JPS6241071B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ エンジンを潤滑するために使用されるオイル
から汚染物を分離するための使い捨て可能な遠心
分離機にして、第１室を形成するおおい装置１
と、該おおい装置内のベアリング装置８，９と、
該ベアリング装置により回転できるように保持さ
れ汚染オイルを受けるための第２室を形成する中
空ロータ１０と、口装置が前記ベアリング装置と
整合し前記エンジンと解放自在な接続を形成する
ように設けられた前記おおい内の入口ポート装置
４と、前記ベアリング装置を貫通し前記入口ポー
ト装置と前記第２室を接続する入口通路１１と、
前記ロータを回転させそれにより前記第２室内の
汚染されたオイル中の汚染物を遠心力の影響の下
で前記第２室の側壁の方に移動せしめかかる汚染
されたオイルから分離せしめるための装置とを有
し、該ロータ回転装置は、前記ロータに設けられ
前記第２室に流体連通し前記第２室から前記第１
室に流体が放出する際前記ロータを回転させる出
口反作用ポート装置１４と、該出口ポート反作用
装置近くの前記第２室内にあつて第２室を遠心分
離室と出口ポート室１７に分割する区画装置１６
と、該遠心分離室と出口ポート室ロータの回転軸
近くで相互に連結されており、前記おおい装置の
低端部にあつて前記第１室から流体を放出し前記
エンジンと解放可能に連結されている出口ポート
装置２とを有し、前記ベアリング装置がその底部
のおおい内で固定されたスパイダー６を有するこ
とを特徴とする遠心分離機。

２ 請求の範囲第１項による遠心分離機にして、
前記区画装置１６が半径外方向に下方に傾斜して
いることを特徴とする遠心分離機。

３ 請求の範囲第２項による遠心分離機にして、
前記区画装置１６の外方底部が前記側壁と共に前
記遠心分離室の低端で周辺溝を形成することを特
徴とする遠心分離機。

４ 請求の範囲第１項、第２項または第３項によ
る遠心分離機にして、前記ベアリング装置が８，
９二つに分けられた軸線方向にそろつたスタブ軸
を有することを特徴とする遠心分離機。

５ 請求の範囲第４項による遠心分離機にして、
前記スタブ軸８，９が前記おおい装置の各端で固
定され、前記ロータがその各端に環状へこみを有
し該へこみが前記スタブ軸に軸支されていること
を特徴とする遠心分離機。

６ 請求の範囲第４項から第５項までのいずれか
１つの項による遠心分離機にして、前記スタブ軸
８，９が板金属よりなる遠心分離機。

７ 請求の範囲第６項により遠心分離機にして、
前記ベアリングが直接の板金属対板金属の係合に
より形成される遠心分離機。

８ 請求の範囲第１項から第７項までのいずれか
１つの項による遠心分離機にして、前記第１室の
底部に形成された環状たな６０の最上部と作用部
との間の軸線距離が40m／ｍであることを特徴と
する遠心分離機。

９ 請求の範囲第１項から第８項までのいずれか
の項による遠心分離機にして、前記反作用ポート
装置１４が前記第１室の低端からへだてられ前記
第２室が第１室の容積の2/3より大きくない容積
を有する遠心分離機。

技術分野 本発明は汚染流体から汚染物を分離するための
遠心分離機、特に油その他の流体から固形物を抜
き取るため又は軽量流体から重量流体（例えば燃
料オイルからの水）を分離するための遠心分離機
に関する。

背景技術 かかる分離機には回転ドラムが含まれ、流体は
このドラムを通じて送りこまれ流体の一部がドラ
ム内にとどまる期間中回転で引き起こされる遠心
作用を受ける。これにより、流体中の固形物又は
２種類の流体の内より重い分が分離されドラムの
円周壁の周りに保持され他方「清浄化された」流
体は使用場所に運ばれる。ドラムには１本又はそ
れ以上の出口ノズルが設けられこれらのノズルを
通じて流体はドラム内部より流出し、流体はドラ
ムに対してほぼ切線方向の成分で以てノズルから
出てこれによりドラムはノズルから出る流体のジ
エツトの反作用により回転させられる。以下かか
る遠心分離機を上記型式によるものと称す。

