JP2667224B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体混合物から２つの成分を分離するため
の遠心分離機に関する。

［従来の技術］ この遠心分離機は、中央入口室と液体混合物の入口と
液体混合物から分離された液体成分のための少なくとも
１つの出口を有する分離室とを形成するロータ本体と、
このロータ本体と同軸に分離室内に設けられ、その基底
部分が分離室の一方の端部方向に、その上端部分が分離
室の他の端部方向に向くように計画された１組の円錐分
離円板と、円錐分離円板とロータ本体の一部分との間に
入口通路の境界を画するように設けられ、この入口通路
は中央入口室を分離室にその端部において連結し、分離
室の他の端部方向に分離円板の基底部分が向くようにな
っている仕切り部材とよりなる。

この種の遠心分離機は例えばスウエーデン特許NO.19,
666 1904に示されている。この種の遠心分離機が製造さ
れ使用されたかどうかについては不明である。年月が移
り変りそれから後、この種の遠心物理機の分離室の入口
は分離室の端部に位置するようになり、分離円板はその
基底部分をこの端部方向に向けるようになった。この種
の従来の遠心分離機は例えば米国特許3,986,663に示さ
れている。

混合物が分離室の端部に導入され、その端部方向に分
離円板の上端部分が向っている遠心分離機の主たる長所
は、混合物が分離室に入る前に前記入口通路内で生起す
る予備分離の結果が最大限に利用できることである。す
ならち、混合物の比較的重い成分の部分例えば固体など
は、混合物が中央入口室と分離室の入口の間を延びる前
記入口通路を通過する間に分離することができる。

供給混合物の入口通路において分離された比較的重い
成分は、入口通路の外壁に沿って直接すべりこみ、分離
円板の半径方向外方の分離室の最も外側の部分に、分離
室に流入する時混合物の他の部分によって妨げられある
いは妨げることなく流入する。

［発明が解決しようとする課題］ 液体混合物が入口通路を通って分離室の端部において
導入され、分離円板がその基底部分を分離室の端部方向
に向ける（例えば、米国特許3,986,663参照）従来の遠
心分離機においては、入口通路において分離された混合
体の比較的重い成分は、分離室に入る混合物のその他の
流れと交差することを余儀なくされる。これは丁度円錐
分離円板の場合と同じく、入口通路が回転軸に対して傾
斜しているという事の結果である。この結果入口通路に
おける予備分離の結果は全面的にあるいは部分的に損な
われる。この交差する流れの望ましくない効果は、入口
通路に最も接近して位置する分離円板の外側の縁部にお
いて、混合物がそっくりそのまゝ分離室の導入されると
き最大となる。

1904年に既に知られていた設計法が一般に受け入れら
れなかった考えられる可能な理由は、流入する液体混合
物と分離室から流出する分離された液体成分の交差する
流れを分離機のロータにおいてシールすることが実際的
に困難であったことによるものと考えられる。既知の設
計法において前述の仕切り部材はロータ本体の中央コラ
ムに対して軸方向に可動であり、仕切り部材はロータの
運転中その内側縁部によってこの中央コラムを半径方向
にシールしなければならない。仕切り部材の内側縁部、
およびそれに基くシールする場所は分離した液体成分の
分離室からの出口に非常に接近している。分離室におい
て分離したスラッジを除去するために分離機のロータを
取り外すときは、仕切り部材はいつでも中央コラムから
分離しなければならないので、中央コラムと仕切り部材
との間のシールについては困難さが起る可能性がある。
流入する混合物から流出する分離した液への漏洩は勿論
分離成績を台なしにする。

本発明の目的は、混合物をローターに導入するための
前述の特許明細書の原理に基き、前述のシールの問題点
を解決する簡単な実際に利用し得る方法に基く設計の遠
心分離機を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ この目的は最初に定義した種類の遠心分離機において
次のようにして達成される。すなわち本発明は、仕切り
部材がいくつかの貫通穴を有し、前記ロータ本体の一部
分は前記貫通穴に対応する貫通穴を有し、さらに管状部
材がロータ本体のみならず仕切り部材とも各貫通穴のま
わりに連結されており、それによって密閉された出口管
路が分離室から形成され、この管路の方向は中央入口室
と分離室の入口との間に入口通路の方向と交差するよう
になっているものである。

