CN102026729A - 离心分离器 - Google Patents

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Abstract

离心分离器包括框架(1)、心轴(3)和在心轴上的离心机转子(4)。离心机转子包括形成内分离空间(6)的转子罩壳(5)、用于供应流体的进口(8)以及用于排出分离成分的出口(9)。具有定子(16)和转子(17)的电驱动马达(15)驱动心轴和离心机转子。驱动马达的转子由第一轴承(21)和第二轴承(22)支撑。联轴器部件(30)连接驱动马达的转子和心轴用于传输旋转运动。第三轴承(23)支撑心轴，使得它相对于框架在径向上为弹性的，用于在心轴和框架之间传输径向力的第一部分。联轴器部件包括薄片联轴器或万向联轴器，并且经由驱动马达的转子和第一与第二轴承中的至少一个将存在于心轴与框架之间的径向力的第二部分传输到框架。

Description

离心分离器
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的离心分离器。
背景技术
离心分离器具有驱动马达，其可以相对于离心机转子以各种方式设置。根据常用变型，驱动马达定位在离心机转子的心轴(spindle)旁边。然后可通过传动带，其中驱动马达的旋转轴线平行于心轴，或通过变速箱，其中驱动马达的旋转轴线可垂直于心轴，获得从驱动马达到心轴的动力传输装置。这些已知解决方案的缺点是动力传输装置中的能量损失。而且，包括在动力传输装置中的构件，特别是传动带和变速箱受到磨损。
根据另一个变型，驱动马达的转子轴和心轴彼此沿公共轴线前后设置。然后心轴经由联轴器直接连接到驱动马达的转子轴，因此没有以传动带或变速箱的形式的任何动力传输装置。心轴由两个轴承，第一上心轴轴承和第二下心轴轴承支撑。因此两个心轴轴承吸收轴向力和径向力两者。驱动马达设置在下心轴轴承下方，其中，驱动马达的转子轴经由联轴器连接到心轴。这种离心分离器公开在DE-A-3714627中。这种已知解决方案的缺点是离心分离器的总高度较高。
GB-A-251,593公开类似的离心分离器，其中，上心轴轴承和下心轴轴承彼此接近设置在布置成吸收轴向力和径向力的公共轴承单元中。
EP-B-1392446公开另一种类似的离心分离器，其中，上心轴轴承和下心轴轴承设置在用于吸收轴向力和径向力的公共轴承单元中。
这两个解决方案的缺点是轴承单元较复杂。除吸收轴向力和径向力以外，轴承单元还将允许心轴枢转。
发明内容
本发明的目的是纠正以上提及的问题并且提供具有直接驱动的离心分离器。而且，它目的在于可允许仅仅一个心轴轴承的使用的离心分离器。另外的目的是提供具有较低高度的离心分离器。
该目的通过最初限定的离心分离器实现，其特征在于联轴器部件包括薄片联轴器(lamella coupling)和万向联轴器中的一个，并且布置成经由转子和第一轴承与第二轴承中的至少一个将在操作期间存在于心轴与框架之间的径向力的第二部分传输到框架。
通过这种使定向的移动能够具有低传输损失的联轴器部件，在操作期间存在的径向力的一部分可通过联轴器部件恰当地传输到框架。有利地，联轴器部件还布置成允许心轴相对于中心轴线的倾斜。这意味着联轴器部件构造成形成心轴可围绕其枢转的枢转点。而且，联轴器部件有利地布置成使心轴的下端居中。这意味着联轴器部件以如下方式进行构造，即使得心轴在联轴器部件的水平处，更精确地在枢转点的水平处或大致在枢转点的水平处居中。
根据本发明的实施例，联轴器部件包括连接到驱动马达的转子的第一联轴器元件和连接到心轴的第二联轴器元件。根据第一变型，联轴器部件包括具有联轴器盘的薄片联轴器，联轴器盘设置在第一联轴器元件与第二联轴器元件之间并且与第一联轴器元件和第二联轴器元件以传输扭矩的方式接合。利用这种联轴器部件，能够实现以上提及的三个功能，即吸收径向力、心轴的倾斜和使心轴在联轴器部件的区域中居中。根据第二变型，联轴器部件包括具有中间联轴器元件的万向联轴器，中间联轴器元件至少经由第一枢转销设置成与第一联轴器元件以传输扭矩的方式接合并且至少经由第二枢转销设置成与第二联轴器元件以传输扭矩的方式接合，其中，第一枢转销和第二枢转销彼此垂直地延伸。这种万向联轴器也能够实现以上提及的三个功能，即吸收径向力、心轴的倾斜和使心轴在联轴器部件的区域中，更精确地在延伸通过两个枢转销的平面中居中。