本発明は特に上記型式の遠心分離機において分
離機をその全体を処分し新しいユニツトと交換で
きるような低コスト製品になるように改良を加え
ることにかかわるものである。上記型式の従来の
遠心分離機はドラムが一杯に近づく時これを浄化
するため分解せねばならず、これは単にたいくつ
で汚れるだけでなくそうじのため繰返し簡単に開
けられ緊密にシールされたジヨイントで簡単に再
組立てできるような比較的高価なドラム構造を要
する。

オイルフイルターなどのような普通の流体フイ
ルターは一般に紙要素をもち基本的にはメカニカ
ルストレーナであり流体からちりを捕え分離する
孔を有するフイルター要素を含む。フイルターを
通る流れは孔のサイズの函数なので、フイルター
パツクがちりでつまるにつれフイルター流量は減
少する。ろ過装置においてちりが油に入る同じ割
合でちりを取り除かねばならぬので、つまつた普
通の紙要素フイルター油のちりレベルを申し分な
いレベルに保つのに十分な程油を処理することが
できない。メカニカルストレーナ型のフイルター
の他の欠点は油の添加剤が除かれ易いことであ
る。更に、添加剤は所期の如くエンジンの作動面
ではなくフイルター内の捕かくされたちりに働き
かけることによりある程度消耗するものである。

メカニカルストレーナとして作用せずにむしろ
流体から遠心作用により汚染物を取り除くことに
より上記の欠点を解決する遠心フイルターが従来
提案されている。例えば、かかるフイルターはグ
レーシヤメタル会社（Glacier Metal Company
Limited）名義の英国特許第1089355号に示され
ている。このフイルターにはスピンドル上に回転
可能にとりつけられた中空ロータがある。ロータ
が通じて延びるスピンドルには油をロータ内部に
導入する軸方向の通路がある。この特許の第２図
には重量鋳物ベースにぴつたり嵌合する外方ケー
スがせん状にはまつて示されている。更に、ロー
タはかなり複雑な鋳造物である。

遠心フイルターは要素型フイルターに対しうた
がいもなく優れた性能をもつ一方、そうじの必要
性によりたい積するどろを除くための定期的そう
じに耐えるように比較的重い機械加工した鋳物部
を有する複雑な構造を現在まで必要としている。
これはエンジンにおける遠心フイルターのより一
般的な使用を恐らく妨げている。又、ロータボー
ルが一杯であることを示す警告装置を得ることが
可能でなくこれにより保全の問題が更に複雑化さ
れている。

本発明はその好適実施例において乗り物が一定
のマイル数走つた後全体を処分ができ、外形、取
付具およびサイズについては普通の自動車用スピ
ン・オン（spin―on）エンジンブロツクキヤニ
スターフイルターに非常に似た遠心フイルターが
提供される。全体として処分できるようにするた
めにはフイルターは簡単にして低コスト構造で高
価な機械加工部分をさけねばならず又全部品の点
数は最小に保たねばならぬ。又、「さらけ出し」
に抵抗しフイルターを許可なくそうじ又は再生使
用するのを防止せねばならぬ。

発明の開示 即ち本発明は、エンジンを潤滑するために使用
されるオイルから汚染物を分離するための使い捨
て可能な遠心分離機にして、第１室を形成するお
おい装置と、該おおい装置内のベアリング装置
と、該ベアリング装置により回転できるように保
持され汚染オイルを受けるための第２室を形成す
る中空ロータと、口装置が前記ベアリング装置と
整合し前記エンジンと解放自在な接続を形成する
ように設けられた前記おおい内の入口ポート装置
と、前記ベアリング装置を貫通し前記入口ポート
装置と前記第２室を接続する入口通路と、前記ロ
ータを回転させそれにより前記第２室内の汚染さ
れた中の汚染物を遠心力の影響の下で前記第２室
の側壁の方に移動せしめかかる汚染されたオイル
から分離せしめるための装置とを有し、該ロータ
回転装置は、前記ロータに設けられ前記第２室に
流体連通し前記第２室から前記第１室に流体が放
出する際前記ロータを回転させる出口反作用ポー
ト装置と、該出口ポート反作用装置近くの前記第
２室内にあつて第２室を遠心分離室と出口ポート
室に分割する区画装置と、該遠心分離室と出口ポ
ート室ロータの回転軸近くで相互に連結されてお
り、前記おおい装置の低端部にあつて前記第１室
から流体を放出し前記エンジンと解放可能に連結
されている出口ポート装置とを有し、前記ベアリ
ング装置がその底部のおおい内で固定されたスパ
イダーを有する構成を特徴とする。

