JPH0563225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、弾性シートを含む連続流式遠心分離
装置に関する。

従来技術及びその課題 連続流式遠心分離は開店するロータへの及びそ
こからの連続流体流を含む。これは回転部材及び
非回転部材を面と面を接触させて有する回転面シ
ールを用いることによつて達成される。理論的に
は簡単であるけれど、特に高速では漏れの傾向が
あるために、回転シールには多くの問題がある。
これらの漏れの原因はいろいろある。その１つ
は、遠心分離機のロータに連結されている回転部
材が非回転部材を激しく動かしてシールにおける
部材同志の分離及び漏れをもたらすことである。
そのような漏れは２つの部材の面間における誤つ
た位置関係で誘導される振動及び２つの部材が相
互の動きを探知できないことによつても引起こさ
れる。また部材間を更に圧着させても必ずしも助
けとならない。あまり圧力をかけすぎると、シー
ル面の不適当な摩耗と続くシールの漏れとに至
る。

これらの問題を解決するために、従来の技術に
おいて多くの努力がなされてきた。米国特許第
3443747号は非常に硬い材料から作られた回転部
材、テトラフルオルエチレン重合体から作られか
つ回転要素の、ある動きを調節するために垂直に
動きうる静置部材と共に使用することを提案して
いる。独国特許公報第1910576号はそれぞれチタ
ン及びガラス繊維で強化されたプラスチツクから
作られたシール部材の使用を教示している。この
両方の材料は凡そ同一の熱膨張係数を有するか
ら、両方の位置関係の問題は減ぜられる。静置部
材は水平に動きうるプレートに対してスプリング
で負荷されていて、回転部材の横方向の動きの調
節を容易にする。

米国特許第925677号は、緩衝物に取りつけられ
ている回転部材に対してスプリングで負荷された
静置部材を記述している。米国特許第4011972号
の装置は、静置シールに対してスピンドルの中心
軸方向の動きを可能にする。米国特許第4357235
号は、回転部材を駆動するために柔軟な軸を使用
している。両方のシール部材はガスケツトに取り
つけられていて相互の動きの調節を容易にする。
最後に、米国特許第4375871号は、ローターの物
体の中心に回転シールを位置させてその振動を減
じ、静置部材に対して３点スプリング取りつけ手
段を使つている。

過去の技術のこれらのすべての努力は、連続流
遠心分離の回転シールを通しての漏れを減ずる傾
向にあり、多くのものがかなりの程度までそのよ
うなものであつた。しかしながらこのような解決
法の多くは、遠心分離の回転速度が10000rpm以
上に増大するにつれて難点と漏れに遭遇する傾向
にあつた。沈降の場での流れ分別に適用する際に
遠心分離を使用する場合に遭遇する他の問題は、
必要とされる小さい直径の流通路の配列を維持す
ることの困難さである。この流通路は分離帯の広
がりを防ぐために比較的小さくしておかなければ
ならない。

回転シールは、比較的高速においてでさえ比較
的漏れのない遠心分離の運転を容易にする連続流
遠心分離のために作られている。この遠心分離機
は、ハウジング（hausing）内で駆動軸の中心時
の回りに回転する駆動軸の取りつけられたロータ
ー、該ローター及びローターから流体を運搬する
ために協働する回転及び非回転部材を有する回転
面シール組立体を含み、該部材がそれぞれ流体を
運搬するための対応する流通路を有する。遠心分
離機は、シール組立体をハウジングに柔軟に取り
つけることによつて改良されていて、シール組立
体の中心軸方向及び軸の横方向の双方の動きが可
能である。この柔軟な取りつけはゴムシートを含
み、その円周がハウジングにしつかり取りつけら
れ且つ内側がシール組立体にしつかりと取りつけ
られている。このようにしてシール組立体は遠心
分離機ローターに対してそれ自体をより良く調節
させることができる。

シール組立体内には、非回転部材を回転軸に沿
つて回転部材の方向へ片寄らせ、静置部材が回転
部材に動きによく追従しうるようにスプリング手
段を配置する。弾性手段は回転部材を取りつけ且
つ回転させるために使用される。また弾性手段は
ローターと共に回転するように組合せられた回転
ベース（rotating base）及び平らな弾性ガスケ
ツトを含み、各々の回転部材及びベースがガスケ
ツトにだけ入る相対するピンを有する。この方式
では、ガスケツトが回転部材をベースの回転の異
常な動きの衝撃から保護する。ローターの振動の
動きは殆ど回転部材に伝達されず、他の部材が非
回転部材に対して協働するのを容易にする。

