(57)【要約】【課題】分離板型遠心分離機において、回転停止時にケーシングと回転軸との間隙部をシールして液やミストなどの流通を確実に阻止するシール手段を提供すること。【解決手段】ケーシングと回転軸との間隙部をシールするラビリンスシールと、回転体の回転時には収縮して回転駆動する回転軸とラビリンスシールとを離間し、回転体の停止時には膨張させてケーシングと回転軸との間隙部とラビリンスシールの通路部をシールする環状の気体膨脹シール部材を設けた分離板型遠心分離機。【選択図】図１
2005111440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転胴と回転胴上部を覆蓋する蓋部からなり外周部にスラッジ排出孔を有する回転体と、該回転体内に装着される截頭円垂形状の薄板からなる分離板が前記回転体の軸方向に多数積層して形成された分離板群およびスラッジ排出孔を開閉する弁シリンダと、上端部が前記回転体の下端軸心部に締着し、回転駆動手段により回転駆動することで前記回転体を回転する回転軸と、前記回転体の全体を覆蓋するケーシングと該ケーシングを載置して固定するとともに、前記回転駆動手段を覆蓋するフレームとを設けた分離板型遠心分離機において、前記ケーシングと前記回転軸との間隙部をシールするラビリンスシールと、前記回転体の回転時には収縮して前記回転軸及び／又は前記ラビリンスシールと離間し、前記回転体の停止時には膨張させて前記ケーシングと前記回転軸との間隙部及び／又は前記ラビリンスシールの通路部をシールする環状の気体膨脹シール部材を設けたことを特徴とする分離板型遠心分離機。
【請求項２】
前記環状の気体膨脹シール部材がケーシング又はフレーム内壁からラビリンスシールの外側壁に向かって突設された支持杆と気体出入口を具備し、支持杆の先端部に取着された耐熱ゴム製の環状袋部材からなることを特徴とする請求項１に記載の分離板型遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理液を遠心力で固液分離又は液液分離する遠心分離機に関するものであり、さらに詳しくは、回転体内に分離板群が装着された分離板型遠心分離機の回転軸部シール機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固形分を含有する被処理液や比重差を有する二種類以上の液分が混合した被処理液を、固形分と液分又は二種類以上の液分に分離する固液分離操作又は液液分離操作などに、高速で回転する回転体の高い遠心力作用により前記の固形分や液分を分離する遠心分離機が使用されている。また、前記遠心分離機の中でも、回転体内に分離板を積層した分離板群を装着し、分離板群の大きい沈降面積を利用して液中の微粒子や比重差の少ない混合液体を効率よく分離することができる分離板型遠心分離機が食品、医薬、バイオテクノロジーなどの多くの産業分野で、被処理液の清浄化や清澄化や有価物の回収に使用されており、特に船舶における潤滑油や燃料油の清浄化には多数使用されている。
【０００３】
前記分離板型遠心分離機は、回転胴と回転胴上部を覆蓋する蓋部からなり外周部にスラッジ排出孔を有する回転体と、該回転体内に装着される截頭円垂形状の薄板からなる分離板が回転体の軸方向に多数積層して形成された分離板群およびスラッジ排出孔を開閉する弁シリンダと、上端部が回転体の下端軸心部に締着し、回転駆動手段により回転駆動することで回転体を回転する回転軸と、回転体の全体を覆蓋するケーシングとケーシングを載置して固定するとともに回転駆動手段を覆蓋するフレームとが設けられた構造である。前記構造においては、固定されたケーシングとケーシングを支えるフレームとを貫通して回転軸が縦に通じており、固定ケーシングと回転軸との間には間隙部が形成されるため、ケーシング内部の気密性を確保して液やミストなどの流通を阻止するためには、ケーシングと回転軸との間隙部をシールする必要がある。
【０００４】
前記間隙部をシールする構造のひとつとしてメカニカルシールがある。
