JP6591165B2 - 非接触シールアセンブリを有する遠心分離システム - Google Patents

Description

本開示は遠心分離システムに関する。より詳細には、本開示は、改善された非接触シールアセンブリを有する遠心分離システムに関する。

遠心分離は、成分の密度に基づいて溶液をその成分要素に分離するために、一般的に使用される。ここで、遠心分離システムは、分離されるべき成分を含んでいる溶液を回転させることによって遠心力場を作り出し、こうして、より高い密度の成分を溶液から分離させる。

多くの異なる方式の遠心分離システムが使用されており、とりわけ、システム内のフロー（たとえば、バッチフローまたは連続フロー）および遠心分離による速度（たとえば、超遠心分離）によって通常分類される。例として、共通連続超遠心分離システムは、空圧式駆動装置または電気駆動装置を使用して、毎分４０，５００回転を超える速度でローターを回転させる。

早期故障を引き起こす、電気モーター、油圧式駆動装置、または空圧式駆動装置への流体の望ましくない漏洩に、いくつかの従来技術の遠心分離システムが遭遇する可能性があることが、本開示によって判断されている。

したがって、従来技術のシステムの前述および他の悪影響のうちの１つまたは複数を克服、緩和、および／または軽減する遠心分離システムに対する必要性が存在することが判断されている。

米国特許第８，１９２，３４３号明細書

流体の漏洩を軽減する非接触シールアセンブリを有する遠心分離システムが提供される。

いくつかの実施形態では、非接触シールアセンブリは、その中に画定された１つまたは複数の毛細管チャネルを有する下部ガードを含む。

他の実施形態では、非接触シールアセンブリは、漏洩フローと反対の方向にガス流を維持する圧力源を含む。

上部ガードおよびスカート付き旋回軸、ならびに上部ガードとスカート付き旋回軸の表面との間にガス流を供給する圧力源を含む非接触シールアセンブリを有する遠心分離システムが提供される。いくつかの実施形態では、非接触シールアセンブリは、上面に画定された１つまたは複数の毛細管チャネルを有する下部ガードをさらに含む。

駆動アセンブリと、非接触シールアセンブリと、タンクアセンブリとを含む遠心分離システムが提供される。駆動アセンブリは、その中に画定されたローター開口を有する上部支圧板によって分離された上部筐体と下部筐体とを有する。下部筐体は、ローター開口と一直線に合わされたローターシャフトを有する、その中に配設された駆動装置を有する。非接触シールアセンブリは、上部ガードとスカート付き旋回軸とを有する。非接触シールアセンブリは、スカート付き旋回軸が上部ガードに接触せずに回転用ローターシャフトに動作可能に結合されるように、ローター開口で上部支圧板に固着され、上部ガードおよびスカート付き旋回軸はラビリンスシールを形成して、上部筐体からローター開口を通り下部筐体内の駆動装置への流体の漏洩を軽減する。タンクアセンブリは、その中に回転可能に収容された遠心ローターを有する。タンクアセンブリは、遠心ローターがスカート付き旋回軸を介して駆動装置によって回転可能に駆動されるように、下部筐体に連結可能である。

いくつかの実施形態では、駆動装置は空圧式駆動装置または電気駆動装置である。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、遠心分離システムは、上部ガードの下面とスカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する圧力源をさらに含むことができる。ガス流は、ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、圧力源は駆動装置から熱を除去するのに十分である。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、圧力源は正または負の圧力源である。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、遠心分離システムは、上部ガードに固着された下部ガードをさらに含むことができ、スカート付き旋回軸は、上部ガードまたは下部ガードに接触せずにそれらの間に回転可能に配置される。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、下部ガードは上面に画定された毛細管チャネルを含み、毛細管チャネルはローター開口から傾斜している。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、スカート付き旋回軸の上面は、下部ガード内の開口の内寸よりも大きい外寸を有する。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、上面はスカート付き旋回軸の中心軸を通る垂直軸に対して角度を有し、その角度は、スカート付き旋回軸に取り込まれた流体が外寸に向かって導かれるのに十分である。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、スカート付き旋回軸は、駆動装置のローターシャフトの先端に摩耗点を形成する。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、スカート付き旋回軸が交換可能であるように、スカート付き旋回軸は非接触シールアセンブリの中に取り外し可能に受けられる。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、遠心分離システムは、上部ガードおよび／またはスカート付き旋回軸のシール面に１つまたは複数の機構をさらに含むことができる。１つまたは複数の機構は、上部筐体からローター開口を通り下部筐体内の駆動装置への流体の漏洩を軽減するのに十分な流体の渦を、非接触シールアセンブリ内に形成する。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、遠心分離システムは、上部ガードの下面とスカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する圧力源をさらに含むことができ、ガス流は、ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、ガス流は、スカート付き旋回軸の回転によって発生する任意の渦および／または圧力差を克服するのに十分である。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、非接触シールアセンブリによって取り込まれ、そこから出る流体が外周に向けられるように、支圧板はローター開口から傾斜している。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、支圧板は、流体がそこを通って駆動アセンブリから排出され得る、外周にある出口ポートをさらに備える。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、遠心分離システムは、上部ガードの下面とスカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する排出ポンプをさらに含むことができる。ガス流は、ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する。排出ポンプはまた、外周にある出口ポートから流体を排出している。

