に間隔が隔てられた４つの孔２３が設けられている。液体はこれらの孔２３を通って流出し、螺旋形翼モジュール２１の近傍に入るときに半径方向外方に流れる。ライナ２４の上部分には、流れチャンネルを画成するように協働する加速翼２５が一体成形されている（一つのチャンネルが隣接した対をなした加速翼の各々の間に形成されている）。これらの加速翼は、代表的には４枚、６枚、又は８枚で等間隔に間隔が隔てられており、オイル（又は他の液体）の半径方向外方への流れを促し、螺旋形翼モジュール２１の頂部プレート２７に成形された入口穴２６の位置に液体流れを送出する。ライナ２４は、ベース２９に組み立てられたシェル２８によって収容されている。液体は入口穴２６に進入し、螺旋形翼モジュール２１を通って流れ、最終的にはモジュール２１の下縁３１のところで出る。この箇所で、流れは、支持基部プレート３３とベアリングチューブ２２即ちロータハブの外面との間の環状隙間空間３２を通って流れる。流出流は、二つの流れジェットオリフィス３４（断面図に一方だけを示す）に差し向けられる。これらの二つの流れジェットオリフィスは、接線方向に差し向けられた二つのジェット流れノズル用の内部開口部を提供する。各ノズルオリフィスから出る高速ジェットが反作用トルクを発生し、これにより、遠心分離器２０は、螺旋形翼モジュール２１を通して液体を流すと同時に螺旋形翼モジュール内で粒子を分離するのに十分高い３０００ｒｐｍ乃至６０００ｒｐｍの速度で駆動（回転）される。遠心分離器２０を通る、特定の流路を含む液体の流れ、及び遠心分離器２０の自動推進に流出液体を使用することは、基本的には、米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号に開示されているのと同じであるが、螺旋形翼モジュール２１内で生じること及びモジュール２１の構造という重要な点で異なっている。モジュール２１の構造は、米国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３７，２１７号に記載された円錐状部材の積み重ね体の小組立体構造と大幅に異なっている。
【００１８】
図１及び図２を更に参照すると、螺旋形翼モジュール２１は、従来技術の円錐状部材の積み重ね体の小組立体で占有されていたのと基本的には同じ位置でライナ２４内に位置決めされている。モジュール２１は、頂部プレート２７及び一連の同じ形体の等間隔に間隔が隔てられた（隙間３７を参照されたい）螺旋形翼３８を含む。「等間隔に間隔が隔てられた」という概念は、螺旋形翼から螺旋形翼までの均等なパターンだけに関し、半径方向外方にいくにつれて隣接した翼が画成する空間又は隙間を通してではない。隣接した翼３８間の空間又は隙間３７は、内ハブ部分３９の位置から最外縁部４０まで半径方向外方にいくにつれて、徐々に大きくなる（即ち周方向で広幅になる）。
【００１９】
螺旋形翼モジュール２１全体は、プラスチックから一体の単一部品構成要素として成形される。個々の翼３８はそれらの内縁部に沿って接合され、中央チューブ即ちハブ部分３９に形成される。このハブ部分は、ベアリングチューブ又は遠心分離器ロータハブ２２と呼ばれる部品に摺動により被せられるように設計されている。ハブ部分３９の内径をロータハブの外径に対して適当に定めることによって、許容差を小さくでき且つ同心に嵌着できる。これは、全体としてのバランスに寄与する。これは、遠心分離器が回転する速度のため、望ましい。
【００２０】
螺旋形翼モジュール２１は環状形態であり、個々の螺旋形翼３８（全部で３４枚）は、全体に円筒形形態を形成するように配置されている。成形したハブ部分３９もまた円筒形である。頂部プレート２７は全体に円錐形形態であるが、中空内部４２を取り囲む実質的に平らな環状リング部分２７ａを含む。この頂部プレート２７の幾何学的形態は、半球形の上面を持つことができるということもまた考えられる。更に、頂部プレート２７の外周縁部４３と隣接して配置されたディバイダーシールド４４がモジュール２１の部分として含まれる。ディバイダーシールド４４は、更に、環状リング形状を有し、半径方向外方に水平に延びている。頂部プレート２７に形成された複数の入口穴２６は、頂部プレートの外周縁部４３と隣接して配置されている。頂部プレートの外周縁部もまた、シールド４４が始まる場所と隣接しており且つこれと近接している。図２の断面図では、入口穴２６及びシールド４４が破線の形態で示してある。これは、これらが実際には切断平面２−２の上方にあるためである。破線形態は、これらの特徴が配置された場所を翼３８に対して概略に示すのに使用される。
【００２１】
