JPS59216645A - 連続流式遠心分離装置 - 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】 本発明は連続流式遠心分離のための回転シールに関する
。

連続流遠心分離は回転するローターへの及びそこからの
連続流体流を含む。これは回転間及び無回転員金面と面
を接触させて有する回転面シールを用いることによって
達成されろ。理論的には簡単であるけれど、将に高速で
は漏れの傾向があるために、回転シールには多くの問題
がある。これらの漏れの原因にいろいろある。その１つ
は、遠心分離機のローターに連結されている回転間が無
回転員を１敷しく動かしてシールにおける員同志の分離
及び漏ｔＬヲもたらすことである。そのような禰れＩｌ
″ｌ：２つの員の面間における誤った位置関係で誘導さ
れる撮動及び２つの員が相互のｌｘｈきを探知できない
ことによっても引起こされる。

捷た質量を更に圧着させても必すしも助けとならない。

あまり圧力をかけすさ゛ると、シール面の不適当な摩耗
と続くシールのＪｊｊ、％れとに至る。

これらの間シ１４を対決するために、従来の技術にお咋
い１４〈の努力がなされてさた。米国峙許第３．４４３
，７４７号に非′帛に硬い材料から作られた回転−ヲ、
テトラフルオルエチレン市合体から作られ且つ同転要素
の、ある動きを調節するたｄ）に垂直にＩｎうる静（４
員と共に使用することを提案している。独国特許公報第
１．９１０．５７６号はそれぞれチタン及びカラス繊維
で強化されたテラスチックから作られたシール員の１吏
用を教示している。この両方の利料は凡そ同一の熱膨張
係数を有するから、両方の位＋ｆｔ　＋−Ｊ係の問題ニ
減せられる。

静（べ員に水平に動きつるプレートに’７１　してスジ
１ノングで負荷されていて、回転間の瀬方向の動きの調
節を容易にする。

英国特許第９２５．６７７号は、緩衝物に取りつけられ
ている回転具に対してスプリングで負荷された静置風を
記述している。米国特許第４，０１１，９７２号の装置
は、静置シールに対してスピンドルの中心軸方向の動き
を可能にする。米国特許第４゜３５７、２３５号は、回
転具を駆動するために柔軟な軸を使用している。両方の
シール員はガスケットに取りつけられていて相互の動き
の調節を容易にする、最後に、米国特許第４．３７　ｓ
、　８７１号は、ローターの物体の中心に回転シールを
位置させてその振動を減じ、静置斡に対して３点スプリ
ング取すつけ手段を１更っている。

過去の技術のこれらのすべての努力は、連続流遠心分離
の回転シールを通しての漏れを減する傾向にあり、多く
のものがかなりの程度までそのようなものであった。し
かしながらこのような解決法の多くは、遠心分離の回転
速度が１．０，０００　ｒｐｍ、１以上に増大するにつ
れて難点と漏れに遭遇する傾向にあった。沈降の場での
流れ分別に適用する際に遠心分離を１吏用する場合に遭
遇する他の問題に、心安とされる小さい直径の流通路の
配列を維持することの困難さである。この流路通は分離
帯の広がりを防ぐために比率交的小さくしておかなけれ
ばならない。

回転シールは、比較的高速においてでさえ比較的漏れの
ない遠心分離の運転を４易にする連続流遠心分離のため
に作られている。この遠心分離機は、ハウジング（ｈａ
ｗｓｉｎｇ　）内で駆動軸の中心軸の回りに回転する駆
動軸に取りつけられたＬ７−ター、該ローターへ及びロ
ーターから流体を運搬するために共働する回転及び無回
転員を有する回転面シール組立て品を含み、鎖員がそれ
ぞれ流木を運搬するための対応する流通路で有する。遠
心分離機は、シール組立て品をハウジングに柔軟に取り
つけることによって改良されていて、シールが可能であ
る。この柔軟な取りつけはゴムシートを含み、その円周
がハウジングにしつかり取りつけられ且つ内側がシール
組立て品にしっかりシと取りつけられている。このよう
にしてシール組立て品は遠心分離機ローターに対してそ
れ自体金より良く調節させることができる。

