JPH03501706A - 遠心分離機 - 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】 遠心分離機 本発明は、分離される成分の液体混合物用の中央入口室と、この入口室を取巻き 、軸方向に互いに間隔を置き、ロータと同軸で、半径方向内側と外側の縁を持ち 、少なくとも一部分が円錐台形を形成している積み重ねられた分離ディスクを収 容する分離室と、を含むローターを備叉る遠心分離機に関するが、該分離ディス ク間の空間が、該ディスクの半径方向内側の縁において液体混合物の入口となっ て、前記中央入口室と連結して作用し、この入口から半径方向外側に向かって分 離された成分の出口となり、ローターの操作の間、分離された成分と混合物が、 分離ディスクの間から半径方向外側に向かって流れることができるものである。

この種の遠心分離機は例えば米国特許第２．４８８．７４７号に示されている。

この周知の遠心分離機においては遠心分離用ローターは上述の種類の下部分離室 と、分離ディスクの半径方向外側において下部分離室に相通ずる上部分離室とを 備えている。上部分離室は下部分離室を通って来た液体をさらに処理するように 設定されている。

米国特許第２．４８８．７４７号による遠心分離機は、ローターの中央の入口室 に供給された混合物を流送する部材を使用することにより改良され得るであろう 。この部材は、従来中央の入口室において使用されていた軸方向および半径方向 に伸びた羽根状の流送部材よりも混合物を穏やかに処理し得るものである。かく して、米国特許第２．３０２．３８１号および米国特許第４．７２１．５０５号 に記述されている技術が使用され得るのであって、これによれば入口室に入る混 合物は滑らかなディスクの手段によってローターの回転速度まで穏やかに加速さ れる。実際にはこのことは、最初に定義された種類の遠心分離機における分離デ ィスクの半径方向内側の部分が、流入する混合物をローターの回転速度まで加速 するというような方法で達成される。

この種類の加速技術の利点の一つは、米国特許第４、７２１．５０５号に記述さ れているように、使用される加速用ディスクの加速の影響が、混合物が中央の入 力室の中に導入される流速の値および使用される加速用ディスクの数量の増減に 自動的に適応されることである。この特徴は、中央の入口室に入る混合物の流れ が比較的少ないことに関係して、各加速用ディスクの間の空間が部分的に満たさ れるだけであって混合物が完全には流出しないということを意味し、最初定義さ れたような遠心分離機に関しては容認され難い、すなわち、このことは入口室に 流入する混合物が比較的小量であるということに関連して、分離ディスクの間の 空間は分離用として使用されることはないことを意味している。

本発明の目的は、最初に述べた種類の遠心分離機において、上述した加速技術の 使用により、たとえ中央の入口室に流入する混合物の量が、比較的少量であって も分離室の全体が有効に使用されるような方法で、分離ディスクが加速ディスク として使用されることでこの目的は、分離ディスクの間の空間はローター軸の全 周囲にわたる入口室に向けて開放されて直接の通路となり、また、少なくとも分 離ディスクの幾つかは分離ディスクの間の空間の出口チャネルから、半径方向内 側の縁よりある距離を置いて配置されている、軸方向に延びている穴を有してお り、この距離は分離用ディスクの穴と半径方向外側の縁との間の距離よりも小さ い、という特徴により達成される。

そこで、回転部分に乗せられる混合物は、分離ディスクの半径方向内側の縁の上 端までこれらの間の空間の一部を液体で満たし得なくても、すなわち分離ディス クの間の空間が、中央入口室から直接混合物を受入れることができなくても、分 離ディスクの間の空間にほぼ均等に配分される。

本発明の好適実施例においては、分離ディスクは、軸方向に延びている貫通穴が 形成されている平面の部分を有している。

本発明は、付属図面を参照して下記のように説明されている。同図において、 第１図は、本発明の遠心分離機の第１の実施例の軸方向横断面を示し、 第２図は、第１図の遠心分離機に用いられる種類の、一部が円錐形となっている 分離ディスクの上面図を示し、第２図における切断線Ｉ−Ｉは、第１図がこの軸 方向切断面によるものであることを示し、第３図は、本発明の遠心分離機の第２ の実施例の軸方向横断面を示している。

