JPH03500380A - 排出装置つき遠心分離機 - 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】 「排出装置つき遠心分離機ｊ 本発明は、液状混合物の流入口と、流入口に接続されて液状混合物の成分を分離 するための分離室と、排出室とを形成するり−タを有する遠心分離機に関する。

排出室は軸方向に離れである２つの端壁と、これらの端壁の間に広がフている円 周壁によフて境界を定めらね、分離室に接続された流入口と、排出室に設けられ ている排出装置にある流出口と、排出室の内側表面の一部分と共に設けられ、ロ ータの稼動中に回転する液体を形成するように排出室の内部にある液状の成分を 回転の中に伴出する装置とを有している。この液体は、円周壁の半径方向の内側 で、半径方向内側に向かう環状の自由液体表面を有している。排出装置は、運転 中には排出室の液体のない中心部から自由液体表面の半径方向外側のレベルまで 延びている。

従来知られているこの種の遠心分離機においては、前記の伴出装置は排出室の中 で軸方向に、しかも、半径方向に広がっている複数の翼によって構成されている 。ロータの稼動中、排出室の中を回転する液体は、そのとき翼に接触して、回転 している液体の自由液体表面のレベルより外側まで半径方向に広がフている排出 装置の一部分に接触するだろう。静止しているか、ロータよりも低い回転速度で 回転している排出装置は、ロータの回転中、回転する翼が液体を伴出するときに 、液体の回転運動を遅らせる。この結果、液体の異なった部分は異なフた回転速 度を得て、異なった遠心力の影響を受けることになろう。このことが排出室の内 部で、υＹ出装貴の外部に沿った層で半径方向内側への流わの成分と複数の翼に 沿った層で半径方向外側への流れの成分とからなる液体の内部循環を作り出す。

自由液体表面においての複数の翼に沿っての各成分の流れの速度は相当なものに なり得るので、このことは流れている成分によって自由液体表面の半径方向内側 にある空気や他の気体が伴出され、排出装置の流入口を通って外に、そして流出 口を通って流れ出るという危険の増大を意味している。伴出さ九た空気の一部は 気泡の形で伴出される一方で、伴出された空気の一部分は分離された成分の中に 溶けているだろう。その上、このような複数の翼の形をした伴出装置は、また、 分離された成分に機械的な歪を作り出し、多くの場合この伴出装置は分離された 成分に有害な影響を有する。

流出口から流れ出る成分中の空気の混合を減らすために、自由液体表面と排出装 置の流入口との間の半径方向の距離を増加することができる。液体の表面で分層 された成分によって伴出され、排出装置の流入口に向かって半径方向外側に向か う空気の一部は、自由液体表面に向かフて半径方向内側に移動する空気の気泡の 形で分離される。自由液体表面と排出装置の流入口との間の半径方向の距離が大 きい程、排出される成分に含まれる空気の混合は少なくなる。

上述の問題は、排出室の半径方向の最も奥の端部と排出装置との間の間隙を経て 、排出室がロータの周囲の方向に広がっているところの、遠心分離機において特 に顕著である。この端部は、これらの遠心分離機において上記の距離が増大する 可能性を制限する。多くの場合このことは、空気の含まれない成分を得ることは できないことを意味する。

本発明の目的は、分離された成分が、僅かな程度の空気の混合を持って排出室か ら排出されることができ、かつ、排出室の中で穏やかに伴出される、冒頭に述べ た種類の遠心分離機を提供することにある。

この目的は、本発明によれば、この種の遠心分離機における前記伴出手段が、ロ ータに固定された少なくとも１つの円盤を含む事実によって達成される。ロータ の回転軸のまわりに広かりている円盤は少なくとも、自由液体表面のレベルより 半径方向で外側に、しかし、排出装置の最も外縁部のレベルより半径方向で内側 に広がっている部分を有している。好ましい実施例においては、前記円盤の少な くとも１つが、排出装置の実質的には軸方向に向いている外側の表面の近くに、 なるべくならばこれと平行に設けられ、前記円盤と前記表面との間には空間が形 成されている。

