JPS645184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体を気体に接触させる回転式装置
さらに詳しくは、かかる装置の相対回転部の間に
形成される気密軸封装置に関する。明細書全体を
通じ、気体なる用語は、蒸気の意味をも含むもの
として使用される。

液体と気体の間で接触を行なう回転式装置につ
いては、多くの形式のものがこれまで文献に紹介
されてきた。そのうちの１つは、回転部材を半径
方向外方に流れる液体が高加速を受けるような速
度をもつて回転するようにされた該回転部材を備
えている。気体は、回転部材を逆流またはこれと
併行的に流れ、また気液接触は、高い質量移動速
度でもつて回転部材内で行なわれる。しかし、回
転部材が速度を上げて回転中には、気体を回転部
材に供給したり回転部材から気体の供給を受ける
ためには、構成部材は相対回転可能であるが気体
の指向部材の通路を有効に阻止して回転部材をバ
イパスさせる軸封装置を使用する必要がある。作
動圧力差のもとにこの効果を奏し、しかも回転部
材の自由回転を過度に妨げることのないようにす
るため、英国特許第757149号、第859097号明細書
に開示されるような簡単な液体トラツプおよび西
独特許第2400075号明細書に記載された乾燥ラビ
リンス装置を含めて様々な形式の軸封装置が提案
されてきた。

これら公知の形式の軸封装置は、気体通路に対
し軸封の仕方が不適当であつたり、回転部材に対
し過度の液体の粘性抵抗を与えるかの傾向を伴つ
ていた。更に、軸封部の液体が高速（例えば英国
特許第1241412号明細書第３図において符号６２
で示されたもの）で回転される如き液体トラツプ
の場合には、その液体に働く半径方向の力は可成
りの強度と重量をもつたトラツプ構成を必要と
し、このため回転される総重量が不当に増大して
しまうことになる。

本発明の目的は、軸封液体の量を低減し、その
結果、軽量構成で済ませられる回転液体トラツプ
形の軸封装置を提供することになる。

本発明によれば、気体とともに液体を収容する
回転装置において、第１、第２の２つの相対的回
転部の間に形成された気密軸封装置は、第１の回
転部上にまたはそのなかに設けた液体チヤンバ
と、第２の相対回転部から相対回転軸線に関し外
方に液体チヤンバ内に張出している気体遮壁と、
この気体遮壁の半径方向最外方の点に近接し気体
遮壁の所定の点から導かれる液体みぞとを備えて
いる。

液体みぞは張出し気体遮壁内に設けるのがよ
く、また液体みぞは半径方向最外方点に近接した
ある点から導かれているが実際には最外方の点自
体からは導かれないのがよい。液体みぞは、これ
を介する軸封装置からの気体漏洩を制限または阻
止するために断面積は小さくするのがよい。必要
とあれば、制御弁を液体みぞからの液体の流れの
中に設けて液体みぞを通る気体を最少限にする。
例えば、制御弁を自動的に開き、液体を通過させ
て気体の通過の制限を行なう。

回転気液接触装置が作動し、従つて軸封装置の
第１の回転部が回転し、気体と液体が軸封装置に
導かれると軸封液体は第１の回転部の回転に伴う
遠心力により液体チヤンバ内に保持される。過剰
の軸封液体は、遠心力と軸封装置を通る気体の差
圧との組合わせ効果により本発明の特徴をなす液
体みぞを通じて押出される。

軸封液体は、気液接触装置内で処理される液体
と同じものでよく、この場合、液体みぞからの過
剰液体は、処理を受けている液体と共に一緒にな
るよう案内される。さもなければ、軸封液体は、
処理を受けている液体とは違つたものにする。例
えば低揮発性のものとし、この場合には、液体み
ぞからの過剰液体は、直接または外部の液溜を介
して軸封装置に再循環される。

軸封装置に入れられた液体は、気体遮壁に対す
る液体回転の粘性抵抗による液体の摩擦熱によつ
て生じる蒸気をも含め、色々な方法で液体チヤン
バから失われていく。従つて作動中に、新しい液
が補充される。かかる新しい液体は、液体チヤン
バに近接して位置決めされた液体供給通路を介し
て補充される。望ましくは、供給通路は、本発明
の軸封装置の一部をなす張出し気体遮壁内にある
第２の液体チヤンバであるのがよい。

本発明に基いてその間に軸封部を形成する２つ
の部分は「相対回転可能な」ものとして表わされ
る。液体チヤンバを位置づけている第１の回転部
は必然的に回転するので液体は、回転チヤンバ内
に保持される。第２の回転部は、それ自体が回転
するか、または固定される。

本発明による装置を図面を参照して以下に説明
する。

第１図の気液接触装置は、ケーシング３内で回
転を行なうべく軸２に取付けた回転部材１を備え
る。回転部材１は、その回転軸線まわりで環状に
拡がる浸透性のパツキング４を備える。

