JP3357371B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転軸の周りで所定方向に回転可能であ
り、遠心力で処理されるべき液体の入口と、分離された
液体の出口室とを形成するロータを有する遠心分離機に
関する。出口室は、回転軸を包囲し、動作中には出口室
に存在する液体は回転軸の周りで回転する液体本体を形
成し、液体本体はロータの所望の半径方向の水準で半径
方向内側を向いた自由液面を有する。また遠心力ロータ
は、出口室に配置されると共に回転する液体本体から中
央出口に半径方向内側に伸びる静止排出装置を有する。
排出装置はその内側において入口開口部を備えた流路を
形成し、入口開口部は、動作中に自由液面が位置する領
域に半径方向に配置される。入口開口部は、動作中に少
なくとも一部が液体本体に配置され、流路を介して中央
出口に接続される。排出装置は、回転軸に垂直な平面内
で突出して回転方向と対向している前方の輪郭部と、こ
の平面内で突出して回転方向に向かう後方の輪郭部とを
有する。

この種の公知の分離機の排出装置の輪郭部は、半径方
向外側から見て、入口開口部が回転方向に対向してい
る。従って、出口を通って排出される高圧の液体を得る
ことができる。しかしながら、排出装置の表面は動作中
に回転液体本体に配置されると共に回転方向に対向して
いるので、出口室で分離液がかなりはねかえり、この結
果、エネルギーの浪費が大きく、さらに、自由液面表面
の半径方向内側にある空気またはガスが動作中に排出装
置の流路を通って出口室を出る液体と混合するという大
きな危険性が生じる。

排出装置の周りのいくつかの液体のしずくは、自由液
体面の半径方向内側の共に回転する空気またはガスの回
転と混合し、静止排出装置の外側に堆積される。排出装
置の外側に沿った液体は、排出室の中央部分に向かって
半径方向内側に向かって流れ、そこで液体は、中央開口
部を通って供給された液体から分離された他の成分が他
の出口室に流れ込み、分離した液体によって汚染される
ことがない。

欧州特許出願公開第0058353号明細書により公知の遠
心分離機において、排出装置はウイングとして構成さ
れ、内側の流路は、比較的に小さい流れ抵抗で液体の流
れが排出装置に沿って生じるように、回転する液体の本
体に半径方向外側に伸びている。排出装置の周りの分離
液体のはねかえりが減少するように排出装置を設計する
ことによって、空気またはガスが分離液体の流れに乗る
危険性が減少する。しかしながら、排出装置がこのよう
な構成にもかかわらず、排出装置の表面が回転方向に対
向しているので、動作中に排出装置の周りで大量のはね
かえりを生じ、この遠心分離機から出る分離液体に空気
またはガスが混合される危険性が比較的に大きくなる。

本発明の目的は、排出装置の周りでのはねかけがわず
かであり、遠心力分離機の液体の出口の流れに空気また
はガスが混合される危険性が低く、分離液体は、低いエ
ネルギー消費で排出することができる遠心力分離機を達
成することである。本発明の他の目的は、液体が排出装
置の外側に沿って半径方向内側には流れず、供給された
液体から分離されたが出口室に流れる危険性を減少させ
るか、なくするような遠心分離機を達成することであ
る。

これは、回転軸に実質的に垂直な平面において、半径
方向外側から見た前方及び後方の輪郭部は、全体の延長
部に実質的に沿って回転方向の方向成分を有し、前記前
方の輪郭部は、自由液面の近傍かつ半径方向外側で回転
方向を向くように、前記平面において自由液面で湾曲し
ている排出装置を有する、本発明の遠心分離機によって
達成される。

従って、回転液体本体の分離液体は、排出装置の外側
に緩やかに運ばれて流れ、排出装置の周りのはねかけは
大幅に減少し、さらに、自由液面の半径方向内側の静止
排出装置の外側に位置する上述したような半径方向内側
を向いた液体の流れは、自由液面の半径方向内側で回転
する空気またはガスの流れに接触することが防止され
る。

好ましくは、輪郭部は、回転方向での方向成分が、半
径が大きくなるにつれて増大するように湾曲している。

特に、入口開口部は、回転方向に延長部を有し、さら
にエッジによって境界が定められ、包囲される。このエ
ッジは、前方では前方エッジ部を有し、下流では後方エ
ッジ部を有し、少なくとも後方エッジ部は、動作中は自
由液面の半径方向外側に位置され、前記各エッジ部を結
んだ直線は、入口開口部で自由液面の接線と所定の角度
を形成し、その頂点は回転方向を向いており、角度は20
゜より大きく50゜より小さい。

