JPH01130746A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体混合物から２つの成分を分離するための
遠心分離機に関する。

［従来の技術］ この遠心分離機は、中央入口室と液体混合物の入口と液
体混合物から分離された液体成分のための少なくとも１
つの出口を有する分離室とを形成するロータ本体と、こ
のロータ本体と同軸に分離室内に設けられ、その基底部
分が分離室の一方の端部方向に、その上端部分が分離室
の他の端部方向に向くように計画された１組の円錐分離
円板と、円錐分離円板とロータ本体の一部分との間に入
口通路の境界を画するように設けられ、この入口通路は
中央人口室を分離室にその端部において連結し、分離室
の他の端部方向に分離円板の基底部分が向くようになっ
ている仕切り部材とよりなる。

この種の遠心分離機は例えばスウェーデン特許ＮＯ，１
９，６６６１９０４に示されている。この種の遠心分離
機が製造され使用されたかどうかについては不明である
。年月が移り変りそれから後、この種の遠心分離機の分
離室の入口は分離室の端部に位置するようになり、分離
円板はその基底部分をこの端部方向に向けるようになっ
た。この種の従来の遠心分離機は例えば米国特許３．９
８６．６６３に示されている。

混合物が分離室の端部に導入され、その端部方向に分離
円板の上端部分が向っている遠心分離機の主たる長所は
、混合物が分離室に入る前に前記入口通路内で生起する
予備分離の結果が最大限に利用できることである。すな
わち、混合物の比較的重い成分の部分例えば固体などは
、混合物が中央入口室と分離室の入口の間を延びる前記
入口通路を通過する間に分離することができる。

供給混合物の入口通路において分離された比較的重い成
分は、入口通路の外壁に沿って直接すべりこみ、分離円
板の半径方向外方の分離室の最も外側の部分に、分離室
に流入する時混合物の他の部分によって妨げられあるい
は妨げることなく流入する。

［発明が解決しようとする課題］ 液体混合物が入口通路を通って分離室の端部において導
入され、分離円板がその基底部分を分離室の端部方向に
向ける（例えば、米国特許３、９８６．６６３参照）従
来の遠心分離機においては、入口通路において分離され
た混合体の比較的重い成分は、分離室に入る混合物のそ
の他の流れと交差することを余儀なくされる。これは丁
度円錐分離円板の場合と同じく、入口通路が回転軸に対
して傾斜しているという事の結果である。この結果入口
通路における予備分離の結果は全面的にあるいは部分的
に損なわれる。この交差する流れの望ましくない効果は
、入口通路に最も接近して位置する分離円板の外側の縁
部において、混合物がそっくりそのまシ分離室の導入さ
れるとき最大となる。

１９０４年に既に知られていた設計法が一般に受は入れ
られなかった考えられる可能な理由は、流入する液体混
合物と分離室から流出する分離された液体成分の交差す
る流れを分離機のロータにおいてシールすることが実際
的に困難であったことによるものと考えられる。既知の
設計法において前述の仕切り部材はロータ本体の中央コ
ラムに対して軸方向に可動であり、仕切り部材はロータ
の運転中その内側縁部によってこの中央コラムを半径方
向にシールしなければならない。仕切り部材の内側縁部
、およびそれに基くシールする場所は分離した液体成分
の分離室からの出口に非常に接近している。分離室にお
いて分離したスラッジを除去するために分離機のロータ
を取り外すときは、仕切り部材はいつでも中央コラムか
ら分離しなければならないので、中央コラムと仕切り部
材との間のシールについては困難さが起る可能性がある
。流入する混合物から流出する分離した液への漏洩は勿
論分離成績を台なしにする。

本発明の目的は、混合物をローターに導入するための前
述の特許明細書の原理に基き、前述のシールの問題点を
解決する簡単な実際に利用し得る方法に基く設計の遠心
分離機を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ この目的は最初に定義した種類の遠心分離機において次
のようにして達成される。すなわち本発明は、仕切り部
材がいくつかの貫通穴を有し、前記ロータ本体の一部分
は前記貫通穴に対応する貫通穴を有し、さらに管状部材
がロータ本体のみならず仕切り部材とも各貫通穴のまわ
りに連結されており、それによって密閉された出口管路
が分離室から形成され、この管路の方向は中央入口室と
分離室の入口との間の入口通路の方向と交差するように
なっているものである。

