JPS6144543B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心分離ロータに関し、且つ特に静止
位置から閉鎖位置までロータシヤフトに対して移
動しうる風防部分を有するスイングバケツト遠心
分離ロータに関する。

排気されない遠心分離ロータは、ロータにより
担持しうる物質の容積とロータの回転により発生
しうる相対遠心力とが釣り合うように設計されて
いる。スイングバケツト型の遠心分離ロータにお
いては、ロータにより担持しうる物質の容積はロ
ータ上に配置され且つ該ロータにより担持しうる
バケツトの数ならびにバケツトの各々の容積に関
数的に関係している。

ロータにより発生せしめられる相対遠心力は制
限された風摩擦である。

すなわち、所定のロータの容積に対して、ロー
タが回転しうる最大作動速度は通常その速度にお
いてロータにおいて得られる駆動トルクにより制
限されている。従つて、例えばバケツトの数また
はサイズを増大することによりロータの容積を増
大させることは、ロータにより発生させることが
できる相対遠心力の量に対して悪影響をおよぼす
ことがありうる。

スイングバケツトロータの場合には、ロータ回
転せしめられるときにロータのアームのポンプ作
用により損失が発生する。ポンプ作用損失はロー
タを完全に囲繞する風防を設けることにより最小
限にとどめられる。慣用の風防はロータシヤフト
に固定された下側部分と、シヤフトから取り外し
可能な上側カバーとを備えている。カバーを取り
外した後、遠心分離されるべき物質がバケツトの
中に導入され、そしてカバーを元の位置に取りつ
ける。次いでロータに駆動トルクが適用されてバ
ケツトを（各々のバケツトの軸線がロータの回転
軸線に平行に配置された）それらの静止位置から
（各々のバケツトの軸線が回転軸線に対して実質
的に垂直に延びる）それらの作動位置まで揺動さ
せる。慣用の風防ロータにおいては風防がバケツ
トを囲繞し、一方風防ロータが静止位置から作動
位置まですべての姿勢を占めることに留意すべき
である。

スイングバケツトロータに風防を設けることは
ポンプ損失を最小限にとどめそしてそれにより相
対遠心力の増大に寄与することになるが、単に風
防つきロータの内部のバケツトの容積を増大しそ
してそれによりロータの容積を増大するとともに
同一の相対遠心力を維持することができない。こ
れは風防自体の形状がシステムに風損を与え、そ
の風損は風防のサイズが増大するにつれて増大す
る。

従つて、所定のロータ容積に対して得られる相
対遠心力が増大せしめられるスイングバケツト遠
心ロータを提供することが望ましいと考えられ
る。

本発明は所定容積のスイングバケツトロータに
より発生せしめられる風損を減少させることがで
きそれによりそのロータにより発生させることが
できる相対遠心力を増大させるような遠心分離装
置に関するものである。

このロータは複数個のバケツトが枢着されたシ
ヤフトを備えており、これらのバケツトは各々の
バケツトの軸線が回転軸線に平行に配置される静
止位置から各々のバケツトの軸線がロータの回転
軸線に対して実質的に垂直な平面中に延びる作動
位置まで移動可能である。上側風防部分がシヤフ
トに取りつけられ、そして上側風防部分の外側境
界は結合端縁に終端している。同様に嵌合端縁を
有する下側風防部分は回転軸線に平行な方向にシ
ヤフトに対して移動しうるように装着されてい
る。この下側風防部分はバケツトが静止位置を占
めるときに該下側風防部分がバケツトの下方の所
定位置においてシヤフト上に配置される開放位置
から下側風防部分および上側風防部分の結合端縁
が係合せしめられる閉鎖位置までシヤフトに対し
て移動可能である。下側風防部分はロータの回転
により発生せしめられた圧締力に応答して閉鎖位
置までシヤフトに対して移動する。好ましい実施
態様においては、圧締力はロータおよびバケツト
の遠心ポンプ作用により発生せしめられた圧力差
により生ずる。

