JPS589704B2 - 遠心型液体清浄器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体清浄器にかかり、詳しくは遠心型液体清浄
器にかかる。

本発明にかかる遠心型液体清浄器は機械的夾雑物を除去
して液体（油、燃料等）を浄化するに用いて極めて効果
的である。

技術的には、基底に強固に固定され、液体取入口及び取
出口を具えた鉛直中空軸から成る遠心型液体清浄器が既
知である。

軸上のすべり接触軸受に円筒回転体が取り付けられてお
り、該回転体は外装、帯板をらせん状に捲き付けた套管
、及びらせんのそれぞれ上方及び下方に位置する下部及
び上部羽根車から成る。

帯板らせんの一捲毎の間に中空軸に平行して放射状に間
隔板がはさまれており、該間隔板は帯板とともに液体流
通の間隙を形成する。

流入する液体は羽根車円板と帯板らせん縁端の間の空所
を通って上記間隙に送られ、浄化液体は前記空所を通っ
て上記間隙から取り出される。

遠心力の作用により、機械的夾雑物は間隙内で液体から
分離され、帯板表面に沈着する（たとえばスエーデン特
許第３９２，６７６号を参照）。

このような遠心型清浄器においては、帯板らせんと間隙
板で形成される間隙において機械的夾雑物を除去して液
体を浄化する程度は一様ではない，このことは、間隙内
における液体流速の分布が液体浄化率を減ずる位置の半
径に依存する事実に帰せられる。

本発明の目的は上述の欠点を除去するにある。

本発明の主たる目的は、間隙内における液体流速の最適
分布を確保するように帯板らせんの縁端に対して羽根車
円板を配置し液体浄化度を一様にする遠心型液体清浄器
を提供するにある。

この目的及び他の目的に従い、本発明が開示する所は、
基底に固定され、液体の取入口及び取出口を有し、且つ
円筒回転体を有する鉛直中空軸から成り、前記回転体は
套管と羽根車から成り、套管は中空軸と共軸に配置せら
れ帯板をらせん状に捲き付けられていて、該帯板らせん
の一捲毎の間には中空軸に平行して放射状に間隔板がは
さまれており、該間隔板は帯板とともに液体流通の間隙
を形成し、また羽根車は帯板を有する套管の両端に設置
せられ、間隔板の縁端を固定する肋材を有する円板の形
につくられている遠心型液体清浄器において、本発明に
よれば、羽根車円板は各円板と帯板らせんの相応する縁
端との距離が次の条件を満足するようにつくられて固定
されている構造である。

ここに、ｔ１：一方の羽根車の円板と帯板らせんの相応
する縁端との距離 ｔ２：他方の羽根車の円板と帯板らせ んの相応する縁端との距離 Ｒ：帯板らせんの最大半径 ｒ：帯板らせんの移動半径 ｒｏ：帯板らせんの最小半径 本発明にかかる遠心型液体清浄器は既知技術による遠心
型清浄器と同容量を保持しつつ液体浄化度を向上する。

また本発明にかかる遠心型清浄器は回転体から沈澱物を
除去すれば次に除去するまでの運転期間が既知技術の清
浄器に比し少くも２倍である。

次に、添付の図面を参照しつつ本発明を具体的に詳しく
説明する。

遠心型液体清浄器は下端を基底２に固定された中空軸１
（図１）から成る。

軸１の下部の空所Ａに液体を清浄器に流入させる取入接
合管３と浄化液体を流出させる取出接合管４がある。

軸１上の軸受５及び６に浄化させるべき液体を回転する
ための円筒回転体７が取り付けられている。

軸１の上端に回転体７の内部を軸１の空所Ａ内にある管
９を介して接合管４に連絡する圧力円板８が設けられて
いる。

圧力円板８は液体を吸引すると同時に円筒回転体７の上
部スラスト軸受として役立つ。

軸１の中央に液体を回転体７に送入する孔１０がある。

回転体は帯板１２をらせん状に捲かれた套管１１から成
り、該帯板の一捲毎に放射状に間隔板１３（図２）が設
けられている。

間隔板１３は帯板１２のらせんとともに間隙１４を形成
し、該間隙の大きさは間隔板１３の厚さに依存する。

套管１１には帯板１２のらせんのそれぞれ下方及び上方
にある圧入下部羽根車１５（図１）及び上部羽根車１６
が具えられている。

下部羽根車は円板１７から成り、円板には放射状に、且
つ円周上に一様に配置せられた肋材１８（図３）があり
、円板の下部は溝車１９（図１）の形につくられていて
■ベルト伝道（図には示されていない）を介して回転体
と駆動装置（図には示されていない）を連結する。

