JPS63283771A - 複数相混合物の遠心分離方法および装置 - 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、液体中のガス、ガス中の液体、液体中の液体
、ガス中または液体中に拡散された固体、あるいは互い
に全体的には混和できない生成品の任意の他の組合せ物
のような種々の相をもつ混合物の非混和性構成成分を分
離するために遠心力を利用する方法およびｖｉ置に関す
る。

現在では遠心分離に関する方法および装置は知られてお
り、それらの手段は、処理される混合物は混合物中に強
い遠心作用区域を生成させるためにロータを通って回転
される。附図の第１図の断面図はそのような遠心分離装
置を示したものである。

この装置ｌＯにおいて、まず、はぼ円筒形でかつ垂直に
配設された包囲体１２を有し、処理される混合物はダク
）１４から前記包囲体の下方部分に入る。

実際の遠心分離装置１ｆ１６は包囲体１２の上方に配置
されかつ軸受システム２０によってｗａｌｅに連結され
たモータ装置１８によって回転される。パイプ２２は不
図示のベンチレータまたはファンによって装置１６にわ
たって圧力降下を発生して遠心分離装置１６を流通した
混合物を抽出する。バイブ２２によって抽出された混合
物の成る部分はダクト１４内に接続するパイプ２４によ
って再循環される。装置１６によって分離されたごみや
重量相分は包囲体１２を少くとも部分的に囲っている空
所２６内に落下し、そこからダクト２８を介してサイク
ロンまたは他の相当装置２６内に落下する。サイクロン
２６の下方部分内のバイブ３０は、ちりや重量相分を排
出させることができ、一方、サイクロン２６内を流通す
るガスの一部はダクト１４　（この実例では、ダクトは
サイクロン２６の上方部分を包囲体１２の下方部分に接
続するように配置されている）に戻される。第１図はま
た、ダクト１４が包囲体１２の底部において接線方向に
開口し、成る組成を最初に分離させる螺旋運動を混合物
に作用し、この成分は包囲体１２の下方部分に設けられ
たダクト３２によって排出される。

随意に、フィルタ３４が装置１６の直下に、すなわち装
置を通る混合物の流動方向に見てその上流に配置するこ
とができる。

たとえばＰＲ−Ａ−２４６８４１０に記載されているよ
うに、この装置はひと重なりのディスク１７を含み、こ
のディスクの上流側と下流側との間の圧力降下によって
前記重なりディスクを通って螺旋状流れとして混合物を
通過させるように配置されている。また、随意に、重な
りディスク１７の上流に回転型取入れ分配器１９、およ
び前記重なりディスクのすぐ下流に整流器２１を設ける
こともできる。

ＦＡ−Ａ−２４６８４１０に記載の重なりディスクは第
２図および第３図に示されている。第２図は、重なりデ
ィスクの展開断面図、第３図は、第２図の線ト１に沿っ
た断面図である０重なりディスクは一連のディスク３６
を含み、各ディスクは隣接する上流側ディスクと下流側
ディスクから成る距離を隔たる薄板で構成されている。

各ディスク３６は、互いに角度的に喰違い関係で配置さ
れた成る数の開口３８をもつ、ディスク３６ａの無地ま
たは孔の明いていない部分４０ａ（第２図）がディスク
３６ｂの開口３８ｂの直下に配置されている。よって、
たとえ前記重なりディスクが回転しなくても、前記重な
りディスクの上流側と下流側との間に圧力降下が存在し
、それにより混合物は螺旋状流れを形成しながら通過す
る。この圧力降下は任意の既知の方法、たとえば、ロー
タからの流出点にファンを設けてその下流に圧力降下ま
たは真空を発生させることにより、あるいはロータの上
流にファンを配設して上流に過大圧力を発生させること
によって、得られる。この説明において、「上流」およ
び「下流」とは、ロータを通る処理される混合物の流動
方向に見てとられたものである。

第２図に示された特定の実例において、ガス状の流れは
螺旋状経路をたどって流動することが実験的に判明して
いる。しかし、ｎ番目のディスクの開口を離れる１つの
混合物の流れは、ｆｉ＋１番目の直前に配置された開口
は通過せずに次に続く開口を通過する。もし２つの連続
するディスク間の距離が開口の幅と等しければ、ディス
クに対するこの流れの傾度は１／３に等しい。

混合物は、ディスク３６の開口３８を流通するいくつか
の活動流に分けられる。これらの活性流４２間には停留
流４４が存在し、この中ではガスは連続的に流れず渦巻
または旋回流４６が起こる。

さらに、第２図には各開口３日の前方縁に沿ってディス
クの平面と垂直なリム４８が示されている。

ここに用いる「前方の」および「後方の」とは、ディス
クを通る混合物の流動方向に関して言う。

これらのリムはロータが回転されたとき混合物の飛沫同
伴現象を増進するのに用いられる。リム４８の高さは２
つの隣接するディスク間の距離のｌ／３に等しい、この
条件は、活性流４２が正常な姿でロータを流通すること
を保証するのに必要である。

よって、す、ムの高さが大きすぎるとリムが循環区域に
まで延び、すなわち流れ４２の中まで延びるのでこの流
れを著しく乱し、それによって流速を減少させる結果、
純化特性を可成り劣化する。この流れを満足な状態に保
つために、ロータを流通する流れは実質的に層流でなけ
ればならない、しかし、リムの高さが低すぎると、流体
に対するロータの回転は十分には伝達されず、流体はロ
ータに対して後方に向って滑るであろう、同時に純化に
対して甚しい障害が起り、すなわち循環流はその強さが
弱まり甚しく乱される。

