CN102802803B - 离心分离器 - Google Patents

Abstract

一种离心分离器具有旋转碗(3)和同轴地配置在碗(3)内的带有加速腔(43)的旋转输送器(5)。离心分离器还具有分离腔(45)，其分别由碗(3)和输送器(5)径向限定，并且加速腔具有用于将给料材料引入分离腔(45)的给料端口。给料加速器同轴地配置在加速腔(43)内并且在使用中围绕公共旋转轴线相对于输送器以比输送器更低的速度旋转。给料加速器具有排出出口用于将给料材料排入输送器的加速腔(43)。给料端口延伸第一轴向区域(49)并且排出出口延伸第二轴向区域(82)，由此第一轴向区域和第二轴向区域重叠。

Description

离心分离器

技术领域

本发明涉及离心分离器，包括：在使用中围绕旋转轴线旋转的碗(bowl)，所述旋转轴线以所述碗的纵向方向延伸；垂直于纵向方向延伸的径向方向；同轴地配置在所述碗内并且在使用中围绕所述旋转轴线旋转的输送器，所述输送器包括加速腔；由所述碗径向朝外限定并且由所述输送器径向朝内限定的分离腔；所述加速腔具有用于将给料材料引入分离腔的给料端口；和给料加速器，其与所述输送器同轴地配置在所述加速腔内并且在使用中围绕所述旋转轴线相对于输送器以比输送器更低的速度旋转，所述给料加速器具有排出出口，用于将给料材料通过所述排出出口排入输送器的所述加速腔。

背景技术

已知本领域的离心分离器。因而US 4334647公开了沉降式离心器，其包括碗和带有加速腔和加速腔中的给料加速器的输送器，给料加速器连接到给料管并且具有半圆形加速叶片。碗和给料管通过驱动马达经由相应的滑轮和带以预定旋转速率旋转。在使用中，给料材料的池在碗中形成。加速腔延伸进入池并且包括若干轴向开口，用于给料材料从给料加速器流过加速腔并且进入碗，从而形成射流。存在给料材料中的固体将早已在加速腔中沉淀，因而堵塞进入碗的通道的风险。

大体上，用于离心分离器的适合的给料进口的提供是大量专利的主题。US 5345255公开了包括碗和带有进口腔的输送器的沉降式离心器，进口腔具有开放构造，因为进口腔处或给料区的输送器的轮毂仅由纵向肋构成，从而在纵向肋之间提供大端口，用于导入进口腔的给料材料径向流入碗。因此给料材料或液体在给料区或进口腔中缓慢加速到输送器的旋转速度。根据它的描述，该缓慢加速由于给料区内缺乏任何加速表面而产生。缓慢加速导致在给料区中的给料的体积增加以致它的离心压力强迫朝外运动。由于通过其给料液体可到达称为“池”(不具有通过产生集中流或射流的喷嘴和开口的通道)的给料材料或液体的水平的扩大区域，故在池中在给料区避免湍流。

US 5401423公开了带有包括加速盘的给料加速系统的离心分离器，由此离心分离器包括在开头段落中上文提及的特征中的许多。然而加速盘附连到输送器轮毂，以与输送器相同的速度与输送器轮毂一起旋转。

发明内容

本发明的目标是提供作为前言提及的离心分离器，其避免涉及现有技术的缺点中的至少一些。

根据本发明，这通过离心分离器获得，离心分离器的特征在于所述给料端口延伸第一轴向区域并且所述排出出口延伸第二轴向区域，第一和第二轴向区域互相重叠，使得给料材料从排出出口以具有径向和周向分量的方向流过给料端口。优选地第二轴向区域在第一轴向区域内延伸。以这种方式规定给料材料以径向方向从排出出口经过给料端口进入分离腔，确保给料材料的自由通过。

在优选实施例中，给料加速器包括进口管道，所述排出出口通过在所述进口管道的侧壁中的排出端口和具有弯曲壁部分的外壳提供，该弯曲壁部分从所述排出端口延伸，使得所述壁部分从所述进口管道切向延伸。因此获得给料材料从进口管道横向排出以由弯曲壁加速，而没有例如给料材料中的线或纤维粘在突出边缘的风险。

