(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環する流体から不要成分を分離するための、使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体において、
ロータの外殻部の第１部分と、
前記ロータの外殻部の第１部分に接合されて中空内部を画成する、ロータの外殻部の第２部分と、
前記ロータの外殻部の第２部分に組み込まれ、前記中空内部に延在する、支持ハブと、
前記ロータの外殻部の第１部分に組み込まれ、前記中空内部に延在する、支承及び整合のためのスプールと、
円錐状部材を積み重ねた組立体であって、前記円錐状部材を積み重ねた組立体は、隣接する円錐状部材間に流れ間隔を有する整合したスタックを成すように配置された、複数の独立した円錐状部材を含み、前記円錐状部材を積み重ねた組立体は、前記中空内部に位置決めされ、前記支持ハブと前記支承及び整合のためのスプールとの間に協働するように組み立てられている、前記円錐状部材を積み重ねた組立体と、
を有する、使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項２】
前記ロータの外殻部の第１及び第２部分は、プラスチック材料を射出成形して形成されている、請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項３】
前記ロータの外殻部の第１及び第２部分は、互いに溶接されて一体に組み合わせられている、請求項２に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項４】
前記ロータの外殻部の第１部分は、実質的に円筒形の開口部を画成し、前記支承及び整合のためのスプールは、前記実質的に円筒形の開口部に嵌着される上チューブ部分を含む、請求項３に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項５】
前記ロータの外殻部の第２部分は、実質的に円筒形のスリーブを画成し、前記支持ハブは、前記実質的に円筒形のスリーブに嵌着する実質的に円筒形のチューブ部分を含む、請求項４に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項６】
前記実質的に円筒形の開口部は、前記実質的に円筒形のスリーブと実質的に同心である、請求項５に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項７】
前記円錐状部材を積み重ねた組立体の各円錐状部材は、対応する中央孔を画成する、請求項６に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項８】
前記支持ハブは、前記円錐状部材を積み重ねた組立体の各円錐状部材の中央孔を通って延びるチューブ部分を含む、請求項７に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項９】
前記ロータの外殻部の第１及び第２部分は、互いに溶接されて一体の組み合わせになっている、請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項１０】
前記ロータの外殻部の第１部分は、実質的に円筒形の開口部を画成し、前記支承及び整合のためのスプールは、前記実質的に円筒形の開口部に嵌着する上チューブ部分を含む、請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項１１】
前記ロータの外殻部の第２部分は、実質的に円筒形のスリーブを画成し、前記支持ハブは、前記実質的に円筒形のスリーブに嵌着する実質的に円筒形のチューブ部分を含む、請求項１０に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項１２】
前記円錐状部材を積み重ねた組立体の各円錐状部材は、対応する中央孔を画成する、請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項１３】
前記支持ハブは、前記円錐状部材を積み重ねた組立体の各円錐状部材の中央孔を通って延びるチューブ部分を含む、請求項１２に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項１４】
前記ロータの外殻部の第１部分、前記ロータの外殻部の第２部分、前記支持ハブ、前記支承及び整合のためのスプール、及び前記円錐状部材を積み重ねた組立体の個々の円錐状部材は、それぞれ、プラスチック材料から射出成形されている、請求項１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項１５】
