CN100400170C - 用于离心分离机的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

在离心分离机中，离心转子连接到垂直芯轴(3)上，该芯轴(3)被机架(4)支撑并且轴颈支撑在第一轴承(6)和第二轴承(5)上。该离心分离机可由电机(12)驱动，该电机的定子固定到该机架(4)上使得该电机可相对该机架(4)固定，而该电机的转子(15)与该芯轴(3)一起径向移动。在该电机的转子(15)和定子(14)之间的间隙(16)的大小为允许该转子(15)径向移动。

Description

用于离心分离机的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于离心分离机的驱动装置，特别是离心分离机，包括：
-离心转子，可围绕大致垂直的旋转轴旋转，
-芯轴，垂直延伸并且在一个端部支撑该离心转子，
-机架，在该离心转子的正常工作期间通过第一轴承和第二轴承可旋转支撑该芯轴，所述第一轴承设置在所述离心转子和所述第二轴承之间，
-驱动装置，具有电机，该驱动装置设置用来驱动该芯轴并且包括定子和转子，该定子与该机架不旋转地连接，该转子被在所述两个轴承之间的芯轴支撑，
-弹簧装置，设置用于通过弹簧力允许但是抵消在该电机和离心转子之间的轴向区域中所述第一轴承相对该机架的径向运动，和
-轴承支撑元件，被该机架支撑，设置用于防止所述第二轴承的径向运动。
背景技术
在DE3714627中描述了一种离心分离机。在这个情况中该离心转子支撑在该垂直芯轴的顶部，该驱动装置包括标准类型的电机，该电机可以以两种方式设置。
根据主要的替换形式，该电机位于所述第二轴承的下面，如图所示。也可以提出另一个替换形式，其中该标准类型的电机设置在所述两个轴承之间。根据后面提到的替换形式的结构将具有下述优点：整个离心分离机更加紧凑。
正如从DE3714627看到的那样，所述第二轴承(低处)相对该机架径向固定，而所述第一(上部)轴承可以略微径向移动，使得该芯轴调整自己以改变该离心转子的重心位置，这发生在所述离心转子工作期间。这样的位置改变以或大或小的程度一直进行着并且是由该离心转子的不平衡导致的。因此，该芯轴将一直进行摆动运动。
根据在DE3714627中的建议，用于获得更加紧凑的离心分离机的在所述两层之间的标准类型的电机的结构将带来下述优点：该电机被迫遵循该芯轴的摆动运动。这导致在轴承和机架上增加的负载，特别是对于大而重的离心转子来说，该大而重的离心转子具有相应的大而重的驱动电机，这样将称为不能接受的问题。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于上述类型的离心分离机的驱动装置，该驱动装置并不导致该轴承和壳体受到不能接受的重载荷，而是尽管这样可以使整个离心分离机的结构紧凑。
根据本发明，这个目标由上述的驱动装置获得，其特征在于，该电机的定子固定到所述机架上，使得该定子相对该机架固定，而该电机的转子相对该电机的定子与所述芯轴一起径向移动，在该电机的所述转子和定子之间的间隙的大小为允许该电机的转子径向移动。
本发明如果需要还可以用于离心分离机，其中该芯轴悬置在机架中并且该离心转子在该芯轴的下端部支撑，但是在本发明的优选实施例，该离心转子支撑在该芯轴的上端部。
通过本发明可以实现因为该离心转子的不平衡导致的芯轴的摆动不被传递给该电机的定子。因此，因为这样的摆动，该离心分离机的轴承不受到非必要的载荷，尽管该电机整体上设置在该两个轴承之间的空间中。
这里所述的类型的其离心转子可以重达1000kg甚至更重的离心分离机，一般包括润滑装置，该润滑装置设置用于润滑所述两个轴承。根据本发明的该驱动装置的优选实施例的特征在于，该润滑装置包括在油室中产生油雾的生成元件，该第一轴承和第二轴承分别设置在第一轴承室中和第二轴承室中，所述轴承室通过油通路与所述油室连通，所述在该电机的转子和定子之间的间隙构成了流动路径的一部分以便油轴向通过该电机。