このように設計された遠心分離機のロータが前述の種
類の中央コラムとこの中央コラムと仕切り部材との間の
シール手段とを有するなら、このようなシール手段には
1904年に既知にあった対応するシール手段に対するより
基本的にゆるやかな要求がなされるであろう。このこと
は、本発明により、分離された液体成分の分離室出口を
仕切り部材の内方縁部の近くに置く必要がなくなり、半
径方向および軸方向ともにそこから安全な距離に置くこ
とができるようになっという事実のおかげである。仕切
り部材は分離円板の半径方向内側に位置し数個の分離円
板をよこぎって軸方向に伸びる部分が形成された中心ス
リーブを有するのが望ましく、それによってシール位置
は分離室の出口から大きい距離をとって配置することが
できる。もしこのような設計においてシール位置を通っ
て混合物の小さい漏洩が起ったとしても、このような漏
洩混合物はそれが分離室の出口に到達する前にその中に
懸濁している粒子をなくするための充分な遠心分離作用
をうける時間を持つことができる。

しかしながら、本発明は仕切り部材が中央コラムを半
径方向にシールしている分離機ロータに限定されるもの
ではない。ロータの中央入口室は仕切り部材の一方の側
に、分離室はその他の側に位置することができるので、
仕切り部材は混合物が分離室へ流れる途中に混合物が流
通するのを許す中央の開口を有する必要はない。この種
の設計は、ロータ本体がその周辺において軸方向に保持
される２つの主要部分からなるときに適当である。

ロータ本体の２つの主要部分が周辺においてあるいは
中央コラムを通じて相互に連結されているかどうかとは
無関係に、仕切り部材は管状部材によって前記ロータ本
体の一部分に確実に連結されるのが望ましく、それによ
って、ロータ本体の１つの主要部分がロータ本体の分解
に関連してその他の部分と切り離されるとき、例えば洗
浄に関連して、仕切り部材は１つの主要部分と共に外す
ことが可能となる。

本発明の好適な実施例において、この管状部材は仕切
り部材かあるいはロータ本体と一体に形成されている。
仕切り部材およびロータ本体の少なくとも１つはプラス
チック製であるのが望ましく、それによって液密のいわ
ゆるスナップ止め連結が管状部材のまわりのロータ部分
の間に容易に形成される。

本発明によって提案された設計によって小型の遠心分
離機を非常に低価格で生産することが可能となる。

［実施例］ 次に本発明の実施例を図面によりさらに詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の遠心分離機を示し、これ
ら遠心分離機は、ロータ１、ロータを支える縦の駆動軸
２、駆動軸の係合する駆動装置３、駆動装置３用の下部
ハウジング４およびロータ用の上部ハウジング５を有す
る。

上記ハウジング５は、異なる密度を有しその中に懸濁
している粒子を有する２つの液体の混合物の入口管６を
形成している。ハウジング５はさらに、分離された比較
的軽い液体を受入れる出口８を有する受入れ室７と、分
離された比較的軽い液体を受入れる出口10を有する受入
れ室９を形成している。

ロータ１は２つのロータ部分11,12からなり、お互い
に押されて軸方向に保持され、分離室13をとり囲んでい
る。分離室13の底部を形成し、駆動軸２と連結されてい
るロータ部分11は中央コラム14を有し、その上部は環状
のロック部材15によってロータ部分12を保持している。
ロータ部分12は実質的に円筒形の周辺壁と実質的にロー
タの円錐上端壁とを形成する。

入口管６の狭い端部はロック部材15を通って中央コラ
ム14の管状の上の部分の中に形成された中央入口室16の
中に軸方向に伸びている。中央コラム14のこの管状部分
はそれをとりまく壁にいくつかの開孔17を有する。ロッ
ク部材15は入口室16の上部環状端部壁を形成している。

中央コラム14のまわりに、スリーブ形成部分18と円錐
部分19とを有する仕切り部材が配置されている。スリー
ブ形成部分18は中央コラム14の前記開口17下方を取り巻
いている。環状のガッケットがスリーブ形成部分18と中
央コラム14の間をシールしている。円錐部分19はロータ
の上部端部壁と接している。円錐部分19の変形方向の凹
部は、円錐部分19とロータの端部壁との間に開口17を分
離室13に連結するいくつかの通路20を形成する。

一組の円錐台状分離円板21が円錐部分19と分離室13の
下部ロータ部分11との間にロータ軸と同軸に配置され
る。分離円板21の外側縁は円錐部分19の外側縁と基本的
に同じ半径方向のレベルに位置している。分離円板21の
内側縁はスリーブ形成部分18の外側から半径方向の少し
離れて位置し、それによって中央の空間が分離室13内の
分離円板21の半径方向内側に形成される。この空間は、
スリーブ形成部分18によって支えられた半径方向および
軸方向に延びる翼によって軸方向に、平行な通路に分割
されている。

