JPH11506385A - 遠心分離機用分離円板積層物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えばそれぞれプラスチック製および金属製という、材料の形状耐久性に関して異なる２種類の分離円板（１３、１４）を有してなる、遠心回転体に取り付けるための円錐台型分離円板の円板積層物。

Description

【発明の詳細な説明】 遠心分離機用分離円板積層物 液体の分離用または液体からの粒子の分離用のある種の遠心分離機は回転体を 有し、その分離室には、円錐台型分離円板の積層物が配設されている。これらの 分離円板は通常、回転体の回転軸と同軸状に配置されており、遠心分離を受ける 液体用に分離室を多くの薄い流動空間に分けている。この種の遠心分離機は、例 えばＵＳ−Ａ−４１９１３２５号に示されている。 従来、この種の遠心分離機用の分離円板は薄いシート状金属製であった。隣接 する分離円板間の隔離部材として機能させるためには、やはり薄いシート状金属 製の薄片または小型円形円板を、溶接もしくは何らかの別の方法によって分離円 板（通常は、全ての分離円板の上面もしくは下面）に固定していた。 例えばＵＳ−Ａ−３３３５９４６に記載のように、すでにかなり以前に、円錐 台型分離円板をプラスチック材料製とすることで、金属製の分離円板よりかなり 安価なものとすることができるはずであることが提言されている。プラスチック 円板は金属円板と同等の強度は持たないが、プラスチック円板では比重が小さい ことから、そのような円板は遠心分離機操作時に破壊的な大きい遠心力を受けな いのではないかということが指摘されている。そこで、遠心回転体中で遠心分離 を受ける液体は、プラスチック円板と同程度の密度を持つはずであり、遠心回転 体の操作時には分離円板が液体中に存在するはずであることから、液体は分離円 板を液圧によって浮揚させて、円板に有害な遠心力がかからないようにすること ができると考えられる。 理論的には、この説明は正しいと考えられるが、実際にプラスチック製の分離 円板を使用する場合には、その点については特に注意は払われない。すなわち原 則的に、各遠心分離機は、その回転体が分離室に液体が存在しない場合であって もフルスピードで回転できるように設計されていなければならない。実際、特に 大型の遠心分離機に関する場合および／または比較的高速回転に関する場合、分 離円板がプラスチック製であった場合にその円板の望ましくない変形を防止する ことは困難もしくは不可能であることが明らかになっている。 そこで本発明の目的は、円錐台型分離円板の円板積層物であって、上記の種類 の遠心分離機用であって、いずれも金属製の分離円板を有する従来の円板積層物 より安価で、ほとんど変形することなく、遠心回転体に液体が入っているか否か とは無関係に、遠心回転体操作時に生じる遠心力に耐え得る分離円板から成る円 板積層物を提供することにある。 その目的は、本発明により、分離円板がその形状耐久性に関して２つの異なる 種類のものであり、円板積層物の少なくとも一部において分離円板が相対的に高 い形状耐久性を持ち、相対的に形状耐久性の低い２枚の分離円板の間に配置され ており、後者の分離円板が非金属材料製であることを特徴とする円板積層物によ って達成することができる。 この点に関して、非金属製であって相対的に形状耐久性の低い分離円板が相対 的に形状耐久性の高い分離円板より製造コストがかなり低いと推定される。 本明細書において「形状耐久性」という表現は、分離円板の剛性または分離円 板が遠心回転体中での使用下で受ける遠心力の結果としての変形を機械的に耐容 する能力を意味するものである。 この点に関して、「相対的に高い形状耐久性」および「相対的に低い形状耐久 性」という表現は、一方の種類の分離円板の形状耐久性が、他の種類の分離円板 の形状耐久性より、それぞれ高いかまたは低いことを示すものである。 