JPS62102847A - 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】 この発明は１分離室を形成するロータおよびロータ内へ
の液体供給用静止流入チューブを有する遠心分離機に関
し、前記ロータは、ロータ内に中央受容室を形成する装
置、ロータ軸線まわりに分布されかつ受容室を分離室に
接続する複数の通路を形成する装置、８よび供給された
液体を前記通路に入る前にロータとともに回転させる、
受容室内で飛沫同伴部材を形成する装置を含み、前記静
止流入チューブは受容室内ｔこ廷びかつその受容区画内
に位置する供給開口部をもつ。

この種の遠心分離機についての久しい昔からの１つの問
題点は、静止流入パイプを経て供給された液体を、分離
室内で分離される液体の分散様相をさらに分裂や粉砕さ
せることなく如何にしてロータとともに回転させるかと
いうことである。従って、遠心分離機の最大分離効率を
得るためには効果的でしかもおだやかな加速運動をこの
液体に作用することが望ましい。

なが年Ｏこわたって、この問題に対する種々の解決手段
が提案されてきたが、効果的でしかもおだやかな作用を
加えるという切実な要求を完全に満足させるものはなか
った。普通の遠心分離ロータに用いられる最も一般的な
形式の飛沫同伴部材は。

受容室内のロータ番こよって支持された半径方向および
軸方向に延びる羽根部材を含む。そのような羽根部材は
流入液体にはげしい衝撃を与え、その結果、液体内に大
きい剪断力そ生せしめることが知られている。そのよう
な羽根部材はさらに、流入液体を飛赦させてｅ、体と空
気を混合させることも知られている。しかし、この種の
羽根部材は、それらが遠心分離ロータの全般的な分離効
率を明らかに悪くさせる上記のマイナス効果があるにも
拘らず現在でも頻繁に用いられている。

米国特許３，４６８．４７！Ｍこおいて、受容室内の静
止流入パイプに面しかつ該パイプを取り囲むロータ内に
平滑な円錐形加速面を提供することが提案された。流入
する液体、特にミルクは受容室内で既に回転している液
体量番こよって形成された円筒形の液体面まで、流入パ
イプの外側に接触せずに前記加速面に沿ってやや薄い層
として流動するであろう。実際面で、この構造はこのよ
うにして形成された液体の薄層はミルク分離に関して成
る程度の明白な効果を示したが、該流入装置は遠心分離
機の全体的な分離効率には実質的に明白な効果を示さな
かった。

静止流入パイプを遠心分４０−タ内へ１周囲空気と連通
するすき間を該ロータとの間に保って。

比較的深く延設する代りに、成る種の遠心分離機では密
閉封密された流入部を具備するロータが提供されている
。これは、ロータと静止流入パイプの末端部分間に機械
的シールが存在してロータの内部が液体で完全に満たす
ことができることを意味する。事実、この形式の流入構
造は、従来型の開口式流入構造ｌこ比べてロータＡこ供
給された液体に一層おだやかな加速を与えることが立証
された。

Ｃの発明の目的は、開口式流入構造をもち、それによっ
てロータに供給された液体の加速が密閉封缶式流入部を
もつ遠心分離ロータにおいて得られる場合とほぼ同様Ｏ
こ、有効にかつどだやかに実施される遠心分離様用流入
装置を提供することである。

この発明による遠ノし分離機によって上記目的は達成さ
れ、すなわち、該分離機は、飛沫同伴部材が、静止流入
チューブを囲みかつ受容室から分離されたほぼ受容室内
に位置する飛沫同伴区画内で受容室りこ供給された液体
の飛沫同伴作用を行うように配置されかつ飛沫同伴区画
がその中の液体の実質的な飛沫同伴作用を実施する部材
とは接触されていないこと、流入チューブまわりに延び
かつそれ白シと流入チューブ間に通路を形成している偏
向部材が、同一の半径方向レベルに位置する前記受容室
と飛沫同伴区画間の仕切りを形成すること、および飛沫
同伴部材を形成する装置の少くとも主要部分が偏向部材
と流入チューブ間の前記単数または複数の通路より半径
方向外方の１つのレベルにおいで飛沫同伴区画内に配置
されることを特徴とする。

