(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心分離機（１）を動作させる方法（１００）であって、前記遠心分離機（１）は、回転子構成部（２）と、駆動構成部（５）と、電気エネルギーの使用物（１２）と、を備え、前記回転子構成部（２）は回転軸（Ｘ）を有し、且つスピンドル（４）と分離機ボウル（１１）とを備え、前記回転軸（Ｘ）は鉛直な回転軸（Ｘ）であり、前記駆動構成部（５）は、前記スピンドル（４）に連結されているか、または前記スピンドル（４）の一部を形成しており、前記遠心分離機（１）は、電流を発生させるための発電機（１４）と、前記回転子構成部（２）内に配置されたアクチュエータ（４０）であって、前記アクチュエータ（４０）は前記電気エネルギーの使用物（１２）の少なくとも一部を形成したアクチュエータ（４０）と、を備え、
前記方法（１００）は、
前記駆動構成部（５）を用いて前記回転子構成部（２）を前記回転軸（Ｘ）の周りに回転させるステップ（１０２）と、
前記回転子構成部（２）を回転させる前記ステップ（１０２）の際に、前記回転子構成部（２）の完全な一回転の間に前記発電機（１４）を用いて電流を連続的に発生させるステップ（１０４）と、
電流を連続的に発生させる前記ステップ（１０４）の間に発生した前記電流を利用して、前記回転子構成部（２）内に配置された前記電気エネルギーの使用物（１２）に電流を供給するステップ（１０６）と、
を含んでいる、方法（１００）。
【請求項２】
前記発電機（１４）は、前記遠心分離機（１）内に固定的に配置された磁石要素（２２）を備え、前記磁石要素（２２）は、前記回転軸（Ｘ）を横切って延びる磁界を提供するように配置され、前記磁石要素（２２）は少なくとも１つの電磁石を備え、前記方法は、
前記少なくとも１つの電磁石によって提供される前記磁界の強度を変えるために、前記少なくとも１つの電磁石への電流の強度を制御するステップ（１０８）を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
回転子構成部（２）と駆動構成部（５）とを備えた遠心分離機（１）であって、
前記回転子構成部（２）は、スピンドル（４）と、分離機ボウル（１１）と、前記回転子構成部（２）内に配置された電気エネルギーの使用物（１２）と、を備え、
前記駆動構成部（５）は、前記スピンドル（４）に連結されているか、または前記スピンドル（４）の一部を形成しており、前記回転子構成部（２）を鉛直な回転軸（Ｘ）の周りに回転させるように構成され、
前記遠心分離機（１）は、電流を発生させるための発電機（１４）を備え、
前記発電機（１４）は、前記回転子構成部（２）の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成され、前記電流は、前記電気エネルギーの使用物（１２）に電流を供給するために利用され、
前記遠心分離機（１）は、前記回転子構成部（２）内に配置されたアクチュエータ（４０）をさらに備え、前記アクチュエータ（４０）は前記電気エネルギーの使用物（１２）の少なくとも一部を形成していることを特徴とする遠心分離機（１）。
【請求項４】
前記発電機（１４）は、前記回転子構成部（２）を用いて回転するように配置されたコイル（１６）を備え、前記コイル（１６）は、前記回転軸（Ｘ）に対して略直交して延びるコイル軸（１８）を有する、請求項３に記載の遠心分離機（１）。
【請求項５】
前記コイル（１６）は第１のコイル部分（２０）と第２のコイル部分（２０´）とを備え、前記第１および第２のコイル部分（２０、２０´）は前記回転軸（Ｘ）の相対する側に配置される、請求項４に記載の遠心分離機（１）。
【請求項６】
前記発電機（１４）は、前記遠心分離機（１）内に固定的に配置された磁石要素（２２）を備え、前記磁石要素（２２）は、前記回転軸（Ｘ）を横切って延びる磁界を提供するように配置されている、請求項３から５のいずれか一項に記載の遠心分離機（１）。
【請求項７】
前記磁石要素（２２）は第１の磁石部材（２４）と第２の磁石部材（２４´）とを備え、前記第１および第２の磁石部材（２４、２４´）は前記回転軸（Ｘ）の相対する側に配置されている、請求項６に記載の遠心分離機（１）。
【請求項８】
前記磁石要素（２２）は少なくとも１つの永久磁石を備えている、請求項６または７に記載の遠心分離機（１）。
【請求項９】
前記磁石要素（２２）は少なくとも１つの電磁石を備えている、請求項６または７に記載の遠心分離機（１）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの電磁石への電流の強度は、前記少なくとも１つの電磁石によって提供される前記磁界の強度を変えるために制御可能である、請求項９に記載の遠心分離機（１）。
【請求項１１】
前記コイル（１６）は、前記スピンドル（４）と共に回転するように前記スピンドル（４）に配置され、前記磁石要素（２２）は前記スピンドル（４）に隣接して配置されている、請求項４または５と請求項６から１０のいずれか一項に記載の遠心分離機（１）。
【請求項１２】
前記コイル（１６）は、前記分離機ボウル（１１）と回転するように前記分離機ボウル（１１）に配置され、前記磁石要素（２２）は前記分離機ボウル（１１）に隣接して配置される、請求項４または５に従属した請求項６から１０のいずれか一項に記載の遠心分離機（１）。
【請求項１３】
前記駆動構成部（５）は、回転子（３２）と固定子（３４）とを備えた電気モータ（３０）を備え、前記回転子（３２）は前記スピンドル（４）の一部を形成し、これにより前記スピンドル（４）が前記駆動構成部（５）の一部を形成しており、前記発電機（１４）の前記コイル（１６）は、前記電気モータ（３０）の前記回転子（３２）の一部分内に配置され、前記発電機（１４）の磁石要素（２２）は、前記電気モータ（３０）の前記固定子（３４）の少なくとも１つの磁石部材によって形成されている、請求項４または５に従属した請求項６から１０のいずれか一項に記載の遠心分離機（１）。
【請求項１４】
前記回転子構成部（２）内に配置された弁（４２）を備え、前記アクチュエータ（４０）は前記弁（４２）の移動可能な機構を作動させるために構成されている、請求項３に記載の遠心分離機（１）。