本発明による円板積層物においては、相対的に高い形状耐久性を有する第１の 種類の分離円板が、隔離部材を介して、相対的に低い形状耐久性を有する第２の 種類の分離円板に機械的支持を与えることから、後者の円板が遠心回転体の操作 時に遠心力による変形を受けない。 必要に応じて、２番目に来る分離円板全てを前記第１の種類のものとし、他方 の分離円板を前記第２の種類のものとすることができるが、好ましくは、相対的 に高い形状耐久性を有する２枚の隣接する分離円板間に、相対的に低い形状耐久 性を有する分離円板を数枚配置する。それによって、円板積層物の総重量を小さ くするのと同時に、かなりの経費節減を行うことができる。 異なる種類の分離円板についての材料選択は、予想される遠心力の強さ、また は分離円板に接触すると予想される液体もしくは粒子の種類などの各種因子によ って決まるものと考えられる。 好ましくは、前記第１の種類の分離円板にはシート状金属を選択し、前記第２ の種類の分離円板にはある種のプラスチック材料を用いる。しかしながら、相対 的に高い形状耐久性を有すべき分離円板を例えば炭素繊維もしくはガラス繊維強 化プラスチック製とし、他方の分離円板を未強化プラスチックによって製造する ことで比較的安価に製造することが可能である。 何らかの理由によって、これらの分離円板の種類の一方を他の材料製とするこ とが望ましい場合、それは本発明の範囲に含まれるべきものである。さらに、何 らかの理由によって、相対的に高い形状耐久性を有する２枚もしくは数枚の分離 円板が相対的に低い形状耐久性を有する２枚の隣接する分離円板間に配置されて いる円板積層物も、本発明の範囲に含まれる。 前述の分離円板間の隔離部材は、任意の適当な種類のものとすることができる 。それは、分離円板と一体のものであることができるか、あるいはそれらを溶接 、半田付けまたは接着などの何らかの好適な方法で固定することができる。別法 として、それらを分離円板間に着脱可能な形で取り付けることが可能である。そ れらはさらに、任意の適当な形状を有することができる。それが長いものである 場合は、直線形状もしくは曲線形状を有することができる。隔離機能に加えて、 隔離部材は流動誘導機能をも有し得る。 添付の図面を参照しながら本発明について以下に説明する。図１は本発明によ る円板積層物を有する遠心回転体の軸方向断面図である。図２は、図１の円板積 層物の一部の拡大図である。図３は、改良された実施態様における本発明による 円板積層物の一部を示す図である。図４は、図１に関して上から見た分離円板の 一部を示す図である。図５は、図４の分離円板の軸方向断面を示す図である。 図１は、当業者に公知の種類の遠心回転体の軸方向断面図である。この遠心回 転体とその機能についての詳細な説明については、ＵＳ−Ａ−４６９８０５３号 に記載されている。 図１の遠心回転体は、中心軸２の周囲を回転可能であって分離室３を囲む回転 体本体１を有してなる。分離室３には、回転体とともに回転するために、それと 同軸的に、円錐台型分離円板の円板積層物４が配置されている。分離円板は、分 離室３内で同一方向を向いたベース（base）部を有していて、互いの上に積層さ れている。隣接する分離円板間には、公知の方法で流動誘導隔離部材が配置され ていて、分離円板が、回転体中で遠心分離を受けるべき液体が通る多くの薄い流 路をそれらの間で区切っている。 分離円板の積層物４は、分離円板の穴を通って伸びて円板積層物４の両側で軸 方向に回転体本体１と連結されている数本のロッド５（図１では１本のみを示し ている）によって、回転体本体に対して回転しないようになっている。 回転体中で処理される液体は、固定パイプ６から回転体中に供給することがで きる。回転体内の中央受液室７から、その液体はさらに通路８を通って分離室３ に導かれ、そこで分離円板間の前述の流路から回転体中央の方向に流れる。 分離された液体は、排出路９を通って分離室３から出て、ペアリング（paring ）部材１０を通って回転体から外に導かれる。 円板積層体４中の上記の薄い流路では、液体中に懸濁した粒子で液体より重い ものは液体から分離されて、分離円板の下側に沿って放射状に外側に向かって滑 り落ち、最終的に分離室の放射状で最も外側の部分に集まる。