この発明番こよって、受容室内に広い範囲の貫流速度で
、流入チューブの外側面と接触しかつ流入チューブ同番
こ存在するがその中を通って流動する連続様相の液体を
形成する液体量を維持することが可能である。

流入する液体に可成りの攪拌または跳ねかかりを起こす
部材が受容室同番こは存在しないので、流入液体はおだ
やかに加速され、同時に飛沫同伴区画に向って軸方向に
流動され、その少くとも一部は偏向部材と流入チューブ
間の前記単数または複数の通路の半径方向外側のレベル
まで移動されたのちに半径方向内方に移動される。液体
の回転に伴なう比較的僅かな飛沫同伴作用ととも（ここ
の液体の運動はハイドＣサイクロ／におけるような液体
への旋転効果を生ぜしめるので％液体が前記偏向部材と
流入チューブ間の単数または複数の通路ｉ（４すると、
この、液体はこの半径方向レベルに位置するロータ部品
と同じ大きさの接線速度をもつ。

ロータと同一の凄勝連１建をもつことによって、当該関
連レベルに３ける液体は、普通のロータ流入装置に３け
るような激しい黛撃を受けることなく。

ロータとともに回転している飛沫同伴部材と接触するに
至る。

前記偏向装置を静止状態に流入チューブによって支持す
ることもできる。しかし、Ｃの発明の一好適実施例ｔこ
おいては、偏向装置はロータとともに回転するように支
持されている０それにより、偏量装置自身の半径方向内
側線と流入チューブ間に環状の通路を形成して、回転す
る液体の貫流に対して少しも障害を示さない。

受容室をロータの０離室と接続する前記通路は。

受容室の圧点の所望の部分から始めてもよい。よって、
受容区画から遠い方の末端ｌこおいて飛沫同伴区画から
始めることもできる。しかし、受容区画は飛沫同伴区画
と受容室内の前記通路の開口との間に配置され、前記偏
向部材はそれ自身とそれを囲む受容室の壁間に単数また
は仮数の通路を形成して、前記壁に沿って受容区画に流
体が戻流するのに用いられることが好適である。

前記好適形式の流入装置において、受容室の巴囲管の近
くでロータとほぼ同一の接勝連、式に飛沫同伴区画内で
加速された液体は、従って、この受縁速度を保ちながら
受容区画を通過して前記通路に流動する。この接縁速度
をもつことによって。

この液体は、回転運動を伴わす番こ流入チューブを通っ
て受容区画に流入する液体が前記通路Ｇこ流入するのを
防止する圧力をもつ。その代りに、前記流人液体は、飛
沫同伴区画Ｏこ向って軸方向へ押し流されかつ前記偏向
部材によって偏向部材と流入チューブ間に形成された単
数または複数の通路に向けて半径方向へ偏向されるであ
ろう。

この発明の２つの異なる実施例を示す図面を参照して、
この発明を以下に詳しく述べる。

図面ニ遠心分離ロータの軸方向１析面を概示する〇ロー
タ本体１は１分離室２を形成し、その中番こ１セツトの
教頭円錐形の分離ディスク３が配置されている。ディス
クセットは、ロータおよびディスクセットと同軸に配置
された中央部材４の下方截頭円錐部分上に載設されてい
る。前記中央部材の上方円筒形部分は、分離ディスクの
中央孔を頁通し、かつその頂部に半径方向内方へ延びる
環状フランジをもつ。

中央部材４の上方円筒形部分内で前記フランジの下方に
、遠心分離ロータ内で処理される液状混合物用の受容室
が形成される。この受容室は上方受容区画５および下方
受容区画６をもつ。ロータ本体１の外側から飛沫同伴区
画６を通り受容区画５内へ静止流入チューブ７が配設さ
れている。流入チューブ７の開口部はロータ本体１の下
方部分に接近して受容区画５内に位置する。

