JPS60501547A - 遠心分離機用流出装置 - 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】 遠心分離桟用流出装置 本発明は、遠心分離機に関し、そのロータが分離室内で分離される混合成分流体 用の流入部と、ロータの作動中に他方の成分から分離された一方の成分を除去す る装置とを有する遠心分離機に関する。

この形式の既知の遠心分離機において、分離された一方の成分はロータ内の中央 室に導かれることによって他方の成分から除去され、この中央室からあふれ流出 部を通り、またはいわゆる対偶部材を通して除去される。

ロータの作動中に、一方の分離された成分を他方の成分から除去するこの方法は 、いわゆる超高速遠心分離作用に関連して、すなわち極端に速やβ・に回転する ロータに関連して適当でない。また、ロータがら除去さｎる一つの分離成分の量 はロータの作動中に交換されなげればならず、かつ恐らくはしばしばゼロまで減 少されなげればならないということに関連して適当でない。

本発明の一つの目的は、遠心分離ロータの作動中にロータの分離室から除去され る分離成分の量を容易に制御させる遠心分離桟用の流出装置を提供するにある。

本発明の他の目的は、極端に速かに回転する遠心分離ロータ用として好適な流出 装置を提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、利用時には比較的小さいエネルギ消費で済み、かつ 不使用時には実質的に全くエネルギ消費を伴わない流出装置を提供するにある。

最後に、本発明の目的の一つは、ロータの周囲の空気や他の気体と混合されずに おだやかな様態でロータの分離室から分離された成分を除去させる流出装置を提 供するにある。

これらの目的は、ロータの作動中に、ロータに供給された流体（（よってロータ 軸線まわりに随伴回転されるようにロータ内に配設された流体部材をもつことに より、収容されたー・つの成分が占位するロータ内の一点からこの成分の収容区 域に流出部材を通って半径方向内方へ延びろ少くとも一つの流出通路をもつこと により、及びロータ内の前記流体よりも小さい速度で流出部材が回転する程度に 流出部材の随伴回転を抑制するように配設された装置をもつことにより、かつこ れによって、前記分離された成分が流出通路を通って収容区域において得られる 始めに規定した形式の遠心分離機に本発明を適用して達成される。

このように設計された遠心分離機において、流出通路を通る前記流量は、ロータ の回転により生ずる遠心力によって分離された成分がロータ内で受ける圧力のた めに増大するであろう。従って、流出通路内にあられれる液体圧力は、流出部材 がロータ内の液体よりも符表昭ＧＯ−５０１５４７（３） 低い速度で回転されるとき、流出通路の外側のロータ内の液体圧力よりも低い。

本発明の範囲内で、分離された成分用の前記収容区域はロータの内側または外側 に設けることができる。

従って、流出部材はロータから延びることも、あるいは単にロータの中央部に延 びるたけでもよい。後者の場合、前記流出通路は、ロータ内に延びる非回転式部 材によってロータ内に形成された室内に開口することができる。

たとえ、流出部材がロータから延びる場合でも、収容区域をロータ内部に配置す ることもできる。すなわち、もし流出部材が三部分から構成されれば、第１部分 はロータの分離室からロータの中央に延び、かつ第２部分はロータか、ら延び、 前記第２部分内に形成された空胴は前記収容区域に充当できる。さらに流出部材 の二つの部分は互いに着脱可能に連結されるので、前記第２部分はロータかも容 易に取外しかつ取除くことができ、空胴内に収集された分離済み成分が排出され る。

附図を参照しつつ本発明をさらに以下に説明する。

第１図は、本発明による二つの流出装置を具備する遠心分離機ロータの断面図で ある。第２図は、本発明による一つの流出装置の変更態様を示す。第３図は。

第２図の流出装置の別の変更態様を示す。第４図〜第６図は、本発明による流出 装置のさらに別の変更態様を示す。

第１図には、互いに連結された二つのロータ部材１及び２から成る遠心分離機ロ ータを示す。ロータ部材２は垂直な駆動軸３によって支持される。

ロータ部材１と２にて、分離室・１を形成し、この分離室４内においてロータと 共に液体が回転される。液体随伴回転を生せしめるために、一方または両方のロ ータ部材に半径方向のフラン、ジを設けることができる。