入口開口部の半径方向の位置を変化させることができ
るように、排出装置の少なくとも入口開口部を形成する
一部分を半径方向に移動可能に設けることも可能であ
る。

次に、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明による遠心分離機の一部を通る軸線
方向の断面を示す。

第２図は、第１図のII−II線に沿った断面図である。

第３図は、第２図に詳細な実施例である。

第１図において、下方部分１と上方部分２とを備える
ロータを有する遠心分離機の一部が示されており、下方
部分１と上方部分２とは、固定リング３によって軸線方
向に結合されている。ロータの内側には軸線方向に可動
な弁スライド４が配置されている。この弁スライド４
は、上方部分２と共に分離室５を構成し、分離室５と出
口開口部６との間の出口通路を開閉して、ロータに供給
された混合物から分離されて分離室５の周縁に集められ
た成分を断続的に放出する。弁スライド４は、下方部分
１と共に閉鎖室７を形成し、閉鎖室７は、いわゆる閉鎖
液の入口８及び絞り弁付きの出口９とを備えている。ロ
ータの回転中に、弁スライド４は、閉鎖室７に存在する
閉鎖液からの遠心力による圧力によって、上方部分２に
配置されたガスケット10に対して密封当接部に押圧され
る。

分離室５の内側には、多数の円錐形の分離ディスクか
ら成るディスクスタック11がディストリビュータ12と上
方ディスク13との間に配置される。第１図に示す例とし
て、ロータは、遠心力で処理する液体をロータに供給す
る中空の軸14に取り付けられている。上部ディスク13
は、図面に示す上端で、分離室５で分離された特定の軽
い液体成分用に中央に配置された１の出口室15を形成す
る。この第１の出口室15は、第１のオーバーフロー出口
16を介して分離室５と連通しており、特定の軽い液体成
分は分離室５の外に流れ出ることができる。

ロータの上方部分２は、中央に配置された第２の出口
室17を形成し、特定の重い液体成分は、通路18と第２の
オーバーフロー出口19を介して分離室５の半径方向外側
部分から流れることができる。

各出口室において静止排出装置である第１の排出装置
20と、第２の排出装置21とが配置されている。これらの
排出装置は、それぞれ中央出口である第１の出口24及び
第２の出口25と接続された、周囲の入口開口部である第
１の入口開口部22及び第２の入口開口部23とを備えてい
る。排出装置20及び21はそれぞれ、回転軸にほぼ垂直に
伸びており、作動中には出口室15,17に位置する回転液
体本体中にに配置される。

第２の排出装置21の構成は、第２図に示す第１図のII
−II線に沿った断面によってさらに詳しく示されてい
る。排出装置21は、出口室17において、三角で示した自
由液面と同じ位置から出口管27の内側に向かって半径方
向内側に形成された流路26によって伸びている。

自由液面では、排出装置は、入口開口部23を有し、そ
の開口部23を通って、動作中に分離した液体及び出口室
17で回転する液体を出口室17の外側に排出することがで
きる。ロータの回転方向、回転液体本体及びその中の空
気またはガスの流れは、図中の矢印によって示される。
排出装置21は、回転軸に実質的に垂直な平面内で回転方
向に対向する前方の輪郭部28を有し、回転方向では排出
装置21は、この平面内で後方の輪郭部29を有する。半径
方向外側から見た輪郭部28及び29は、全体の延長部に実
実的に沿った回転方向の方向成分を有する。

少なくとも後方の輪郭部29の一部に沿って、排出装置
は、フィン30を有し、これは、排出装置21に沿って回転
方向及び半径方向に伸びている。このフィン30は、排出
装置の剛性を増大し、出口室17の回転及び／またはガス
流を安定化する効果を与える。

第３図に、本発明による排出装置31の半径方向外側部
分の好ましい実施例を示す。この実施例によれば、排出
装置31は、入口開口部32を有し、この上流は前方エッジ
部33によって境界が定められ、下流は後方エッジ部34に
よって境界が定められる。少なくとも後方エッジ部34
は、動作中には自由液面の半径方向外側に配置されてい
る。これらのエッジ部33及び34を結ぶ直線35は、入口開
口部32での自由液面との接線と角度Ｖを形成する。この
角度は、回転方向を向く頂点を有し、20゜より大きく50
゜より小さい。この入口開口部は、排出装置の前方の輪
郭部の障害部を構成し、この輪郭部の障害部は、自由液
面の半径方向外側で回転方向を向いている。