流入チューブ７と中央部材４の前記環状フランジ間には
すき間εが形成され、飛沫同伴区画６の中央部分とロー
タ本体１の周囲の大気間の連通通路を提供する。

分離室２番こ向って半径方向外方へ、受容区画５の最下
方部分から複数の通路９が延設される。これらの通路９
は、ロータ本体１および流入チューブ７の共通軸線まわ
り番こ等間隔に配置される。通路９の半径方向外方の開
口部は１分離ディスク３しこ形成された軸方向シこ整合
してディスク３のセットを通る軸方向通路１０を形成す
る穴の下方でこれと向き合って位置する。

中央部材４の環状フラッジの上側とロータ本体１の最上
方部分との間には単数または複数の通路１１が形成され
、通路１１はロータに供給された液状混合物の分離され
た比較的軽量の成分用の、分離室からの流出通路を構成
する。ロータ本体１の環状縁部１２はロータを甜れて流
出する前記軽量成分用のオーバフロー流出部を・形成し
、かつそれによってロータ内に形成された種々の液体レ
ベルの位置を調整する口 受容区画５内において、流入チューブ７は環状の外側７
ランジ１３を有する〇 図において、ロータとともに回転する供給された液体混
合物を飛沫同伴するための飛沫同伴区画６内に配置され
た２種の装置が図示されている。

流入チューブ７の左側に示すものは、互いにかつロータ
本体ｌと同軸に配設された複数の環状ディスク１４ａの
形態を有する飛沫同伴部材である。

これらのディスク１４ａは、＠方向に間隔を保ち。

かつ中央部材４の環状フラッジから懸架されかつすべて
のディスクを貫通する多数のロッド〔不図示）によって
支持することができる。これらのディスクのうち、底部
のディスクは、受容区画５と飛沫同伴区画６との部分間
の環状仕切りを形成する。図から分かるように、すべて
のディスク１４ａの半径方向内方縁部は流入チューブ７
から等しい間隔を保って配置されるが、一方、ディスク
１４ａの外径は底部から上方へ向って増大されているの
で、ディスクと中央部材４の円筒形部分との間の距離は
変化している。

流入チューブ７の右側に示すものは、流入チューブ７の
全周を取り囲んで等間隔に配設された半径方向および軸
方向に延びる羽根１４ｂの形態を有する飛沫同伴部材で
ある。環状の偏向部材１５が前記羽根の底縁部によって
支持され、この部材は流入チューブ７まわりにそれと同
軸関係をもって延び、受容区画５と飛沫同伴区画６の部
分間の仕切りを形成する。偏向部材１５・１ま、その半
径方向外方縁部と流入チューブ７との間に環状のすき間
、およびその半径方向外方縁部とそれを取り囲む中央部
材４の円筒形部分との間に同様のすき間を形成する。

図に示すこの発明による流入装置の２棟の実施例の作用
は類似しており、つぎのとおりである。

流入パイプ７を通って供給された液状混合物は、ロータ
本体の下方部分およびフランジ１３によって半径方向外
方へ１次いで受答区画５を遡って軸方向へ偏向部材１５
（または底部ディスク１４ａ）に向って導かれる。この
よう番こ流動する間Ｇこ、液状混合物は混合物自身と回
転するロータ間の接融面に起こる摩擦０こよって緩徐に
回転させられる。

偏向部材１５が存在するので％混合物はハイトロサイク
ロンにおけるときと同様にその回転速度を自動的に増加
しながら半径方向内方へ強制的に流動される。

混合物が偏向部材１５（または底部ディスク１３ａ）の
内方縁部に達すると、前記縁部および羽根１４ｂ（また
はディスク１４ａ）の半径方向の内方縁部の速度とほぼ
同一の接線速度をもつ。