ゾール組立−０品内には、無回転＠全回転・誦に沿って
回転具の方向へ片寄らせ、静１に員が回転具のために面
出される。また弾性手段はローターと共に回転するよう
に組合せられた回転ペース（ｒｏｔａｔｉｎｇ　　ｂａ
ｓｅ　）　及び平らな弾性ガスゲラトラ含み、各々の回
転具及びペースがカスゲットにだけ入る相ズ律するビン
を有する。この方式では、ガスケットが回転具をペース
の回転の異常な動きの衝撃から保護する。ローターの振
動の勅さは殆んど回転具に伝達され虫その残銑が無回転
員に対して共働するのを容易にする。

最後に、回転具はが回転具に対して接触及び非接触表面
′ｆ！：有する。この非接触表面に階没状である。これ
は回転具のロッキング（ｒｏｃｋｉｎｇ　）のｒＪｈき
を容易にし、無回転員の表面の動きを良好に市従させる
。回転具の接触表面は、外側のホ状の面接触の安定性を
高める。

これらの特徴は、回転具及び静（鉦員が、例えその一方
が或いは両方が系の動きのためにかなりの振動の動きを
受けたとし又も、内方の組合わさ）た而が接触した一ｆ
までいつつ、相互の動きに追従することを可能にする。

また２　０．００　Ｏｒ　ｐｍｌでの比較的高速は、重
大なシールの漏れなしに達成することができる。更に、
２つの黄白の狭い流通路の配置は非常に改善される。

本発明の更なる利点及び特徴は以下の記述から明らかに
なるであろう； 第１図は本発明の回転シールを筺用する連続流遠心分離
機の部分的立面図であり、 第２図は第１図の遠心分離機に使用される回転シール組
立で品の断面立面図であり、そして第３図は第２図の回
転シールに使用される弾性ガスケット駆動機構を描写す
る回転部の分解遠必近図である。

第１図では、ハウジング１０に収められた連続流式遠心
分離機を見ることができる。この遠心分離機に、代表的
な適用例において、例えば米国特許第４．３５７．２３
５号に記述された種類の沈降の場の流れ分別通路を収納
することのできるボウル型ローター７１２を含む。ロー
ター１２はイー・アイ・デュｓ９ン自テ・ニモアス・ア
ンドｅカンノやニーから市販されているＴＺ−２８Ｊｌ
ｉローターのような通常のデザインのものであってよい
。ＴＺ−２８型ローターはもり上がった中心部分２４（
第２図ンを・Ｄし、これが遠心分離機の駆動スピンドル
全調節する。回転シール組立て品１４１１″！：ロータ
−１２の上部の中心部分に回転しうるように取り付けら
れ、ローター１２への及びそれからの流体の輸送を容易
にする。シール組立て品１１；ｔ、本発明によると弾性
シート１６によって）・ウジング１０に柔軟に取りつけ
られている。この場会、この柔軟な取りつけ部分１６は
ゴム又ａ他の弾性材料から作つｆｃ壌状状リング形をし
ていてもよい。

この柔軟な取りつけ部分１６は、回転シール組立て品が
それ自体ローター１２の１辰動に追従して回転シールそ
れ自体の漏れの減少をもたらす。弾性シート１６の外側
の円周部分は、上下のリング・ガスケット１８によって
しつかり留めちれ、次いでこれが更なるブラケットによ
りハウジング１０の側壁に取りつけられている。管２２
に、口Ｔターへの及びそこ２ノ”らの流体が通過する管
で、図面では組立て品１４の上部中心に見ることができ
る。

回転シール組立て品１４の構造は第２図において最も良
＜！ｌ、、ｂことができる。図面の底部中心には、第１
図で見たポール型の遠心分離機ローター１２の盛り上が
った部分２４ケ見ることができる。

回転ノール組立て品１４の底部分は盛り上がった中心部
分２４の上部に設置するのに適していて、口゛−ターの
回軸中心軸２６に沿ってローターと共に回転する。シー
ル組立て品は、回転下方部分と無回転上方部分とを含み
、後者に流体輸送管１３０と冷却水管１４０とが連結さ
れている。