【請求項１５】
前記回転子構成部（２）内に配置されたセンサ（４４）を備え、前記センサ（４４）は前記電気エネルギーの使用物（１２）の少なくとも一部を形成している、請求項３から１４のいずれか一項に記載の遠心分離機（１）。
【請求項１６】
前記回転子構成部（２）内に配置された制御ユニット（４６）を備え、前記制御ユニット（４６）は前記電気エネルギーの使用物（１２）の少なくとも一部を形成している、請求項３から１５のいずれか一項に記載の遠心分離機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心分離機を動作させる方法と遠心分離機とに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、回転子構成部と駆動構成部とを備える。回転子構成部は、スピンドルと分離機ボウルとを備える。駆動構成部は、回転の鉛直軸を有する回転軸の周りに回転子構成部を回転させるように構成されている。分離機ボウルの内部では、円錐台状の分離ディスクの積み重ねが配置される分離空間がある。流体供給混合物が分離空間およびディスク積み重ねへと供給され、回転子の回転の間、少なくとも軽い流体相と重い流体相とに分離される。軽い流体相と重い流体相とは回転子から連続的に導き出され得る。
【０００３】
特許文献１は、回転の間の遠心機回転子における２つの流体の間の境界面の位置の測定のための装置を開示している。装置は、遠心機回転子における壁において内部に備え付けられた電気または磁気のセンサと、センサから遠心機回転子の外部の固定された測定ユニットへの測定信号の無接触で間欠的な送信のための手段と、を備える。センサは、測定ユニットへの対応する測定信号の前記送信の前に、回転子の一回転の少なくとも一部の間に記録される測定値を保管するように適合された能動的な電子回路を備える。電子回路への電力供給は、回転子の一回転の一部の間に磁石手段を通過する移動の間にコイルにおいて電圧が誘導されるように、回転子の近くの固定された磁石と、回転子に備え付けられたコイルと、を備える発電機手段によって、提供される。
【０００４】
特許文献２は、遠心機の内部の相境界面の位置に対応する物理パラメータを測定するための設備を含む遠心機を開示している。遠心機は、相境界面の推測された位置に応じて制御される。伝導度センサが遠心機の回転子の内部に配置される。電子インターフェースが、センサが回転子の傍に配置される電子インターフェースの位置を通過して回転するときに伝導度データを伝導度センサから間欠的に受信するように構成される。電子インターフェースは、伝導度センサにおいて電流フローを誘導し、それによって、伝導度を測定および送信するのに十分である間欠的な電力をセンサに提供するように動作できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，０１１，４９０号明細書
【特許文献２】米国特許第７，６３５，３２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転の鉛直軸を有する遠心分離機の回転子構成部における電気エネルギーの使用物の安定した動作条件を確保することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様によれば、目的は、遠心分離機を動作させる方法によって達成される。遠心分離機は、回転子構成部と、駆動構成部と、電気エネルギーの使用物とを備える。回転子構成部は、鉛直な回転軸を有し、スピンドルと分離機ボウルとを備える。駆動構成部は、スピンドルに連結される、または、スピンドルの一部を形成する。遠心分離機は、電流を発生させるための発電機を備える。方法は、
−  駆動構成部で回転子構成部を回転軸の周りで回転させるステップと、
−  回転子構成部を回転させるステップの間に、回転子構成部の完全な一回転の間に発電機で電流を連続的に発生させるステップと、
−  電流を連続的に発生させるステップの間に発生させられた電流を利用して、回転子構成部に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するステップと、
を含む。
【０００８】
方法は、回転子構成部の完全な一回転の間に発電機で電流を連続的に発生させるステップと、回転子構成部に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するステップと、を含むため、回転子構成部における電気エネルギーの使用物は、回転子構成部が回転するときに回転子構成部の内部で動作することができる。したがって、安定した動作条件が、電気エネルギーの使用物のために提供される。結果として、前述の目的が達成される。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、目的は、回転子構成部と駆動構成部とを備える遠心分離機によって達成される。回転子構成部は、スピンドルと、分離機ボウルと、電気エネルギーの使用物と、を備える。駆動構成部は、スピンドルに連結されるか、またはスピンドルの一部を形成し、回転子構成部を鉛直な回転軸の周りで回転させるように構成される。遠心分離機は、電流を発生させるための発電機を備える。発電機は、回転子構成部の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成される。電流は、回転子構成部に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するために利用される。
【００１０】
発電機が、回転子構成部の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成され、電流が、回転子構成部に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するために利用されるため、回転子構成部における電気エネルギーの使用物は、回転子構成部が回転するときに回転子構成部の内部で動作することができる。したがって、安定した動作条件が電気エネルギーの使用物のために提供される。結果として、前述の目的が達成される。