従つて本発明によれば、所期の目的を達成する
ことができると共に、上記型式の遠心フイルター
においてロータの回転のためのスタブ軸はフイル
ター取外しの際エンジンに取付けられたままにで
き、配置費用がさけられるのでより耐久性のある
費用のかかる設計のものにもすることができる。

特に、遠心油分離機において慣用である手のこ
んだ軸方向配分装置なしに外部おおい装置の上端
にある入口からロータの上端に油を送れば十分で
あることが判明している。又、ロータおよびおお
い装置の壁の間を油が上方に流れそのためロータ
の回転を妨げないようロータの下方に深い油だめ
を設けるのが望ましいことも判明している。この
油だめのサイズはいろいろとある。例えば好適に
は少くとも40mmの深さである。又、ロータはおお
い装置の2/3より大きくはない容積を有するのが
望ましい。この代りに、キヤニスター壁間の半径
方向へだたり（ｘ）と油だめの高さ（ｙ）は式Ｙ
〓１／４Ｘにより表わされると云える。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車の油クリーナとして使用する目
的の本発明の遠心分離機の一例を示す一部断面の
正面図、第２図は本発明による遠心分離機の他の
例を示す垂直断面図、第３図は本発明による遠心
分離機の第３の例を示す垂直断面図を示し、第１
図はロータ上の金属板唇状ベアリング装置がおお
い装置上の唇状ベアリング装置と協動するような
特殊なスタブ軸構造を示す。

発明を実施するための最良の形態 第１図において、押し広げた板金属よりなるお
おい装置１が示されこのおおい装置は油出口２を
設けたユニオン３を有し、出口２から油は分離機
を離れ可撓性の油戻しパイプ（図示せず）経由の
上エンジンに送られる。おおい装置１は、４個の
単純な板金属プレス加工品即ちおおい装置１のボ
デーと、頂部閉塞部５、頂部閉塞部支持リング５
Ａおよびスパイダー６で全部板金属巻きあげ継ぎ
技術や簡単な溶接などにより一体に接合されるも
のを含む。図示の如く、頂部閉塞支持リング５Ａ
は巻きあげ継ぎ５Ｂによりおおい装置のボデーに
接続されており、環状弾性シール５Ｅを入れた環
状溝５Ｄを形成する環状の上方突起部５Ｃを有す
る。頂部閉塞部５には下方に曲げられ延びたベア
リング装置８を有するねじ開口７があり、開口７
は油入口ポート装置４を設けており遠心分離機全
体は在来使用のスピン・オン要素フイルターと同
じ要領でエンジンのボス部上にねじこめられる。
おおい装置１の内面に取付けたスパイダー６には
上方に曲げたベアリング装置９が設けられてい
る。ベアリング装置８と９はロータのためのスタ
ブ軸を形成する。

ロータ１０は油入口に通ずる通路１１を有しか
つベアリング装置８と協動してロータリベアリン
グとスラストベアリングを形成する唇状部１２を
有する簡単な押し広げにより構成される。油から
潤滑が得られるので、ロータは通常ベアリング装
置８の周り（又は内側）で別のベアリングを設け
る必要なしに鋼対鋼接触で回転できる。しかしな
がら、低摩擦ベアリング材のＬ字型断面のリング
を図示の如く設けることができる。ベアリング構
成の適当性はちりで一杯になる前に要する回転数
いかんに大幅に依存する。同様に、ロータの下端
はプレス加工で押し広げられたノズルプレート１
３により形成され、これには２つの押し広げられ
た出口反作用ポート装置１４（その内１つのみを
示す）が含まれる。スパイダー６上のベアリング
装置９はノズルプレート１３にある上方に曲げら
れたリム９Ａに対して走るベアリング面を形成す
る。最後に、ノズルプレート１３からへだてられ
た他の区画装置１６により、油が出口反作用ポー
ト装置１４に入りロータを動かす前に送られる出
口ポート室１７が形成される。この油はスパイダ
ー６を貫流した後出口２経由で分離機を出る。

