(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要旋回発生部であって、
開放端を有する外部構造として形成された、上記主要旋回発生部の外部構造、及び、
上記主要旋回発生部の上記外部構造内に取り付けられた旋回流生成用装置の主要旋回発生チャンバーに移動させるための流体分配チャンバーに外部から流体を移動させるためのポートとして機能するための、上記主要旋回発生部の上記外部構造の側面における少なくとも１つの開口部、又は上記主要旋回発生部の上記外部構造の側面から伸長している少なくとも１つのチューブ、として形成された主要流体注入口から受け取った分配流体のための内部流体分配チャンバー、を含み、
上記旋回流生成用装置は、上記主要旋回発生部の上記外部構造内部に、全体的に又は部分的に配置された軸構造体として形成されており、当該軸構造体の内部は、円筒形の主要旋回発生チャンバー、及び当該主要旋回発生チャンバーに流体を移動させるための少なくとも１つの側面透過性開口部、として形成されており、当該側面透過性開口部のエッジ面は、凸面ｃとして形成されており、上記凸面ｃは、上記側面透過性開口部から伸長すると上記凸面ｃと上記側面透過性開口部の放出軸ａとの間の角度が連続的に増加するように形成され、上記側面透過性開口部の放出軸ａと上記凸面ｃの始まる部分との間の角度が、上記側面透過性開口部の放出軸ａと上記側面透過性開口部の放出軸ａの周囲の他の表面との間の角度より小さく、且つ、上記凸面ｃは、上記側面透過性開口部の上記放出軸ａ周囲の他の表面と比較して、最も近い表面であり、上記側面透過性開口部と、当該側面透過性開口部と並んだ上記エッジ面の上記凸面ｃとの配置は、コアンダプロフィールに従っており、上記側面透過性開口部を通って圧縮された上記流体は、流線ｂとして示された、上記凸面ｃに接して流れるように曲げられ、コアンダ効果を引き起こし、当該コアンダ効果によって、上記主要旋回発生チャンバー中の上記流体は、流線Ａに沿って流れるように誘導され、当該流体は、層流の旋回流が主要旋回発生チャンバーで形成されるように、湾曲した上記凸面ｃの平面上で、層流状態で流れ、
上記主要旋回発生部の外部構造の一方の開放端は、上記流体を上記主要流体注入口の注入口だけを通るように導くために、閉鎖のための閉鎖プレートとして形成される、主要旋回発生部と；
旋回加速部であって、
開放端を有する外部構造として形成された旋回加速部の外部構造、及び、
旋回流加速用装置の旋回加速チャンバーに移動させるための流体分配チャンバーに外部から流体を移動させるためのポートとして機能するための、上記旋回加速部の上記外部構造の側面における少なくとも１つの開口部、又は上記旋回加速部の上記外部構造の側面から伸長している少なくとも１つのチューブ、として形成された流体注入口から受け取った分配流体のための内部流体分配チャンバー、を含み、
上記旋回流加速用装置は、上記流体分配チャンバーから流体を受け取るための内部円錐形旋回加速チャンバーを有する上記旋回加速部の上記外部構造内部に、全体的に又は部分的に配置された軸構造体として形成され、且つ、上記旋回流加速用装置の側面上に、少なくとも１つの側面透過性開口部が、上記流体分配チャンバーから上記旋回加速チャンバーに流れる流体のための注入口として機能するために備えられており、
上記側面透過性開口部のエッジ面は、凸面ｃ´として形成されており、上記凸面ｃ´は、上記側面透過性開口部から伸長すると上記凸面ｃ´と上記側面透過性開口部の放出軸ａ´との間の角度が連続的に増加するように形成され、上記側面透過性開口部の放出軸ａ´と上記凸面ｃ´の始まる部分との間の角度が、上記側面透過性開口部の放出軸ａ´と上記側面透過性開口部の放出軸ａ´の周囲の他の表面との間の角度より小さく、且つ、上記凸面ｃ´は、上記側面透過性開口部の放出軸ａ´周囲の他の表面と比較して、最も近い表面であり、上記側面透過性開口部と上記凸面ｃ´との配置は、コアンダプロフィールに従っており、上記側面透過性開口部を通って圧縮された上記流体は、流線ｂ´として示された、上記凸面ｃ´に接して流れるように曲げられ、コアンダ効果を引き起こし、上記主要旋回発生部から移動した上記旋回加速チャンバー中の上記流体は、当該コアンダ効果によって、流線Ａ´に沿って流れるように誘導され、当該流体は、層流の旋回流が上記旋回加速チャンバーで形成されるように、上記凸面ｃ´の平面上で、層流状態で流れ、上記旋回流加速用装置の伝搬基部の上流開放端の直径は、上記旋回流加速用装置の伝搬基部の下流開放端の直径よりも大きく、上記流体の加速は、上記流体が流体分離部に移動する前に、上記直径が上記旋回流加速用装置の円錐形基部の傾斜に沿って短くなるにつれて上昇する、旋回加速部と；