通过该装置，用于润滑该轴承的油还可以用于在通过所述在该电机的转子和定子之间的间隙时连续冷却该电机。
最好，连接到所述芯轴的风扇装置设置用于在该电机中在含有所述间隙的管路中输送油雾。该风扇装置可以设置在所述第一轴承室和中间室之间，该中间室与所述间隙相连，该风扇装置设置用于沿在所述第一轴承室和该中间室之间的方向中的一个上输送油雾。
最好，除了在该电机中的所述间隙以外，该管路还包括至少一个另外的通路，该另外的通路将所述轴承室彼此连接。该通路可以建立在该机架的外面和连接到该机架的元件之间从而以低成本并且简单的方式设置。该通路最好包括多个围绕该芯轴均匀分布的沟道，并且所述沟道在所述机架和所述元件之间限定。
为了除去附加的热量，首先从该电机开始，该机架最好被限定了用于与该机架热传递接触的冷却介质通过的空间的套包围。在优选实施例中，所述套是双壁的，该套的壁中的内部壁与该机架一起限定了所述用于油雾的沟道。
在这里所述类型的离心分离机中，该芯轴通常大小为：能够允许在该离心转子旋转期间该芯轴略微弯曲，即使是不显著。如果该电机的转子不像该芯轴那样柔韧，这样的弯曲可以导致本发明的结构中的问题。该电机的转子可以包括堆放的环形盘片，该环形盘片彼此总是相连从而形成一个非常硬的圆柱体。在该圆柱体的生产中甚至环形盘片彼此间的略微的移动导致在该圆柱体的端部的开口不精确共轴地定位。当在该芯轴上安装该圆柱体时，这可以导致该芯轴被该圆柱体径向承载并且被导致偏离精确垂直的线。为了避免这种问题，建议该电机的转子在其一端连接到该芯轴，使得在这个区域中，该转子相对该芯轴径向固定，但是在其余区域相对该芯轴可以略微径向移动，使得该相对柔韧的芯轴不必被该相对硬的转子承载。从而避免了在离心转子运转时该芯轴弯曲时破坏该转子。此外，不需要在生产将成为该电机的转子的所述圆柱体期间非常严格的测量误差。
为了便于该转子和该芯轴以上述的方式连接，该转子可以包括大致圆柱套筒形式的第一部件和围绕该套筒的第二部件，该第二部件连接到该套筒的外面。所述转子的第二部件由主体构成，该主体包括上述类型的环形盘片。
为了最小化因为该电机而对该芯轴的热影响，该转子合适地设置为使得至少沿该电机的转子的一部分在该转子和芯轴之间形成隔热间隙。这样的间隙用于该目的，甚至该间隙非常薄，例如1毫米。
本发明的驱动装置可以有利地用在离心分离机中，其中该离心转子支撑在该芯轴的上端部并且该机架围绕一个空间，在该空间中设置了该电机和芯轴的一部分以及所述的两个轴承。在这样的结构中，该机架可以形成为使得所述空间完全封闭不与在所述第一轴承下面的环境大气连接。从而可以完成该轴承的油雾润滑，而没有任何油雾泄漏到环境大气中的危险。
附图说明
本发明在下面参照附图进行描述。其中
图1示出了用于离心转子旋转的驱动装置的轴向截面，
图2示出了图1的II-II线的驱动装置的截面，和
图3放大示出了该驱动装置的一部分。
具体实施方式
图1示出离心转子1和用于该离心转子围绕垂直旋转轴R旋转的驱动装置2的一部分。该离心转子1通过芯轴3连接到该驱动装置2。
该驱动装置2包括机架，该机架的主要部分包括大致圆柱的壳体4。该壳体4经由下轴承5和上轴承6支撑所述芯轴3。该下轴承5被轴承支撑元件7支撑，该轴承支撑元件与该底部板8连接。该底部板8连接到该壳体4，该上轴承6被该壳体的上部分支撑，如下面所述那样。
该壳体的上部分被盖子9覆盖。紧挨该上轴承6的下面设置了隔板10，该隔板10在本身和盖子9之间限定了在该壳体4的上部分中的上部室11。所述上轴承6位于所述上部室11中。
该上轴承6是角接触球轴承，该球轴承大小为可以传递在该芯轴3和壳体4之间产生的所有轴向力。该下轴承5，还有球轴承，大小为可以传递仅仅径向力并且成形为允许该芯轴3相对该垂直线倾斜。