【００１１】
回転子構成部を回転させるステップの間、回転子構成部の完全な一回転の間に発電機で電流を連続的に発生させるステップと、発電機が回転子構成部の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成されていることと、により、電気エネルギーの使用物は、回転子構成部が回転するときに連続的に動作でき、つまり先行技術における遠心分離機のように間欠的だけでなく動作できる。したがって、電気エネルギーの使用物は、センサなどの小さい電流の消費物を備えるだけでなく、追加または代替で、アクチュエータなどの大きい電流の消費物を備えることができる。
【００１２】
遠心分離機は、流体供給混合物を少なくとも軽い流体相と重い流体相とに分離するように構成され得る。分離機ボウルの内部では、円錐台状の分離ディスクの積み重ねが配置され得る分離空間がある。電気エネルギーの使用物は、先行技術の遠心分離機の回転子構成部の内部での電気エネルギー使用物と比較して、大きな電流の消費物であり得る。電気エネルギーの使用物は、１つの大きな電気エネルギーの消費物、またはいくつかの電気エネルギーの消費物を備え得る。
【００１３】
実施形態によれば、遠心分離機は、回転子構成部に配置されるアクチュエータを備えてもよく、そのアクチュエータは電気エネルギーの使用物の少なくとも一部を形成する。この様態では、アクチュエータには発電機から電気エネルギーが供給され得る。発電機は電流を連続的に発生させるため、アクチュエータには電気エネルギーが連続的に供給され得る。したがって、アクチュエータは、回転子構成部が回転するときに連続的に動作できる。したがって、回転子構成部内から、アクチュエータは、遠心分離機および／または遠心分離機によって実施される分離の態様、特性、性能などを制御できる。
【００１４】
実施形態によれば、遠心分離機は、回転子構成部に配置されるセンサを備えてもよく、そのセンサは電気エネルギーの使用物の少なくとも一部を形成する。この様態では、センサには発電機から電気エネルギーが供給され得る。発電機は電流を連続的に発生させるため、センサには電気エネルギーが連続的に供給され得る。したがって、センサは、回転子構成部が回転するときに連続的に動作できる。したがって、回転子構成部内から、センサは、遠心分離機および／または遠心分離機によって実施される分離のパラメータ、態様、特性、性能などを感知できる。
【００１５】
実施形態によれば、遠心分離機は、回転子構成部に配置される制御ユニットを備えてもよく、制御ユニットは電気エネルギーの使用物の少なくとも一部を形成する。この様態では、制御ユニットには発電機から電気エネルギーが供給され得る。発電機は電流を連続的に発生させるため、制御ユニットには電気エネルギーが連続的に供給され得る。したがって、制御ユニットは、回転子構成部が回転するときに連続的に動作できる。したがって、回転子構成部内から、制御ユニットは、遠心分離機および／または遠心分離機によって実施される分離のパラメータ、態様、特性、性能などを制御および／または監視できる。制御ユニットは回転子構成部の外部の機器と通信できる。
【００１６】
以下の詳細な記載において検討されている本発明の特徴および本発明による利点は、本発明のすべての態様に関連する。
【００１７】
本発明の特徴および本発明による利点は、添付の特許請求の範囲および以下の詳細な記載を検討するときに明らかになる。
【００１８】
その具体的な特徴および利点を含め、本発明の様々な態様および／または実施形態は、以下の詳細な記載において詳述されている例示の実施形態および添付の図面から容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態による、回転の鉛直軸を有する、遠心分離機を貫いての概略的な断面図である。
【図２ａ】遠心分離機の発電機の実施形態の図である。
【図２ｂ】遠心分離機の発電機の実施形態の図である。
【図２ｃ】遠心分離機の発電機の実施形態の図である。
【図３】遠心分離機の発電機の実施形態の図である。
【図４ａ】実施形態による遠心分離機の回転子構成部の概略的な側面図である。
【図４ｂ】回転子構成部の概略的な上面図である。
【図５ａ】遠心分離機の駆動構成部の概略図である。
【図５ｂ】駆動構成部５の概略的な上面図である。
【図６ａ】回転の鉛直軸を有する遠心分離機の概略的な断面図である。
【図６ｂ】回転の鉛直軸を有する遠心分離機の概略的な断面図である。
【図６ｃ】回転の鉛直軸を有する遠心分離機の概略的な断面図である。
【図７】遠心分離機を動作させる方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで、本発明の態様および／または実施形態がより完全に記載される。同様の符号は全体を通じて同様の要素に言及している。よく知られている機能または構造は、簡潔性および／または明確性のために必ずしも詳細に記載されていない。
【００２１】
図１は、実施形態による遠心分離機１を貫いた断面を概略的に示している。遠心分離機１は回転子構成部２と駆動構成部５とを備える。回転子構成部２は分離機ボウル１１とスピンドル４とを備える。スピンドル４は、例えば２つの軸受を介して、遠心分離機１の筐体３内に支持されている。筐体３は、２つ以上の個別の部品を備えてもよく、したがっていくつかの部品からの組み立てであってもよい。駆動構成部５は、鉛直な回転軸（Ｘ）の周りに回転子構成部２を回転させるように構成されている。
【００２２】
これらの実施形態では、駆動構成部５はスピンドル４の一部を形成する。つまり、回転子構成部２は駆動構成部５によって直接的に駆動される。駆動構成部５は電気モータを備え、電気モータの回転子はスピンドル４の一部を形成している。代替の実施形態では、駆動構成部は代わりにスピンドルに連結されてもよい。このような代替の実施形態は、例えばはめば歯車またはベルト駆動を介して、スピンドルに連結された電気モータを備えてもよい。
【００２３】