第１図は締めリング３の手段により互いに軸方向に結合される上部ローター１と 下部ローター２とを備える遠心分離機のローターを示している。この遠心分離機 のローターは下部ローター２に結合されている駆動シャフト４により支持されて いる。

上部ローター１と下部ローター２とは分離室５を形成し、その中には一部分が円 錐形である分離ディスク６の積み重ねが、ローターと同軸に配置されている。

分離ディスク６の積み重ねは、一部分が円錐形の仕切ディスク７の手段により上 部と下部に分割されており、その機能は後に説明される。仕切りディスク７同様 に分離ディスク６は半径方向、円周方向とも、相互に固定され、またロータに対 して多数の棒８の手段により固定され、この棒８は分離ディスク６と仕切りディ スク７の積み重ねのすべてを貫通して軸方向に延び、その両端は上部ローター１ と下部ローター２にそれぞれ結合されている。

上から見た分離ディスク６が第２図に示されている。それは円錐台形部（簡単に 言えば円錐台形部）９と円形の中央平面部１０とを有している。中央平面部１゜ は分離ディスク６の半径方向内側の縁からある距離を置いて位置し、軸方向に延 びている貫通した穴１１の輪を備えている。上記のある距離は、仕切りディスク ７の穴１１と半径方向外側の縁との距離よりも本質的に小さい、第１図から判る ように、具なる分離ディスク６の穴１１は軸方向に一列になって位置しているの で、軸方向の各チャネルは分離ディスクの積み重ねにより形成される。このチャ ネルは仕切ディスク７により閉じられ、チャネルは下部チャネルｌｌａと上部チ ャネル１１ｂに分割される。

第２図から判るようにその円錐形部の上にある各分離ディスクは、従来技術によ り形成された多数の半径方向隔離部１２を備えている。これらは隣接する分離デ ィスクの円錐形部９の下部で対向した境界線を形成するように意図されたもので あって、これにより分離ディスクの間に半径方向への流れのチャネルが形成され る。分離ディスクの中央平面部１０の間には対応する仕切部材がないので、この 中央平面部１０の間の空間はローター軸の周囲にあらゆる方向に対しローターの 円周方向のチャネルとして開放されている。

各分離ディスクはまた半径方向外側の縁の近くに多数の貫通した穴１３を持って いる。第１図に見られるように、穴１３は各分離ディスクにおいて互いに軸方向 に並べられるとともに、仕切りディスク７の対応する穴にも並べられるので、軸 方向のチャネルは分離室５において分離ディスクの積み重ね全部を通って形成さ れる。仕切りディスク７の下方に位置するこれらのチャネルは第１図において参 照番号１３ａで示されており、また同チャネルの上部は参照番号１３ｂで示され ている。

分離ディスク６の積み重ねの中央部に入口室１４が形成され、この入口室はロー ター軸の周囲の全方向に対し分離ディスクの中央平面部ｌＯの間の空間と半径方 向の外部に向かって連結している。固定された入口バイブ１５はローターの外部 から入口室１４の中に延びていて、その下部が開いており、分離ディスクの中央 平面部１０とは離れている。

上部ローター１において、半径方向の内側に向かって開いている環状の出口室１ ６が形成され、この出口室は軸方向に貫通した穴１７が分離室５の中で上部チャ ネルｌｌｂと連結している。固定している出口部材１８、すなわちいわゆる皮む き器（ｐａｒＸｎｇ　ｍｅｍｂｅｒ）は入口バイブ１５により保持され、出口室 １６の中に延びている。そこで中央の入口室１４の軸方向の上部からローターの 外側へ向けて空気の通路ができる可能性がある。