この遠心分離機の構造によって、排出装置の近くにある分離された成分の一部は 、公知の遠心分離機より少ない程度しか伴出されないが、排出室の中に存在する 分離された成分の所望の排出に必要な伴出が得られる。

これによって、分離された成分と排出装置が同じ速度では回転しないという事実 の結果として、排出装置の近くにおいて必然的に得られることであるが、半径方 向で内側に向かう流れの減少が達成される。このことはまた、上記の内部での循 環が減少することを意味している。

また、この構造により達成される利点は、稼動中に排出室の中で半径方向に外側 向きの流れが、少なくとも１つの円盤の沿った大きな断面積を持フた１層か複数 の層にわたって一様に分配されることである。この結果、半径方向の流れの局部 的な最大速度は低くなるであろう。半径方向に外側向きの流九は、１つの円盤に よって分けられる２つの空間に分配されるか、もしそれ以上の数の円盤が用いら れる場合にはそれ以上に分けられる空間に分配され、流れの速度を更に低下させ 空気についての伴出の効果を低下させる。

このように伴出装置を設計することにより、分離された成分の接触は広い面積に わたって起き、そうしてこのことは分離された成分の穏やかな処理を意味してい る。

本発明は、添付の図面を参照することによって、以下により詳細に述べられるこ とになる。すなわち、第１図は本発明による遠心分離機の一部分の軸方向断面図 であり、第２図は本発明の他の実施例の遠心分離機の一部分の要部軸方向断面図 であり、第３図は本発明の第３の実施例の遠心分離機の一部分の要部軸方向断面 であり、第４図は本発明の第４の実施例の遠心分離機の一部分の要部軸方向断面 であり、第５図は排出装置とそれに隣接している円盤との間の空間での半径方向 の流れの速度分布図である。

第１図で示される遠心分離機は、固定リング３によフて連結された下方部分１と 上方部分２とを有するロータよりなっている。ロータの内部にはバルブスライド ４が設けられている。このバルブスライド４は、上方部分２と共に分離室５の境 界を定め、また、分離室５と、ロータに供給された液状混合物から分離されて分 離室５の外周縁部に集められている成分のための流出間口６との間の、分離室５ の最も外周縁部にある環状の間隙を開放させたり閉鎖させたりするように設けら れている。バルブスライド４は下方部分１と共に、封入した液体のための流入口 と絞られた流出口とが設けられた密閉室７の境界を定めている。これらの流入口 と流出口とは図面には示されていない。

分離室５の内部には、多数の円錐形の分離円盤よりなる円盤集合体８が、分配器 ９と上方部分２との間に設けられている。上方部分２は、図示されているように 、その上端において、混合物の中で比較して軽い液状成分が分離室５から流入口 １１を経て流入することのできる排出室１０を形成する。排出室１０は、２つの 軸方向に離れている端壁１２．１３と、これらの間に広がっている円周壁１４と によって境界が定められている。

排出室１０の中央を通って、分配器９の内部に開口している静止した流入管１５ が設けられている。この流入管１５のまわりに、排出室１０の中にまで伸びてい る比較して軽い成分のための静止した流出管１６が設けられている。排出室１０ の内部には、流入管１５のまわりに静止した排出装置１７が設けられている。

排出装置１７は排出室１０の中で中央の流入管から半径方向に外方に広がり、そ の最大半径の所に流出管１６の内部と通じる流入口１８が少なくとも１つ設けら れている。

排出室１０の中には、２つの円盤１９が、排出室の中に存在する分離された成分 の伴出のために、ロータにしっかりと結合されて排出装置１７の軸方向の両側に 設けられている。円盤１９は、ロータの軸を取り巻き、稼動中は回転する液体の 中に、すなわち排出室１０の中で分離された成分によって形造られた半径方向内 側の方に向いている自由液体表面の半径方向外側に、位置する部材として設計さ れている。排出装置１７に設けられた流入口１８が、さらにまた液体の中にある 。