在优选实施例中，给料加速器包括两个排出出口。该特征提供加速器的旋转的对称以避免不平衡。

优选地，排出出口的外壳由可调换外壳提供。这提供在由于对磨蚀给料材料进行加速造成的磨损的情形下外壳的调换。

优选地，可调换外壳包括适合于通过所述给料端口附连所述外壳到所述进口管道的安装件。这提供进口管道与加速器和输送器的容易的组装。

优选地，外壳在其与进口管道相对的端部具有磨损板。可在使用中在给料端口之间的加速腔中沉淀的给料材料中的固体材料将被外壳碰撞以被敲掉或刮掉并且通过邻近给料端口离开。通过提供磨损板，优选地可调换磨损板，避免合适外壳被与任何沉淀材料的撞击所磨蚀。

在优选实施例中，第一驱动提供用于旋转输送器，优选地通过碗，并且第二驱动提供用于旋转给料加速器，所述第一和第二驱动独立控制，诸如在使用中，所述给料加速器的角速度独立于所述输送器的角速度进行设置。因此获得加速器的旋转速度可调整，以提供给料材料以等于分离腔中的材料的周向速度的周向速度碰撞分离腔内的材料的表面，因而仅导致很小的湍流。

在优选实施例中，离心分离器包括用于监控所述第一和第二驱动的功率消耗的装置，由此确定所述第一和第二驱动的总体功率消耗。当给料材料以最优速度碰撞分离腔中的材料的表面时，导致最小的湍流。由于湍流伴随能量的损失，故最优速度条件的条件可表现为要求第一和第二驱动的最小的总体功率消耗的条件。

优选地，给料端口由以所述旋转轴线的方向延伸的互相间隔的肋限定。这提供开放构造，其带有从排出出口到在分离腔中的材料的表面的给料材料流的最小的扰动。

本发明的其它目标、特征和优点将从以下详细公开、从所附权利要求以及从附图中出现。

大体上，除非在本文中另外明确地限定，否则权利要求中所用的全部术语根据它们在技术领域中的普通意思解释。除非另外明确地陈述，否则所有对“一/一个/该[元件、器件、构件、装置、步骤等]”的引用开放式地解释为表示所述元件、器件、构件、装置、步骤等中的至少一个例子。除非明确地陈述，否则本文中公开的任何方法的步骤不必以公开的精确顺序执行。

附图说明

本发明的上述以及额外目标、特征和优点将通过参考所附示意图的、本发明的优选实施例的以下示意的并且非限制的详细描述更好地理解，示意图中相同附图标记用于类似元件，其中：

图1部分以截面示出沉降式离心器；

图2示出离心器的输送器的部分的截面；

图3示出给料加速器的截面；

图4示出给料加速器的分解视图；并且

图5为加速腔中的给料加速器的示意截面。

具体实施方式

图1示出包括碗3和螺旋输送器5的离心分离器或沉降式离心器1，碗3和螺旋输送器5安装成使得在使用中它们可围绕以沉降式离心器的纵向方向7a延伸的旋转轴线7旋转。此外，沉降式离心器1具有垂直于纵向方向延伸的径向方向9。

为了简单起见，方向“上”和“下”在本文中分别用于表示朝向旋转轴线7的径向方向和远离旋转轴线7的径向方向。

碗3包括在碗3的一个纵向端部处提供的基板11。基板11具有若干轻相出口开口13。此外碗3在与基板11相对的端部处具有重相出口开口15，其靠近在与基板11相对的端部处封闭碗3的凸缘17提供。基轴19附连到基板11，并且第二轴21附连到凸缘17。这两个轴19、21以轴承23支撑，用于碗3围绕旋转轴线7的旋转。

在本身已知方式中基轴19是中空的，并且输送器轴25延伸通过其中。输送器轴25相对于基轴19通过轴承(未示出)支撑，用于螺旋输送器5相对于碗3围绕旋转轴线7旋转。基轴19和输送器轴25以本身已知的方式通过周转圆(epicyclical)齿轮系27互相连接，并且两轴19和25的互相旋转通过控制轴29由控制马达31调节。

螺旋输送器5包括带有柱形部分35和大体锥形部分37的轮毂33，两部分35和37通过以纵向方向延伸的宽的互相间隔开的肋39互连。轮毂33携带螺旋状输送器刮板(flight)41，用于在使用期间朝重相出口开口15运输重相。在轮毂33的柱形部分35与锥形部分37之间提供进口腔或加速腔43。在轮毂33与碗3之间提供分离腔45。给料端口47(参见图2)在加速腔43与分离腔45之间提供，并且给料端口47在周向方向46通过互相间隔开的肋39限定并且在纵向方向通过轮毂33的柱形部分35和锥形部分37限定。因而给料端口47延伸第一轴向区域49(图2)。