通過する流体から粒状物を分離するための遠心分離器用の使い捨てのロータの組立体において、
第１及び第２のシャフト孔を有し、且つ、中空内部を画成するように作られ、構成された、ロータの外殻部と、
前記中空内部に位置決めされ、前記第１シャフト孔に組み込まれた、支持ハブと、
前記中空内部に位置決めされ、前記第２シャフト孔に組み込まれた、支承及び整合のためのスプールと、
複数の円錐状部材であって、隣接した円錐状部材間に実質的に均等な軸線方向空間を有する軸線方向の積み重ね体をなして配置され、
前記円錐状部材の前記軸線方向の積み重ね体は、前記ロータの外殻部の中空内部に位置決めされた、複数の円錐状部材と、
を含む、遠心分離器用の使い捨てのロータの組立体。
【請求項１６】
前記ロータの外殻部と、前記支持ハブと、前記支承及び整合のためのスプールと、前記複数の円錐状部材とは、それぞれ、プラスチック材料から射出成形された、請求項１５に記載の使い捨てのロータの組立体。
【請求項１７】
前記円錐状部材を積み重ねた組立体の各円錐状部材は、対応する中央孔を画成する、請求項１６に記載の使い捨てのロータの組立体。
【請求項１８】
前記支持ハブは、前記円錐状部材を積み重ねた組立体の各円錐状部材の中央孔を通って延在するチューブ部分を含む、請求項１７に記載の使い捨てのロータの組立体。
【請求項１９】
循環流体から不要成分を分離するための使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体において、
ロータの外殻部の第１部分と、
前記ロータの外殻部の第１部分に接合され、中空内部を画成する、ロータの外殻部の第２部分と、
前記ロータの外殻部の第２部分に組み込まれ、前記中空内部に延在する、支持ハブと、
前記ロータの外殻部の第１部分に組み込まれ、前記中空内部に延在する、支承及び整合のためのスプールと、
を含む、使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項２０】
前記ロータの外殻部の第１及び第２部分は、互いに溶接されて一体に組み合わせられた、請求項１９に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項２１】
前記ロータの外殻部の第１部分は、実質的に円筒形の開口部を画成し、前記支承及び整合のためのスプールは、前記実質的に円筒形の開口部に嵌着する上チューブ部分を含む、請求項２０に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項２２】
前記ロータの外殻部の第２部分は、実質的に円筒形のスリーブを画成し、前記支持ハブは、前記実質的に円筒形のスリーブに嵌着する実質的に円筒形のチューブ部分を含む、請求項２１に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【請求項２３】
前記実質的に円筒形の開口部は、前記実質的に円筒形のスリーブと実質的に同心である、請求項２２に記載の使い捨て式の自己駆動型遠心分離機用のロータの組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、使い捨て型の構成部品によって構成された自己駆動式（ｓｅｌｆ−ｄｒｉｖｅｎ）の遠心分離器の設計及び構造に関する。更に詳細には、本発明の第１実施例は、円錐状部材を積み重ねた組立体とロータの外殻部との全体としての組み合わせが使い捨て式になるように設計された、構造形態並びに選択された材料を含む、自己駆動式の円錐状部材の積み重ね体を用いた遠心分離器の設計及び構造に関する。関連する実施例では、全ての使い捨て型の設計上の特徴が保持されているが、円錐状部材を積み重ねた組立体は取り外されている。
【０００２】
【従来の技術】
