JP4624567B2 - 遠心分離機の遠心ロータ用の駆動ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景および従来技術
本発明は、遠心ロータを支持するように配置され、少なくとも１つの第１の支持部材内で回転軸周りを回転可能に支持された駆動シャフトと、駆動シャフトおよび支持部材のための内部空間を形成するケーシングと、ケーシングの外側に設けられ、ケーシング内の通路を通って延びる伝達部材によって駆動シャフトに連結された駆動モータとを含む、遠心分離機の遠心ロータ用の駆動ユニットに関する。
【０００２】
このような駆動ユニットにおいて駆動シャフトを支持している軸受を冷却するために、軸受およびケーシングによって形成されている内部空間を通るオイルミストを、オイル液滴を添加することによって形成する空気流を再循環させることが公知である。このような駆動ユニットは、駆動モータの回転を遠心ロータの駆動シャフトに伝達する駆動ベルトを備えていることが多い。駆動モータがケーシングの外側に位置している場合には、駆動ベルトはケーシングの下で駆動シャフトに係合するか、あるいはケーシングの開口を通って延びている。後者の場合には、オイルが周囲に拡がって駆動ベルトに接触するのを防ぐために、開口を駆動ベルトに対して密閉する必要がある。このような有効な密閉を行うのが困難であることがわかっている。他の解決策によれば、駆動モータをケーシングの内側に設けてもよい。しかし、この解決策では、オイルが駆動モータ内に入り込んで駆動モータを壊してしまうのを防ぐような、駆動モータの囲いが必要である。
【０００３】
これに関連する他の問題は、遠心ロータの駆動シャフトを支持する軸受をオイルミストが通過する間に、このオイルミストによって吸収された熱を除去することである。
【０００４】
発明の概要
本発明の目的は、上述の問題を解消し、ケーシングの内部空間を周囲に対して十分に密閉できるようにし、さらにケーシングの内部空間内で再循環するオイルミストを効果的に冷却できるようにする駆動ユニットを提供することである。
【０００５】
この目的は、伝達部材の、ケーシングの内側に位置する部分が内部空間から遮蔽されるようにケーシングの内側に遮蔽部材が設けられていることを特徴とする、冒頭に定義された駆動ユニットによって達成される。したがって、伝達部材の一部がケーシングの内側に位置しているにもかかわらず、たとえば駆動ベルトの形態の伝達部材全体は、ケーシングによって形成された内部空間から隔離されていることになる。そのため、伝達部材の密閉は必要とされない。さらに、このような密閉部材によって、周囲の空気によって様々な駆動構成部品を効果的に冷却することができる。この遮蔽部材は、ケーシングの内部空間内を延びる比較的大きな冷却面も形成し、したがって、ケーシングの内部空間内を再循環するオイルミストを冷却することに寄与する。有利なことに、遮蔽部材は、ケーシングを通って延び、ケーシングの内部空間から遮蔽された流路を形成している。
【０００６】
本発明の一実施態様によれば、遮蔽部材は上側開口および下側開口を備えており、駆動シャフトはこれらの開口を介して遮蔽部材を貫通して延びている。そのため、駆動シャフトと上記の開口との間に密閉部材を設けてもよい。それにより、ケーシングの内部を周囲から容易に密閉することができ、オイルが周囲および駆動ベルトに到達するのを防ぐことができる。
【０００７】
本発明の他の実施態様によれば、ケーシングは、第１の通路と直径方向に向かい合う第２の通路を備えており、遮蔽部材は、ケーシングを貫通して延びケーシングの内部空間から遮蔽された流路が、駆動ユニットを横切る流れを生じ、それによってケーシングの内部空間内のオイルミストを有効に冷却することを可能にするように形成されるように、２つの通路の間を延びている。
【０００８】
本発明の他の実施態様によれば、遮蔽部材は、上記の通路の周りに延びている連結部によってケーシングに連結されている。さらに、遮蔽部材は、回転軸に対して実質的に半径方向に延びている長手方向軸を含む細長い形状を有していてもよい。遮蔽部材は、ケーシングを通って回転軸に対して実質的に直径方向に延びていることが有利である。
【０００９】
本発明の他の実施態様によれば、伝達部材は、駆動シャフト上に設けられ、したがって遮蔽部材の内部に位置するベルトプーリを介して駆動シャフトに係合する駆動ベルトを含んでいる。このような駆動ベルトは、上記の流路を通る空気流の形成に寄与し、それによって冷却をより効率的にする。そのため、流路が２つの部分流路に分割され、駆動ベルトが一方の部分流路内を内向きに走行し他方の部分流路内を外向きに走行することができるように、壁部材が流路のほぼ中央に設けられることが有利である。このように、周囲からの第１の空気流は一方の部分流路内を内側に流れ、第２の空気流は他方の部分流路を通って上向きに流れる。壁部材は、回転軸に対して実質的に軸方向かつ半径方向の平面内で、ベルトプーリに近接した領域から通路に近接した領域まで延びていることが有利である。駆動シャフトは、駆動ベルトの半径方向内側に位置する少なくとも１つの支持部材内に回転可能に支持することができる。