チューブ穴２３を出てそこから入口穴２６の方向に向かう液体の流れは、実際には、入口穴２６と対応する（半径方向）位置で加速翼２５によって実際に「落とされる」。流れは、これらの入口穴によって頂部プレートを通過する。隣接した螺旋形翼３８の各対間の各離間隙間３７と対応して一つの穴が設けられている。流れは、入口穴を通って各隙間３７に進入するとき、隙間を通って半径方向内方に且つ軸線方向下方に流れる。これは、ロータハブの外面と基部プレートの内縁部との間に流れ出口が配置されているためである。流れの力学は次の通りである。チューブ穴２３から出た流れは頂部プレートの表面に亘って均等に分配される傾向があり、かくして３４個の入口穴２６を通って均等に分配される。上文中に説明したように、各隙間と対応して一つの入口穴が設けられており、一つの隙間は各翼と対応する。液体の流れが各隙間３７を通って外側の広幅の箇所からロータハブと隣接した内側の狭幅の箇所まで移動するにつれて、遠心分離器の高い回転速度による遠心力が重質の粒状物に作用し、これを半径方向外方に徐々に移動させ、螺旋形翼の凹状の表面に集め、外方に摺動させ続ける。粒状物は、最終的にはモジュールを出て、モジュール２１の外周とライナ２４の内面との間に配置されたスラッジ収集ゾーンに蓄積する。粒子４５の一つの特定の経路を図５に概略に例示する。
【００２２】
ディバイダーシールド４４は、ほぼ入口穴２６の位置からライナ２４の内面４８と接近しているが接触しない位置まで半径方向外方に延びている。ディバイダーシールド４４は、流れが入口穴２６の周囲を迂回することによって、スラッジ（別体の粒状物及び幾らかのオイル）が集められる静止ゾーン５０を乱すことがないようにする。更に、本発明の設計は、静止ゾーン５０が流れによって乱されることがないようにすることによって、流れる液体から既に分離された粒状物の再同伴を大幅に阻止する。再同伴の概念には、液体の流れから既に分離された粒状物の幾つかを緩くし又は取り上げ、粒状物を液体に戻し、これによって既に行われた仕事を台無しにすることが含まれる。ディバイダーシールド４４とライナ２４の内面４８との間の離間距離は、加速翼２５の領域で分離された比較的大きな粒状物を静止ゾーン５０内に排出できるのに十分大きいということにも着目されるべきである。
【００２３】
液体は、入口穴２６を通って分離隙間３７に流入するとき、隙間内で拡がり、半径方向内方に及び軸線方向下方に下縁３１に向かって進み、隙間空間３２を通って流出する。流れは、基部プレート３３の円形の内縁部５１及びベアリングチューブ２２即ちロータハブと呼ぶ部品の外面５２によって画成された隙間空間３２（図１のＡ参照）が提供する流れ開口部を除く任意の他の出口流路を閉鎖する基部プレート３３を使用することによって、設計流通隙間３７を迂回しないようにされている。
【００２４】
本発明の変形例（図１のＢ参照）では、基部プレート３３ａは、隙間空間３２が閉鎖されるように延びてベアリングチューブ２２と接触している。流路を提供するため、複数の隙間穴３３ｂが隙間空間３２とほぼ同じ位置で基部プレート３３ａに形成されている。図面を簡単にするため、個々の翼３８は、図１のＡ及びＢの断面図から省略してある。円形の穴３３ｂの代わりに、半径方向及び／又は周方向スロットを含む実際上どのような種類の開口部でも使用できる。
【００２５】
図３、図４、及び図５を参照し、螺旋形翼モジュール２１の構造的詳細を例示する。図３及び図４は、モジュール２１の型成形によるユニタリー設計の斜視図である。図５は、一対の螺旋形翼３８及びこれらの翼間に位置決めされた隙間３７を平面図の配向で概略の形態で示す。流路に関して部分的に説明したように、螺旋形翼モジュール２１は３４枚の螺旋形翼３８を含む。これらの翼の各々は実際上同じ構造を有し、一体に接合されてユニタリー成形モジュールにされる。これらの３４枚の螺旋形翼３８は、ユニタリー構造の部分としてそれらの最上縁部に沿って頂部プレート２７の下面の下側に一体に接合されている。各螺旋形翼３８は、頂部プレートから遠ざかるようにその対応する下縁部３１に向かって軸線方向に延びている。各翼の内縁部は、協働して内ハブ部分３９に形成される。各螺旋形翼３８は、凸状の外面５５及び凹状の内面５６を含む。これらの表面は、厚さがほぼ均等な螺旋形翼を画成する。厚さは、約１．０ｍｍ（０．０４インチ）と計測される。一つの翼の凸状表面５５は隣接した翼の凹状の表面５６と協働し、これらの２枚の翼間に対応する隙間３７を画成する。翼間の隙間の幅、即ち周方向厚さは、翼が外方に延びるにつれて増大する。
【００２６】
各螺旋形翼３８は、内ハブ部分３９から遠ざかるように半径方向外方に延びるとき、対応する入口穴２６を部分的に取り囲むように湾曲している（湾曲部分５７）。この部分５７は、入口穴の位置から接線方向に遠ざかるように延びるため、乱流シールド５８を形成する。一つの螺旋形翼３８の乱流シールド５８は、周方向で、平面図に基づいて隣接した翼に向かって反時計廻り方向に延びている。一つの翼の一つのシールド５８の自由端即ち縁部と隣接した螺旋形翼の湾曲部分５７との間に離間隙間５９が画成される。この離間隙間は、実際には、軸線方向スリット即ち全長スリットであり、周方向での幅が約１．８ｍｍ（０．０７インチ）と計測される。交互の離間隙間５９と協働する各乱流シールド５８が僅かに湾曲しているため、頂部プレート２７の下に位置決めされた螺旋形翼モジュール２１の最外面を画成するほぼ円筒形形態が画成される。