遠心分離器や、自己駆動式の遠心分離器や、円錐状部材の積み重ね体を用いた遠心分離器の形態上の発展が、１９９７年６月１０日にハーマン等に賦与された米国特許第５，６３７，２１７号において、従来技術に関して論考されている。ハーマンの米国特許第５，６３７，２１７号に開示の発明は、循環している液体から粒状物を分離するためのバイパス回路遠心分離器を含む。この遠心分離器は、中空で且つ全体に円筒形の遠心分離ボウルを備え、このボウルは、液体流チャンバを画成するようにベースプレートに組み合わせて配置されている。中空中央チューブがベースプレートを通って上方に向かい、遠心分離ボウルの中空内部内を軸線方向に延在する。バイパス回路遠心分離器は、カバーアッセンブリ内に組み立てられるように設計されている。一対の向き合って配置されたベースプレートの接線方向流れノズルを使用し、遠心分離器をカバー内で回転させ、粒状物を液体から分離する。遠心分離ボウルの内部には、複数の截頭円錐状部材が設けられている。これらの円錐状部材は、積み重ねられたアレイをなして配置されており、分離効率を高めるように小さな間隔をおいて配置されている。流入する液体流は、一対の流体（この流体は、代表的にはオイルである。）入口を通って、中央チューブから流出し、そこから円錐状部材の積み重ねられたアレイ内に配向される。一実施例では、遠心分離ボウルの内面に設けられたリブに関連して、トッププレートがこの流れを加速し、積み重ねられたアレイの上部分に向ける。米国特許第５，６３７，２１７号の発明の別の実施例では、積み重ねられたアレイを使い捨て型の組立体の部品として構成する。各実施例において、隣接した円錐状部材間に形成されたチャンネルを流れが通過するとき、粒子の分離が起こる。これは、液体が下方に接線方向流れノズルに流れ続けるためである。
【０００３】
この従来の特許には、使い捨て組立体が開示されているけれども、この組立体は、ロータの頂部側の外殻部即ち米国特許第５，６３７，２１７号で永久的遠心分離ボウル１９７と呼ばれている手段も、ロータの底部側の外殻部即ち米国特許第５，６３７，２１７号でベース１９８と呼ばれている手段も含んでいない。従って、組立体１８６（米国特許第５，６３７，２１７号でこの参照番号が附してある）を実際に処分するためには、組立体をロータの外殻部内から分解しなければならない。これと対照的に、本発明では、円錐状部材を積み重ねた組立体全体と、上支承体と、ハブと、ロータの外殻部の全てが、単一の使い捨て式のユニットに組み込まれている。
【０００４】
米国特許第５，６３７，２１７号に基づく初期の製品は、使い捨て式ではない金属製ロータの組立体と、使い捨て式の内部の円錐状部材の積み重ね体のカプセルを使用していた。これらの初期の製品は、高性能で、最終使用者が担うライフサイクルコスト（ｌｉｆｅ  ｃｙｃｌｅ  ｃｏｓｔ）が小さいけれども、改善の余地があり、本発明はこの改善を目的とする。本発明が解決したこれらの改善の余地には、以下の事項が含まれる。１．アルミニウムダイキャストロータ、機械加工で形成したスチール製ハブ、押し込んだジャーナルベアリング、機械加工によって形成した二つのノズルジェット、円錐状部材を積み重ねた組立体即ちカプセル、深絞りによって形成したスチール製ロータの外殻部、Ｏ−リングシール、及びこれらの全てを保持するための機械加工によって形成された大きな「ナット」を含む、遠心分離ロータの組立体の初期費用が高いことが含まれる。この設計は、遠心分離器（及びエンジン）の初期費用がライフサイクルコスト程には重要でないような、排気量が１９リットル以上の大型エンジンについて最もよく適している。更に、ロータが大きく、これらのエンジンの生産容積（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｖｏｌｕｍｅ）が低いために、金属製構成要素及び対応する製造プロセスが使用される。２．保守が困難で、時間を要すると
いうこと。円錐状部材の積み重ね体のカプセルを取り外すためには、遠心分離ロータを分解しなければならない。これは、円錐状部材を積み重ねた組立体及び蓄積したスラッジが封入されているにも拘わらず、比較的汚い仕事である。使い捨て式のロータ設計では、ロータ全体をシャフトから持ち上げて外し、廃棄し、新たな遠心分離ロータの組立体と交換するだけである。
【０００５】
本発明の使い捨て式の遠心分離ロータ設計は、ロータの組立体の初期費用を約７５％だけ減少させる（従来設計の比較的大きなロータについて、２５ドルを６ドル減らす）ことによって、及び、仕事を手早く且つ手を汚さずに行うことができるようにすることによって、上掲の問題点に対する必要な改良を提供する。本明細書中に記載した本発明の開示の大部分は、分離効率を高めるために円錐状部材を積み重ねた組立体を使用する実施例に関するが、低価格の実施例も開示してある。
【０００６】