【００１０】
発明の種々の実施形態の詳細な説明
図１は、部分的に示された遠心ロータ２用の駆動ユニットを示している。駆動ユニット１と遠心ロータ２は共に、遠心分離機の必須の構成部材を形成している。駆動ユニット１は、遠心ロータ２を支持し、回転軸ｚの周りで回転することができ、第１の上側支持部材４および第２の下側支持部材５（図２参照）によって支えられた駆動シャフト３を含んでいる。さらに、駆動ユニット１は、内部空間を形成するケーシング６を含んでいる。内部空間は、駆動シャフト３、第１の支持部材４、および第２の部材５が位置している上側空間７と、油溜めとして構成されある量の液体オイルを貯蔵するように配置された下側空間８とで構成されている。駆動ユニット１は、ベルトプーリ９に連結された駆動モータ（不図示）も含んでいる。駆動モータおよびベルトプーリ９は、ケーシング６の外側に設けられており、ケーシング６内の通路１２を通って延びている駆動ベルト１１の形態の伝達部材によって、駆動シャフト３上に固定されて設けられたベルトプーリ１０に連結されている。駆動ベルト１１は、２つの軸受を介して駆動モータおよび駆動シャフト３と動力を伝えるように係合する駆動シャフトに置き換えてもよいことに留意されたい。
【００１１】
上側支持部材４、いわゆるネックベアリングは、支持ハウジング１３によって支持されている。支持ハウジング１３は、上側支持部材４から外側に、好ましくは実質的に半径方向外側に、ケーシング６の内壁の方へ延びている少なくとも１つの遮蔽部分を含んでいる第１の遮蔽部材１４に連結されている。支持ハウジング１３および遮蔽部材１４は、図示されている例では、それ自体は公知の減衰要素（不図示）を収容するようになっている空間１５を形成するように構成されている。上側支持部材４は、支持ハウジング１３、減衰要素、および第１の遮蔽部材１４を介してケーシング６に連結されている。
【００１２】
第２の遮蔽部材１６が、駆動シャフト３とケーシング６の内壁との間に環状通路１７が形成されるように、駆動シャフト３とケーシング６の内壁との間を第１の遮蔽部材１４の半径方向外側縁部から実質的に軸方向下向きに延びている。第２の遮蔽部材１６は、図示されている例では、駆動シャフト３の周りに、かつ第２の遮蔽部材１６の下縁部と下側空間８内のオイルとの間に比較的小さい隙間が形成される距離だけ下向きに延びている。
【００１３】
図示されている例では、駆動シャフト３（図２参照）は、上側空間７を通って下向きに下側空間８内のオイルの中まで延びている。さらに、駆動シャフト３は、下側空間８内の少なくとも１つのオリフィスと、上側空間７内の、ベルトプーリ１０よりも上で上側支持部材４よりも下にある空間内の複数のオリフィス１９とを有する内部流路１８を有している。駆動シャフト３は、オイルが、遠心分離機の動作時に内部流路１８を通って移送され、上側のオリフィス１９のオイルの少なくとも出口で小さいオイル液滴を形成するように構成されている。
【００１４】
さらに、駆動ユニット１は、駆動シャフト３上の、図示されている例では上側支持部材４よりも上に固定されて設けられたファンホイール２０を備えている。ファンホイール２０は、上側支持部材４を冷却し潤滑する、上側支持部材４を通って流れるオイルミストを形成する空気とオイル液滴の流れを生じさせるように配置されている。さらに、ファンホイール２０は、上側支持部材４の出口からの上記の流れを、半径方向外側にケーシング６の内壁の方に、かつ軸方向下向きに、ケーシング６の内壁と第２の遮蔽部材１６との間の通路１７を通って、下側空間８内のオイルのすぐ上、すなわち、第２の遮蔽部材１６と下側空間８内のオイルとの間の隙間まで押しやるように配置されている。それによって、上記の流れ中に存在するオイルの一部が、下側空間８内のオイルに回収され、別の一部が、以下に詳しく説明するように下側支持部材５をも冷却し潤滑するように、上記の空気流れによって上向きに下側支持部材５を通ってさらに移送される。オイルミストは、下側支持部材５の出口から、ベルトプーリ１０を通って延びているいくつかの流路２１を通って、上側支持部材４の入口までさらに移送される。したがって、オイル液滴を含む空気流は、オイルミストとして、ケーシング６によって形成されている内部空間７，８内の経路であって、２つの支持部材４，５と、オイルミストがその熱を放出しケーシング６の内壁と接触することによって冷却される通路１７とを通って延びている経路内を循環する。オイルミストの冷却を高めるために、ケーシング６の外壁上にフランジ２２またはこれに類似する任意の表面積増大部材を設けてもよい。図１では、一例としてそのような１つのフランジ２２のみが示されている。このような複数のフランジ（不図示）またはこれに類似する任意の複数の表面積増大部材を、ケーシング６の内壁および／または第２の遮蔽部材１６の上に設けることも可能である。