第１図で示された実施例と異なる第２図で示される実施例では、排出装置１７の 軸方向の両側に複数の円盤１９が設けられており、複数の伴出翼２０が排出室１ ０の半径方向の最も外側の部分に設けられている。

第１図および第２図による２つの実施例において、分離室５と排出室１０との間 の複数の流入口１１は、複数の流入口１８が設けられている半径レベルとほぼ同 じ半径上に設けられている。一方、第３図による実施例における流入口１１ａは 、流入口１８が設けられている半径よりも小さな半径のところで端壁１２を貫通 して設けられている。

この実施例においては複数の円盤１９ａは、排出装置１７がら隔たるに従って外 径が小さくなるように設計されている。排出装置１７の軸方向の反対側では、複 数の円盤１９は、第２図て示された複数の円盤と同じ構造である。

他の実施例が示されている第４図において、排出室１０の中で流入口１１ａと排 出装置１７との間にある複数の円盤１９ｂには、成分がそれを通って軸方向に流 れることができるように複数の孔が備えられている。排出装置１７の軸方向の両 側の、排出装置１７に最も近い円盤１９ｃには、第４図に示されるように、流入 口１８が設けられている半径よりも小さな半径の所に少数の複数の孔が備えられ ている。排出室１０の流入口１１ａの反対側の部分にある他の複数の円盤１９は 、第２図で示されるように、第２図で示される複数の円盤と同じ種類のものであ ってよい。

第５図において、排出装置１７と、排出装置１７に隣接しロータに結合している 円盤１９との間の空間の一部分の軸方向の断面図が示されている。この空間の中 の半径Ｒのところでどのように半径方向に流れるかを示す半径方向速度分布が、 この空間の中に示されている。排出装置１７に最も近い層において、成分は半径 方向で内側の方に流れるのに対して、ロータと共に回転する円盤に最も近い層に おいては半径方向で外側の方に流れる。これら２つの層の間の層では、この場合 、半径方向の流れは起きないが、接線方向の流れだけが存在する。

本発明によって設計された遠心分離器の作用は次のようなものである。

遠心分ｍｓを起動するとロータは回転を始め、分離室５は流入口（図示されてい ない）を通じて密閉室７に供給される封液によって密閉される。分離室５が密閉 すると、遠心分離さ才するべき液状混合物は流入管１５と分配器９とを通って分 離室５に供給される。次第に分離室が満たされ、ロータが稼動定格回転数に達し 、分離室内部では諸条件が安定する。液状混合物の成分は、作用する遠心力の影 響によって分画される。

このとき、分離は主として円盤集合体８の複数の円錐形円盤の間の空間において 行なわれる。分離が行なわれる間、混合物の比較して重い方の成分は半径方向外 側に投げやられて分離室の半径方向の最も外側の部分に集められ、それに反して 比較して軽い方の液状成分は、これらの空間の半径方向の内側の方に流れる。

比較して重い方の混合物の成分は、稼動中に断続的に、ある時間の間だけバルブ スライド４が円周上の流出開口６を開放することにより、取り除かれる。

分離室５から流入口１１を通って排出室１０の方に流出する比較して軽い方の液 状成分は、排出室１０の中で半径方向内側の方に向いた自由液体表面を有する回 転する液体となる。排出室１０の中にある液状成分は、静止した排出装置１７か ら、その流入口１８を通って排出される。排出室１０の中にある液状成分の伴出 は、ロータと共に回転する複数の円盤１９と、分離室の壁の他の内側表面とによ って穏やかに行なわれる。排出装置１７に最も近い空間にある分離された液状成 分は、排出装置１７の外側表面に接することによって速度が落ちるがゆえに、排 出装置１７に最も近い位置に設けられた円盤１９に接することによってのみ伴出 される。そわによって、排出室１０にある液体の異なる部分は異なる回転速度を 得るであろう。液状成分と排出装置１７の外側表面との接触は、排出室１０の中 で循環流が生じることを意味し、液状成分は、排出装置１７の外側の表面に沿フ て半径方向内側に、また軸方向に並んでいる複数の円盤１９の表面と排出室１０ の壁の内側表面に沿って半径方向外側に流れる。これゆえに、排出装置１７に最 も近い空間にある液体の部分だけが部分的にロータの回転に伴出され、この空間 の液体と排出装置との間の回転速度の差は少なくなり、それによってまた半径方 向で内側に向かう流れと、その結果、内部の循環流は小さくなる。