本発明のロータの外殻部の成形プラスチックとプラスチック溶接設計とを、円錐状部材を積み重ねた組立体と組み合わせることにより、オールメタル設計と比較して分離性能を改善する。更に、本発明は、焼却可能な製品を提供する。これは、欧州市場において重要である。本発明のロータの外殻部は、更に、型成形により提供される一体化によって、部品の数を、金属型押し設計と比較して少くすることによる設計上の改良を提供する。本発明は、主として、排気量が１９リットル以下のディーゼルエンジンの潤滑システムの用途用である。本発明は、機械流体の浄化といった産業的用途の液圧システムや、高容量で高効率のバイパス分離器が所望の何らかの加圧液体システムにも適用できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、改良された自己駆動型の遠心分離ロータの組立体を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
循環している流体から不要な成分を分離するための本発明の一実施例による使い捨て式の自己駆動型の遠心分離ロータの組立体は、ロータの外殻部の第１部分と、中空内部を画成するようにロータの外殻部の第１部分に接合されたロータの外殻部の第２部分と、ロータの外殻部の第２部分に隣接して中空内部内に位置決めされた支持ハブと、ロータの外殻部の第１部分に隣接して中空内部内に位置決めされた、支承及び整合のためのスプールと、隣接した円錐状部材間に流れ間隔を有する、整合したスタックをなすように配置された、複数の個々の円錐状部材を含む、円錐状部材を積み重ねた組立体とを有する。円錐状部材を積み重ねた組立体は、支持ハブと支承及び整合のためのスプールとの間で、中空内部内に位置決めされている。
【０００９】
本発明の関連した目的及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の原理の理解を促す目的で、添付図面に示した実施例を参照し、これを特定の用語を使用して説明する。それにも拘わらず、これによって、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、例示の装置の変形及び変更、そして、ここに例示した本発明の原理の別の用途は、本発明が属する分野の当業者が容易に想到可能であると考えられるということは理解されよう。
【００１１】
図１、図２、図３、及び図４を参照すると、これらの図には、使い捨て式の自己駆動型の円錐状部材を積み重ねた組立体２０が示してある。このアッセンブリは、円錐状部材を積み重ねた組立体２１を一つの構成要素として数に入れて、５個のプラスチック製射出成形構成要素を含む。残りの構成要素には、ロータの頂部側の外殻部２２と、ロータの底部側の外殻部２３と、頂部側の支承及び整合のためのスプール２４と、ハブ２５とが含まれる。ロータの頂部側の外殻部２２及びロータの底部側の外殻部２３は、シェル２２の環状下縁部２６及びシェル２３の環状上縁部２７のところで「ＥＭＡボンド」溶接によって互いに接合され、一体のシェルとなる。ＥＭＡボンドの材料及び技術は、ニュージャージー州ノーウッドのウォルナット通り４９のアッシュランド化学社のＥＭＡボンドシステムによって提供される。
【００１２】
図３は、円錐状部材を積み重ねた組立体２１を有さない本発明を示す。全ての他の構成要素は事実上は同一であるが、単に個々の円錐状部材７１が取り外され、本発明の低価格態様を形成する。図３の実施例は、残りの構成要素に関し、図１、図２、図３、図４の実施例について説明したものと同様に機能する。唯一の相違点は、円錐状部材を積み重ねた組立体２１が存在しないことである。図３のロータの頂部側の外殻部２２と、ロータの底部側の外殻部２３と、頂部側の支承及び整合のためのスプール２４と、ハブ２５とを、図１、図２、図３、図４の対応する構成要素と実際上同様に保持することによって、最終組み立て時に二つのロータの外殻部を互いに溶接する前に、円錐状部材を積み重ねた組立体を任意に加えることが可能になり、又は、省略することができる。
【００１３】
ロータの頂部側の外殻部２２を、図５、図６、図７に示す。このロータの頂部側の外殻部は、ロータの底部側の外殻部２３に溶接したときに存在する所定範囲の内部圧力を取り扱うに際し、この取り扱いに適したスラッジ収容ベッセルを提供するように作られ、且つ、構成されている。ロータの頂部側の外殻部分２２は、等間隔に配置された６枚の一体の加速ベーン３１を備え、これらのベーンは、各円錐状部材に位置決めされた入口孔に液体を向ける半径方向流れチャンネルを構成する。ベーンは、外壁３２の内面と一体成形されている。
【００１４】