电机12设置在该隔板10和底部板8之间。中间室13限定在该隔板10和电机12之间。该电机12包括定子14和转子15。该定子刚性连接到该壳体4，而该转子15连接到芯轴，因此与该芯轴一起旋转。在该定子14和转子15之间，形成了间隙16，该间隙将该中间室13与在所述电机12和底部板8之间形成的下部室17连接。该间隙16允许该芯轴3和转子15相对该定子14和壳体4径向移动。
该转子15包括两个主要部件，套筒18和转子组件19。该转子组件19包括模制的环形金属盘片，它们彼此堆叠围绕并且彼此刚性连接并且刚性连接到该套筒18上。该套筒18在其上端部连接到该芯轴3，如下面所详述并且如图3所示。
沿该套筒18的大部分，在这个套筒和该芯轴3之间形成了间隙20，该间隙20形成了隔热层，该隔热层最小化因为电机12而对该芯轴3的热影响。
在上端部，上述轴承支撑元件7支撑该下轴承5。在该下轴承5下面，该轴承支撑元件7限定了油室21，该油室21类似该下部室17被部分填充润滑油。该油的上部自由表面用小三角表示。该油室21与该下部室17，在该油的油表面下面的通孔22和在该油表面上面的通孔23和24连通。在该芯轴3的下部，在该轴承支撑元件7内，该芯轴3支撑油雾生成元件25。
在该上部室11中，该上轴承6被该壳体4通过弹性悬吊装置支撑，该弹性悬吊装置包括下部橡胶衬套和上部橡胶衬套26和27，和下部环形元件28和上部环形元件29。该下部橡胶衬套片26围绕该旋转轴R分布设置在该下部环形元件28和隔板10之间。该上部橡胶衬套片27也是围绕该旋转轴R分布，被设置在该上部环形元件29和盖子9之间。该环形元件28，29设置在轴承6和相应的衬套片26，27之间。在该下部衬套片26内，设置螺旋弹簧30以便使整个悬吊装置略微硬。在该上部环形元件29中具有将该上部室11与该轴承6内部连接的径向沟道31。
该悬吊装置的目的是在该电机12和离心转子1之间的轴向区域通过弹簧力抵消该芯轴3相对该壳体4的径向移动。
该壳体4被套32围绕。该套具有内壁33和外壁34。在该壁33和34之间形成空间35，其中诸如水的冷却流体可以流动。该冷却流体这样可以冷却该壳体4，在离心转子运转期间该壳体4被电机加热。
该壳体4的环绕壁的外部设有围绕该旋转轴R均匀分布的轴向槽。这些槽被该套的内部壁33径向向外地覆盖并且构成了沟道36。每个沟道36在下端部与该下部室17通过开口37连通，并且在上端部与该上部室11通过开口38连通。
在该中间室13中，该芯轴3支撑风扇装置39。这包括具有多个翼或者刀片的风扇轮，这些翼或者刀片围绕该芯轴分布并且从该芯轴向外延伸。该风扇装置在其抽吸侧与该上部室11通过中央环形通路40连通并且在其压力侧与该中间室13连通。另外，该风扇装置可以旋转使其抽吸侧与该中间室13连通并且其压力侧与该上部室11连通。
为了操作该电机12连接控制单元41。这个控制单元41连接到电流源(未示出)并且含有合适类型的控制设备，用于尤其是驱动该电机12。缆线42在该控制单元41和该电机的定子14之间，通过管子43和在该壳体4中的开口44延伸。为了将该控制单元41的内部与该壳体4的内部隔开，该管子43在其与该控制单元41相连处设有盖子等，该盖子填充或者覆盖该管子的内部但是缆线42通过该盖子延伸。
图3示出了本发明的驱动装置的一部分的放大视图。此外，图3示出了上述套筒18如何在其上端部与所述芯轴3相连。
因此，正如从图3看到的那样，该套筒18具有在其上端部的放大部分45。这个部分45具有从该套筒18的上端部延伸的至少一个轴向缝隙46并且具有向下的间距。桥接所述缝隙46的螺丝47设置用来将该套筒18的部分45紧紧挤压到该芯轴3上。最好具有在该芯轴3的相对侧面上径向设置的两个缝隙46和两个螺丝47。
上述驱动装置在该离心转子运转时按照下述运转。