分離機ボウル１１の内部には、流体供給混合物の遠心分離が行われる分離空間６が形成されている。分離空間６には、円錐台状の分離ディスク７の積み重ねが配置されている。分離ディスク７は、少なくとも軽い流体相と重い流体相とへの流体供給混合物の効率的な分離を提供する。円錐台状の分離ディスク７の積み重ねは、鉛直な回転軸（Ｘ）と中心で同軸に取り付けられている。
【００２４】
遠心分離機１は、流体供給混合物を少なくとも軽い流体相と重い流体相とに分離するように構成され得る。流体供給混合物は、例えば液体および気体、または２つの液体を含み得る。流体供給混合物は、遠心分離機１においてスラッジの形態で流体供給混合物から分離され得る固体物質を含んでもよい。
【００２５】
図示した実施形態では、分離される流体供給混合物は、遠心分離機１の上部から入口管８を介して分離機ボウル１１へと中心で下へと供給される。分離機ボウル１１は、そこから延び出した、流体供給混合物から分離されたより小さい密度の成分のための軽い流体相の出口９を備え、この出口は、遠心分離機１の上部において筐体３を貫いて延びている。また、分離機ボウル１１は、そこから延び出した、流体供給混合物から分離されたより大きい密度の成分のための重い流体相の出口１０を備え、この出口は、遠心分離機１の上部において筐体３を貫いて延びている。分離機は、出口９、１０を介して引き出される軽い流体相および重い流体相の密度以外の密度を有するさらなる相のためのさらなる出口を備えてもよい。例えば、スラッジが、分離機ボウル１１の外周に配置されたノズルを介して分離機ボウル１１から排出されてもよい。
【００２６】
本発明は、任意の特定の種類の流体供給混合物または分離された流体相に限定されるものではない。本発明は、流体供給混合物のための任意の特定の入口構成部にも、分離された流体相のための任意の特定の出口構成部にも限定されるものではない。
【００２７】
回転子構成部２は電気エネルギーの使用物１２を備える。遠心分離機１は、電流を発生させるための発電機１４を備える。発電機１４は、回転子構成部２の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成されている。電流は、回転子構成部２に配置される電気エネルギーの使用物１２に電流を供給するために利用される。電流は、発電機１４から電気回路１３を介して電気エネルギーの使用物１２へと供給され得る。電気回路１３は、発電機１４から電気エネルギーの使用物１２へとつながる導体を少なくとも備え得る。
【００２８】
連続的に発生させられる電流は、回転子構成部２の完全な一回転の間、連続的な交流電流であり得るか、または回転子構成部２の完全な一回転の間、連続的なパルス状の直流電流であり得る。連続的な交流電流または連続的なパルス状の直流電流は、電気エネルギーの使用物１２によって電気エネルギーとして利用される前に、整流構成部（図示略）において整流させられ得る。発電機１４は、回転子構成部２の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成されているため、電気エネルギーの使用物１２は、回転子構成部２の完全な一回転の間、発電機１４から電流の形態で提供される電気エネルギーを利用できる。
【００２９】
図２ａ〜図２ｃは、例えば図１の遠心分離機１など、遠心分離機の発電機１４の実施形態を示している。
【００３０】
発電機１４は、遠心分離機の回転子構成部２の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成されている。電流は、回転子構成部２の完全な一回転の間、回転子構成部２に配置される電気エネルギーの使用物１２に電流を供給するために利用される。回転子構成部２のスピンドル４の一部分が図２ａ〜図２ｃにおいて概略的に示されている。回転子構成部２は分離機ボウルをさらに備える（図示略）。
【００３１】
発電機１４は、回転子構成部２と共に回転するように配置されたコイル１６を備える。コイル１６は、回転子構成部２の鉛直な回転軸（Ｘ）に対して実質的に垂直に延びるコイル軸１８を有する。この様態では、コイル１６およびコイル軸１８は、発電機１４のコイル１６において連続的な交流電流を発生させるために、回転子構成部２を横切って延びる磁界の中を通って回転させられ得る。例えば回転軸（Ｘ）に対して垂直に延びる２つの相対する磁界の代替の場合では、コイル１６およびコイル軸１８は、磁界の中を通じて回転させられ、発電機１４のコイル１６においてパルス状の直流電流を発生させることができる。
【００３２】
コイル軸１８はコイル１６の中心に沿って延びている。言い替えれば、コイル１６の巻線はコイル軸１８の周りに延びている。
【００３３】
コイル１６は、いくつかのコイル巻線を形成する導体を備える。導体は、個々のコイル巻線が互いから隔離されるように、つまり、コイル巻線が短絡させられないように、電気的に隔離される。コイル１６は、回転子構成部２に配置された電気エネルギーの使用物１２に接続されている。より明確には、コイル１６の２つの端は、電気エネルギーの使用物１２に直流電流を提供するために、例えば交流電流を整流するための整流ブリッジ２６およびコンデンサ２８を介して、またはパルス状の直流電流を平滑にするための平滑コンデンサを介して、電気エネルギーの使用物１２に接続されている。
【００３４】
したがって、遠心分離機は、回転子構成部２に配置され、発電機１４に電気的に連結された整流構成部３０を備え得る。整流構成部３０は、回転子構成部２の回転の間、連続的な直流電流を提供するように構成され得る。整流構成部３０は整流ブリッジ２６とコンデンサ２８とを備え得る。
【００３５】
したがって、電流は、発電機１４のコイル１６から、導体および整流構成部３０を例として備え得る電気回路１３を介して、電気エネルギーの使用物１２へと供給できる。発電機がパルス状の直流電流を発生させる実施形態では、電気回路は、導体および平滑コンデンサを例として備え得る。
【００３６】