図面に示す遠心分離機は、次のように作動する。

この種の遠心分離機の作動の開始時においてロータを
回転するにあたって、入口８を通って閉鎖室７に閉鎖液
を供給することによって分離室５が閉鎖される。分離室
５が閉鎖されるとすぐに、遠心的に処理される液体混合
物は、中空の軸14を通って分離室５に供給される。ロー
タが運転の回転速度に到達して分離室５が一杯になる
と、液体混合物に含まれる成分は、それに作用する遠心
力によって分離される。この分離は、ディスクスタック
11の円錐形のディスクの間の中間のスペースで生じる。
分離中に特定の重い液体成分は、分離室５の周囲に向か
って半径方向に移動して、そこに堆積する一方、特定の
軽い液体成分は中間のスペースに向かって半径方向内側
に流れる。

また、遠心力的に処理された混合物が特定の重い粒子
を含むならば、その粒子は分離室５の最も外周に堆積さ
れる。

特定の軽い液体成分は第１のオーバーフロー出口16を
介して第１の出口室15に流れ、それによって、分離室５
の自由液面の半径方向の水準が決定される。軽い液体成
分は圧力を受け、第１の静止排出装置20を介して第１の
出口24を通ってロータの外に排出される。ここでは、第
１の静止排出装置20は、通常ののペアリングディスクか
らなる。

分離室５の周囲に堆積した特定の重い液体成分は、通
路18を通って半径方向内側に流れ、さらにオーバーフロ
ー出口19を介して出口室17に流れ込む。ここにおいて、
重い液体成分は、回転を維持する円筒形液体本体を形成
する。動作中に、第２の排出装置21は、第２の出口室17
に半径方向に伸びた小さな部分が回転液体本体に浸けら
れる。しかしながら、少なくとも入口開口部23または32
の一部が回転液体に配置されているため、排出装置21の
大部分は回転液体本体に浸けられる。それによって、第
２の排出装置21の外側と回転液体本体との間の摩擦は低
い。第２の排出装置21を通って、特定の重い液体成分は
圧力を受けて第２の出口25を通って遠心力分離機の外に
排出される。

第１図に示す例において、排出装置21は、動作中、分
離された特定の重い液体成分を排出するように構成され
る。もちろん、本発明の範囲内で構成された装置21は、
分離した特定の軽い液体成分を排出するように構成する
ことができる。

フロントページの続き (72)発明者 カールソン，クラエス−ゲーラン スェーデン国 エス−146 36 ツリン ゲ ショグスヘムスヴェーゲン 63 ベ ー (72)発明者 フランツェン，ペーター スェーデン国 エス−146 35 ツリン ゲ モンストルプスヴェーゲン 22 (72)発明者 インゲ，クラエス スェーデン国 エス−131 50 サルツ ヤー−ドゥヴネス クリスチナヴェーゲ ン 15 (72)発明者 ラエルステッツ，トルニー スェーデン国 エス−113 52 ストッ クホルム デーベルンスガータン 89 (72)発明者 モーベルグ，ハンス スェーデン国 エス−118 52 ストッ クホルム ブヨルンゴードスガータン 16ベー (56)参考文献 特開 平３−181346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−153705（ＪＰ，Ａ) 仏国特許出願公開729321（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B04B 11/02 B04B 1/14