圧力降下がロータの上流側と下流側との間に発生・され
かつロータが回転しているときは、混合物はロータの回
転速度よりも高い角速度でロータを横切る。重量相分を
ロータ周辺部に向けて排出させる、活性流４２内に強い
遠心作用界域が発生される。遠心分離作用区域はまた渦
流４４内にも発生されるがその強さは小さい、これらの
流れは多数の場を占めているので、活性流４２に比べて
排出および分離作用は不満足である。さらに、リム４８
の近傍にかつリムの後面に、開口３８を分けている孔な
し部分の上流および下流に、一時的な蓄積が起こる。し
かし、これらの蓄積は一時的のもので、遠心力の作用を
受けて完全に排出される。しかし、それらは依然として
比較的重要な性質をもち、ディスクを清浄に保つために
ロータを分解する目的で装置を停止しなければならない
。

分離効率を向上するために、第４図において断面で示さ
れた解決手段が従案されている。この手段は、ロータの
回転軸線とはもはや垂直ではなく上流側に向って末広が
り形状の円錐形であり、すなわち、各ディスクはロータ
の回転軸線と垂直な平面と再αをなしている。

流れの向きは乱されたのち混合される。渦流中に存在す
る重量相分は第３図の場合よりも一層有効に射出されて
、それらが凝結する孔なし面と遭遇しかつ漸次に周辺部
に向って導かれる。

本発明の目的は、従来よりも一層効率的にかつ選択的に
分離できる数種の相の混合物を遠心分離する方法および
装置による分離作用を向上することである。

本発明は混合物中にロータによって作用されるよりもは
るかに強い遠心作用界域をつくり、これを処理の根源と
することを目的とする。この態様の結果として、ロータ
の設計および製造は、従来の装置よりも簡単化されかつ
コストが下がり、しかも従来装置と同様な遠心作用界域
が得られる。

したがって鋳造やプラスチック材料の使用するような多
量生産方式の採用が想定できる。

本発明の他の目的は、極めてＲ４Ｑする物質を含む相成
分の分離効率を向上すると同時に再混合の危険を伴わず
に処理区域から分離された成分を排出することにある。

さらに別の目的は、ロータ流出部に配設された有効な運
動エネルギ回収装置によって処理される混合物を加速す
るのに必要なエネルギを最小限に減少することである。

搬送流体としてガスを用いた場合、ロータ流入部におい
てこのガスを膨張させることによってその温度を低下で
き、この膨張は凝縮をもだらしかつ当初はガス状であっ
た搬送媒体を液状で排出させることができる。

さらに詳しく述べれは、本発明は、少くとも１つの重量
相成分を含むいくつかの相成分からなる混合物の遠心分
離法に関し、ここにおいて、混合物は螺旋状経路に従っ
て流通する複数の平行流に分離されかつロータの角速度
よりも大きい角速度で駆動される。これはこれらの流れ
の中に遠心作用界域を発生させ、これによって重量相成
分を射出させる効果をもつ。

本発明によれば、これらの流れはロータに連結された孔
なし壁によって制限され、それによってこれらの壁の面
上に遠心作用界域が発生され、これらの流れの中にあら
れれる遠心作用界域の作用を受けて射出された重量相成
分はこれらの孔なし壁と組合わされた滞留装置上に収集
される。さらに、この成分は前記壁と組合わされた案内
装置によってロータの周辺部に向って導かれ、重量相成
分は前記壁の表面上に発生された遠心作用界域の影響を
受けてロータの周辺部に向って移動する。

本発明の方法の別の態様によれば、混合物を回転するた
めに、混合物は一方においてロータの回転作用を受けか
つ他方においてロータの上流側と下流側との間の圧力降
下を受け、後者の場合、前記圧力降下は螺旋状経路また
は軌跡に従ってロータを通る混合物の通過をもたらすよ
うに配置される。

本発明の別の特徴は、混合物の螺旋状流れがロータの下
流において軸方向の流れに変換されることである。

本発明のさらに別の有効な特徴は、混合物の回転運動エ
ネルギがロータの駆動用としてロータの流出部において
回収されることである。

本発明はさらに、上記方法を実施する装置に関し、この
装置は、既知の方法で、処理される混合物を通過させる
ロータと、前記ロータにわたって圧力降下を発生させる
装置を有し、この装置は前記圧力降下の影響を受けて混
合物が螺旋状の流れとしてロータを通過させるように配
置され、さらに軸線まわりにロータを回転する装置とを
含む。

本発明によれば、ロータは前記螺旋状流れを制限する孔
なし壁と、重量相成分を収集するため前記壁と組合わさ
れた滞留要素と、前記重量相成分をロータ周辺部に向っ
て導くため前記壁と組合わされた案内要素とを含む。

一特定実施例によれば、ロータは一群の隣接するディス
クをもち、その軸線はロータの回転軸線と一致し、各デ
ィスクは上流面一と下流面と、螺旋状部分に従って配置
されかつ孔なし壁によって制限された混合物循環用の少
く゛とも１つのチャンネルをもち、前記チャンネルは流
入開口によって上流面に、および流出開口によって下流
面に開口されている。この場合、所与のディスクに形成
されたチャンネルの流出開口は次に配列されたディスク
に形成されたチャンネルの流入開口と直接に向き合い、
これらの開口は同一形状をもつ。

よって、ロータを通って、孔なし壁によって制限された
連続する螺旋状循環チャンネルが形成される。

連続する「ディスク」という表現は、重なりを形成する
ディスクの２つの隣接するディスクがそれらの表面の少
くとも部分にわたって互いに接触状態にあることを意味
している。後述するように、成る好適実施例において、
ディスクは一方のディスクの上流面に形成されかつ他方
のディスクの下流面上に乗っているスタンドによって周
辺部において接触しており、前記スタッドは成る粒体の
抽出を可能にさせる溝穴によって仕切られている。

一実施例によれば、前記チャンネルはロータの軸線に対
して螺旋状をなしかつ下壁と、上壁と、２つの側壁とに
よって限界され、このチャンネルはロータ軸線と同心で
あり、下壁および／または上壁は溝を有し、それらの縁
部はディスクに対して半径方向に位置している。