図２ａ〜図２ｃでは、スピンドル４、整流ブリッジ２６、コンデンサ２８、および電気エネルギーの使用物１２は概略的に示されているだけである。実際、スピンドル４は、分離機ボウルを支持するために、および遠心分離機の駆動構成部への連結、または遠心分離機の駆動構成部への組み込みのために、より長くてもよい。整流ブリッジ２６およびコンデンサ２８は、スピンドル４に隣接して、またはスピンドル４からある距離において、配置されてもよい。電気エネルギーの使用物１２は、回転子構成部２においてその動作機能を実施するために、回転子構成部２における任意の適切な位置に配置され得る。
【００３７】
コイル１６は第１のコイル部分２０と第２のコイル部分２０´とを備えることができ、第１および第２のコイル部分２０、２０´は回転軸（Ｘ）の相対する側に配置されている。この様態では、コイル１６は回転軸（Ｘ）の周りで対称に延びるように配置され得る。したがって、発電機１４による連続的な交流電流の発生のための条件が提供されている。代替で、発電機１４による連続的なパルス状の直流電流の発生のための条件が提供されている。
【００３８】
発電機１４は、遠心分離機１において固定的に配置された磁石要素２２を備える。磁石要素２２は、回転軸（Ｘ）を横切って延びる磁界を提供するために配置されている。この様態では、磁界が回転軸（Ｘ）の両側においてコイル１６に影響を与えるため、連続的な交流電流をコイル１６において発生させることができる。
【００３９】
コイル１６はフェライトコア２１の周りに巻き付けられ得る。したがって、磁石要素２２からの磁界はコイル１６内で増強され得る。それにより、コイル１６において発生させられる連続的な交流電流は増強され得る。フェライトコア２１は、互いの上に積み重ねられたいくつかの別々のコア層２３を備え得る。したがって、磁石要素２２からの磁界は、フェライトコアが材料の固体ブロックから作られた場合より、フェライトコア２１においてより阻害されなくなる。
【００４０】
一部の実施形態によれば、磁石要素２２は第１の磁石部材２４と第２の磁石部材２４´とを備え得る。第１の磁石部材２４および第２の磁石部材２４´は回転軸（Ｘ）の相対する側に配置され得る。この様態では、磁界は回転軸（Ｘ）の両側で提供されてもよく、北磁極および南磁極を有する第１の磁石部材２４および第２の磁石部材２４´は、第１の磁石部材２４と第２の磁石部材２４´との間において１つの磁界を提供するように配置される。
【００４１】
これらの実施形態では、磁石要素２２は少なくとも１つの電磁石を備える。例えば、第１の磁石部材２４および第２の磁石部材２４´の各々は電磁石を形成できる。電磁石の分野において知られているように、各々の電磁石は、コイル２７、２７´が周りに巻き付けられているフェライトコア２５、２５´を備え得る。電流が電磁石のコイル２７、２７´を通じて流れるとき、磁界が発生させられる。電磁石のうちの一方は回転軸（Ｘ）の方を指す北磁極を有することができ、電磁石のうちの他方は回転軸（Ｘ）の方を指す南磁極を有する。この様態では、電磁石の磁界は互いを強化する。
【００４２】
電磁石のフェライトコア２５、２５´はそれらの間に空間を形成しており、その空間は実質的に円形の断面を有する。実質的に円形の断面は回転軸（Ｘ）に対して垂直に延びる。回転軸（Ｘ）に配置された発電機１４のコイル１６は、実質的に円形の断面を有する空間内で回転する。したがって、コイル１６は強い磁界内で回転できる。
【００４３】
同様に、コイル１６のフェライトコア２１は、電磁石のフェライトコア２５、２５´が互いに上に積み重ねられたいくつかの別々のコア層を備えてもよい（図示略）。
【００４４】
一部の実施形態によれば、少なくとも１つの電磁石への電流の強度が、少なくとも１つの電磁石によって提供される磁界の強度を変えるために制御可能であり得る。この様態では、発電機１４によって発生させられる連続的な交流電流の強度が制御され得る。例えば、回転子構成部２の小さい回転速度において、小さい回転速度を補うために、および回転子構成部２における電気エネルギーの使用物に十分に大きい電流を提供するために、大きな電流が少なくとも１つの電磁石に提供されてもよい。異なった例は、回転子構成部２における電気エネルギーの使用物１２が、遠心分離機の動作の間の異なる時間において異なる量の電気エネルギーを消費することであり得る。このような場合には、発電機１４によって発生させられる連続的な交流電流の強度は、電気エネルギーの使用物１２が大きな量の電気エネルギーを消費するとき、少なくとも１つの電磁石への電流を増加させることで増加させられてもよく、発電機１４によって発生させられる連続的な交流電流の強度は、電気エネルギーの使用物１２が小さな量の電気エネルギーを消費するとき、少なくとも１つの電磁石への電流を低下させることで低下させられてもよい。また、発電機１４は、例えば回転子構成部２における電気エネルギーの使用物１２が電気エネルギーを必要としないとき、少なくとも１つの電磁石への電流をスイッチオフすることによって、全体的にスイッチオフされてもよい。
【００４５】
図３は、例えば図１の遠心分離機１など、遠心分離機の発電機１４の実施形態を示している。これらの実施形態は、図２ａ〜図２ｃの実施形態とかなり似ている。したがって、図２ａ〜図２ｃの実施形態に関連する先の検討が参照され、具体的には、コイル１６、コイル軸１８、第１のコイル部分２０、第２のコイル部分２０´、コイル１６のフェライトコア２１、および整流構成部３０の検討が参照される。図３の実施形態と図２ａ〜図２ｃの実施形態との間の主な違いは、以下において検討されている。
【００４６】
ここでもまた、発電機１４は、遠心分離機の回転子構成部の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成されている。電流は、例えば回転子構成部２の完全な一回転の間、回転子構成部に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するために利用される。回転子構成部２のスピンドル４の一部分が図３において概略的に示されている。回転子構成部２は分離機ボウルをさらに備える（図示略）。
【００４７】
ここでもまた、発電機１４は、遠心分離機内に固定的に配置された磁石要素２２を備える。磁石要素２２は、回転軸（Ｘ）を横切って延びる磁界を提供するために配置されている。
【００４８】