駆動装置と、支圧板と、非接触シールアセンブリと、圧力源とを含む遠心分離システムも提供される。駆動装置はローターシャフトを有する。支圧板は、ローターシャフトと一直線に合わされたローター開口を有する。非接触シールアセンブリはローター開口を封止し、上部ガードとスカート付き旋回軸とを含む。スカート付き旋回軸は、上部ガードに接触せずに、駆動装置による回転用のローターシャフトに連結される。圧力源は、上部ガードの下面とスカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する。ガス流は、ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、圧力源は正または負の圧力源である。

単独の、または前述もしくは後述の実施形態のうちの１つもしくは複数と組み合わせた、他の実施形態では、ガス流は、スカート付き旋回軸の回転によって発生する任意の渦および／または圧力差を克服するのに十分である。

本開示の上述および他の特徴および利点は、以下の発明を実施するための形態、図面、および添付の特許請求の範囲から、当業者によって諒解および理解されよう。

本開示による遠心分離システムの例示的な実施形態の上面透視図。 図１のシステム内の駆動アセンブリの上面透視図。 図２の駆動アセンブリの部分分解図。 本開示による上部支圧板およびシールアセンブリの例示的な実施形態の上面透視図。 上部ガードと、スカート付き旋回軸と、下部ガードとを示す、図４のシールアセンブリの部分分解上面透視図。 図４のシールアセンブリの部分分解下面透視図。 図４のシールアセンブリの断面図。 ガス流を示す、図２の駆動アセンブリの断面図。 シールアセンブリを通るガス流を示す、図２の駆動アセンブリの拡大断面図。 ガス流を示す、図１の遠心分離システムの上面透視図。 スカート付き旋回軸と下部ガードとを示すために上部ガードが取り外された、図４のシールアセンブリの上面透視図 シールアセンブリの上部ガードの例示的な実施形態の下面透視図。 図１２の上部ガードの下面図。 図１２の上部ガードの上面透視図。 シールアセンブリの上部ガードの別の例示的な実施形態の下面透視図。 図１５の上部ガードの下面図。 図１５の上部ガードの上面透視図。 本開示による上部ガードの別の例示的な実施形態の下面図。 本開示による上部ガードの別の例示的な実施形態の下面図。 本開示による上部ガードのさらに別の例示的な実施形態の下面図。 本開示による上部ガードのさらに別の例示的な実施形態の下面図。 本開示による上部ガードの例示的な実施形態の部分断面図。 本開示による上部ガードの別の例示的な実施形態の部分断面図。 本開示による上部ガードのさらに別の例示的な実施形態の部分断面図。 本開示による上部ガードのさらに別の例示的な実施形態の部分断面図。 本開示による上部ガードおよびスカート付き旋回軸の一実施形態の部分断面図。

図面、特に図１を参照すると、本開示による遠心分離システムの例示的な実施形態が示され、全体的に参照番号１０によって参照される。

遠心分離システム１０（以下「システム」）は、基部またはスタンド１２と、遠心タンクアセンブリ１４と、駆動アセンブリ１６と、リフトアセンブリ１８とを含む。いくつかの実施形態では、システム１０は、たとえば、駆動アセンブリ１６、リフトアセンブリ１８、および本明細書に記載されたシステムの他の構成要素と、（たとえば、有線、ワイヤレス、またはそれらの組合せで）電気通信して、オペレータがシステムの様々な動作と作業とを制御することを可能にする、制御インターフェース１９を含むこともできる。制御インターフェース１９は、限定はしないが、オペレータがシステム１０の様々な構成要素を制御することを可能にする、タッチスクリーンなどの任意のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）であり得る。