別の実施例によれば、チャンネルが螺旋状でかつ下壁と
、上壁と、２つの側壁とによって限界されている場合に
、このチャンネルはロータ軸線と同心であり、下壁およ
び／または上壁はロータ軸線に対して螺旋状部分に従っ
て配置された少くとも１つの突出要素をもつ。

各ディスクの上流面および下流面は平面状でかつロータ
軸線に対して垂直とすることができる。

しかし、別の実施例においては、各ディスクの上流面お
よび下流面は、頂角が同じでロータを通る混合物の流動
方向に対して上流側に向って末広がり形状の截頭円錐形
部分をもつように設計されている。

また、別の実施例において、各ディスクは中空の円形ボ
ックス状に形成され、これはその上流面に流入開口と、
その下流面に流出開口と、これらの２つの開口間におい
てディスク内で少くとも完全一回転を混、金物にさせる
案内装置と、ボックス内に配置されかつ上流側に向って
末広がり形状をもつ一群の截頭円錐形要素と、重量相成
分を射出するための周辺溝穴をもつ。

ロータの上流において、前記装置はまた、中心から周辺
部に向って配置された一群の羽根をもつ回転型分配器を
もち、その凹形部は下流側に向って開口し、各羽根はロ
ータに対する前記螺旋状流れの傾度に対応する傾きをも
つ後縁部を有する。

−好通実施例によれば、羽根の後縁部はロータの第１上
流デイスクと一体に構成されかつ前記ディスクの上流面
上に設けられた開口の後方縁と一致する。

ロータの下流において、この装置はさらに、周辺部に向
って中心から配向された一群の羽根を具備した整流器を
有し、羽根の凹形部は上流側に向って開口し、各羽根は
前記螺旋状流れの傾度に対応したロータに対する傾きを
もつ前縁部を有している。この場合、羽根の前縁部はロ
ータの最終の下流ディスクの流出開口の前方縁と一致す
ることが好適である。

本発明の別の特徴によれば、ロータは、上流側に向って
末広がり形状の内側壁をもつ包囲体内に配置されている
。

その第１の実施例において、包囲体の内側壁は平滑でか
つ上流側に向って末広がり形状の一般的に円錐形態をも
つ。

その別の実施例によれは、ロータがひと重なりのディス
クで構成されているとき、包囲体の内側面は複数の円形
部分をもち、該部分はそれぞれ、ロータの１つのディス
クの横側縁に面し、前記円形部分の直径は下流側から上
流側に向って増加している。この場合、１つのディスク
の縁部と包囲体の内側面との間の距離は一定でありまた
は上流側に向って下流側から規則正しく増加している。

本発明を限定するものではない附図を参照して実施例に
ついて以下に本発明の詳細な説明する。

第５図において、本発明による装置は、包囲体５０内に
配設されていることが分かる。ロータは、本質的に軸５
２に取りつけられたディスク３６の積層体１７を含む、
軸５２はモータ（第５図には不図示）によって回転され
る。ここに示す特定例では、軸５２は垂直に配置されて
いるが、前記軸をたとえば水平または斜めのような別の
方向に配置しても本発明の範囲から逸脱するものではな
い、積層体１７の上方に配置されたベンチレータまたは
ファン５４によってロータにわたって圧力降下を生せし
めることができる。このファンは軸５２上にそれと一体
に取りつけられた一群の羽根５６によって構成され、ガ
スまたは混合物が接線方向チューブ５８を通って排出さ
れる。ファン５４は先細り形カップリング６２によって
包囲体５０に結合された渦形または螺旋器６０内に配置
されている。接線方向チューブ５８はこれを通って処理
済みの重い成分を含まない混合物を排出する。

明らかに、ファンは種々の形式、たとえば、軸流ファン
などが用いられ、かつ上流に配設された圧縮器で代える
ことができる。この装置の本質的な点は、混合物の流動
方向から見てその下流側へ上流側から混合物流をロータ
にわたって圧力降下を発生させることができる装置を具
備する点である。混合物が液体である場合、前記圧力降
下を発生させる社は吸引ポンプまたは押込みポンプを使
用できる。成る特別な場合には、ロータを通って混合物
を循環させることを保証する装置を包囲体の外側に配設
し、かつ独立のモータによって駆動されることができる
。

第５図の下方部分には処理される混合物がロータに到達
する前にその中で循環する包囲体１２が見られる、包囲
体１２と包囲体５０との空所２６は、混合物内に発生さ
れた遠心作用界域の影響を受けて射出されかつ重力によ
って再び下降する゛重量相成分の排出に用いられる。

さらに、回転式分配器１９がディスク積層体の下方部分
すなわちロータの上流に配設されていることが分かる。

この分配器は、螺旋経路に従って前記圧力降下の影響を
受けて循環している混合物を偏向させるように配置され
た一群の羽根によって達成されている。このために、各
羽根は、混合物の流動方向に見て下流側に向けられた凹
形状をもち、かつ各羽根は、ロータ軸線に対する傾斜が
ロータ内の混合物の螺旋状の流れ傾度に等しい後縁（第
５図には不図示）をもつ、前記後縁は積層体１７の下方
部における第１の上流ディスクの流入開口の前縁部と合
致することが好ましい、よって、分配器１９の２つの順
次の羽根間の間隔は螺旋通路との接合経路を構成し、そ
の流入開口はディスクのこの点に配置されている。よっ
て、分配器１９はロータの上流にある混合物の軸方向速
度を、乱流およびそれに伴うエネルギ損失を減すること
によってロータを通る螺旋方向速度に変える。さらに、
これによって発生された偏向の結果として、分配器１９
はさらに周辺に向って流通する重量成分を分離する主要
機能をもつ０羽根の凹形の曲率およびそれらの前縁の形
態は混合物の空気力学的または水力学的特性および作用
条件の関数として設定される。