円錐部分19はいくつかの、例えば３個の、軸方向の貫
通通路22を有し、その上面に同じ数の管状部材23を保持
しており、その内部は貫通通路22と同通している。ロー
タ部分12は同数の軸方向貫通通路24を有するけれども、
これらの貫通通路は、それらが管状部材23を通じてそれ
ぞれの貫通通路22と同通するように位置している。環状
のガスケットが、管状部材23とロータ部分12の間をシー
ルするためにお互いに同通している通路のまわりに設け
られている。

ロータ部分12の上に環状部材25が配備されており、こ
れはロータ部分12と共に室26を形成し、この中に通路24
はロータ部分12を通って開口している。室26は１あるい
は数個の周辺の出口27を有している。

分離室13の下方部分には環状部材28が置かれており、
それはロータ部分11を半径方向内側にかつ軸方向下方に
シールしており、さらに半径方向外側に分離円板21より
かなり長く延びている。環状部材28はその下側にいくつ
かの半径方向溝を有し、それらは分離室13とロータ部分
11の等しい数の中央半径方向通路30の間を延びる通路29
を形成している。この半径方向通路30はいくつかの軸方
向通路31と同通し、その中に管32が挿入されている。

管32は、分離円板21に一列に設けられた穴を通り、さ
らに前に述べた円錐部分19を穴、ロータ部分12の穴およ
び環状部材25の穴の中を延びている。前記穴およびロー
タ部分12と円錐部分19と環状部材25の両方との間の管23
のまわりにはシールガスケットが取り付けられている。

通路29ないし31を通って分離室13と同通する管32の内
部は、環状部材25の半径方向内側に開いた溝33の中に開
いている。溝33の上部縁はオーバーフロー出口34を形成
している。

各通路30の半径方向に最も内側の部分からドレーン通
路35がロータ部分11を貫通してロータの外側に延びてい
る。遮蔽部材36が駆動軸２に取り付けられ、ドレーン通
路35を通ってロータを離れた液体が駆動装置用のハウジ
ング４内に流れ落ちるのを防ぐように作られている。ロ
ータハウジング５にはこのような液体のための別の出口
37が設けられている。

第２図は円錐部分19を有する仕切り部材を上から見た
図である。前に述べた３つの管状部材23は別として、別
の３つの管状部材38が示されており、その開口を通じて
管32（第１図）を挿入するように意図されている。第２
図によって最も明瞭にわかるように、管状部材38は管状
部材23より大きい半径の上に位置している。

半径方向および軸方向に延びる円錐部分19の上側の隆
起リブ39はそれらの間に前に述べた凹部を形成し、これ
らの凹部はロータ部分12と共に第１図の入口通路20を形
成している。

円錐部分19はその周辺に数個のへこみ40を有してお
り、それらの機能については後で述べる。このへこみ40
に軸方向に一直線に並んで、対応するへこみが分離室13
のすべての分離円板21に設けられている。

第３図は、円錐部分19a、スリーブ形成部分18aおよび
管状部材23a,38aを有するいくつか変形された仕切り部
材の断面を示す。第３図に示す仕切り部材は全体をプラ
スチックで造ることを意図したものであり、図によって
わかるように、管状部材23a,38aはこれらとロータ部分1
2とを確実に結合することが可能となるように形成され
ている。小さい外部環状端部フランジ43,44をそれぞれ
有するスリーブを形成するノズル41,42は、そのために
意図されたロータ部分12の穴に弾性的に挿入されるよう
に寸法を決められている。

第４図は第３図による仕切り部材を有する第１図によ
るロータの上の部分を示す。管状部材23a,38aはロータ
部分12aの貫通した通路の中に挿入される。これらの通
路の壁には環状端部フランジ43,44（第３図）と結び付
く環状の溝が設けられている。仕切り部材はこのように
してロータ部分12aと、いわゆるスナップ止め連結によ
って結合される。

いわゆるスナップ止め連結はロータ部分12aと管状部
材25aとの間にも現われる。後者は内側の環状フランジ4
5を有し、これはロータ部分12aの外部溝と係合する。

固定された端部壁の代りに、管状部材25aは取り外し
可能な、すなわち取り替え可能な環状端部壁46を有し、
その内側縁は第１図のオーバーフロー出口34に相等する
出口オーバーフローを形成する。また端部壁46は管状部
材25aの位置に、いわゆるスナップ止め連結によって保
持されている。