６枚のベーン３１は液体に加速度を加え、これによって、回転している遠心分離ロータの組立体２０に関して液体が「スリップ」しないようにするために使用される。ベーン３１の各々は軸線方向縁部３３を含み、この縁部は、約４５°で半径方向外方に延びる縁部３４に続く。６個の４５°ベーン縁部の組は、円錐状部材を積み重ねた組立体２１の上面と適正に係合するように作られ且つ構成されている。外壁３２は、円形の下縁部２６と同心の円筒形開口部３５ａを画成する円筒形スリーブ３５を画成する。下縁部２６及び上縁部２７は、対応する二つのシェル部分を互いに誘導溶接するため、「さねはぎ（舌部材と溝）」の関係で協働するように構成されている。ロータの頂部側の外殻部分２２が舌部分を提供し、ボトムシェル２３が溝部分を提供する。好ましい溶接技術は、ＥＭＡボンド（ＥＭＡボンド（ＥＭＡ  Ｂｏｎｄ）は登録商標である）として周知の技術を使用するけれども、別の溶接−接合技術が考えられる。例えば、スピン溶接又は超音波溶接によって二つのシェル部分を互いに接合し、円錐状部材を積み重ねた組立体２１を収容する一体のシェルにすることができる。
【００１５】
ロータの底部側の外殻部２３が、図８、図９、図１０、図１１Ａ、図１１Ｂに示されている。ロータの底部側の外殻部２３は、ロータの頂部側の外殻部２２に溶接したときに存在する所定範囲の内部圧力を取り扱うのに適した、スラッジ収容ベッセルを提供するように作られ且つ構成されている。ボトムシェル２３の下部分３７には、ジェット速度（及びロータ角速度）を最大にするためのオーバーサイズの「逃がし」領域２３ａを有する、一体成形ノズルジェット３８及び３９が設けられている。円筒形中空スリーブ４２は、環状上縁部２７と同心であり、ノズルジェット３８及び３９間の対称中心に配置されている。スリーブ４２は、逃がし領域２３ａが画成する表面を越えて延在する短い延長部４２ａを含む。スリーブ４２は、更に、ロータの底部側の外殻部２３の中空内部内に延在する比較的長い延長部４２ｂを含む。一旦、二つのロータ部分が互いに溶接されると、スリーブ４２は開口部３５ａと同心である。
【００１６】
環状リング状内壁４０は、ハブ２５の環状壁４１の外径用の噛み合い係合表面を提供する（図１２乃至図１５参照）。壁４０及び４１は、密封界面を形成するため、互いに同心に入れ子を成して嵌合し、円錐状部材の積み重ね体を迂回する液体流を消滅させる。密封界面は、プラスチック壁４０と４１との間を締まり嵌めすること、又は、これらの壁を互いに溶接することのいずれかによって形成することができる。上縁部２７は、下縁部２６との「さねはぎ」による連結の協働部分を提供する受け入れ溝２７ａを備えるように構成されている。
【００１７】
ロータの底部側の外殻部２３の別の特徴は、下面４５の部分として成形された螺旋状の「Ｖ」字形傾斜部４４が設けられていることである。この傾斜部４４は、液体流を二つのノズルジェット３８及び３９に向かって滑らかに案内し、空気及び飛沫（又はスプレー）がロータ外部に作用する抗力を最少にし、流体圧力に耐える強固な構造形体を提供する。
【００１８】
ハブ２５を図１２、図１３、図１４、及び図１５に示す。このハブは、円錐形ベース４８及び一体のチューブ４９を備えて形成されている。チューブ４９は、円筒形第１チューブ部分５０がベース４８の一方の側部から外方に延び、且つ、円筒形の第２チューブ部分５１がベース４８の逆の側部から延びるように、円錐形ベースを通って延在する。ベース４８の最外縁部５２には、環状垂直壁４１が配置されている。第２チューブ部分５１は、図１に示すように、ス
リーブ４２に嵌合している。
【００１９】
第１チューブ部分５０は実質的に円筒形状を成し、円錐状部材を積み重ねた組立体２１の中央に軸線方向上方に延びている。第１チューブ部分５０の外径表面５０ａには、軸線方向に延在する２つの半径方向突出部５３及び５４が設けられ、これらの突出部は、円錐状部材を積み重ねた組立体の各円錐状部材の内径ノッチに嵌合する整合キーとして作用する。
【００２０】
各突出部５３及び５４の上面又は上縁部には、凹状の（窪んだ）ノッチ５８が設けられ、これらのノッチは、支承及び整合のためのスプール２４の各フィンガのチップに設けられた協働突出部に嵌合する。支承及び整合のためのスプール２４は図１８乃至図２１に示されており、以下、これを説明する。上文中に説明したように、スプール２４は、等間隔に配置された６個の垂下しているフィンガを有し、これらのフィンガの各々の先端には、凸状の突出部が設けられている。各凸状突出部の大きさ及び形状は、各ノッチ５８（１８０°離間して全部で２個設けられている）と適合し、１８０°離間された任意の２個の突出部が２個の（窪んだ）ノッチ５８内に下方に嵌合するように構成されている。この相互嵌着は、支承及び整合のためのスプール２４とハブ２５との間に噛み合い関係を形成するように設計されている。更に、これにより、円錐状部材が消滅した場合や、許容差を以て積み重ねる上での問題点により円錐状部材の積み重ね体が「緩んでいる」場合においても、円錐状部材を積み重ねた組立体２１全体が接線方向に適正に整合する。