同様にして、ロータからの流出部において、所与の反動
作用または度合のタービンによって構成された整流器２
１を配置することができる。この整流器は一群の羽根２
７で構成され、その凹形状はロータを通る混合物の流動
方向に見て上流側に向けられている。各羽根２７は積層
体１７の最後のディスクの下流面に形成された流出開口
の前方縁と合致する前縁をもち、かつ前記前縁の傾斜は
ロータ内を循環する混合物により生ずる螺旋状の流れの
傾度に等しい、螺旋状経路に従って混合物が流動すると
いう事実から、その速度は接線方向および軸方向の成分
をもつ０羽根２７の凹形状の設計は、それによって接線
方向成分をなくすようになされる。

よって、軸方向成分のみが残り、混合物は整流器２１を
離れて軸５２と平行な方向に流れる。

整流器２１の他の重要な態様は、ロータの上方部の最後
のディスクを離れる混合物が成る速度、すなわち成る運
動エネルギをもつことである。この運動エネルギは整流
器２１をロータの回転方向に運動させてその回転に貢献
する。これによって軸５２を回転するモータに要求され
る動力を減少させることができる。整流器２１の羽′根
２７はさらに、仕上げ機能をもち、分離された物を周辺
に向けて導（。

本発明において、ロータ１７、分配器１９、整流器２１
およびファン５４は同一の軸５２上に取りつけられてい
るので、同期的に回転する。しかし、これらの構成要素
が他とは独立に駆動された装置を使用しても本発明の範
囲からは逸脱しない、この装置はまた、満足な効率状態
においてはファン５４の排出または吸引作用を保証する
のにも有効である。流れが整流されない場合でかつ当業
界では公知の現象に従って、混合物の回転成分はファン
５４の性能特性を極めて著しく害する０羽根２７の凹形
状の曲率およびそれらの後縁の形態は、混合物の空気力
学的または水力学的特性の関数として決定される。

さらに、羽根２７の形態は、重量相分がこの通路の残り
の軌跡が周辺に向うように形状づけられている。

第５図は、包囲体５０が下向きに末広がる内側面５１を
もつこと、すなわちロータを通る混合物の流動方向に見
て上流側に末広がりしている内側面をもつことを示す、
この実施例において、表面５１は成る数の円形部分５３
をもち、その高さは各ディスクの厚さに等しい、よって
、各ディスクの横側縁に面する表面５３が存在する。

第５図に示された特定の場合、ディスクの直径は一定で
ありかつ部分５３の直径は下流から上流側へ増加してい
るので、空所２６の厚さはロータを流通する混合物の流
動方向で見て下流から上流側に向つて増加している。し
かし、変動直径をもつディスクを用いることは本発明の
範囲を逸脱しないので、１つのディスクの横側縁と表面
５１の部分５３との間の距離は一定である。

下流から上流側に向って増加する直径をもつが部分５１
の増加はど急激でない、したがって空所２６の直径が増
加するディスク、あるいは上流側に向って末広がり形状
の平滑な円錐形表面５１を用いることも零発−の範囲を
逸脱するものではない。

この構造の主要な利点は、ロータとステータの最大直径
区域に収集された重量相分を供給するガス吹付けまたは
液体圧送効果を発生させるために、本体の内径の対応す
る変動と組合わされた各瞬間的に変化した直径のロータ
を使用することである。

これらの連続する段階は互いに連続して機能する。

周方向または軸方向のすき間は、抽出された重量相分の
必要な流速と濃縮性能の関数として計算される。

第６図は、本発明による装置に用いられるディスクの第
１実施例を示す、この実施例は一定厚さＰをもつディス
クの積層体または重畳体３６を用いている。各ディスク
は成る数の螺旋形チャンネルまたは通路６２をもつ、こ
れらのチャンネル６２はそれぞれ流人開口によってディ
スクの前面または下面３７上に開口されかつ流出開口６
５によってディスク３６の上面３９上に開口されている
。この構造によって、１つの所与のディスクの上面上に
位置する矩形間口６５は、このディスクに続くディスク
の下面上の流出開口６３と正確に面対するようになって
いる。それによりディスクの積層体を通って実体の壁に
よって限定された螺旋状でかつほぼ連続するチャンネル
６９が形成される０周辺部に向って通過した重量相分が
包囲体５の内側壁上に効率よく収集されかつ　乱および
再反跳のような現象の結果としてロータ内で再懸濁する
傾向を起さないた′めに、固定壁５１に向うロータの移
送は、第６図において７１で示されるような連続するデ
ィスク間に形成された周辺溝穴を通って実施される。し
かし、これらの溝穴はスタンド７３によって局部的に中
断され、その機能はロータの剛性を向上するためである
。よってこれらの溝穴は連続するディスクが互いに向き
合い当接することを保証する。それらの内側形状は分離
された重量相分の蓄積を防止する。

ディスクは連続配列されているので、もし適切な軸方向
の緊密さがあれば、極めて剛い単体ロータを得ることが
可能である。この構造はロータの内部と、ロータと不動
の本体間の区域との間の有効な分離を行い、これは再散
布を制限する。さらに、さらに高い回転速度に達するこ
とが可能で、すなわち変形の危険を避けつつ、従来技術
装置のものよりも一層強い分離が得られる。

第６図に示された特定場合において、開口６５は所与の
ディスク上に等角度で分布され、かつ固定部分６７によ
って分離された周辺部に向って中心から延びる。ディス
ク回転方向Ｔに見て１つの所与のチャンネルの流出開口
は流入開口の下流に位置されている。第６図において、
開口６５はディスク６３のスポークによって制限されか
つ部分６７と同様にほぼ台形である。よりて、各チャン
ネル６２は下壁６４、上壁６６および両方の側壁６８．
７０によって限定されている。下面６４および上面６６
は一般に螺旋形状でありかつチャンネルと同じ傾度をも
つ、後述するように、これらは混合物の成分を局部的に
かつ一時的に滞留させるため、および重相成分の凝結を
容易にするために段部またはそのようなものを設けるこ
とができる。チャンネル６２を限定する第１横側面６８
、すなわちロータの軸線に最も近い面は円筒形状で、か
つその軸線はロータの軸線と合致する。他の横倒面７０
はディスクの周辺の近くに位置されかつロータの軸線に
対して傾斜されている。換言すれば、ロータを流動する
混合物の流れの方向に見て上流側に向って末広がる截頭
円錐形部分の形状である。