シール組立て品の回転部分は、保持板３２にねじ３４に
よる如くして取りつけられ且つ遠心分離機ローター１２
の盛り上った部分２４の上部において中心の凹み部分３
６にぴったり入るペース板３０を菖む。この底部保持板
３２及びペース板３０は、勿論他の種類の連続流ロータ
ーに対してシール組立て品を用いることを可能にするた
めに改変することができる。ペース板３０の中心の底部
分３８は凹みがあり、その底部分は流体を回転シールへ
及びそれからａ−ターへと通過させるために管４０を調
節できるように溝がつけられている。

下方へ延びるリング形のフランジをもつ中間のペース板
４２はペース拒３０の上にぴったりと市なる。円筒形の
ベアリング・ノ・ウジング４６はオニじ４４により中間
のペース板４２の記聞上に取りつけられている。ねじ４
４のいくつかにベアリング・ハウジングを中間板４２に
だけ固定する。下方の弾性カスゲット４８はペース板３
０の上部の中心部分に作られた凹み５０内に位置し、回
転シール中を流れる流体の通路を提供する。これらの通
路は中間板４２中に作られた同様の通路と連結している
。

本発明によれば、回転シール組立て品は、回転面シール
を形成する下方回転具５４及び静直面シールを形成する
上方鋸目転職５６からなる。無回転員５６（ｌ″ｌ：、
記述するように無回転酸５６が回転具５４と密に共働す
るように垂直に動くことができ且つスプリングで下方に
片よらせた静置スピンドル５８の下又は上端に位置せし
められる。無回転員５６に、Ｏ−リング６１及びスピン
ドル５８の下端間に無回転酸５６の円周端２ｉさみつけ
るシール保持具６０によりスピンドル５８の下端に配置
されている。弾性である上方のガスクツトロ４は無回転
員５６の中央部分及びスピンドル５８の中心部分間に位
置する。上方のガスケット６４及及び無回転員５６の両
方は、それに作らＰ、た中心の及び片寄った孔（複数）
をもち、ローターへ及びａ−ターから１ｍする流体のた
めの通路を提供する。

回転具５４の特別な溝端及び本発明に従って取りつけら
れる様子は、第３図を参腔し′Ｃ最も良く見ることかで
さる。この図では、流体４慣のために作られた中心の及
び片寄った孔？＋１’（ｒ−有する中間板４２が見られ
る。唄に３つの等距離の、円周的に配置されたビン７２
が、中間板４２及び回転錘５４間に位置する弾性ガスケ
ット７４の厚はより僅かに短い距離で上方に延びている
。ガスゲットの別の穴７６はビン７２が入る。同様にし
て、回転咳５４は底部分が階段状に作られていて弾性ガ
スケット７４の上部中心部分と接し合う。中心の及び片
直った孔７８が回転−５４に開けられており、片寄った
孔に環状の溝内に位置して無回転員５６中の孔と連絡し
ている。同様に、中心の及び変心した孔６９に板４２の
孔７ｏと連結する。

円周的に配置さオしたビン８０１ｄ員５４がら下方に廷
び、ガスケット７（の残りの３つの孔に入る。

これらのビンはガスケット７４の厚さよりも小さい距離
まで員５４の底部の下方へ延びる。員５４の上部又はシ
ール面は外側の円周の溝８２を有して形成さｆして儒回
転員５６との表面接触を減するが、円周の盛り上がった
部分８３が故に安定性を提供する。放射状の溝８４は溝
８２がら気体を逃がすために作られている。

