JP5697043B2 - 遠心分離機の安全バルブ - Google Patents

Description

本発明は、自己駆動型の遠心分離器に関する。

自己駆動型の遠心分離機は、異なる濃度の液体を分離したり、液体から粒子状物質を分離したりする装置として他の工業的分離プロセスと同様に周知の技術であり、従来から、エンジンの潤滑油注入システム、特に、ディーゼル車用エンジンに利用されている。

このような遠心分離機の作動原理は、次の通りである。遠心分離機は、ハウジングを備えており、このハウジング内に、実質的に鉛直の軸を中心として高速回転するロータが支持されている。分離すべき混入物質を含む流体は、回転する軸に沿って高圧でロータへ供給され、接線方向に向けられたノズルからハウジング内に放出され、ハウジングから汚水槽に流出する。このように、分離すべき混入物質を含む流体は、ロータの駆動に用いられる。この流体がロータを通過する際に、濃度の高い混入物質または粒子状物質は、遠心力によって流体から分離され、大抵は固形状の粘着性物質としてロータの内面に付着し、残留する。このロータは、定期的に洗浄、交換される。

このような自己駆動型の遠心分離機が、特許文献１（英国特許公開第２１６０７９６号公報）及び特許文献２（英国特許公開第２２９６９４２号公報）に開示されている。この遠心分離機は、基部と、前記基部から実質的に鉛直に直立したスピンドルと、ロータノズルからの流体放出作用によってスピンドルを中心に回転するようにこのスピンドルに取り付けられたロータと、ロータを覆うように基部に取り付けられたカバーとを備え、前記基部は前記流体の入口通路を有し、前記スピンドルは、軸方向穴と、前記入口通路からの流体を前記ロータへ供給する複数の出口とを有する。このタイプの遠心分離器においては、流体は、ハウジングの基部からの圧力によって供給され、軸方向穴を通って、穴の上部近くに設けられた出口まで上昇する。通常、この穴は貫通していない。開放可能なキャップは、通常、カバーを固定するためにスピンドルの上部に取り付けられている。自己駆動型の遠心分離機における他の構成は、例えば、特許文献３（米国特許公開第４４９８８９８号公報）及び特許文献４（米国特許公開第４５５７８３１号公報）に開示されている。この遠心分離機は、スピンドルの軸方向穴の上部に流体が下向きに供給されるようになっている。

このような遠心分離器は、エンジンの潤滑油注入システムに用いられており、低圧下で流体を遮断するために、流体通路の入口にはスプリングで付勢された弁が設けられることが知られている。これは、特許文献５（欧州特許公開第１００９５３５号公報）に記載されている。このバルブは、ハウジングの基部に形成された流体の入口通路に設けられ、ロータの軸方向上方への流体流れより前に配置されている。遠心分離器洗浄手段に流体が送られないことで圧力低下が発生したときに、このバルブによってエンジンの潤滑油供給量を確実に最大とすることで、エンジンを保護するようになっている。

英国特許公開第２１６０７９６号公報 英国特許公開第２２９６９４２号公報 米国特許公開第４４９８８９８号公報 米国特許公開第４４９８８９８号公報 欧州特許公開第１００９５３５号公報

本発明は、上述したようなタイプの遠心分離機において、メンテナンスや修理の際に、ロータへの流体供給を遮断可能とした自己駆動型の遠心分離機における安全機構を提供する。

本発明に係る遠心分離機は、基部と、前記基部から実質的に鉛直に直立したスピンドルと、ロータノズルからの流体放出作用によって前記スピンドルを中心として回転するように前記スピンドルに取り付けられたロータと、前記基部に取り付けられ、前記ロータを覆うカバーとを備え、前記基部は、流体の入口通路を有し、前記スピンドルは、軸方向穴と、前記入口通路からの流体を前記ロータへ供給するための複数の出口とを有する自己駆動型の遠心分離機であって、前記スピンドルに形成された前記軸方向穴の上部を塞ぐための開放可能なキャップと、前記軸方向穴内に配置され、前記軸方向穴の上部から前記キャップが取り外された状態で、前記スピンドルの前記基部から供給される流体の圧力によって、前記軸方向穴の上部を閉止し、且つ前記軸方向穴から前記ロータへの前記出口を閉止するように変位するシャトルバルブとをさらに備えることを特徴とする。

これにより、まず最初にスイッチが切られたり切り離されたりする遠心分離機に流体を供給するための循環ポンプを用いることなく、シャトルバルブによって、遠心分離機のロータへ流入する流体（通常はオイルであるが、他の流体であってもよい）、またはスピンドルの上部からリークする流体の開口を自動的に閉止することができる。一般に、このような遠心分離機のメンテナンスまたは洗浄を目的として雇用された作業員は、遠心分離機のカバーを取り外す前に、流体ポンプのスイッチを切るように教え込まれる。しかしながら、常に手順ミスのリスクは存在する。特に、作業員が遠心分離器に関する特別な訓練を受けていないことが多いため、車両のメンテナンス環境よりも工業や製造業のメンテナンス環境において、手順ミスはより発生しやすくなる。したがって、このような安全バルブは、流体のリークによる汚染や無駄な流体消費、あるいは潜在的な有害性を防ぐために、有益な安全装置としての役割を果たす。