根据本发明的另外的实施例，离心分离器设计成允许以如下方式将在操作期间存在的轴向力从心轴传输到框架，即使得联轴器部件免受轴向力。
根据本发明的另外的实施例，轴向力经由设计成吸收轴向力和径向力两者的第三轴承传输到框架。因此，第三轴承是组合的轴向和径向轴承。第三轴承具有沿环形路径设置的一套滚子元件。轴向力和径向力因此通过该单套滚子元件吸收。
根据本发明的另一个实施例，轴向力经由驱动马达的转子绕过联轴器部件从心轴传输到框架。有利地，轴向力也可经由第一轴承部件和第二轴承部件中的至少一个从心轴传输到框架。
根据本发明的实施例，离心分离器包括传输轴向力的部件，其布置成绕过联轴器部件传输轴向力。通过这种传输轴向力的部件，联轴器部件将因此免受所有或几乎所有的轴向力。传输轴向力的部件有利地可包括设置成与心轴以及与驱动马达的转子以传输轴向力的方式接合的元件。有利地，传输轴向力的部件还可包括连接到驱动马达的转子的连接部件，其中，元件与连接部件以传输力的方式接合。
根据本发明的另外的实施例，元件布置成允许在心轴与框架之间的倾斜。元件有利地可由弹性材料制造。而且，元件可具有伸长的杆状形状。
根据另外的实施例，联轴器盘具有元件延伸通过其中的中心孔。
根据本发明的另外的实施例，心轴和驱动马达的转子彼此轴向地前后设置。
根据本发明的另外的实施例，心轴延伸通过驱动马达的转子。以这种方式，实现离心分离器的低的高度。
附图说明
现在通过作为非限制性示例示出的各种实施例的描述并且参考附图更加仔细地解释本发明。
图1公开穿过根据本发明的第一实施例的离心分离器的截面图。
图2公开穿过图1中的离心分离器的联轴器部件的第一变型的截面图。
图3公开穿过图1中的离心分离器的联轴器部件的第二变型的截面图。
图4公开沿图3中的线IV-IV的截面图。
图5公开穿过根据本发明的第二实施例的离心分离器的简化截面图。
图6公开穿过根据本发明的第三实施例的离心分离器的简化截面图。
具体实施方式
图1公开构造成用于包括在流体例如液体或气体中的成分的分离的离心分离器，其中，成分至少包括具有第一密度的第一成分和具有第二密度的第二成分。离心分离器包括不可旋转的框架1和不可旋转的罩壳2。离心分离器还包括可旋转的心轴3，其沿纵向轴线延伸并且携带离心机转子4。离心机转子4安装到心轴3上并且与心轴3一起旋转。离心机转子4包括转子罩壳5，其在本身内封闭和形成内分离空间6。在分离空间6中，一套分离盘7以本身已知的方式进行设置。进口8延伸通过罩壳2和转子罩壳5进入分离空间6，用于供应流体至分离空间6。出口9从分离空间6中的排出部件10例如所谓的配水盘(paring disc)延伸通过罩壳2和转子罩壳5，用于在离心分离器的操作期间排出被分离的第一成分。离心机转子4在公开的实施例中还包括通过转子罩壳5的许多径向固定的喷嘴或可打开的孔口11，用于从分离空间6排出第二成分。
离心分离器还包括电驱动马达15，其包括定子16和转子17。驱动马达15布置成驱动心轴3和因此驱动离心机转子4，使得这些以高旋转速度旋转。驱动马达15的转子17在第一实施例中包括空心转子轴18，其由第一轴承21和第二轴承22支撑用于围绕中心轴线x旋转。第一轴承21和第二轴承22两者由框架1或由定子16直接支撑。第一轴承21设置在面对离心机转子的驱动马达15的上端处。第一轴承21在第一实施例中构造成作为用于吸收径向力或大致径向力的径向轴承。第二轴承22设置在驱动马达15的下端处并且在第一实施例中构造成作为用于吸收轴向力和径向力两者的组合的轴向和径向轴承。
第三轴承23设置在框架1中并且由框架1支撑。第三轴承23支撑心轴3并且在第一实施例中构造成作为用于吸收在离心分离器的操作期间存在的径向力或大致径向力的径向轴承。在第一实施例中，第三轴承23通过弹性元件24以如下方式弹性地设置在框架1中，即使得心轴3相对于框架1在径向上为弹性的，用于将在离心分离器的操作期间存在的径向力的第一部分从心轴3传输到框架1。
联轴器部件30设置在驱动马达15的转子17与心轴3之间并且连接到驱动马达15的转子17和心轴3，用于将驱动马达15的转子17的旋转运动传输到心轴3。联轴器部件30布置成经由驱动马达15的转子17和转子轴18以及经由第一轴承21和第二轴承22中的至少一个将在离心分离器的操作期间存在的径向力的第二部分从心轴3传输到框架1。