ロータ１０は効果的分離作用のためその最大速
度で回転する必要があり又おおい装置容積を可能
な限りフルに占める必要があるので、ロータ１０
を出る油がロータ１０とおおい装置１の間の同心
状壁の間の比較的せまい隙間を上昇せしめられる
傾向がある。スパイダー６は、これが適当に開口
され又は形状づけされているならばこの方向に進
む油を圧迫し他方同時にではなく油の自由な加工
流に抱束をあたえる。小さな唇状部１８もこの点
について効果的であると立証されている。同様に
プレス加工で押し広げられた板金属構造の油入口
室２０もロータ１０の上部開口１１上の唇状部１
２に曲げかぶせたり又はその他の要領でこれに取
付け、油が矢印で示したようにおおい装置１を通
り流入し、室２０の壁にある一連の放射状開口を
通りロータ１０の外側の方に方向を向けられる。
矢印は油が最初いかにロータ１０の外壁の方に向
けられ、効果的なちり分離が行われるようロータ
内における必要な滞在時間を経験する前に区画装
置１６により直接出口ポート室１７に流入するの
が防止されるのを示している。又、ノズル室１７
に入る前の油は矢印で示す如く孔１７Ａ経由出口
ポート室１７に転入する前に回転軸線の方に移動
さねばならぬ点注記される。

ここに注目すべき点はロータを貫いて延びるス
ピンドルがないことであり、かかるスピンドルは
上記型式の在来の遠心分離機のすべてに見られる
ものであり油の流れをロータ内に向ける。ロータ
を通じて延びるスピンドルの必要なしに十分な滞
在時間が驚くべきことに得られることが今やはつ
きりしている。油は入口においてロータの外壁の
方に曲がり出口ポート室にはいる前に壁から離れ
れば十分である。貫通スピンドルの省略により組
立体のコストはきわめて低下され、組立体に手入
れができずロータ内の油により多くのスペースを
残すようにロータとおおい装置の「永久」接合を
容易ならしめる。

第２図は第１図と同じでその差異だけを次にあ
げる。

１ 前述の如く本発明のいかなる実施例において
も油入口室２０は選択的なものであり、故にこ
れを省略する。

２ 頂部閉塞部５は２つの部分５Ｆと５Ｇに作ら
れる。

３ ロータ１０は頂部コーナに補強リブ１０Ａを
有する。

４ 区画装置１６は簡単にされ軸方向開口１６Ａ
を有する。

５ 最後にもつとも重要なこととして、スピンド
ル６は軸方向に長くされキヤニスター１の下端
に深いたまりを形成するようになつている。

第３図が第２図と異なる点は、ベアリング装置
８が延ばされスパイダー６上の僅小突起７１に嵌
まる長い中空スピンドル７０を形成していること
にある。油はスピンドル７０にある１つ又は多数
の横孔７２を介してロータ１０に流入する。連続
性のスピンドルはコスト高となるが、スタブ軸の
心の狂いにもとづく問題はすべて解決される。

本発明のすべての実施例において、おおい装置
の上部に圧力リリーフバルブを設け余分の空気圧
を大気に逃がすことが望ましい。

第１図実施例の下記変更も又有利である。

(イ) 室２０のベースから外方に例えばロータ半径
の約半分程に延びる水平環状油そらせプレート
の設置。

(ロ) 下部ベアリング点における固形スピゴツト又
はスタブ軸の設置。

(ハ) プレス加工した金属により得られるベアリン
グ面の熱硬化。

回転ロータは望ましくは上部又は下部スラスト
ベアリング上に働く合成力が殆どもしくは皆無に
なるよう垂直平衡状態になければならぬ。これ
は、第１図実施例において、下部ロータ壁の中心
にブリード開口を設け主要ロータ室を下部スタブ
軸又はスピゴツト上方のスペースに接続すること
により促進される。かかるブリード構成は、圧力
バランスをある程度実現する以外に下部ベアリン
グの潤滑を容易ならしめる。

本発明のすべての実施例を通じておおい装置に
より得られるベアリングは剛性でばね荷重をうけ
てない点注目される。

第２図および第３図に示す深いたまり構成は油
のるい積がノズル又はロータ外周近くに発生しが
たい利点をもつ。ゲージを有する構成がこの問題
をとくのに提案されているが、この場合油の流れ
が妨げられた。

実際上、油はフイルターに4.2Kg／cm²（60lbs／
in²）と７Kg／cm²（100lbs／in²）の間の圧力で流入
し、毎時約555（150gals）の割合であり、たま
りを防ぐために圧力ゼロで毎時555（150gals）
流出せねばならぬ。ゼロ圧力とは、出口開口が入
口開口より約８ないし12倍大きくなければならぬ
ことを意味する。従つて、普通直径3.7mm（1/
８″）の入口と直径25.4mmないし38.1mm（１−１
1/2″）の出口孔が設けられる。