本発明の好ましい実施の態様として、前記シャトルバルブは、バルブ本体と、スペーサ部とを有しており、前記スペーサ部は、前記バルブ本体を位置決めするために、前記キャップによって前記軸方向穴内で動作するようにしてもよい。このように、スペーサ部は、遠心分離機を通常運転する間、カバーに対してバルブ本体をスピンドルの軸方向穴内における適正な位置に位置決めするのに有効である。特に、カバーを取り外して次のカバーに取り換えた後、適正な位置にバルブを再配置する際により有効である。バルブ本体は、カバーが取り外された状態ではスピンドルの出口を閉止し、一方、遠心分離機の通常運転の間は、スピンドルの出口に並んで配置されるか、またはスピンドルの出口をロータに連通させるような凹部またはくぼみを有していてもよい。

スペーサ部またはバルブ本体は、カバーを取り外した状態で、軸方向穴の上部を閉止するための手段を含んでいてもよい。

また、カバーが取り外され流体圧力下でバルブが変位した状態で、前記スペーサ部は、前記軸方向穴の上部から突出するように構成されていることが好ましい。このように、スペーサ部が突出する構成とすることで、作業員に対して、流体ポンプのスイッチが切れていない状態でカバーが取り外されていることを示すことができる。

さらにまた、好ましい実施の態様として、スピンドルの穴の上部を塞ぐキャップは、基部に対向して取り付けられ、スピンドルにカバーを取り付ける従来と同様のキャップであってもよい。

通常運転時における遠心分離機を示す縦断面図である。 カバー及びハウジングを取り外した状態における遠心分離機の縦断面図である。

図に示すように、本発明の例示的な実施形態は、自己駆動型の遠心分離機に特有の特徴を有している。この遠心分離機は、主に、基部１０と、ロータ１２が取り付けられる実質的に鉛直な軸を構成する、基部１０から直立した固定スピンドル１１と、基部に対向して固定されるとともにロータ１２を囲むように設けられたカバーアセンブリ２０とを備える。ロータ１２は、軸受１５を介してスピンドル１１に回転自在に取り付けられた軸受スリーブ１４と、接線方向に向けたノズル１７が設けられた底部プレート１６と、上部プレート１８と、円筒状の壁とを有する。スピンドル１１は、下端から上端へ延設された中心穴（軸方向穴）１９を有する。なお、スピンドル１１の上端は、ロータ１２を超えて延出している。図１及び図２に示されるように、スピンドル１１の外径および内径、すなわち穴１９の径は、上端および下端の間の空間内で段階的に縮径している。

図１に示すように、一般的には符号２０で表わされるカバーアセンブリは、釣鐘状のカバー１３と、軸が貫通する開口の周囲でカバーに溶接されたリング２６と、内面がねじ切り加工された回転式のキャップ２７とを有する。このキャップ２７は、リング２６によって保持され、固定スピンドル１１の上端に螺合されるようになっている。また、カバーアセンブリ２０は、キャップ２７の手動回転を容易にするために、キャップ２７及び横方向のピン３５の周囲に一致する外管２５をさらに有している。スピンドル１１の上端にキャップ２７を螺合することによって、適切な位置にカバーアセンブリ２０を固定し、且つ穴１９を塞ぐようになっている。

図１の矢印で示すように、遠心分離機の使用時に、スピンドル１１の穴１９へ流体を上方に向けて供給するために、入口２２から基部１０を通って流体通路２１が延設されている。ロータ１２の上部プレート１８直下には、スピンドル１１及び軸受スリーブ１４の間で位置合わせされた開口２３、２４が設けられている。この開口２３、２４は、ロータ１２の内部に流体を供給するために、ロータ１２の内部に連通している。流体圧力、及びノズルによる接線方向への流体噴出によってロータ１２が駆動され、遠心力によって、ロータ１２の内面に付着した粒子状物質が流体から分離される。粒子状物質が分離された流体は、基部１０から汚水槽（不図示）へ流出する。流出した流体は、入口２２へ再循環させてもよい。

なお、この遠心分離機においては、定期的にロータ１２を取り出して洗浄または交換する必要がある。図２に示すように、ロータ１２にアクセスするために、まずカバーアセンブリ２０を取り外す。これによりロータ１２をスピンドル１１から取り外すことができる。この実施形態において、カバーアセンブリ２０は、ねじ式のキャップ２７を回して外すことによって、スピンドル１１の上端から取り外される。そして、カバー１３を含む全てのアセンブリ２０は持ち上げられ、このときキャップ２７が取り外されるのと同時に、スピンドルの穴１９の上端が開放される。

シャトルバルブ３０は、スピンドルの穴１９の内部に設けられている。このシャトルバルブ３０は、カバーアセンブリ２０が取り外されるとすぐ、穴１９の上方に向けて流れる流体の圧力によって開口２３、２４を自動で閉止するようになっている。また、バルブ３０は、スピンドル１１からの流体のリークを防ぐために、穴１９の上端も閉止するようになっている。