羽根車１５は液体流をねじるのに役立ち、また回転体を
軸受６に整合させるに役立つ。

上部羽根車１６は円板２０から成り、該円板は放射状に
円周を等分する肋材２１（図３）を有し、回転体７（図
１）を軸受５に整合させ、また液体流をねじるに役立つ
。

間隙板１３の縁端は下部羽根車１５と上部羽根車１６の
それぞれの肋材１８及び２１に固定されている。

液体は、羽根車の肋材１８及び円板１７と帯板１２のら
せんの下縁とによって形成される放射状通路により套管
１１と軸１とで形成される空所Ｂを経て、間隙１４に送
られる。

浄化された液体は、帝板１２のらせんの上縁、円板２０
、及び羽根車１６の肋材２１を以て形成される放射状通
路を経て間隙１４から取り出される。

回転体７は羽根車１５の円板１７に固定されている外装
２２に包まれている。

外装２２の上部には孔（図には示されていない）があっ
て、回転体７に液体を満たす時空気の出口となる。

遠心型液体清浄器の効率は、羽根車１５の円板１７と帯
板１２のらせんの下縁との距離ｔ１及び羽根車１６の円
板２０と帯板１２のらせんの上級との距離ｔ２の選択に
依存する。

これらの距離の間の関係は間隙１４における液体流速の
分布則を支配し、結局、間隙１４の各々における浄化効
率を支配する。

らせん間隙内における液体流速の最良分布は次の法則に
従う分布である。

ただし、■：間隙内における液体の流速 ｒ：当該間隙の半径 その理由は、液体流速のこの分布のみが各間隙における
浄化度の一様性を確保するものであり、従って最犬の効
率を確保するからである。

帯板１２のらせんの間隙１４におけるこのような速度分
布は、円板１７，２０の各々と帯板１２、のらせんの相
応する縁端との距離が次の条件を満足する場合に達成さ
れる。

ここに、ｔ１：下部羽根車１５の円板１７と帯板１２の
相応縁端との距離 ｔ２：上部羽根車１６の円板２０と帯板 １２の相応縁端との距離 Ｒ：帯板らせんの最大半径 ｒ：帯板らせんの可変半径 ｒｏ：帯板らせんの最小半径 上記の構造を有する遠心型液体清浄器において、羽根車
１５の円板１７の形状及び当該円板と帯板１２のらせん
の下縁との距離ｔ１は、間隙１４における液体の浄化に
対するコリオリカの影響ならびに上記間隙に送られる液
体が打勝つべき流体抵抗を最小にするよう、また、沈澱
物が間隙１４からすべり落ちて外装２２の内壁によく蓄
積するのを確実にするよう選択せられる。

羽根車１６の円板２０の形状及び当該円板と帯板らせん
上縁との距離ｔ２は（Ｉ）式の条件を満足するように決
定せられる。

遠心型液体清浄器は次のように作動する。

液体で満たされた回転体７はＶベルト伝道（図には示さ
れていない）を介して駆動装置（図には示されていない
）によって回転させられる。

浄化さるべき液体は接合管３を経て遠心型清浄器に入る
。

液体流の方向は矢印Ｃによって示されている。液体は空
所Ａ，軸１の孔１０及び空所Ｂを経て放射状通路に入る
。

この放射状通路において、液体は、羽根車１５の肋材１
Ｂによって回転体Ｔの角速度までねじられて間隙１４に
入る。

汚泥粒子に作用する遠心力は常に粒子半径に正比例し、
間隙の高さと長さはすべて同一であるから、液体浄化の
効率を増大するには帯板らせんの間隙内に粒子が滞留す
る時間が粒子半径に反比例することを要し、このことは
、間隙内における液体の速度が法則（Ｉ）に従って分布
している場合に満足される。

そして、条件（Ｕ）が実現されれば法則（Ｉ）は確保せ
られる。

らせん帯板の間隙１４間の流体速度分布は次の微分方程
式で表わされる。

ここでＱｐ＝羽根車１５の肋材１８および円板１７なら
びにらせん帯板１２の下 縁により形成される放射状通路を 通過する流体の流量、 Ｓ＝間隙１４の断面積 Ｖｃ−半径ｒ。

に沿った間隙内の流れの平均速度。

間隙１４の断面積は次式から導びかれる。

Ｓ＝π（ｒ２−ｒｏ２） 通過する流体の流量が Ｑｐ＝２ｒｒｔ２Ｖ２ に等しいことを考慮すると、輸送流量は Ｑｔ＝Ｑ−Ｑｐ＝２πｒ７１Ｖ１ と表わされ、放射状通路内の速度に関して次の関係が導
ひかれる。

