CN100393423C - 带有液力转速差确定的离心机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心机，它具有旋转支承的滚筒(1)和在所述滚筒中对中地以一定转速差旋转支承的蜗杆(5)，所述滚筒和蜗杆由中央的外部位置固定地安放的马达设备驱动，所述滚筒和所述蜗杆之间装入一个带有壳体(12b)和转子(12c)的液力马达(12；21)，作为可确定转速差的传动装置，通过液力输入泵(11；23；41)向所述液力马达提供输入。这种离心机特征在于，所述液力输入泵共同转动地配设给所述液力马达(12；21)，所述液力输入泵的转子(13)不共同转动地支承在转动的离心机部件的外部，并且可通过调整机构(42；43；29、30)对由输入泵(11、23、41)输送给液力马达(12；21)的液体量进行改变，所述调整机构是液力操作的并且共同旋转地设置在驱动装置上。

Description

带有液力转速差确定的离心机
技术领域
本发明涉及一种离心机，它具有旋转支承的滚筒和在所述滚筒中对中地以一定转速差旋转支承的蜗杆，所述滚筒和蜗杆由中央的外部(位置固定地安放的)马达设备驱动，所述滚筒与所述蜗杆之间装入一个带有其壳体和其转子的液力马达，作为可确定转速差的传动装置，通过液力泵向所述液力马达提供输入。
背景技术
开头所述类型的离心机是这样的离心机，其中在两个以转速差转动的部件之间接入传动装置，所述两个部件称为滚筒和蜗杆，并且是根据沉降式离心机，这里主要说明的。特别是沉降式蜗杆离心机，还有滚筒筛倾析器和全池倾析器(Vollteichdekanter)。其中还包括所输入的固体-液体混合物的由离心力相互分离的相的数量和类型。所述离心机可以用固体/液体的两相分离，但也可用于具有多种液体和固体相的多相分离。通过离心力由于待分离相的比重不同而实现所述分离。这种离心机属于现有技术，种类非常繁多。
原则上可以用分离的位置固定的马达设备(驱动马达加上传动装置)驱动离心机的两个以转速差旋转的部件。但通常只设置一个位置固定的驱动马达设备，所述马达驱动所述两个部件中的一个，优选是滚筒，而通过一决定两个部件之间的转速差的传动装置由所述驱动运动导出另一个部件的转动。这里重要的是，在所述两个部件之间传递的转矩通常较大。所述连接在中间的传动装置必须可承受所述高的转矩。目前为止，为所述连接在中间的传动装置设置例如效率很高的摆线齿轮传动，但所述摆线齿轮传动以不变的传动比工作，从而许多控制技术上的要求和对与待处理的悬浮液相适应的转速变化的匹配都无法考虑。实现这种连接在中间的传动装置的另一个可能性是液力马达，由于可以简单地确定所输送的液力压力液体的量在其转速上可以简单地控制这种液力马达。这种受控制的可调节的转速是特别有利的，因为根据待处理的悬浮液不同，只能通过经验上的尝试才能实现最佳的分离结果。这里应该注意，单位时间输入的悬浮液的量，特别是在其粘稠度上不是统一的，从而应该通过调整对控制进行补充。这样由于不恒定的悬浮液参数而形成的固相堆积物会朝阻塞机器的方向增长，这会导致蜗杆的转矩的提高，此外通过提高转速差可对固体进行加速，从而可避免所述阻塞危险。还有一个特别的问题，即当中央外部马达驱动设备故障停机时，无法再从停止的转筒上清除沉积固体。专利F542659，F6942189和US3923241说明了这种离心机的例子，利用转矩可变的、高转矩的、慢速运行的、共同旋转的液力马达来实现所述离心机连接在中间的传动装置。要求设置一个外部的位置固定设置的泵装置，以对这种连接在滚筒和蜗杆之间的液力马达进行供应，如现有技术所示的那样，因为必须使供应给液力马达的液力液体量从静止的输入管进入旋转的离心机系统。与电动马达通过汇流环(Scleifring)/电刷所实现的设置相类似，这通过所谓的旋转接头(Drehdurchführung)来实现。