【００２１】
第２チューブ部分５１の内径表面５９は、遠心分離器のシャフトに回転用ジャーナルベアリング表面を提供する。理解されるように、第２チューブ部分５１は実質的に円筒形である。設計のこの部分についての一つの態様は、金属製ブッシュを受け入れるために、この内径表面を使用することである。この態様を選択した場合には、直径の大きさをリーマー加工によって適正寸法に拡げることができる。しかしながら、欧州市場用にアッセンブリ全体を焼却可能にするため、オールプラスチック構造が好ましい。
【００２２】
ハブ２５の円錐形ベース（即ちスカート）４８は、円錐状部材を積み重ねた組立体用の軸線方向支持面を提供し、円錐状部材を積み重ねた組立体２１からの流出流用の出口孔６０が成形時に形成されている。各円錐状部材は、等間
隔に配置された６個の窪んだノッチが設けられた内径縁部を有する。６個のノッチのうちの１８０°離間された２個のノッチを使用して、各円錐状部材を最初の２つの部分５０上に整合させるとき、残りの４個のノッチは、利用可能な流路を提供する。出口孔６０は、等間隔に配置された円形パターン（全部で１６個）をなして配置されており、円錐状部材に設けられたノッチの下に配置されている。
【００２３】
円錐形ベース４８の下側は、等間隔で配置され、且つ、隣接した出口孔６０からなる各対間に配置された、１６個の半径方向ウェブ６１によって強化されている。各ウェブ６１は、図１４に示すように、対応する二つの出口孔６０間の中央に配置されている。各ウェブ及び円錐形ベースの一体の部品としての各ウェブ、及び、その一体の構造の全体としての湾曲、幾何学的形状、及び形体を、図１１に示す。ベース４８の下側に設けられた半径方向ウェブ６１は、持続的作動中に高温環境で「円錐状部材側部」と円錐形表面のロータベース側部との間に発生する圧力勾配によるベース４８の長期に亘るクリープを減少させるのを助ける。
【００２４】
図１２に示すように、第２チューブ部分５１は、第２チューブ部分の内径並びに外径の大きさを小さくするオフセット押縁即ち肩部６２を含む。効果的には、この肩部６２は、第２チューブ部分が第１の大区分６５及び第２の小区分６６を有するということを意味する。ウェブは、両区分６５及び６６、及び肩部６２に一体に接合されているように形成されている。反対端では、各ウェブの外部分は円錐形ベース４８の内側表面６７と一体である。第１チューブ部分５０及び第２チューブ部分５１と一体のベース４８の上面は、実際には、第１チューブ部分５０と第２チューブ部分５１との間に分離線を画成する。
【００２５】
図１６、図１７、図１８を参照すると、これらの図には、円錐状部材を積み重ねた組立体を構成する個々の円錐状部材７１の一つが示してある。好ましい実施例では、円錐状部材を積み重ねた組立体２１を形成するため、全部で２８個の円錐状部材７１が整合し且つ互いに積み重ねられている。しかしながら、円錐状部材を積み重ねた組立体について、実際上任意の数の円錐状部材を使用することが可能であり、円錐状部材の数は、遠心分離器の大きさ、流体の種類、及び、所望の分離効率によって決定される。各円錐状部材７１は、１９９７年６月１０日にハーマン等に賦与された米国特許第５，６３７，２１７号に記載され且つ例示された円錐状部材と実際上同様の方法で作られ且つ構成されている。
【００２６】
各円錐状部材７１は、截頭円錐形本体７２と、上シェルフ７３と、本体７２及びシェルフ７３の内面に形成され、等間隔で配置された、６個のベーン７４とを含む、截頭円錐形の薄壁プラスチック部材である。各円錐状部材７１の外面７５は、全体に亘って実質的に滑らかであるが、内面７６には、隣接した円錐状部材７１間の間隔を正確に、且つ、均等に維持するのを補助する、複数の突出部７７が６個のベーン７４の他に設けられている。本体７２には、等間隔に配置された６個の開口部７８が配置されており、これらの開口部は、円錐状部材を積み重ねた組立体２１の隣接した円錐状部材７１間にオイルを流すための流入経路を提供する。各開口部７８は、６個のベーン７４のうちの異なる対応する一つのベーンと隣接して位置決めされている。
【００２７】
