(57)【要約】【解決手段】  カスケード式インパクター（１０）は、一連の垂直に積み重ねられたインパクターハウジング区分（１２、１４、１６）を持つ。各インパクターハウジング区分（１２、１４、１６）は、流れが通過するノズルプレート（３８Ｂ、４０Ｂ、４２Ｂ）の下方に配置されたインパクタープレート（５８）を駆動するモーター（５８）を支持する上側部分を有する。各ハウジング区分（１２、１４、１６）は、最後の出口通路がフィルター（６８）を介して排出部に開放することを除いて一連のインパクターチャンバー（２４）で次の下側インパクターチャンバー（２４）へと導く出口通路（３０）を有する。インパクターチャンバー（２４）は、次の下流ハウジング区分（１２、１４、１６）のネック部（１８）を密封するスカート部（２２）により画成される。インパクタープレート（５８）は、別個のモーター（５０）により各々駆動され、磁気連結手段（５４，５６）でモーター出力シャフトのハブ（５２）に保持され、ハウジング区分（１２、１４、１６）を分離するときインパクタープレート（５８）を取り外すことができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインパクターチャンバーを有するハウジングと、各々がインパクターチャンバー内に配置された複数のインパクタープレートと、前記ハウジングを通して形成され、各インパクタープレートと連係した別個のノズルを有する流れ通路とを備えるカスケード式インパクター装置であって、
少なくとも選択された数の前記インパクタープレートの各々は、前記連係したインパクタープレートを実質的に中心軸の回りに回転させ、前記少なくとも選択された数の前記インパクタープレートを各々のインパクタープレートの実質的に中心軸の回りに回転させるため個別のモーターを有する、インパクター装置。
【請求項２】
前記インパクターチャンバーはインパクターハウジング区分内に形成され、該インパクターハウジング区分は、一方が他方の上方にあるように配置され、前記インパクターハウジング区分を通した流れ通路を提供するため密封接続されている、請求項１に記載のインパクター装置。
【請求項３】
前記インパクターハウジング区分は、断面が略円形であり、上側ネック部と下側スカート部を備え、該スカート部は、前記流れ通路の流れ方向に対して下流のインパクターチャンバーのインパクタープレートのためのインパクターチャンバーを画成し、前記スカート部は、下流のインパクターハウジング区分の前記ネック部の外側表面上を密封している、請求項２に記載のインパクター装置。
【請求項４】
前記インパクターハウジング区分は、一つのインパクターハウジング区分のスカート部が下流側のインパクターハウジング区分のネック部と係合したとき、垂直に積み重ねられる、請求項３に記載のインパクター装置。
【請求項５】
前記選択された数のネック部は、インパクタープレートを支持して回転させるため電動モーターを保持するための凹部と、同じインパクターハウジング区分のスカート部により形成されたインパクターチャンバーへと導くネック部に画成された通路と、を各々有し、該通路は、各々の前記ネック部に支持された前記モーターの周辺部の回りに部分的に略馬蹄形を形成する、請求項３に記載のインパクター装置。
【請求項６】
各々のモーターは、出力シャフトと、前記各モーターの出力シャフトに駆動可能に取り付けられた分離可能なハブであって、各ハブは前記各モーターにより支持されたインパクタープレートに略平行で該モーターの出力シャフトに垂直な表面を有する、前記ハブと、前記モーターと連係された各インパクタープレートを支持し駆動するため各ハブ表面に設けられた磁気連結手段と、を有する、上記請求項のいずれか１項に記載のインパクター装置。
【請求項７】
各々の前記磁気連結手段は、一対の平坦磁石を備え、該平坦磁石の一方は前記各モーターのハブの表面に取り付けられ、該平坦磁石の他方は前記各モーターにより駆動されたインパクタープレートに取り付けられている、請求項６に記載のインパクター装置。
【請求項８】
インパクターチャンバーを画成するハウジングと、分類されるべき粒子を運ぶ流体流れを該インパクターチャンバーへと差し向けるため該インパクターチャンバーに設けられた入口ノズルと、該インパクターチャンバー内に支持されたインパクタープレートであって、該インパクタープレートの表面に衝撃を与えるサイズの粒子を受け取るため前記ノズルと整列された前記インパクタープレートと、該インパクタープレートに略垂直な軸の回りに該インパクタープレートを回転駆動するため前記ハウジングに取り付けられた個々のモーターと、を備える、インパクター。