有利なことに、システム１０は、駆動アセンブリ１６内の流体の漏洩を軽減するように構成された非接触シールアセンブリを含む。

理解しやすいように、システム１０は、本明細書では超遠心分離システムとして記載され、駆動アセンブリ１６は、非接触シールアセンブリが電気駆動装置への漏洩を軽減するように、電気駆動装置として記載される。当然、非接触シールアセンブリが、非接触シールアセンブリに対する必要性を有する任意のタイプのデバイスを有する任意のデバイス内の等しい使用を見出すことが、本開示によって企図される。

下記で本明細書に記載されている場合を除き、基部１２、遠心タンクアセンブリ１４、駆動アセンブリ１６、およびリフトアセンブリ１８は、出願人自身の米国特許第８，１９２，３４３号に開示されたように機能する。リフトアセンブリ１８は、タンクアセンブリ１４に対して駆動アセンブリ１６を移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、リフトアセンブリ１８は、インターフェース１９を介したオペレータの制御下で、タンクアセンブリ１４から駆動アセンブリ１６を持ち上げ、取り外すように構成された２軸リフトである。しかしながら、リフトアセンブリ１８が必要に応じて単軸リフトまたは３軸リフトであることも、本開示によって企図される。

ここで図２と図３とを参照すると、駆動アセンブリ１６がより詳細に記載される。駆動アセンブリ１６は、上部支圧板２４によって分離された上部筐体２０と下部筐体２２とを含む。下部筐体２２は電気駆動装置のローターとステータとを含み、その結果、上部筐体２０内の流体から下部筐体を封止することが望ましい。詳細には、上部筐体２０内の流体が上部支圧板２４内のローター開口２６を通って下部筐体２２に入ることを防止することが望ましい。したがって、駆動アセンブリ１６は非接触シールアセンブリ３０を含み、非接触シールアセンブリ３０は、上部筐体２０からローター開口２６を通り下部筐体２２への流体の漏洩を軽減する。

図２〜図１１を同時に参照して下記により詳細に記載されるように、いくつかの実施形態では、非接触シールアセンブリ３０は、それらの間にラビリンスシールを形成して漏洩を軽減する、上部ガード３２とスカート付き旋回軸３４とを有する。ラビリンスシールは、システム１０の超遠心速度では望ましくない、上部ガード３２とスカート付き旋回軸３４と間の直接の接触および摩耗なしに、シールを越える漏洩を減少させる。

任意の特定の理論によって制限されることを望まずに、「ラビリンスシール」という用語は、上部ガード３２とスカート付き旋回軸３４と間に画定された非常に小さいすきまのシール面またはシール室３６によって形成されたシールを定義するために、本明細書では使用される。このシール面３６は任意の流体用の曲がりくねった経路を画定し、開口２６を通るそのような流体の通過を軽減する。加えて、上部ガード３２、スカート付き旋回軸３４、または両方のシール面上の機構（たとえば、歯、段、らせんなど）が、場合によっては、室３６内に流体の渦を形成して、室に入る任意の液体がその中に陥れられ、排出されることをさらに保証し、かつ／またはこれ以上流体が室に入ることを防止するバリアとして働くことが考えられる。

スカート付き旋回軸３４は、駆動アセンブリ１６の回転シャフトの先端にある摩耗点として機能する。これにより、摩耗または損傷が起きたとき、ユーザがシャフト全体の代わりにスカート付き旋回軸３４を交換することが可能になる。

前述のラビリンスシールと組み合わせたいくつかの実施形態では、または単独の特徴として、システム１０は、漏洩方向と反対の方向に室３６を通るガス流４０を供給して、そのような漏洩を軽減するように構成され得る。存在するとき、この対向ガス流４０は、駆動アセンブリ１６から熱を除去すること（たとえば、冷却）、したがってシステム１０内の製品上の熱を除去すること、または少なくとも熱負荷を軽減することの、追加された利益を提供することもできる。