よって、混合物は、複数の螺旋状流れ内に分離される。

混合物は一方においてロータにかかる圧力降下を受け、
かつ他方においてその回転効果を受けるという事実から
、ロータの速度を超える接線速度でディスクを通って流
れる。よって、速度ωで回転しているロータに対し、半
径方向距＃Ｒに位置する粒体の絶対接線速度は ω０Ｒもし前記粒体が混合物隔離区域内に配置されれば
、 ω”Ｒ＋Ｖｔ　　もし前記粒体が接線速度Ｖｔにおいて
流れの循環部分内に位置すれば、接線速度Ｖｔはほぼに
／Ｒに従って変動し、ここにＫはロータの幾何学形状に
よって一定でありかつロータを通る流量に比例する。半
径Ｒにおける遠心力はつぎのように書ける： Ｆ　ｃ　＝　ω”Ｒ＋　２ＫＲ−’＋Ｋ”Ｒ−’Ｒが変
化すると、前記関数は１つの最小値をもち、前記最小値
の両側において遠心作用界域が増加する。よって、高い
遠心作用界域が回転軸線の近くに存在し、これは普通の
遠心分離機で起こるものとは反対である。さらに、曲線
Ｆｃ（Ｒ）のすべての点において、値Ｆｃは同一の角速
度で回転しいる普通の遠心分離機に対するよりもはるか
に高い。

同様に、混合物の流速が変わると、１つの値に一ω０Ｒ
２に対して分離効率は最小値を経験する。ロータの寸法
および同一の回転速度（Ｋは流速に直接比例する）に関
して、流速のすべての値に対して普通の遠心分離機の分
離効率を上まわっている。

この現象は、後述しかつそれから得られる結果と同様に
、予想することができ、かつ標準の遠心分離分野におい
ては予期できないことである。これらの現象は本発明に
よる方法と装置を基礎とした実験上の事実であり、得ら
れた結果の真実性を保証することを可能にする。

よって、極めて強い遠心力を受ける螺旋状流れの重置相
分は、周辺部に向って奔流し、同時に最小遠心力の環状
区域に達する前に減速しかつ凝集し、それから前記区域
から再び大きいかたまりとなって周辺部に向って加速す
る。

しかし、この遠心力による排除作用中に、重置成分（固
形または液状）は、それらが収集および滞留される静止
または減圧区域に向って後述する種々の理由によって移
動する。これらの静止または減圧区域は、後述するよう
に、チャンネル６２の下面および上面に設けられた段部
または他の突出要素の結果として得られる。

これらの重量相分は、つぎに可成り弱いが重量相分を周
辺部に向って不可避的に配向するのに十分な強さをもつ
１つの遠心力によってとり上げられ、かつ後述されるこ
の滞留および案内要素が給送流に向ってこれらの相分が
戻るのを妨げかつ周辺部に向って流れるのにあづかり、
ここにおいてこれらの成分は包囲体５０の内側壁５１に
向って奔流する。

ディスクの角度移動およびその厚さＰは、開口の形状お
よび寸法と同様に、螺旋状流れの相対傾度Ｐを正確に設
定するように選択されている（すなわちディスクが回転
するときディスクに対する流れの傾度）、よって、これ
に関するパラメータ、は装置の分離力および流速を調整
するのを可能にする。一般に、これらのパラメータは所
与の装置に対しては一定であるが、装置の作用特性およ
び得られる処理の特性によって上流側から下流側へ変化
させることも有効である。

これらのパラメータの選択は、１つのディスクを流通す
る混合流の好適な螺旋状経路を定めるために、装置の作
用状態および混合物の組成に関連して決定できる。混合
物は次に配置されているディスク、すなわちディスクの
排出角度で下流に移動されたディスクの一致している開
口を通るようにその経路をｗ１続する。この排出角度は
、第１のディスクの流出開口が第２のディスクの流入開
口に面対する角度である。

上述の記載は、ロータの上流側とロータの内部との間で
この装置を通る混合物の空気力学的または水力学的流れ
が増加する速度変更を行うことを示している０次に、通
常、ロータ内で膨張または解放、したがってこれに伴う
温度低下が起こり、この現象は分離中に蒸気相をａｍす
るのに用いられる。

第７図は、第６図と［４Ｑで、ディスク３６の上流およ
び下流面がロータの回転軸線と垂直でなく、前記軸線と
垂直な平面に対して１つの角度αで上流側に向って傾斜
されている変更態様を示す、換言すれば、上面３９およ
び下面３７は、ロータを通る混合物の流動方向に関して
上流側に向うて末広がる截頭円錐形態をもつ、角αは３
０°に近い値のときに良好な結果を得ることが知られて
いる。第７図のディスクにおける開口および螺旋状チャ
ンネルの構造は第６図の場合と全く同一である。しかし
、ディスクの上流面および下流面に別の形状を与えるこ
とは本発明の範囲を逸脱するものではない。

後者の実施例は、内方へ湾曲する母線をもち、かつもし
それらが直線状または湾曲していれば、任意の入射角を
もつ回転軸線に対し一致するか湾曲する。換言すれば、
このディスクは円錐面または釣り合わされた任意の回旋
面のような調整された表面をもち、これはディスクが受
ける応力および歪が減少されてディスクを鋳造物または
プラスチック材料からでさえも製造することができるの
で、主要な構造上の問題を構成しない。

第８図の斜視図は、チャンネル６２の下面および／また
は上面に段部、突出部などを配置できる方法を示す、第
８図ではチャンネル６２の下面に単に一つの段部７２の
みが示されているが、上面にも同じ段部が設けられてお
り、これらは第８図では見られない。