このように設計された遠心分離機のロータが前述の種類
の中央コラムとこの中央コラムと仕切り部材との間のシ
ール手段とを有するなら、このようなシール手段には１
９０４年に既知であった対応するシール手段に対するよ
り基本的にゆるやかな要求がなされるであろう。このこ
とは、本発明により、分離された液体成分の分離室出口
を仕切り部材の内方縁部の近くに置く必要がなくなり、
半径方向および軸方向ともにそこから安全な距離に置く
ことができるようになったという事実のおかげである。

仕切り部材は分離円板の半径方向内側に位置し数個の分
離円板をよぎって軸方向に伸びる部分が形成された中心
スリーブを有するのが望ましく、それによってシール位
置は分離室の出口から大きい距離をとって配置すること
ができる。もしこのような設計においてシール位置を通
って混合物の小さい漏洩が起ったとしても、このような
漏洩混合物はそれが分離室の出口に到達する前にその中
に懸濁している粒子をなくするための充分な遠心分離作
用をうける時間を持つことができる。

しかしながら、本発明は仕切り部材が中央コラムを半径
方向にシールしている分離機ロータに限定されるもので
はない。ロータの中央入口室は仕切り部材の一方の側に
、分離室はその他の側に位置することができるので、仕
切り部材は混合物が分離室へ流れる途中に混合物が流通
するのを許す中央の開口を有する必要はない。この種の
設計は、ロータ本体がその周辺において軸方向に保持さ
れる２つの主要部分からなるときに適当である。

ロータ本体の２つの主要部分が周辺においであるいは中
央コラムを通じて相互に連結されているかどうかとは無
関係に、仕切り部材は管状部材によって前記ロータ本体
の一部分に確実に連結されるのが望ましく、それによっ
て、ロータ本体の１つの主要部分がロータ本体の分解に
関連してその他の部分と切り離されるとき、例えば洗浄
に関連して、仕切り部材は１つの主要部分と共に外すこ
とが可能となる。

本発明の好適な実施例において、この管状部材は仕切り
部材かあるいはロータ本体と一体に形成されている。仕
切り部材およびロータ本体の少なくとも１つはプラスチ
ック製であるのが望ましく、それによって液密のいわゆ
るスナップ止め連結が管状部材のまわりのロータ部分の
間に容易に形成される。

本発明によって提案された設計によって小型の遠心分離
機を非常に低価格で生産することが可能となる。

［実施例］ 次に本発明の実施例を図面によりさらに詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の遠心分離機を示し、これら
遠心分離機は、ロータ１、ロータを支える縦の駆動軸２
、駆動軸の係合する駆動装置３、駆動装置３用の下部ハ
ウジング４およびロータ、用の上部ハウジング５を有す
る。

上部ハウジング５は、異なる密度を有しその中に懸濁し
ている粒子を有する２つの液体の混合物の入口管６を形
成している。ハウジング５はさらに、分離された比較的
軽い液体を受入れる出口８を有する受入れ室７と、分離
された比較的軽い液体を受入れる出口１０を有する受入
れ室９を形成している。

ロータ１は２つのロータ部分１１．１２からなり、お互
いに押されて軸方向に保持され、分離室１３をとり囲ん
でいる。分離室１３の底部を形成し、駆動軸２と連結さ
れているロータ部分１１は中央コラム１４を有し、その
上部は環状のロック部材１５によってロータ部分１２を
保持している。ロータ部分１２は実質的に円筒形の周辺
壁と実質的にロータの円錐上端壁とを形成する。

