JP4554821B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ロータが回転軸を中心として回転するように構成され、かつ自身の内部に分離室を形成している遠心分離機内のロータの第１の部分と第２の部分とを結合するロックリングに関する。ロータの第１の部分は、一定の内側半径と、回転軸と実質的に一致する中心線とを有する円形円筒状の端部を有している。第２の部分は、回転軸に垂直な平面内で回転軸のまわりに延びている環状のフランジ部を有している。フランジ部は、円形円筒状の端部の内側半径とほぼ同じ大きさの外側半径を有しており、フランジ部は、ロータ内に形成された止め部に当接するように第１の部分の端部内に一方の軸方向に挿入することができ、かつ挿入された場所で、ロックリングを含むロックジョイントによって反対の軸方向に固定できるようになっている。ロックリングは、ロータの組立時に、円形円筒状の端部内の半径方向内側で、かつ環状のフランジ部の軸方向外側の位置から、一定の外側半径を有する円形円筒状の端部の内側を回転軸のまわりに延びている窪みの中に、半径方向外向きに動くように構成されており、その結果、ロックリングの半径方向外側部はその窪みの中に延びているが、ロックリングの残りの半径方向内側部はフランジ部の外側半径の内側に半径方向に延びており、また、ロックリングの外側部は半径方向外側の２つの同一の接触面を介して円形円筒状の端部に接触し、ロックリングの内側部は半径方向内側の２つの同一の接触面を介してフランジ部に接触している。これらの接触面は、回転軸に関して実質的に回転対称であり、分離室内の液圧によって生じロータの第２の部分にかかる軸方向の力をロータの第１の部分に伝達するようになっている。
【０００２】
遠心分離機のロータの２つの部分は、回転軸を囲む雄ねじを有する大きなロックリングを一方のロータ部分の円形円筒状部の雌ねじにしっかりとねじ込むねじ結合部によって互いに結合されることが多い。
【０００３】
とりわけ、この種のロックジョイントは、高い製造コストおよび組立／分解コストの要因となる。その上、これらの結合部は重荷重にさらされ、それにより寸法設定、材料選択等に高度な要求が課せられる。ねじ部の材料が非常に高い荷重にさらされ、その結果、ある荷重を事前に加えなくてはならない場合、組立中にねじ部がすでに動かなくなるということが起こり得る。
【０００４】
米国特許第４，７１０，１６０号に他のロックジョイントが開示されている。このロックジョイントでは、本発明に係る種類の２つまたは３つ以上のロックリングが、一方のロータ部分の円形円筒状部分の内側の溝の中に半径方向外側にはめ込まれる。開示されているロックリングは溝内に固定され、他方のロータ部分の内部にしっかりとねじ止めされる締付リングによって予め荷重がかけられる。
【０００５】
これにより、前述の欠点を軽減するロックジョイントが実現されることは事実である。しかしながら、このロックジョイントは、製造、組立、そして時々分解と再組立を要する、いくつかの部品を含む。したがって、このロックジョイントも、製造コストおよび取扱コストが高くなる要因となる。
【０００６】
本発明の目的は、ロックジョイントの安全性を危うくすることなくこれらの欠点をさらに軽減する前述の種類のロックリングを実現することである。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、ロックリングが、２つの端面が円周方向に互いに向き合うように回転軸のまわりに実質的に完全な１周にわたって延びており、荷重がかかっていない状態では、窪みの外側半径と少なくとも同じ大きさの外側直径を有する実質的に環状の形状になろうとするように弾性復元力のある材料から単一の一体部品に形成されており、接触面がすべての接触面について共通しかつ一致し、ロータ内部の分離室に向かう方向に回転軸と鋭角を成す常態の方向を有する中間点を、回転軸のまわりのあらゆる軸方向断面に有するように接触面が配置され、かつ向きが定められており、接触面はこの常態の方向に関して実質的に対称であることによって達成される。
【０００８】
これにより、結果として生じる、ロータの第１の部分からロックリング上にかかる力と、結果として生じる、同じ強さだが、ロータの他方の部分からの反対方向の力とが、回転軸のまわりのあらゆる軸方向断面において互いにちょうど反対方向に作用し、その結果、ロックリングは、ロックリングを窪みから出そうとする力を受けることはない。
【０００９】