【００２７】
各螺旋形翼の内縁部から外湾曲部分までの湾曲は、独特の形状を有する。遠心分離器の回転の中心線６０ａから３４枚の螺旋形翼３８のうちの任意の一枚の翼に引いた線６０は、螺旋形翼の湾曲に対する接線６２と、交差点のところで、４５°の夾角６０ｂを形成する（図２参照）。この独特の形状は、各螺旋形翼の主本体の凸状部分及び凹状部分に適用され、湾曲部分５７又は乱流シールド５８のいずれにも適用されない。好ましい実施例において、４５°の夾角は、螺旋形翼モジュールについての及び対応する遠心分離器についての螺旋形翼角度と説明できる。夾角の好ましい範囲は、３０°乃至６０°であると考えられる。上文中で引用した米国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３７，２１７号には、代表的には４５°の円錐角度が各コーンの円錐形の壁の傾斜に基づいて定義されており、本発明は螺旋形翼角度を定義する。
【００２８】
隙間３７を通過する流れのプロセスでは、分離されるべき粒状物は、遠心力の半径方向成分により、隙間に亘って外方に、隣接した翼３８間の隙間を通る全体に半径方向の経路で移動する。この粒状物は、実際には、上文中で言及した米国特許第５，５７５，９１２号及び米国特許第５，６３７，２１７号の円錐状部材の積み重ね体の小組立体設計で起こるのと同様に、流れの方向に対して上流に移動する。液体流れから分離されるべき粒状物を構成する粒子が、対応する翼の凹状の内向きの螺旋表面にひとたび到達すると（図５参照）、これらの粒子は、流体境界層のため、流速がない状態で半径方向外方に移動する。この半径方向外方への経路は、スラッジ収集方向即ち静止ゾーン５０の方向である。粒子は、次いで、螺旋形翼モジュールから、連続した軸線方向スリットを通って「落下」する。これらのスリットは、対応する螺旋形翼の周方向で不連続の乱流シールド間（即ち離間隙間５９）に配置されている。上文中に説明したように、乱流シールドの機能は、隙間３７内で生じる流れとスラッジ収集ゾーン（静止ゾーン５０）との間の流体相互作用を減少することである。このスラッジ収集ゾーンを「静止ゾーン」と呼ぶが、用語の選択は、好ましい又は所望の状態を表す。理想的には、このスラッジ収集ゾーン５０は、完全に静止しており、そのため、実際上乱流がなく、粒状物が液体流れに再同伴されて戻される危険がない。乱流シールド５８は、平面図の配向で見て、円形プロファイルを形成し又は画成するように構成されている。しかしながら、各乱流シールドの内面に収集された粒状物が収集ゾーン内に「スリップして出る」こともできるようにするため、これらの乱流シールド５８の各々を僅かに外方に傾けることができるということは本発明の範囲内で考えられる。各螺旋形翼の湾曲部分の位置に隅部が効果的に形成されるため、或る程度の粒状物が隅部に溜まり易い。乱流シールド部分を傾斜させることによってこの隅部を開放し、捕捉された粒状物を摺動によりスラッジ収集ゾーン（静止ゾーン５０）内に出すことができる傾向を大きくする。乱流シールド部分についてのこの変形例の形状を図５の破線形態によって示す。
【００２９】
隣接した螺旋形翼間の隙間を流れが離れた後、流れはロータハブと隣接した隙間空間を出てジェットノズルに通過し、そこで高速で排出され、ロータを反作用力によって高速で回転させる。この形体に対する変形例として、ロータに取り付けた衝動タービンによって特定のロータを駆動することができる。更に、米国特許第５，６３７，２１７号に開示されているのと同様に、成形した螺旋形翼モジュールをスラッジ収容ライナ／基部プレートの配列の内部に「封入」する。この特定の形体により、遠心分離器ロータの保守を手早く且つ容易に行うことができる。これは、全てのスラッジが内部カプセルに収容され、掻取りやクリーニングが不要であるためである。別態様では、完全に使い捨ての遠心分離器ロータ設計の部分として含まれる円錐状部材の積み重ね体の小組立体に代えて本発明の螺旋形翼モジュールを使用できる。
【００３０】
図６を参照すると、この図には、遠心分離器６３の左側に代表的な従来技術の円錐状部材の積み重ね体の小組立体６４の半分が示してあり、右側に本発明による螺旋形翼モジュール２１の半分が示してある、側方に並べた概略図が示してある。図６は、以上の説明を補強しようとするものであり、本発明の螺旋形翼モジュール２１が、米国特許第５，５７５，９１２号、米国特許第５，６３７，２１７号、米国特許第６，０１７，３００号、及び米国特許第６，０１９，７１７号に記載された従来技術の円錐状部材の積み重ね体の小組立体に代わるものである、又はこれに代わることができるということを示す。対応する基部プレート６５及び３３の設計が二つの型式の間で僅かに異なるが、遠心分離器構造の残りは各型式について実際上同じである。図７Ａ、Ｂ、及びＣを参照すると、これらの図には、螺旋形翼モジュールの部分として使用されるべき螺旋形翼の型式についての三つの変形例の設計が示してある。本発明の理論及び機能の同じ文脈内に保持しつつ、及び従来技術の円錐状部材の積み重ね体の小組立体に代えて螺旋形翼モジュールを使用する概念を維持しつつ、これらの変形例の設計のうちの任意の一つを使用できる。
