JP4611534B2 - 遠心分離機用シールリング - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、第１のロータ部分に対して移動可能な第２のロータ部分を有し、第２のロータ部分は、溝に取り付けられたシールリングの封止面を封止するように接触したり離れたりするようになっている接触面を有し、シールリングが溝内へ軸方向に押圧される遠心分離機の第１のロータ部分の内部で軸方向に開口している環状の溝内に取付け時に挿入されるようになっているシールリングに関する。
【０００２】
米国特許明細書第４，５３４，５７０号には、極めて高い荷重にさらされるこの種のシールリングが開示されている。シールリングを通る液体が動作中に遠心分離機の外に漏れないようにするためには、第２のロータ部分の接触面が、シールリングが対抗して封止状態を維持する必要がある液圧を十分な余裕をもって上回っている封止圧力を与える力で、封止面に押し付けられなければならない。
【０００３】
遠心分離機のロータが回転する回転数が高いため、遠心分離機内のこの種のシールリングの付近の液圧は、多くの場合、非常に高い。そのため、締め付けに必要な力は、大抵、非常に大きい。
【０００４】
したがって、第２のロータ部分をシールリングの封止面に対して封止するように接触させたり離したりする軸方向の移動毎の後に、シールリングをその溝の中にしっかりと確実に固定することが極めて重要である。
【０００５】
このために、この種のシールリングは、円錐形で半径方向の境界形成面を有し、やはり円錐形の境界形成面を有する第１のロータ部分にある環状の溝内に押圧される。
【０００６】
しかしながら、これは、締付力のほとんどの部分が円錐面に吸収され、それによって第１のロータ部分の隣接部分に高い応力集中を引き起こすことを意味する。
【０００７】
本発明の目的は、第１のロータ部分の隣接部分に高い応力を生じさせずに、第１のロータ部分の溝内に確実に保持され得る、冒頭に述べた種類のシールリングを実現することである。
【０００８】
本発明によれば、この目的は、
−シールリングは、第２のロータ部分の方を向いた第１の環状部であって、荷重がかかっていない状態で、溝の第１の環状部の外側半径と少なくとも同じ大きさの外側半径を有する第１の環状部を有し、溝の第１の環状部は、前記シールリングの第１の環状部を収容するように構成されており、
−シールリングの第１の環状部は、第２のロータ部分に対して最も近くに位置する、溝の第１の環状部の部分の半径方向の幅と少なくとも同じ大きさの半径方向の幅を有しており、
−溝は、第２のロータ部分とは反対の方向を向いた第２の環状部であって、溝の第１の環状部の軸方向の端部に接続し、外側の環状凹部を有する第２の環状部を有し、外側の環状凹部は、この軸方向の端部から軸方向に、この軸方向の端部で第１の環状部の外側半径から半径方向外側に延びており、
−溝は、ロータの第２のロータ部分とは反対の方向を向いた溝の第２の環状部の端部に位置する底部を有しており、
−シールリングは、第２のロータ部分とは反対の方向を向いた第２の環状部であって、シールリングの第１の環状部の軸方向の端部に接続し、少なくとも１つの突起部を有する第２の環状部を有し、少なくとも１つの突起部は、溝の第２の環状部にある外側の環状凹部を少なくとも部分的に埋めるとともに、この軸方向の端部に対して最も近くに位置する外側の環状凹部の少なくとも内面に接触し、シールリングの第１の環状部の軸方向の端部と溝の第１の環状部の軸方向の端部とが実質的に同じ軸方向高さに位置しており、
−溝は、内側の環状凹部をさらに有し、この内側の環状凹部は、溝の底部から前記部分へ軸方向に延び、かつ第２のロータ部分とは反対の方向を向いた前記部分の端部で、前記部分の内側半径から半径方向内側に延びており、シールリングは取り付けられた状態で内側の環状凹部の半径方向外側に位置しており、
−内側の環状凹部は、第１のロータ部分、シールリングの第１の環状部、およびシールリングの第２の環状部のうちの少なくとも１つの弾性変形時に、シールリングを軸方向断面の傾いた位置において挿抜方向を向くことができるようになっており、シールリングのこの挿抜方向に対して垂直な最大寸法が、溝のこの挿抜方向に対して垂直な最小寸法よりも小さいことによって実現される。
【０００９】
これにより、保持力が、締付接合によってではなく、形状による固定によって得られ、溝の底部にシールリングを押し付けることによって、締付力がシールリングから第１のロータ部分に伝達されるので、応力集中がはるかに小さくなる。
【００１０】
好適な実施態様では、シールリングの第１および第２の環状部は、単一の一体部品に形成されている。シールリングの第２の環状部上の突起部は、シールリングのほぼ全周にわたって延びていることが適切である。