前述のラビリンスシールおよび強制ガス流４０のうちの１つもしくは両方と組み合わせた、さらに他の実施形態では、または独立した特徴として、非接触シールアセンブリ３０は下部ガード４２を含む。下部ガード４２は、上面４６に画定された１つまたは複数の毛細管チャネル４４を含むことができ、毛細管チャネルは、非接触シールアセンブリを通る可能性がある任意の流体、特に微量の流体を集めることを支援し、その集められた流体を保護されるべき領域、すなわち開口２６から離れるように仕向ける。

組立中に、スカート付き旋回軸３４は、上部ガード３２と下部ガード４２との間に組み立てられ、それらのガードは支圧板２４に密封固着される。たとえば、上部ガード３２および下部ガード４２は、図３〜図４に見られるように、１つまたは複数の締め具５２（３つ図示されている）により、１つまたは複数のＯリング５０（２つ図示されている）とともに支圧板２４に密封固着され得る。

組み立てられると、上部ガード３２および下部ガード４２は支圧板２４に取り付けられ、その結果、それらのガードは駆動アセンブリ１６の動作中、固定された（すなわち、回転しない）ままである。加えて、組み立てられると、スカート付き旋回軸３４は、ガード３２とガード４２との間に回転するように配置されて、スカート付き旋回軸の上面５４と上部ガード３２の下面５６との間にラビリンスシール室３６を画定する。

このようにして、上部ガード３２は、ラビリンスシールの「ステータ」または「固定部」として働き、スカート付き旋回軸３４は、駆動アセンブリ１６に動作可能に結合されて、ラビリンスシールの「ローター」または「可動部」として働く。

図２〜図４に示された実施形態などのいくつかの実施形態では、支圧板２４は、開口２６およびシールアセンブリ３０から傾斜しており、その結果、チャネル４４でシールアセンブリによって取り込まれ、そこから出る流体は、外周６０に向けられる。好ましいことに、支圧板２４は、集められた流体がそこを通って駆動アセンブリ１６から流出または除去され得る、外周６０にある出口ポート６２をさらに含む。

図８〜図１０に示されたように、システム１０は、出口ポート６６と導管６８とを介して上部筐体２０と流体連結されて、室３６を通ってガス流４０を供給する、ポンプ６４を含むことができる。ポンプ６４は、制御インターフェース１９と電気通信して、オペレータがポンプを制御することを可能にすることができる。さらに、ポンプ６４は駆動アセンブリ１６と電気通信することができ、その結果、ポンプは駆動装置の動作に基づいて制御される。ここで、ポンプ６４は、ガス流４０として周囲空気を引き込む真空ポンプとして図示されている。ポンプ６４は、導管６８と、出口ポート６６と、シールアセンブリ３０と、開口２６と、下部筐体２２内の入口ポート７０とを通して空気を引き込む。

簡単に述べると、システム１０は、重力方向に、すなわち上部筐体２０から下部筐体２２に向かう漏洩方向７２を有し、ここで、駆動アセンブリ１６内の電気モーターのステータおよびローターは下部筐体内にある。有利なことに、システム１０は、漏洩方向７２の反対または逆の方向７４にガス流４０を確立する。

出口ポート６６および入口ポート７０は、それぞれ上部筐体２０および下部筐体２２の中にあるものとして例示されているが、ガス流４０が逆方向７４に室３６を通って流れることを可能にする駆動アセンブリ１６内のどこにでもそれらのポートがあることが、本開示によって企図される。

システム１０が、空気の真空（たとえば、負圧）を使用してフロー４０を確立するポンプ６４を有する例として記載されていることも認識されるべきである。当然、システム１０が任意のガスを使用してフロー４０を確立することが、本開示によって企図される。その上、ガスを入口ポート７０から出口ポート６６に向かわせる正の圧力ガス源、または正の圧力源と負の圧力源の組合せを使用して、システム１０がフロー４０を確立することが、本開示によって企図される。

システム１０は、ポンプ６４から収集室に流体を集めているように図示されている。いくつかの実施形態では、システム１０は、漏洩を検出するために、導管６８、収集室、および／またはシールアセンブリ３０もしくは駆動アセンブリ１６内のどこかにセンサ（図示せず）を含むことができる。たとえば、システム１０は、収集室内に容積センサを含むことができ、その結果、ある容積の流体が検出されると、システムは、システムチェックまたは他の是正措置を実施するように、ユーザへのアラームを発生させることができる。他の例では、システム１０は、導管６８内に流量センサを含むことができ、その結果、ある流量の流体が検出され、故障を示すと、システムは、システムチェックまたは他の是正措置を実施するように、ユーザへのアラームを発生させることができる。