第１図の遠心分離機は、ロータ１が駆動装置３によっ
て回転した後、次のような方法で運転するように計画さ
れている。

管６を通って異なる密度を有し固体粒子が懸濁してい
る２つの液体の混合物は中央入口室16に供給される。こ
の混合物はあらに開口17と通路20を通って分離室13に流
入する。主として、円錐部分19のへこみ40と分離円板21
の相当するへこみを通って、混合物は分離円板の間に分
配される。

供給された混合物の３つの成分の予備分離は既に通路
20において起る。懸濁している固体の大部分と液体の重
い部分はロータ部分12に沿って分離室13の側壁に移動
し、液体混合物の後続の流れを妨害することなく分離室
に流入する。固体が残っている可能性のある液体混合物
は分離円板21の間に分配される。分離円板の間で密度の
異る２つの液体は分離され、最も軽い液は半径内側方向
に流れ通路22,24を通って室26に導入され、一方最も重
い液は半径外側方向に流れる。分離円板21の外側では後
者の液は軸方向下向きに分離室中を流れ、そこから通路
29を通って流れさらに通路30,31を通り、管32によって
環状溝33に導かれる。

分離された重い液体はオーバーフロー出口34を越えて
排出されるが、他方分離された軽い液体は室26の出口27
を流出する。出口27は、通常の運転において、室26がほ
んの部分的に液で満される程度の大きさになっている。
このことは管状部材23と管路22,24の半径方向外側の壁
が、分離された軽い液体の分離室13からのオーバーフロ
ー出口を形成していることを意味する。分離室の２つの
分離された液体の間に運転中に形成される動的境界面の
位置は、分離室と２つの前記オーバーフロー出口の位置
によって決まる。この動的境界面の位置は環状部材25
を、そのオーバーフロー出口34が異なった半径方向レベ
ルに位置する他の環状部材と取り換えることによって変
更することができる。もちろん別の方法として、交換可
能ないわゆる“重力円板”（gravity disc）を室26およ
び溝33のいずれかに使用することも可能である。

もし望るならば、分離円板21と円錐部分19を軸方向に
貫いて延びる従来の分配通路をロータ軸からどのような
望ましい距離にでも配置することができる。

必要に応じて分離室の底部の環状部材28は、より長い
あるいはより短い半径方向の広がりを有する別の部材に
取り換えることが可能である。

分離された固体を分離室から取除くためには、ロック
部材15を取除き、ロータ部分11と12を分離しなければな
らない。

運転中は通路22と24は分離室13からのオーバーフロー
出口として作用するので、自由液体表面は分離室のスリ
ーブ形成部分18の半径方向外側の中央コラム14のまわり
に形成される。従って中央コラム14とスリーブ形成部分
18の間のガスケットを通って、入口室16から分離室13へ
向う漏洩が起りうる。スリーブ形成部分18の下方の部分
は、分離された軽い液体のオーバーフロー出口24からか
なりの軸方向距離を置いて位置するので、このような起
り得る少量の漏洩はロータ内での分離に影響を与えな
い。

本発明の好適な実施例において、部材11,12および32
は金属製であるが、一方部材18,19,25および28はプラス
チック製である。管材23,38とロータ部分12の間に置か
れているガスケットのような別個のシール部材の代り
に、プラスチック製の管材23と38はそれ自身がシールの
役目を果すことができる。このことは確実な結合、すな
わちいわゆるスナップ止め連結、がこれら部材とロータ
部分12（第４図）の間に得られるようにこれらの問題の
部材を形成することによって達成されることが好まし
い。この結果、管材23,38およびロータ部分12の間の重
要なシールがロータが分解されるたびごとに壊されねば
ならないことが避けられ、別な云い方をすれば、シール
機能は安全であり摩耗や損傷によって危険にさらされる
ことはないということである。さらに、ロータの分解お
よびすえつけは、ロータがより少ない部品によって構成
されるということによって単純化された。最上部の環状
部材25でさえも、これとロータ部分12（第４図）との間
に確実な結合が得られるように形成することができる。