【００３１】
図７Ａでは、モジュール２１の湾曲した螺旋形翼３８に代えて実質的に平らな表面を持つ翼６８を使用する。これらの翼６８は、外方に、しかし純粋には半径方向にではなく延びるようにオフセットされている。図７Ａの平面図は、全部で２４枚の翼即ち直線状プレート６８を示すが、実際の数は、遠心分離器の全体の大きさ、液体の粘度、及び分離されるべき粒径についての所望の効率等の変数に基づいて増減できる。各プレートのピッチ角（α）又は傾斜が別の変数である。各プレート６８を同じ半径方向角度（α）に設定するとき、選択された角度を変化させることができる。角度の選択は、部分的には、遠心分離器の回転速度に基づいて行われる。
【００３２】
図７Ｂでは、個々の翼６９は翼３８の型式と同様に湾曲しているが、湾曲の程度が大きい、即ち更に凹状をなしている。更に、個々の翼６９の各々は、ベアリングチューブ２２から遠ざかる方向に延びるにつれて徐々に大きくなる湾曲を有する。この翼形状は、「超螺旋」と呼ばれ、以下の方法で幾何学的に定義される。第１に、モジュール２１の軸線方向中心線でもあるベアリングチューブ２２の軸線方向中心線から半径方向線７２を引き、この線を一つの翼の凸状の表面上の点７３と交差させる。この交差点７３に対して接線７４を引き、半径方向線と接線との間に夾角７５を画成する。この夾角７５の大きさは、交差点７３がベアリングチューブ２２から遠ざかるにつれて増大する。この変形例の螺旋形翼の理論は、粒子スリップ速度が一定であるように各翼を形成することである。これは、回転軸線からの距離と正比例して重力が増大するためである。各翼６９についての湾曲形状を除くと、図７のＢに概略に示す螺旋形翼モジュールは螺旋形翼モジュール２１と同じである。
【００３３】
図７Ｃでは、対応するモジュールについての螺旋形翼設計は図７のＢの翼６９の設計に基づいており、短いスプリッター翼７０が追加してある。完全な翼即ちフル翼６９からなる各対間に一つのスプリッター翼７０が設けられており、各々の大きさ、形状、及び位置はモジュール全体に亘って同じである。スプリッター翼７０は、全翼表面積を増大するため、ターボチャージャーコンプレッサーで使用されているのと同じである。翼の数及び翼間隔は、ハブの内径のところでの狭い間隔によって制限される。
【００３４】
本発明についての他の設計上の変化又は配慮には、製造方法及び成形方法の変化が含まれる。例えば、成形した翼（又はプレート）の全体に円筒形の形態を連続部材として押出し、次いで所望の軸線方向長さ又は高さで切断し、別に製造した、代表的には型成形された頂部プレートに組み立てることができる。頂部プレートには、所望の入口穴及びディバイダーシールドが、上文中に説明したように、モジュール２１の部分として成形される。
【００３５】
本発明について考えられている別の設計変更は、螺旋形翼モジュールを上半部及びこれと協働する下半部の二つの部品に分けることである。この製造技術は、狭い翼間間隔により生じる成形上の困難をなくすために使用される二つの半部を製造した後、これらを互いに接合して一体のモジュールにする。この方法では、上プレートは翼小組立体の上半部と一体成形され、基部プレートは翼小組立体の下半部と一体成形される。
【００３６】
螺旋形翼モジュール２１及び／又は図７Ａ、Ｂ、及びＣの三つの変形例の（螺旋）翼型式のうちの任意のものを、図８及び図８のＡに示す衝動タービン駆動型遠心分離器８０と組み合わせて使用できる。これを例示するため、螺旋形翼モジュール２１を使用する。インパルスー構成８１を図８Ａに概略に示す。
【００３７】
更に、螺旋形翼モジュール２１及び／又は図７Ａ、Ｂ、及びＣの三つの変形例の（螺旋）翼型式のうちの任意のものを、協働する遠心分離器（図示せず）で使用するのに適した使い捨てロータ８２の部分として使用できると考えられる。螺旋形翼モジュール２１は、図９の例示に含まれる。更に、図９の使い捨てロータ８２は、遠心分離器８０等の衝動タービン駆動式遠心分離器と組み合わせて使用できると考えられる。
【００３８】
図１０、図１１、及び図１２を参照すると、これらの図には本発明の別の実施例が示してある。図１０は、遠心分離器ロータ組立体１００の全体の詳細断面図であり、螺旋形翼モジュール１０１は、ライナ１０３を持つ一体の構成要素１０２として形成されている。このように、個々の螺旋形翼１０４は半径方向に延びているが、例示の湾曲では、ライナ１０３の内面１０６との接触点１０５まで延びている（図１１参照）。このように、この実施例は、「フル翼」設計として最もよく説明される。これは、各翼の半径方向長さのため、及び各翼の外チップがライナの内面と接触し、実際にはこの内面と一体であるためである。関連した実施例では、個々の翼の外縁部は、翼とライナとの間に計測可能な分離なしにライナの内面の非常に直ぐ近くにあるが、ライナは別体の構成要素である。
【００３９】