これらの実施形態では、磁石要素２２は少なくとも１つの永久磁石を備える。この様態では、少なくとも１つの電磁石を備える図２ａ〜図２ｃの実施形態において必要とされているように、電気エネルギーが磁界を発生させるために必要とされることはない。
【００４９】
磁石要素２２は、第１の磁石部材２４と第２の磁石部材２４´とを備え得る。第１の磁石部材２４および第２の磁石部材２４´は、回転軸（Ｘ）の相対する側に配置され得る。この様態では、磁界は回転軸（Ｘ）の両側において永久磁石によって提供されてもよい。
【００５０】
永久磁石のうちの一方は回転軸（Ｘ）の方を指す北磁極を有することができ、永久磁石のうちの他方は回転軸（Ｘ）の方を指す南磁極を有する。この様態では、第１の磁石部材２４および第２の磁石部材２４´の磁界は互いを増強する。
【００５１】
電第１の磁石部材２４および第２の磁石部材２４´はそれらの間に空間を形成しており、その空間は実質的に円形の断面を有する。実質的に円形の断面は回転軸（Ｘ）に対して垂直に延びる。回転軸（Ｘ）に配置された発電機１４のコイル１６は、実質的に円形の断面を有する空間内で回転する。したがって、コイル１６は、第１の磁石部材２４および第２の磁石部材２４´によって提供される強い磁界内で回転できる。
【００５２】
図２ａ〜図２ｃおよび図３の実施形態において、コイル１６は、スピンドル４と回転するようにスピンドル４に配置され、磁石要素２２はスピンドル４に隣接して配置されている。したがって、発電機１４は回転子構成部２のスピンドル４に配置されている。
【００５３】
図１に示されているように、発電機１４は、駆動構成部５と同じ分離機ボウル１１の軸方向の側において、スピンドル４に配置され得る。
【００５４】
代替の実施形態では、スピンドル４は分離機ボウル１１を通じて延びてもよい。このような実施形態では、発電機１４は、駆動構成部５がスピンドル４に連結されている場所、またはスピンドル４の一部を形成している場所の反対の分離機ボウル１１の軸方向の側において、スピンドル４に配置され得る。
【００５５】
さらなる実施形態によれば、発電機１４は、スピンドル４に設けられた別の構造に、または分離機ボウルに配置され得る。別の構造は、発電機１４を支持するための専用とされてもよい。
【００５６】
図４ａは、実施形態による遠心分離機の回転子構成部２の側面図を概略的に示している。図４ｂは、回転子構成部２の上面図を概略的に示している。遠心分離機は、図１との関連で先に検討されたような遠心分離機１であり得る。
【００５７】
これらの実施形態では、遠心分離機の回転子構成部２の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成された発電機１４は、分離機ボウル１１に配置されている。分離機ボウル１１は図４ｂにおいて破線で概略的に指示されている。ここでもまた、電流は、例えば回転子構成部２の完全な一回転の間、回転子構成部２に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するために利用される。
【００５８】
ここでもまた、発電機１４は、図２ａ〜図２ｃおよび図３を参照して先に検討されているような実施形態のいずれかに従って、コイル１６と磁石要素２２とを備える。しかしながら、これらの実施形態では、コイル１６は分離機ボウル１１と共に回転するために分離機ボウル１１に配置され、磁石要素２２は分離機ボウル１１に隣接して配置されている。したがって、スピンドルと、スピンドルに配置されている発電機と、への言及を除いて、図２ａ〜図２ｃおよび図３の実施形態に関する先の検討は、図４ａおよび図４ｂにおいて開示されているこれらの実施形態にも関連する。図４ｂにおいて、少なくとも１つの電磁石を備える磁石要素２２が示されている。代替で、少なくとも１つの永久磁石を備える磁石要素２２が利用されてもよい。
【００５９】
図５ａは、実施形態による遠心分離機１の駆動構成部５を貫いた断面を概略的に示している。図５ｂは、駆動構成部５の上面図を概略的に示している。遠心分離機１は、図１との関連で先に検討されたような遠心分離機１であり得る。
【００６０】
これらの実施形態では、遠心分離機１の回転子構成部２の完全な一回転の間に電流を連続的に発生させるように構成された発電機１４は、遠心分離機１の駆動構成部５と接続して配置されている。ここでもまた、電流は、例えば回転子構成部２の完全な一回転の間、回転子構成部２に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するために利用される。
【００６１】
駆動構成部５は遠心分離機１の筐体３に配置されている。駆動構成部５は、回転子構成部２のスピンドル４を駆動するように構成されている。
【００６２】
発電機１４は、コイル１６と磁石要素２２とを備える。駆動構成部５は、回転子３２と固定子３４とを備える電気モータ３０を備える。回転子３２は、スピンドル４が駆動構成部５の一部を形成するように、スピンドル４の一部を形成している。発電機１４のコイル１６は、電気モータ３０の回転子３２の一部分に配置されている。発電機１４の磁石要素２２は、電気モータ３０の固定子３４の少なくとも１つの磁石部材によって形成されている。
【００６３】
電気モータ３０の固定子３４は、磁極を形成する磁石部材を備える。磁極は、回転子３２を駆動する回転する磁界を作り出す。より明確には、回転する磁界と回転子３２との間の遅れが回転子３２を駆動する。回転する磁界は、発電機１４のコイル１６において連続的な交流電流を発生させるために利用される。しかしながら、磁界が回転するため、および発電機１４のコイル１６が回転子３２と共に回転するため、回転子３２と回転する磁界との間に遅れがあり、これはコイル１６における磁界を変化させ、コイル１６において連続的な交流電流を発生させる。そのため、交流電流は、回転子構成部２に関連して固定的な磁界を発生させる磁石要素を備える先に検討された発電機と比較して、小さい周波数の交流電流である。
【００６４】