【請求項９】
前記インパクタープレートは、前記モーターから該インパクタープレートを取り外すことを可能にするため解放可能な磁気連結手段を介して前記モーターに接続されている、請求項８に記載のインパクター。
【請求項１０】
前記インパクタープレートには、フォイルカバーと、該インパクタープレートに該フォイルカバーを保持するための環状リングと、が設けられている、請求項８又は９のインパクター。
【請求項１１】
前記ハブは、前記モーターシャフトの中心軸から外側に延在する一体形成された平坦フランジを持ち、前記磁気連結手段は、一対の平坦磁石を備え、該平坦磁石の一方は前記フランジに取り付けられ、該平坦磁石の他方は前記インパクタープレートに取り付けられる、
請求項１０に記載のインパクター。
【請求項１２】
前記入口ノズルは、前記インパクタープレートに略平行なノズルプレートを備え、該ノズルプレートは、前記ノズルプレートを貫通する選択されたサイズの複数の開口部を有する、請求項９に記載のインパクター。
【請求項１３】
前記インパクターを備える複数のインパクターチャンバーが設けられ、該複数のインパクターチャンバーの各々は、ノズルと、インパクタープレートとを有し、複数の該インパクタープレートの各々は、別個のモーターにより駆動される、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のインパクター。
【請求項１４】
前記インパクターは、出口通路と、前記入口通路を通って該出口通路から排出された流体流れと、該流体流れを提供するため該出口通路に接続された真空ポンプと、を有する、請求項１３に記載のインパクター。
【請求項１５】
前記インパクタープレートを駆動するように前記モーターを制御するためのコントローラを更に備える、請求項１４に記載のインパクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カスケード式インパクター、即ち、「切断された」サイズに従って粒子を分類するため連続的流れに多数のインパクターステージを有するインパクターに関する。各インパクターステージは、粒子担持流体が通過するところのノズルプレートを有し、各ノズルプレートの下方に配置された別個の回転式インパクタープレートを有する。インパクタープレートの各々は、速度制御することができる別個のモーターにより駆動される。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、インパクター装置内の回転式インパクタープレートが米国特許番号４，３２１，８２２号に開示されている。米国特許番号４，３２１，８２２号の装置は、並列に配置された一連のインパクタープレートを有し、それらは全て、単一モーター及び駆動シャフトからギア構成を介して回転される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、回転式インパクタープレートを有するカスケード式インパクターに係り、該インパクタープレートは、別個のモーターにより該インパクタープレートに垂直な軸の回りで別個に回転駆動される。
【０００４】
本発明のカスケード式インパクターは、複数の個別のインパクターステージを有し、各ステージは、ノズルと、連係するインパクタープレートとを備える。各インパクタープレートは、別個のモーターにより個別に回転駆動される。モーター及びインパクタープレートの回転速度は、プレートの全てに対して同じであるのが好ましい。モーターは並列にパワー駆動することができ、それにより、それらモーターは全てオンか又は全てオフである。
【０００５】
インパクタープレートと粒子を運ぶ材料が通過するところのノズルプレートとを取り付けるため使用されるインパクターハウジングは、垂直に積み重ねられ、互いに相互嵌合されている。流れは、入口からインパクターステージを通って直列に出口へと提供され、個別のインパクタープレートとインパクタープレート駆動のためのマウントとの各々の構成に変更を与えることなく多数のインパクターステージを利用することができる。各ステージのためのノズルプレートは、異なる粒子切断サイズを提供するため、様々に異なるサイズのオリフィス、又は、他のステージとは異なる数のノズルを持っている。
