(57)【要約】フィードモード動作の間に注入されたフィード液体を通す開口を有した円錐状下部を有するシリンダー状ボールを具備した遠心分離機である。フィード液体はセントレートと固体に分離され、ボールの内面に沿って堆積する。ピストンアッセンブリーは、２部材のピストンシャフトでピストン始動部に結合された円錐状ピストンを具備している。フィードモードの間、ピストンシャフトは非結合され、そのピストンはフィード液体からの圧力で最上方位置に保持され、ピストン上のセントレートバルブはセントレート排出部にセントレートを流せるように開放する。固体排出モード動作で、ピストンシャフトは結合されており、ピストン始動部はピストンを軸方向下方に進め、セントレートバルブは閉じ、かつボールの円錐状下部内の開口を通じてボールから堆積した固体が押し込まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードモード動作の間、液体がそこを通して注入される開口を備えた円錐状下部を有するシリンダー状ボールであって、そのボールはフィードモードの間、高速で回転しフィード液体をセントレートと固体に分離するよう動作し、その固体はボールの内面に沿って堆積し、そして、
ピストンアッセンブリーはピストン始動部に接続された円錐状ピストンを具備し、ピストンはその内面との強固なフィッテイング関係でボール内に配置され、固体排出モード動作にてピストン始動部は、ピストンをボール内軸方向下方に進めボールの円錐状下端の開口を通してボールから堆積した固体を排出するようにした構成の遠心分離機。
【請求項２】
ピストンはフィードモード動作で開位置に、固体排出モードで閉位置になるセントレートバルブを具備し、そのセントレートバルブは開位置でセントレートをボールから通路、分離機のセントレート排出部に流れさせるよう作用し、そのセントレートバルブは開位置でボールから通路、セントレート排出部への堆積した固体の通過を阻止するように作用する請求項１記載の遠心分離機。
【請求項３】
セントレートバルブはピストンの概ね中央に位置する環状部材である請求項２記載の遠心分離機。
【請求項４】
ピストンは閉位置におけるセントレートバルブをバイアスするよう構成し、ボールはピストンがフィードモード動作の間の位置に抗するハブを具備し、かつハブとピストンはピストンがハブに抗して位置したときにセントレートバルブを開位置にするような作用構成とした請求項２記載の遠心分離機。
【請求項５】
ピストンは閉位置におけるセントレートバルブをバイアスするように作用する１ないしそれ以上のスプリングを具備する請求項４記載の遠心分離機。
【請求項６】
ハブは１ないしそれ以上の下方延長ピンを具備し、ピストンは１ないしそれ以上の開口を有し、その開口を通してピンがセントレートバルブのピン接触部分に延びるようにし、ピストンがハブに抗して位置したときにバルブは開を維持するようにした請求項４記載の遠心分離機。
【請求項７】
ピストンとピストン始動部間の結合は、ピストンがフィードモード動作におけるフィード液体からの水圧でボール内の上方位置に保持されるように作用する請求項１記載の遠心分離機。
【請求項８】
ピストンから上方に延びかつ中空上方部を有する下方ピストンシャフトと、
下方ピストンシャフトに関して第１の位置と第２の位置を有した中空上方ピストンシャフトであって、第１の位置は上方ピストンシャフトが下方ピストンシャフトの中空部から去った非結合位置であり、第２の位置は上方ピストンシャフトが下方ピストンシャフトの中空部内に挿入され、かつ機械的にリンクした結合位置で、上方ピストンシャフトはフレキシブルで下方に延びたフィンガーの複数を有し、下方ピストンシャフトに関し上方ピストンシャフトがスライドできるような非緊張位置であり、
カップリングロックドローバーは上方ピストンシャフト内に配置され、そのカップリングロックドローバーがその下部に構成されており、それはカップリングロックドローバーが上方ピストンに関して上方に進められている際に、上方および下方ピストンシャフトを共にロックするため下方ピストンシャフトの内壁に対して外方向に上方ピストンシャフトのフィンガーを進めるためであり、
上方および下方ピストンシャフトが互いに機械的にリンクし、上方ピストンシャフトに関してカップリングロックドローバー上に選択的に上向きの力を供給するよう作用する上方ピストンシャフトの上方でのメカニズム、としたピストンとピストン始動部間のカップリングからなる請求項１記載の遠心分離機。