由于在高压下输入的液力液体的高流量的较大吞吐量，对这种旋转接头的要求较高，这是流量和压力要求的，从而这种易造成问题的构件的结构尺寸和易泄漏性特别会带来问题。尽管这种共同旋转的液力马达统一了重量轻、良好的可调节性和坚固的优点，根据目前为止的设想所要求的旋转接头却是会造成损害的问题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种开头所述类型的离心机，它具有一作为可控制的传动连接的共同旋转的液力马达和用于进行输入的液力泵，考虑到对泄漏损失的控制上，这种离心机根据结构的尺寸和复杂性而对旋转接头提出的要求要小得多。
根据本发明，所述目的这样来实现，即至少向液力马达提供输入的液力泵(输入泵)共同转动地配设给所述液力马达，所述液力泵的转子不共同转动地支承在转动的离心机部件的外部(支承杆)，并且可通过调整机构对由输入泵输送给液力马达的液体量进行改变，所述调整机构是液力操作的并且共同旋转地设置在驱动装置上。
一方面通过使输入泵从其迄今为止位置固定的安放位置向离心机即其转动的部件内偏移并由此与液力马达共同转动，另一方面通过经由控制/调整用的调整机构改变由输入泵输送给液力马达的液体量，可以实现，使所谓的旋转接头处于低压区，并且需要引导的液力液体的量比迄今为止少。由此只需将旋转接头设计的较简单并且较小，并且在这个区域内泄漏损失也较小。但是在这种简单得多的结构形式中还是需要旋转接头，因为液力泵和液力马达之间的输送循环是不稳定的。液力泵和液力马达不可避免地具有泄漏损失，即使只是由于温度影响和载荷，液力液体也不是保持不变，所述液力液体需要处理。为此从液力液体中分支出一分流区域并通过一冲洗循环对其进行处理。
用于液力马达的液力泵(输入泵)最好和液力马达接纳在同一个壳体中，其中向外引导泵转子的支承，并优选位置固定地对泵转子进行支承。
在另一个具有排压体积(排量)恒定的输入泵的优选实施形式中，所述调整机构是一个流量调节阀，所述流量调节阀将液力马达不需要的输入液力的量回流到液体循环无压力的区域，其中所述流量调节阀或者调节从工作循环中分支出来的液体量(二通式流量调节)，或者直接调整输送给液力马达的量(三通式流量调节)。
在另一个优选实施形式中，经调整的液力液体流过的控制节流板通过施加回流压力或利用比例磁体控制。
在具有可变排压体积的共同旋转的输入泵中，即一种开头所述类型的方法和装置，所述调整机构优选设计成可液力操作的通过阀(伺服元件)致动的调整缸。
在另一个实施形式中，所述伺服元件直接通过一比例磁体致动。
在致动的另一种实施形式或改进方案中，所述伺服元件直接或间接地通过一增压泵的升压来操作。
冲洗循环中用于对驱动液体进行调制的元件(冷却装置和/或过滤装置)优选设置在转动的系统的外面，但所述元件也可以携带接纳在转动的部件中。
最后在另一个优选的实施形式中，增压泵和输入泵一样设置成与液力马达共同旋转。
除了根据带处理的悬浮液或者希望的分离结果调整滚筒和蜗杆之间确定的转速差以外，从控制技术的观点上看，还可以实现使确定运行稳定的效果，特别是当悬浮液的粘稠度波动时、不均匀地出现固体量时等，由此对蜗杆要求的转矩可以改变。为了测量这种转矩关系，在另一个优选实施形式中设想，探测泵转子在离心机转动部件的外部的支承力，并将其作为相应的调整和控制参数。
通过本发明可以实现一系列明显的优点：
-取消了专门的泵装置
-只需要一个电动马达
-所述机器需要较小的动力：在蜗杆过载或关闭产品输入时，所述电动马达可以为蜗杆驱动装置提供更多的功率
-在电网供电故障时，到滚筒停止之前可以保证蜗杆驱动装置的运行
-重量轻，结构简单
-通过没有狭窄通道的短的管道系统和通过避免旋转接头的体积损失实现总体效率的改善。这在能量的观点上与专利F6942189和US3923241中所述的系统相比是特别有利的。
附图说明
下面参照附图来详细说明本发明。
附图表示：
图1示出沉降式蜗杆离心机的原理图；