管32はロータ部分11に固定するのが好ましい。そうす
ることによって、ロータ部分12を取り外すとき分離円板
21の位置が変らないようにこれらの管によって保持する
ことができる。このように管32は分離円板21のガイド手
段として作用し、ロータが回転しているとき分離円板が
互いに相対的に回転するのを防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例の遠心分離機を示し、
第２図は第１図の遠心分離機の部品の詳細を上から見た
平面図、第３図は第１図および第２図を少し変更した部
品詳細の縦断面図、第４図は第１図の遠心分離機の部品
の変更した実施例を示す部分断面図である。 １……ロータ、 ２……駆動軸、 ３……駆動装置、 ４……下部ハウジング、 ５……上部ハウジング、 ６……入口管、 7,9……受入れ室、 8,10,37……出口、 11,12……ロータ部分、 13……分離室、 14……中央コラム、 15……ロック部材、 16……中央入口室、 17……開口、 18,18a……スリーブ形成部分、 19,19a……円錐部分、 20……入口通路、 21……分離円板、 22,24……貫通穴、 23,38,38a……管状部材、 25,28……環状部材、 26……室、 29……通路、 30……中央半径方向通路、 31……軸方向通路、 32……案内部材、 33……溝、 34……オーバーフロー出口、 35……ドレーン通路、 39,39a……隆起リブ、 40……へこみ、 41,42……ノズル、 43,44……環状端フランジ。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央入口室（16）と液体混合物の入口と液
   体混合物から分離された液体成分のための少なくとも１
   つの出口を有する分離室（13）とを形成するロータ本体
   と、 このロータ本体と同軸に分離室（13）内に設けられ、そ
   の基底部分が分離室の一方の端部方向に、その上端部分
   が分離室の他の端部方向に向って延びる１組の円錐分離
   円板（21）と、 円錐分離円板（21）とロータ本体の一部分との間に入口
   通路（20）の境界を画するように設けられ、この入口通
   路は中央入口室（16）を分離室にこの分離室の端部にお
   いて連結し、この端部方向に分離円板の上端部分が向く
   ようになっている、仕切り部材（18,19）とからなる、
   液体混合物から２つの構成成分を分離する遠心分離機に
   おいて、 仕切り部材（18,19）が数個の貫通穴（22）を有し、ロ
   ータ本体がこれら貫通穴（22）に対応する部分に貫通穴
   （24）を有し、 管状部材（23）がロータ本体のみならず仕切り部材（1
   8,19）ともそれぞれの貫通穴（22,24）のまわりにおい
   て連結されており、それによって閉ざされた出口管路が
   分離室（13）から形成され、この管路の方向は入口室
   （16）と分離室（13）の入口との間に入口通路（20）の
   方向と交差することを特徴とする遠心分離機。
2. 【請求項２】管状部材（23）が、ロータ本体と仕切り部
   材（18,19）の中の１つと一体に形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
3. 【請求項３】管状部材（23）が、仕切り部材（18,19）
   および前記ロータ本体の部分の双方と、ロータ本体の分
   解に関連してこれらを一緒に保持するために、強固に結
   合されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   遠心分離機。
4. 【請求項４】ロータ本体が、中央コラム（14）を有する
   第１のロータ部分（11）と、このコラムと取り外し可能
   に結合され、管状部材（23）によって仕切り部材（18,1
   9）と結合されている第２のロータ部分（12）とを有す
   る遠心分離機において、仕切り部材（18,19）が、中央
   コラム（14）をシールして取りかこみこの中央コラムに
   対して軸方向に移動可能な中心スリーブ（18）を有する
   ことを特徴とする請求項１ないし３項のいずれか１項に
   記載の遠心分離機。
5. 【請求項５】分離円板（21）が円錐台の形状を有し、中
   心スリーブ（18）が軸方向に数個の分離円板（21）以上
   に亘って延びていることを特徴とする請求項４記載の遠
   心分離機。
6. 【請求項６】仕切り部材が円錐部分（19）を有し、その
   円錐角が分離円板（21）のそれに実質的に一致すること
   を特徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の遠
   心分離機。
7. 【請求項７】仕切り部材の円錐部分（19）が分離円板
   （21）の半径方向広がりと実質的に等しいことを特徴と
   する請求項６記載の遠心分離機。
8. 【請求項８】分離円板（21）に対する別個の案内部材
   （32）が、その端部においてロータ本体と結合され、そ
   の中間部分が分離円板に設けられた軸方向に一列に並ん
   だくぼみを貫通して延びていることを特徴とする請求項
   １〜７項のいずれか１項に記載の遠心分離機。
9. 【請求項９】前記案内部材（32）が通路を形成し、その
   通路は、分離円板の基底部分が向いている、分離室（1
   3）の一方の端部において、液体混合物の分離された比
   較的重い液体成分の分離室からの出口（29）と連通し、
   分離室の反対側の端部においては、重い液体成分のロー
   タからの出口（33,34）と連通していることを特徴とす
   る請求項８記載の遠心分離機。
10. 【請求項１０】案内部材（32）の中の通路が、仕切り部
    材とロータ本体の対応する貫通穴（22,24）のいくつか
    と連通し、残りの貫通穴は、供給された液体混合物の分
    離された比較的軽い液体成分の出口を形成することを特
    徴とする請求項９記載の遠心分離機。