前記メカニカルシールの構造は、密閉性を強化するために、上下端にOリングを配置したハブを回転軸と強固に連結した、少なくともひとつ以上の回転式密封リングを、該回転式密封リング端面とばねの力で強固かつフレキシブルに密着させた非回転式密封リング及び該非回転式密封リングを囲う非回転式の密封ハウジングにより回転軸に固定される構造である。しかし、前記回転式密封リング、前記非回転式密封リング及び前記密封ハウジングとの間には間隙があり、該間隙に前記回転式密封リングと前記非回転式密封リングとの摺動による発熱や摩耗を防止するため、冷却、潤滑及び密閉性の向上を目的とした密閉用液体を連続的に供給する必要があり、そのために、密閉用液体の給液ライン、排液ライン及び漏洩するドレンの排出ラインの３系統の配管敷設が必要不可欠となる。その結果、構造が複雑で、メンテナンスに手数や時間がかかり、また、前記付帯装置を含めた設備費が極めて高価となる。更に、シール部の密閉用液体が処理液と接触する可能性があるため、処理液への異物混入の危険性があるなどの問題がある。
【０００５】
また、ケーシング内部の機密性をメカニカルシールほど必要としない場合のシール手段として、構造が簡単で安価なラビリンスシールが多く用いられている。ラビリンスシールは、ケーシング側に係着された複数の同心環状溝を有する固定ラビリンス部材と固定ラビリンス部材の環状溝に非接触で嵌挿する同心環状溝を有し回転軸側に係着された回転ラビリンス部材とで屈曲した狭隘な通路部を形成し、遠心力作用により流入しようとする液体を通路部の円周内面に押し付けることにより、ケーシングと回転軸との間隙部からの液の流通を阻止するものである。
【０００６】
前記ラビリンスシールを装着した遠心分離機としては、デカンタ型遠心分離機に装着した例が特許文献1に記載されており、また、遠心濾過機に装着した例が特許文献2に記載されている。
【特許文献１】特開平１０−０８９４９１号公報
【特許文献２】特開２０００−０４２４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、分離板型遠心分離機において、ケーシングと回転軸との間に形成される間隙部をシールして液やミストなどの流通を阻止するシール手段として用いられているメカニカルシールは、ケーシング内部の機密性は得られるが、構造が複雑で部品交換などメンテナンスが容易でなく、かつシールが高価であり、一方、ラビリンスシールは安価であるが、通路部を有しているため、遠心力が働かない回転停止時には、メカニカルシールのようなケーシング内部の機密性が得られない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、回転胴と回転胴上部を覆蓋する蓋部からなり、外周部にスラッジ排出孔を有する回転体と、該回転体内に装着される截頭円垂形状の薄板からなる分離板が前記回転体の軸方向に多数積層して形成された分離板群およびスラッジ排出孔を開閉する弁シリンダと、上端部が前記回転体の下端軸心部に締着し、回転駆動手段により回転駆動することで前記回転体を回転する回転軸と前記回転体の全体を覆蓋するケーシングと該ケーシングを載置して固定するとともに、前記回転駆動手段を覆蓋するフレームとを設けた分離板型遠心分離機において、前記ケーシングと前記回転軸との間隙部をシールするラビリンスシールと、前記回転体の回転時には収縮して前記回転軸及び／又は前記ラビリンスシールとを離間し、前記回転体の停止時には膨張させて前記ケーシングと前記回転軸との間隙部及び／又は前記ラビリンスシールの通路部をシールする環状の気体膨脹シール部材を設けたことを特徴とする分離板型遠心分離機である。
【０００９】
また、前記分離板型遠心分離機の環状の気体膨脹シール部材が、ケーシング又はフレーム内壁からラビリンスシールの外側壁に向かって突設された支持杆と気体出入口を具備し、支持杆の先端部に取着された耐熱ゴム製の環状袋部材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