この種のフランジの一つを第１図において破線５で示イー・ 分離室４の底部を形成するロータ部材２は、ロータと同軸に配置された胴体６を 形成するスリーブを支持（すなわち、スリーブと強固に連結され）する。胴体６ はさらにその上端にて板７を支持しかつその外とう部分に多数の半径方向のパイ プ８を支持し、これらのパイプはロータ内の胴体６によって囲われた室を分離室 ４０半径方向最外方部分と接続する。

胴体６によって囲われたロータ内の前記室は第１図眞おいて９で示される。

室９と、分離室４の上方部分との間の接続？じゃ蔽する板７は、その上側におい て滑り軸受１０を介して環状の流出部材１１を支持する。従って流出部材１１は 、板７に対して回転可能である。多数の通路１２が流出部材１１の周縁部から半 径方向内方へ流出部材１１の軸方向に向いた表面１３に延びる。

胴体６に担持された環状フランジ１４によって、スリーブ状胴体６内の前記室９ は、下室９ａと上室９ｂに仕切られる。下室９ａ内には、流出部材の周縁部から 中心に向って半径方向内方へ延びる多数の通路１６をもつ第２円形流出部材１５ が配置される。通路Ｊ６は流出部材１５の軸方向上向き表面１７に開口し、かつ 流出部材はその下側において層１８を介してロータ部材２から直立するピン１９ 上で回転式にジャーナル軸受される。通路１６と軸受１８との間には細くなった 接続部２０が延び、かつ流出部材１５とピン１９との間には若干のすきま２１が 存在する。

胴体６内の開口２２を通してロータ分離室４と連通する上室９ｂ内に、ロータ内 で遠心作用を受ける液体用の流入通路２４を有する部材２３が上方から延びる。

室９ｂ内の通路２４の開口部には、流入部材２３に担持されかつ流入部材から半 径方向外方へ延びる短い・ぐイゾ２５が配設される。

部材２３は、上室９ｂを通って下室９ａ内に軸方向に延びるので、部材２３の軸 方向下方に向いた表面２６ば、流出部材１５の上方に向いた表面１７と向き合っ て位置する。別の通路２７が部材２３の中心を、かつ軸方向に貫通し、その下端 は、表面１７において流出部材１５０通路１６が開口する区域に向き合って位置 する凹部２８内に開口する。

部材２３は、ロータの軸線まわりには回転されないが軸方向には移動可能である ので、表面−１７と２６との間のすきまは大小に変化できる。さらに、部材２３ は別の環状部材２９によって囲われ、部材２９もロータの軸線まわりには回転さ れないが、部材２３とは無別の環状部材２９は、部材２９の軸方向下方へ向いた 表面に形成された環状凹部３１内に開口する軸方向に延びる通路３０をもつ。凹 部３１はその部分が、部材２９に対する流出部材の回転角度位置には無関係に、 表面Ｉ３に形成された流出部材１１の通路１２の開口と向き合って位置するよう な延長部をもつ。

部材２９は、ロータ内部に位置するその部分において、分離室４内の成る半径方 向のレベルまで外方へ延びる環状フランジ３２を支持する。

第１図の遠心分離機はつぎのように作用する。

分離されろ二つの液体の混合物は、通路２４及びぐξイノ２５を通って室９ｂ内 に間欠的に、もしくは連続的に供給される。混合物は室９ｂから開口２２を通っ て、さらに分離室４に流入し、ここにおいて異なる液体が次第に分離される。つ ぎに最も大きい密度をもつ流体は、分離室の周縁部に集まり、ここからパイプ８ を通って室９ａに流入するが、最も低い密度をもつ液体は密度の犬ぎい液体より もロータの中心に一層接近して集まる。