排出装置１７とそれに隣接する円盤１９との間の空間において、半径方向の流れ がどうなっているのかは第５図に図解されていて、その図の中でこの空間におけ る半径方向の流れの速度分布が描かれている。

この半径方向外側への流れ、排出室１０を通過する流れの結果として起こりうる 半径方向外側に向かう流れは、複数の円盤に近接する比較的多くの層にわたって 分布している。この結果、局部的な最大流れ速度は低く抑えられ、このことは、 自由液体表面では空気の混合の危険が特に大きいので、自由液体表面においては 特に重要なことである。

第２図に示されように、円盤の数は、伴出に対する現実の必要性に合わせて、簡 単に調節することができる。また、第２図、第３図、第４図に示されるように、 排出室１０の中で軸方向と半径方向に広がっている伴出翼２０によって、複数の 円盤を補なうことが可能である。また、これらの伴出翼は排出室の半径方向の外 側の部分に設けられるのが望ましい。

排出室１０内を通過する流れの結果としての排出室１０内での半径方向の流れは 、第１図や第２図で示されるように、流入口１８が設けられている半径と実質的 には同じ半径のところに流入口１１を設けることにより、減少させるかまたは消 滅させることができる。

しかしながら、時には、第３図や第４図に示されるように、分離室内部の所望の 半径の所で異なる液体レベルを保つことができるように、前記流入口１８の半径 方向で内側に流入口１１ａを設けることが必要である。

これらの場合において、通路１１ａと排出装置１７との間に設けられた複数の円 盤が、第３図に示されるように、排出装置１７から隔たるほど外径が減るように 設計されることや、第４図に示されるように、異なる空間を通り流入口１８に向 かう軸方向の流れを促進するための複数の孔をこれら複数の円盤に備えることが 考えられる。

複数の孔が備えられた複数の円盤１９ｂは、排出室の流入口１１またはｌｌａの 反対側にある部分にも当然使用することができ、それによって液状成分が他の空 間に流れ出ることができ、また、円盤からの伴出効果もよりよく利用することが できる。排出装置１７に最も近い複数の円盤１９ｃには、応用のために、流入口 の内側の適当な半径のところに少数の孔を備えることが好ましい。この結果、こ れら複数の円盤の伴出効果は高水準を保つことができ、排出装置１７と隣接した 円盤１９ｃとの間の空間における液状成分の自由液体表面がこれら複数の孔の所 または、これら複数の孔の半径方向内側の所にあるとき、すなわち伴出効果を増 す必要のある時に、隣の空間への流れ出しが生じる。

もちろん、複数の円盤１９を排出装置から距離が増えるにつれて内側の半径が大 きくなるように設計することによって、必要とされる伴出効果に対する複数の円 盤１９の伴出効果の調節をなしとげることは極めて容易である。

例で示されるように、排出室１０の中にある成分は比較して軽い方の液相よりな っている。本発明は当然のことながら比較して重い方の液状成分を排出すること まで包含している。そのときは、付着した流出通路は、排出室の外側の部分とつ ながっている流路と連結されている。

