CN100467133C - 易处置的离心机转子 - Google Patents

Abstract

一种用于流体处理的易处置的全塑料离心机转子，包括有具有转子轴销的模制塑料的整体式上方转子部分。设置了模制塑料的整体式下方转子部分，其连接到上方转子部分上以形成中空的转子内部。在该中空的转子内部中设置了整体式底座，其连接到下方转子部分上并包括转子轴销。整体式底座的转子轴销穿过下方转子部分并延伸到其外部，并与上方转子部分的转子轴销同轴。螺旋叶片部件设置在转子内部，并被锁定在上方转子部分与底座之间，用于在离心机转子以高转数旋转时进行流体处理。

Description

易处置的离心机转子

技术领域

本发明大体上涉及一种构造和设置成可从流体供应源中分离出颗粒物质的流体离心机。更具体而言，本发明涉及一种可完全处置的模制塑料的离心机转子，其构造和设置成不需要使用任何金属衬套或其它的金属零件或部件。

背景技术

在设计和/或重新设计流体处理和流体过滤部件如离心机转子中的一项考虑是这些部件是否可被构造和设置成是非金属的或至少主要是非金属的。主要是非金属、优选为全塑料的部件设计或组件设计被视为“易处置的”，这是因为它可根据所选用的材料而被焚烧处理或被回收利用。通过提供可被焚烧的部件构造，这些部件的结构质量就可被降低到很小体积的灰烬，这就限制了填埋垃圾的增加。用于“处置”的其它选择是回收利用在部件或组件构造中所使用的塑料。目前，在流体处理和流体过滤部件的构造基本上为全塑料时，这些部件或组件或子组件可被描述为具有对环境友好的“绿色”设计。

重新设计部件以便实现全塑料构造的另一方面是省掉通常比塑料替代件具有更高成本的金属件。当可以模制出替代部分或特征构件来作为另一现有部件的一部分时，就可以省掉一个或多个装配步骤，这代表了人工方面的成本节约。

全塑料构造的其中一项应用是离心机转子的设计。包括了位于转子内的一组颗粒分离用锥体的一种当前设计包括被压制到塑料转子壳体中的金属衬套。在每次换油时，当丢弃转子时同时也丢弃了金属衬套，即使衬套仅经历了其使用寿命的不足5％。另外，这些金属衬套必须在转子被焚化前被压出到转子壳体之外。对可完全处置的“绿色”产品的需求以及对与金属衬套有关的成本考虑促成了本发明的构思。通过省掉金属衬套就节约了构件的成本，并且消除了将衬套压入到转子壳体中和在处置转子前将其从壳体中压出来的人工。

根据本发明的关于从离心机转子中省掉所有金属衬套的一项改进是设计和使用作为上方转子部分的一个整体部分的模制塑料转子轴销（rotor shaft spud)。提供了类似的模制塑料转子轴销来作为构成了离心机转子的一部分的底座件的一个整体部分。这些转子轴销为离心机转子相对于离心机壳体或外壳的旋转提供了转子/支承面。当这些转子轴销被整体地模制为较大部件即上方转子部分和底座的对称部分时，可以减少潜在不圆度方面的问题。

发明内容

根据本发明一个实施例的用于流体处理的易处置的离心机转子包括具有转子轴销的整体式上方转子部分、连接到上方转子部分上以限定转子内部的整体式下方转子部分、位于转子内部并由下方转子部分所容纳的整体式底座，以及位于转子内部的流体处理元件，其中底座包括有穿过下方转子部分延伸到其外部的转子轴销。