【０００６】
インパクターハウジング区分は、次の下側のハウジングのネック部に嵌合するフランジを各々有する。相互嵌合部品は、Ｏリングで密封することができる。ハウジングは、入口ハウジングと出口フィルターとの間に他の頂部上に一つづつ積み重ねられる。
【０００７】
インパクタープレートを回転させるための駆動手段の構成は、非常に簡単化される。個々のモーターは容易に利用可能であり、比較的低いコストで実現することができ、インパクタープレートは、モーターシャフト上に直接取り付けることができるからである。
【実施例】
【０００８】
図１の１０で示された多段階カスケードインパクターは、多数のインパクターハウジング区分、この場合には、１２、１４及び１６で示された３つの区分から作られたインパクターハウジング１１を有する。ハウジング区分は、図２に示されたように、断面円形である。各ハウジングは、入口端ネック部１８と、下側スカート部２２と、を備える。上側開放頂部プレナムチャンバー２０がネック１８の上側端部で形成される。内部下方の開放インパクタープレートチャンバー２４は、スカート部２２の内部に形成されている。一つのハウジング区分のスカート部２２は、次の下側ハウジング区分のネック部１８の回りに適合し、Ｏリング２６が、スカート部の内部表面を密封するためネック部の溝に設けられている。
【０００９】
各ハウジング区分のネック部は、壁１８Ａを通して部分管状（馬蹄形状）の開口部３０（図２参照）を有する。壁１８Ａは、上側プレナムチャンバー２０からの通路を次の下側の即ち下流側のハウジング区分のインパクターチャンバー２４へと提供する。
【００１０】
最上のハウジング区分１２は、該区分上に取り付けられた入口ハウジング３２を有する。入口ハウジング３２は、スカート部２２と、入口チャンバー３４と、を有する。入口ハウジング３２の入口チャンバー３４は、３７で指し示された粒子源に接続された中央開口部３６を有する入口プレナムを形成する。入口ハウジング３２のスカート部２２は、インパクターチャンバー２４を形成する。
【００１１】
図示された、入口ハウジング及びハウジング区分１２及び１４は、３つのインパクターステージのための、ノズルプレート３８、４０及び４２を各々支持する。ノズルプレート３８は、図示のように、第１のステージノズルであるが、変形された入口が図４に示されている。
【００１２】
ノズルプレートアッセンブリ３８〜４２は、穿孔されたノズルプレート３８Ｂ、４０Ｂ及び４２Ｂを各々支持する管状支持リング３８Ａ、４０Ａ及び４２Ａを各々有する。ノズルプレートは、各支持リングに溶接され、個々のノズルプレートは、所望の粒子分類を提供するため下流流れ方向に漸近的に小さくなる開口部を有する。ノズル即ち開口部は、回転式インパクタープレート上に遮断サイズを超える均一な沈積粒子を提供するためノズルプレート上で間隔をあけられている。より軽い粒子は、次のインパクタープレートへと流れる。これらの環状支持リング３８Ａ、４０Ａ及び４２Ａは、各インパクターステージで別々のクランプリング４６を用いて適所に各々保持されている。クランプリング４６は、各々のインパクターチャンバー２４の上側部分で固定され、ノズルプレート３８Ｂ，４０Ｂ及び４２Ｂを適所に確実に保持するため連係する環状支持リング上で対合フランジと係合する肩部を有する。
【００１３】
通路３０を有することに加えて、ハウジング区分のネック部１８の各々は、壁区分１８Ａでモーター支持チャンバー４８が設けられている。小型電動モーター５０が各チャンバー４８内に取り付けられている。各モーター５０は、ネック部１８の各々において、駆動シャフト即ちモーターを上側に延在させ、各モーターシャフトは、駆動ハブ５２を取り付けている。駆動ハブ５２は、該ハブに固定された磁気連結プレート５４を有し（典型的な開示のため図３を参照せよ）、これは、回転式インパクタープレート５８上の磁気連結プレート５６と係合する。
【００１４】
インパクターステージの各々で別々のインパクタープレート５８が存在する。各モーターに取り付けられたハブ５２は、磁気連結プレートを駆動し、かくして、各別個のインパクターステージで各々のインパクタープレート５８を駆動する。モーターは、インパクタープレートを所望の回転速度で回転させる。各インパクタープレート５８は、プレートの平面に垂直な中心軸の回りに回転される。