联轴器部件30布置成允许心轴3相对于中心轴线x的倾斜，即转子17的中心轴线x可与心轴3的纵向轴线形成角度。而且，联轴器部件30布置成使心轴3的下端居中。为了实现倾斜功能和对中功能，联轴器部件30可根据第一变型构造成作为或包括所谓的薄片联轴器。如图2所示，联轴器部件30包括固定地连接到驱动马达15的转子17，更精确地到转子轴18的第一联轴器元件31和固定地连接到心轴3的第二联轴器元件32。而且，联轴器部件30包括可弯曲的并且设置在第一联轴器元件31与第二联轴器元件32之间的联轴器盘33。联轴器盘33分别通过适合的连接例如螺旋接头以传输扭矩的方式连接到第一联轴器元件31和第二联轴器元件32。
在公开的实施例中，作为示例，联轴器盘33包括从联轴器盘33的一侧突出的许多第一突出部34和从联轴器盘33的相对侧突出的相等数目的第二突出部35。第一突出部34接合在第一联轴器元件31的对应凹部36中。第二突出部35接合在第二联轴器元件32的对应凹部37中。第一突出部34相对于第二突出部35在周向方向上移置。第一突出部34通过示意地示出的螺旋接头39附连到第二联轴器元件32。通过突出部34、35以及凹部36、37，扭矩或换言之旋转运动可因此从驱动马达15的转子17和转子轴18传输到心轴3。这种联轴器部件30在驱动马达15的转子17和转子轴18与心轴3之间不传输或几乎不传输轴向力。联轴器盘33具有中心孔38。通过联轴器盘33的可弯曲性允许围绕枢转点的倾斜。枢转点定位在第一联轴器元件31与第二联轴器元件32之间。
在图2中，公开两个螺旋接头39。然而，应注意的是，联轴器部件33有利地包括更多图2中公开的这种螺旋接头39或另一种适合的螺旋接头。相对于与第一联轴器元件31和第二联轴器元件32的连接，接头的数目相等并且以交替的顺序进行设置。由它们的联轴器部件30包括的这种接头越多，联轴器部件30相对于倾斜更加具有刚性。
离心分离器因此构造成允许以如下方式将在离心分离器的操作期间产生的轴向力从心轴3传输到框架1，即使得联轴器部件30免受所有的或几乎所有的这些轴向力。在第一实施例中，轴向力经由驱动马达15的转子17和转子轴18以及经由布置成吸收轴向力的第二轴承22从心轴3传输到框架1。
如图1和图2中所公开的，心轴3在第一实施例中延伸通过驱动马达15的转子17和通过空心转子轴18。联轴器部件30设置在心轴3的下端处并且在第二轴承22下方。离心分离器还包括传输轴向力的部件40，其布置成绕过联轴器部件30传输以上提及的轴向力。传输轴向力的部件40包括具有伸长的杆状形状的元件41。元件44设置成与心轴3接合以传输轴向力。元件41具有与心轴3中的凹部43接合的上端42。元件41还设置成与驱动马达15的转子17和转子轴18接合，使得轴向力经由连接部件44传输，连接部件44由传输轴向力的部件40包括并且可具有轭状设计。元件41具有与连接部件44的下部47的凹部46接合的下端45。连接部件44从下部47向上延伸并且利用上部49固定地连接到第一联轴器元件31和/或驱动马达15的转子17或转子轴18。
如图1和图2所公开的，元件41延伸通过联轴器部件30和联轴器盘33的中心孔38。传输轴向力的部件40布置成允许心轴3相对于框架1的倾斜。这可在元件41由弹性材料例如任何适合的弹簧钢制造的情况下实现。这种倾斜也可通过在元件41分别与心轴3、与连接部件44之间的连接而实现。因此，元件41的上端42以及凹部43可以以如下方式进行构造，即使得元件41可以可枢转地或固定地附连在凹部43中。以同样的方式，元件41的下端45可以进行构造，使得元件41可以可枢转地或固定地附连在凹部46中。这种连接可设置在上端42和下端45中的一个处或在这些端部42和45两者处。倾斜也可以以其它方式实现，例如元件41包括某种弹性弹簧部件。