電流は、図１、図２ａ〜図２ｃ、図３、図４ａおよび図４ｂ、ならびに図５ａおよび図５ｂを参照して先に詳述された遠心分離機１における発電機１４およびそれらの構成部の異なる実施形態において、連続的に発生させられる。電流は、関連する遠心分離機１の回転子構成部２の完全な一回転の間に連続的に発生させられる。したがって、磁石要素２２からの磁界は、コイル１６において電流を発生させるに十分な強さである。
【００６５】
発電機１４のコイル１６において連続的に発生させられる電流は、連続的な交流電流であり得る。代替の実施形態では、発電機１４のコイル１６において連続的に発生させられる電流は、連続的なパルス状の直流電流であり得る。
【００６６】
ここで、連続的な交流電流という用語は、交流電流の１回の周期の少なくとも７０％にわたって０ｍＡから逸脱する交流電流に関し得る。言い替えれば、交流電流の１回の周期を表す波形は、１回の周期少なくとも７０％にわたって０ｍＡより大きい値を有する。したがって、電圧基準から小さい逸脱を伴う連続的な直流電流が、発電機１４に接続された整流構成部３０から提供され得る。
【００６７】
ここで、連続的なパルス状の直流電流という用語は、回転子構成部２の完全な一回転ごとに少なくとも２つのパルスを有し、回転子構成部２の完全な一回転にわたって少なくとも７０％を超える０ｍＡから逸脱するパルス状の直流電流に関し得る。したがって、電圧基準から小さい逸脱を伴う連続的な直流電流が、発電機１４に接続された電圧調整器から提供され得る。
【００６８】
電流は発電機１４によって提供でき、磁石要素２２は、コイル１６の完全な一回転の間にコイル１６を包囲する磁界を提供するように構成されている。言い替えれば、電流は発電機１４によって提供でき、コイル１６は、コイル１６の完全な一回転の間に磁石要素２２によって提供される磁界内に配置されている。これは、コイル１６が回転軸（Ｘ）に対して垂直な方向に磁石要素２２の幅の中に配置されている発電機１４において証明されている。
【００６９】
したがって、安定した動作条件が、遠心分離機１の回転子構成部２において電気エネルギーの使用物のために提供され得る。
【００７０】
一部の実施形態によれば、発電機１４は、回転子構成部２の回転の間、例えば２４ＶＲＭＳの電圧で５０ｍＡＲＭＳの電流において提供され得る少なくとも１．２Ｗの電力を提供できる。このような実施形態では、電力は、例えばセンサおよび／または制御ユニットを備える電気エネルギーの使用物１２に電気エネルギーを供給するのに十分であり得る。
【００７１】
一部の実施形態によれば、発電機１４は、回転子構成部２の回転の間、例えば２４ＶＲＭＳの電圧で２５０ｍＡＲＭＳの電流において提供され得る少なくとも６Ｗの電力を提供できる。このような実施形態では、電力は、例えば直流モータ、アクチュエータ、電気エネルギーを保存するためのコンデンサ、センサ、および／または制御ユニットのうちの１つ以上を備える電気エネルギーの使用物１２に電気エネルギーを供給するのに十分であり得る。
【００７２】
一部の実施形態によれば、発電機１４は、回転子構成部２の回転の間、例えば１２ＶＲＭＳまたは２４ＶＲＭＳの電圧で提供され得る１〜５Ｗの範囲内の電力を提供できる。
【００７３】
一部の実施形態によれば、発電機１４は、回転子構成部２の回転の間、例えば１２ＶＲＭＳまたは２４ＶＲＭＳの電圧で提供され得る４〜１０Ｗの範囲内の電力を提供できる。
【００７４】
発電機１４は、遠心分離機１の回転子構成部２における電気エネルギーの使用物に電気エネルギーを提供するために配置されている。したがって、とりわけ以下のことのために、可能性が開かれている。
−  遠心分離機のパラメータまたは回転子構成部の内部での分離処理のパラメータを測定すること。
−  回転子構成部からのデータを回転子構成部の外部のシステムへと通信すること。
−  回転子構成部の外部から、例えば回転子構成部の内部の制御システムと、通信すること。
−  その他のこと。
【００７５】
図６ａは、実施形態による遠心分離機１を貫いた断面を概略的に示している。遠心分離機１は、先に検討された実施形態のいずれか１つによる回転子構成部２、駆動構成部５、および発電機１４を備える。ここでもまた、電気エネルギーの使用物１２は回転子構成部２に配置されている。
【００７６】
これらの実施形態では、遠心分離機１は、回転子構成部２に配置されたアクチュエータ４０を備える。アクチュエータ４０は、電気エネルギーの使用物１２の少なくとも一部を形成する。アクチュエータ４０には、発電機１４から電気エネルギーが供給され得る。電気エネルギーの使用物１２は、アクチュエータ４０に加えて、さらなる構成要素または装置を備えてもよい。
【００７７】
一部の実施形態によれば、遠心分離機１は、回転子構成部２に配置された弁４２を備え得る。アクチュエータ４０は、弁４２の移動可能な機構を作動させるために構成され得る。この態様では、弁４２はアクチュエータ４０によって制御でき、つまり発電機１４によって提供される電気エネルギーが、回転子構成部２に配置された弁を制御するために利用され得る。
【００７８】
図６ｂは、実施形態による遠心分離機１を貫いた断面を概略的に示している。遠心分離機１は、先に検討された実施形態のいずれか１つによる回転子構成部２、駆動構成部５、および発電機１４を備える。ここでもまた、電気エネルギーの使用物１２は回転子構成部２に配置されている。
【００７９】
これらの実施形態では、遠心分離機１は、回転子構成部２に配置されたセンサ４４を備える。センサ４４は、電気エネルギーの使用物１２の少なくとも一部を形成する。つまり、電気エネルギーの使用物１２は、センサ４４に加えて、さらなる構成要素または装置を備えてもよい。センサ４４には発電機１４から電気エネルギーが供給され得る。
【００８０】
図６ｃは、実施形態による遠心分離機１を貫いた断面を概略的に示している。遠心分離機１は、先に検討された実施形態のいずれか１つによる回転子構成部２、駆動構成部５、および発電機１４を備える。ここでもまた、電気エネルギーの使用物１２は回転子構成部２に配置されている。
【００８１】
これらの実施形態では、遠心分離機１は、回転子構成部２に配置された制御ユニット４６を備える。制御ユニット４６は、電気エネルギーの使用物１２の少なくとも一部を形成する。つまり、電気エネルギーの使用物１２は、制御ユニット４６に加えて、さらなる構成要素または装置を備えてもよい。制御ユニット４６には発電機１４から電気エネルギーが供給される。