周囲にある出口孔１９は、分離室５の半径方向の最も外側の部分から下部ロータ ２を突き抜けてローターの外側へ延びている。

第１図の遠心分離用ローターは下記の方式によって操作されることになっている 。

分離される二つの成分からなる液体混合物が入口バイブ１５を通って入口室１４ の下部に画給される。混合物は入口バイブ１５の孔から、入口バイブ１５と分離 ディスク６の半径方向内側の縁との間にある入口室１４の中を軸方向の上方に向 かって流れる。徐々に混合物が、分離ディスク６の中央平面部ｌＯの間の空間の 幾つかに配分されて行き、それらの空間において混合物が半径方向外方に向かっ て移動している間に、混合物と中央平面部ｌＯどの間に発生する摩擦により混合 物がローターの回転に従って徐々に送り出されて行く。

ある量の液体混合物が入口室１４の中に流入すると、第１図に実線と三角印（△ ）とで示すようなレベルに、自由な液面が形成される。入口室１４の中への液体 混合物の流入量が増加すると、その自由な液面は入口室の中で軸方向の上方に向 かって、破線と三角印（△）とで示されるレベルへ移動して行く。

第１図から判るように、入口室１４への混合物の入る量が多い場合の方が、混合 物の入る量が少ない場合よりも、分離ディスクの中央平面部ｌＯの間の空間のよ り多数に混合物が流れて行く。いかなる場合でも、混合物が入口室１４の中央部 からこれら空間のすべてに向かって流入して行くとは限らない。

分離ディスクの中央平面部１０の間の空間に流入した混合物が、たとえその一部 分でもローターの回転に応じて空間内で半径方向に移動を続けると、混合物は仕 切ディスク７よりも下にある分離ディスクの積み重ねのすべてにわたって軸方向 に配分される。この現象は下部チャネル１１ａ（第１図）全体にわたり起こる。

その後、混合物は仕切ディスク７の下の分離ディスクの間を半径方向の外側に向 かってさらに流れ、混合物の異なる成分は互いに分離される。

比較的重い成分、例えば固体は、分離ディスクの下方に向かって移動し、分離デ ィスクの半径方向外側の分離室５のいわゆるぬかるみ場所（ｓｌｕｄｇｅ　５ｐ ａｃｅ）に向かって半径方向外側に滑る０重い成分は周囲の出口孔１９を経てロ ーターから去る。

混合物の重い成分から徐々に分離された軽い成分は、ディスクの上面において最 も近い層の中の分離ディスクの間を半径方向外側に向かって流れ、其の後少なく とも軽い成分の大部分がチャネル１３ａを通り、さらに分離ディスクの積み重ね におけるチャネル１３ｂを通って軸方向上方に向かって流れる。仕切ディスク７ の上側において、軽い成分は徐々に半径方向内側に向かって分離ディスクの間の 空間に流れこみ、この中でさらに分離操作を受ける。軽い成分はチャネルｌｌｂ および穴１７を通り分離室５を去り、さらに出口室１６から固定した出口部材１ ８を経て外に流れ出る。

入口室１４の中にある混合物が、先ず入口バイブ１５と分離ディスク６の内側の 縁との間を軸方向の上方に向って流れる理由、そして、入口バイブ１５の孔から 最下方の分離ディスクの間の空間を通って直接分離室５の中に流出しない理由は 、混合物が入口バイブ１５の孔から出たときには回転していないので、入口室１ ４の下方にある最下方の分離ディスクの円錐部分の近くに存在する回転中の混合 物の圧力とほぼ同じ高さの圧力を持たないからである。

第３図は本発明の他の実施例を示す、第１図の実施例における細部と対応した細 部には第１図の参照番号と同じ参照番号を付しである。

第３図の分離ディスクのほとんどは第２図の分離ディスク６と同じように設計さ れている。しかし、仕切ディスク７の下方にあるディスク積み重ね部分の中央に 配置された多数の分離ディスクは、他の分離ディスクよりも幾分小さい中央平面 部を持っている。これは、入口室１４ａのほぼ中央に、ローターと同軸に、内部 が円滑な円筒形のスリーブ２０を設置し得るようにするためである。スリーブ２ ０は、分離ディスク６において互いに対向して設けられている２つの孔１１の隣 接した縁間の距離とほぼ等しい外径を有している。（第２図参照） 固定した入口バイブ１５ａは入口室１４ａの中に軸方向全体にわたり延びている 。入口バイブ１５ａがスリーブ２０の中を延びている領域では、入口バイブ１５ ａは、混合物がロータ内で処理されるために多数の入口孔２１を有している。ま た、入口バイブ１５ａはその下端が閉じられているが、別の薄い放出用の溝（図 示せず）が入口バイブの中を通ってその下端から延び、入口室１４ａの下部から の通気孔としてローターの外に延びている。