本発明は添付図面について記載した以下の詳細
な説明からさらに充分に理解されよう。

以下の詳細な説明を通じて使用した同様な符号
はすべての図面における同様な要素を示す。

添付図面について述べると、全体を符号１０で
示したスイングバケツト型式の遠心分離ロータ下
側スカート部分１４を有する中央ボス１２を備え
ている。截頭円錐形部分１８を有する中央の軸線
方向の穴１６がロータ１０の内部を通じて延びて
いる。拡大した部分２２を有する駆動アダプタ２
０が穴１６を通して延びている。駆動アダプタ２
０の上端部はねじ２４を備えており、ねじ２４は
カバー駆動ナツト２６を受け入れる。駆動アダプ
タ２０の拡大した部分２２は環状みぞ３０を備え
ている。環状みぞ３０の中には駆動ポスト３４
（その１個のみを第１図に示してある）が配置さ
れている。（第３図をも参照のこと。） 駆動ピン３８を有するロータジヤイロ３６が穴
１６の截頭円錐形部分１８の中に延び、そしてピ
ン３８はみぞ３０の中に延びている。駆動アダプ
タ２０はそれ自体中央の軸線方向の穴４０を備え
ている。細長いねじを切つた桿４２が連結された
ノブ４１が穴４０を通して延びてロータ１０をジ
ヤイロ３６に固定している。それに加えて、ノブ
４２はカバー５４をロータ１０のボス部分１２に
締め付けてロータ１０の重心とカバー５４との間
の相対運動を阻止する。ジヤイロ３６は略図で示
したリンク仕掛け４６により示したように駆動モ
ータ４４に作動関係に連結されている。ジヤイロ
３６の回転によりピン３８がピン３４（第３図か
ら最も明瞭に理解されると考えられる）と駆動関
係に係合せしめられそれによりロータ１０を回転
させる。

ロータ１０はシヤフトの中央ハブ１２から半径
方向に外方に延びる複数個のアーム４８を備えて
いる。複数個のスイングバケツト５２が隣接した
アーム４８の組の間に（トラニオンピン５０のよ
うな）任意の取りつけ装置により枢着されてい
る。バケツト５２はバケツト５２の各々の軸線Ａ
がロータの回転軸線Ｓに実質的に平行である静止
位置（第１図）からバケツト５２の軸線Ａが回転
軸線Ｓに全般的に垂直になる作動位置まで枢着可
能である。勿論、静止位置において各々のバケツ
トの軸線が回転軸線Ｓに対して任意の所定の向き
を占めることができることを理解すべきである。

上側風防部分５４（第１図および第４図）が駆
動カバーナツト２６に取り外し可能に装着されて
いる。上側風防部分５４は六角形開口部５６（第
４図）を備えている。六角形開口部５６はボス１
２に対する上側風防部分５４の回転を阻止するよ
うに駆動ナツト２６を収納する。上側風防部分５
４の外周縁は結合面６０に終端している。下側風
防部分６２（第１図および第５図）は中央領域６
４を有し、そして開口部６６が中央領域６４を通
して延びている。下側風防部分６２はシヤフトに
装着された下側ストツパーにより規制された開放
位置（第１図）と閉鎖位置（第２図）との間のシ
ヤフトのスカート部分１４上に移動しうるように
装着されている。下側風防部分６２の外周縁は結
合面７０に終端している。上側風防部分５４は円
周方向の環状バンド７１を備えている。バンド７
１の内径は下側風防部分６２の外径よりも大きく
してある。上側風防部分５４は下側風防部分６２
よりも大きい剛さを有している。