最後に、回転部材は非回転部材に対して接触及
び非接触表面を有する。この非接触表面は段階状
である。これは回転部材のロツキング
（rocking）の動きを容易には、非回転部材の表
面の動きを良好に追従させる。回転部材の接触表
面は、外側の環状の溝を限定して摩擦を減じ、外
側リングを有して非回転部材との外側での放射接
触を増大させ、従つて面接触の安定性を高める。

これらの特徴は、回転部材及び静置部材が、例
えその一方が或いは両方が系の動きのためにかな
りの振動の動きを受けたとしても、両方の組合さ
つた面が接触したままでいつつ、相互の動きに追
従することを可能にする。また20000rpmまでの
比較的高速は、重大しなシールの漏れなしに達成
することができる。更に、２つの部材内の狭い流
通路の配置は非常に改善される。

本発明の更なる利点及び特徴は以下の記述から
明らかになるであろう。

実施例 第１図では、ハウジング１０に収められた連続
流式遠心分離機を見ることができるる。この遠心
分離機は、代表的な適用例において、例えば米国
特許第4357235号に記述された種類の沈降の場の
流れ分別流路を収納することのできるボウル型ロ
ーター１２を含む。ローター１２はイー・アイ・
デユポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニーか
ら市販されているTZ−28型ローターのような通
常のデザインのものであつてよい。TZ−28型ロ
ーターはもり上がつた中心部分２４（第２図）を
有し、これが遠心分離機の駆動スピンドルを調節
する。回転シール組立体１４はローター１２の丈
夫の中心部分に回転しうるように取り付けられ、
ローター１２への及びそれからの流体の油相を容
易にする。シール組立体１４は、本発明によると
弾性シート１６によつてハウジング１０に柔軟に
取りつけられている。この場合、この柔軟な取り
つけ部分１６はゴム又は他の弾性材料から作つた
環状リングの形をしていてもよい。この柔軟な取
りつけ部分１６は、回転シール組立体がそれ自体
ローター１２の振動に追従して回転シールそれ自
体の漏れの減少をもたらす。弾性シート１６の外
側の円周部分は、上下のリング・ガスケツト１８
によつてしつかり留められ、次いでこれが更なる
ブラケツトによりハウジング１０の側壁に取りつ
けられている。管２２は、ローターへの及びそこ
からの流体が通過する管で、図面では組立体１４
の上部中心に見ることができる。

回転シール組立体１４の構造は第２図において
最も良く見ることができる。図面の底部中心に
は、第１図で見たボール型の遠心分離機ローター
１２の盛り上がつた部分２４を見ることができ
る。回転シール組立体１４の底部分は盛り上がつ
た中心部分２４の丈夫に設置するのに適してい
て、ローターの回転中心軸２６に沿つてローター
と共に回転する。シール組立体は、回転下方部分
と非回転上方部分とを含み、後者に流体輸送管１
３０と冷却管１４０とが連結されている。

シール組立体の回転部分は、保持板３２にねじ
３４による如くして取りつけられ且つ遠心分離機
ローター１２の盛り上がつた部分２４の上部にお
いて中心の凹み部分３６にぴつたり入るベース板
３０を含む。この底部保持板３２及びベース板３
０は、勿論他の種類の連続流ローターに対してシ
ール組立体を用いることを可能にするために改変
することができる。ベース板３０の中心の底部分
３８は凹みがあり、その底部分は流体を回転シー
ルへ及びそれからローターへと通過させるために
管４０を調節できるように溝がつけられている。

下方へ延びるリング形のフランジをもつ中間の
ベース板４２はベース板３０の上にぴつたりと重
なる。円筒形のベアリング・ハウジング４６はに
じ４４により中間のベース板４２の上面上に取り
つけられている。ねじ４４のいくつかはベアリン
グ・ハウジングを中間板４２にだけ固定する。下
方の弾性ガスケツト４８はベース板３０の上部の
中心部分に作られた凹み５０内に位置し、回転シ
ール中を流れる流体の通路を提供する。これらの
通路は中間板４２中に作られた同様の通路と連結
している。

本発明によれば、回転シール組立体は、回転面
シールを形成する下方回転部材５４および静置面
シールを形成する上方非回転部材５６からなる。
非回転部材５６は、記述するように非回転部材５
６が回転部材５４と密に協働するように垂直に動
くことができ且つスプリングで下方に片よらせた
静置スピンドル５８の下又は上端に位置せしめら
れる。非回転部材５６は、Ｏ−リンク６１及びス
ピンドル５８の下端間に非回転部材５６の円周端
をはさみつけるシール保持具６０によりスピンド
ル５８の下端に配置されている。弾性である上方
のガスケツト６４は非回転部材５６の中央部分及
びスピンドル５８の中心部分間に位置する。常法
のガスケツト６４及び非回転部材５６の両方は、
それに作られた中心の及び片寄つた孔（複数）を
もち、ローターへ及びローターから通ずる流体の
ための通路を提供する。