【請求項９】
力の供給メカニズムは、カップリングロックドローバーが延びるカップリングロックシリンダーにて構成され、カップリングロックドローバーに上方の力を与える始動力に応答して作用する始動ピストンを具備したカップリングロックシリンダーである請求項８記載の遠心分離機。
【請求項１０】
始動力は水圧である請求項９記載の遠心分離機。
【請求項１１】
始動力は空気圧である請求項９記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一般的な遠心分離機に関するもので、特に分離の間堆積する固体の自動排出を可能にするものである。
【０００２】
各種タイプの遠心分離機は、異質の混合物を特有の重力を基に構成要素ごとに分離することが知られている。フィード物質またはフィード液体として用いる異質の混合物は、分離機の回転しているボール内に注がれる。ボールは高速で回転し、沈殿により液体から分離するため特有の重力を有する混合物の粒子を引き出す。結果として、濃固体ケーキがボールの表面に対し硬く圧縮され、液体の浄化と、セントレートが固体ケーキから内部に放射状に形成される。ボールは高速で回転し、その回転はセントレートから固体を分離する重力よりも20,000倍以上の充分な生成力である。
【０００３】
固体はボールの壁に沿って堆積し、セントレートは排出される。固体の所望量が堆積されたことが確認されると、分離機は排出モードにおかれ、その中に堆積した固体は分離機から除去される。特殊な態様にあっては内部スクレパーが装備され、分離機のボール壁から固体を剥がすようにしてある。
【０００４】
従来の分離機は、特殊な種類の物質に使用する際に欠点が生じる。例えば、多くの分離機は粘着性の残留固体の完全な排出の可能性がなく、不十分な結果になっている。このことは特に薬剤調整において遭遇するような高価素材に対して解決できない。加えて、多くの分離機はボールの回転速度でフィード液体が加速するときに、非常に高いせん断力がフィード物質にかかり、影響を受けない細胞を含む生物学的な物質のような敏感な物質のダメージがある。
【０００５】
ここに述べたタイプの遠心分離動作の間に生じるせん断力に影響したり、また粘着性の堆積固体である物質に効果的に使用できる遠心分離機が望まれていた。
【０００６】
発明の概要
この発明による遠心分離機は、粘着性の固体に良好に実施でき、またフィード液体の低せん断加速を開示し、さらに薬剤、生物学的物質のような感応性物質のために特に有効な分離機の生産について開示する。
【０００７】
分離機は、開口の有る円錐短部を有するシリンダー状ボールを具備し、フィードモード動作の間、前記開口を通じてフィード液体が注入される。ボールが高速で回転するときに、注入された液体は当初ボールの円錐状下端のスロープに到る。回転加速力は、液体の動きが放射状に外方向を維持するよう徐々に加わる。フィード液体は、セントレートと固体に最大に分離され、その固体はボールの内面に沿って堆積する。
【０００８】
分離機は、ピストン始動部に結合した円推ピストンを含むピストンアッセンブリーを具備しており、ピストンがその内面との強固なフィッッテイング関係でボール内に配置されている。個体排出モード動作にあって、ピストン始動部はピストンを軸の下方に進め、ボールの円錐状下端内の開口を通じてボールから堆積した固体を出させる。
【０００９】
開示された分離機において、ピストンは上端位置に保持されるが、それはフィード液体からの水圧によるフィードモード動作の間である。ピストンはセントレートバルブを具備しており、それはフィードモード動作の間は開いており、ボールからセントレート排出ポートの通路に導きセントレートを流出させる。ピストンが固体排出モードの間下方に押されれると、セントレートバルブは自動的に閉じセントレート通路内への堆積固体の通過を阻止する。
【００１０】
ここに開示された分離機は、結合位置と非結合位置を有する二つの部材のピストンシャフトを具備している。ピストンシャフトが非結合時に、ピストンは上方に力を受けること、またボールと回転することが可能になる。ピストンシャフトが結合時に、ピストンはピストン始動部にて軸方向に押され、かつ引っ張られ固体排出モード動作を容易にする。
【００１１】
この発明の他の側面、特徴そして優位性は、引き続く詳細な説明により明らかになるであろう。
【００１２】