成る程度の分離作用が進行したときに、分離室４及び室９ａと９ｂ内の液体表面 は、第１図において小三角形印で示すように、幾分異なるレベルの位置をとる。

室９ａ内の液体表面が流出部材１５に半径方向内向きに移動されると直ちに、流 出部材１５はこの液体の回転運動に随伴されて実質的にこの液体と同一の回転速 度を得るであろう。同様に、流出部材１１は分離室４内の液体とほぼ同一の回転 速度で回転されるであろう。室９ｂ内においては、パイプ２５はこの室内で回転 する液体内に浸漬゛されないように寸法づゆられている。

分離された軽質液体成分が分離室から除去されたとぎ、スリーブ状部材２９は、 回転する流出部材工１とこの部材２９との間に生ずる摩擦力が、所望の度合に・ なるように、部材１１の回転速度を減するまで、回転する流出部材１１に向って 軸方向に移動される。言いかえれば、部材１１は分離室内の液体と同一の高速度 では回転されない。

この結果、液体の回転によって液体中にある通路１２０開口において分離室内に あられれる液体の静圧力は、第２図は、、本発明による流出装置の変更実施例を 示す。遠心分離機の第１図におけるものと対応する詳細部品には第１図と同一参 照数１字を付す。ピン１９上には軸受１８を介して流出部材３３がジャーナル軸 受される。円板状のこの流出部材は分離室の半径方向最外方部分へ外向きに延び る。流出部材３３０周縁部からこの流出部材の半径方向内方へ数個の通路３４が 延びかつロータの軸線から同距離の位置において開口３５をもつ。開口３５は流 出部材３３の上方へ向いた平面状の表面３６内に位置する。

平面状の表面３６を囲んで軸方向上方へ向いたフランジ３７が形成され、その内 側に環状部材３８が配設される。部材３８は平面状の表面３６の一部分とでロー タ軸線に向って開口する環状溝３９を形成する。この溝の半径方向最外方部分か ら流出部材３３ぞ通りその周縁部に多数の通路４０が延びる。通路４０は既述の 通路３４間でロータ軸線まわりに分布される。この状態は、環状部材３８を除去 し上方から見た流出部材３３の平面図である第３図からきわめて明瞭に理解でき る。平面状表面３６内の通路４０の開口は第３図において４１で示ｆ。

流出部材３３は、フランツ３７０半径方向外側に多数の軸方向貫通穴４２をもつ 。

第２図及び第３図による実施例において、流出部材３３はさらに分離室に液体混 合物を供給するためのロータ装置の一部分を構成する。そのために流出部材は、 軸方向上向きに開口しかつその下方部分において流出部材３３の下側において開 口する四つの別個の通路４４を形成する中央円穴４３をもつ。静止流入・ξイノ ４５が円穴４３内に上方から挿入され、この・ξイブはロータ内で遠心分離され る流体混合物の流入用である。

流入ノミイブ４５の周囲には非回転式ではあるが軸方向には移動可能な流出部材 ４６が配設される。流出部材４６を通して多数の通路４７が軸方向に延び、通路 ４７はそれらの下端において流出部材４６の軸゛方向下向きの表面に形成された 環状四部４８内に開口する。

ロータ軸組と同軸に延びろ環状凹部４８は、通路３４のすべての開口３５が凹部 ４８の部分と向き合って位置するように配置される。

流出部材４６の別の通路４９が破線で示されている。

この通路は冷却媒体を流通するための複数の類似の通路の一つである。

第、２図及び第３図に示す装置はつぎのように作用する。

液体混合物は、流入パイプ４５かも供給されかつ通路４４を通って分離室４の各 部分に分布される。この混合物は軸方向ては流出部材３３の穴４２かも分離室内 に分布される。成る時間の遠心分離作用の経過後に、比較的高い密度をもつ液体 は分離室４の半径方向最外方部分に集められ、ここから流出部材３３の通路３４ を通って半径方向内方へ流動する。この流出部材は分離室内の液体によって随伴 回転されるが、・ξイノ４５から新規の流体混合物が供給される限り、分離室内 の液体と同一速度で回転することは防止される。部材３３０回転速度は、この部 材３３によって回転せしめられる流入される液体混合物によって減少される。