【００１５】
通路１７を多数の異なる方法で実現できることに留意されたい。たとえば、その通路は、ケーシング６の上部および下部の開口によってケーシング６の外側に実質的に垂直に延びているパイプ導管で形成することができる。このような外側のパイプ導管は、周囲の空気によって効率的に冷却することができる。この通路は、ケーシング６の壁の中をケーシング６の上部から下部まで実質的に垂直に延びる流路によって形成することもできる。これらの実施形態では、第２の軸方向の遮蔽部材１６を省略することができる。通路６は、ケーシング６の内壁の内側を実質的に垂直に延びるいくつかの別個の流路として構成することもできる。このような実施形態では、第２の遮蔽部材１６は、複数の遮蔽部材、たとえばこのような別個の各流路ごとの別個の遮蔽部材によって形成することができる。
【００１６】
さらに、駆動ユニット１は、そのようなケーシング６内に設けられ、駆動ベルト１１がケーシング６の内部空間７，８から遮蔽されるように、駆動ベルト１１の、ケーシング６の内部に延びている部分を収納するように配置された遮蔽部材２３を備えている。遮蔽部材２３は、上述の通路１２およびそれに直径方向に向かい合う通路２４の周りに延びているそれぞれの連結部によって、直径方向両側でケーシング６の内壁に連結されている。したがって、遮蔽部材２３は、回転軸ｚに対して実質的に直径方向にケーシング６の内部空間７，８を通って延びており、この空間７，８から遮蔽されている流路２５を形成している。さらに、遮蔽部材２３は、細長い箱のような形状を有しており、すなわち、図２に示されている断面図で見るとほぼ長方形であり、互いにほぼ平行な上側区画壁および下側区画壁と、２つのほぼ平行な横側区画壁とを有している。遮蔽部材２３は長方形とは別の断面形状を有していてもよいことに留意すべきであり、遮蔽部材２３はたとえば長円形であってもよい。
【００１７】
さらに、遮蔽部材２３は、上側区画壁を通って延びている上側開口２６と、下側区画壁を通って延びている下側開口２７とを有している。駆動シャフト３は、これらの開口２６，２７を通って遮蔽部材２３を貫通して延びており、上側開口２６はまた、ベルトプーリ１０の上部を収容するように配置されている。図２に示されているように、ギャップシール２８、たとえばラビリンスシールが、ベルトプーリ１０と遮蔽部材２３の上側区画壁との間に設けられている。遮蔽部材２３の下側区画壁は、下側開口２７を形成する円筒状部分２９を有している。円筒状部分２９は、図２を見るとわかるように、下側支持部材５を支えている。さらに、円筒状部分２９はベルトプーリ１０の円筒状凹部３０内に延びている。円筒状部分２９の外面と円筒状凹部３０の内面との間にギャップシール３１が設けられている。さらに、図２を見るとわかるように、駆動ベルト１１は下側支持部材５のほぼ半径方向外側でベルトプーリ１０に当接している。
【００１８】
したがって、オイルミストを含んで再循環する空気流は、下側開口２７から遮蔽部材２３を通過し、下側支持部材５を通り、ベルトプーリ１０の上部の流路２１を通って外に出る。しかしながら、シール部２８および３１により、オイルミストを含む空気流が、遮蔽部材２３によって形成されている流路２５内に流入することはない。しかし、駆動ユニット１の周囲の空気からの空気流は、通路１２および２４ならびに流路２５を通過することができる。このようにして、オイルミストをさらに冷却することができ、同時に、下側支持部材５をより冷却することができる。
【００１９】
そのため、図示された駆動ベルト１１は、ポンプ部材として働き、このような空気流を流路２５を通して押しやる働きをする。それにより、駆動ベルト１１の、流路２５内を内向きに走行する部分は空気流を流路２５内に導入し、駆動ベルトの、流路２５内を外向きに走行する部分は空気流を流路２５から排出する。流路２５を通る空気の流れをよりよくするために、流路２５が２つの部分流路に分割されるように、壁部材３２が流路２５内のほぼ中央に設けられている。壁部材３２は、実質的に回転軸ｚに対して軸方向かつ半径方向の平面内を、ベルトプーリ１０に近接した領域から通路１２に近接した領域まで延びている。したがって、駆動ベルト１１は、一方の部分流路内を内向きに走行し、他方の部分流路内を外向きに走行する。
【００２０】