第９ａ図から第９ｄ図までの展開断面図はこれらの突出
要素に対する別の可能な形態または形状を示す。

第９ａ図の場合、チャンネル６２の上面および下面は段
部をもちそれらの境界は半径方向の縁部を構成し、すな
わちこれらの縁部はロータの回転軸線に垂直である。第
９ａ図の場合、段部７２は螺旋階段状で、その軸線はロ
ータの軸線である０段部の内側角は従って直角である。

段部の境界は、チャンネル６２を限界するのが上壁であ
るか下壁であるかによって２つの異なる機能をもつ、第
１の場合（チャンネル６２の上壁上の段部７２ａの場合
）、段部の半径方向および垂直方向の表面シネ、段部に
よって発生された渦流内に不純物を滞留しようとする減
圧区域を発生する。第２の場合（チャンネル６２の下壁
上に段部７２ｂが設けられている場合）には、半径方向
および垂直方向の表面は多重衝撃分離手段として機能す
る。これらの段部によって提供される凝縮効果は重量相
分の周辺に向う移動を加速しかつこれに関連して装置の
全船釣な効率を向上する。

第９ｂ図の場合、段部の内側角は重量成分の保留効果を
増大するために第９ａ図の場合よりも一層小さい鋭角を
もつ。

第９Ｃ図の場合は、２つの異なる構造が組合わされてい
る。下壁の段部７２ｂは第９ａ図のものと同じである。

チャンネル６２の上壁の段部については、傾斜部分７４
を有し、その傾斜は混合物の螺旋状の流れに対して選択
された傾斜よりもわずかに大きく、部分７４は部分７６
によって連結され、その高さは部分７４の幅よりも小さ
い０面取り部７５が下面６４の下部に設けられているが
、これは必ずしも設けなければならないものではない、
この構造は傾斜した先細りおよび末広がり区域に通じ、
これは混合物流れを一層著しく　だだせかつ後には切込
み部内に収集される重量成分の横向き流出の可能性を大
きくさせる。

最後に、第９ｄ図の場合、段部７２は半径方向に配置さ
れた半円形溝７８によって置換されており、すなわち、
それらの軸線はロータの回転軸線に垂直である。このよ
うにつくられた半円形の半径方向溝は、重量相分の流動
速度を低下しかつこれを収集する渦流区域を形成させる
。

なお、他の構造、たとえば循環流を進入させずに、装置
の全般効率を増大する、重量成分抽出機能および凝集機
能をもつ、別の構造も使用できる。

第１０図は、重量成分を収集するための突出要素が接線
方向に、ただも半径方向でなく配置されている。各チャ
ンネル６２の下壁は２つの突出要素８０をもち、これら
の要素はそれぞれロータ軸線まわりに螺旋状に配置され
ていることが分かる。これらの要素は上縁部で連結され
た２つの面で形成されている。これらの２つの面はロー
タに対する混合物の流動方向と平行である。遠心作用界
域の作用を受けて重量相分が半径方向に移動すると、こ
れらの重量成分を要素８０の内側面と接触せしめる。

この接触により重量成分を収集する動作にもたらし、こ
れらの成分は？ぎに表面上を滑り再び懸濁されるが、凝
結されたのちに大小のかたまりになる。この結果による
それらの粒体サイズの増加はロータの周辺部に向うそれ
らの半径方向運動を加速し、これに関連して装置の分離
効率を増大する。

第１１図および第１２図は、各ディスク３６が中空の円
形ボックス形態をもつ別の実施例を示す、ディスク３６
は平坦なディスク形態をもちかつフェルール８６によっ
て上壁８４に連結された下壁８２によって構成されてい
る。上壁８４は下壁８２と同一の軸線をもつが直径は小
さい平坦ディスクの形態をもつ中央部分をもつ９部分８
７は截頭形状部分９０によって周縁部８８に連結されて
いる。縁部８８は円形でありかつ下壁８２と同一の直径
をもつ、これは周辺溝穴９２によって下壁８２から分離
され、その幅は下壁８２と上壁の中央部分８７との間の
距離よりも小さい。

一群の截頭円錐形要素またはフェルール９４がこのよう
にして形成されたボックス内に配置されている。この特
定場合において、截頭円錐形フェルール９４は上縁部を
もち、これは上壁８４の中央部分８７に溶接され、一方
、それらの下縁部は下壁８２から成る距離において位置
づけられている。

第１１図および第１２図は、下壁８２に設けられた流入
間口６３および上壁８４の中央部分８７に設けられた流
出開口６５を示す、ディスク３６に対する開口６３．６
５の角度位置は、正確に同一である。デフレクタ９６は
上壁８２に、開口６３の後方において溶接された下縁部
と、上壁８４に、開口６５の前方において溶接された上
縁部をもつ、このような構造をもつので、開口６３を通
ってディスクに進入する混合物は完全な回転を強いられ
、一方、流出開口６５を通って再び流出する前に截頭円
錐形フェルール９４間のスペース内を流通する。デフレ
クタ９６は、混合物が流入開口から流出開口へ漏洩する
のを防ぐために良好な密封＋ｘ　ｍを確保しなければな
らない。このような構造を有するので、遠心力の作用を
受けた重量成分の半径方向への移動はこれらの重量相分
を前記フェルールの表面と接触状態にもたらす、この接
触は重量成分の収集効果を発揮し、次いで、重量相分は
この表面上を滑りかつ再懸濁されるが、後には多かれ少
なかれ凝結される。この結果としてのそれらの流体の粒
体サイズの増大は、ロータの周辺部に向うそれらの半径
方向運動を加速しかつこれに伴って装置の分離効率を高
める。截頭棒状のフェルール９４も案内面をもちかつ乱
流制限機能を有し、その表面はディスク内の混合物の流
れ方向と平行である。