流体分離部であって、
開放端を有する外部構造として形成された上記流体分離部の外部構造、及び、
重い相の流体を移動させるためのポートとして機能するための、上記流体分離部の上記外部構造の側面における少なくとも１つの開口部、又は、上記流体分離部の上記外部構造の側面から伸長している少なくとも１つのチューブ、として形成された側面排出口を介した移動のために上記流体の重い相を収集するための内部空間、を含み、流体移動チューブが、上記流体分離部の上記外部構造内部の中心の軸に沿って取り付けられており、
上記流体移動チューブは、軽い相の流体の排出口として機能するための内部円筒形空洞を有する円筒形チューブとして形成され、上記流体移動チューブの直径は、上記旋回加速部の排出口開放端の中心に形成された円形の開口部よりも小さく、上記流体移動チューブと上記旋回加速部の排出口開放端の上記円形の開口部との間の空間は、環形空間を与え、当該環形空間は、重い相の流体を分離し、上記流体の重い相を収集するための内部空間に上記流体を移動させるための流体分離用空間として機能し、
上記流体分離部の上記外部構造の一方の開放端は、流体移動チューブを取り付けるためのエッジとして機能するための外部取り付けフランジとして形成される、流体分離部と、
を備えている、多段階軸流サイクロンセパレータ。
【請求項２】
上記主要旋回発生チャンバーは、旋回流が移動する前に、主要旋回発生チャンバーにおいて、十分な量及び十分な速度の旋回流の形成を促進するためのスロートを有する、請求項１に記載の多段階軸流サイクロンセパレータ。
【請求項３】
上流開放端から軸に沿って流体を引き寄せる上記主要流体注入口は、上記流体が上記流体分配チャンバー中で流れ、上記側面透過性開口部を介して上記主要旋回発生チャンバーに流れることを可能にするための、上流開放端において上記旋回流生成用装置の開放端だけを閉鎖し、且つ上記旋回流生成用装置周囲の空間を開放するための閉鎖プレートを含む、請求項１又は２に記載の多段階軸流サイクロンセパレータ。
【請求項４】
流体分離部、及び／又は、流体分離部に続いて接続された上記旋回流を加速するための円筒形拡張部分、に続いて接続された、上記旋回流を加速するための円錐形拡張部分の少なくとも１つのセットが、上記流体分離部に結合している、請求項１〜３の何れか１項に記載の多段階軸流サイクロンセパレータ。
【請求項５】
上記流体分離部の流体移動チューブが発散形である、請求項１〜３の何れか１項に記載の多段階軸流サイクロンセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多段階軸流サイクロンセパレータに関連する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、従来のサイクロンセパレータによっては効果的に実行されない、連続相及び不連続相の両方における、流体分配の異種混合物を分離するために使用される多段階軸流サイクロンセパレータである高パフォーマンスサイクロンセパレータに関連する。
【０００３】
広範に利用されるサイクロンセパレータは、他の流体分離方法と比較して低いコストで製造され得るにもかかわらず、特に、従来のサイクロンセパレータによっては効果的には分離できない、例えば、ミルク及びラテックスなどの連続相の流体の異種混合物と共に使用した場合、低い分離効率という限界がある。従来のサイクロンセパレータの不利な点は、単一のプロセスとして機能する点である。すなわち、円筒形のチャンバーの内壁に接するように流体を注入する、旋回流を生成するための動力の源がたった１つしかない。また、従って、生成された旋回流は、自由渦、すなわち、その中心に向かって旋回する旋回流であり、当該旋回流は、遠心力が加えられた場合の流体の分散とは反対方向の中心近くにおいてより大きく加速させる遠心力を生成する。分離は、この部分では発生しないが、旋回流が円錐の端に達し、反対方向の旋回が力渦（force vortex）として発生する位置では発生する。重い相は、下側の流れを介して分離され、軽い相は、上側の流れを介して分離される。プロセスは、旋回速度及び滞留時間を上昇するための複数のサイクロンをさらに結合することによって分離効率を上昇させる見込みなく終わる。いくつかのサイクロンが結合したときに、従来のサイクロンの正接注入口（tangential inlet）を介して流体を注入することにより、旋回流を生成することと同様に、前のサイクロンの上側排出口から次のサイクロンの正接注入口（tangential inlet）への流れに関し、先立つ旋回流が、次のサイクロンの円筒形の壁に正接する流れ（tangential flow）によって破壊されてしまうことに起因して、先立つ渦は、維持されず、全てのプロセスを再開する必要がある。