通过电机12，该芯轴3以及因此该离心转子1围绕该转动轴R旋转。该油雾生成元件25因此在该油室21中的润滑油中旋转，使得该润滑油的一部分转变为油雾。该油雾经过所述孔23，24并且填充该下部室17。这导致该下轴承5被有效润滑，该下轴承内部与该下部室17的上部分连通。
通过该芯轴的旋转，该风扇装置39也旋转。这导致在中间室13中一定的过压和在该上部室11中的一定的负压。因此，油雾的传递从该下部室17通过开口37，该沟道36和所述开口38到该上部室11而进行。因此该油雾被引导通过至少所述沟道31到该轴承6的内部，进一步通过该中央通路40到该风扇装置39的抽吸侧。这导致有效润滑该上轴承6。
空气和可能的其余油雾被强迫从该中间室13通过该电机的间隙16返回到该下部室17。沉积在该壳体4的内部表面的油回到在该下部室17中的油浴中。
当该离心转子1旋转时，发生了不平衡，因为独立的固体颗粒不均匀分布在该离心转子的分离室中。这样的不平衡导致该芯轴3受到弯曲和/或者该芯轴3被导致进行围绕该离心转子的旋转轴并且与该旋转轴间隔一定距离的旋转运动。该芯轴3或者该芯轴的一部分的这样的运动是允许的，因为上述的上轴承6的弹簧悬吊。此外，根据本发明，在该电机的定子14和转子15之间的间隙16是非常宽的以至于允许了这样的运动。为了避免因该定子14和转子15之间在该芯轴3的过大运动时机械接触导致该电机被破坏，最好在在该壳体4的上部分中的所述悬吊装置中包括用于这样的运动的限制元件(未示出)。
在该芯轴3和转子15之间的间隙20的大小为使得该芯轴3可以略微弯曲同时不接触在该芯轴3和套筒18之间的连接部分下面的转子15。
根据本发明，在该电机的定子14和转子15之间的间隙的重要作用是：通过形成传递路径使该油雾在该管路中被风扇装置39传递。从而，除了润滑和冷却该轴承5和6以外，该油雾还冷却该电机12本身，它的转子和它的定子。因此所述油雾在其输送通过间隙16期间从该电机带走热量并且在其通过该沟道36到流过所述套32的冷却流体期间将所述热量输出。该冷却流体同时冷却该电机的定子的与该壳体4内部接触的外部。如上所述，该风扇装置39另外可以设置为使得该油雾在相反方向上循环，即向上通过该间隙16并且向下通过在所述机架的外部的该沟道36。

Claims (17)

1.一种用于离心分离机的驱动装置，包括：
-离心转子(1)，围绕大致垂直的旋转轴(R)旋转，
-芯轴(3)，垂直延伸并且在一个端部支撑该离心转子(1)，
-机架(4)，在该离心转子(1)的正常工作期间通过第一轴承(6)和第二轴承(5)旋转支撑该芯轴，所述第一轴承(6)设置在该离心转子(1)和所述第二轴承(5)之间，
-驱动装置(2)，具有电机(12)，该驱动装置设置用来驱动该芯轴(3)并且包括定子(14)和转子(15)，该定子与该机架不旋转地连接，该转子被在所述两个轴承(5，6)之间的芯轴(3)支撑，
-弹簧装置，设置用于通过弹簧力抵消在该电机(12)和离心转子(1)之间的轴向区域中所述第一轴承(6)相对该机架(4)的径向运动，和
-轴承支撑元件(7)，被该机架(4)支撑，设置用于防止所述第二轴承(5)的径向运动，
其特征在于，
该电机的定子(14)固定到所述机架(4)上，使得该定子相对该机架固定，而该电机的转子(15)相对该电机的定子(14)与所述芯轴(3)一起径向移动，在该电机的所述转子(15)和定子(14)之间的间隙(16)的大小为允许该电机的转子(15)径向移动。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，该离心分离机包括设置用于润滑所述两个轴承(5，6)的润滑装置，其中，
-该润滑装置包括用于在油室中生成油雾的生成元件(25)，
-该第一轴承(6)和第二轴承(5)分别设置在第一轴承室(11)和第二轴承室(17)中，所述轴承室通过油通路(23，24，36，37，38)与所述油室(21)连通，和