以下に説明するように、下側風防部分６２は開
放位置と閉鎖位置との間を回転軸線Ｓに平行な方
向にスカート１４に沿つて移動可能である。好ま
しい実施態様においては、下側風防部分６２はス
カート１４に対して回転しえないように装着され
ている。この目的をはたすために、スカート１４
の横断面は実質的に六角形なつている。下側風防
部分６２の開口部６６は対応した形状に形成され
ている。（第５図）このようにして、下側風防部
分６２はスカート１４に対して摺動できしかも回
転しえないように装着される。勿論、上側風防部
分５４および下側風防部分６２は任意の好適な手
段によりシヤフトに回転しえないように装着する
ことができる。

風防部分５４および６２は任意の好適な材料、
好ましくは高い強度を有するアルミニウム合金で
製造することができる。スカート１４および下側
風防部分６２の開口部６２の開口部６６の境界面
は、スカート１４に対する下側風防部分６２の摺
動を促進するために、平滑にしかも高度に研磨仕
上げされている。もしも下側風防部分６２がアル
ミニウムで製造されているとすれば、スカート１
４の表面および開口部６６の境界部分は陽極酸化
されたアルミニウムの硬質被膜を備えている。ま
た、別の態様として、ロータおよび風防部分を製
造するためにどのような構成材料が使用されて
も、任意の好適なソリツドフイルム潤滑を使用す
ることができる。

操作にあたり、上側風防部分５４がロータから
取り外されそして下側風防部分６２が開放位置
（第１図）に配置された後、遠心分離されるべき
物質がバケツトの中に導入される。静止位置にお
いて、バケツト５２は該バケツト５２の軸線Ａが
ロータシヤフトの回転軸線Ｓに実質的に平行にな
るようにロータアーム４８から垂下する。バケツ
ト５２が所望の程度に充填されたときに、所望に
よりバケツト５２はキヤツプを取りつけることが
でき、上側風防部分５４はロータシヤフトに固定
することができ、そしてロータには運転エネルギ
ーを加えることができる。

バケツト５２はロータに加えられた運動エネル
ギーに応答して静止位置（第１図）からバケツト
５２の軸線Ａがロータの回転軸線Ｓに実質的に垂
直に延びる作動位置（第２図）まで枢動する。ロ
ータ１０の回転により矢印７２の方向に作用する
圧締力が発生し、この圧締力が風防下側部分６２
を閉鎖位置に移動させる。

好ましい実施態様においては、この圧締力は風
防部分５４および６２の間の領域中に生じた圧力
差により発生せしめられる。バケツト５２が静止
位置に移動するときに、回転バケツトの付近の空
気がロータの軸線Ｓに対して半径方向に外方にポ
ンプ作用で吸いこまれてそれにより上側風防部分
５４と下側風防部分６２との間に実質的により低
い圧力領域を規制する。下側風防部分６２がロー
タアーム４８およびバケツト５の遠心力によるポ
ンプ作用により下側部分６２の外側部とその内側
部との間に形成された圧力差により生じた圧力に
よる力に応答し、それにより下側部分６２はスカ
ート１４に沿つて矢印７２の方向（軸線Ｓに平
行）に開放位置から閉鎖位置まで変位せしめられ
る。そのとき、上側風防部分５４のバンド７１の
内面が下側風防部分６２の外面と重なり合う。上
側風防部分および下側風防部分に相対的な剛さを
与えてあるために、下側風防部分６２の周縁部は
遠心力の作用によりバンド７１よりも大きい速度
で拡大してそれにより上側および下側風防部分を
締めつけて下側風防部分６２の振動を阻止する。
それに加えて、閉鎖位置においては、上側風防部
分５４および下側風防部分部分６２のそれぞれの
結合面６０および７０が結合されてそれによりア
ーム４８のポンプ作用により惹き起される空気の
漏洩および風損を最小限にとどめしかも同時に風
防の形状により惹き起される風損を最小限にとど
める。下側風防部分６２はバケツト５２が作動状
態の向きを占める時点以前に締切移動が起らない
ことを保証するようなサイズおよび重量になつて
いる。