【０００４】
米国特許番号ＵＳ４２８９６１１Ａには、空気中のダストをフィルタリングするための多段階サイクロンセパレータの発明が開示されている。ダストフィルターは、縦方向に互いに結合した２つの円筒形チューブの形状を有しており、螺旋状のブレードが、両方の円筒形チューブに取り付けられており、同軸の第２の円筒形チューブが、第１の円筒形チューブの排出口末端に挿入されており、第２の円筒形チューブは、両方のチューブの間に隙間を与えるために、第１のチューブよりもある程度小さく、第２の円筒形チューブの排出口末端に挿入された円筒形チューブは、これらの間で隙間を与えるために、第２の円筒形チューブよりもある程度小さく、空気は、旋回流を発生するために、螺旋状のブレードと、第１の円筒形チューブの注入口とを介して導入される。旋回流は、大きな直径を有するダストを第１の円筒形チューブの内壁に向かって動かす遠心力を生み出し、当該ダストは分離される。より小さな直径を有するダストを伴った空気は、旋回流を加速させるより小さい角度及びより小さい断面を有する螺旋状のブレードを介して、第２の円筒形チューブに流れる。細かいダストは、第２の円筒形チューブの壁に向かって、遠心力によって動かされる。
【０００５】
上記特許に係る多段階サイクロンセパレータは、各段階における螺旋状のブレードを用いた旋回流の加速が、新たな渦を生成するが、当該旋回流が、実際に先立つ渦を加速させないという不利な点を有している。次の段階における螺旋状のブレードは、先立つ渦からの遠心力が加えられたときに密度によって分離された流体分布パターンを破壊し、新たな旋回流を生成する。従って、この発明に係る多段階サイクロンセパレータにおける段階の数が増加しても、追加されたサイクロン段階からの旋回速度の加速による、層分配における流体分離を促進せずに、低い速度の旋回流から高い速度の旋回流までの、不連続の断続的な旋回流を生成するだけである。当該発明に係る上記多段階サイクロンセパレータは、旋回加速の上昇を引き起こすことができず、また、意図するように分離効率を上昇させるためにサイクロンの段階を増加することによってシステムの滞在時間を、意図するように増加させることができない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータを示す。
【図２】図２は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの流体分離部に続いて接続した旋回流加速用円錐形拡張部分を示す。
【図３】図３は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの流体分離部に続いて接続された旋回流加速用円筒形拡張部分を示す。
【図４】図４は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの流体分離部の発散タイプを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
〔発明の概要〕
本発明に係る多段階サイクロンセパレータは、内部空洞と、伝搬基部の内部空洞に外部から流体を誘導するための側面透過性開口部と、を有する円筒形伝搬基部である旋回流生成用装置を備えている。当該透過性開口部は、伝搬基部の内壁の周囲に向かって湾曲した凸曲面のエッジを含み、凸状エッジ面の始まる部分は、透過性開口部の放出軸（emerging axis）に対して最小の角度を有している必要があり、且つ、凸状エッジ面は、透過性開口部の放出軸周囲の他の表面と比較して、最も近い表面である必要がある。上記の側面透過性開口部とエッジ面との配置は、コアンダプロフィール（Coanda profile）の原理に従っている。圧力を有する流体が側面透過性開口部を通って圧縮されるときに、当該流体は、エッジの湾曲した表面に接して流れるように曲げられる。すなわち、コアンダ効果の現象である。コアンダ効果を用いて、内部空洞（以下では、“旋回発生チャンバー”と称する）中の流体は、当該空洞の内壁周囲に取り付けられたエッジの凸面に沿って流れるように引き寄せられる。