゛この構造を用いれば、回転具５４に対する駆動が、弾
性ガスケット７４１ｒ：通してであり、その間に硬体の
接触が存在しない。これは、回転具５４との接触面積の
減少と一緒になって、員５４が無回転員５６（第２図）
のシール面に調和させるのに必要な程度まで作用し、ま
た該シール面との完全な接触を維持することを可能にす
る。員５４の広い上部前に面シール間の良好な接触を保
証する助けとなり、その間でのロッキング（ｒｏｃｋｉ
ｎｇ）が減少呟従って漏れが減せられる、 回転−５４は欧い弾性利科、例えばカーボングラファイ
ト又ｆｉＲｏｇｅｒｓ　　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｇ
ｅｏｒｇｉａ　）から商品名Ｆｅｒｂｒ　ｌ　ｏｎｃ　
として市販され１いる合成材料からなっていてよい。無
回転員５６は炭化タングステンのようなよリイｔｔｈい
材料からなる。この＋１＋の適当な、）Ａ科汀、Ｇｅｎ
ｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ　　Ｃｏ、から商品名Ｃａｒ
ｂ　ｏ　ｌ　ｏｙ８８３又はＫｅｎｎｍｅｔａｔ　　Ｋ
６８としテａｇ人することができる。池に、＠５６に対
してに炭化珪素材料を用いてもよい。但し用いる材料が
何であれ、両シール面に磨がれて非常に平滑な表面を有
し且つ光の１波長以内贅で表面の平面性を有するべきで
ある。種々のカスゲット６４１．７４及び５０はいずれ
か適当な材料例えばシリコーンゴム又は天然ゴムから作
られていてよい。

組立て品１４の記述を完結するために以下に追記する。

スピンドル５８を保持し且つベアリングｌルロード（ｂ
ｅａｒｉｎｇ　　ｐｒｅｌｏａｄ　）肯９゜により中心
軸２６に沿って垂直にスライドさせることができる。ベ
アリング９２はプレロードＷＫ沿って位置し、下部保持
リング９４、ベアリング・スペーサ９２、ウェーブ・ウ
オッシャ−（Ｖ’ａｖｅ　　ｗａｓｈｅｒ　）　１０１
、及びねじ１０４による如くベアリング合体物４６に取
りつけられたベアリング・キャンプ組立て品１００によ
って保持される。これでシール組立て品の回転部分の記
述が完了する。

第２図の図面を上の方へ続けて行くと、プレロード’！
ａｉ’ｔｏｓのカットがベアリング・テレロード管９０
の上部に対してねじが切っである。環状の弾性支持体１
６はテレロード管のナツト１０６の上部に位（べする。

はさみつけリング１１０は支持体１６をプレロードもナ
ンド１０６に対して挟みつけ、回転シール組立で品の静
匝部分全ハウジング１０に弾性的に取りつける（第１図
）。ブしＯ−ド管９０の上部に取りつけられたロック・
ナツト１１２は正確な組立てを保証する。

スプリング柱１１４はロック・ナツト１１２の周囲部分
に位置し、スピンドル・クランｆ１１６に対するカイト
として役立つ。　　　−１１，・　　スピン ドル・クラン７’ｌ　１１ｊニスプリング柱に旧って滑
り、スピンドル５８の上部部分と適合する。スピンドル
・ギャップ１１８はスピンドル５８の上部部分の上に位
置する。オパル・ポイント・セット（ｏｖａｌ　　ｐｏ
ｉｎｔ　　ｓｅｔ　）ねじ１２０はスピンドル・キャノ
７°１１８中にねじ込まれ、スプリング柱１１４上を滑
る圧力板１２４に作用する。この圧力板１２４ｉｌ″ｊ
スプリング保持具１２８によって保たれたスプリング柱
１１４上のスプリングによって予負荷がかけられでいる
。ステンレス鋼製１、の導管１３０にスピンドル・キャ
ラ７”１１８、スピンドル５８及び無回転員５６の静置
面シールからスピンドル５０を通過する。カバー１３２
はねじ１３４による如くしてロック・ナツト１１２５８
の上端の孔１４２を通って無回転員５６、スピンドル５
８の空洞、及びガスクツトロ４ｉ川の環状域１４４中に
流体を通過させる。

以上プールの回転機が運転中のすべての時点において及
び比＋ｆ−を的高速において動かない面シールとの密な
るシール４８、触を維持するように十分弾性的に設ｉ４
されている独り時な回転プール組立て品につい又６己述
した。