入口管６の狭い端部はロック部材１５を通って中央コラ
ム１４の管状の上の部分の中に形成された中央入口室１
６の中に軸方向に伸びている。中央コラム１４のこの管
状部分はそれをとりまく壁にいくつかの開孔１７を有す
る。ロック部材１５は入口室１６の上部環状端部壁を形
成している。

中央コラム１４のまわりに、スリーブ形成部分１８と円
錐部分１９とを有する仕切り部材が配置されている。ス
リーブ形成部分１８は中央コラム１４の前記開口１７下
方を取り巻いている。環状のガラケラトがスリーブ形成
部分１８と中央コラム１４の間をシールしている。円錐
部分１９はロータの上部端部壁と接している。円錐部分
１９の変形方向の凹部は、円錐部分１９とロータの端部
壁との間に開口１７を分離室１３に連結するいくつかの
通路２０を形成する。

一組の円錐台状分離円板２１が円錐部分１９と分離室１
３の下部ロータ部分１１との間にロータ軸と同軸に配置
される。分離円板２１の外側縁は円錐部分１９の外側縁
と基本的に同じ半径方向のレベルに位置している。分離
円板２１の内側縁はスリーブ形成部分１８の外側から半
径方向の少し離れて位置し、それによって中央の空間が
分離室１３内の分離円板２１の半径方向内側に形成され
る。この空間は、スリーブ形成部分１８によって支えら
れた半径方向および軸方向に延びる翼によって軸方向に
、平行な通路に分割されている。

円錐部分１９はいくつかの、例えば３個の、軸方向の貫
通通路２２を有し、その上面に同じ数の管状部材２３を
保持しており、その内部は貫通通路２２と同通している
。ロータ部分１２は同数の軸方向貫通通路２４を有する
けれども、これらの貫通通路は、それらが管状部材２３
を通じてそれぞれの貫通通路２２と同通するように位置
している。環状のガスケットが、管状部材２３とロータ
部分１２の間をシールするためにお互いに同通している
通路のまわりに設けられている。

ロータ部分１２の上に環状部材２５が配備されており、
これはロータ部分１２と共に室２６を形成し、この中に
通路２４はロータ部分１２を通って開口している。室２
６は１あるいは数個の周辺の出口２７を有している。

分離室１３の下方部分には環状部材２８が置かれており
、それはロータ部分１１を半径方向内側にかつ軸方向下
方にシールしており、さらに半径方向外側に分離円板２
１よりかなり長く延びている。環状部材２８はその下側
にいくつかの半径方向溝を有し、そ・れらは分離室１３
とロータ部分１１の等しい数の中央半径方向通路３０の
間を延びる通路２９を形成している。この半径方向通路
３０はいくつかの軸方向通路３１と同道し、その中に管
３２が挿入されている。

管３２は、分離円板２１に一列に設けられた穴を通り、
さらに前に述べた円錐部分１９を穴、ロータ部分１２の
穴および環状部材２５の穴の中を延びている。前記穴お
よびロータ部分１２と円錐部分１９と環状部材２５の両
方との間の管２３のまわりにはシールガスケットが取り
付けられている。

通路２９ないし３１を通って分離室１３と同道する管３
２の内部は、環状部材２５の半径方向内側に開いた溝３
３の中に開いている。溝３３の上部縁はオーバーフロー
出口３４を形成している。

各通路３０の半径方向に最も内側の部分からドレーン通
路３５がロータ部分１１を貫通してロータの外側に延び
ている。遮蔽部材３６が駆動軸２に取り付けられ、ドレ
ーン通路３５を通ってロータを離れた液体が駆動装置用
のハウジング４内に流れ落ちるのを防ぐように作られて
いる。ロータハウジング５にはこのような液体のための
別の出口３７が設けられている。

第２図は円錐部分１９を有する仕切り部材を上から見た
図である。前に述べた３つの管状部材２３は別として、
別の３つの管状部材３８が示されており、その開口を通
じて管３２（第１図）を挿入するように意図されている
。第２図によって最も明瞭にわかるように、管状部材３
８は管状部材２３より大きい半径の上に位置している。