参考图2，可见第二轴21延伸进输送器轮毂33的锥形部分37以通过轴承48旋转地支撑锥形部分37。滑轮50安装在第二轴21上。给料管51延伸通过第二轴21和锥形部分37并且通过轴承52旋转地支撑。滑轮53安装在给料管51上。安装盘55密封地安装在输送器轮毂33的柱形部分35中。安装盘密封地并且可释放地接收轴承57，其支撑附连到给料管51的给料加速器59。给料管马达61提供用于通过带63和滑轮53旋转地驱动给料管51。因而给料管51可围绕纵向轴线7旋转。主马达65提供用于通过带67和滑轮50旋转地驱动第二轴21。因而主马达65通过带67、滑轮50、第二轴21、凸缘17、碗3、基板11、基轴19、周转圆齿轮系27和输送器轴25提供用于输送器的第一驱动，并且给料管马达61通过带63、滑轮53和给料管51提供用于给料加速器59的第二驱动。

参考图3和图4，给料加速器59包括管状部分69，其焊接到给料管51以与其集成并且构成进口管道，所述管状部分在与给料管相对的端部封闭并且携带附连到轴承57的轴颈71。两个排出端口73在管状部分69的侧壁中提供并且两个外壳元件75安装在管状部件69上。各外壳元件包括弯曲壁部分77，当外壳元件安装后，弯曲壁部分77从一端部延伸，其中弯曲壁部分77与管状部分69的侧壁的内侧相切。弯曲壁部分远离管状部分延伸到由外壳元件75限定的排出开口79。在排出开口79处，弯曲壁以周向方向46延伸。外壳元件还包括限定排出开口79在纵向方向上的延伸的侧壁部分81。因而排出开口79延伸位于第一轴向区域49(参见图2)内的第二轴向区域82。排出端口73和外壳元件75一起构成排出出口。管状部分包括用于以本身已知的方式限制逆流的轴向凸缘83。

外壳元件依靠螺钉85安装，该螺钉85插入通过一个外壳元件中的孔并且拧入另一外壳元件中的螺纹孔。插入在外壳元件75和管状部分69中的孔的销钉87分别将外壳元件固定在相对于管状部分的正确位置中。因而螺钉85和销钉87提供用于由外壳元件75提供的可调换外壳的安装件。

在各外壳元件的外部端部并且与排出开口79相对，磨损板89依靠螺钉91可调换地安装。

在使用中，包括轻相和重相的液体材料例如浆液馈入碗3内，以形成带有上表面93的液体环状主体。该环状主体，所谓的池，连同碗3和螺旋输送器5以周向方向46高速旋转，碗3和螺旋输送器5大约但不精确地以相同速度旋转，如本领域技术人员所熟知。在图5中所示的例子中，池基本淹没肋39。然而轮毂33将大体不被淹没。因而应当注意，池的上表面93在离如图5所示的轮毂33的柱形部分35的距离处。

浆液在分离腔45中分离，并且轻相和重相分别通过轻相出口开口13和重相出口开口15离开碗3。

同时浆液，称为给料，通过给料管51馈入。从给料管51给料进入给料加速器59的管状部分69并且给料通过排出端口73离开管状部分69。给料管51和给料加速器59还以周向方向46旋转，但大约以螺旋输送器5的角速度的一半。

已通过排出端口73离开，给料被弯曲壁部分77接合并且因此加速。给料因而沿弯曲壁部分77流动，被侧壁部分81导引以通过排出开口79以周向方向离开。

应当注意，弯曲壁整体弯曲，其包括在管状部分69附近的直线部分和在管状部分69远侧的弯曲部分。

理论上，给料将以排出开口处弯曲壁部分77的两倍线速度离开排出开口79。然而由于摩擦等，给料的速度将稍低。理想地，给料将以等于上表面的周向速度的周向速度离开排出开口正好到上表面93，以便避免由进入池的给料的撞击产生的任何湍流。然后由于存在排出开口处的弯曲壁部分77的内侧与上表面93之间的距离，故给料将在撞击的位置95处以具有径向分量和周向分量的方向碰撞上表面。由于距离中心的距离，即旋转轴线7到上表面93的距离，稍微大于从旋转轴线到排出开口79处的弯曲壁部分77的内表面的距离，故如果给料加速器的旋转速度是螺旋输送器5的旋转速度的精确一半，则上表面93的线速度将大于离开排出开口的给料的线速度。因此加速器的旋转速度调节到稍微高的速度。