図１は垂直断面における遠心分離機を示し、同様に水平断面を示すために中央部を引き出している。遠心分離機は、分離機ハウジングの中央域11内にマウントされたシリンダー状のセパレートボール10を具備している。セパレートボール10は、好ましくはシリンダータイプのボールであって、相対的に小さい直径D、長さLを有し、そのL/D比は略５/１又はそれ以上である。分離機は、ピストンシャフト14に接続したピストン12で成るピストンアッセンブリーを具備する。ピストン12は、円錐形であってボール10の円錐状フィードコーン17の形状にマッチしている。フィードコーン17は分離機の動作がフィードモードの間、供給液体の回転加速機として機能する。
【００１３】
可変速駆動モータ16は、球状にマウントした軸受けの駆動プーリ18に駆動ベルト17にて結合されており、スピンドルアッセンブリー20は分離器のハウジング13の上端のカラー状延長部21に位置している。駆動モータ16は、フィード液体を分離するために設定した速度でセパレートボール10を回転するように調整可能に動作する。
【００１４】
ピストンシャフトカップリングシリンダー22は、ピストン始動部のクロスヘッド24内にマウントされ、そのピストン始動部は夫々のピストン始動シリンダー28内にマウントされた二つのピストン始動プランジャー26を具備する。個々のピストン始動プランジャー26は、ピストン始動ポート29に導入された圧縮空気または水圧液体に応じてセパレートボール10内でピストン12が上下動するためのクロスヘッド24を介してピストンシャフト14に結合されている。詳細を以下に説明したように、ピストンシャフト14は動作モードにより選択的に結合又は非結合される二つの部材を具備しており、ピストン12は部材が非結合の際にはボールと共に回転することができ、かつ部材が結合した際にはボール10内で軸方向に移動できる。
【００１５】
図１はまたセントレートケース30、セントレート出口部32、そしてセントレートバルブ34を示しており、これらの総ては後に詳細を述べるように動作の間遠心分離機からのセントレートまたは浄化された液体の除去に関与している。ソリッドバルブ38が、分離機ハウジング13の下部領域内で内面フランジ41の下にマウントされている。ソリッドバルブ38は、フィード液体部42と連通するフィード液体通路40と共に組み入れられており、残留液体ドレイン部46に連通する残留液体通路44も同様に組み入れられる。ソリッドバルブシール48はフランジ41の下面上に配置されている。ソリッドバルブ38は閉位置が示されているが、分離機の動作でフィードモードの間はこれを維持する。ソリッドバルブ38は、開位置に軸49に沿って回転することができ、それは固体の排出モード動作の間に積もった固体が分離機の下端を通して排出されるようなときである。
【００１６】
図２は、分離機の上方をより詳細に示している。二部材のピストン14は、カップリング部52を有した上方ピストンシャフト50と、下方ピストンシャフト54を具備している。上方および下方ピストンシャフト50、54相互の係合手段は後に説明する。図２はピストンシール56を示しており、ピストン12とボール13の内面間に介在する。シール56は、O−リングリップシールと呼ばれるタイプであり、テフロン（登録商標）含有エラストマー材にて形成されている。類似構造のセントレートシール57は、セントレートバルブ34が閉となった際に、セントレートバルブ34とピストン12の上方部との間に介在してシールする。
【００１７】
図２において、セントレートバルブ34の開位置が示されており、それはピストン12の上方部において開口62を通してハブ60から延びたピン58の下方押圧作用によるものである。この開位置におけるセントレートバルブ34で、セントレートは小溝64を通して流れる。セントレートバルブ34は、ピストン12がハブ60に対して最上部であるときにのみ開放となる。ピストンが押されるにつれてピストン始動部によりピン58から下方に離れ、スプリング66はセンレートバルブを僅か上方に促し閉位置にし、それは固体排出プロセスの間維持される。
【００１８】
図３は、動作の供給モードの間の分離器の作用を示しており、それはボール10とピストン12が高速回転している状態である。ソリッドベアリング供給液体は、円錐状フィードコーン17の内面上の通路68内に流れる。ボール10の高速回転により生じた分離力の基に、フィード液体は堆積ソリッド70と固体のないセントレート72とに分離される。セントレート72からの水圧は、ボールのハブ60に対して上方にピストン12を保持し、セントレートバルブ34の開位置を維持する。セントレート72の内表面で、セントレートバルブ34の溝64を通して流れ、かつセントレート排出開口74にボールを出るまでの排出通路に沿って上方に続いている。