【００１１】
本発明の特定の実施態様では、前記部分の半径方向の幅が第２のロータ部からの距離の分だけ狭くなっている。
【００１２】
これにより、液体および汚れた物が溝内に漏れることを防止することができる。
【００１３】
１つの案として、２つのロータ部分は回転軸を中心として回転可能であり、シールリングは回転軸を中心として同心円状に延びている。
【００１４】
本発明の他の実施態様では、シールリングは、ポリエーテルエーテルケトンやポリオキシメチレンなどのポリマーで作られている。
【００１５】
以下、添付図面の図を参照しながら本発明をより詳しく説明する。
【００１６】
図１に、本発明によるシールリング１を備えた遠心分離機のロータの一部を示す。不図示の回転軸のまわりを回転可能なロータは、第１のロータ部分２と第２のロータ部分３とを有している。２つのロータ部分２および３は、一緒になって分離室４を形成している。第２のロータ部分は、不図示の回転軸を囲む環状の溝７内に挿入されるシールリング１の封止面６に対して接触面５が接触したり離れたりするように軸方向に移動可能である。
【００１７】
本発明によるシールリング１および溝７のより詳しい構成は、図２から明らかである。
【００１８】
シールリング１は、第２のロータ部分３の方を向いた第１の封止部８を有しており、この第１の環状部８は、荷重がかかっていない状態で、シールリング１の第１の環状部８を受け入れるように構成された溝７の第１の環状部９の外側半径と少なくとも同じ大きさの外側半径を有している。
【００１９】
シールリングの第１の環状部８は、第２のロータ部分３の最も近くに位置する溝７の第１の環状部９の軸方向の部分１０の半径方向の幅と少なくとも同じ大きさの半径方向の幅を有している。溝７は、第２のロータ部３とは反対の方向を向いた第２の環状部１１と、第２のロータ部分３とは反対の方向を向いた溝７の第２の環状部１１の端部に位置する底部１３とを有している。この第２の環状部１１は、溝７の第１の環状部９の軸方向の端部につながっており、外側の環状凹部１２を有している。凹部１２は、この軸方向端部から軸方向に、この軸方向の端部で第１の環状部９の外側半径から半径方向外側に延びている。
【００２０】
シールリングは、第２のロータ部分とは反対の方向を向いた第２の環状部１４を有しており、その第２の環状部１４は、シールリングの第１の環状部８の軸方向の端部につながっており、かつ、溝７の第２の環状部１１にある外側の環状凹部１２を少なくとも部分的に埋め、この軸方向の端部の最も近くに位置する凹部１２の少なくとも内面に接触する突起１５を有している。シールリング１の第１の環状部８の軸方向の端部と溝７の第１の環状部９の軸方向の端部とは、ほぼ同じ軸方向高さに位置している。溝７は、溝７の底部から前記部分１０へ軸方向に延び、かつ第２のロータ部分３とは反対の方向を向いた部分１０の端部で部分１０の内側半径から半径方向内側に延びている内側の環状凹部１６も有しており、その内側の環状凹部１６は空いている。
【００２１】
内側の環状凹部１６は、第１のロータ部分２、シールリングの第１の環状部８、およびシールリングの第２の環状部１４のうちの少なくとも１つの弾性変形時に、シールリング１を軸方向断面の溝７に対して傾いた位置に挿抜方向に押し込めることができるように構成されており、シールリング１のこの挿抜方向に対して垂直な最大寸法が、溝７のこの挿抜方向に対して垂直な最小寸法よりも小さくなっている。
【００２２】
構成部材のうちのどれが変形し、またはどれが変形しないかは、主として相互の剛性による。決まっているのは、シールリングを傾いた位置に向けることが、シールリングを溝に挿抜できるように変形によって可能なことである。その代わりに、青銅などの固い金属材料で作られたシールリングを使用すると、第１のロータ部分２が大概変形する。その代わりに、ポリエーテルエーテルケトンやポリオキシメチレンなどのポリマーで作られたシールリングを使用すると、シールリング１は、シールリング１の第２の環状部１４が大概圧縮されて変形する。
【００２３】
示されている実施形態では、シールリング１は、回転軸の周囲に延びる単一の一体部品に形成されている。突起は、シールリングの全周にわたって延びていることが適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるシールリングの一実施形態を備えている遠心分離機の一部を通る軸方向断面を示す概略図である。
【図２】 シールリングをより詳しく示す図である。

Claims (8)