图2示出根据本发明采用的包括液力马达和输入泵的单元在离心机转动部件的区域内的示意图；
图2a示出根据图2的结构的液力线路图；
图3示出按本发明根据图2的结构的总体液力线路图，其中可以看出，通过这样的装置对液体量进行控制或调整，所述装置和液力马达和输入泵一起设置在所述机器转动的部件中；
图4和5示出液体量调整的例子，即或者通过在液体循环无压力的区域导出由输入泵分支出的液体量的不需要的液体，或者通过直接调整输送给液力马达的输入液体；
图6至8，根据所述附图流量调节阀的控制节流板可以位于转动的系统上，也可以位于不转动的系统上；
图9至10示出流量调节阀的控制节流板由回流压力或者借助比例磁体致动的实施形式，经调整的流流过所述控制节流板；
图11至16示出调节机构具有液力操作的调节缸的实施例，所述调节缸通过阀致动；
图13示出前述示例系列中的一个实施形式，其中伺服元件直接通过一个比例磁体致动；
图12、14和15，其中在这些示例中，所述伺服元件直接或间接地通过增压泵的升压致动；
图16示出在所述实施例中给出的转动的系统外面的驱动液体的调制元件的布置结构和增压泵与液力马达、输入泵，控制或调整元件共同旋转的布置结构，以进行输入。
具体实施方式
如图1所示，这种机器概括地讲包括滚筒1，所述滚筒通过轴承2和3转动，并由马达4驱动；蜗杆5同轴地位于滚筒中，所述蜗杆借助于蜗杆驱动装置6具有与滚筒略有不同的转速。因此蜗杆相对于滚筒以一定的转速差转动。通过输出管7将产品或者固体-液体混合物输入蜗杆毂(Nabe)，所述蜗杆毂通过开口8到达分离室并在这里形成一个环形池，所述环形池的高度由溢流保护装置9限定。较重的相(沉积物)沉积在滚筒壁上，并由蜗杆通过锥形部在池中输送到排出口10，在这里将其抛出。
图2示出这种驱动装置的示意图。作为高转矩的液力马达12的示例示出一个多行程的径向活塞机。在其连接在滚筒上的壳体12b中，一带有径向布置的活塞12d的转子12c转动，所述活塞通过滚子12e在弯曲盘12a上产生切向力。工作腔交替地通过分配器12f供应压力油，其中所述分配器又通过泵11提供输入，所述泵的转子轴13固定在一杆臂15上，所述杆臂(位置固定地)支承其转矩。蜗杆轴14不可相对转动地插入转子12c中。即这是一种处于封闭的循环中转动的静液力传动装置，如线路图中示意性地示出的那样。但，只有当持续地排出一部分的循环量(15％-25％)以进行冷却和过滤并将其重新输入(冲洗)时，这种传动装置才适用于长期运行。冲洗循环设置在系统的低压侧，其中可以根据泵的类型经常地提供极小的预压，由此在泵的抽吸区域(特别是转速高时)不会出现气穴现象。
图3示出这种具有冲洗油循环的驱动系统。主驱动源是驱动整个转动的系统的马达，所述系统包括蜗杆驱动泵23(未示出)。在泵23抽吸时，冲洗油被输出，并被引导通过过滤器24和冷却器25，接下来通过预压阀28被导入容器27。泵23从容器27中抽吸新鲜的经调制的油，所述油在液力马达21的回流部输入。泄漏管道与冲洗循环分离地延伸至容器(虚线示出)。
因此图3象征性地示出，不只是将用于液力马达的输入泵可转动地一最好在一共同的壳体内-配设给所述液力马达，所述液力马达还配设有对由输入泵输送给液力马达的液体流的控制/调整(装置)，由此液力马达可以以可调的转速运行，并由此-对于倾析器-可以以滚筒和蜗杆之间可调的转速差运行。因此这在图3中通过在这里在液力马达21和设置成共同转动的输入泵41之间示意性地表示的可调的节流板象征性地看出。因此通过旋转接头44，原则上可以通过冷却和/或过滤装置24、25从容器27中取出运行液体，并将其导回，或按相反的次序进行。
参看图4，这里方向上与所配设的节流板40相结合详细示出一受控制的流量调节阀42的实施例，所述节流板将液力马达不需要的压力液体量导入无压力的区域(二路流量调节)，而图5示出受调节的节流板在泵41和液力马达21之间的输入循环的布置(三路流量调节)。