通路３４内を半径方向内向きに流動する分離された液体は、これらの通路の開口 ３５を離れ、部材３３及び３８によって形成された溝３９内に流出し、そこから 部材３３０通路４０を通って分離室４０半径方向最外方部分内に戻流する。

分離された高密度液体がロータから排出されるとき、流出部材４６と回転する流 出部材３３との間のすぎ間が分離された液体が通路３４から凹部４８を通って通 路４７へさらに通路４７から流動し続けられるほど小さくなるまで、流出部材４ ６は軸方向下方へ移動される。通路４７かも流出する所望流量の太ぎさによって 、流出部材４６は変更された力によって、回転する流出部材３３に向けて軸方向 に押動される。

回転する流出部材３３０回転速度が二つの異なる方法で、すなわち第１には供給 される液体混合物により、また第２には軸方向に可動な第２流出部材４６により いかに影響されるかについて既述した。また本発明の範囲内で、このような影響 を与え得る他の可能性か存在する。従って、このような影響−既述したものと対 応する方法なりまたは他の方法なりにより−を与えるために、非回転式流出部材 とは別の−っの部材をこの課題のために用いることもできる。例えば、電磁式方 法によって上記の影響を与えることもでき、例えば、電圧源に接続された一つの コイルが非回転式流出部材４６に配設され、一方、別のコイルあるいは磁石が回 転式流出部材３３に配設される。最も簡単な場合、回転式流出部材の随伴回転に 抗する装置は、流出部材とロータ胴体間に配置された一種類または別奨類の摩擦 クラッチから成る。数種の他の方法も可能である。

第４図は、第１図に示したものとほぼ類似の遠心分離ロータを示す。従って、第 １図の部品と対応する部品には同一の参照数字を付す。第４図の遠心分離ロータ は、分離された重質液体成分用の変更態様の流出装置を具備し、この装置は円板 状部分１５ａとチューブ状部分１．５ｂから成る回転可能な流出部材を含む。チ ューブ状部分１５ｉ）はロータがら離れて軸方向に延びる。流出部材の部分１５ ａ及び１５１）を通って通路１６ａ及び１６ｂそれぞれが延びる。

流出部材１ｓａ　、１５ｂは第１図の流出部材１５と同様に、室９ａ内に所在す る液体によって随伴回転されるように配置される。流出部材１５ａ、１５ｂの所 望の随伴回転程度に抑制する装置（図示せず）がロータの外側に配置され、それ によって分離された重質液体成分は通路１６ａ及び１６ｂを通ってロータ外へ流 出される。

第５図は、互いに着脱可能に連結された二つの部材５０及び５１から成る変更態 様の流出部材を示す。部材５０は円板状の下方部分とチューブ状の上方部分を含 む。通路５２及び５３がこれらの部分を貫通して互いに連通ずる。

単純なりラッチを用いて、前記上方部分は、容器を形成する流出部材の他の部材 ５１と着脱可能に連結される。この容器は流出部材の下方部材５０に形成された 通路５３及び５２と連通する下向き開口をもつ。流出部材の下方部材５０及び上 方部材５１それぞれに、その各側及び前記クラッチに接近して二つの逆止め弁５ ４及び５５が配設される。これらの逆止め弁は容器５１への流体の流入は許すが その反対方向への流動は防止する。