気液接触装置によつて処理される液体は、液体
の供給管５を介して導入され、かつ供給管５の下
端のオリフイスを介してパツキング４の内面に噴
射される。回転部材の回転によつて液体は、半径
方向の高加速の影響を受け、液体は急速にパツキ
ングに浸透し、液体は、パツキングの外面から射
出し、続いて液体の排出管６を介してケーシング
３から出ていく前にパツキング内で逆流の気体と
遭遇する。処理される気体は、気体の供給管７を
介して気液接触装置に入り、圧力のもとに半径方
向内方にパツキング４を通り、引続いて気体の排
出管８から排出される。

液体軸封装置の作用は、気体が供給管７から直
接排出管８に入らないようにして、パツキング４
をパイパスして処理を受けていない気液接触装置
から出るようにすることである。普通の形状をし
た図示の液体軸封装置９は、回転部材１の上面に
固着されて回転部材と共に回転する環状の液体チ
ヤンバ１０と、排出管８の下端から突出して液体
チヤンバ１０にのびるデイスク状をなす気体の遮
壁１１とからなつている。

気液接触装置の作動に際し、液体チヤンバ１０
は、軸封液体の供給管１２より軸封液体（処理さ
れる液体と同じもの）で充填される。軸封液体
は、回転部材１の回転によつて生ずる遠心力によ
つて液体チヤンバ１０内に保持される。軸封装置
を介する気体の通路は、従つて液体チヤンバ内の
液体ヘツドがパツキング４の気体の圧力差を補う
のに充分であれば、阻止される。

従前の液体軸封装置の使用には２つの固有の欠
陥がある。その第１の軸封装置内のある量の液体
の高速回転により遠心力の影響は、液体チヤンバ
１０をゆがめようとする傾向があり、液体チヤン
バ１０は従つて堅固（それ故重量のある）な構造
としなければならない。第２に、固定された遮壁
１１に対する液体収容のチヤンバの回転は、粘性
抵抗回転を生じ、これによつてエネルギーは散逸
し、軸封液体を加熱し、かつこの液体の蒸発損失
を招く。本発明に基づく軸封装置が提供されるこ
とにより、これらの難点は大幅に低減されるので
ある。

第２図はケーシングと液体供給管を省略した気
液接触装置の軸封部を拡大して示してあるが、こ
れを参照すると、液体チヤンバ２０は、浸透性の
パツキング２２を収容した回転部材２１に直接設
けられ、かつ回転部材２１の頂壁２３と円筒状の
外側チヤンバ壁２４および環状の上部チヤンバ壁
２５とによつて画成される。気体の排出管２７の
下端に設けた円筒状の気体の遮壁２６は、液体チ
ヤンバ２０に向け半径方向外側にのびている。遮
壁２６の厚みの範囲内に液体のみぞ２８があつ
て、このみぞは遮壁２６の半径方向最外方の点に
近接する位置に第１の開口端を、また液体チヤン
バ２０の適所からのびパツキング２２の内面に隣
接する位置のもう一つの開口端で終端している。
軸封液体の供給管２９は、遮壁２６の厚みの範囲
内にあつて、排出管２７の壁内にのびている。こ
の排出管によつて軸封液体は、液体チヤンバ２０
内に導かれ、これらは両方とも最初に、または必
要に応じて気液接触装置作動中に液体チヤンバ２
０から失なわれた液体を補充する。ここに述べた
特定の実施例は１つの液体みぞ２８と１つの軸封
液体の供給管２９をもつているが、適宜２個以上
の液体みぞおよびまたは供給管を円板状の遮壁２
６の周辺まわりに均一に分布させることもでき
る。

第２図に示す軸封液体を収容した回転装置が作
動して回転部材２１が回転する間、液体チヤンバ
２０は軸封液体で充填されている。回転部材２１
が回転すると、遠心力は軸封液体を液体チヤンバ
２０内で半径方向外側に押し、この時遮壁２６を
はさむ上下の液面の半径方向の位置どうしの差
（第２図のＡで示される距離）が、パツキング２
２に対するガス圧の差を補うのに必要な液体ヘツ
ドを表すすなわちパツキング２２を通過する気体
の流体抵抗を水頭で表わした尺度になる。軸封液
体は液体みぞ２８から自由に溢れ出ることができ
るから、液体ヘツドがのびている基準線は、常に
液体みぞ２８の入口におかれる。

基準線の意義と、液体みぞ２８を設けたことに
よつて生じる利点は、第３ａ図ないし第３ｆ図を
参照すると明らかになる。これらの図は、在来の
液体軸封装置（第３ａ，３ｃおよび３ｅ図）にお
ける３つの異なつた作動状態での軸封液体の位置
と、本発明（第３ｂ，３ｄおよび３ｆ図）に基づ
く液体軸封装置における同様の状態での軸封液体
の位置をそれぞれ示している。説明を分かり易く
するとともに比較の便宜上、軸封部の左半部のみ
が示されている。