好適な実施態様では、接触面は全て平行で円錐形である。また、ロックリングは矩形の断面を有することが好ましい。
【００１０】
本発明の他の実施態様では、ロックリングは、取り付けられた状態における両端面間の円周方向の距離は３．１４ｔ未満になるような、円周方向の長さ（ｌ）および半径方向の厚さ（ｔ）を有している。
【００１１】
この実施態様の変形例では、ロックリングは、取り付けられた状態における両端面間の円周方向の距離が１．５ｔ未満になるような、円周方向の長さおよび半径方向の厚さ（ｔ）を有している。
【００１２】
次に、添付図面の図を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。
【００１３】
図１は、本発明によるロックリング１を備えた遠心分離機内のロータの一部を示している。不図示の回転軸のまわりを回転可能なロータは、第１の部分２と第２の部分３とを有している。第１の部分２は、中心線が回転軸と一致している円形円筒状の端部４を有している。第２の部分３は、回転軸に垂直な平面内を回転軸のまわりに延びている環状のフランジ部５を有している。第１の部分２の円形円筒状の端部４はフランジ部５の外側半径よりわずかに大きく、そのため、フランジ部を、ロータの第１の部分２内に形成された止め部６に当接するように、端部４内に軸方向に挿入することができる。端部の内側には窪み７が形成されており、この窪み７は、回転軸のまわりに延びており、この実施形態では、軸方向を向きかつ回転軸に向かって半径方向内向きに傾斜している常態の方向を有する半径方向外側の円錐接触面８を有している。
【００１４】
ロックリング１は、矩形の断面を有する円錐台形状を有し、回転軸のまわりに本質的に完全な１周にわたって延びている。ロックリングは、円周方向において互いに向き合っている２つの端面を有している。ロックリング１は、荷重がかかっていない状態では、窪み７の外側半径と少なくとも同じ大きさの外側半径を有する本来の環状の形状になろうとするように、弾性復元力のある材料で単一の一体部品に形成されている。ロックリングは、ロータの第２の部分３が止め部６の方へ軸方向に移動させられたときに、端部４の内側の半径方向内側の位置から半径方向外向きに窪み７内を動かすことができるようになっている。
【００１５】
これを可能にするために、ロックリングの外側半径が端部４の内側半径よりも小さくなるように、ロックリング１の一方の端部を半径方向内側に折り曲げて、ロックリングの他方の軸方向端部を円周方向に通過させることができる。このことが作動中に発生することを確実に防止するために、ロックリング１は、組み立てられた状態において両端面間の円周方向の距離が３．１４ｔ未満、好ましくはこの距離が１．５ｔ未満になるような、円周方向の長さおよび半径方向の厚さ（ｔ）を有している。
【００１６】
窪み７は、ロックリング１が窪み７内に取り付けられているときに、ロックリング１の半径方向外側部が窪み７の中へ延びており、ロックリング１の残りの半径方向内側部はフランジ部５の外側半径の内側を半径方向に延びるような外側半径を有している。したがって、ロックリング１は、半径方向外向きの円錐接触面９が窪み７内の外側の円錐接触面８に接し、半径方向内側の円錐接触面１０が環状フランジ部５の円錐接触面１１に接している。
【００１７】
接触面８，９，１０，および１１は、接触面８，９，１０，および１１がすべての接触面８，９，１０，および１１について共通でかつ一致し、ロータ内部の分離室１２に向かう方向に回転軸と鋭角を成す常態の方向を有する中間点を、回転軸のまわりの各軸方向断面に有するように配置されて、かつ向きが定められており、接触面８，９，１０，および１１はこの常態の方向を中心として実質的に対称である。
【００１８】
図２に示した、本発明によるロックリングの実施形態は、接触面１３，１４，１５，および１６の軸方向断面が湾曲形状、好ましくは円形形状である点において、図１に示した実施形態と相異している。
【００１９】
図３には、窪みの接触面に接触するように構成された半径方向外向きの接触面１８に、傾斜した内側縁端部１７を有する、本発明によるロックリングの他の実施形態が３次元的に示されている。
【００２０】
ロックリング１を指示方向に案内するために、薄い突出部を、ロックリング１の両端面の間を軸方向および半径方向に延びる窪み内に設けることができる。あるいは、ロックリングの外側に、窪み７内の対応する穴に挿入されるように形成された柄の形状の部材を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるロックリングの一実施形態を備えている遠心分離機の一部の軸方向略断面図である。