容器５Ｊの下向き開口を容器の中央部分と連結するチューブ５６（破線で示す） は、容器５１が前記部材５０から離脱されたとき液体が容器５１から流出するの を逆止め弁５５の代りの役割を果すことができる。

ロータの運転中、流出部材の両方の部材５０及び５１は共に、ロータに供給され た液体によって回転されるものである。特別な手段（図示せず）によって、流出 部材の随伴回転は所望程度に抑制されるので、分離された流体は通路５２及び５ ３を通って容器５１に流入する。

分離作用がある時間経過した後に、容器５１は流出部材の下方部材５０から取外 され、例えば分離された液体によって満たされる新規の容器と交換される。

流出部材５０のチューブ形部分は、容器５１がロータの内側もしくは外側に配置 できるように、その長さを変更でさる。

第６図に、本発明による流出装置の別の実施例を示す。回転可能な流出部材５７ 内には、その半径方向最外方部分が延びる流出通路５８．５９が延び、これらの 通路は中央室６０内に開口する。室６０は環状で、かつロータ内に延びる静止部 材６１によって形成されている。室６００半径方向最外方部分から−っまたは複 数の通路６２がロータから静止部材６１を軸方向に通って延びている。

静止部材６１内の中央円穴を通って流出部材５７と連結されたスピンドル６３が 延びる。ロータの外側において、既述のように流出部材の回転運動を抑制するた めの装置（図示せず）が配置される。

流出部材５７がロータ内に供給された液体によって随伴回転されるとき、しかも この随伴回転運動が所望程度に抑制される場合には、分離された液体は通路５８ ．５９を通って室６０に流入する。部材６１は静止しているという事実にもかか わらず、室６０に流入する分離された液体は、室６０内にロータ軸線まわりに回 転する環状の液体を形成する。これによって室６００半径方向最外方部分にあら れれる液体圧力により、分離された液体は室６０を離れて軸方向通路６２を通っ てロータから流出する。

上述の説明から、二つの液体成分は互いに分離されることが分かるであろう。し かし、例えば第４図に示す実施例のような本発明のある実施例は、気状流体の分 離用の遠心分離機に適用できることも本発明の範囲に含まれる。