回転部材５４の特別な構造及び本発明に従つて
取りつけられる様子は、第３図を参照し最も良く
見ることができる。この図では、流体導管のため
に作られた中心の及び片寄つた孔７０を有する中
間板４２が見られる。更に３つの等距離の、円周
的に配置されたピン７２が、中間板４２及び回転
部材５４間に位置する弾性ガスケツト７４の厚さ
より僅かに短い距離で上方に延びている。ガスケ
ツトの別の穴７６はピン７２が入る。同様にし
て、回転部材５４は低部分が段階状に作られてい
て弾性ガスケツト７４の上方中心部分と接し合
う。中心の及び片寄つた孔７８が回転部材５４に
開けられており、片寄つた孔は環状の溝内に位置
して非回転部材５６中の孔と連結している。同様
に、中心の及び変心した孔６９の板４２の孔７０
と連結する。円周的に配置されたピン８０は部材
５４から下方に延び、ガスケツト７４の残りの３
つの孔に入る。これらのピンはガスケツト７４の
厚さよりも小さい距離まで部材５４の底部の下方
へ延びる。部材５４の上部又はシール面は外面の
円周の溝８２を有して形成されて非回転部材５６
との表面接触を減ずるが、円周の盛り上がつた部
分が故に安定性を提供する。放射状の溝８４は溝
８２から気体を逃がすために作られている。

この構造を用いれば、回転部材５４に対して駆
動が、弾性ガスケツト７４を通してであり、その
間に硬体の接触が存在しない。これは、回転部材
５４との接触面の減少と一緒になつて、部材５４
が非回転部材５６（第２図）のシール面に調和さ
せるのに必要な程度まで作用し、また該シール面
との完全な接触を維持することを可能にする。部
材５４の広い上部面は面シール間の良好な接触を
保証する助けとなり、その間でのロツキング
（rocking）が減少し、従つて漏れが減ぜられる。

回転部材５４は軟い弾性材料、例えばカーボン
グラフアイト又はRogers Corporation
（Georgia）から商品名Feurloncとして市販され
ている合成材料からなつていてよい。非回転部材
５６は炭化タングステンのようなより硬い材料か
らなる。この種の適当な材料は、General
Electric Co.から商品名Carboloy 883又は
Kennmetal K68として購入することができる。
他に、部材５６に対しては炭化珪素材料を用いて
もよい。但し用いる材料が何であれ、両シール面
は磨かれて非常に平滑な表面を有し且つ光の１波
長以内まで表面の平面性を有するべきである。
種々のガスケツト６４，７４及び５０はいずれか
適当な材料例えばシリコーンゴム又は天然ゴムか
ら作られていてよい。

組立体１４の記述を完結するために以下に追記
する。スピンドル５８を保持し且つベアリング・
プレロード（bearing preload）管９０により中
心軸２６に沿つて垂直にスライドさせることがで
きる。ベアリング９２はプレロード管に沿つて位
置し、下部保持リング９４、ベアリング・スペー
サ９２、ウエーブ・ウオツシヤー（Wave
washer）１０１、及びねじ１０４による如くベ
アリング合体物４６に取りつけられたベアリン
グ・キヤツプ組立体１００によつて保持される。
これでシール組立体の回転部分の記述が完了す
る。

第２図の図面を上の方へ続けて行くと、プレロ
ード管１０６のナツトがベアリング・プレロード
管９０の上部に対してねじが切つてある。環状の
弾性支持体１６はプレロード管のナツト１０６の
上部に位置する。はさみつけリング１１０は支持
体１６をプレロード管ナツト１０６に対して挟み
つけ、回転シール組立体の静置部分をハウジング
１０に弾性的に取りつける（第１図）。プレロー
ド管９０の上部に取りつけられたロツク・ナツト
１１２は正確な組立てを保証する。

スプリング柱１１４はロツク・ナツト１１２の
周囲部分に位置し、スピンドル・クランプ１１６
に対するガイドとして役立つ。スピンドル・クラ
ンプ１１６はスプリング柱に沿つて滑り、スピン
ドル５８の上部部分と適合する。スピンドル・キ
ヤツプ１１８はスピンドル５６の上部部分の上に
位置する。オバル・ポイント・セツト（oval
point set）ネジ１２０はスピンドル・キヤツプ
１１８中にねじ込まれ、スプリング柱１１４上を
滑る圧力板１２４に作用する。この圧力板１２４
はスプリング保持具１２８によつて保たれたスプ
リング柱１１４上のスプリング１２６によつて予
負荷がかけられている。ステンレス鋼製管型の導
管１３０はスピンドル・キヤツプ１１８、スピン
ドル５８及び非回転部材５６の静置面シールから
スピンドル５０を通過する。カバー１３２はねじ
１３４による如くしてロツク・ナツト１１２に取
りつけられてよい。カバーの中心部分は１３６に
おいて開いていて導管１３０を通過させる。更に
水又は他の冷却流体導管１４０は圧力板１２４及
びスピンドル５８を通つて下方に延び、スピンド
ル５８の上端の孔１４２を通つて非回転部材５
６、スピンドル５８の空洞、及びガスケツト６４
間の環状域１４４中に流体を通過させる。