加えて、ガス流４０は、駆動アセンブリ１６から熱を除去すること（たとえば、冷却）、したがってシステム１０内の製品上の熱を除去すること、または少なくとも熱負荷を軽減することの、追加された利益を提供することもできる。

いくつかの実施形態では、システム１０は、１平方インチ当たり５ポンド（ｐｓｉ）未満などの低圧システム、および毎分６５０ミリリットル（ｍＬＰＭ）超などの高質量空気流として働く。当然、システム１０が任意の望ましい圧力または流量でガス流４０を供給することが、本開示によって企図される。

いくつかの実施形態では、システム１０は、遠心分離システム１０の回転速度に応じて、様々なレベルでガス流４０を確立するように構成される。簡潔にするために、システム１０は、２つのみの異なるレベルで、すなわち高速および低速でガス流４０を確立するように、下記で本明細書に記載される。当然、システム１０が、増分ごとに、または連続して、駆動アセンブリ１６の速度に従ってポンプ６４を可変制御することが、本開示によって企図される。

駆動アセンブリ１６の低速で、システム１０は、空気流４０が発生しないようにポンプ６４を制御する。むしろ低速の間に、シールアセンブリ３０は、図７、図９、および図１１に示されたように、スカート付き旋回軸３４および下部ガード４２の勾配および径方向の寸法に依存して、上部筐体２０から漏洩する液体を開口２６から離れて放射状に外側に導く。

スカート付き旋回軸３４は、スカート８０に画定された上面５４を有し、スカート８０は、下部ガード４２（図７）内の開口の内寸よりも大きい外寸を有する。加えて、スカート８０は、上面５４がスカート付き旋回軸３４の中心軸を通る垂直軸８４に対して角度８２を有するように構成される。角度８２は、スカート８０に取り込まれた流体がスカートの外周８４に向かって導かれるように、９０度よりも小さいことが好ましい。

このようにして、駆動アセンブリ１６、したがってスカート付き旋回軸３４が低速で回転するようにシステム１０が制御されるとき、取り込まれた流体に付与された自然の重力および任意の遠心力により、シールアセンブリ３０を通って漏洩する流体が、スカート８０上に取り込まれ、外周８４に向かって放射状に外側に導かれる。その上、スカート８０の外周８４から滴る任意の流体は、下部ガード４２で受けられる。

下部ガード４２に集められた流体を開口２６から離れるように導くことをさらに支援するために、下部ガードも開口からその外周８６に向かって傾斜している。その上、かつ上述されたように、下部ガード４２は、上面４６に画定された毛細管チャネル４４を含み、毛細管チャネル４４は、任意の流体を集め、その集められた流体を外周８６に向かわせ、開口８８でチャネルから出すことを支援する。

さらに、開口２６および下部ガード４２は、駆動アセンブリ１６内のモーターの回転によって発生する空気流が、スカート８０の下のスペース９０の中に上向きに流れることを可能にするように構成される。図１１に示されたように、この空気流は、スカートの湾曲した下面９２に移動し外側に向けられ、その結果、スカートの外周８４から落ちる任意の流体は、スカートの外周から放射状に外側に押し出される。

さらに、上部ガード３２の下面５６に対するスカート付き旋回軸３４の上面５４の回転は、低速であっても、室３６内の渦および／または圧力差を発生させて、スカート８０への流体の漏洩を軽減すると考えられる。

このように低速で、シールアセンブリ３０は、流体が室に入るか、または室をバイパスすることを軽減する、室３６内のラビリンスシールを形成する。次いで、シールアセンブリ３０は、スカート８０の上面５４の勾配とモーターからの空気流とに起因して、室３６をバイパスする流体を、スカートの外周８４から離れて放射状に外側に導くようにさらに構成される。最後に、シールアセンブリ３０は、チャネル４４と下部ガード４２の勾配とに起因して、スカート８０の外周８４から離れて落ちる流体を、下部ガードの外周８６に向かって放射状に外側に、出口８８を出て、次いで上部支圧板２４に導くようにさらに構成される。さらに、支圧板２４も開口２６およびシールアセンブリ３０から傾斜しており、その結果、チャネル４４でシールアセンブリによって取り込まれ、そこから出る流体は、外周６０に向けられ、出口６６で駆動アセンブリ１６から排出または除去される。