沉降式离心器包括控制器97，其连接到(未示出)并且控制三个马达，即主马达65、给料管马达61和控制马达31。控制器97还监控运行各自马达所需要的功率。

监控运行主马达65和给料管马达61所需要的总体功率可用于确定加速器的最优旋转速度。如果加速器运行太慢，则给料将以低于上表面93和它下面的液体的周向速度的周向速度碰撞池，这意味着给料必须由池的液体加速，并且产生湍流。该湍流伴随能量的损失。如果加速器运行太快，则给料将以高于上表面93和它下面的液体的周向速度的周向速度碰撞池，这意味给料由池的液体制动，并且产生湍流。该湍流伴随着能量的损失。此外，给料管马达的功率消耗相对高并且主马达的功率消耗相比于之前的实例相对低。在给料加速器的最优旋转速度处，产生最小的湍流并且整体功率消耗最小。

如所述，池淹没轮毂33是不受欢迎的情况。如果该情况出现，上表面93将相比于图5中示出的位置提升，并且至少附连到弯曲壁部分77的外侧的磨损板89将浸入上表面93。由于池类似输送器5以远高于加速器的速度旋转，故给料管马达61所需的功率的下降将被控制器97探测到，由此探测到不受欢迎的情况。

由于螺旋输送器5的旋转速度远大于给料加速器59的速度，故肋39将连续地快速运行超过外壳元件75的外部端部，并且由于来自给料的材料可堆积在肋的内表面上，故在这种堆积材料与外壳元件75之间存在撞击的风险。这种撞击可磨蚀磨损板89，其因此可被磨损，由于这个原因它是可调换的。

由于给料管和加速器的构造，这些部件简单地调换和/或安装。因而为了安装，带有管状部分69和轴承57的给料管51插入通过第二轴21，并且轴承57由安装盘55接收。随后带有销钉87的外壳元件75插入通过给料端口47以依靠螺钉85紧固，螺钉85同样插入通过给料端口47。

本发明主要参考几个实施例在上文描述。然而，容易为本领域技术人员理解的，上文公开的实施例之外的其它实施例同样可能在由所附专利权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种离心分离器，包括：

在使用中围绕旋转轴线旋转的碗，所述旋转轴线以所述碗的纵向方向延伸，

垂直于所述纵向方向延伸的径向方向；

同轴地配置在所述碗内并且在使用中围绕所述旋转轴线旋转的输送器，所述输送器包括加速腔，

由所述碗径向朝外限定并且由所述输送器径向朝内限定的分离腔，

所述加速腔具有用于将给料材料引入所述分离腔的给料端口，和

给料加速器，其与所述输送器同轴地配置在所述加速腔内，并且在使用中围绕所述旋转轴线相对于所述输送器以比所述输送器更低的速度旋转，所述给料加速器具有排出出口，用于将给料材料通过所述排出出口排入输送器的所述加速腔，

其特征在于；

所述给料端口延伸第一轴向区域并且所述排出出口延伸第二轴向区域，所述第一轴向区域和第二轴向区域互相重叠，使得给料材料从所述排出出口以具有径向分量和周向分量的方向流过所述给料端口。

2.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述第二轴向区域在所述第一轴向区域内延伸。

3.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述给料加速器包括进口管道，所述排出出口由所述进口管道的侧壁中的排出端口和具有弯曲壁部分的外壳提供，所述弯曲壁部分从所述排出端口延伸，使得所述壁部分从所述进口管道切向延伸。

4.根据权利要求3所述的离心分离器，其特征在于，所述给料加速器包括两个排出出口。

5.根据权利要求3所述的离心分离器，其特征在于，排出出口的所述外壳由可调换外壳提供。

6.根据权利要求5所述的离心分离器，其特征在于，所述可调换外壳包括适合于通过所述给料端口将所述外壳附连到所述进口管道的安装件。

7.根据权利要求3所述的离心分离器，其特征在于，所述外壳在其与进口管道相对的端部具有磨损板。

8.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述输送器由第一驱动旋转，并且所述给料加速器由第二驱动旋转，所述第一驱动和第二驱动独立控制，使得在使用中，所述给料加速器的角速度独立于所述输送器的角速度进行设置。

9.根据权利要求8所述的离心分离器，其特征在于，还包括用于监控所述第一驱动和第二驱动的功率消耗的装置，由此确定所述第一驱动和第二驱动的整体功率消耗。

10.根据权利要求3所述的离心分离器，其特征在于，所述给料端口由互相间隔的肋限定，所述肋间隔开并且以所述旋转轴线的方向延伸。

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