入口バイブ１５ａを通して混合物を供給する場合に、混合物は孔２１を通ってス リーブ２０の中の空間に流出し、ここから軸方向の上下両方に入口室１４ａの中 に流れる。それから徐々に、混合物は分離ディスクの半径方向内側の縁の間の空 間の中に流れ出てこの空間を通って流れる。このような内部空間において、混合 物は混合物と分離ディスクの平面部との間に発生する摩擦により徐々にロータの 回転部分に乗せられて行く。

混合物がある回転速度を得て、半径方向にある距離を移動すると、分離ディスク における穴１１を通る軸方向の流れにより混合物は分離ディスクの積み重ね全体 にわたって分配されて行く（第２図参照）、このような軸方向の流れは、またス リーブ２０の軸方向外側の場所においても発生する。自由な液面は、第３図に実 線および三角印（Δ）で示すように入口室１４ａの中で形成される。

混合物が分離ディスクの積み重ねの軸方向に延びるすべての場所に分配された後 に、混合物はさらに分離ディスクの間の内部空間において半径方向の外方に向っ て流れ、その進行するコースは第１図に関して既に説明したコースと一致する。

第３図における配置の手段によれば分離ディスクの積み重ねが非常に高くなった 場合でも、供給された混合物の満足すべき軸方向への配分が遂行される。

国際調査報告 ″−”””−”−−ＰＣＴ／ＳＥ　８９１００５４１国際調査報告　ＰＣＴ１５ ε８９１００５４１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．分離される成分を含む液体混合物を流入させる中央の入口室（１４）と、こ の入口室（１４）を囲み、相互に軸方向間隔を置いてローターと同軸で、かつ半 径方向内側および半径方向外側の縁を有し、少なくとも部分的に円錐台形を形成 する分離ディスク（６）の積み重ねを収容する分離室（５）と、を備えたロータ ーを有し、分離ディスクの間の空間は、分離ディスクの半径方向内側の縁におい て混合物の流入口を形成し、前記入口室（１４）との間のチャネルとなり、また このチャネルは、分離された成分が入口から半径方向外側に向けて流出するチャ ネルとなり、混合物から分離された成分のみならず混合物自体がローターの動作 中に分離ディスクの間を道って半径方向外側に向かって流出することができる遠 心分離機であって、 分離ディスクの間の空間は、ローター軸全体の回りの入口室に開放されて、直通 のチャネルを形成し、少なくとも幾つかの分離ディスク（６）は、分離ディスク の間の空間の前記出口側から、半径方向内側にありかつ分離ディスクの半径方向 内側の縁からある距離を置いて設置され軸方向に貫通して延びている穴（１１） を有しており、 前記ある距離は、分離ディスクの穴（１１）と半径方向外側の縁との間の距離よ りも小さいことを特徴とする、前記遠心分離機。
2. ２．分離ディスク（６）が、中央平面部（１０）を有することを特徴とする、請 求項１記載の遠心分離機。
3. ３．軸方向に延びている貫通した穴（１１）が、分離ディスク（６）の中央平面 部（１０）の中に形成されることを特徴とする、請求項２記載の遠心分離機。
4. ４．軸方向の両端の間にある入口室（１４）の中において、開口した円筒形のス リーブ（２０）がローターと同軸に、かつ分離ディスク（６）にある前記軸方向 に延びている貫通した穴（１１）の半径方向内側に配置され、液体混合物が通る 孔を有する入口パイプ（１５ａ）が前記スリーブ（２０）の内側に配置されるこ とを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項記載の遠心分離機。
5. ５．スリーブ（２０）がその内側において流送部材とほぼ離れていることを特徴 とする、請求項４記載の遠心分離機。