要するに、システム１０は、ポンプ６４がガス流４０を発生させるように制御されていないとき、室３６内にシールアセンブリ３０によって発生する渦および／または圧力差、ならびに下部筐体２２内のモーターからの空気圧によって支援されて、開口２６を通る流体の漏洩を軽減する３方向カスケード構成を、駆動アセンブリ１６が提供するように構成される。

しかしながら、システム１０はまた、必要に応じて、ポンプ６４を制御してガス流４０を発生させるように構成される。

たとえば、システム１０は、オペレータが必要に応じてポンプ６４を選択的にオンオフすることができるように構成され得る。

代替として、システム１０は、駆動アセンブリ１６が毎分１０，０００回転（ＲＰＭ）超などの高速で回転するとき、システムがポンプ６４を制御してガス流４０を発生させるように構成され得る。

他の実施形態では、システム１０は、図８に示されたように流体冷却システム９４を含むことができ、流体冷却システム９４は、出願人の米国特許第８，１９２，３４３号に記載されたように、駆動アセンブリ１６を冷却する。冷却システム９４は、第１の導管９６を介して上部筐体２０に冷却剤をポンピングし、第２の導管９８を介して冷却剤を戻す。このようにして、冷却システム９４は、既知の方式で上部筐体２０内の構成要素を冷却するように構成される。冷却システム９４は、制御インターフェース１９と電気通信することができる。こうして、システム１０は、冷却システム９４の活動状態に基づいてポンプ６４を制御してガス流４０を発生させるように、すなわち、上部筐体２０内の活動状態にある冷却システムの中に漏洩の危険が存在するときガス流を供給するように構成され得る。

ガス流４０は、上面５４および下面５６の回転によりラビリンスシール室３６で発生する任意の渦および／または圧力差を克服し、空気流が室を通るようにさせるのに十分である。こうして、ガス流４０は、任意の流体が室３６を移動することを軽減するのに十分であると考えられる。

任意の特定の理論によって制限されることを望まずに、高速でのラビリンス室３６内の圧力差および／または渦は、十分に安定または不安定のどちらかになり、その結果、流体のフローパターン内に特定の空隙が現れると考えられる。これらの特定の空隙により、漏洩がシールアセンブリ３０を通ることが可能になり得る。しかしながら、対向ガス流４０がこれらの高速で室３６を通るフローを供給するので、ガス流４０は、室の中に入り、かつ／またはそこを通る流体の漏洩を軽減するために、室内の流体フローパターン内の空隙を克服、修正、または少なくとも充填すると考えられる。

上部ガード３２および下部ガード４２は、限定はしないが、スカート付き旋回軸３４との偶発的な接触が起きた場合、モーターの動作を妨害せずにガードおよび／または旋回軸が摩耗するように、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）または他の何らかのポリマー素材などの任意の望ましい素材から製造され得る。

ここで図１２〜図２５を参照すると、望ましいラビリンスシールの渦および／または圧力差を発生させるのに十分な、上部ガード３２に存在する機構の様々な例示的な実施形態が示される。図１２〜図１４は、下面５６内の複数の円柱状の切込みを示す。図１５〜図１７は、下面５６内のらせん状の切込みを示す。

図１８は下面５６の一連の線形スポーク様機構を示し、図１９は下面の一連の非線形スポーク様機構を示す。図２０は下面５６の一連の非ランダム機構を示し、図２１は下面の一連のランダム機構を示す。図１８〜図２１の実施形態では、機構は、下面５６に切込みまたはくぼみを作られ得るか、下面から突出することができるか、またはそれらの組合せであり得る。

図２２は、下面５６に切り込まれた多角形の歯のパターンを示す。図２３は下面５６に切り込まれた波状または湾曲した歯の定型パターンを示し、図２４は下面に切り込まれた波状または湾曲した歯の非定型パターンを示す。図２５は平面または平坦の下面５６を示す。

室３６内に渦および／または圧力差を発生させる、上部ガード３２の下面５６に存在する機構を有する例を用いて、シールアセンブリ３０が上述されたことを認識されたい。当然、これらの機構がスカート付き旋回軸３４の上面５４に存在することが、本開示によって企図される。その上、図２６に示されたように、これらの機構が下面５６と上面５４の両方に存在することが、本開示によって企図される。

スカート付き旋回軸３４の上面５４に機構が存在する実施形態では、上面上の任意の流体を外周８４に向かって導くために、それらの機構が、下部ガード４２のチャネル４４と同様の、それらの中に画定された放射状のチャネル（図示せず）を有することが好ましい。