気体膨脹シール部材は、外部より空気などの膨張作動用流体を供給し、シール面にゴムなどの弾性体を加圧膨張させ密着してシールする構造であるから、構造は簡単で且つ取扱いが容易である。また、膨張作動用流体が遠心分離処理液と直接接触しないため、処理液に異物混入がない。さらに気体膨脹シール部材は遠心分離機稼動時においては回転軸に非接触のため回転速度を低下させることがなく、分離性能を維持することができる。
【００１１】
前記ラビリンスシールの通路部をシールする気体膨脹シール部材の環状袋部材が、耐熱ゴム製であることで水蒸気加熱下でも密閉性が得られるため、ケーシング内部の水蒸気滅菌処理（ＳＩＰ）を好適に行うことができる。
【００１２】
気体膨張シール部材は、膨張用の気体のみを供給する付帯装置を設ければよいため、設備費および運転経費共にメカニカルシールに比べ極めて低廉とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
確実且つ安価に分離板型遠心分離機におけるケーシングと回転軸との間に形成される間隙部をシールして液やミストなどの流通を阻止する目的を、ラビリンスシールとラビリンスシールの通路部を閉鎖するシール部材を気体膨脹シール部材で構成したことにより実現した。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の分離板型遠心分離機の要部断面図であり、図２は分離板型遠心分離機の回転体説明図である。図３は分離板型遠心分離機の全体構成説明図である。
【００１５】
１は回転体、２は回転体１の下端軸心部に締着し、回転駆動手段３１が連結された回転軸、３は回転体全体を覆蓋するケーシング、５はケーシングを載置して固定するととともに回転駆動手段３１を覆蓋するフレーム、４はケーシング３の下端面を構成し、フレーム５に固定するディスクカバー、６はフレーム内上端に位置する回転軸のラジアル軸受、７はラジアル軸受６を保持する軸受ケース、８はラジアル軸受６の上面を覆蓋し、後記のラビリンスシール９の一部である固定ラビリンス部材９aを成す軸受カバー、９は固定ラビリンス部材９aと対を成す回転軸２に係着された回転ラビリンス部材９bとから成るラビンリンスシール、１０は弁シリンダ１eへ作動水を供給し、スラッジ排出孔１cを開閉制御する給水装置、１１はディスクカバー４と回転軸２との間隙部、１２は前記間隙部をシールする環状の気体膨張シール部材、１３は気体膨張シール部材１２の作動用流体を供給する供給流路として構成されている支持杆である。
【００１６】
以下、本発明の分離板型遠心分離機の一実施例を作用と共に、更に詳細に説明する。
１は回転胴１aと回転胴１a上部を覆蓋する蓋部１bからなる回転体であり、外周部にスラッジ排出孔１cを有し、内部に截頭円垂形状の薄板からなる分離板が回転体１の軸方向に多数積層して形成された分離板群１dおよびスラッジ排出孔１cを開閉する弁シリンダ１eが装着されている。
【００１７】
回転体１は、回転体１の下端軸心部に締着し、回転駆動手段３１により回転駆動される回転軸２により高速回転される。また、回転体１の全体はケーシング３により覆蓋されており、ケーシング３は、ディスクカバー４の円環状脚部４aと円環状脚部４aの下端から外側の水平方向に突設された係止部を介して回転駆動手段３１を覆蓋するフレーム５の上端部に載置して固定されている。
【００１８】
ラビリンスシール９は、回転体１の回転時にはディスクカバー４と回転軸２との間隙部１１を液体が流通しないようにシールする部材であり、軸受カバー８の一部である環状溝を有する固定ラビリンス部材９aと固定ラビリンス部材９aの環状溝に非接触で嵌挿する同心環状溝を有する回転軸２側に係着された回転ラビリンス部材９bとで屈曲した狭隘な通路部を形成している。
【００１９】
気体膨張シール部材１２は、ケーシング３又はフレーム５内壁からラビリンスシール９の外側壁に向かって突設された支持杆１３の先端部に設けられる耐熱ゴム製の膨張可能な環状袋部材であり、回転体１の回転時には収縮して、前記回転軸２及び／又は前記ラビリンスシール９と離間し、回転体１の停止時には支持杆１３を介して供給される計装用空気などの作動用流体により膨張させてディスクカバー４と回転軸２との間隙部１１及び／又はラビリンスシール９の通路部をシールする構成となっている。
