(57)【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、各々が対応する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、分類されるべき粒子を流すために前記ハウジングを貫通して形成された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、
前記流れ通路は、一連の前記複数のインパクターチャンバーを通して流れる流れを形成し、前記複数のインパクターチャンバーの各々内のインパクタープレート上に流れを向けるための、各インパクタープレートと連係した別個のノズルを有し、
前記インパクター装置は、前記一連の複数のインパクタープレートの各々に対して駆動可能に連結された個別の駆動モーターを備え、前記駆動モーターは、各駆動モータが連結されたインパクタープレートを中心軸の回りで個別に回転させる、インパクター装置。
【請求項２】
前記複数のインパクターチャンバーは複数のインパクターハウジング区分内に形成され、該複数の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、前記複数のインパクターハウジング区分を通る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、ネック部とスカート部を備え、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内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、前記スカート部の各々は、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おり、
前記インパクターハウジング区分のネック部は、各々、対応する個別の駆動モーターを収容するための凹部を備え、
個別の駆動モーターの各々には、出力シャフトと、対応する駆動モーターの出力シャフトに駆動可能に取り付けられた個別のハブであって、ハブの各々が、対応する駆動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ハブと、対応する駆動モーターにより駆動されるインパクタープレートを支持し駆動するために各ハブ表面に設けられた磁気連結手段とが設けられている、請求項２に記載のインパクター装置。
【請求項４】
前記インパクタープレートの各々には、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１に記載のインパクター装置。
【請求項５】
入口端部を備えたカスケード式インパクター装置であって、
複数の独立したインパクターチャンバーを備えたハウジングと、
前記入口端部に隣接して配置された第１インパクタープレートと、
前記第１インパクタープレートに後続する複数のインパクタープレートと、
前記ハウジングを貫通して形成された流れ通路と
を備え、
前記第１インパクタープレート及び前記複数のインパクタープレートの各々は、前記独立したインパクターチャンバーの１つ内に配置され、
前記流れ通路は、インパクタープレートの各々に連係した個別のノズルを備え、
前記複数のインパクタープレートの各々には、該インパクタープレートを中心軸回りで回転させるための、該インパクタープレートに連結された独立の個別の駆動モーターを備えた、インパクター装置。
【請求項６】
前記第１インパクタープレートは、該第１インパクタープレートを中心軸回りで回転させるための、該第１インパクタープレートに連結された独立した個別の駆動モーターを備えた、請求項５に記載のインパクター装置。
【請求項７】
前記複数のインパクターチャンバーは複数のインパクターハウジング区分内に形成され、該複数の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、前記複数のインパクターハウジング区分を通る流れ通路を提供するため密封接続されており、
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内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５に記載のインパクター装置。
【請求項８】
前記複数のネック部の各々は、個別のモーターを有する電動モーターを収容するための凹部と、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有し、前記通路は、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し、
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備えた、請求項７に記載のインパクター装置。
【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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