根据图6，节流板40连接在液力马达21的回流区域内，流量调节阀43控制其工作过程。通过与图6对比，如图7和8所示，流量调节阀42或43的节流板40也可以设置在旋转的系统的外部。
根据图9和10的另外一个示例示出用于控制共同旋转的带有节流板40的阀系统43的比例磁体36的使用以及借助于回流压力对节流板37的控制，经调整的流流过所述节流板37，所述回流压力由设置在旋转的系统外部的阀46压力确定。
从图5起示出这样的示例，其中输入泵具有可变的排压体积，为此设有两个相互作用的缸29和30。横截面较小的缸30由输入泵23的运行压力加载，并在此时受到一弹簧的支承。所述调整缸29具有较大的横截面并通过一伺服滑阀31致动。在滑阀的右侧可作用一弹簧，其压力随着调整缸向左的作用增加(返回行程)。如果伺服滑阀受到压力作用，则调整缸29被移动至在伺服滑阀上存在力平衡(反作用压力弹簧，图13)。因此调整缸的偏移对应于伺服滑阀31上作用的压力。
这里伺服元件31直接通过比例磁体直接控制(图13)。伺服元件31也可直接或间接通增压泵26的升压致动(阀28)。
尽管在图中未示出，同样可以将用于处理液力液体的冷却和过滤装置24和25设置在旋转的系统内部，但根据所示的实施例，所述装置通常和容器27一样通过旋转接头44与旋转的系统脱离接合地位置固定地设置。
图16示出另一个实施例，根据该实施例，增压泵26被一起接纳到由液力马达21、输入泵23或41以及输入液体量的流量控制和流量调节(装置)组成的旋转的系统中。

Claims (11)

1.一种离心机，它具有旋转支承的滚筒(1)和在所述滚筒中对中地以一定转速差旋转支承的蜗杆(5)，所述滚筒和蜗杆由中央的外部位置固定地安放的马达设备(4)驱动，所述滚筒和所述蜗杆之间装入一个带有壳体(12b)和转子(12c)的液力马达(12；21)，作为能够确定转速差的传动装置，通过液力输入泵(11；23；41)向所述液力马达提供输入，其特征在于，所述液力输入泵共同转动地配设给所述液力马达(12；21)，所述液力输入泵的转子(13)不共同转动地支承在转动的离心机部件的外部，并且通过调整机构(42；43；29、30)对由输入泵(11、23、41)输送给液力马达(12；21)的液体量进行改变，所述调整机构是液力操作的并且共同旋转地设置在驱动装置上。
2.按权利要求1所述的离心机，其特征为：所述输入泵(41)具有恒定的排压体积。
3.按权利要求2所述的离心机，其特征为：所述调整机构是一个流量调节阀(42、43)，所述流量调节阀将液力马达(12；21)不需要的流量回流到液体循环无压力的区域，其中所述流量调节阀或者调节从工作循环中分支出来的液体量，或者直接调整输送给液力马达(12；21)的量。
4.按权利要求3所述的离心机，其特征为：所述流量调节阀(42、43)的控制节流板(40)可位于旋转的系统上，也可不位于旋转的系统上，经调整的流流过所述控制节流板。
5.按权利要求3所述的离心机，其特征为：控制节流板(37)通过施加回流压力或利用比例磁体(36)控制，经调整的流流过所述控制节流板。
6.按权利要求1所述的离心机，其特征为：旋转的输入泵(23)具有可变的排压体积。
7.按权利要求6所述的离心机，其特征为：所述调整机构是液力操作的通过伺服元件(31)致动的调整缸(29)。
8.按权利要求7所述的离心机，其特征为：所述伺服元件(31)直接通过一比例磁体(36)致动。
9.按权利要求7所述的离心机，其特征为：所述伺服元件(31)直接或间接地通过一增压泵(26)的升压来操作。
10.按权利要求1所述的离心机，其特征为：用于对驱动液体进行调制的元件(24、25)设置在转动的系统的外面。
11.按权利要求9所述的离心机，其特征为：所述增压泵(26)和输入泵一样设置成共同旋转的。
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