本发明的一个目的是提供一种改进的易处置的离心机转子。

从下述描述中可以清楚本发明的相关目的和优点。

附图说明

图1是根据本发明的一个典型实施例的易处置的离心机转子的正视图。

图2是图1所示离心机转子的顶部透视图。

图3是图1所示离心机转子的底部透视图。

图4是图1所示离心机转子的正面分解图。

图5是图1所示离心机转子的顶部分解透视图。

图6是图1所示离心机转子的全剖正视图。

图7是构成了图1所示离心机转子的一部分的转子壳体上部的全剖正视图。

图8是构成了图1所示离心机转子的一部分的转子壳体下部的全剖正视图。

图9是构成了图1所示离心机转子的一部分的底座的顶部透视图。

图10是图9所示底座的底部透视图。

图11是图9所示底座的全剖正视图。

图12是构成了图1所示离心机转子的一部分的螺旋叶片部件的顶部平面图。

图13是根据本发明另一实施例的离心机转子的全剖正视图。

图14是图13所示离心机转子的下部的全剖分解正视图。

图15是图13所示离心机转子的上部的全剖分解正视图。

图16是构成了图13所示离心机转子的一部分的转子轴销部件的正视图。

图17是根据本发明另一实施例的离心机转子的全剖正视图。

图18是图17所示离心机转子的下部的分解正视图。

图19是图17所示离心机转子的上部的分解正视图。

图20是根据本发明的装配到离心机中的图1所示离心机转子的全剖正视图。

图21是根据本发明的装配到另一离心机中的图1所示离心机转子的局部全剖正视图。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解，下面将参考图中所示的实施例并采用专用的语言来介绍这些实施例。然而应当理解，本发明的范围并不因此而受到限制，所示装置中的这些变化和进一步修改以及这里所介绍的本发明原理的这种进一步应用对于本发明所属领域的技术人员而言通常是容易被想到的。

参见图1-6，图中显示了根据本发明一个实施例的离心机转子20。离心机转子20包括环形的上方转子部分21、环形的下方转子部分22、环形底座23、螺旋叶片部件24以及

导线束25。上方转子部分21和下方转子部分22连接在一起而形成了壳体或外壳，并且相互配合而形成了中空的转子内部。底座23和螺旋叶片部件24装配到中空的转子内部中。如下所述，下方转子部分容纳了底座，底座与上方转子部分相配合地容纳并定位了螺旋叶片部件24。

在图20中，离心机转子20被装配到可被描述为“顶部加载式离心机”且流体入口处于离心机的基座或底部处的离心机中。如果将离心机的外壳倒转过来而使基座的流体入口位置位于顶部，那么它可被描述为“底部加载式离心机”。然而，离心机转子20的构造和定位不会发生变化，并且适用于顶部加载式离心机或底部加载式离心机。

在该第一实施例中，由销28所形成的上方转子轴是上方转子部分21的一个整体部分。由销29所形成的下方转子轴是底座23的一个整体部分。如所示和所介绍的那样，作为底座23的一个整体部分的销29延伸穿过下方转子部分22，并且实际上延伸到下方转子部分之外一段足以由离心机外壳所容纳的距离(见图20和21)。销29的延伸到下方转子部分22的外表面之外的部分是支承面，其用于装配到图20所示离心机外壳的衬套中。“上方”和“下方”的使用应参考图20所示装配定位的上下文。

上方转子部分21是单件的模制塑料部件。下方转子部分22是单件的模制塑料部件。在本发明的第一备选实施例中，如图13-16所示，上方转子轴销30和下方转子轴销31均模制成单独的独立零件，以便分别装配到上方转子部分32和下方转子部分33中。转子轴销30和31的装配是从各容纳部件的外部沿向内方向进行的。另外，转子轴销30和31具有相同的构造。销30和31的这种相同构造简化了整体设计，并将不同部件的数量减少了一个。

在本发明的另一实施例中，如图17-19所示，上方转子轴销36和下方转子轴销37均被模制成单独的独立零件，以便被分别装配到上方转子部分39和下方转子部分40中。转子轴销36和37的装配是从各容纳部件的内部向外进行的。另外，转子轴销36和37具有相同的构造。这便简化了整体设计，并将不同部件的数量减少了一个。

继续参见图1-6并参见图7-12，底座23显示为单件的模制塑料部件。螺旋叶片部件24是单件的模制塑料部件。在图7中以全剖开的形式显示了上方转子部分21，该图显示了上方销28整体地模制成上方转子部分21的一部分的方式。截头锥体部分43可装入到螺旋叶片部件24中并有助于与螺旋叶片部件24对齐，参见图6。销28包括流体计量孔44，其同轴地延伸穿过销28的几何中心。用于传递流体的孔44的使用在图20中进行说明，该图显示了离心机转子20到离心机壳体或外壳45中的装配。在图20中，外壳45包括环形的金属凸缘衬套46，其从外壳45的内部压入到外壳的壁中。衬套46在一端封闭，在相反的一端敞开。销28由衬套46的敞开端同轴地容纳于其中。流体传递孔44构造和设置成可将经计量的流体流传递到衬套46的内部中，从而润滑衬套46和销28组件的工作表面。该“经计量的”流体通过衬套与销之间的环形间隙来控制。这种顶部销/衬套界面的形式也可结合到对开腔式离心机中作为流体出口。