根据第二变型，联轴器部件30也可构造成作为或包括万向联轴器。也在这种情况下，如图3所公开的，联轴器部件包括固定地连接到驱动马达15的转子17，更精确地到转子轴18的第一联轴器元件31和固定地连接到心轴3的第二联轴器元件32。而且，联轴器元件30包括构造成作为环的中间联轴器元件53。联轴器元件53经由两个第一枢转销54设置成与第一联轴器元件31以传输扭矩的方式接合。枢转销54允许联轴器元件53相对于第一联轴器元件31围绕大致垂直于中心轴线x的枢转轴线y枢转。中间联轴器元件53还经由两个第二枢转销设置成与第二联轴器元件32以传输扭矩的方式接合。由于第二枢转销55，中间联轴器元件53可相对于心轴3围绕垂直于枢转轴线y和中心轴线x的枢转轴线z枢转。枢转轴线x和z在公开的实施例中位于大致垂直于中心轴线x的公共平面p中。这种万向联轴器也可将在操作期间产生的径向力经由转子轴18和第一轴承21与第二轴承22中的一个从心轴3传输到框架1。万向联轴器还允许心轴3相对于转子轴18围绕定位在或大致定位在公共平面p中的枢转点的倾斜。
图5公开根据第二实施例的离心分离器的简化图。应注意的是，在所有公开的实施例中，具有相同的或大致相同的功能的元件和构件具有相同的附图标记。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，心轴3不延伸通过驱动马达15的转子17，而是心轴3和转子17彼此轴向地前后设置。心轴3和驱动马达15的转子17或转子轴18经由具有与图3中公开的联轴器部件相同的或大致相同的构造的联轴器部件30彼此连接。在第二实施例中，在离心分离器的操作期间产生的轴向力经由第三轴承23从心轴3传输到框架1。在第二实施例中，第三轴承构造成吸收在离心分离器的操作期间产生的轴向力和径向力两者。第三轴承23是组合轴承，即构造成在几乎所有方向上吸收力的轴向和径向轴承。第三轴承包括沿环形路径设置的一套滚子元件。轴向力和径向力两者都通过该单套滚子元件吸收。还应注意的是，也在第二实施例中，第三轴承23以如下方式支撑心轴3，即使得它通过弹性元件24相对于框架1在径向上弹性地设置。
图6公开第三实施例的简化图，其与第二实施例的不同之处在于，在离心分离器的操作期间存在的轴向力通过传输轴向力的部件41从心轴3传输到框架1，该部件41以与第一实施例中相同的方式设置在心轴3与驱动马达15的转子17或转子轴18之间。因此，传输轴向力的部件41包括延伸通过联轴器部件30的元件41。以这种方式，在离心分离器的操作期间存在的轴向力可从心轴3经由传输轴向力的部件40传输到驱动马达15的转子17或转子轴18，并且从此处传输到第一轴承21和第二轴承22中的一个，优选地传输到然后构造成吸收轴向力和优选地还有径向力的第二轴承22。
本发明不限制于以上公开的实施例，而是可在权利要求的范围内变更和改变。

Claims (20)

1.用于分离包括在流体中的密度不相同的成分的离心分离器，包括不可旋转的框架(1)，
可旋转的心轴(3)，其沿纵向轴线延伸，
离心机转子(4)，其安装在所述心轴(3)上并且与所述心轴(3)一起可旋转，并且包括封闭内分离空间(6)的转子罩壳(5)，
进口(8)，其连接到所述分离空间(6)用于供应所述流体，
至少一个出口(9)，其连接到所述分离空间(6)用于排出在操作期间分离的成分，
电驱动马达(15)，其包括定子(16)和转子(17)并且布置成驱动所述心轴(3)和因此驱动所述离心机转子(4)，其中，所述驱动马达(15)的转子(17)由第一轴承(21)和第二轴承(22)支撑用于围绕中心轴线旋转，
联轴器部件(30)，其设置在所述驱动马达(15)的转子(17)与所述心轴(3)之间并且连接到所述驱动马达(15)的转子(17)和所述心轴(3)，用于将所述驱动马达(15)的转子(17)的旋转运动传输到所述心轴(3)，
第三轴承(23)，其设置在所述框架(1)中并且以如下方式支撑所述心轴(3)，即使得它相对于所述框架(1)在径向上弹性地设置，用于在所述心轴(3)与所述框架(1)之间传输在操作期间存在的径向力的第一部分，并且
其特征在于，所述联轴器部件(30)包括薄片联轴器和万向联轴器中的一个并且布置成经由所述驱动马达的转子(17)和所述第一轴承(21)与所述第二轴承(22)中的至少一个将在操作期间存在于所述心轴(3)与所述框架(1)之间的所述径向力的第二部分传输到所述框架。
2.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述联轴器部件(30)布置成允许所述心轴(3)相对于所述中心轴线(x)的倾斜。