遠心分離機の入口２２に圧力下で流体を供給するための流体ポンプは、通常、一般的なメンテナンス手順に従って、カバーアセンブリ２０を取り外す前に、スイッチが切られるかまたは切り離される。しかしながら、不注意で流体供給が停止されない場合、シャトルバルブ３０は安全装置として機能する。

図示されるように、シャトルバルブ３０は、バルブ本体３１と、スピンドルの穴１９内でバルブ本体３１から上方に延びるボルト３２で形成されるスペーサ部とを有する。通常の用途においては、図１に示すように、カバーアセンブリ２０が取り付けられた状態で、ボルト３２の上部はねじ式のキャップ２７の下面に接触している。これによって、バルブ本体３１は穴１９内部の、開口２３、２４に隣り合った適正な位置に保持される。バルブ本体３１は空洞であり、上記位置（図１）においてロータ１２への流体流入が可能なように開口２３、２４に対応してスリット３３が形成されている。

図２に示すように、流体が圧力によって遠心分離機に供給されている時にカバーアセンブリ２０が取り外されると、バルブ本体３１が移動する部位によってスピンドルの開口２３が閉止するように、バルブ本体３１は上方へ押し上げられる。同時に、ボルト３２がスピンドルの穴１９の上部から突出し、シャトルバルブの安全装置が、ロータ１２への流体流入を遮断するように作動したことが視覚的に示される。また、この位置において、バルブ本体３１の上部はスピンドルの穴１９の肩部３４に接触し、スピンドル１１の上部からの流体の直接的なリークを防ぐようになっている。

その間に、スイッチが切られることによって流体供給が停止され、ロータのメンテナンスや交換の後に、カバーアセンブリ２０は元の位置に戻され、ねじ式のキャップ２７によって再度固定される。キャップ２７をスピンドル１１の上部に再度固定するとき、図１に示すように、キャップ２７はボルト３２を押し下げて、ボルト３２の下に取り付けられたバルブ本体３１のスリット３３が開口２３及び２４と一直線上に配置される作動位置を回復する。

本発明は、上述の実施形態の記載に限定されるものではなく、また、添付の請求項の要旨を逸脱しない範囲において、設計の変形を行ってもよい。例えば、ボルトによって例示されるスペーサ部は、カバーアセンブリが取り外された時に、スピンドルの上部から突出しなくてもよい。その代わりに、キャップは、シャトルバルブに接触してバルブを再配置するためにスピンドル基部内に下方に突出していてもよい。他の実施形態として、統合カバーアセンブリの代わりに、ロータを囲むカバーが、スピンドルの穴を閉止するキャップとは独立して設けられていてもよい。これらもまた、設計の他の変形例である。

Claims (5)

1. 基部と、
   前記基部から実質的に鉛直に直立したスピンドルと、
   ロータノズルからの流体放出作用によって前記スピンドルを中心として回転するように前記スピンドルに取り付けられたロータと、
   前記基部に取り付けられ、前記ロータを覆うカバーとを備え、
   前記基部は、流体の入口通路を有し、
   前記スピンドルは、
   軸方向穴と、
   前記入口通路からの流体を前記ロータへ供給するための複数の出口とを有する自己駆動型の遠心分離機であって、
   前記スピンドルに形成された前記軸方向穴の上部を塞ぐための開放可能なキャップと、
   前記軸方向穴内に配置され、前記軸方向穴の上部から前記キャップが取り外された状態では前記キャップとの接触が解除され、前記スピンドルの前記基部から供給される流体の圧力によって、前記軸方向穴の上部を閉止し、且つ前記軸方向穴から前記ロータへの前記出口を閉止する閉止位置に配置され、前記軸方向穴の上部に前記キャップが取り付けられた状態で前記キャップに接触して前記軸方向穴から前記ロータへの前記出口を開く作動位置に配置されるシャトルバルブと
   をさらに備え、
   前記スピンドルは前記ロータを貫通し、
   前記キャップは前記スピンドルの上部に取り外し可能に固定される
   ことを特徴とする自己駆動型の遠心分離機。
2. 前記シャトルバルブは、バルブ本体と、スペーサ部とを有しており、
   前記バルブ本体は前記出口を開閉可能であり、
   前記スペーサ部は、前記バルブ本体から前記軸方向孔の上部に向かって延び、前記軸方向穴の上部に前記キャップが取り付けられた状態で前記キャップと前記バルブ本体との間に配置されて前記バルブ本体を前記閉止位置に位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の自己駆動型の遠心分離機。
3. 前記キャップが取り外されて、流体圧力によって前記シャトルバルブが前記閉止位置に変位した状態で、前記スペーサ部は、前記軸方向穴の上部から突出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自己駆動型の遠心分離機。
4. 前記キャップによって、前記スピンドルに前記カバーが取り付けられるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自己駆動型の遠心分離機。
5. 前記キャップは、前記カバーに取り付けられて、統合カバーアセンブリの一部を構成することを特徴とする請求項４に記載の自己駆動型の遠心分離機。
   
   
   

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