【０００８】
旋回発生チャンバーは、旋回発生チャンバー中の層流の旋回流として、表面に平面上で接して流れるように流体を誘導するために、旋回流を下流に移動させる前に旋回発生チャンバー中で旋回流の生成をある程度促進するある程度のスロートを有し、当該旋回流は、力渦（force vortex）であり、すなわち、接線速度（tangential velocity）は、その周囲で最も大きく、遠心加速度の勾配の外形は、その周囲、すなわち、エッジの凸面で最も高く、旋回発生チャンバーの中心に向かって徐々に低くなる。これは、遠心力が加えられたときの流体の分配と同様であり、より高い密度を有する流体は、外側の周囲に動かされ、一方、より低い密度を有する流体は、内側の周囲に流れる。旋回流を生成するためのこの装置の詳細は、タイ国特許第４１１７３号に従う。旋回流を生成するための当該装置は、旋回流を生成するための装置の伝搬基部の透過性開口部に流体を分配するための空間を設けるように、サイクロンセパレータの円筒形チューブと当該装置の円筒形基部との間にある程度与えられた隙間と共に、サイクロンセパレータの円筒形チューブに挿入される。注入口は、サイクロンセパレータの円筒形チューブの側面上に形成されるか、又は、注入口は、サイクロンセパレータの円筒形チューブの上流開放端に、軸に沿って設置される。上記のものは、主要旋回発生部である。
【０００９】
主要旋回発生部の次に、主要旋回発生部に同軸上に結合した円筒形チューブを備えている旋回加速部について記載する。当該円筒形チューブは、内部空洞を有する円錐形伝搬基部として形成された旋回流加速用装置と共に挿入され、旋回流加速用装置の透過性開口部に流体を分配させるための空間を設けるように、円筒形チューブと旋回流加速用装置の円錐形伝搬基部との間に、ある程度の隙間が与えられ、また、流体注入口が、円筒形チューブの側面上に形成される。旋回流加速用装置は、内部空洞を有する円錐形伝搬基部として形成され、円筒形伝搬基部の上流開放端は、伝搬基部の下流開放端の直径よりも大きい直径を有し、透過性開口部が、伝搬基部の側面に形成され、透過性開口部は、伝搬基部の内壁の周囲に向かって湾曲した凸面エッジを含み、凸状エッジ面の始まる部分は、透過性開口部の放出軸に対して最小の角度を有する必要があり、且つ、凸状エッジ面は、透過性開口部の放出軸周囲の他の表面と比較して、最も近い表面である必要がある。
【００１０】
側面透過性開口部とエッジの凸面との配置は、コアンダプロフィールの構成に従っており、結果として、コアンダ効果を引き起こし、当該コアンダ効果は、側面透過性開口部を通過する流体を屈折させ、これにより、当該流体は、凸面に接して流れ、内部空洞（以下では、“旋回加速チャンバー”と称する）中の流体を引き寄せ、旋回加速チャンバー中で、層流の旋回流に流れ込み、且つ層流の旋回流を形成し、旋回流は、力渦である。旋回流加速用装置の伝搬基部の上流開放端の直径は、伝搬基部の下流開放端の直径よりも大きく、且つ、旋回加速チャンバーの内壁の円周は、傾斜に沿って徐々に短くなることに起因して、旋回流の加速は、旋回加速チャンバーの長手方向に沿って上昇する。
【００１１】
旋回加速部の流体分配チャンバー中の圧力が、主要旋回発生部の流体分配チャンバー中の圧力よりも大きく設定された場合、旋回加速チャンバーの内壁上の旋回の速度は、主要旋回発生チャンバーの上流部分における旋回速度よりも大きくなり、加速度は、旋回加速チャンバーの長手方向に沿って連続的に上昇し得る。上述のコアンダ効果の結果として、主要旋回発生チャンバーの上流から伝搬した、旋回加速チャンバー中の流体は、そこに引き寄せられ、旋回加速チャンバー中における、より大きい旋回速度に従って加速され、先立つ渦を乱すことなく、層流の旋回流を形成する。先立つ渦及び流体分配が維持される一方で、乱れることなく上昇する、流体の旋回加速度は、流体に加えられる遠心力を上昇させる。従って、異なる密度を有する流体の分離効率は、上昇し、これにより、流体の層の分布は、密度の層において、より区別され、より高い密度を有する流体は、外周を流れ、より低い密度を有する流体は、内周を流れる。