第３ａ，３ｃおよび３ｅ図に示した従来の軸封
装置は、回転部材３２の頂壁３１と円筒状の外側
チヤンバ壁３３と、環状の頂部チヤンバ壁３４と
によつて画成された液体チヤンバ３０で構成さ
れ、固定された円板状の遮壁３５は、気体の排出
管３６の底から液体チヤンバ３０までのびてい
る。

第３ｂ，３ｄおよび３ｆ図に示した本発明に基
づく軸封装置は、従来のものとは２つの点で本質
的な違いがある。液体みぞ３７を設けることによ
り、環状の頂部チヤンバ壁３４ａは図示の如く半
径方向内側へ大きく切除することができ、これに
相当する従来の頂部チヤンバ壁３４よりも軽量化
されより一層小形化した液体軸封装置が実現され
る。

第３ａ図と第３ｂ図は、軸封部に対する気体の
圧力差が零である状態を示している。この状態で
は液面の半径方向の位置は、気体の遮壁３５の上
と下とで同じになる。この状態は、本発明に基づ
く軸封装置によれば、両図の対比で明らかなよう
に、より少ない液体で達成される。この結果、遮
壁３５は軸封液体に浸漬され両者が接触する程度
が著しく小さくなり、この圧力状態で気液接触装
置の回転部材が受ける粘性抵抗は著しく減少す
る。

第３ｃ図と第３ｄ図は、パツキングを介しての
圧力差が中間値をもつ時の同様の比較を示してい
る。この場合も、軸封液体の分量は、本発明に基
づく軸封装置の場合同じく実質的にかなり少なく
なつている。

第３ｅ図と第３ｆ図は、最大限の気体の圧力差
状態での同様の比較を示している。この状態では
液体量はほぼ同じであり得るが、本発明装置の場
合、この状態は頂部チヤンバ壁を半径方向最内方
までのびている従来装置の頂部チヤンバ壁３４と
は異なり、液体みぞ３７の端点がのぞく半径位置
から僅かに半径方向内方で頂部チヤンネル壁を切
除しても有効に機能するし、軸封液体の粘性抵抗
に対する機械的強度も問題ない。

第２図に基づく軸封装置の異型例が第４図に示
されている。液体みぞ２８は、改変された液体み
ぞ４０に置換えられている。この液体みぞ４０
は、気液接触処理の領域へ液体を戻すようなこと
をしないで、処理領域から離れた気体の排出管２
７の壁の延長部を通つて導出されている。制御弁
４１は、液体みぞ４０の下流に配置されており、
液体を通過させるよう開く一方気体の通過は制約
する。液体みぞ４０と制御弁４１を介して排出さ
れる液体は、液体の供給管２９を通じて再循環さ
せ液体チヤンバ２０内の液体を保つのに利用して
もよい。

第４図の構成は、気液接触装置で処理される液
体とは違つた軸封液体の使用を可能にする。これ
によつて処理を受けている液体に対する適合性を
考慮しなくても、例えば低揮発性の特に最適の軸
封特性をもつた液体を選択使用することができる
ことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の液体軸封装置を収容した気液
接触装置の一形態の断面図、第２図は、本発明に
基づく液体軸封装置を拡大して示す断面図、第３
ａ図、第３ｃ図および第３ｅ図は、３つの異なつ
た作動状態における従来の液体軸封装置の部分断
面図、第３ｂ図、第３ｄおよび第３ｆ図は、第３
ａ図、第３ｃ図および第３ｅ図の作動状態にそれ
ぞれ対応する作動状態における本発明に基づく液
体軸封装置の部分断面図、第４図は、第２図の液
体軸封装置の異型例を示す断面図である。 １……回転部材、３……ケーシング、２２……
パツキング、５……液体供給管、６……液体排出
管、７……気体供給管、８……気体排出管、２
０，３０……液体チヤンバ、２６，３５……気体
遮壁、２９……軸封液体供給管、２８，３７……
液体みぞ、２３，２５，３１，３４ａ……液体チ
ヤンバの頂壁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転式気液接触装置における軸封装置であつ
   て、ケーシングと、該ケーシング内に設けられた
   中空の回転部材と、該回転部材の内部に連通する
   固定された液体供給部と、上記ケーシングに連通
   する固定された液体排出部と、上記ケーシングに
   連通する気体供給部および気体排出部と、上記気
   体供給部より流入する気体が上記回転部材を通過
   することなく上記気体排出部に直接流入すること
   を防ぐ軸封装置とを具備してなり、上記軸封装置
   が、上記回転部材の回転中この回転部材と共に回
   転可能でありかつ回転軸に同軸的に画成されてい
   て遠心力により液体を内部に保持せしめる環状の
   液体チヤンバ、および該液体チヤンバ内に突出し
   てなるデイスク状の気体遮壁を有しており、さら
   に、上記気体遮壁はその半径方向最外側の位置よ
   りもやゝ内側で上記回転軸から離れた位置に設け
   てなる上記液体チヤンバと連通する第１の開口端
   と上記液体チヤンバの外側に通ずる第２の開口端
   とを有していること、を特徴とする回転式気液接
   触装置の気密軸封装置。