同一のロータ寸法、同数のディスクおよび同一の流速に
対し、この構造はロータに対する混合物の１つの接線速
度をもたらし、これは流れの傾斜と反比例しかつ単一の
流量に対して最大であるが、ディスク当り１回転または
１旋転する。ディスクの平均傾斜は、したがって次式に
等しいここにＰはディスクの厚さである。

遠心力作用区域もまた、接線方向の駆動速度とロータに
対する混合物の接線速度の和の平方根に比例するから、
前記形態に対して最大値をとる。

本発明は、本発明の範囲内で種々の変更態様が実施でき
るので、上述の実施例に限定されるものではない０本発
明による方法および装置は、任意の様相の混合物におり
る分離用として使用できる。

さらに詳しく言えば、本発明は工作機械、型打ちプレス
、吹付は潤滑装置によって生じるような油性霧気の除去
と同様に工業用洗條機、洗浄装置における水霧気の除去
、重合オープン、印刷プレス乾燥機における濃厚溶剤霧
気の除去、種々のガスからの油の洗い落し、工作機械の
タンク内の可溶性油類の清浄化、工業用洗浄装置タンク
の洗條浴槽の清浄、ガス洗條水の浄化、一般に汚染され
た水の浄化、高効率遠心分離機、最終段フィルタ等に使
用するに先だって行う液体の予備洗浄にも使用できる。