【００１２】
旋回加速部の次に、流体分離部を説明する。流体分離部は、フランジに固定された、長手方向に備えられた流体移動チューブとして機能する円筒形チューブを備え、当該チューブは、旋回加速チャンバーの排出口よりも小さく、当該排出口の中心に軸に沿って挿入され、旋回加速部の排出口と流体移動チューブの外壁との間に、隙間がある程度与えられている。流体が連続的に上昇する速度で旋回流を流れる場合、重い相の流体は、外周を流れるように動かされ、軽い相の流体は、内周を流れる。流体が、旋回加速部と流体分離部との間の接続部分に到達したときに、重い相の流体は、排出口と、流体移動のための円筒形チューブの外壁との間の隙間（以下では、“分離チャンバー”と称する）を介して選別され、内周を流れる軽い相は、流体移動のための円筒形チューブを介して分離される。流体分離のための隙間を介して分離された流体の渦は、適切に調節された圧力を有するリザーバ中で衰退し、重い相の流体は、排出口を通って押し出される。
【００１３】
本発明に係る旋回流生成用装置及び旋回流加速用装置は、旋回流生成チャンバーの内壁の周囲と旋回加速チャンバーの内壁の周囲とにおいて、旋回流を生成し、旋回の加速を生み出す。コアンダ効果は、先立つ渦を乱すことなく、上記のチャンバー中の流体を、上昇する加速度で旋回させる。そのため、流体分離部に続いて接続したさらなる旋回加速部が、意図するように旋回速度及び滞在時間を上昇させるために、当該システムに追加され得る。
【００１４】
本発明の目的は、乱流を発生することなく、旋回速度を継続的に加速させ、滞在時間を上昇させ、力渦（force vortex）の遠心加速度勾配プロフィールを有する層流の旋回流であって、すなわち、遠心力の加速が、その周囲で最も大きく、中心に向かって低下し、これは、遠心力が加えられた場合の、異なる流体の密度に従った流体の分離にとって好ましい遠心力プロフィールである、層流の旋回流を供給するサイクロン段階を追加することによって、サイクロンセパレータの効率を向上させることである。
【００１５】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータを示す。
【００１６】
図２は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの流体分離部に続いて接続した旋回流加速用円錐形拡張部分を示す。
【００１７】
図３は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの流体分離部に続いて接続された旋回流加速用円筒形拡張部分を示す。
【００１８】
図４は、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの流体分離部の発散タイプを示す。
【００１９】
〔発明の詳細な説明〕
図１によると、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータは、旋回加速部２に接続し、且つ流体分離部３に接続した主要旋回発生部１を備えており、
主要旋回発生部１は、開放端を有する外部構造として形成された、上記主要旋回発生部の外部構造４、及び、主要流体注入口６から受け取った分配流体のための流体分配用内部空洞５、を含み、
上記主要流体注入口６は、上記主要旋回発生部の上記外部構造４内に取り付けられた旋回流生成用装置８の旋回発生チャンバー７に移動させるための流体分配チャンバー５に外部から流体を移動させるためのポートとして機能するための、上記主要旋回発生部の上記外部構造４の側面における少なくとも１つの開口部、又は上記主要旋回発生部の上記外部構造４の側面から伸長している少なくとも１つのチューブ、として形成され、
上記旋回流生成用装置８は、上記主要旋回発生部の上記外部構造４内部に、全体的に又は部分的に配置された軸構造体として形成されており、当該軸構造体の内部は、円筒形の主要旋回流発生用円筒形空間７、及び当該主要旋回流発生用円筒形空間７に流体を移動させるための少なくとも１つの側面透過性開口部９、として形成されており、