構成要素１０２についてのユニタリー成形プラスチック形体は、従来の設計の円錐状部材の積み重ね体の構成要素、基部プレート構成要素、及びライナ構成要素に代わるものとして設計されている。これらの従来の設計を見直すと、これらは、代表的には、２０枚乃至５０枚の個々のコーンの積み重ねを使用する円錐状部材の積み重ね体の小組立体を含み、これらのコーンは、別々に成形し、積み重ね、及びライナ及び基部プレートとの最終組み立て前に整合させる必要がある。使い捨てロータ設計の場合には、個々のコーンからなる組立体を中央ハブに置き、上整合スプールにより最終的な位置を維持する。この種の設計は、大きな多キャビティ成形型が必要とされるため、工具の費用が高くなる。更に、様々なコーンを個々に積み重ねて整合させるのに必要な時間のため、組み立て費用が高い。上文中に論じた本発明の実施例は、このような円錐状部材の積み重ね体の小組立体に代わる様々な翼設計に関するが、図１０、図１１、及び図１２の実施例は更なる改良を提供する。この実施例の「フル翼」の特徴のため、ライナ又はロータの殻部の内面と隣接したスラッジゾーン内での接線方向流体滑り回転が減少し、又は実質的になくされる。その結果、螺旋形翼モジュール１０１のフル翼設計は、所望の低い費用を維持しつつ、分離効率を改善する。
【００４０】
図１１を参照すると、このユニタリー構成要素１０２（即ち翼／ライナモジュール）の開示の実施例では、螺旋形翼１０４は、中央チューブ部分１０９とライナ１０３の内面１０６との間に成形される。このように、螺旋形翼モジュール１０１の螺旋形翼の各々は、ロータ組立体の全半径に亘って延びている。ロータ組立体は、スラッジ収集容器とも呼ばれる。中央チューブ部分１０９は、ロータハブに被せてあり、ロータハブと中央チューブ部分との間で流れが螺旋形翼を迂回しないようにするため、締まり嵌めを形成する。ライナ１０３は、構造的なロータの殻部の内側に入れ子になっている。ライナ１０３の上内径部分は、ロータハブの上部近くの入口穴のレベルの下に落ち込んだ小さな「ステップ」１１０を有する。このステップによって形成された環状領域は、ライナの上外面に成形された窪みが形成する多くの半径方向／螺旋チャンネル１１１と連結しており、一つのチャンネルが螺旋形翼の各対の隙間の間に成形されている。窪みが形成されたチャンネルの端部には、小さな穴１１２がライナ１０３を通して設けられており、これにより流体を螺旋形翼モジュール通路１１３内に通すことができる。
【００４１】
これらの流れチャンネルを通って半径方向外方に通過するオイルは、プロセスのこの時点では「浄化」されていないため、ライナとロータの殻部との間のスラッジの付着を減少するため、各チャンネルの縁部の周囲に押縁状シールを組み込むか或いはチャンネルの最終外径の周囲に少なくとも一つのリングを設けるのが有利であるということがわかった。スラッジがライナをロータ内に固着し、べとべとしたプロセスばかりでなく更に困難なプロセスも行えなくするため、ライナとロータとの間のスラッジの付着を制限するのが望ましい。
【００４２】
この特定の実施例は、流体を半径方向外方に螺旋形翼モジュール１０３の入口ゾーンまで再び差し向ける仕事を行うため、任意の追加の頂部プレートを設ける必要がない。図１０乃至図１２に示す実施例では、翼をライナと単部品設計で一体成形でき、これにより製造費用を下げることができる。更に、翼がライナと一体であるため、基部プレートをシェルに溶接する必要がない。これは、捕捉して所定位置に保持する必要がある追加のコーン（又は翼挿入体構成要素）がないためである。従って、基部プレートは、ロータ自体の永久的な構成要素を形成できる。基部プレートの内径は、ハブの外径よりも僅かに大きく、流れを螺旋形翼モジュールから出すための環状逃がし通路を提供する。別の態様では、出口通路は、基部プレート内径の近くに位置決めされた別個の穴又はスロットによって形成でき、基部プレートは、ロータハブ外径上で直接中心決めされる。
【００４３】
図１２に示す構成に対する変形例の構成（図１２Ａ参照）は、上面１１６とロータの殻部１１８との間に隙間空間１１７が形成されるように上面１１６全体を凹状にすることである。かくして、別々に画成された複数の隙間チャンネル１１１を設ける代わりに、周方向（環状）隙間空間１１７が形成される。流れを上面１１６に亘って穴１１９内に差し向けるのを補助するため、環状突出押縁１２０を使用し、ロータの殻部の内面に対してシールを形成する。
【００４４】
本発明の別の実施例（図１３及び図１４参照）では、翼モジュール１２５を別に成形し、ライナに組み込む。翼モジュール１２５は、遠心分離器ロータ組立体でライナを使用しない場合には、ロータの殻部に組み込まれる。ユニタリー翼モジュール１２５は、螺旋形翼１０４と実際上同じ湾曲形状を持ち且つ半径方向に延びる個々の螺旋形翼１２６を含む。これらの螺旋形翼１２６は、中央チューブ部分１２７及び頂部プレート部分１２８と一体である。中央チューブ部分１２７は、中央チューブ部分１０９と同様に、ロータ組立体１３２のロータハブ１３１上で摺動させるように構成されており且つ構成されており、ロータハブと中央チューブ部分１２７との間で流れが螺旋形翼を迂回しないようにするため、ロータハブと締まり嵌めを形成する。