そこから粒子は、 環状滑り面１２の回転体本体１内の軸方向運動によって、排出開口１１を通って 回転体から外へ間欠的に排出することができる。 図２には、図１における円板積層物４の一部の拡大図を模式的に示してある。 この図から、３枚の分離円板１３が他の分離円板１４とは異なる種類のものであ ることがわかる。本発明の好ましい実施態様においては、３枚の円板１３は薄い シート状金属製であって、円板１４はプラスチック製である。図２においては、 ５枚のプラスチック円板１４が、隣接するシート状金属円板１３間の各空間に配 置されている。 図３には、本発明による円板積層物の一部を示してあり、この図において、２ 番目に来る分離円板１３はいずれも金属製であり、他の分離円板１４はプラスチ ック製である。 図４および５は、プラスチック製の一体型の分離円板１４の図である。図４は 分離円板の平面図であり、図５は図４におけるＶ−Ｖ線に沿った同円板の軸方向 断面図である。 図４および５に示した分離円板は、その円板上面に分離円板と一体に作られた 隔離部材１５を有し、その円板の下面に同様に形成された隔離部材１６を有する 。分離円板はロッド５（図１参照）用の多くの貫通穴１７を有する。 図４および５に従って形成されたプラスチック製分離円板は、主として図３に 従って構成された円板積層物で使用するためのものである。この種の円板積層物 においては、シート状金属の分離円板１３は全く平滑であり、すなわちその両面 に隔離部材がない。 図２による円板積層物で使用するためのプラスチック製分離円板は、その上面 もしくは下面のみに隔離部材を有することができる。その場合、液体用の流動空 間が各金属円板１３の上面および下面の両方に沿って設けられていることが望ま しい場合は、金属製円板にもプラスチック円板と同様に上面もしくは下面に隔離 部材を設けることが好適な場合がある。別法として、金属円板に隣接して配置さ れるプラスチック円板の一つの上面と下面の両方に隔離部材を設けて、金属円板 に全く隔離部材を設けないようにすることができる。 図２による円板積層物に隔離部材を設けるさらに別の可能な方法としては、全 ての金属円板１３と、隣接する金属円板１３間の２番目に来るプラスチック製円 板１４全てを完全に平滑にし、すなわちそれには隔離部材を設けないようにし、 他のプラスチック製円板１４はいずれも図５に従って形成する、すなわち上面と 下面の両方に隔離部材を設けるというものである。この場合、隣接する金属円板 １３間のプラスチック円板１４の数は奇数としなければならないとともに、全く 同一の金属円板１３に隣接するプラスチック円板１４は両方とも図５に従って形 成しなければならない。 図２の円板積層物と図３の円板積層物において、相対的に形状耐久性が高い金 属円板１３が、前記隔離部材を介して、相対的に形状耐久性が低いプラスチック 円板１４に対して有効な支持を与えることで、後者の円板は遠心回転体の回転時 に変形しない。 ロッド５（図１）によって回転体の円周方向に固定する代りに、従来のように 分離円板を回転体中心の軸方向支柱によって案内することができる。そうして、 分離円板の内側端部に軸方向に配列した凹部を設け、そこに前記支柱の軸方向凸 部を係合するか、あるいは支柱に軸方向の溝を設け、それに分離円板の内側端に ある放射状凸部を係合させる。 本発明による円板積層物の案内の配置は、相対的に高い形状耐久性を有する分 離円板１３がロッド５または前段落で述べた種類の中心支柱によって案内され、 相対的に低い形状耐久性を有する他方の分離円板が、回転体本体によって案内さ れてかつ相対的に高い形状耐久性を有する分離円板間に押し込まれることのみに よって位置決めされているようなものとすることができる。 隣接する分離円板の形状をさらに、それが互いに案内するような形にして係合 させることもできる。上記の隔離部材または別個の凸部と凹部のいずれかを形成 して、そのような案内機能を持たせることが可能である。