当該側面透過性開口部９の開口部側エッジ面は、凸面ｃとして形成されており、当該面が始まる部分は、上記側面透過性開口部９の放出軸ａに対して、最小の角度を有し、且つ、上記凸面ｃは、上記側面透過性開口部９の上記放出軸ａ周囲の他の表面と比較して、最も近い表面である。上記側面透過性開口部９と、当該側面透過性開口部９と並んだ上記開口部側エッジ面の上記凸面ｃとの配置は、コアンダプロフィールに従っている。上記透過性開口部を通って圧縮された上記流体は、流線ｂとして示された、上記凸面ｃに接して流れるように曲げられ、コアンダ効果を引き起こし、当該コアンダ効果によって、上記主要旋回発生チャンバー７中の上記流体は、流線Ａに沿って流れるように誘導され、当該流体は、層流の旋回流が主要旋回発生チャンバー７で形成されるように、湾曲した上記面ｃの平面上で、層流状態で流れ、
上記旋回発生チャンバー７は、上記流体が上記旋回加速部２に移動する前に、十分な量及び速度で上記主要旋回発生チャンバー７中において旋回流の形成を促進するためのスロート２０を有し、
上記主要旋回発生部の外部構造４の一方の開放端は、上記流体を上記主要流体注入口６の注入口だけを通るように導くために、閉鎖のための閉鎖プレート１０として形成され、
代わりに、上記主要流体注入口６は、閉鎖プレート１０であって、上記旋回流生成用装置８の開放端だけを閉鎖し、上記流体分配チャンバー５の開放端を、開放した状態にし、上記流体分配チャンバー５に上記流体を流し、上記側面透過性開口部９を通って上記主要旋回発生チャンバー７に上記流体を流すための閉鎖プレート１０、を有する上記上流開放端から軸に沿って上記流体を導いて流すように設計され得て、
上記主要旋回発生部の上記外部構造４の上記他の開放端は、上記旋回加速部の外部構造１４の主要旋回構造受け取りフランジ１２に取り付けるための主要旋回構造取り付けフランジ１１として形成され、
上記旋回加速部２は、開放端を有する外部構造として形成された旋回加速部の外部構造１４、及び、流体注入口１６から受け取った分配流体のための内部流体分配チャンバー１５を含み、
上記流体注入口１６は、旋回流加速用装置１８の旋回加速チャンバー１７に移動させるための流体分配チャンバー１５に外部から流体を移動させるためのポートとして機能するための、上記旋回加速部の上記外部構造１４の側面における少なくとも１つの開口部、又は上記旋回加速部の上記外部構造１４の側面から伸長している少なくとも１つのチューブ、として形成され、
上記旋回流加速用装置１８は、上記流体分配チャンバー１５から流体を受け取るための、上記旋回加速部の上記外部構造１４内部に取り付けられた内部円錐形旋回加速チャンバー１７を有する上記旋回加速部の上記外部構造１４内部に、全体的に又は部分的に配置された軸構造体として形成され、また、
上記旋回流加速用装置１８の側面上に、少なくとも１つの側面透過性開口部１９が、上記流体分配チャンバー１５から上記旋回加速チャンバー１７に流れる流体のための注入口として機能するために備えられており、
上記旋回加速部の外部構造１４の上記一方の開放端は、上記主要旋回発生部１の上記主要旋回構造取り付けフランジ１１に取り付けるための主要旋回構造受け取りフランジ１２として形成され、また、
上記旋回加速部の上記外部構造１４の他の開放端は、上記流体分離部３の流体分離部構造取り付けフランジ２１に取り付けるための流体分離部構造受け取りフランジ１３として形成され、
上記旋回加速部の上記外部構造１４内部に、全体的に又は部分的に配置された軸に沿った円錐形チューブ形状を有し、上記旋回加速部の上記外部構造１４内部に取り付けられた上記旋回流加速用装置１８は、上記旋回加速部の上記外部構造１４の側面において、上記流体分配チャンバー１５に流体を移動させるための上記流体注入口１６を有し、当該流体は、上記旋回流加速用装置１８の上記側面透過性開口部１９を介して上記旋回加速チャンバー１７内部の旋回加速のための上記内部旋回加速チャンバー１７に向かって押し出される圧力を有し、
上記側面透過性開口部１９の開口部側エッジ面は、凸面ｃ´として形成されており、上記面の上記凸曲面が始まる部分は、上記側面透過性開口部１９の放出軸ａ´に対して、最小の角度を有し、且つ、上記凸面ｃ´は、上記透過性開口部１９の放出軸ａ´周囲の他の表面と比較して、最も近い表面である。上記側面透過性開口部１９と上記凸面ｃ´との配置は、コアンダプロフィールに従っている。上記透過性開口部を通って圧縮された上記流体は、流線ｂ´として示された、上記凸面ｃ´に接して流れるように曲げられ、コアンダ効果を引き起こし、上記主要旋回発生部１から移動した上記旋回加速チャンバー１７中の上記流体は、当該コアンダ効果によって、流線Ａ´に沿って流れるように誘導され、当該流体は、層流の旋回流が上記旋回加速チャンバー１７で形成されるように、上記凸面ｃ´の平面上で、層流状態で流れる。上記旋回流加速用装置１８の伝搬基部の上流開放端の直径が、上記旋回流加速用装置１８の伝搬基部の下流開放端の直径よりも大きいことに起因して、上記流体の旋回流の加速は、上記流体が流体分離部３に移動する前に、上記直径が上記旋回流加速用装置１８の円錐形基部の傾斜に沿って短くなるにつれて上昇する。