半径方向および軸方向に延びる円錐部分１９の上側の隆
起リブ３９はそれらの間に前に述べた凹部を形成し、こ
れらの凹部はロータ部分１２と共に第１図の入口通路２
０を形成している。

円錐部分１９はその周辺に数個のへこみ４ｏを有してお
り、それらの機能については後で述べる。このへこみ４
０に軸方向に一直線に並んで、対応するへこみが分離室
１３のすべての分離円板２１に設けられている。

第３図は、円錐部分１９ａ　、スリーブ形成部分１８ａ
および管状部材２３ａ、　３８ａを有するいくつか変形
された仕切り部材の断面を示す。第３図に示す仕切り部
材は全体をプラスチックで造ることを意図したものであ
り、図によってわかるように、管状部材２３ａ、　３８
ａはこれらとロータ部分１２とを確実に結合することが
可能となるように形成されている。小さい外部環状端部
フランジ４３．４４をそれぞれ有するスリーブを形成す
るノズル４１゜４２は、そのために意図されたロータ部
分１２の穴に弾性的に挿入されるように寸法を決められ
ている。

第４図は第３図による仕切り部材を有する第１図による
ロータの上の部分を示す。管状部材２３８゜３８ａはロ
ータ部分１２ａの貫通した通路の中に挿入される。これ
らの通路の壁には環状端部フランジ４３．４４　（第３
図）と結び付く環状の溝が設けられている。仕切り部材
はこのようにしてロータ部分１２ａと、いわゆるスナッ
プ止め連結によって結合される。

いわゆるスナップ止め連結はロータ部分１２ａと管状部
材２５ａとの間にも現われる。後者は内側の環状フラン
ジ４５を有し、これはロータ部分１２ａの外部溝と係合
する。

固定された端部壁の代りに、管状部材２５ａは取り外し
可能な、すなわち取り替え可能な環状端部壁４６を有し
、その内側縁は第１図のオーバーフロー出口３４に相等
する出口オーバーフローを形成する。また端部壁４６は
管状部材２５ａの位置に、いわゆるスナップ止め連結に
よって保持されている。

第１図の遠心分離機は、ロータ１が駆動装置３によって
回転した後、次のような方法で運転するように計画され
ている。

管６を通って異なる密度を有し固体粒子が懸濁している
２つの液体の混合物は中央入口室１６に供給される。こ
の混合物はあらに開口１７と通路２０を通って分離室１
３に流入する。主として、円錐部分１９のへこみ４０と
分離円板２１の相当するへこみを通って、混合物は分離
円板の間に分配される。　　゛ 供給された混合物の３つの成分の予備分離は既に通路２
０において起る。懸濁している固体の大部分と液体の重
い部分はロータ部分１２に沿って分離室１３の側壁に移
動し、液体混合物の後続の流れを妨害することなく分離
室に流入する。固体が残っている可能性のある液体混合
物は分離円板２１の間に分配される。分離円板の間で密
度の異る２つの液体は分離され、最も軽い液は半径内側
方向に流れ通路２２．２４を通って室２６に導入され、
−力量も重い液は半径外側方向に流れる。

分離円板２１の外側では後者の液は軸方向下向きに分離
室中を流れ、そこから通路２９を通って流れさらに通路
３０．３１を通り、管３２によって環状溝３３に導かれ
る。

分離された重い液体はオーバーフロー出口３４を越えて
排出されるが、他方分離された軽い液体は室２６の出口
２７を流出する。出口２７は、通常の運転において、室
２６がほんの部分的に液で満される程度の大きさになっ
ている。このことは管状部材２３と管路２２，２４の半
径方向外側の壁が、分離された軽い液体の分離室１３か
らのオーバーフロー出口を形成していることを意味する
。分離室の２つの分離された液体の間に運転中に形成さ
れる動的境界面の位置は、分離室と２つの前記オーバー
フロー出口の位置によって決まる。この動的境界面の位
置は環状部材２５を、そのオーバーフロー出口３４が異
なった半径方向レベルに位置する他の環状部材と取り換
えることによって変更することができる。もちろん別の
方法として、交換可能ないわゆる“重力円板“（ｇｒａ
ｖｉｔｙ　ｄｉｓｃ）を室２６および溝３３のいずれか
に使用することも可能である。