「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上部」、「下部」、および同様の用語は、様々な要素を修飾するために本明細書で使用されることも留意されたい。これらの修飾語は、特に指定がない限り、修飾された要素に対する空間的、逐次的または階層的な順序を暗示するものではない。

本開示は、１つまたは複数の例示的な実施形態を参照して記載されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の要素に対して様々な変更が行われ得るし、均等物が交換され得ることは、当業者によって理解されよう。加えて、本開示の教示に対して特定の状況または材料を適用するために、多くの修正が行われ得る。したがって、本開示は、企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではない。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ その中に画定されたローター開口を有する上部支圧板によって分離された上部筐体と下部筐体とを有する駆動アセンブリであって、前記ローター開口と一直線に合わされたローターシャフトを有する、その中に配設された駆動装置を前記下部筐体が有する、駆動アセンブリと、
上部ガードとスカート付き旋回軸とを有する非接触シールアセンブリであって、前記スカート付き旋回軸が前記上部ガードに接触せずに回転用の前記ローターシャフトに動作可能に結合されるように、前記非接触シールアセンブリが前記ローター開口で前記上部支圧板に固着され、前記上部ガードおよび前記スカート付き旋回軸がラビリンスシールを形成して、前記上部筐体から前記ローター開口を通り前記下部筐体内の前記駆動装置への流体の漏洩を軽減する、非接触シールアセンブリと、
その中に回転可能に収容された遠心ローターを有するタンクアセンブリであって、前記遠心ローターが前記スカート付き旋回軸を介して前記駆動装置によって回転可能に駆動されるように、前記タンクアセンブリが前記下部筐体に連結可能である、タンクアセンブリと、
を備える、遠心分離システム。
［２］ 前記駆動装置が空圧式駆動装置または電気駆動装置である、［１］に記載の遠心分離システム。
［３］ 前記上部ガードの下面と前記スカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する圧力源をさらに備え、前記ガス流が前記ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する、［１］に記載の遠心分離システム。
［４］ 前記圧力源が前記駆動装置から熱を除去するのに十分である、［３］に記載の遠心分離システム。
［５］ 前記圧力源が正または負の圧力源である、［３］に記載の遠心分離システム。
［６］ 前記上部ガードに固着された下部ガードをさらに備え、前記スカート付き旋回軸が前記上部ガードまたは前記下部ガードに接触せずにそれらの間に回転可能に配置された、［１］に記載の遠心分離システム。
［７］ 前記下部ガードが上面に画定された毛細管チャネルを備え、前記毛細管チャネルが前記ローター開口から傾斜している、［６］に記載の遠心分離システム。
［８］ 前記スカート付き旋回軸の前記上面が、前記下部ガード内の開口の内寸よりも大きい外寸を有する、［６］に記載の遠心分離システム。
［９］ 前記スカート付き旋回軸が、前記駆動装置の前記ローターシャフトの先端に摩耗点を形成する、［１］に記載の遠心分離システム。
［１０］ 前記スカート付き旋回軸が交換可能であるように、前記スカート付き旋回軸が、前記非接触シールアセンブリの中に取り外し可能に受けられる、［１］に記載の遠心分離システム。
［１１］ 前記上部ガードおよび／またはスカート付き旋回軸のシール面に１つまたは複数の機構をさらに備え、前記１つまたは複数の機構が、前記上部筐体から前記ローター開口を通り前記下部筐体内の前記駆動装置への前記流体の漏洩を軽減するのに十分な流体の渦を、前記非接触シールアセンブリ内に形成する、［１］に記載の遠心分離システム。
［１２］ 前記上部ガードの下面と前記スカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する圧力源をさらに備え、前記ガス流が前記ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する、［１１］に記載の遠心分離システム。
［１３］ 前記ガス流が、前記スカート付き旋回軸の前記回転によって発生する任意の渦および／または圧力差を克服するのに十分である、［１２］に記載の遠心分離システム。
［１４］ 前記非接触シールアセンブリによって取り込まれ、そこから出る流体が外周に向けられるように、前記支圧板が前記ローター開口から傾斜しており、流体がそこを通って前記駆動アセンブリから排出され得る、前記外周にある出口ポートを前記支圧板が有する、［１］に記載の遠心分離システム。
［１５］ 排出ポンプをさらに備え、前記排出ポンプが、前記上部ガードの下面と前記スカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給し、前記ガス流が前記ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有し、前記排出ポンプが、前記外周にある前記出口ポートから流体を排出する、［１４］に記載の遠心分離システム。