【００１９】
図４は固体排出モードでの分離機の作用を示したものである。図４はピストン12の二つの分離部を示すために縦に分割してある。左側では、ピストン12は下方向移動の途中であり、右側ではピストン12は円錐のフィードコーン17の内面に抗してピストンの円錐の外表面が静止し、排出工程が終了する最下点になっている。
セントレートバルブ34は、スプリング66の上方反発力の基に閉になっているのが見られる。ピストン12が下方に移動するにつれて堆積された固体70は、ボール10の底で開口76に圧縮される。ピストン12の円錐状外表面と円推供給コーン17の内表面は精密にフィットするよう加工されており、そうすることで、この二つの面の狭窄作用で固体70をより効果的に移動できる。排出工程の後に残るいくらかの固体は、ピストンがピストン始動部により上方位置に戻った後の清浄工程で除かれる。
【００２０】
図５および図６は、ピストン12とクロスヘッド24間の機械的結合の構成と作用を示している。上方ピストンシャフト50はクロスヘッド24の下側から延びており、ピストン始動部の作用に応答して移動する。図５は、下方ピストンシャフト54の上方中空部78が除かれる位置での上方ピストンシャフトの非結合位置を示している。中空部78は僅かに広いチャンバー79を具備していることが観察されるが、役割については後に説明する。上方ピストンシャフト50はその全長に沿って中空であり、かつカップリングロックドローバー80がその中に配置されている。上方ピストンシャフト50はその下端に複数のフレキシブルフィンガー81を具備しており、その役割は後に説明する。
【００２１】
上方端において、カップリングロックドローバー80は、カップリングロックシリンダー22内に位置したカップリングロックピストン82に、水平ピン84のようなもので機械的に結合している。カップリングロックピストン82は、スプリング83で下方向に押圧されている。その下端86で、カップリングロックドローバー80はフレア形状を有し、それは後述するように上方および下方ピストンシャフト50，54共にロック用にするためである。
【００２２】
図５に示すように、ピストンシャフトが非結合位置のときにピストン12はピストン始動部で生じた以外の力に応じて可動できる。特に、ピストン12は水圧により上方に保持され、かつ供給モード動作の間はボール10で回転する。注目すべきは、供給モード動作の初期の充分な水圧が現れる前ではピストンは実質的に最上方位置に保持される。それはボール10（図３）のシール56と内壁間の摩擦によるものである。水圧が加わるとピストンは上方に押されるが、それはセントレートバルブ34を開にするのに充分なものである。
【００２３】
図６は、結合位置における上方ピストンシャフトを示しており、それは下方ピストンシャフト54の上方中空部78（図５）内に嵌め込まれている。この嵌め込みは一般的に固体排出動作モードの前になされ、ピストン12がボール10内の上端に位置した際で、ピストン始動部が上方ピストンシャフト50を下方ピストンシャフト54内に下げる間である。水圧又は空気圧88がカップリングロックピストン82を上方に進めるために供給され、そして順次ピストンシャフト50についてはカップリングロックドローバー80を上方に進める。カップリングロックドローバー80のフランジ状下部86は、フィンガー81に抗して押圧し、チャンバー79の壁に対してそれらを進め、上下のピストンシャフト50、54共にロックする。
この結合された上体において、ピストン始動部で生じた軸上の力は、ピストン12に軸方向移動をもたらす。結合された状態は固体排出モードの動作を通して持続され、そしてピストン12は堆積した固体排出のために下方に移動する。個体の排出が終わったときにピストン12は、その上端位置に引き寄せられ、上方ピストンシャフト50は下方ピストンシャフト54と非結合になって、フィードモード動作の次のサイクルの準備をなす。上記のように、ピストン12はこの位置に留まるが、それはシール56とボール10（図３）の内壁間の摩擦によるものである。
【００２４】