3.根据权利要求2所述的离心分离器，其特征在于，所述联轴器部件(30)布置成使所述心轴(3)的下端居中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述联轴器部件(30)包括连接到所述驱动马达(15)的转子(17)的第一联轴器元件(31)和连接到所述心轴(3)的第二联轴器元件(32)。
5.根据权利要求4所述的离心分离器，其特征在于，所述联轴器部件(30)包括具有联轴器盘(33)的薄片联轴器，所述联轴器盘(33)设置在所述第一联轴器元件(31)与所述第二联轴器元件(32)之间并且与所述第一联轴器元件(31)和所述第二联轴器元件(32)以传输扭矩的方式接合。
6.根据权利要求4所述的离心分离器，其特征在于，所述联轴器部件(30)包括具有中间联轴器元件(53)的万向联轴器，所述中间联轴器元件(53)至少经由第一枢转销(54)设置成与所述第一联轴器元件(31)以传输扭矩的方式接合并且至少经由第二枢转销(55)设置成与所述第二联轴器元件(32)以传输扭矩的方式接合，其中，所述第一枢转销(54)和所述第二枢转销(55)彼此垂直地延伸。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述离心分离器设计成允许以如下方式将在操作期间存在的轴向力从所述心轴(3)传输到所述框架(1)，即使得所述联轴器部件(30)免受所述轴向力。
8.根据权利要求6所述的离心分离器，其特征在于，所述轴向力经由设计成吸收轴向力和径向力两者的所述第三轴承(23)传输到所述框架(1)。
9.根据权利要求5所述的离心分离器，其特征在于，所述轴向力经由所述驱动马达(15)的转子(17)绕过所述联轴器部件(30)从所述心轴(3)传输到所述框架(1)。
10.根据权利要求9所述的离心分离器，其特征在于，所述轴向力还经由所述第一轴承(21)和所述第二轴承(22)中的至少一个从所述心轴(3)传输到所述框架(1)。
11.根据权利要求9和10中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述离心分离器包括传输轴向力的部件(40)，其布置成绕过所述联轴器部件(30)传输所述轴向力。
12.根据权利要求11所述的离心分离器，其特征在于，所述传输轴向力的部件(40)包括元件(41)，其设置成与所述心轴(3)以传输轴向力的方式接合。
13.根据权利要求12所述的离心分离器，其特征在于，所述元件(41)与所述驱动马达(15)的转子(17)以传输轴向力的方式接合。
14.根据权利要求12和13中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述传输轴向力的部件(40)包括连接到所述驱动马达(15)的转子(17)的连接部件(44)，其中，所述元件(41)与所述连接部件(44)以传输力的方式接合。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述元件(41)布置成允许在所述心轴(3)与所述框架(1)之间的倾斜。
16.根据权利要求12至15中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述元件(41)由弹性材料制造。
17.根据权利要求12至16中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述元件(41)具有伸长的杆状形状。
18.根据权利要求5和17所述的离心分离器，其特征在于，所述联轴器盘(33)具有所述元件(41)延伸通过其中的中心孔(38)。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述心轴(3)和所述驱动马达(15)的转子(17)彼此轴向地前后设置。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述心轴(3)延伸通过所述驱动马达(15)的转子(17)。
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