４〔図面の１１０単なｈ；１．明〕 第１図は本発明の回転シールを期用する連続流遠心分離
（幾の部分的立面図であり、 第２図に、Ｊ　１図の遠心分離機ＶＣ１！２用される回
転シール組立て部品の断面立面図であり、そして第３図
は第２図の回転７−ルに使用される弾性ガスケット駆動
機構全描写する回転機の分解遠近図である。

図において、１０はハウジング、１２はローター、１４
は組立て品、１６は弾性シート、１８はリング・ガスケ
ット、５４は回転機、５６は無回転員を、それぞれ表わ
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ、　ハウジング及び該ハウジング内で回転する駆動軸
   に、該駆動軸の中心軸の回り忙取りつけられたローター
   及び該ローターへ及び該ローターから流体を運搬するた
   めの、それぞれ該流体の運搬用の対応する流通路を有す
   る互いに共働する、回転及び無回転ｔＡｗ有する回転シ
   ール組み立て品を含有する連続流遠心分離装置において
   、該組立て品が該ハ・クジングに柔軟性をもって取付け
   られていて、該組立て品の軸方向及び軸の横方向への動
   きがｎ」能である該連続流遠心分離装置。 ２　該組立て品が環形のゴムシートによす、円周が該ハ
   ウジングにしっかりと取りつけられている特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３、無回転員を回転の中心幅において回転員方回へ片寄
   らせるスプリング手段の史なる改良を含む特許請求の範
   囲第２項記載の装置Ｍ０４、無回転員を回転の中心軸に
   沿って回転負方向へ片寄らせるスプリング手段のｔＭＺ
   ｘる改良を含む特許請求の範囲第１項記載の装置。 の装置。 ６、弾性爪す１」け＝Ｊ＝段が、ａ−ター及び平担ケ弾
   性ガスゲットと共に回転するように組合せられた回転ペ
   ースを含み、回転員及びペースがそｔしそれ反対側から
   ガスゲットにだけ入る変心ビンを有し、これによってガ
   スケットがペースにより回転される回転員と連結された
   特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７、　ペース及び回転員それぞれが該ガスヶノトに入り
   込む３つの相対するビンを有する特許請求の範囲第６項
   記載の装置。 ８、該組立て品が、該ハウジングに円周的に取りつけら
   れた環状のゴムシートによって保持されている特許請求
   の範囲第５項記載の装置。 ９、無回転＠全回転の中心軸において回転間の方向へ片
   寄らせるスプリング手段をもつという更なる改良を含む
   特許請求の範囲第５項記載の装置。 １０、　　回転間が無回転はに対して接触する及び接触
   しない面を、竹し、この接触しない面が回転間のロッキ
   ングｋＷ易にするように階段状になって−るという更な
   る改良を含む特許請求の範囲第１項記載の装面□。 １１、　　接触する面が外側の環状の溝を限定して無回
   転員との接触面積全滅じた特許請求の範囲第１０項記載
   の装置。 １２、接触面に、外側の溝を回転間の円周と連結する放
   射状の？Ｈが作られている特許請求の範囲第１１項記載
   の装置。 １３、　　該組立て品が、該ｌ・ウジングに円周１杓に
   取りつけられた環状のゴムシートによって保持さされて
   いる特許請求の範囲第１θ項記載の装置ｂ’、　。 １４、　　無回転員を回転の中心軸において回転間の方
   向へ片寄らせるスプリング手段をもつというＷ（なる改
   良を含む特許請求の範囲第１０項記載性ガスゲットと共
   に回転するように組合せられた回転ペースを含み、回転
   間及びペースはそれでれ反対側からガスケットにだけ入
   る変心ビンを有し、これによってガスケットがペースに
   より回転される回転間と連結された特許請求の範囲第１
   ０項６己載の装置。 １６、無回転員全回転の中心軸に沿゛つて回転間の方向
   へ片寄らせるスプリング手段をもつという更なる改良を
   含む特許請求の範囲第１２項記載の装置。