JPH0212350Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は遠心分離機、抄紙機用ロール等の液体
封入状態にあるロータ一般に応用できる液体封入
ロータに関するものである。

回転体を中空にして、その中に水などの液体を
流しこみ、回転体外表面と接触する、あるいは回
転体内にある物を冷却又は乾燥させる方法があ
る。

このように使われる回転体は、液体が部分的に
封入された状態にあり、ここではこれを液体封入
ロータと呼ぶことにする。

また水蒸気などの気体を流し込み、液化してド
レン等として回転体内にとどまることがある装置
も本液体封入ロータに含まれる。

このような液体封入ロータの例を第１図に示
す。

第１図において、１は円筒部、２はフランジ、
３は軸、４は軸受、５は液体の抜き出し口、６は
液体を示す。

円筒部１の内側は中空部になつていて、液体６
が封入されている。そして封入されている液体６
が外部に洩れない為と回転トルクを伝達する為、
フランジ２を設けている。また液体を封入した円
筒を回転させるために、円筒部１の両端には軸受
４に支持されている軸３，３が設けられている。

この軸３は中空になつており、一方の軸３から
液体を流し込み、もう一方の軸３に取り付けてあ
る抜き出し口５から液体を抜き出す。

円筒部１にある程度液体が溜まつている状態で
液体封入ロータを回転させると、内部の液体は以
下の状態を形成することを実験的につかんだ。

即ち、回転速度が遅いときには、液体６は円筒
部１の底部近辺に単純に溜まつていて回転しな
い。この状態をポンド状態と呼ぶ（第２図）。

ポンド状態からさらに回転速度を上げてゆく
と、円筒部１の底部に溜まつている液体の形状は
だんだん三日月型に発達してゆき、この三日月型
の先端は重力により崩壊するに至る。この崩壊す
る状態をカスケード状態と呼ぶ（第３図）。

カスケード状態からさらに回転速度を上げてゆ
くと、液体は円筒部１の全円周にわたり液体の薄
い層を作る。液体がある厚さを有し、層状で円周
全周にわたり円筒部１と同周速で回る。この状態
をリム状態と呼ぶ（第４図）。

次に液体がリム状態であるときから回転速度を
下げてゆくと、円筒部１の内面全周についてまわ
る液体層が次第に遠心力を失い、円筒底部に落下
してゆく。この状態をコラツプス状態と呼ぶ（第
３図のカスケード状態と同じ形態である）。

以上の状態において通常、コラツプス状態にな
る回転速度はリム状態になる回転速度より低い。
即ち、液体封入ロータの昇速時と降速時では、第
２図、第３図、第４図から第３図と同じ状態に至
る回転数が履歴を有し、一致しない。また円筒内
部に溜まつている液体量により、前記第２図、第
３図、第４図から第３図と同じ状態に至る回転数
が変化し、特にリム状態に至る回転数は液体量が
少ない程低くなる。

一方液体６による液体封入ロータの振動への影
響は、以下のとおりであることが実験の結果判明
した。即ち、液体６がリム状態の場合、液体封入
ロータの危険速度は第２図、第３図の状態に比べ
て低下の割合が大きい。

即ち、封入した液体６の量に無関係に容器一杯
に液体が入つている状態の危険速度程度に液体封
入ロータの危険速度は低下する。また液体による
減衰効果も殆んどない。従つてリム状態での危険
速度通過は無封入時よりも困難となる。

液体６がリム状態にて低下した危険速度を通過
した後、自励振動が起こる可能性がある。このと
き円筒内面に対して液体は流動する。次に液体６
がリム状態に移行するとき、危険速度が移行に伴
ない低下するため、振動が過渡的に変化する。

また液体封入ロータが第２図及び第３図のどれ
かの状態で運転されており、振動が問題になつて
いなくても円筒内部にとどまつている液体６の量
が減少した場合、突然液体がリム状態に移り、前
述の振動に繋がることがある。