ロータが減速すると、風防の内側の圧力と外側
の圧力とが釣り合う傾向を生じて風防の下側部分
６２がその自重により開放位置に落下せしめられ
る。風防の下側部分６２はバケツト５２が静止位
置に向かつて落下する速度よりも大きい回転速度
で開放位置に落下することが好ましい。また、別
の態様として、バケツト５２が作動位置から落下
しそして風防の下側部分６２の内面と衝接し始め
るときに、風防の下側部分６２がシヤフトに沿つ
て開放位置まで下方に移動せしめられる。

第６図ないし第１０図について述べると、これ
らの図には本発明の別の実施態様を示してある。
これらの図においては、ロータの軸線Ｓの右方に
示した部分は下方位置にある下側風防部分６２を
示し、一方軸線Ｓの左側に示した部分は閉鎖位置
における下側風防部分６２を示している。

第６図において、シヤフト１４の外面は符号７
６で示したようなジヤツキねじ山を備えている。
下側部分６２の中央領域６４の開口部６６は符号
７８で示したようにジヤツキねじ山７６に対応し
た形状にねじ切りされてジヤツキねじ山７６と嵌
合するナツトを形成している。回転が開始したと
きに、慣性力および風摩擦トルクの両方が協働し
て（第６図に右ねじの方向に示した）符号７９で
示した方向に作用する圧締力を発生して下側風防
部分６２を閉鎖位置に移動させる。遠心分離機の
運転が止められたときに、ロータを制動する慣性
力が上側部分と下側部分とをねじ戻す傾向を生ず
る方向に作用し、一方風摩擦トルクが反対方向に
作用する。風摩擦トルクは速度の減少とともに迅
速に減少するので、慣性力が風摩擦トルクに打ち
勝ち風防の下側部分６２を静止位置に移動させる
ようなある速度に到達する。第６図に示した実施
態様は減圧下、例えば部分真空下において特に有
利であると考えられる。

第７図について述べると、下側風防部分６２は
その周囲に沿つて複数個のエアフオイル８２を備
えている。本発明者等が選択したエアフオイル８
２の正確な数、長さ、アスペクト比（縦横比）お
よび角度はロータの最大速度において少くとも抗
力を生じ、一方において、風防の下側部分６２を
閉鎖位置に移動させるための充分な揚力の形態の
圧締力を生ずるようになつている。

第８図は風防の下側部分６２を閉ざすための圧
締力を発生させるために流体ピストンが使用され
る本発明の別の実施例を開示している。円筒形ス
カート８６が風防の下側部分６２の中央領域６４
に取りつけられている。ボス１２のスカート１４
が風防の下側部分６２の中央領域６４の内面から
隔置されそして前記内面およびスカート８６と協
働してそれらの間に環状シリンダ８８を画成でき
るようになつている。シリンダ８８はＯリング９
２および９４によりシールされている。一定容積
の作動流体が環状シリンダ８８（そしておそらく
はスペース９０）の内部に充填されている。ロー
タが回転せしめられるときに、遠心力揚により環
状シリンダ８８の中の流体が中央領域６４の下側
に規制された肩部９８に向かつて押しこまれる。
もしも作動流体がスペース９０の中に収納されて
いれば、その流体はスペース９０からシリンダ８
８の中に遠心力により押し込まれる。肩部９８に
対して作用する流体圧力により発生した圧締力に
より風防の下側部分６２が閉鎖位置に移動せしめ
られる。遠心力は作動流体を第８図の左側に示し
た環状バンドの中に維持する作用をする。ロータ
が減速するとき、作動流体はシリンダ８８の中に
（そしてもしも適当であれば通気スペースの中
に）収集される。作動流体が収集されるときに、
空気がシリンダ８８から通気スペース９０を経て
逃がされる。