流路２５は、ケーシング６によって形成されている内部空間７，８を横切って延びることは必ずしも必要でなく、すなわち、必要なのは通路１２および２４の一方だけであることに留意されたい。流路２５を通る空気流れを増大させるように配置されたファン部材により遮蔽部材２３によって冷却効果を高めることも可能である。さらに、遮蔽部材２３も、流路２５および／またはケーシング６によって形成されている内部空間７，８内に延びる複数のフランジまたはこれに類似する複数の表面積増大部材を備えていてもよい。
【００２１】
本発明は、開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内で変形し修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 遠心分離機の遠心ロータ用の駆動ユニットの、部分的に断面を示す概略斜視図である。
【図２】 図１の駆動ユニットの下側部分の断面図である。

Claims (11)

1. 遠心ロータ（２）を支持するように配置され、回転軸（ｚ）の周りを回転可能に支持された駆動シャフト（３）と、該駆動シャフト（３）のための内部空間を形成するケーシング（６）と、該ケーシング（６）の外側に設けられ、前記ケーシング（６）内の第１の通路（１２）を通って延びている伝達部材（１１）によって前記駆動シャフト（３）に連結された駆動モータ（９）とを含む、遠心分離機の遠心ロータ（２）用の駆動ユニット（１）において、
   前記伝達部材（１１）の、前記ケーシング（６）の内側に位置する部分が前記内部空間から遮蔽されるように前記ケーシング（６）の内側に少なくとも１つの遮蔽部材（２３）が設けられており、該遮蔽部材（２３）は前記ケーシング（６）を通って延び、前記ケーシング（６）の前記内部空間から遮蔽されている流路（２５）を形成していることを特徴とする、遠心分離機の遠心ロータ用の駆動ユニット。
2. 前記遮蔽部材（２３）は上側開口（２６）および下側開口（２７）を有しており、前記駆動シャフト（３）はこれらの開口（２６，２７）を通って前記遮蔽部材（２３）を貫通して延びていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. シール部材（２８，３１）が前記駆動シャフト（３）と前記開口（２６，２７）との間に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の駆動ユニット。
4. 前記ケーシング（６）は、前記第１の通路（１２）と直径方向に向かい合う第２の通路（２４）を前記ケーシング（６）内に有しており、前記遮蔽部材（２３）は、前記ケーシング（６）を通って延び前記ケーシング（６）の前記内部空間から遮蔽された流路（２５）が形成されるように２つの前記通路（１２，２４）の間に延びていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
5. 前記遮蔽部材は、前記第１の通路（１２）の周りに延びている連結部によって前記ケーシング（６）に連結されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
6. 前記遮蔽部材（２３）は、前記回転軸（ｚ）に対して実質的に半径方向に延びている、長手方向軸を含む細長い形状を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
7. 前記遮蔽部材（２３）は、前記ケーシング（６）を通って前記回転軸（ｚ）に対して実質的に直径方向に延びていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
8. 前記伝達部材は、前記駆動シャフト上に設けられ、したがって前記遮蔽部材（２３）の内側に位置するベルトプーリ（１０）を介して前記駆動シャフト（３）に係合する駆動ベルト（１１）を備えていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
9. 前記流路（２５）が２つの部分流路に分割され、前記駆動ベルト（１１）が一方の部分流路内を内向きに走行し他方の部分流路内を外向きに走行するように前記流路（２５）の実質的に中央に設けられた壁部材（３２）を有することを特徴とする、請求項８に記載の駆動ユニット。
10. 前記壁部材（３２）は、前記回転軸（ｚ）に対して実質的に軸方向かつ半径方向の平面内で、前記ベルトプーリ（１０）に近接した領域から前記第１の通路（１２）に近接した領域まで延びていることを特徴とする、請求項９に記載の駆動ユニット。
11. 前記駆動シャフト（３）は、前記駆動ベルト（１１）の半径方向内側に位置する少なくとも１つの支持部材（５）内に回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載の駆動ユニット。

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