在图21中，外壳45包括环形的金属凸缘衬套47，其从外壳45的外部压入到外壳的壁中。衬套47在一端封闭，在相反的一端敞开，销28由衬套47的敞开端用轴地容纳于其中。流体传递孔44构造和设置成可将流体传送到衬套47的内部，以便润滑衬套46和销28组件的工作表面。销28的延伸到上方转子部分21的外表面之外的部分是用于装配到衬套46(或衬套47)中的支承面。

图20和21所示的一种备选构造是分别省掉衬套46和47，仅在外壳45上钻出和铰出一个小盲孔来容纳转子轴销28。可在衬套48容纳转子轴销29之处来对基座进行类似的变更。如果省去了衬套48，那么应适当地减小孔49的直径尺寸以容纳销29。

继续参见图6所示的装配图，底座23包括装配到螺旋叶片部件24中的中心管部分50。弯曲的环形壁51从中心管部分50延伸到下方环形架52中，其包括内环形壁53以及带倒U形环形通道55的外周壁54。销29延伸穿过下方转子部分22中的开口56，并包括与螺旋叶片部件24的中空内部相通的流通孔57。底座23的台肩60安放在下方转子部分22的台肩61上。另外，通道55容纳了抬起的内环形壁62，其为下方转子部分22的一个整体部分。通道55和壁62牢固地连接在一起，用于支撑该环形界面并在此处实现液密式密封。作为一些选择，该连接可通过旋转焊接、超声波焊接、干涉配合或通过使用粘合剂来实现。可通过对接部分63与表面64的接触来为底座23提供额外的支撑。

螺旋叶片部件24向下安放在底座23中，并且设置在壁51与壁53之间的架52上。各叶片下部的内缘形状设成可安装在弯曲的环形壁51的周围。上方转子部分21和下方转子部分22连接在一起，使得销28和29同轴地对齐以使离心机转子20在离心机外壳45内进行有效的旋转运动，如图20和21所示。螺旋叶片部件24的环形形状与同轴式对齐的销28和29以及中心管部分50(同样是同轴的)相配合，使得螺旋叶片部件24保持在中心的和平衡的垂直方位。

上方转子部分21和下方转子部分22的相互连接包括将上方转子部分21的环形唇缘65安装到下方转子部分22的环形通道66中。如果使用了

导线束25的话，则它将安装到该环形连接中，并且采用工艺来帮助形成必要的液密式环形密封。这两个转子部分之间的机械连接还可通过四分之一圈或二分之一圈的卡口连接、通过螺纹连接、通过旋转焊接，或者通过可在其高速旋转期间使这两个转子部分保持可靠地连接在一起并具有充分的密封来防止流体泄漏的任何类似的技术来实现。

离心机转子20的全塑料构造提供了可被描述为可被完全处置的和对环境友好的设置。可通过焚化或回收利用塑料来进行处置。这种改进的一项关键之处是省掉了金属件，具体而言是省掉了在现有技术设计中被压入到转子部分如转子部分21和22中的任何金属衬套。当金属衬套是离心机转子的一部分时，它们很少被使用到其使用寿命的5％以上。金属构造产生了具有相对较长使用寿命的非常耐用的部件。然而，转子会积聚油泥，在某些时候部件的分离效率会降低至必须要更换离心机转子的程度。这种转子更换远在任何金属衬套已经达到其使用寿命之前就会发生。与处置离心机转子一起来处置金属衬套被视为在构件成本和人工方面的浪费。在焚化或回收利用之前，金属衬套必须被压出到转子部分之外。

在销28和29用作转子轴时，衬套被压入到离心机外壳中，例如如图20和21所示，衬套46和47被压入到外壳45中。该结构允许这些衬套实现其充分的使用寿命。可以注意到，这提供了在节省构件成本和消除用于装配和拆卸衬套的人工成本方面的成本效益。本发明还提供了一种与现有技术相比得到改进的更理想的产品，这是通过将销28模制为上方转子部分21的一部分，即与现有技术的两个部分相比其制成为一个部分来实现的。这又节省了人工时间，另外，它还导致减少或消除了任何不圆度的问题。当轴被单独地模制并装配到独立模制部件如上方转子部分或底座的孔中时，在这两个部件之间可能存在着周向对称方面的轻微的不圆度失配。当这两个部件用在高转数下有效地作为一个整体单元而一起旋转时，部件对称方面的任何模制失配都会导致不圆度方面的问题，或者导致转子效率不足的平衡问题。当销28作为一个整体部件而模制成上方转子部分21的一部分时，单个部件的对称就可被控制到较高的程度。这又减轻了任何不圆度的问题，并且有助于更好的转子平衡以及更有效的高速旋转。该同一考虑对销29和底座23来说也存在，并且也通过相同的方式来解决，即将转子轴销29作为底座23的一部分而模制成一个整体式模制塑料部件，如图所示和所介绍的那样。