本発明によるロータを構成するためにこの明細
書に記載した種々の別の態様をその他の実施可能
な別の態様と組み合わせて使用できることを理解
すべきである。例えば、第８図に示した態様はエ
アフオイル（第７図）と組み合わせて使用して有
用なロータ装置を構成することができる。このよ
うな装置はシリンダ８８（およびスペース９０）
の中に存在している作動流体が下側風防部分６２
を減速し且つエアフオイル８２により発生せしめ
られた圧締揚力を補足する限りは有利であると考
えられる。作動流体の存在により下側風防部分６
２が開放位置にある間に最大となる制動力を生
じ、その制動力は下側風防部分６２が上昇するに
つれて減少する。これはエアフオイルにより発生
せしめられる空気力学的な力と正反対であり、そ
してこれらの実施態様の組合せは風防の下側部分
６２の円滑な圧締作用を生ずるロータが得られる
と考えられる。

本発明のさらに別の実施態様を第９図に示して
ある。この実施態様においては、中間重錘１０８
を備えたリンク仕掛け１０６がバケツト位置の中
間に装着されている。リンク仕掛け１０６はロー
タおよび風防の下側部分６２にそれぞれ配置され
たピボツトピン１１０および１１２の間に装着さ
れている。遠心力が重錘１０８に作用して重錘１
０８を半径方向に外方に押圧する。それにより生
じた圧締力が下側風防部分６２を閉鎖位置に上昇
させるように作用する。第９図はリンク仕掛け１
０６をロータボス１２と下側風防部分６２との間
に延びるものとして開示しているが、任意のその
他の好適な相互連結部材を使用することができ
る。この実施態様は空気力学的作用または圧力差
による作用に依存していないので、減圧された環
境条件で使用するのに最適であると考えられる。

第１０図は第１図ないし第５図に示した実施態
様と基本的に類似している本発明の一実施態様を
示す。ロータと下側風防部分６２との間に、ガイ
ドワイヤ１１４が任意の便利な態様で固定して取
りつけられている。ロータが回転するにつれて、
ガイドワイヤ１１４が角回転方向に対してほぼ接
線方向にらせん形に上下し、ガイドワイヤ１１４
を短縮してそれにより閉鎖位置への風防の下側部
分６２の移動を助ける。