ＩＧ　１ ＦＩＧ勾 Ｆ！Ｇ　５ 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．液状混合物の流入口（１２）と、流入口（１２）に接続され液状混合物の成 分を分離するための分離室（５）と、排出室（１０）とを形成するロータを有し 、前記排出室（１０）が、軸方向に離れてある２つの端壁（１２．１３）とこれ らの端壁の間に広がる円周壁（１４）によって境界を定められ、分離室（５）に 接続された流入口（１１，１１ａ）と、排出室（１０）に設けられた排出装置（ １７）にある流出口と、排出室（１０）の内側表面の一部分とともに設けられ、 円周壁（１４）の半径方向内側にあって円周壁（１４）の半径方向内側を向く実 質的に円筒形状の自由液体表面を有する回転液体を形成するように、排出室（１ ０）の中にある液状の成分をロータの稼動中に回転の中に伴出する手段とを有し 、前記排出装置（１７）が運転中には排出室（１０）の液体のない中心部から自 由液体表面の半径方向外側のレベルまで延びている遠心分離機において、前記伴 出する手段が、ロータの回転軸のまわりに広がっていて、ロータにしっかりと結 合され、少なくとも一部分が自由液体表面のレベルより半径方向外側に、かつ、 排出装置（１７）の最も外側の部分のレベルより半径方向内側に広がっている少 なくとも１つの環状円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）を含むことを特徴と する遠心分離機。
2. ２．少なくとも１つの円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が、排出装置（１ ７）の外側の実質的に軸方向に向いた表面に近接して、好ましくは平行に設けら れ、前記円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）と前記表面との間に空間が形成 されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の遠心分離機。
3. ３．少なくとも１つの円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が、排出装置（１ ７）の軸方向のいずれの側にも設けられていることを特徴とする特許請求の範囲 第１項または第２項記載の遠心分離機。
4. ４．円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が、排出室（１０）を、流れを制限 することなく、また排出装置（１０）の流入口（１８）と実質的に同じ半径上に 設けられている通路を経て互いに連絡している複数の空間に分けることを特徴と する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載の遠心分離機。
5. ５．少なくとも２つの円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が、排出装置（１ ７）の軸方向の同じ側に設けられ、軸方向にこれら複数の円盤（１９，１９８， １９ｂ，１９ｃ）に対向している排出装置（１７）の外側の表面と実質的には平 行に広がっていて、複数の円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）は排出室（１ ０）を円盤の間の空間や、円盤のうちの１枚と前記表面との間の空間とに分ける ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項記載の遠心 分離機。
6. ６．排出室（１０）の流入口が、排出装置（１７）の流入口（１８）と実質的に 同一の半径レベルで、一方の端壁（１２）を突き抜けて設けられていることを特 徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項記載の遠心分離機。
7. ７．排出室（１０）の流入口（１１ａ）が、排出装置（１７）の流入口（１８） の内側のある半径レベルに設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１ 項ないし第５項のいずれか１項記載の遠心分離機。
8. ８．少なくとも２つの円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が排出室（１０） の流入口（１１，１１ａ）と排出装置（１７）との間に設けられ、円盤（１９ａ ）の外径が排出装置（１７）から遠ざかるに従って減少することを特徴とする特 許請求の範囲第７項記載の遠心分離機。
9. ９．少なくとも１つの円盤（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が排出装置（１７ ）の流入口（１８）の半径レベルより半径方向外側に広がっていることを特徴と する特許請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項記載の遠心分離機。
10. １０．前記円盤（１９ｂ．１９ｃ）が、円盤（１９ｂ，１９ｃ）の両側の空間の 間の軸方向の連絡のための、前記自由液体表面と円盤（１９ｂ，１９ｃ）の外径 との間に設けられた少なくとも１つの孔を有することを特徴とする特許請求の範 囲第１項ないし第９項のいずれか１項記載の遠心分離機。
11. １１．前記伴出する手段（１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が、ロータに固着さ れ半径方向と軸方向に広がっていて少なくともその一部分が前記自由液体表面の 半径方向外側に位置している、少なくとも１つの翼の形をした部材（２０）を有 することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか１項記載 の遠心分離機。