关于离心机转子20构件的其它结构细节包括用于下方转子部分22的一对相对地设置并由下壁72所限定的切向流量喷嘴开口70和71。这两个流量喷嘴开口70和71与现存流体相互配合，从而形成了自驱动的离心机转子。下方转子部分22还包括设置在内表面74周围的加强肋73。

下面将继续介绍其它的结构细节，参见图9-11，底座23包括由弯曲环形壁51所限定的一系列椭圆形流通孔77。孔77等距地间隔开，并且提供了在到达这两个流通孔70和71之前用于现存流体的流动路径。底座23还包括位于壁51内部的一系列等距间隔开的加强肋78，以及设置在壁53与架52之间的一系列等距间隔开的加强肋79。底座23的整体式模制塑料结构允许除了材料成本的增加之外无任何附加成本地来模制肋78和79。然而，选择使用较薄截面的塑料虽然在重量和成本方面是比较理想的，但这将需要进行强化和额外的刚度，肋78和79有助于实现这些要求。

现在来看图13-16和第一备选实施例，上方转子轴销30和下方转子轴销31是离心机转子84中的单独构件，并且被分别插入到其相应的转子部分32和33中。当两个销30和31未构造和设置成上方转子部分32(销30)和底座85(销31)的整体部分时，这些其它部件就要重新设计。因此，如图7和15之间的比较所示，上方转子部分21和32在用于放置销28的部位方面的设置不同。作为用于带有销28的上方转子部分21的整体构造的替代，上方转子部分32形成有圆柱形的销孔86，其构造和设置成可利用滑动配合来容纳销30。作为一些选择，销30到上方转子部分32的孔86中的可靠的防漏连接可通过旋转焊接、超声波焊接、压入配合或通过使用粘合剂来实现。销30保持了用于将油引入衬套46(或衬套47)内部以润滑工作表面的润滑孔87。除了所指出的具体而言是用孔86来代替整体结构的不同之处以外，上方转于部分32的其余部分与上方转子部分21相同。

就作为该设计变化的结果的销31的使用和底座的改进而言，应当参考图11所示的底座23与图14所示的底座85之间的差异。如图所示，中心管88终止于通道55之下和架52之上的位置处。由于因省掉销29而与底座23的唯一设计差异涉及到中心管部分50，因此除了中心管88的标识之外均使用针对底座85的通用标号。通过底座85的这一新构造并且提供了作为单独零件的销31，就可通过滑动配合将销31插入到开口56中。销31的上端89对靠在中心管88的下端90上。作为一些选择，销31到下方转子部分33的开口56中的可靠的防漏连接可通过旋转焊接、超声波焊接、压入配合或通过使用适当的粘合剂来实现。下方转子部分33构造和设置成使得它与下方转子部分22相同。由于开口56不变，因此它构造和设置成可容纳销29，或者容纳销31。

参见图16，销30如图所示并与销31相同。在用于润滑流体传递的销30中使用了孔87，在销31中该孔用于将流体传递到螺旋叶片部件24中。销30包括圆柱形主体93、同轴的转子轴94和对接唇缘95。销30的对接唇缘95对靠在上方转子部分32上，而销31的唇缘95对靠在下方转子部分33上。各销30和31的延伸到相应转子部分的外表面之外的部分提供了由装配到离心机外壳中的衬套所容纳的支承面。

现在来看图17-19和第二备选实施例，上方销36和下方销37是相同的，并且分别插入到上方转子部分39和下方转子部分40中。通过滑动配合的方式来将销36和37装配到相应的转子部分39和40中。作为一些选择，销到转子部分中的可靠的防漏连接可通过旋转焊接、超声波焊接、压入配合或通过使用适当的粘合剂来实现。图13-16所示的第一备选实施例与图17-19所示的第二备选实施例之间的主要差异在于，销30和31从转子部分的外部插入，而销36和37从转子部分的内部插入。在其它方面，离心机转子97的结构与离心机转子84的结构实际上是相同的。