本発明による方法および装置は、原子炉分野、とくに固
形または液状拡散物の分離および分子状気相物の分離用
として適用可能である。また連続処理のような成る種の
工業における特に困難な性格のものに対する適用、また
は遠心分離による空気の殺菌や極めて活性の高い有毒生
成物の除去のような今日までは実施が困難であった成る
種の作業に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置に使用できる遠心分離シス
テムの図解垂直断面図、 第２図は、ＦＲ−Ａ−２４６８４１０に記載されたロー
タの図解展開図、 第３図は、第２図の線ｍ−ｍに沿った断面図、第４図は
、円錐形部分をもつディスクをもつ第３図と類似の図、 第５図は、本発明による遠心分離装置の図解切断斜視部
、 第６図は、本発明による装置に用いられひと重ねのディ
スクの図解斜視図で、ディスクに面する上流および下流
はロータの回転軸線と垂直であり、第７図は、円錐形部
分をもつディスクの上流および下流の場合の第６図とｆ
ｓ４１の図、第８図は第６図に示されたものと類似のデ
ィスクの斜視図で、ディスクにつくられたらせん形通路
の上壁および下壁に溝・を設ける方法を示し、第９ａ図
から第９ｄ図までは、前記溝用の種々の可能な形状を示
す展開断面図、 第１０図は、らせん形通路の上壁および下壁に設けられ
た別の可能な形状または形態を示す第８図と類似の図解
斜視図、 第１１図は、本発明による装置に用いられる別の可能な
ディスクの実施例を示す図解切断斜視図であり、および 第１２図は、第１１図に示されたものと類似のディスク
の重なりの図解断面図で、成るディスクは単一のセクタ
について切除して示されている。 図中の符号、ｌＯ・・・遠心分離機、 １２・・・包囲体、　　　　　１４・・・ダクト、１６
・・・遠心分離装置、　　１７・・・重なりディスク、
１８・・・モータ装置、　　　１９・・・分配器、２０
・・・軸受システム、　　２１・・・整流器、２２・・
・パイプ、　　　　　２３・・・羽根、２４・・・パイ
プ、　　　　　２６・・・サイクロン、空所、２７・・
・羽根、　　　　　　　２８・・・ダクト、３０・・・
パイプ、　　　　　３２・・・ダクト３４・・・フィル
タ、３６・・・ディスク、３７・・・下面、　　　　　
　３８・・・開口、３９・・・上面、　　　　　　４０
・・・孔なし部材、４２・・・活性流、　　　　　４４
・・・不活性流、４６・・・渦流、　　　　　　４８・
・・リム、５０・・・包囲体、　　　　　５１・・・内
側面、５２・・・軸、　　　　　　　５３・・・円形部
分、５４・・・ファン、５６・・・羽根、 ５８・・・チューブ、６２・・・チャンネル、６３・・
・流入開口、　　　　６５・・・流出開口、６６・・・
上面、　　　　　　６７・・・孔なし部材、６８．７０
・・・側壁、　　　　６９・・・チャンネル、７１・・
・溝穴、　　　　　　７２・・・段部、７３・・・スク
ソド、　　　　７４・・・傾斜部分、７５・・・面取り
部、　　　　７６・・・部分、７８・・・溝、　　　　
　　　８０・・・要素、８２・・・下壁、　　　　　　
８４・・・上壁、８６・・・フェルール、　　　８７・
・・中央部分、８８・・・縁部、　　　　　　９０・・
・截頭形部分、９２・・・溝穴、９４・・・フェルール
、９６・・・デフレクタを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少くとも１つの重量相分をもつ数相の混合物の遠心
   分離方法であって、前記混合物は所与の速度で回転する
   ロータ（１７）を通過され、前記混合物は螺旋状経路で
   ロータ（１７）を通って流れる複数の平行流（６９）に
   分離されかつロータ（１７）の速度を超える角速度で駆
   動され、遠心作用界域が前記重量相分の射出を許して前
   記流れ（６９）内に生成され、前記流れがロータ（１７
   ）に連結された固形壁（６４、６６）によって制限され
   、それによって遠心分離作用界域がこれらの固形壁（６
   ４、６６）の表面上に発生され、かつ 前記流れ内にあらわれる遠心分離作用界域の作用を受け
   て射出された重量相分が、前記固形壁と組合わされかつ
   前記壁（６４、６６）と組合わされた案内装置によって
   ロータ（１７）の周辺部に向って案内される滞留要素７
   ２上に収集され、重量相分が前記壁（６４、６６）の表
   面上に発生された遠心作用界域の影響を受けてロータ（
   １７）の周辺部に向って通過することを特徴とする混合
   物の遠心分離方法。 ２、混合物を回転するために、一方においてロータ（１
   ７）の回転作用を受けかつ他方において前記ロータ（１
   ７）の上流側と下流側との間の圧力降下を受け、ロータ
   が螺旋状経路に従ってロータ（１７）を通って混合物を
   通過させるように配置されていることを特徴とする請求
   項１記載の方法。 ３、混合物の螺旋状流れがロータ（１７）の下流の軸方
   向流れに変換されることを特徴とする請求項１記載の方
   法。 ４、混合物の運動回転エネルギがロータ（１７）を回転
   するために回収されていることを特徴とする請求項３記
   載の方法。 ５、混合物が貫流されるロータ（１７）と、前記ロータ
   （１７）にわたる圧力降下を発生しかつ混合物が前記圧
   力降下の影響を受けて螺旋状経路をなして通過するよう
   に配置された装置（５４）と、ロータ（１７）を軸線ま
   わりに回転する装置とを含み、ロータが前記螺旋状流れ
   を制限する固形壁（６４、６６）と、前記重量相分を収
   集する滞留要素（７２）と、前記重量相分をロータの周
   辺部に向けて案内する案内要素とを含むことを特徴とす
   る請求項１記載の方法。 ６、ロータが一群の一般に円形の隣接するディスク（３
   ６）をもち、その軸線がロータの軸線と合致し、各ディ
   スクが上流面（３７）と下流面（３９）をもち、各ディ
   スク（３６）が混合物を循環しかつ固形壁（６４、６６
   ）によって制限されたかつ流入開口（６３）によって上
   流面上に開口しかつ流出開口（６５）によって下流面（
   ３９）上に開口する少くとも１つのチャンネル（６２）
   をもつことを特徴とする請求項５記載の方法。 ７、１つのディスクに形成されたチャンネルの流出開口
   （６５）が、次に続くディスクに形成されたチャンネル
   の流入開口（６３）と直接に面対され、前記開口（６３
   、６５）が同一形状をもつことを特徴とする請求項６記
   載の方法。 ８、前記チャンネル（６２）がロータ（１７）の軸線に
   対して螺旋状でありかつ下壁（６４）と、上壁（６６）
   と２つの側壁（６８、７０）によって限定され、前記チ
   ャンネルがロータ軸線と同心に配置され、下壁（６４）
   および／または上壁（６６）がディスク（３６）に対し
   て半径方向に配置された縁部をもつ突出要素（７２）を
   もつことを特徴とする請求項６記載の装置。 ９、チャンネル（６２）が螺旋状でかつ下壁（６４）と
   、上壁（６６）と、２つの側壁（６８、７０）によって
   限定され、下壁（６４）および／または上壁（６６）が
   ロータ（１７）の軸線に対して螺旋部分に従って配置さ
   れた少くとも１つの突出要素（８０）をもつことを特徴
   とする請求項６記載の装置。 １０、各ディスク（３６）の上流面（３７）および下流
   面（３９）が、平面状でかつロータ軸線に垂直であるこ
   とを特徴とする請求項６記載の装置。 １１、各ディスク（３６）の上流面（３７）および下流
   面（３９）が、同一の頂角を有しかつロータ（１７）を
   通る混合物の流動方向に対して上流側に向って末広がり
   形状をもつ截頭円錐形部分を有することを特徴とする請
   求項６記載の装置。 １２、各ディスクが、その上流面上の流入開口（６３）
   と、その下流面上の流出開口（６５）と、これら２つの
   開口（６３、６５）間においてディスク内で混合物を完
   全に一回転させるための案内装置（９６）と、ディスク
   内に配置された一群の截頭円錐形要素（９４）と、重量
   相分を射出するための周辺溝穴（９２）をもつ中空円形
   ボックス状であることを特徴とする請求項６記載の装置
   。 １３、ロータ（１７）の上流に、周辺部に向って中心か
   ら配向された複数の羽根（２３）を有する回転分配器（
   １９）をもち、前記羽根の凹形部が下流側に向けて開口
   し、各羽根（２３）がロータ（１７）に対する螺旋状流
   れの傾斜に対応する傾きをもつ後縁部を有することを特
   徴とする請求項５記載の装置。 １４、羽根（２３）の後縁部がロータに結合されたディ
   スクと一体に造られかつ前記ディスクの開口の後縁部と
   一致していることを特徴とする請求項１３記載の装置。 １５、ロータの下流において、周辺部に向って中心から
   配向された一群の羽根（２７）をもちその凹形部が上流
   側に向けて開口し、各羽根が前記螺旋状流れの傾斜に対
   応するロータ（１７）に対する傾きをもつ前縁部を有す
   ることを特徴とする請求項５記載の装置。 １６、羽根（２７）の前縁部がロータ（１７）の最後の
   下流側ディスクの流出開口の前方縁部と一致しているこ
   とを特徴とする請求項１５記載の装置。 １７、ロータ（１７）が上流側に向って末広がり形状の
   内側面（５１）をもつ包囲体（５０）内に配設されてい
   ることを特徴とする請求項４記載の装置。 １８、包囲体（５０）の内側面（５１）が平滑でかつ上
   流側に向って末広がり形状の一般に円錐状であることを
   特徴とする請求項１７記載の装置。 １９、ロータ（１７）がひと重なりのディスクで形成さ
   れ、包囲体（５０）の内側面（５１）が複数の円形部分
   （５３）をもち、該部分のそれぞれがロータのディスク
   の横側縁に面しかつその直径が下流側から上流側に向っ
   て増加していることを特徴とする請求項１７記載の装置
   。 ２０、ディスク（３６）の横側縁と包囲体（５０）の内
   側面との間の距離が一定であることを特徴とする請求項
   １９記載の装置。 ２１、ディスク（３６）の横側縁と包囲体（５０）の内
   側面（５１）との間の距離が下流側から上流側に向って
   増加していることを特徴とする請求項１９記載の装置。