1. 遠心分離機の第１のロータ部分（２）の内部で軸方向に開口している環状の溝（７）に取付け時に挿入されるようになっているシールリング（１）であって、前記遠心分離機が、前記溝（７）に取り付けられたシールリング（１）の封止面（６）を封止するように接触したり離れたりするようになっている接触面（５）を有する第２のロータ部分（３）を有し、該第２のロータ部分（３）が、前記第１のロータ部分（２）に対して移動可能であり、前記シールリングが前記溝（７）内へ軸方向に押圧される、シールリング（１）において、
   −前記シールリング（１）は、前記第２のロータ部分（３）の方を向いた第１の環状部（８）であって、荷重がかかっていない状態で、前記溝（７）の第１の環状部（９）の外側半径と少なくとも同じ大きさの外側半径を有する第１の環状部（８）を有し、前記溝（７）の前記第１の環状部（９）は、前記シールリング（１）の前記第１の環状部（８）を収容するように構成されており、
   −前記シールリング（１）の前記第１の環状部（８）は、前記第２のロータ部分（３）に対して最も近くに位置する、前記溝（７）の前記第１の環状部（９）の部分（１０）の半径方向の幅と少なくとも同じ大きさの半径方向の幅を有しており、
   −前記溝（７）は、前記第２のロータ部分（３）とは反対の方向を向いた第２の環状部（１１）であって、前記溝（７）の前記第１の環状部（９）の軸方向の端部に接続し、外側の環状凹部を有する第２の環状部（１１）を有し、前記外側の環状凹部は、前記軸方向の端部から軸方向に、該軸方向の端部で前記第１の環状部（９）の外側半径から半径方向外側に延びており、
   −前記溝は、前記ロータの前記第２のロータ部分（３）とは反対の方向を向いた前記溝（７）の前記第２の環状部（１１）の端部に位置する底部（１３）を有しており、
   −前記シールリング（１）は、前記第２のロータ部分（３）とは反対の方向を向いた第２の環状部（１４）であって、前記シールリング（１）の前記第１の環状部（８）の軸方向の端部に接続し、少なくとも１つの突起部（１５）を有する第２の環状部（１４）を有し、前記少なくとも１つの突起部は、前記溝（７）の前記第２の環状部（１１）にある前記外側の環状凹部（１２）を少なくとも部分的に埋めるとともに、この軸方向の端部に対して最も近くに位置する前記外側の環状凹部（１２）の少なくとも内面に接触し、前記シールリング（１）の前記第１の環状部（８）の前記軸方向の端部と前記溝（７）の前記第１の環状部（９）の前記軸方向の端部とが実質的に同じ軸方向高さに位置しており、
   −前記溝（７）は、内側の環状凹部（１６）をさらに有し、該内側の環状凹部は、前記溝（７）の前記底部（１３）から前記部分（１０）へ軸方向に延び、かつ前記第２のロータ部分（３）とは反対の方向を向いた前記部分（１０）の端部で、前記部分（１０）の内側半径から半径方向内側に延びており、前記シールリング（１）は取り付けられた状態で前記内側の環状凹部（１６）の半径方向外側に位置しており、
   −前記内側の環状凹部（１６）は、前記第１のロータ部分（２）、前記シールリング（１）の前記第１の環状部（８）、および前記シールリング（１）の前記第２の環状部のうちの少なくとも１つの弾性変形時に、前記シールリング（１）を軸方向断面の傾いた位置において挿抜方向を向くことができるようになっており、前記シールリングのこの挿抜方向に対して垂直な最大寸法が、前記溝（７）のこの挿抜方向に対して垂直な最小寸法よりも小さいことを特徴とするシールリング（１）。
2. 前記第１および第２の環状部（各々８と１４）は、単一の一体部品に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシールリング。
3. 前記シールリング（１）の前記第２の環状部（１４）上の突起部（１５）は、前記シールリング（１）の実質的に全周にわたって延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載のシールリング。
4. 前記部分（１０）の半径方向の幅が前記第２のロータ部分（３）からの距離の分だけ狭くなっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシールリング。
5. ２つの前記ロータ部分（２と３）は、回転軸を中心に回転可能であり、前記シールリング（１）は前記回転軸を中心として同心円状に延びていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシールリング。
6. ポリマーで作られていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシールリング。
7. ポリエーテルエーテルケトンで作られていることを特徴とする、請求項６に記載のシールリング。
8. ポリオキシメチレンで作られていることを特徴とする、請求項６に記載のシールリング。

Images