【００８２】
図６ａ〜図６ｃを参照すると、遠心分離機１の回転子構成部２において、電気エネルギーの使用物１２は、アクチュエータ４０、弁４２、センサ４４、および制御ユニット４６の各々の１つ以上、ならびに／または、アクチュエータ４０、弁４２、センサ４４、および制御ユニット４６のうちの１つまたは複数の様々な組み合わせを備え得る。
【００８３】
それらに加えて、電気エネルギーの使用物１２は、図６ｃにおいて例示されているような通信ユニット４８を備え得る。通信ユニット４８は、例えば無線通信のためのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信装置を備え得る。代替の通信ユニット４８が発電機１４のコイル１６を介して通信してもよい。高周波通信信号がコイル１６を介して送信および／または受信され得る。高周波通信信号は、コイル１６において発生させられる連続的な交流電流に重ねられる。通信ユニット４８を介して、例えばデータ、制御命令などが、回転子構成部２へと／回転子構成部２から送信され得る。
【００８４】
回転子構成部２における電気エネルギーの使用物１２の異なる構成要素同士が、それらの間でデータ、制御命令などを通信するために、互いと接続されてもよい。電気エネルギーの使用物１２の構成要素への遠心力を小さくするために、構成要素のうちの１つまたは複数は、回転子構成部２の回転軸の近くに配置されてもよい。電気エネルギーの使用物１２の異なる構成要素には、発電機１４から電気エネルギーが直接的または間接的に供給される。
【００８５】
電気エネルギーの使用物１２およびそれらの機能のいくつかの例には、次のものがある。
−  センサ４４は、遠心分離機の動作のために測定データを制御ユニット４６に提供できる。
−  制御ユニット４６は、制御信号をアクチュエータ４０に提供するためにアクチュエータ４０に接続され得る。
−  通信ユニット４８は、センサ４４からの測定データをデータの外部受信部へと送ることができる。
−  通信ユニット４８は、外部の送るものから、遠心分離機のために制御命令を受信でき、制御命令を制御ユニット４６へと送ることができる。
【００８６】
図７は、遠心分離機を動作させる方法１００を示している。遠心分離機は、図１および図６ａ〜図６ｃとの関連で検討されたような遠心分離機１であり得る。遠心分離機１は、電流を発生させるための発電機１４を備える。発電機は、図１〜図５ｂとの関連で検討されたような発電機１４であり得る。したがって、遠心分離機１は、回転子構成部２と、駆動構成部５と、電気エネルギーの使用物１２と、を備える。回転子構成部２は、鉛直な回転軸（Ｘ）を有し、スピンドル４と分離機ボウル１１とを備える。駆動構成部５は、スピンドル４に連結されるか、またはスピンドル４の一部を形成する。
【００８７】
方法１００は、
−  駆動構成部５で回転子構成部２を回転軸（Ｘ）の周りで回転させるステップ１０２と、
−  回転子構成部２を回転させるステップ１０２の間、回転子構成部２の完全な一回転の間に発電機１４で電流を連続的に発生させるステップ１０４と、
−  電流を連続的に発生させるステップ１０４の間に発生させられた電流を利用して、回転子構成部に配置される電気エネルギーの使用物に電流を供給するステップ１０６と、
を含む。
【００８８】
実施形態によれば、発電機１４は、遠心分離機１において固定的に配置される磁石要素２２を備え、磁石要素２２は、回転軸（Ｘ）を横切って延びる磁界を提供するように配置され、磁石要素２２は少なくとも１つの電磁石を備え、方法１００は、
−  少なくとも１つの電磁石によって提供される磁界の強度を変えるために、少なくとも１つの電磁石への電流の強度を制御するステップ１０８を含む。この様態では、発電機１４によって発生させられる電流の強度が、先に検討されたように制御され得る。
【００８９】
先の記載が様々な例の実施形態の説明に役立つことと、本発明が添付の特許請求の範囲によってのみ定められることとは、理解されるものである。当業者は、例の実施形態が定められ得ることと、例の実施形態の様々な特徴が、添付の特許請求の範囲によって定められているような本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態以外の実施形態を作り出すために組み合わされ得ることとを理解するものである。
【符号の説明】
【００９０】
１  遠心分離機
２  回転子構成部
３  筐体
４  スピンドル
５  駆動構成部
６  分離空間
７  分離ディスク
８  入口管
９  軽い流体相の出口
１０  重い流体相の出口
１１  分離機ボウル
１２  電気エネルギーの使用物
１３  電気回路
１４  発電機
１６  コイル
１８  コイル軸
２０  第１のコイル部分
２０’  第２のコイル部分
２１  フェライトコア
２２  磁石要素
２３  コア層
２４  第１の磁石部材
２４’  第２の磁石部材
２５、２５’  フェライトコア
２６  整流ブリッジ
２７、２７’  コイル
２８  コンデンサ
３０  整流構成部、電気モータ
３２  回転子
３４  固定子
４０  アクチュエータ
４２  弁
４４  センサ
４６  制御ユニット
４８  通信ユニット
【図１】
0006940630.tif 000002
【図２ａ】
0006940630.tif 000003
【図２ｂ】
0006940630.tif 000004
【図２ｃ】
0006940630.tif 000005
【図３】
0006940630.tif 000006
【図４ａ】
0006940630.tif 000007
【図４ｂ】
0006940630.tif 000008
【図５ａ】
0006940630.tif 000009
【図５ｂ】
0006940630.tif 000010
【図６ａ】
0006940630.tif 000011
【図６ｂ】
0006940630.tif 000012
【図６ｃ】
0006940630.tif 000013
【図７】
0006940630.tif 000014