これらの技術分野において明らかなように、ここに開示した方法、装置の変形、応用は、開示された発明の概念を逸脱することなく達成でき、また発明は添付の特許請求の範囲の意図および総ての範囲を除いて制限されて理解されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明による円錐ピストン固体開放遠心分離機の断面図
【図２】図１の遠心分離機の上部の詳細断面図
【図３】フィードモードでの動作を示す図１の遠心分離機の部分断面図
【図４】固体排出モードにおける動作を示す図１の遠心分離機の断面図
【図５】図１の遠心分離機の上部の詳細断面図であり、ピストンシャフトはボールの回転を可能とする非結合状態である。
【図６】図１の遠心分離機の上部の詳細断面図であり、ピストンシャフトはボール内で軸方向にピストンを動かすよう結合された状態である。
【符号の説明】
【００２６】
10：ボール
12：ピストン
14：ピストンシャフト
34：セントレートバルブ
50：上方ピストンシャフト
54：下方ピストンシャフト
60：ハブ
62：開口
78：中空部
81：フィンガー
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月18日(2006.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードモード動作の間液体がそこを通して注入される開口を備えた円錐状下部を有するシリンダー状ボールであって、そのボールはフィードモードの間高速で回転しフィード液体をセントレートと固体に分離すよう動作し、その固体はボールの内面に沿って堆積し、そして、  ピストンアッセンブリーはピストン始動部に接続された円錐状ピストンを具備し、ピストンはその内面との強固なフィッテイング関係でボール内に配置され、固体排出モード動作にてピストン始動部は、ピストンをボール内軸方向下方に進めボールの円錐状下端の開口を通してボールから堆積した固体を排出するようにした構成の遠心分離機。
【請求項２】
ピストンはフィードモード動作で開位置に、固体排出モードで閉位置になるセントレートバルブを具備し、そのセントレートバルブは開位置でセントレートをボールから通路、分離機のセントレート排出部に流れさせるよう作用し、そのセントレートバルブは開位置でボールから通路、セントレート排出部への堆積した固体の通過を阻止するように作用する請求項１記載の遠心分離機。
【請求項３】
セントレートバルブはピストンの概ね中央に位置する環状部材である請求項２または１２記載の遠心分離機。
【請求項４】
ピストンは閉位置におけるセントレートバルブをバイアスするよう構成し、ボールはピストンがフィードモード動作の間の位置に抗するハブを具備し、かつハブとピストンはピストンがハブに抗して位置したときにセントレートバルブを開位置にするような作用構成とした請求項２または１２記載の遠心分離機。
【請求項５】
ピストンは閉位置におけるセントレートバルブをバイアスするように作用する１ないしそれ以上のスプリングを具備する請求項４または１４記載の遠心分離機。
【請求項６】
ハブは１ないしそれ以上の下方延長ピンを具備し、ピストンは１ないしそれ以上の開口を有し、その開口を通してピンがセントレートバルブのピン接触部分に延びるようにし、ピストンがハブに抗して位置したときにバルブは開を維持するようにした請求項４または１４記載の遠心分離機。
【請求項７】
ピストンとピストン始動部間の結合は、ピストンがフィードモード動作におけるフィード液体からの水圧でボール内の上方位置に保持されるように作用する請求項１または１２記載の遠心分離機。
【請求項８】
ピストンから上方に延びかつ中空上方部を有する下方ピストンシャフトと、
下方ピストンシャフトに関して第1の位置と第２の位置有した中空上方ピストンシャフトであって、第1の位置は上方ピストンシャフトが下方ピストンシャフトの中空部から去った非結合位置であり、第2の位置は上方ピストンシャフトが下方ピストンシャフトの中空部内に挿入され、かつ機械的にリンクした結合位置で、上方ピストンシャフトはフレキシブルで下方に延びたフィンガーの複数を有し、下方ピストンシャフトに関し上方ピストンシャフトがスライドできるような非緊張位置であり、
カップリングロックドローバーは上方ピストンシャフト内に配置され、そのカップリングロックドローバーがその下部に構成されており、それはカップリングロックドローバーが上方ピストンに関して上方に進められている際に、上方および下方ピストンシャフトを共にロックするため下方ピストンシャフトの内壁に対して外方向に上方ピストンシャフトのフィンガーを進めるためであり、