Claims (15)

1. 上部支圧板の中に画定されたローター開口を有する前記上部支圧板によって分離された上部筐体と下部筐体とを有する駆動アセンブリであって、前記下部筐体が、前記ローター開口と一直線に合わされたローターシャフトを有する駆動装置を前記下部筐体の中に有する、駆動アセンブリと、
   上部ガードとスカート付き旋回軸とを有する非接触シールアセンブリであって、前記スカート付き旋回軸が前記上部ガードに接触せずに、前記ローターシャフトによる回転のための前記ローターシャフトに動作可能に結合されるように、そして、前記上部ガードおよび前記スカート付き旋回軸がラビリンスシールを形成して、前記上部筐体から前記ローター開口を通り前記下部筐体内の前記駆動装置への流体の漏洩を軽減するように、前記非接触シールアセンブリが前記ローター開口で前記上部支圧板に固着される、非接触シールアセンブリと、
   その中に回転可能に収容された遠心ローターを有するタンクアセンブリであって、前記遠心ローターが前記スカート付き旋回軸を介して前記駆動装置の前記ローターシャフトによって回転可能に駆動されるように、前記タンクアセンブリが前記下部筐体に連結可能である、タンクアセンブリと、
   を備える、遠心分離システム。
2. 前記駆動装置が空圧式駆動装置または電気駆動装置である、請求項１に記載の遠心分離システム。
3. 前記上部ガードの下面と前記スカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する圧力源をさらに備え、前記ガス流が前記ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する、請求項１に記載の遠心分離システム。
4. 前記圧力源が前記駆動装置から熱を除去するのに十分である、請求項３に記載の遠心分離システム。
5. 前記圧力源が正または負の圧力源である、請求項３に記載の遠心分離システム。
6. 前記上部ガードに固着された下部ガードをさらに備え、前記スカート付き旋回軸が前記上部ガードまたは前記下部ガードに接触せずにそれらの間に回転可能に配置された、請求項１に記載の遠心分離システム。
7. 前記下部ガードが上面に画定された毛細管チャネルを備え、前記毛細管チャネルが前記ローター開口から傾斜している、請求項６に記載の遠心分離システム。
8. 前記スカート付き旋回軸の上面が、前記下部ガード内の開口の内寸よりも大きい外寸を有する、請求項６に記載の遠心分離システム。
9. 前記スカート付き旋回軸が、前記駆動装置の前記ローターシャフトの先端に摩耗点を形成する、請求項１に記載の遠心分離システム。
10. 前記スカート付き旋回軸が交換可能であるように、前記スカート付き旋回軸が、前記非接触シールアセンブリの中に取り外し可能に受けられる、請求項１に記載の遠心分離システム。
11. 前記上部ガードおよび／またはスカート付き旋回軸のシール面に１つまたは複数の機構をさらに備え、前記１つまたは複数の機構が、前記上部筐体から前記ローター開口を通り前記下部筐体内の前記駆動装置への前記流体の漏洩を軽減するのに十分な流体の渦を、前記非接触シールアセンブリ内に形成する、請求項１に記載の遠心分離システム。
12. 前記上部ガードの下面と前記スカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給する圧力源をさらに備え、前記ガス流が前記ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有する、請求項１１に記載の遠心分離システム。
13. 前記ガス流が、前記スカート付き旋回軸の回転によって発生する任意の渦および／または圧力差を克服するのに十分である、請求項１２に記載の遠心分離システム。
14. 前記非接触シールアセンブリによって取り込まれ、そこから出る流体が外周に向けられるように、前記上部支圧板が前記ローター開口から傾斜しており、流体がそこを通って前記駆動アセンブリから排出され得る、前記外周にある出口ポートを前記上部支圧板が有する、請求項１に記載の遠心分離システム。
15. 排出ポンプをさらに備え、前記排出ポンプが、前記上部ガードの下面と前記スカート付き旋回軸の上面との間にガス流を供給し、前記ガス流が前記ローター開口を通る流体漏洩方向と反対の方向を有し、前記排出ポンプが、前記外周にある前記出口ポートから流体を排出する、請求項１４に記載の遠心分離システム。

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