ゆえに、激しい衝撃を受けずに、混合物は羽根１４ｂに
よる別の回転運動によって飛沫同伴され、かつ羽根間を
おだやかな加速を受けながら半径方向外方へ導かれる。

混合物は中央部材４の羽根を囲む円筒形部分に達する・
と、この円筒形部分に沿って軸方向へ偏向部材１５に向
けて渓流する。混合物は偏向部材１５と中央部材４の円
筒形部分間の環状すき間を通過し１次いで受容区画５の
半径方向外方部分に入る。さて、この液体は中央部材４
と同一速度で回転しながら受容区画５内を軸方向に通り
、次いで通路９の開口部Ｇこ入る。それから、液体はさ
らＯこ分離室２に導かれる。

ディスク１４ａの形態をもつ飛沫同伴部材に関しては、
ディスク間の中間空所には円周方向に運動する部材は存
在しない。このことは、液状混合物は半径方向に延びる
羽根による場合よりも一層おだやかな回転で飛沫同伴さ
れるであろうことを意味する。ゆえに、混合物が飛沫同
伴区画に入るときに偏向部材、すなわち底部ディスク１
４ａの半径方向内縁部とほぼ同じ大きさの接線速度を既
にもっているということの重要性は低い。

ディスク１４ａの飛沫同伴効果は、ディスクの表面にお
ける液体によって形成されるいわゆるエフマン（ｇｋｍ
ａｎ　）層をこよって実質的に生ぜしめられる。そのよ
うなエフマン層は極めて薄く、すなわち、この形式の遠
心分離機で論議される液体ｌこ対しては３０〜３００μ
ｍ　の大きさである。しかし、遠心分離機に供給された
液状混合物中にはしばしば固形物が存在するという事実
から、隣接するディスク間の空所は３００μｍ　より小
さいことは稀である。ディスク間の共通的な距離は、０
．３Ｕと５．０ｕの間と考えられる 液状混合物がディスク１４ａ間の空所を通過すると、こ
の混合物は中央部材４の円筒形内側面とほぼ同一の速度
で回転する。従ってディスクと前記円筒形表面間の空所
内をほぼ軸方向へ受容区画５内に戻流し、さらに通路９
を通って分離室２に流入する。

この発明の２つの実施例においてはいずれも、飛沫同伴
区画６内に自由故体面が形成され、その位置は流入チュ
ーブ７を通って供給される液体の流速によって定まる。

図において、液体面の２つのそのような位置が示されて
いる。図から明らかなようＯこ、供給液体の流速が高く
なれば飛沫同伴区画６内の液面は上昇し、従って飛沫同
伴部材を形成する装置の増大した部分を使用させること
になる。このことは、流入装置が自己制御性をもちかつ
広い範囲の供給流速で実施できることを意味する。

ディスク１４ａが渣々のサイズをもつことは。

別のティスフ間隔が、供給流速が増加したために充満さ
れたときは常に、下方のディスクより幾分大きい池のデ
ィスク１４ａが使用され、そのようにして回転中の液体
のその飛沫同伴がさらにＳ分有効となる。

前記の供給流速範囲は、流入チューブ７によって支持さ
れたフランジ１３のようなフランジによって極めて低い
流速まで拡大できる。そのような７ランジは、極めて低
い流速で流入流体が飛牧するのを防ぎ、凝集性の液体量
が流入チューブ７−の内部と飛沫同伴区画６間に維持さ
れることを保証する。この効果を与えるために、前記フ
ランジ１３は、上述の偏向部材１５（または底部ディス
ク１４ａ）の内径よりも大きい外径をもたなければなら
ない。