【００１５】
電力カップリング６０が各モーターに提供される。カップリング６０は、ハウジング区分の各々のネック部１８で適切な通路を通して延在する電力ケーブル区分６２に接続されている。ケーブル６２は、モーターを並列に接続し、適切なコントローラ６４がモーター５０を制御する。
【００１６】
インパクタープレートの上方でノズル４２Ａを有する最下のインパクターステージハウジング区分は、フィルター６８を適所で支持するフィルター支持部６６に取り付けられ、それにより、フィルター支持部上のネック部１８の通路３０を介した流れがフィルター６８を通過する。真空ポンプ７０は、流れを確立するため使用することができる。フィルター６８は、残余の粒子の収集のため使用することができる。
【００１７】
粒子を収集し、該粒子を分析するべく除去するため、図３に示されるように、インパクタープレート５８は、例えば、インパクタープレートのエッジ部の頂部にあるアルミニウムフォイルの層５８Ａから形成され且つ該エッジ部を覆って形成されたカバーを有する。アルミニウムフォイルは、各々のプレート５８の周辺エッジに亘ってはめ込まれたリング５８Ｂを用いて適所に保持される。これらのフォイルカバーは、実験室内のインパクタープレートから取り外し可能である。新しいカバーが各々の新しい工程のため配置される。
【００１８】
インパクターステージを形成するハウジング区分は、一緒に摩擦で保持され、Ｏリング２６で密封され、サンプリング工程が完了したとき、ハウジング区分を分離することができインパクタープレートを取り外すことができる。プレート５８のための磁気連結手段は、取り外し工程を容易なタスクにする。フォイルで覆われたプレート５８は、分析のため実験室に粒子を運ぶため使用される。カバーは、保護のためプレートを覆って配置することができる。
【００１９】
図４では、インパクター入口端部の変形形態が示され、単一の回転インパクタープレートの僅かに変形した構成が図４にも示されている。
１０Ａで示されたインパクターは、多数のインパクターステージを持っているが、２つのステージだけが示されている。本発明のこの形態では、インパクターアッセンブリ１０は、幾つかのインパクターステージを持つことができ、同一であるインパクター区分８２及び８４を備えるが、インパクター区分８４が部分的にのみ示されている。インパクター区分８２は、開放頂部プレナムチャンバー８８を形成する上側ネック部８６を有する。上側ネック部８６は、図示の２つの区分にノズルプレート９０及び９２を取り付けるカウンターボア部を有する。ノズルプレートは、分類のため該プレートを通した適切な開口部を持つことができる。インパクター区分８２は、インパクター区分８４のネック部８６と密封嵌合するスカート部８３を有する。
【００２０】
入口ハウジング９４は、本発明の第１の形態と同様に、粒子源３７に接続される取り付け部品９６を有する。ハウジング９５は、上側インパクター区分８２のネック部８６と密封嵌合するスカート部９５を有する。入口ハウジング９４により取り囲まれたチャンバーは、インパクタープレート９８を有する。固定された非回転式インパクタープレートであるインパクタープレート９８は、ノズルプレート９０に固定された支柱１００に取り付けられている。支柱１００は、本発明の第１の形態と同様に、磁気駆動プレート５４を載せており、非回転式インパクタープレート９８は、インパクタープレート９８のための磁気的取り付けを提供するため該プレート上に取り付けられた磁気駆動プレート５６を有し、それにより、該インパクタープレートは安定したままであり、その上に収集された粒子の分析のため取り外すことができる。本発明のこの形態では、理解することができるように、固定式即ち非回転式インパクタープレート９８は、支柱１００の肩部又はフランジ１０２上で案内する凹部を有する。
【００２１】