ここで、Ｑ＝遠心機容量、 ■１＝放射状通路入口での速度、 ■２＝放射状通路出口での速度。

従って、Ｖ／ｒ＝一定を実現するには、放射状通路内の
速度が関係（２）を満足することが必要である。

半径方向流体流れの場合、慣性コリオリの力が遠心機の
回転している通路に出現し、このコリオリの力が他の力
を圧倒し、回転体要素内の流体流れの性質を支配する。

コリオリの力により決められる放射状通路内の横方向圧
力勾配は次式から計算できる。

Ｐｃ＝２ωρＶγα（３） ここでα＝隣り合う肋材１８間の角度、 ρ＝清浄化された流体の密度、 ω＝回転体の角速度。

図４に示すように、入口および出口空腔の肋材１８およ
び２１に現われる大きさＰｃ１およびＰｃ２を有するコ
リオリの力により、渦ｒＡＪおよびｒＢＪが生じ、間隙
内の主流れがスピードアップ（Ｐｃ１＞Ｐｃ２）された
りスローダウン（ＰＣ２＞Ｐｅｔ）されたりする。

ほかに、粘性損失および局部損失を決める力を圧倒する
コリオリの力により、放射状通路の流体抵抗が決められ
る。

圧力Ｐｃ１およびＰｃ２は羽根車１５および１６の構造
、肋材１８および２１の数および円板１７および２０の
形状、即ち寸法ｔ１および７２）によって決められる。

式（Ｉ）は条件： Ｐｃｌ＝Ｐｃ２（４） 下で計算される。

即ち、式（２）を式（３）に代入し、式（４）を考慮す
ると、次式が得られる。

流れが法則（Ｉ）から少しでもはずれると、Ｐｃ１およ
びＰｃ２がこの法則を回復するように変化し、自動調整
が行われる。

浄化さるべき液体と密度の異なる粒子は遠心力の作用を
受けて帯板１２の表面に沈着し、浄化済液体は帯板１２
のらせんの上縁によって形成される放射状通路を経て羽
根車１６の円板２０及び肋材２１により圧力円板８、管
９及び接合管４を通って取り出される。

間隙１４には沈澱物が一様に沈着するので、回転体から
沈澱物を除去するために運転を停止することなく清浄器
を連続運転し得る時間が数倍増加する。

上記の遠心型液体清浄器で、直径１６０ミＪメートル、
高さ２００ミリメートル、回転数毎分８０００回の回転
体を有するものは、毎分４０リットルの容量を以て、大
きさ１ミクロンを超える耐摩耗性金属性粒子を除去して
液体浄化を確実に実施する。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明にかかる遠心型液体清浄器の縦断面図、図
２は図１の■一■線に沿う帯板らせんの一部を示す断面
図、図３は図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図、第４図は１つ
の間隙の流れ説明図である。 １・・・・・・中空軸、２・・・・・・基底、３・・・
・・・取入接合管、４・・・・・・取出接合管、５，６
・・・・・・軸受、７・・・・・・円筒回転体、８・・
・・・・圧力円板、９・・・・・・管、１０・・・・・
・孔、１１・・・・・・套管、１２・・・・・・帯板、
１３・・・・・・間隔板、１４・・・・・・間隙、１５
，１６・・・・・・羽根車、１７・・羽根車の円板、１
８・・・・・・肋材、１９・・曲溝車、２０・・・・・
・羽根車の円板、２１・・・・・・肋材、２２・・・外
装。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基底に固定され、液体の取入口及び取出口を有する
   鉛直中空軸を持ち、当該取入口及び取出口は前記中空軸
   に取り付けられた円筒回転体の相応する空室と連絡し、
   また中空軸と共軸に配置せられらせん状に帯板を捲きつ
   けられた套管を持ち、上記帯板らせんの一帯毎の間には
   中空軸に平行して放射状に間隔板がはさまれていて、該
   間隔板は帯板とともに液体流通の間隙を形成し、また套
   管の両端に設けられた羽根車は間隔板の縁端を固定する
   肋材を有する円板の形につくられている遠心型液体清浄
   器において、羽根車１５，１６の円板１７，２０は各円
   板と帯板１２のらせんの相応する縁端との距離が次の条
   件を満足するようにつくられて固定されていることを特
   徴とする遠心型液体清浄器。 ここに、ｔ１：一方の羽根車１５の円板１７と相応する
   帯板１２の縁端との距離 ｔ２：他方の羽根車１６の円板２０と相 応する帯板１２の縁端との距離 Ｒ：帯板１２のらせんの最大半径 ｒ：帯板１２のらせんの移動半径 ｒｏ：帯板１２のらせんの最小半径