もし望るならば、分離円板２１と円錐部分１９を軸方向
に貫いて延びる従来の分配通路をロータ軸からどのよう
な望ましい距離にでも配置することができる。

必要に応じて分離室の底部の環状部材２８は、より長い
あるいはより短い半径方向の広がりを有する別の部材に
取り換えることが可能である。

分離された固体を分離室から取除くためには、ロック部
材１５を取除き、ロータ部分１１と１２を分離しなけれ
ばならない。

運転中は通路２２と２４は分離室１３からのオーバーフ
ロー出口として作用するので、自由液体表面は分離室の
スリーブ形成部分１８の半径方向外側の中央コラム１４
のまわりに形成される。

従って中央コラム１４とスリーブ形成部分１８の間のガ
スケットを通って、入口室１６から分離室１３へ向う漏
洩が起りつる。スリーブ形成部分１８の下方の部分は、
分離された軽い液体のオーバーフロー出口２４からかな
りの軸方向距離を置いて位置するので、このような起り
得る少量の漏洩はロータ内での分離に影響を与えない。

本発明の好適な実施例において、部材１１゜１２および
３２は金属製であるが、−力部材１８．１９．２５およ
び２８はプラスチック製である。管材２３．３８とロー
タ部分１２の間に置かれているガスケットのような別個
のシール部材の代りに、プラスチック製の管材２３と３
８はそれ自身がシールの役目を果すことができる。この
ことは確実な結合、すなわちいわゆるスナップ止め連結
、がこれら部材とロータ部分１２（第４図）の間に得ら
れるようにこれらの問題の部材を形成することによって
達成されることが好ましい。この結果、管材２３．３８
およびロータ部分１２の間の重要なシールがロータが分
解されるたびごとに壊されねばならないことが避けられ
、別な云い方をすれば、シール機能は安全であり摩耗や
損傷によって危険にさらされることはないということで
ある。さらに、ロータの分解およびすえつけは、ロータ
がより少ない部品によって構成されるということによっ
て単純化された。最上部の環状部材２５でさえも、これ
とロータ部分１２（第４図）との間に確実な結合が得ら
れるように形成することができる。