【図２】 本発明によるロックリングの他の実施形態を備えている遠心分離機の一部の軸方向略断面図である。
【図３】 本発明によるロックリングの他の実施形態の３次元図である。

Claims (5)

1. ロックリング（１）によって結合される第１の部分（２）と第２の部分（３）とを備えるロータを有し、前記ロータが回転軸を中心として回転するように構成され、かつ自身の内部に分離室（１２）を形成しており、前記ロータの第１の部分（２）は、一定の内側半径と、前記回転軸と実質的に一致する中心線とを有する円形円筒状の端部（４）を有しており、第２の部分（３）は、前記回転軸に垂直な平面内で前記回転軸のまわりに延び、前記円形円筒状の端部（４）の内側半径と実質的に同じ大きさの外側半径を有している環状のフランジ部（５）を有しており、該フランジ部は、前記ロータ内に形成された止め部（６）に当接するように前記第１の部分の前記端部（４）内に一方の軸方向に挿入することができ、かつ挿入された場所で、前記ロックリング（１）を含むロックジョイントによって反対の軸方向に固定できるようになっており、前記ロックリングは、前記ロータの組立時に、前記円形円筒状の端部（４）内の半径方向内側で、かつ前記環状のフランジ部（５）の軸方向外側の位置から、一定の外側半径を有する前記円形円筒状の端部（４）の内側を前記回転軸のまわりに延びている窪み（７）の中に、半径方向外向きに動くように構成されており、その結果、前記ロックリング（１）の半径方向外側部は前記窪み（７）の中に延びているが、前記ロックリング（１）の残りの半径方向内側部は前記フランジ部（５）の外側半径の内側に半径方向に延びており、また、前記ロックリング（１）の外側部は半径方向外側の２つの同一の接触面（８，９，１３，１４）を介して前記円形円筒状の端部（４）に接触し、前記ロックリング（１）の内側部は半径方向内側の２つの同一の接触面（１０，１１，１５，１６）を介して前記フランジ部（５）に接触しており、これらの接触面（８，９，１０，１１，１３，１４，１５，１６）は、前記回転軸に関して実質的に回転対称であり、前記分離室（１２）内の液圧によって生じ前記ロータの前記第２の部分（３）にかかる軸方向の力を前記ロータの前記第１の部分（２）に伝達するようになっている、遠心分離機において、
   前記ロックリング（１）は、２つの端面が円周方向に互いに向き合うように前記回転軸のまわりに実質的に完全な１周にわたって延びており、荷重がかかっていない状態では、前記窪み（７）の外側半径と少なくとも同じ大きさの外側半径を有する実質的に環状の形状になろうとするように弾性復元力のある材料から単一の一体部品に形成されており、
   前記接触面（８，９，１０，１１，１３，１４，１５，１６）がすべての前記接触面（８，９，１０，１１，１３，１４，１５，１６）について共通しかつ一致し、前記ロータ内部の前記分離室（１２）に向かう方向に前記回転軸と鋭角を成す常態の方向を有する中間点を、前記回転軸のまわりのあらゆる軸方向断面に有するように前記接触面が配置され、かつ向きが定められており、前記接触面（８，９，１０，１１，１３，１４，１５，１６）はこの常態の方向に関して実質的に対称であることを特徴とする、遠心分離機。
2. 前記ロックリングは、前記半径方向外側の２つの同一の接触面（８，９）と、前記半径方向内側の２つの同一の接触面（１０、１１）とが、互いに平行である円錐台形状であることを特徴とする、請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記ロックリングの軸方向断面が矩形の断面を有していることを特徴とする、請求項２に記載の遠心分離機。
4. 前記ロックリングは、取り付けられた状態における前記両端面間の円周方向の距離が３．１４ｔ未満であるような、円周方向の長さおよび半径方向の厚さ（ｔ）を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠心分離機。
5. 前記ロックリングは、取り付けられた状態における前記両端面間の円周方向の距離が１．５ｔ未満であるような、円周方向の長さおよび半径方向の厚さ（ｔ）を有していることを特徴とする、請求項４に記載の遠心分離機。

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