【００４５】
図１３の実施例では、流れの向きを変える機能の部分を提供するため、螺旋形翼１２６の上端即ち軸線方向上末端（縁部）のところに頂部プレート部分１２８が一体成形されている。別のライナにより、半径方向加速翼がライナの内面に成形される。頂部プレート部分１２８は、これらの半径方向加速翼と当接し（図１４参照）、これによって多数の流路を形成する。ライナを使用しない場合には、頂部プレート部分１２８は、ロータの殻部に設けられた又はロータの殻部の部分である内方に差し向けられた突出部に当接する。
【００４６】
図１３及び図１４を更に参照すると、頂部プレート部分１２８が螺旋形翼１２６の外縁部まで延びていないということがわかるであろう。頂部プレート部分１２８は、中央チューブ部分１２７の軸線方向中心線１２９から螺旋形翼１２６の外縁部１３０（即ち、翼モジュール１２５の外径）までの寸法全体の約２／３に亘って延びている。
【００４７】
翼モジュール１２５が一体のライナを備えていない場合でも、個々の螺旋形翼１２６は「フル翼」として設計されており、各翼は、ライナ内で線−線嵌着を提供する箇所まで、或いは最大で僅か数ミルの隙間まで外方に延びている。図１１の翼部分と実際上同じ方法で、モジュール１２５の翼１２６は、ロータ組立体の回転方向から「遠ざかる方向に」曲がっている。各翼１２６の螺旋角度は、４５°のコーンと等価である。
【００４８】
翼がライナと一体成形されている場合（図１１参照）には、二次的な回転「スリップ」流れが完全に無くされる。ライナが別体の構成要素である場合には、翼の軸線方向外縁部とライナの内面との間の嵌着の緊密性が重要になる。これらの二つの表面間の隙間は、二次的回転スリップ流れ（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｌｉｐｐａｇｅ ｆｌｏｗ）を最少にするため、小さいか或いはゼロであるのが望ましい。以上の説明に基づき、この言い方は、翼縁部の外側の環状領域内に流体の何等かの相対的回転が存在すること言及するものと理解されるべきである。
【００４９】
ライナの内面と隣接した隙間空間には、代表的には、侵入物が全くなく、かくして環状スラッジゾーンを形成する。円錐状部材の積み重ね体の小組立体又は「非フル」翼のいずれかを使用する特定の従来の設計では、隙間が結果的に増大し、定常状態の作動状態中でも流体の妨げられていない接線方向移動及び軸線方向移動によりこのゾーンが乱される。これらの二次的な流れにより、分離されたスラッジ及び粒子が再同伴され、その結果、分離性能が低下する。フル翼設計を詳細に説明した開示の実施例では、これらの一杯に延ばした翼は、付随する流れを軸線方向チャンネル内に実際に止めておくことができる。その結果、これらのフル翼実施例は、ロータの回転に対する流体の接線方向移動を実質的になくすことができる。試験によれば、このフル翼モジュール設計には再同伴を減少するという利点があり、これによって、円錐状部材の積み重ね体の小組立体の外縁部又は非フル翼モジュールとライナ又はロータの殻部との間の隙間空間を大きくできる他の設計を凌ぐ性能が得られるということが確認された。
【００５０】
本発明の別の実施例を図１５及び図１６に示す。使い捨て自動推進式ロータ１４４に組み込まれるように形成されており且つ構成された、別のユニタリー成形翼モジュール１４５を開示する。図１５及び図１６には、別体の基部プレート１５０が示してある。翼モジュール１４５は、成形プラスチック製構成要素である。上ベアリング１４６及び下ベアリング１４７を除く使い捨てロータ（図１６参照）のこの他の構成要素もまたプラスチックから形成される。最終的な使い捨てロータ組立体１４４の、翼モジュール１４５及び二つのベアリング１４６及び１４７以外の構成要素には、ロータの上側殻部１４８及びロータの下側殻部１４９が含まれる。
【００５１】
ロータの下側殻部１４９には、側壁、底部、及びロータのノズル端の間の移行ゾーンに存在する応力の集中を低下させるのを補助するために使用される間隔が隔てられた一連のリブ１５４が設けられている。エンジンの始動状態中に遭遇する高い内部流体圧力は、これらのリブによって応力集中が減少されない場合、疲労や材料の亀裂を生じる場合がある。
【００５２】
翼モジュール１４５の螺旋形翼１５５の大きさは、これらの翼が二つのロータの殻部の半部の内面まで非常に近接して延びるように定められているのが好ましい。これは、リブ１５４との干渉を生じる場合があるため、干渉が起こらないようにするためにリブ間隔及び翼間隔を互いに適合させる必要がある。例示の実施例の好ましい構造では、リブの数及び翼モジュール１４５の翼の数は等しい。これにより、一枚の翼１５５を隣接したリブ１５４からなる各対の間の中央に位置決めできる。翼１５５の数を変えるのが望ましい場合には、翼リブ干渉を予め完全になくすため、翼間間隔をリブ間間隔と適合させる必要がある。ここに例示してあるよりも少数の翼を選択する場合には、好ましくは、少数のリブ１５４を選択する。ロータの効率の観点から見ると、１４枚程度の少数の翼は、最大２８枚の翼の最適の状態に或る程度近付く。