管３２はロータ部分１１に固定するのが好ましい。そう
することによって、ロータ部分１２を取り外すとき分離
円板２１の位置が変らないようにこれらの管によって保
持することができる。このように管３２は分離円板２１
のガイド手段として作用し、ロータが回転しているとき
分離円板が互いに相対的に回転するのを防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例の遠心分離機を示し、
第２図は第１図の遠心分離機の部品の詳細を上から見た
平面図、第３図は第１図および第２図を少し変更した部
品詳細の縦断面図、第４図は第１図の遠心分離機の部品
の変更した実施例を示す部分断面図である。 １　　ロータ、 ２　　駆動軸、 ３　　駆動装置、 ４　　下部ハウジング、 ５　　上部ハウジング、 ６　　人口管、 ７．９　　受入れ室、 ８．１０．３７　　　出口、 １１．１２　　　ロータ部分、 １３　　分離室、 １４　　中央コラム、 １５　　ロック部材、 １６　　中央入口室、 １７　　開口、 １８．１８ａ　　　スリーブ形成部分、１９．１９ａ　
　　円錐部分、 ２０　　人口通路、 ２１　　分離円板、 ２２．２４　　　貫通穴、 ２３．３８，３８ａ　　　管状部材、 ２５．２８　　　環状部材、 ２６　　室、 ２９　　通路、 ３０　　中央半径方向通路、 ３１　　軸方向通路、 ３２　　案内部材、 ３３　　溝、 ３４　　オーバーフロー出口、 ３５　　ドレーン通路、 ３９．３９ａ　　　隆起リブ、 ４０　　へこみ、 ４１．４２　　　ノズル、 ４３．４４　　　環状端フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中央入口室（１６）と液体混合物の入口と液体混合
   物から分離された液体成分のための少なくとも１つの出
   口を有する分離室（１３）とを形成するロータ本体と、 このロータ本体と同軸に分離室（１３）内に設けられ、
   その基底部分が分離室の一方の端部方向に、その上端部
   分が分離室の他の端部方向に向って延びる１組の円錐分
   離円板（２１）と、円錐分離円板（２１）とロータ本体
   の一部分との間に入口通路（２０）の境界を画するよう
   に設けられ、この入口通路は中央入口室（１６）を分離
   室にこの分離室の端部において連結し、この端部方向に
   分離円板の上端部分が向くようになっている、仕切り部
   材（１８、１９）とからなる、液体混合物から２つの構
   成成分を分離する遠心分離機において、 仕切り部材（１８、１９）が数個の貫通穴（２２）を有
   し、ロータ本体がこれら貫通穴（２２）に対応する部分
   に貫通穴（２４）を有し、 管状部材（２３）がロータ本体のみならず仕切り部材（
   １８、１９）ともそれぞれの貫通穴（２２、２４）のま
   わりにおいて連結されており、それによって閉ざされた
   出口管路が分離室（１３）から形成され、この管路の方
   向は入口室（１６）と分離室（１３）の入口との間の入
   口通路（２０）の方向と交差することを特徴とする遠心
   分離機。 ２、管状部材（２３）が、ロータ本体と仕切り部材（１
   ８、１９）の中の１つと一体に形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の遠心分離機。 ３、管状部材（２３）が、仕切り部材（１８、１９）お
   よび前記ロータ本体の部分の双方と、ロータ本体の分解
   に関連してこれらを一緒に保持するために、強固に結合
   されていることを特徴とする請求項１または２記載の遠
   心分離機。 ４、ロータ本体が、中央コラム（１４）を有する第１の
   ロータ部分（１１）と、このコラムと取り外し可能に結
   合され、管状部材（２３）によって仕切り部材（１８、
   １９）と結合されている第２のロータ部分（１２）とを
   有する遠心分離機において、仕切り部材（１８、１９）
   が、中央コラム（１４）をシールして取りかこみこの中
   央コラムに対して軸方向に移動可能な中心スリーブ（１
   ８）を有することを特徴とする請求項１ないし３項のい
   ずれか１項に記載の遠心分離機。 ５、分離円板（２１）が円錐台の形状を有し、中心スリ
   ーブ（１８）が軸方向に数個の分離円板（２１）以上に
   亘って延びていることを特徴とする請求項４記載の遠心
   分離機。 ６、仕切り部材が円錐部分（１９）を有し、その円錐角
   が分離円板（２１）のそれに実質的に一致することを特
   徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の遠心分
   離機。 ７、仕切り部材の円錐部分（１９）が分離円板（２１）
   の半径方向広がりと実質的に等しいことを特徴とする請
   求項６記載の遠心分離機。 ８、分離円板（２１）に対する別個の案内部材（３２）
   が、その端部においてロータ本体と結合され、その中間
   部分が分離円板に設けられた軸方向に一列に並んだくぼ
   みを貫通して延びていることを特徴とする請求項１〜７
   項のいずれか１項に記載の遠心分離機。 ９、前記案内部材（３２）が通路を形成し、その通路は
   、分離円板の基底部分が向いている、分離室（１３）の
   一方の端部において、液体混合物の分離された比較的重
   い液体成分の分離室からの出口（２９）と連通し、分離
   室の反対側の端部においては、重い液体成分のロータか
   らの出口（３３、３４）と連通していることを特徴とす
   る請求項８記載の遠心分離機。 １０、案内部材（３２）の中の通路が、仕切り部材とロ
   ータ本体の対応する貫通穴（２２、２４）のいくつかと
   連通し、残りの貫通穴は、供給された液体混合物の分離
   された比較的軽い液体成分の出口を形成することを特徴
   とする請求項９記載の遠心分離機。