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の周りで所定方向に回転可能なロー
   タであって、遠心力で処理されるべき液体の入口と前記
   ロータで分離された液体の出口室（17）とを形成し、前
   記出口室（17）は、前記回転軸を包囲し、動作中に前記
   出口室（17）に存在する液体が前記ロータの所望の半径
   の水準で半径方向内側を向いた自由液面を有し前記回転
   軸の周りで回転する液体本体を形成するように構成され
   たロータと、 前記出口室（17）に配置された静止排出装置（21）であ
   って、前記回転する液体本体から中央出口（25）へ半径
   方向内側に伸び、入口開口部（23,32）と共に流路（2
   6）を形成し、前記入口開口部（23,32）は動作中に前記
   自由液面が位置する領域に配置されるとともに動作中に
   少なくとも一部が前記液体本体に配置されて前記流路
   （26）を介して前記中央出口（25）に接続され、さら
   に、前記回転軸に垂直な平面内で突出して回転方向と対
   向している前方の輪郭部（28）、及びこの平面内で突出
   して前記回転方向に向かう後方の輪郭部（29）を有する
   静止排出装置（21）とを有する遠心分離機において、 半径方向外側から見た前記各輪郭部（28,29）は、それ
   ら全体の延長部に実質的に沿って回転方向に方向成分を
   有し、前記前方の輪郭部（28）は、前記自由液面の近傍
   かつ半径方向外側で回転方向を向くように前記平面内に
   おいて前記自由液面で湾曲していることを特徴とする遠
   心分離機。
2. 【請求項２】前記後方の輪郭部（29）は、半径が大きく
   なるにつれて前記方向成分が増大するように前記平面で
   湾曲することを特徴とする請求項１に記載の遠心分離
   機。
3. 【請求項３】前記前方の輪郭部（28）は、半径が大きく
   なるにつれて前記方向成分が増大するように湾曲するこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の遠心力分離
   機。
4. 【請求項４】前記入口開口部（23,32）は回転方向に延
   長部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れか１項に記載の遠心分離機。
5. 【請求項５】前記入口開口部（32）は、エッジによって
   境界が定められて包囲され、この上流は前方エッジ部
   （33）を有し、下流は後方エッジ部（34）を有し、少な
   くとも前記後方エッジ部（34）は、動作中には前記自由
   液面の半径方向外側に位置され、前記各エッジ部（33,3
   4）を結んだ直線（35）は、前記入口開口部（32）で前
   記自由液面の接線と所定の角度（Ｖ）を形成し、前記角
   度（Ｖ）は、回転方向を向いた頂点を有し、20゜より大
   きく50゜より小さいことを特徴とする請求項４に記載の
   遠心力分離機。
6. 【請求項６】前記入口開口部（23,32）を形成する前記
   排出装置（21,23）の少なくとも一部は、前記入口開口
   部（23,32）の半径方向の位置変化することができるよ
   うに半径方向に移動可能に配置されていることを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の遠心力分
   離機。
7. 【請求項７】（追加） 回転軸の周りで所定方向に回転
   可能なロータであって、遠心力で処理されるべき液体の
   入口と前記ロータで分離された液体の出口室（17）とを
   形成し、前記出口室（17）は、前記回転軸を包囲し、動
   作中に前記出口室（17）に存在する液体が前記ロータの
   所望の半径の水準で半径方向内側を向いた自由液面を有
   し前記回転軸の周りで回転する液体本体を形成するよう
   に構成されたロータを有する遠心分離機に用いられる排
   出装置であって、 前記出口室（17）に配置され、前記回転する液体本体か
   ら中央出口（25）へ半径方向内側に伸び、入口開口部
   （23,32）と共に流路（26）を形成し、前記入口開口部
   （23,32）は動作中に前記自由液面が位置する領域に配
   置されるとともに動作中に少なくとも一部が前記液体本
   体に配置されて前記流路（26）を介して前記中央出口
   （25）に接続され、さらに、前記回転軸に垂直な平面内
   で突出して回転方向と対向している前方の輪郭部（2
   8）、及びこの平面内で突出して前記回転方向に向かう
   後方の輪郭部（29）を有する排出装置（21）において、 半径方向外側から見た前記各輪郭部（28,29）は、それ
   ら全体の延長部に実質的に沿って回転方向に方向成分を
   有し、前記前方の輪郭部（28）は、前記自由液面の近傍
   かつ半径方向外側で回転方向を向くように前記平面内に
   おいて前記自由液面で湾曲していることを特徴とする排
   出装置。
8. 【請求項８】（追加） 前記後方の輪郭部（29）は、半
   径が大きくなるにつれて前記方向成分が増大するように
   前記平面で湾曲することを特徴とする請求項７に記載の
   排出装置。
9. 【請求項９】（追加） 前記前方の輪郭部（28）は、半
   径が大きくなるにつれて前記方向成分が増大するように
   湾曲することを特徴とする請求項７または８に記載の排
   出装置。
10. 【請求項１０】（追加） 前記入口開口部（23,32）
    は、回転方向に延長部を有するとともに、エッジによっ
    て境界が定められて包囲され、この上流は前方エッジ部
    （33）を有し、下流は後方エッジ部（34）を有し、少な
    くとも前記後方エッジ部（34）は、動作中には前記自由
    液面の半径方向外側に位置され、前記各エッジ部（33,3
    4）を結んだ直線（35）は、前記入口開口部（32）で前
    記自由液面の接線と所定の角度（Ｖ）を形成し、前記角
    度（Ｖ）は、回転方向を向いた頂点を有し、20゜より大
    きく50゜より小さいことを特徴とする請求項７、８また
    は９に記載の排出装置。