図から分かるように、受容区画５内の通路９の開口部は
、前記飛沫同伴部材（１４ａ：ｔ４ｂ）の半径方向最外
方部分とほぼ同一の半径方向レベルに位置している。こ
れによって、加速された液体はそれが通路９の前記開口
部に達するときは１通路９を形成する仕切りとほぼ同一
の接線速度をもつことを保証する。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明による運上分離機の、概略の軸方向前
面図で、中心軸１際の左、右に異なる形式の地区同伴手
段をそれぞれ付設して示す。 にロータ本体 ２：分離室 ３：分離ディスク ４：中央部材 ５：受容区画 ６：荒床同伴区画 ７：流入チューブ ８：すき間 ９：通路 １０：軸方向通路 １１：通路 １２：ロータ内側縁部 １３：外側フランジ １４ａ：ディスク １４ｂ二羽根 １５：偏向部オ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分離室（２）を形成するロータおよびロータ内に液
   体を供給する静止流入チユーブ（７）を有し、ロータが
   ロータ内に中央受容室を形成する装置と、ロータ軸線ま
   わりに分布されかつ受容室を分離室（２）と連結する複
   数の通路を形成する装置と、供給された流体が前記通路
   （９）に流入する前に該流体をロータとともに回転させ
   るために受容室内に飛沫同伴部材（１４ａ；１４ｂ）を
   形成する装置を含み、前記静止流入チユーブ（７）が受
   容室内に延びかつその受容区画（５）内に配置された供
   給開口部を有する遠心分離機であつて、 飛沫同伴部材（１４ａ；１４ｂ）が受容室に供給された
   液体の飛沫同伴を実施するために静止流入チユーブ（７
   ）を囲む受容室の飛沫同伴区画（６）内にほぼ占位する
   ように配設されかつ前記受容区画（５）から分離され、
   受容区画（５）がその中の液体の実質的な飛沫同伴を実
   施する部材を有せず、 流入チユーブ（７）の周りに延びかつそれ自身と流入チ
   ユーブ間に単数または複数の通路を残す偏向部材（１５
   ）が、同一の半径方向レベルに位置する前記受容区画お
   よび飛沫同伴区画のそれぞれの部分間に仕切りを形成し
   、および 飛沫同伴部材（１４ａ；１４ｂ）を形成する前記装置の
   少くとも主部分が、偏向部材（１５）と流入チユーブ（
   ７）間の前記単数または複数の通路の半径方向外側のレ
   ベルにおいて飛沫同伴区画内に占位する、ことを特徴と
   する遠心分離機。 ２、前記偏向部材（１５）が、ロータとともに回転する
   ように支持されかつそれ自身の半径方向内側縁部と流入
   チユーブ（７）との間に環状通路を残すことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の遠心分離機。 ３、受容区画（５）が、受容室内で飛沫同伴区画（６）
   と前記通路（９）の開口部との間に配置され、前記偏向
   部材（１５）がそれ自身と受容室の囲繞壁との間に単数
   または複数の通路を残し、前記壁に沿つて液体を受容区
   画（５）に戻流させ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、飛沫同伴部材が、受容室の囲繞壁によつて支持され
   た軸方向および半径方向に延びる羽根（１４ｂ）として
   形成されたことを特徴とする特許請求の範囲上記各項の
   いずれか一項に記載の遠心分離機。 ５、飛沫同伴部材が、ロータと同軸関係をもつて取り付
   けられた環状デイスク（１４ａ）として形成されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項までのい
   ずれか一項に記載の遠心分離機。 ６、前記デイスク（１４ａ）がほぼ平坦形態をもつこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の遠心分離機。 ７、受容室内の前記通路（９）の開口部が、前記飛沫同
   伴部材（１４ａ；１４ｂ）の半径方向最外方部分とほぼ
   同一の半径方向レベルに位置する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に記載の遠心分離機
   。 ８、流入チユーブ（７）の外方に、該流入チユーブの開
   口部と前記偏向部材（１５）との間に支持されかつ偏向
   部材（１５）の内径よりも大きい外径をもつ環状フラン
   ジ（１３）を特徴とする特許請求の範囲上記各項のいず
   れか一項に記載の遠心分離機。