【００２０】
上記流体分離部３は、開放端を有する外部構造として形成された上記流体分離部の外部構造２２、及び、側面排出口２４を介した移動のために上記流体の重い相を収集するための内部空間２３、を含み、上記側面排出口２４は、重い相の流体を移動させるためのポートとして機能するための、上記流体分離部の上記外部構造２２の側面における少なくとも１つの開口部、又は、上記流体分離部の上記外部構造２２の側面から伸長している少なくとも１つのチューブ、として形成されている。流体移動チューブ２５は、上記流体分離部の上記外部構造２２内部の中心の軸に沿って取り付けられており、
上記流体移動チューブ２５は、軽い相の流体の排出口として機能するための内部円筒形空洞２６を有する円筒形チューブとして形成され、上記流体移動チューブ２５の直径は、中心で円形の開口部として形成された上記旋回加速部２の上記排出口における開放端の直径よりも小さく、重い相の流体を分離し、上記空間２３に上記流体を移動させるための流体分離用空間２７のための環形空間を与え、また、
上記流体分離部の上記外部構造２２の一方の開放端は、上記旋回加速部２の上記流体分離部構造受け取りフランジ１３に取り付けるための上記流体分離部構造取り付けフランジ２１として形成され、また、
上記流体分離部の上記外部構造２２の上記他の開放端は、上記流体移動チューブ２５を取り付けるためのエッジとして機能するための外部取り付けフランジ２８として形成される。
【００２１】
本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの効率は、図２に記載の拡張部分を含む種々の形態の拡張部分の接続によって向上し得る。当該拡張部分は、流体分離部に続いて接続した旋回流加速用円錐形拡張部分であるか、又は図３に記載の拡張部分であり、当該拡張部分は、流体分離部分に続いて接続した旋回流加速用円筒形拡張部分である。それは、本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータの流体分離部３に結合した上記のような拡張部分の少なくとも１つのセットである。
【００２２】
本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータは、図１に従った流体分離部３の代わりに、図４に従った発散流体分離部（divergent fluid separation）に結合することによって、ガス状の流体を分離するために構成され得る。
【００２３】
旋回流生成用装置８が取り付けられた主要旋回発生部１における主要旋回発生部の外部構造４により、流体の旋回流は、力渦（force vortex）として形成され、旋回流加速用装置１８によって加速され、また、これは、力渦旋回（force vortex swirl）の形成でもあり、これにより、力渦の遠心力分布のプロフィールを生じる。すなわち、遠心力又は接線速度は、旋回発生チャンバーの周囲で最も大きい。
【００２４】
流体に加えられた遠心力によって、重い相の流体が外周を流れ、且つ軽い相の流体が内周を流れるプロフィールの流体分布が生じる。流体分離のための空間に到達したとき、重い相の流体は、流体分離用空間２７を通って、収集チャンバー２３に流れ、排出口２４を介して排出されるが、流体の軽い相は、内周を流れ、流体移動チューブ２５の円筒形空洞を介して排出される。
【００２５】
本発明に係る多段階軸流サイクロンセパレータは、上流から下流に向かう各段階において、流体分配チャンバー中の圧力を連続的に上昇させ、継続的に旋回流を加速するために、下流の排出口において、上流の排出口の圧力よりも小さい圧力を与えるように設計されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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