各円錐状部材７１の上シェルフ７３の中央には、同心の孔８２が画成されており、６個のベーン７４と周方向で整合した等間隔に配置された６個のＶ字形溝８３が、孔８２を半径方向に延在する方向で包囲している。１つの円錐状部材の溝８３が隣接した円錐状部材のベーンの上部分を受け入れ、これにより、円錐状部材を積み重ねた組立体２１の全ての円錐状部材７１について、適正な周方向整合を制御する。孔８２は、全体として円形の縁部８４を有し、この縁部は６個の部分円形拡大開口部８５によって変形されている。開口部８５は等間隔に配置され、隣接したベーン７４間の（周方向）中央に位置決めされている。隣接した開口部８５間に配置された縁部分８６は、第１チューブ部分５０の外径に合わせて、大きさがぴったりと定められた直径を有する同じ部分円形縁部の部分である。縁部分８６が第１チューブ部分５０に嵌合し、開口部８５で拡大されているため、孔８２を通るオイルの流出流が開口部８５を通って流れるように制限されるということを意味する。円錐状部材を積み重ねた組立体２１からの流出オイル流は、このように、第１チューブ部分５０の外径に沿った６個の等間隔に配置された流路をなして配置される。
【００２８】
ベーン７４の各々は、２つの部分８９及び９０で形成される。側方部分８９は均等な厚さを有し、丸味を帯びた隅部９１から本体７２の内側面に沿って環状縁部９２まで下方に延在する。各ベーン７４の各上部分９０は、下側に位置し、周方向で中心決めされた、対応するＶ字形溝８３上に着座する。部分９０は、隣接した円錐状部材７１に設けられた対応するＶ字形溝８３に入り込むリブとして機能する。溝とリブが噛み合うこの特徴により、円錐状部材を積み重ねた組立体２１の位置合わせを迅速に行うことができる。円錐状部材７１を組み立てて整合し、円錐状部材を積み重ねた組立体２１にすることは、好ましくは、先ず最初に、「キー」特徴を全く備えていないマンドレル又は同様のチューブ状の物体上に選択された円錐状部材７１を一緒に積み重ねることによって行われる。この別体のマンドレル上での円錐状部材７１の整合工程は、上ベーン部分９０がＶ字形溝８３に嵌合することによって、全ての円錐状部材が所定位置にノッチ止めされるまで、最も上にある円錐状部材７１を回転させるだけで行われる。一旦、円錐状部材を積み重ねた組立体２１全体がこの方法で組み立てられ、整合された後に、マンドレルから組立体として取り外し、ハブ２５に配置する。このようにして、整合キーとして作用する半径方向突出部５３及び５４を、円錐状部材を積み重ねた組立体２１の各円錐状部材の内径ノッチと整合させる。
【００２９】
支承及び整合のためのスプール２４が、図１９、図２０、図２１、図２２に示されている。このスプールは、遠心分離シャフト上で使い捨て式の遠心分離ロータの組立体２０を回転させるように作られ、且つ、構成されている。これは、実際には、円筒形の形態を備えた上チューブ部分９６の内径９５であり、実質的に円筒形の外壁９８を含む本体部分９７と同心である。ジャーナル支承面を提供するため、部分９６の内径９５に金属製ブッシュを押し込むことができるということもまた考えられる。選択された金属製ブッシュの大きさに応じて内径９５を、プレス嵌めを行う上で適正な寸法までリーマー加工する必要がある。しかしながら、アッセンブリ全体を焼却可能にするため、金属製ブッシュは使用されず、及びかくして好ましい実施例はオールプラスチック構造である。図１乃至図７に示すように、スプール２４はロータの頂部側の外殻部２２に組み込まれる。詳細には、上チューブ部分９６が円筒形開口部３５に嵌まる。
【００３０】
円筒形外壁９８と内径９５との間の本体部分９７の領域には、等間隔に配置され且つ一体成形された８個の半径方向リブ９９が設けられている。対をなし、隣接した、半径方向リブ９９の各々の間には、流れ開口部１００が配置されている。等間隔に配置された全部で８個の流れ開口部１００が設けられている。半径方向リブ９９は、スリーブ３５の環状下縁部に当接し、流れ開口部１００は、ハブ２５の内部と、特定的には、第１及び第２のチューブ部分５０及び５１とに、流れ連通している。スプール２４とロータの頂部側の外殻部２２の間の当接係合は、開口部１００と協働して、ハブから遠心分離ロータの組立体２０の加速ベーン領域内への半径方向流れ通路を形成する。上チューブ部分９６を開口部３５ａに挿入することにより、円錐状部材を積み重ねた組立体２１と同心に整合する。
【００３１】
外壁９８の下縁部から、等間隔に配置された６個の一体成形されたフィンガ１０１が軸線方向にチューブ部分９６から遠ざかる方向に延びている。各フィンガ１０１の先端（下）縁部１０２には、各突出部５３及び５４の凹状の（窪んだ）ノッチ５８内に嵌まるように構成された凸状の突出部１０３が設けられている。
【００３２】
更に、各フィンガ１０１は、孔８２の円形縁部８４に配置された流れ開口部８５と対応する形状及び幾何学的形状を有する。フィンガが円錐状部材を積み重ねた組立体２１の最も上にある円錐状部材７１の流れ開口部８５に嵌入すると、最も上にある円錐状部材の流れ開口部８５が塞がれた状態で閉鎖される。これらの流れ開口部を塞いで閉鎖することによって、好ましい実施例の設計は、円錐状部材を積み重ねた組立体の全流バイパス（ｔｏｔａｌ  ｆｌｏｗ  ｂｙｐａｓｓ）を阻止する。各フィンガ１０１の内面は第１チューブ部分５０の外径と係合し、これによってハブ２５をロータの頂部側の外殻部２２と適正に同心に整合した状態に保持する。