【００５３】
図１６について選択された切断平面は、ロータの上側殻部１４８とユニタリーの二つの両側の流れ差し向け翼１６０を通過する。隣接したロータ翼１６０からなる各対間には、流れ回廊を提供する隙間領域が形成されるということは理解されよう。
【００５４】
図１０乃至図１６に示す実施例に関し、射出成形工具の物理的制限により、翼を所望の翼密度で成形できない場合がある。これは、各翼のドラフトについての必要条件と結び付いた長い「コア」のためである。これに対する一つの可能な解決策は、翼の片半部をライナ又は頂部プレートと一体成形し、翼の残りの片半部を基部プレート構成要素と一体成形することである。次いで、適当な割り送り装置によってこれらの二つの半部を互いに組み込み、所望の翼密度の翼組立体を提供する。
【００５５】
添付図面及び以上の説明に本発明を例示し且つ詳細に説明したけれども、これは例示であると考えられるべきであり、特徴を限定するものと考えられるべきではなく、単なる好ましい実施例が示してあり且つ説明されていると理解され、本発明の精神の範疇の全ての変形及び変更が保護されるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の代表的な実施例による自動推進式遠心分離器の全断面の正面図であり、図１Ａは、図面の明瞭化を図るために翼を取り外した、１Ａ−１Ａに沿った図１の遠心分離器の部分平断面図であり、図１Ｂは、図面の明瞭化を図るために翼を取り外した、図１の１Ａ−１Ａに沿った本発明の変形例の部分平断面図である。
【図２】 図２は、図１の２−２線に沿った図１の遠心分離器の全断面の平面図である。
【図３】 図３は、本発明による図１の遠心分離器の一つの部分を含む、成形螺旋形翼モジュールの上方から見た斜視図である。
【図４】 図４は、図３の螺旋形翼モジュールの下方から見た斜視図である。
【図５】 図５は、図３の螺旋形翼モジュールの二つの螺旋形翼及び対応する粒子経路の部分概略平面図である。
【図６】 図６は、従来技術の円錐状部材の積み重ね体の小組立体を本発明による図３の螺旋形翼モジュールと側方に並べた比較を示す、全断面の概略正面図である。
【図７】 図７Ａは、本発明による変形例の翼型式の概略平面図であり、図７Ｂは、本発明による別の変形例の翼型式の概略平面図であり、図７Ｃは、本発明による更に別の変形例の翼型式の概略平面図である。
【図８】 図８は、本発明の別の実施例による衝動タービン駆動式遠心分離器の全断面の正面図であり、図８Ａは、図８の遠心分離器と関連した衝動タービン構成の概略平面図である。
【図９】 図９は、本発明の別の実施例による使い捨てロータの全断面の正面図である。
【図１０】 図１０は、本発明の別の実施例による遠心分離器ロータ組立体の全断面の正面図である。
【図１１】 図１１は、図１０の１１−１１線に沿った図１０の遠心分離器ロータ組立体の一つの構成要素を構成する翼モジュール全体の全体断面の平面図である。
【図１２】 図１２は、図１０の遠心分離器ロータ組立体の一部の部分拡大詳細図であり、図１２Ａは、図１２に示す変形例の一部の部分拡大詳細図である。
【図１３】 図１３は、本発明の別の実施例で使用するためのユニタリー翼モジュールの上方から見た斜視図である。
【図１４】 図１４は、図１３の翼モジュールを組み込んだ遠心分離器ロータ組立体の全断面の正面図である。
【図１５】 図１５は、使い捨て遠心分離器ロータ組立体で使用するための本発明の別の実施例によるユニタリー翼モジュールの斜視図であり、別体の基部プレートが示してある。
【図１６】 図１６は、図１５の翼モジュール及び別体の基部プレートを組み込んだ使い捨て遠心分離器ロータ組立体の全断面の正面図である。
【符号の説明】
２０ 自動推進式遠心分離器
２１ 螺旋形翼モジュール
２２ ロータハブ
２３ チューブ穴
２４ ライナ
２５ 加速翼
２６ 入口穴
２７ 頂部プレート
２８ シェル
２０ ベース
３１ 下縁部
３２ 環状隙間空間
３３ 基部プレート
３４ 流れジェットオリフィス
３７ 隙間
３８ 螺旋形翼
３９ 内ハブ部分
４０ 最外縁部
４４ ディバイダーシールド

Claims (22)

1. 遠心分離器であって、前記遠心分離器は、
   外殻部と、
   前記外殻部内に設けられ、かつ、中央回転軸線を有する、分離翼モジュールと、
   を有し、
   前記分離翼モジュールは、
   前記中央回転軸線に沿って延在するハブ部分と、
   前記ハブ部分の一端に一体形成され、流体を半径方向外側に向けて導く頂部プレートと、
   前記ハブ部分に一体形成された半径方向内縁部と、前記外殻部に接触する半径方向の外縁部とをそれぞれ有し、前記ハブ部分から半径方向外方に延在し、かつ、前記頂部プレートから前記中央回転軸線に沿って延在する、複数の翼と、