以上、シールの回転部材が運転中のすべての時
点において及び比較的高速において動かない面シ
ールとの密なるシール接触を維持するように十分
弾性的に設置されている独特な回転シール組立体
について記述した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回転シールを使用する連続
流遠心分離機の部分的立面図。第２図は、第１図
の遠心分離機に使用される回転シール組立体の断
面立面図。第３図は、第２図の回転シールニ使用
される弾性ガスケツト駆動機構を描写する回転部
材の分解遠近図。 １０……ハウジング、１２……ローター、１４
……シール組立体、１６……弾性シート、１８…
…ガスケツト、５４……回転部材、５６……無回
転部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング１０と、該ハウジング１０内にお
   いて駆動軸の軸線２６の回りに回転可能に駆動軸
   に設置されたローター１２と、該ローター１２へ
   及び該ローター１２から流体を搬送する相互係合
   する回転部材５４及び非回転部材５６を有する回
   転シール組立体１４とを具備し、該回転部材５４
   及び非回転部材５６の各々が、流体を搬送するた
   めの対応する連通通路７８を有する連続流式遠心
   分離装置において、 該組立体１４が、該ハウジング１０に可撓的に
   設置されており、該組立体１４の軸線方向及び軸
   線方向を横切る方向の移動が可能であり、 該可撓設置が、周囲が該ハウジング１０に固定
   されており内側が該シール組立体１４に固定され
   ている弾性シート１６を含む ことを特徴とする連続流式遠心分離装置。 ２ 該組立体１４が該環状ゴムシート１６によつ
   て設置されている特許請求の範囲第１項記載の連
   続流式遠心分離装置。 ３ 該非回転部材５６を該回転部材５４の方に回
   転軸線に沿つて強制するスプリング手段１２６を
   備えている特許請求の範囲第２項記載の連続流式
   遠心分離装置。 ４ 該非回転部材５６を該回転部材５４の方に回
   転軸線に沿つて強制するスプリング手段１２６を
   備えている特許請求の範囲第１項記載の連続流式
   遠心分離装置。 ５ 該回転部材５４が該非回転部材５６に対して
   接触する面及び接触しない面を有し、該接触しな
   い面８２が、該回転部材５４のロツキングを抑制
   する特許請求の範囲第１項記載の連続流式遠心分
   離装置。 ６ 該組立体１４が、周囲が該ハウジング１０に
   固定されている環状ゴムシート１６によつて設置
   されている特許請求の範囲第５項記載の連続流式
   遠心分離装置。 ７ ハウジング１０と、該ハウジング１０内にお
   いて駆動軸の軸線２６の回りに回転可能に駆動軸
   に設置されたローター１２と、該ローター１２へ
   及び該ローター１２から流体を搬送する相互係合
   する回転部材５４及び非回転部材５６を有する回
   転シール組立体１４とを具備し、該回転部材５４
   及び該非回転部材５６の各々が、流体を搬送する
   ための対応する連通通路７８を有する連続流式遠
   心分離装置において、 該組立体１４が、該ハウジング１０に可撓的に
   設置されており、該組立体１４の軸線方向及び軸
   線方向を横切る方向の移動が可能であり、 該可撓設置が、周囲が該ハウジング１０に固定
   されており内側が該シール組立体１４に固定され
   ている弾性シート１６と、該回転部材５４を弾性
   的に設置し、回転せしめる弾性設置手段４２，７
   ４とを含み、 該弾性設置手段４２，７４が、該ローター１２
   と共に回転するように連結された回転ベース４２
   と、平坦な弾性ガスケツト７４とを含み、 該回転部材５４及び該ベース４２の各々が、該
   ガスケツト７４のみに係合する対向しずれている
   ピン８０，７２を有し、 これによつて、該ガスケツト７４が該ベース４
   ２によつて回転されるように該回転部材５４を連
   結する ことを特徴する連続流式遠心分離装置。 ８ 該ベース４２及び該回転部材５４が、該ガス
   ケツト７４に連結する、３つの対向する非係合ピ
   ン７２，８０を有する特許請求の範囲第７項記載
   の連続流式遠心分離装置。 ９ 該非回転部材５６を該回転部材４５の方に回
   転軸線に沿つて強制するスプリング手段１２６を
   備えている特許請求の範囲第７項記載の連続流式
   遠心分離装置。