【００３３】
型成形されたフィンガが、最も上にある円錐状部材のみでなく、多くの円錐状部材７１を通って延びているため、凹所をなす小さな溝１０６が、各フィンガの半径方向外面に形成されている。これらの溝１０６により、これらの他の円錐状部材を通る流れを生じさせることができる。溝１０６がない場合には、「係合した」円錐状部材は、流れに対し、出口のない端部を提供し、円錐状部材が分離作業に対して何等価値のないものになってしまう。
【００３４】
使い捨て式のロータの組立体２０の製造及び組み立てを、個々の円錐状部材７１の射出成形から始めて説明し且つ例示した。上文中に説明したように、本発明で使用する円錐状部材７１の各々のスタイルは、米国特許第５，６３７，２１７号に詳述された円錐状部材のスタイルと実際上同じである。上文中に説明したように、円錐状部材のこのスタイルは、自己整合性を備えており、隣接した円錐状部材間に適正な軸線方向間隔を自動的に形成するように設計されている。Ｖ字形溝及びＶ字形リブが嵌合することにより、全ての円錐状部材が所定位置に「かちっ」と嵌まる（ｃｌｉｃｋ  ｉｎ）まで、最も上にある円錐状部材を回転させるだけで円錐状部材を互いに重ねることができる。
【００３５】
本発明の好ましい実施例のオールプラスチック構造により、アッセンブリ２０は、汚れ易く、複雑な分解を必要とせずに、何等かの金属製部品を除外するか或いは回収する必要なしに、廃棄によって全体を処分することができ、また、焼却することができる。
【００３６】
本発明を、添付図面と以上の説明とによって例示し、且つ、詳細に説明したが、これは例示であって特徴を限定するものではなく、単なる好ましい実施例が示され、且つ、説明されたと理解されるべきであり、本発明の精神に含まれる全ての変形及び変更が保護されると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施例による使い捨て自己駆動型のロータの組立体の斜視図である。
【図２】図１のロータの組立体の全体の第１切断平面での正面断面図である。
【図３】本発明による変形例のロータの組立体の全体の正面断面図である。
【図４】図１のロータの組立体の全体の第２切断平面での正面断面図である。
【図５】図１のロータの組立体の一構成要素を構成するロータの頂部側の外殻部分の斜視図である。
【図６】図５のロータの頂部側の外殻部分の底面図である。
【図７】図５のロータの頂部側の外殻部分の全体の、図５の６−６線に沿った正面断面図である。
【図８】図１のロータの組立体の一構成要素を構成するロータの底部側の外殻部分の斜視図である。
【図９】図８のロータの底部側の外殻部分の正面図である。
【図１０】図８のロータの底部側の外殻部分の底面図である。
【図１１】図１１Ａは、図１０の１０−１０線に沿った図８のロータの底部側の外殻部分の全体の正面断面図であり、図１１Ｂは、図８のロータの底部側の外殻部分の全体の正面断面図である。
【図１２】図１のロータの組立体の一構成要素を構成するハブの斜視図である。
【図１３】図１２のハブの正面図である。
【図１４】図１２のハブの平面図である。
【図１５】図１２のハブの底面図である。
【図１６】図１のロータの組立体の一構成要素を構成する円錐状部材を積み重ねた組立体の部品を構成する円錐状部材の正面図である。
【図１７】図１６の円錐状部材の平面図である。
【図１８】図１６の１７−１７線に沿った図１６の円錐状部材の全体の正面断面図である。
【図１９】図１のロータの組立体の一構成要素を構成する支承及び整合のためのスプールの斜視図である。
【図２０】図１９の支承及び整合のためのスプールの正面図である。
【図２１】図１９の支承及び整合のためのスプールの平面図である。
【図２２】図１９の支承及び整合のためのスプールの全体の正面図である。
【符号の説明】
２０  ロータの組立体
２１  円錐状部材を積み重ねた組立体
２２  ロータの頂部側の外殻部分  ２３  ロータの底部側の外殻部分
２４  頂部側の支承及び整合のためのスプール  ２５  ハブ
２６  環状下縁部  ２７  環状上縁部
３１  加速ベーン  ７１  円錐状部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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