上方および下方ピストンシャフトが互いに機械的にリンクし、上方ピストンシャフトに関してカップリングロックドローバー上に選択的に上向きの力を供給するよう作用する上方ピストンシャフトの上方でのメカニズム、としたピストンとピストン始動部間のカップリングからなる請求項１または１２記載の遠心分離機。
【請求項９】
力の供給メカニズムは、カップリングロックドローバーが延びるカップリングロックシリンダーにて構成され、カップリングロックドローバーに上方の力を与える始動力に応答して作用する始動ピストンを具備したカップリングロックシリンダーである請求項８記載の遠心分離機。
【請求項１０】
始動力は水圧である請求項９記載の遠心分離機。
【請求項１１】
始動力は空気圧である請求項９記載の遠心分離機。
【請求項１２】
フィードモード動作の間液体がそこを通して注入される開口を備えた円錐状下部を有するシリンダー状ボールであって、そのボールはフィードモードの間高速で回転しフィード液体をセントレートと固体に分離すよう動作し、その固体はボールの内面に沿って堆積し、そして
ピストンアッセンブリーはピストン始動部に接続された円錐状ピストンを具備し、ピストンはその内面との強固なフィッテイング関係でボール内に配置され、固体排出モード動作にてピストン始動部は、ピストンをボール内軸方向下方に進めボールの円錐状下端の開口を通してボールから堆積した固体を排出し、ピストンはフィードモード動作で開位置となり固体排出モードで閉位置となるセントレートバルブを具備し、そのセントレートバルブは開位置でボールからのセントレートを分離機のセントレート排出部通路に流出させるように作用し、またセントレートバルブが閉位置でボールからセントレート排出部通路への堆積した固体の通路をブロックするよう作用するようにした構成の遠心分離機。
【請求項１３】
フィードモード動作の間液体がそこを通して注入される開口を備えた円錐状下部を有するシリンダー状ボールであって、そのボールはフィードモードの間高速で回転しフィード液体をセントレートと固体に分離すよう動作し、その固体はボールの内面に沿って堆積し、そして
ピストンアッセンブリーはピストン始動部に接続された円錐状ピストンを具備し、ピストンはその内面との強固なフィッテイング関係でボール内に配置され、固体排出モード動作にてピストン始動部は、ピストンをボール内軸方向下方に進めボールの円錐状下端の開口を通してボールから堆積した固体を排出し、ピストンはフィードモード動作で開位置となり固体排出モードで閉位置となるセントレートバルブを具備し、そのセントレートバルブは開位置でボールからのセントレートを分離機のセントレート排出部通路に流出させるように作用し、またセントレートバルブが閉位置でボールからセントレート排出部通路への堆積した固体の通路をブロックするように作用し、セントレートバルブは環状部材でありピストンの概ね中央部分に位置した構成の遠心分離機。
【請求項１４】
フィードモード動作の間液体がそこを通して注入される開口を備えた円錐状下部を有するシリンダー状ボールであって、そのボールはフィードモードの間高速で回転しフィード液体をセントレートと固体に分離すよう動作し、その固体はボールの内面に沿って堆積し、そして
ピストンアッセンブリーはピストン始動部に接続された円錐状ピストンを具備し、ピストンはその内面との強固なフィッテイング関係でボール内に配置され、固体排出モード動作にてピストン始動部は、ピストンをボール内軸方向下方に進めボールの円錐状下端の開口を通してボールから堆積した固体を排出し、ピストンはフィードモード動作で開位置となり固体排出モードで閉位置となるセントレートバルブを具備し、そのセントレートバルブは開位置でボールからのセントレートを分離機のセントレート排出部通路に流出させるように作用し、セントレートバルブが閉位置でボールからセントレート排出部通路への堆積した固体の通路をブロックするよう作用し、かつピストンは閉位置においてセントレートバルブをバイアスするように構成され、ボールはピストンがフィードモード動作の間の位置に対向するハブを具備し、かつハブとピストンはハブがピストンに対向位置した際にセントレートバルブが開位置に進められるように共働するようにした構成の遠心分離機。
【国際調査報告】
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2008534241.tif 000010