   を有する、遠心分離器。
2. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記外殻部はライナを含む、前記遠心分離器。
3. 請求項２に記載の遠心分離器において、前記ライナは、前記ライナに一体形成された前記頂部プレート部分を含む、前記遠心分離器。
4. 請求項２に記載の遠心分離器において、前記翼の前記半径方向外縁部は、前記ライナと一体形成されている、前記遠心分離器。
5. 請求項２に記載の遠心分離器において、前記ライナは、前記螺旋形翼モジュールとは別体の構成要素である、前記遠心分離器。
6. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記外殻部はロータの殻部を含む、前記遠心分離器。
7. 請求項６に記載の遠心分離器において、
   前記ロータの殻部は、ロータの上側殻部と、前記ロータの上側殻部に噛み合うロータの下側殻部とを含み、
   前記ロータの下側殻部は、前記ロータの下側殻部における応力集中を減少させるために間隔が隔てられた、一連のリブを含み、
   前記翼の各々一つが、前記リブからなる隣接した対間に位置決めされている、前記遠心分離器。
8. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記頂部プレート部分は、前記中央回転軸線から前記翼の前記半径方向外縁部までの寸法全体の約２／３に亘って延在する、前記遠心分離器。
9. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記遠心分離器は、更に、
   一つ又はそれ以上の入口穴が画成されたロータハブであって、前記ハブ部分が前記ロータハブの周囲に摺動受け入れされている、前記ロータハブを含み、
   前記頂部プレート部分は、
   内径部分であって、前記内径部分は前記入口穴の下に位置決めされた段差部分を有し、前記段差部分は環状領域を画成する、前記内径部分と、
   外面であって、前記外面は、前記環状領域に連結された複数の半径方向の窪み状流路を画成し、前記複数の半径方向の窪み状流路は、それぞれ、流体が前記分離翼モジュール内を通るように、前記頂部プレートに画成された穴を有する、前記外面と、
   を有する、前記遠心分離器。
10. 請求項９に記載の遠心分離器において、
    前記外シェルは、前記頂部プレート部分に一体形成されたライナを含み、
    前記翼の前記外縁部は、前記ライナに一体形成されている、前記遠心分離器。
11. 請求項１０に記載の遠心分離器において、前記翼は渦巻き形状を有する、前記遠心分離器。
12. 請求項１１に記載の遠心分離器において、前記翼は超螺旋形状を有する、前記遠心分離器。
13. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記遠心分離器は、更に、前記分離翼モジュールを取り囲むロータの殻部を含み、
    前記頂部プレート部分と前記ロータの殻部は、周囲隙間空間を画成し、
    前記頂部プレート部分は、流体が前記分離翼モジュール内を通過可能にする複数の入口穴を画成する、前記遠心分離器。
14. 請求項１３に記載の遠心分離器において、前記頂部プレート部分は、流体の流れを前記入口穴内に向けるための環状突出押縁を含む、前記遠心分離器。
15. 請求項１４に記載の遠心分離器において、前記外シェルは前記頂部プレート部分に一体形成されたライナを含み、
    前記翼の前記外縁部は、前記ライナに一体形成されている、前記遠心分離器。
16. 請求項１５に記載の遠心分離器において、前記翼は渦巻き形状を有する、前記遠心分離器。
17. 請求項１６に記載の遠心分離器において、前記中央回転軸線から半径方向に延在する線は、前記翼のうちの一枚の翼と交差点において交差し、かつ、前記交差点を通る接線に対して３０°乃至６０°の角度を画成する、前記遠心分離器。
18. 請求項１５に記載の遠心分離器において、前記翼は超螺旋形状を有する、前記遠心分離器。
19. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記翼は渦巻き形状を有する、前記遠心分離器。
20. 請求項１９に記載の遠心分離器において、前記翼は超螺旋形状を有する、前記遠心分離器。
21. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記遠心分離器は、更に、前記翼の隣接対の間に設けられた少なくとも一つの短いスプリッター翼を含む、前記遠心分離器。
22. 請求項１に記載の遠心分離器において、前記翼の隣接対の間には隙間が画成され、前記隙間の幅は、前記隙間が前記回転軸線に関して半径方向外方に延びるにつれて増大する、前記遠心分離器。

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