-在该电机的所述转子(15)和定子(14)之间的所述间隙(16)形成了用于轴向通过该电机(12)的流动路径的一部分。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其中该润滑装置包括风扇装置(39)，该风扇装置(39)设置用于在含有所述间隙(16)的管路中传递油雾。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其中该风扇装置(39)与该芯轴(3)连接以便它们一起转动。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其中该风扇装置(39)设置在所述第一轴承室(11)和中间室(13)之间，该中间室(13)与该间隙(16)连通，该风扇装置(39)设置用于在所述第一轴承室(11)和所述中间室(13)之间的方向中的一个上传递油雾。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的驱动装置，其中，所述管路包括所述间隙(16)和至少一个另外的通路(36)，该另外的通路(36)将所述轴承室(17，11)彼此连通。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其中，所述通路(36)限定在该机架(4)的外部和与所述机架(4)相连的元件(32)之间。
8.根据权利要求6所述的驱动装置，其中所述通路(36)包括多个围绕该芯轴(3)均匀分布的沟道，并且限定在所述机架(4)和所述元件(32)之间。
9.根据权利要求7所述的驱动装置，其中，该机架(4)被构成所述元件(32)的套围绕，该套限定了用于与该机架(4)热传递接触的冷却介质通过流动的空间(35)。
10.根据权利要求8所述的驱动装置，其中，该机架(4)被构成所述元件(32)的套围绕，该套限定了用于与该机架(4)热传递接触的冷却介质通过流动的空间(35)。
11.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，所述套是双壁的，该套的壁(33)的内壁与所述机架(4)一起限定了所述沟道。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的驱动装置，其中该离心转子(1)支撑在该芯轴(3)的上端部。
13.根据权利要求1-5中任一项所述的驱动装置，其中，该第一轴承(6)设置为承担在芯轴(3)和机架(4)之间传递的全部轴向力。
14.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，该电机的转子(15)在其一个端部连接该芯轴(3)使得该转子(15)相对该芯轴(3)径向固定在这个区域中，但是对于其它区域相对该芯轴可以略微径向运动。
15.根据权利要求1所述的驱动装置，其中该电机的转子(15)包括大致圆柱套筒形状的第一部件(18)和围绕该套筒(18)并且与该套筒(18)的外部相连的第二部件(19)，该第一部件连接到所述芯轴(3)。
16.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该电机的转子(15)围绕该芯轴(3)，隔热间隙(20)至少沿该电机的转子(15)的一部分形成在该转子(15)和芯轴(3)之间。
17.根据权利要求12所述的驱动装置，其特征在于，该机架(4)围绕了设置有该电机(12)和该芯轴(3)的一部分和所述两个轴承(5，6)的空间，该机架(4)成形为使得所述空间完全封闭不与在所述第一轴承(6)下面的环境大气连接。
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