上記の説明からロータの所定容積においてロー
タにより最大の相対遠心力を発生させることがで
きるスイングバケツト型の遠心分離ロータが開示
されていることは理解できよう。勿論、当業者は
上述した本発明の教旨に基づいて種々の変更、変
型を実施することができる。これらの変更、変型
は特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内にある
と解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による風防を有す
るロータを完全に断面で示した側面図であつて風
防を開放位置および閉鎖位置でそれぞれ示した
図、第３図は第１図および第２図を裁断線−
に沿つて裁つた断面図、第４図および第５図は本
発明による上側風防部分を下側風防部分のそれぞ
れの側面図、そして第６図ないし第１０図は各々
の図の回転軸線の右方の部分が開放位置における
下側風防部分を示し、一方各々の図の回転軸線の
左方の部分が閉鎖位置における下側風防部分を示
した、本発明の別の実施態様を示した側面図であ
る。 １０……ロータ、１２……ボス、１４……スカ
ート、２０……アダプタ、４６……リンク仕掛
け、４８……アーム、５２……バケツト、５４…
…上側風防部分、Ａ……バケツトの軸線、Ｓ……
回転軸線、５６……六角形開口部、６０……結合
面、６２……下側風防部分、６６……開口部、７
０……結合面、７６，７８……ねじ山、８２……
エアフオイル、８６……スカート、８８……シリ
ンダ、９８……肩部、１０６……リンク仕掛け、
１０８……重錘、１１４……ガイドワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シヤフトと、前記シヤフトに枢着された複数
   個のロータバケツトであり、静止位置から作動位
   置に枢動しうるロータバケツトと、前記シヤフト
   とともに回転するために前記シヤフトに取りつけ
   られた上側風防部分とを備え、前記上側風防部分
   の外側境界部分が結合端縁に終端し、さらに前記
   シヤフトに対して移動しうるように装着された下
   側風防部分を備え、前記下側風防部分は結合端縁
   を有し且つロータの回転により生じた圧締力に応
   答してロータの回転軸線に対して平行な方向に移
   動して前記下側風防部分を前記シヤフトに沿つて
   移動しそして該下側風防部分の結合端縁を上側風
   防部分の結合端縁と緊密に係合させるように配置
   することができるようになつていることを特徴と
   するスイングバケツト遠心分離機用ロータ。 ２ 圧締力がロータおよびバケツトの遠心ポンプ
   作用により発生せしめられた圧力差に起因してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のロータ。 ３ 前記上側風防部分がシヤフトに対して回転し
   えないように装着さ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項のいずれか１項
   に記載のロータ。 ４ 前記下側風防部分がシヤフトに対して回転し
   えないように装着さ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項のいずれか１項
   に記載のロータ。 ５ 前記下側風防部分がシヤフトに対して回転し
   えないように装着されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載のロータ。 ６ 前記シヤフトが所定の横断面を有し且つ前記
   下側風防部分が対応した横断面の開口部を備えそ
   れにより下側風防部分を前記シヤフトに回転しえ
   ないように装着することができることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載のロータ。 ７ 前記ロータシヤフトおよび前記下側風防部分
   の開口部の各々が六角形の横断面を有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載のロ
   ータ。 ８ 前記シヤフトが所定の横断面を有し且つ前記
   下側風防部分が対応した横断面の開口部を備えそ
   れにより前記下側風防部分が前記シヤフトに対し
   て回転しえないように装着されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載のロータ。 ９ 前記ロータシヤフトおよび前記下側風防部分
   の開口部の各々が六角形の横断面を有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載のロ
   ータ。 １０ 前記シヤフトがねじ山を有し且つ前記風防
   の下側部分が対応したねじ山を有し、前記圧締力
   が前記風防の下側部分を前記シヤフトのねじ山に
   沿つて閉鎖位置に回転により変位させるためにロ
   ータおよびバケツトの遠心ポンプ作用により発生
   せしめられた圧力差に起因していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のロータ。 １１ 前記風防の下側部分の外面がエアフオイル
   を有し、前記圧締力が前記風防の下側部分を閉鎖
   位置に変位させるためのロータおよびバケツトの
   遠心ポンプ作用により発生せしめられた圧力差に
   起因しており、前記風防の下側部分の移動により
   エアフオイルに起因する揚力を発生し、該揚力が
   前記風防の下側部分の閉鎖を助ける作用をするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロ
   ータ。 １２ 前記シヤフトおよび前記風防の下側部分が
   協働してそれらの間に作動流体を受け入れるよう
   になつているシリンダを規制し、前記ロータの回
   転により作動流体に遠心力を発生させて作動流体
   を前記風防の下側部分に向かつて押しこみそれに
   より作動流体による圧締力を発生させ且つ前記風
   防の下側部分を閉鎖位置に変位させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のロータ。 １３ 可撓性のリンク仕掛けがロータ本体と風防
   の下側部分との間に配置され、前記リンク仕掛け
   が重錘を備え、ロータの回転に起因する遠心力が
   前記重錘を半径方向に外方に押圧してそれにより
   リンク仕掛けを屈曲させ且つ前記風防の下側部分
   を閉鎖位置に変位させるための圧締力を発生させ
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のロータ。 １４ さらに、前記風防の上側部分および下側部
   分の間に変位せしめられる複数本のガイドワイヤ
   を備え、前記圧締力が前記風防の下側部分を閉鎖
   位置に変位させるために前記ロータおよびバケツ
   トの遠心ポンプ作用により発生せしめられた圧力
   差に起因し、前記ロータの回転はまた前記ガイド
   ワイヤをらせん形に上下して前記風防の上側部分
   と下側部分との間の距離を短縮して前記風防の下
   側部分の閉鎖位置への変位を助ける役目をもする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   ロータ。