本考案は前記従来の欠点を解消するために提案
されたもので、液体を封入して回転する中空円筒
状ロータの内周面に、その周方向に沿つて複数の
段差を設けると共に、回転方向に対し１つの段差
から次の段差に近づくにつれて前記ロータの円筒
部の厚さが徐々に大きくなるように形成すること
により、不安定な振動を発生することなく、ロー
タを安定させて回転させることができる液体封入
ロータを提供せんとするものである。

以下本考案の実施例を図面について説明する
と、第５図〜第７図は本考案の実施例を示し、１
は円筒部、２はフランジ、３は軸、４は軸受、５
は液体の抜き出し口、６は液体であり、これらは
第１図の従来と同じであるので、これらの詳細な
説明は省略し、ここでは従来との相違点について
のみ説明することにする。図において、円筒部１
の内面にダム７を複数個設けた、即ち円筒部１の
内周面をその周方向に沿つて複数の段差を設ける
ように形成してなるものである。

第６図の実施例はダム７を２個設けた例であ
り、第７図はダム７を４個設けた例である。第６
図及び第７図に示す如く、円筒部１の厚さがダム
７の前後で最小最大であり、回転方向に対しダム
７を過ると円筒部１の厚さが最小、液体の入る容
器の内半径が最大となる。そして次のダム７に近
づくにつれ、円筒部１の厚さが徐々に大きく、液
体が入る容器の内半径が徐々に小さくなる。

次に作用を説明する。先ず第５図〜第７図にお
いて、液体６を封入した状態で円筒部１を回転さ
せると、液体６は円筒部１と一緒に回ろうとして
持ちあげられる。しかし円筒部１は回転方向に対
し１つのダム７から次のダム７に近づくにつれて
徐々に厚さが厚くなつているので、液体６は遠心
力の差により円筒部１より角速度が速まるか、遅
くなるかする。

液体６の角速度が速まろうとすると、液体６は
次のダム７に近づき、液体６はダム７により円筒
部１の内面から剥離する。また液体６の角速度が
遅くなると、液体６は回転方向に対し後のダム７
に近づきダム７の所に溜る。ダム７の所に溜る液
体６は持ち上げられようとすると、重力により下
へ落下してゆく。

このようにダム７により封入されている液体６
は、円筒部１と同周速で回転しようとすることを
妨げられ、リム状態への移行が遅らされる。した
がつて液体６はリム状態になりにくいため、従来
の液体封入ロータより、一層安定に回転させるこ
とができる領域が大きくなる。

以上詳細に説明した如く本考案は、液体を封入
して回転する中空円筒状ロータの内周面に、その
周方向に沿つて複数の段差を設けると共に、回転
方向に対し１つの段差から次の段差に近づくにつ
れて前記ロータの円筒部の厚さが徐々に大きくな
るように形成したので、同ロータを回転させる
と、液体は遠心力の差によりロータの円筒部より
角速度が速まるか、遅くなるかする。ここで液体
の角速度が速まろうとすると、液体は次の段差に
近づき同段差により円筒部の内面から剥離する。
また液体の角速度が遅くなると、液体は回転方向
に対し次の段差に近づき同段差の所に溜る。この
段差の所に溜つた液体は持ち上げられようとする
と、重力により落下する。従つて液体の状態がリ
ムに移行することを妨げ、液体封入の中空円筒状
ロータを安定させて回転させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液体封入ロータの側断面図、第
２図、第３図及び第４図は夫々ポンド状態、カス
ケード状態及びリム状態の液体の状態を示す説明
図、第５図は本考案の実施例を示す液体封入ロー
タの側断面図、第６図及び第７図は夫々異なる実
施例の第５図のＡ〜Ａ断面図である。 図の主要部分の説明、１……円筒部（中空円筒
状ロータ）、３……軸、４……軸受、６……液体、
７……ダム（段差）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液体を封入して回転する中空円筒状ロータの内
   周面に、その周方向に沿つて複数の段差を設ける
   と共に、回転方向に対し１つの段差から次の段差
   に近づくにつれて前記ロータの円筒部の厚さが
   徐々に大きくなるように形成してなることを特徴
   とする液体封入ロータ。