【００２０】
回転体１の下部には、回転体１内部に蓄積されたスラッジを排出するスラッジ排出孔１cを開閉する弁シリンダ１eと、弁シリンダー１eへ作動水を供給し、スラッジ排出孔１cを開閉制御する給水装置１０が組込まれており、給水装置１０への作動水の供給はディスクカバー４に設けられた作動水供給流路を介して供給される。
【００２１】
また、ラビリンスシール９は、ディスクカバー４とラジアル軸受６の間に位置し、ケーシング３内部の処理液ミストがフレーム５内部の潤滑油に混入するのを防止すると共に、フレーム５内部の潤滑油ミストがケーシング３内部へ飛散することを防止するために設けられるシール手段であり、遠心力作用により流入しようとする液体を通路部の円周内面に押し付けることにより、ディスクカバー４と回転軸２との間隙部１１からの液やミストの流通を遮断する構造となっている。
【００２２】
気体膨張シール部材１２は、ラビリンスシール９とディスクカバー４とで形成された間隙部１１にラビリンスシール９の外側壁に向かって突設された支持杆１３と気体出入口を具備し、支持杆１３の先端部に取着された弾性体好ましくは耐熱ゴム製の膨張可能な環状袋部材から構成されており、回転軸２が停止した状態において、ケーシング３内部の水蒸気滅菌処理（ＳＩＰ）などを行う際に、水蒸気がフレーム５内部の潤滑油に混入するのを防止するため設けられる補助的なシール手段であり、気体膨張シール部材１２に計装用空気などの加圧した作動用流体を支持杆１３を介して供給することにより膨張させ、間隙部１１及び／又はラビリンスシール９の通路部をシールし、確実且つ容易にケーシング３内部を密閉することができる。なお、環状袋部の弾性体の材質は外部に接する流体によって選択可能であり、前記ＳＩＰに用いる際はシリコン系ゴムの材質が好ましい。                 
【００２３】
また、遠心分離機が停止中に前記ＳＩＰが終了し、遠心分離機を再稼動する際は、環状袋部のゴムを加圧膨張させるために保持している計装用空気などの気体を排出して環状袋部内を減圧することにより収縮するため、気体膨張シール部材１２は、各種の回転部材と接触することがない。なお、前記支持杆１３の先端部に取着された弾性体の環状袋部材が膨張する方向は、ラジアル方向であるばかりでなく、支持杆１３の配置によってはスラスト方向へ膨張する環状袋であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
石油工業、化学工業、食品工業、船舶における潤滑油や燃料油の清浄化などで使用される分離板型遠心分離機、特にケーシング内部の洗浄操作や水蒸気滅菌処理（ＳＩＰ）が必要とされる医薬品、食品、飲料を製造する分野やバイオテクノロジー関連分野の用途に好適に使用することができ、また、構造が簡単なためメンテナンスが容易で、且つ安価なケーシング内部を密閉可能な遠心分離機である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の分離板型遠心分離機の要部断面図である。（実施例１）
【図２】分離板型遠心分離機の回転体説明図である。
【図３】分離板型遠心分離機の全体構成説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１     回転体
２     回転軸
３     ケーシング
４     ディスクカバー
５     フレーム
６     ラジアル軸受
７     軸受ケース
８     軸受カバー
９     ラビリンスシール
１０   給水装置
１１   間隙部
１２   気体膨張シール部材
１３   支持杆
３１     回転駆動手段
【図１】
2005111440.tif 000003
【図２】
2005111440.tif 000004
【図３】
2005111440.tif 000005