図面の簡単な説明 Ｆｉｇ、　１ Ｆｉ　ｇ、　４ Ｆｉｇ、５ Ｆｉ　ｇ、　６ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　遠心分離機のロータが、ロータの分離室内で分離される流体成分混合物用の 流入部と、ロータの作動中に一方の分離された成分を他方の成分から除去する装 置とを含む遠心分離機であって、流出部材（１１゜１５．３３，５０．５７）が 、ロータの作動中にロータに供給された流体によってロータ軸線まわりに随伴回 転されるように配置され、かつ少くとも一つの流出通路（１２，１６，３４，５ ２，５３，５８，５９）が、分離された一方の成分が占位するロータ内の一点か ら流出部材を通ってこの成分の収容区域に半径方向内方へ延び、かつ流出部材が ロータ内の前記流体の回転速度よりも小さい速度で回転する程度に流出部材の随 伴回転を抑制する装置が配置され、それにより、前記分離された成分の流量が流 出通路を通って収容区域において得られることを特徴とする遠心分離機。 ２　流出部材（１，ｓ　ａ　、　１５　ｂ　）及び流出通路（１６ａ、１６ｂ） がロータ外側の収容区域に延び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　流出部材が二つの部材（５０，５１）から成り、その第１部材（５０）がロ ータの分離室からロータの中央に延び、流出通路（５２，５３）が流出部材の第 ２部材（５］）に形成された空胴と連通しかつ前記収容区域を構成し、及び前記 第２部材（５１）が第１部材８ （５０）と着脱可能に連結され、これにより空胴内に収集された流体を排出する ために前記第２部材がロータから離脱でき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。 ４　流出通路（５２，５３，５６）が空胴内にその底部からある距離を保って開 口し、これにより流出部材の回転が終止するとき液体が空胴内に残留することを 特徴とする特許請求の範囲第３・項記載の遠心分離機。 ５、　流出通路（５２，５３）を通って前記空胴への流動は許すがこれと反対方 向の流動は防止するために逆止め弁（５４，５５）が配設されることを特徴とす る特許請求の範囲第３項記載の遠心分離機。 ６　流出部材のそれぞれ二つの部材（５０，５１）に逆止め弁が配設され、前記 逆止め弁（５４，５５）が流出通路（５２，５３）を通って前記空胴への流動は 許すがこれ２反対力回の流動は防止するように配設されることを特徴とする特許 請求の範囲第３項記載の遠心分離機。 ７　非回転式部材（６１）がロータ内に延びかつロータ内に位置さ扛た室（６０ ）を形成し、流出部材（５７）の流出通路（５８，５９）が前記室（６０）内に 開口す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。 ８　非回転式部材（６１）が環状でかつロータ軸線まわりに液体を回転保持する ように配置され、通路（６２）が非回転式部材（６１）をその室（６０）からロ ータ外側に貫通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。 ９４　流出通路（１２，１６，３４）が、前記一方の分離された成分が占位され るロータ内の一点からロータ軸線に一層接近して位置する流出部材の表面（１３ ，１７゜３６）内の一点に延び、及び回転式ではあるが少くとも流出部材（１， ］、　、　］、　５　、３３　）と等しい犬ぎい速度で回転することを防止され ることが好適な第２部材（２９，２３，４６）が、ロータの作動中にその表面の 部分を前記表面（１，３，１７，３６）の近くにかつこの表面と向き合って位置 させて配置され、第２通路（３０，２７，４７）が第２部材（２９，２３，４６ ）をその前記表面から貫通し、及び二つの前記部材の向き合う表面間のすきまが 、前記装置が流出部材の随伴回転を抑制するように作用するとぎに流出部材内の 通路（１２，１６，３４）を通って流れる液体の少くとも部分がこのすきまを通 過しかつさらに第２部材（２９゜２３．４６）内の通路（３０，２７，４７）を 流通する程度に小さい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 。 １０　前記すきまがロータ内に位置し、第２部材（２９゜２３．４６　）がロー タから延びることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の遠心分離機。 １１　流出部材（１１，１５，３３）の随伴回転を制約する前記装置が前記第２ 部材（２９，２３，４６）を含み、二つの部材の前記表面間のすきまが、流出部 材の回転がこのすきま内に生ずる摩擦力によって低減を受けるように小さく定め られることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の遠心分離機。 １２　流出部材（１１，１５，３３）の流体に覆われた部分が円板形状が好適な 自転体形状をもつことを特徴とする特許請求の範囲上記各項のいずれか一項記載 の遠心分離機。 １３　二つの前記部材の少くとも一方の部材（２３，２９゜４６）がその前記表 面に凹部（２８，３１，４８）をもち、該凹部内に該部材の通路（２７，３０， ４７）が開口され、二つの部材の一方の部材が回転しているとぎ二つの部材の一 方の部材の他方の部材（１ｓ　、　１　］、　。 ３３）に対する各位置において、前記凹部が他方の部材の通路（１６，１２，３ ４）の開口に向き合って位置させることを特徴とする特許請求の範囲第９項から 第１２項までのいずれか一項記載の遠心分離機っ１４　二つの部材の一方の部材 （１５）の通路（１６）がロータ軸線と同軸に開口し、一方他方の部材（２３） が前記開口に向き合って位置されかつその中に前記他方の部材の通路（２７）が 開口する四部（２８）をもつことを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の遠 心分離機。 １５　前記第２部材（２３，２９，４６）が流出部材（１５゜１１、ｊ３）に向 いあるいは該部材から遠ざかる方向に移動可能で、これにより一方の分離された 成分をロータから間欠的に除去することを特徴とする特許請求の範囲第９項記載 の遠心分離機。