真空を用いて確立され、取り付け部品９６内の開口部を通過した入口流れは、固定したインパクタープレート９８に向かい、該インパクタープレートの回りを通り、ノズルプレート９０を通ってカスケード式インパクターの次の下側ステージで１０４で示された回転式インパクタープレートへと至る。インパクタープレート１０４は、本発明の第１の形態で示されたようにモーター５０から駆動される。該モーターは、インパクターアッセンブリ内で適切に固定され、駆動ハブ５２に対応する駆動ハブ１０８が取り付けられる出力シャフトを有する。駆動ハブ１０８は、該ハブ上に磁気駆動プレート５４を有する。回転式インパクタープレート１０４は、ハブ１０８の肩部で案内する下側にある凹部でプレート１０４に取り付けられた磁気連結プレート５６により駆動される。プレート１０４は、本発明の第１の形態におけるインパクタープレートとして回転され、ノズルプレート９０を通過する粒子が分類される。より大きな粒子がインパクタープレート１０４に衝撃を与え、流れが、粒子の残りをノズルプレート９２を通して次のインパクターステージへと運んでいく。
【００２２】
かくして、本発明のこの形態における第１のステージのインパクターは、固定式即ち非回転式のインパクタープレートを有し、引き続くステージの全ては、本発明の第１の形態で示されたように回転式インパクタープレートを有する。
【００２３】
再び、任意数のインパクターステージを利用することができ、各々は、図示のように静止プレートであり得る第１のステージとは異なり、ステージの全てでインパクタープレートを回転させるための個々の駆動モーター５０を持っている。
【００２４】
回転式インパクタープレートの各々は、図３に示されるようにフォイルカバーを持つことができ、図４に示された本発明の形態も同様である。
図示されたカスケードインパクターは、便利さ、コンパクトさ、作業の容易さのため垂直に積み重ねられたが、個々のモーター５０がインパクタープレートを駆動することができ、所望ならば、特許４，３２１，８２２号に示されるように並列に配置されたインパクターチャンバーを有するハウジングを用いてもよい。図示のように多数のベベルギア駆動を有する代わりに、個々の電動モーターを、インパクタープレートの各々を同様に駆動するため取り付けることもできる。
【００２５】
流れ通路は、インパクターノズルへと導く適切な通路を持つことにより、カスケード式インパクターアッセンブリ１０又は１０Ａを通して確立され、異なるステージで慣性的に分離可能な粒子が分類されるためインパクタープレート上に衝撃を与えるようにインパクタープレートがノズルプレートの直接下方にある。
【００２６】
粒子を特定の切断サイズ又は範囲で分類する能力が周知されている。
３７で示された粒子源はガスであり、該ガスと共に粒子を運ぶ。流れ体積は、真空ポンプ７０を制御することにより制御することができる。ガスは入口ハウジング３２又は９４から、各々の通路を通り、インパクターステージハウジング区分の各々を通り、最終的にフィルターを通って真空ポンプへと至る。インパクターチャンバーを形成するスカート部又はフランジ部２２、９５及び８３も、一つのインパクターステージから、インパクタープレートと整列された各ノズルプレートを介した次のステージへの粒子運搬ガスの流れのための通路を形成する。インパクタープレートは、インパクタープレート上のフォイルの表面に亘って粒子を収集するため回転される。フォイルは、図３に示されるようにインパクターアッセンブリの両方の形態で使用されるが、明瞭にするため図４には示されていない。
【００２７】
Ｏリング２６により提供されたシール部は、インパクターを通って流れる流体の漏れを防止するのに十分であるが、ハウジング区分は、所望されたときに比較的容易に分離されることを可能にする。インパクタープレートは、比較的小さく、例えば、直径にして７．６ｃｍ（３インチ）のオーダーにある。
【００２８】
本発明が好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く様々な形態への変更を詳細になし得ることを理解する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、図示の目的のため数個のインパクターステージのみを示すカスケード式インパクターの、図２のライン１−１に沿って取られた断面図である。
【図２】図２は、図１のライン２−２に概略沿って取られた図であり、部分的に破断されている。
【図３】図３は、一つのインパクターステージの拡大断面図であり、一部分が断面で破断された状態である。
【図４】図４は、修正された入口端部構成である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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