销36和37均包括主体98、转子轴99和对接唇缘100。当转子轴销从转子部分的外部插入时，对接唇缘如图16所示地位于销上。当转子轴销从转子部分的内部插入时，对接唇缘如图19所示地位于销上。用于销36和37的对接唇缘位置的这种变化还导致了底座101在中心管构造方面具有微小的设计变化。下方转子部分40的设计与显示用于下方转子部分33的设计没有不同。各销36和37的延伸到相应转子部分的外表面之外的部分提供了由装配到离心机外壳中的衬套所容纳的支承面。

图13-16和图17-19所公开的这两个备选实施例提供了用于离心机转子20的所有所述的易处置的特性和特征，包括省掉了任何金属衬套或其它金属件。如同针对离心机转子20所述的那样，这形成了用于离心机转子84和97的同样对环境友好的构造。

尽管在附图和上述介绍中详细地显示和描述了本发明，然而本发明应被视为是示例性的并且在特征上不受限制，应当理解到，在上文中仅仅显示和介绍了优选实施例，属于本发明精神内的所有变化和修改都希望受到保护。

Claims (20)

1.一种用于流体处理的易处置的离心机转子，所述离心机转子包括:

具有第一转子轴销的整体式第一转子部分；

连接到所述第一转子部分上以限定转子内部的整体式第二转子部分；

位于所述转子内部中并由所述第二转子部分来容纳的整体式底座，所述底座包括穿过所述第二转子部分并延伸到其外部的第二转子轴销；和

位于所述转子内部中的流体处理元件。

2.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于，所述第一转子部分是所述离心机转子的全塑料部件。

3.根据权利要求2所述的离心机转子，其特征在于，所述第二转子部分是所述离心机转子的全塑料部件。

4.根据权利要求3所述的离心机转子，其特征在于，所述底座是所述离心机转子的全塑料部件。

5.根据权利要求4所述的离心机转子，其特征在于，所述第一转子轴销形成有流通孔。

6.根据权利要求5所述的离心机转子，其特征在于，所述第二转子轴销形成有流通孔。

7.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于，所述第二转子部分是所述离心机转子的全塑料部件。

8.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于，所述底座是所述离心机转子的全塑料部件。

9.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于，所述第一转子轴销形成有流通孔。

10.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于，所述第二转子轴销形成有流通孔。

11.根据权利要求1所述的离心机转子，其特征在于，所述第一转子轴销包括第一支承面，所述第二转子轴销包括与所述第一支承面同轴地对齐的第二支承面。

12.一种用于流体处理的易处置的离心机转子，所述离心机转子包括:

模制塑料的整体式第一转子部分；

连接到所述第一转子部分上的塑料的第一转子轴销，所述第一转子轴销是一个单独的部件；

连接到所述第一转子部分上以限定转子内部的模制塑料的整体式第二转子部分；

设于所述转子内部中并由所述第二转子部分来容纳的模制塑料的整体式底座；

连接到所述第二转子部分上并限定了延伸到所述第二转子部分之外的支承面的塑料的第二转子轴销，所述第二转子轴销是一个单独的部件，所述第一转子轴销具有与所述第二转子轴销的支承面同轴地对齐的支承面；和

位于所述转子内部内的流体处理元件。

13.根据权利要求12所述的离心机转子，其特征在于，所述第一转子轴销形成有流通孔。

14.根据权利要求13所述的离心机转子，其特征在于，所述第二转子轴销形成有流通孔。

15.根据权利要求14所述的离心机转子，其特征在于，所述第一转子轴销的构造和设置与所述第二转子轴销的构造和设置相同。

16.根据权利要求15所述的离心机转子，其特征在于，第一和第二转子轴销均包括对接唇缘，其构造和设置成分别对靠在第一和第二转子部分的外表面上。

17.根据权利要求15所述的离心机转子，其特征在于，第一和第二转子轴销均包括对接唇缘，其构造和设置成分别对靠在第一和第二转子部分的内表面上。

18.根据权利要求12所述的离心机转子，其特征在于，所述第一转子轴销的构造和设置与所述第二转子轴销的构造和设置相同。

19.根据权利要求12所述的离心机转子，其特征在于，第一和第二转子轴销均包括对接唇缘，其构造和设置成分别对靠在第一和第二转子部分的外表面上。

20.根据权利要求12所述的离心机转子，其特征在于，第一和第二转子轴销均包括对接唇缘，其构造和设置成分别对靠在第一和第二转子部分的内表面上。

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