この種の案内配置は、 相対的に高い形状耐久性を有する分離円板１３のみが回転体本体によって直接案 内される上述の場合と組み合わせるのに好適である。 図２による円板積層物に、２枚の隣接する金属円板１３間に配置されたプラス チック製円板１４の一部もしくは全てを、永久的にもしくは着脱可能な形で互い に連結することで、それらを単一のユニットとして扱うことができるようにした ものも、本発明の範囲に含まれる。 全ての分離円板に、従来法によって、供給される液体混合物を各種円板間空間 に分配するため、あるいはそれらの円板間空間から分離された液体を排出するた めの貫通穴を設けることができる。 所望に応じて、分離円板間の隔離部材は、分離円板から独立して形成すること で、円板間に着脱可能な形で配置することが可能である。それによって、分離円 板全てを完全に平滑なものとして形成することができる。例えば、各円板間空間 の隔離部材全てを隣接する分離円板から離して、分離円板間に同心状に配置され たリングによって互いに連結させることができる。この種のリングは、隔離部材 と一体として、また同一の材料（例えばプラスチック）で形成することができる 。隔離部材とともにリングを、任意の適当な方法、例えば図１に符号５で示した 種類のロッドと係合することによって、隣接する分離円板に対して固定すること ができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．遠心回転体の分離室に取り付けるための円錐台型分離円板の円板積層物で あって、ベース部分が同一方向に向いた状態で該円板が互いに積層されていて、 隣接する円板間に薄い分離空間を形成しており、非金属材料製の分離円板を有し て成る円板積層物において、分離円板がその形状耐久性に関して２つの異なる種 類のものであり、前記円板積層物の少なくとも一部において相対的に高い形状耐 久性を有する分離円板（１３）が相対的に低い形状耐久性を有する２枚の分離円 板（１４）間に配置されており、後者の分離円板（１４）が前記の非金属材料製 であることを特徴とする円板積層物。 ２．各種類の分離円板数枚を有してなる請求項１記載の円板積層物。 ３．２番目に来る分離円板（１３）がいずれも第１の種類のものであって相対 的に高い形状耐久性を持ち、他方の分離円板（１４）が第２の種類のものであっ て相対的に低い形状耐久性を有する請求項２記載の円板積層物。 ４．相対的に高い形状耐久性を有する分離円板（１３）が実質的に平滑であり 、他方の分離円板（１４）のそれぞれが凸部（１５，１６）を有していることで 、この分離円板（１４）と両方の隣接する分離円板（１３）の間に隔離部材が形 成されている請求項３記載の円板積層物。 ５．相対的に低い形状耐久性を有する数枚の分離円板（１４）が、相対的に高 い形状耐久性を有する２枚の隣接する分離円板（１３）間に位置している請求項 １または２記載の円板積層物。 ６．２番目に来る分離円板がいずれも、この分離円板と２枚の隣接する分離円 板との間に隔離部材を形成する凸部を有して形成されており、相対的に大きい形 状耐久性を有する分離円板（１３）を有してなる他方の分離円板が実質的に隔離 部材を持たずに形成されている請求項５記載の円板積層物。 ７．相対的に低い形状耐久性を有する分離円板（１４）が実質的にプラスチッ ク製である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の円板積層物。 ８．相対的に高い形状耐久性を有する分離円板（１３）が実質的に金属製であ る請求項１ないし７のいずれか１項に記載の円板積層物。 ９．各種の分離円板（１３、１４）が実質的に同じ厚さを有する請求項１ない し８のいずれか１項に記載の円板積層物。 １０．中心軸（２）周囲で回転可能であって、分離室（３）を区画する回転体 （１）を有してなる遠心分離機において、請求項１ないし９のいずれか１項に記 載の円板積層物が回転体（１）とともに回転するよう分離室（３）に配置されて いることを特徴とする遠心分離機。