CN103917299B - 离心分离器 - Google Patents

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Abstract

一种离心分离器，包括框架(1)，以及包括心轴(6)和包围分离空间(8)的离心转子(7)的旋转部分(2)。入口通道(20)提供进入分离空间的流体连通，并且包括旋转通道部分(21)、框架通道部分(22)，以及在旋转通道部分与框架通道部分之间的界面处的密封器件(23)。出口通道(30)提供出自分离空间的流体连通，并且包括旋转通道部分(31)、框架通道部分(32)，以及在旋转通道部分与框架通道部分之间的界面处的密封器件(33)。入口通道和出口通道布置成与彼此同心。迫使器件提供成生成在从出口通道到入口通道的第一方向上穿过密封器件中的一个的泄漏流，并且抵消相反方向上的泄漏。

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，见US-4,759,744。
背景技术
US-4,759,744中公开的离心分离器包括框架(示为静止部件)，以及包括心轴和包围分离空间的离心转子的旋转部分。旋转部分由框架支承，以围绕旋转轴线旋转。驱动部件(图中未示出)使旋转部分旋转。入口通道提供进入分离空间的流体连通，并且包括附接于离心转子的旋转通道部分、附接于框架的框架通道部分，以及设在入口通道的旋转通道部分与入口通道的框架通道部分之间的界面处的密封器件。出口通道提供出自分离空间的流体连通，并且包括附接于离心转子的旋转通道部分、附接于框架的框架通道部分，以及设在出口通道的旋转通道部分与出口通道的框架通道部分之间的界面处的密封器件。又一个出口通道提供出自分离空间的流体连通，并且包括附接于离心转子的旋转通道部分、附接于框架的框架通道部分，以及设在又一个出口通道的旋转通道部分与又一个出口通道的框架通道部分之间的界面处的密封器件。
在离心分离器中，诸如US-4,759,744中公开的一种，重要的是密封器件确保不可发生泄漏。从入口通道泄漏到出口通道中的一个中将严重地降低离心分离器的效率，并且可在某些情形下破坏分离的产品中的一种。结果，密封器件和维护密封器件的成本为显著的。
此外，在离心分离器中，诸如US-4,759,744中公开的一种，其中所有轴承和驱动马达定位在心轴侧上，存在的困难在于确保转离心轴的离心转子侧处的连通通道的密封件的适当作用。这归因于离心分离器的操作期间心轴和离心转子的枢转。这些密封件需要复杂的设计，因为它们必须提供沿若干方向的移动的适当密封。
WO2007/133161公开了另一种离心分离器，其包括框架和旋转部分，该旋转部分包括心轴和包围分离空间的离心转子。旋转部分由框架支承，以围绕旋转轴线旋转。包括附接于离心转子的旋转通道部分的入口通道提供进入分离空间的流体连通。包括附接于离心转子的旋转通道部分的出口通道提供出自分离空间的流体连通。可能的又一个出口通道提供了出自分离空间的流体连通。
EP-B-37210公开了一种具有两对相对的密封表面的机械密封件。一对中的一个密封表面设有螺旋泵送凹槽，其用于沿一个确定的方向迫使介质穿过相对的密封表面之间的密封件。
发明内容
本发明的目的在于克服上文所述的问题，并且提供一种离心分离器，其可确保高分离效率、密封器件的低成本和低维护成本。
该目的通过最初限定的离心分离器达到，其特征在于，
入口通道和出口通道布置成邻近彼此并且与彼此同心，并且
迫使器件提供成生成在从出口通道到入口通道的第一方向上穿过密封器件中的一个的泄漏流，并且因此抵消或防止在从入口通道到出口通道的相反方向上的泄漏。
利用入口通道和出口通道及迫使器件的此类布置，有可能抵消或防止给送到分离空间中的产品泄漏到离开分离空间的分离的产品中。因此实现了分离产品中的较低程度的杂质。此外，邻近彼此的入口通道和出口通道的布置使得有可能使所有连通通道从一侧进入分离空间，例如，通过心轴，从而使另一侧没有仅一个或全部进或出离心转子和分离空间的连通通道。此类布置实现了离心分离器的非常紧凑的设计，其中，至少大部分密封器件和轴承可设在离心转子的一侧上，这简化了离心分离器的设计和构造。
根据本发明的实施例，入口通道构造成将待分离的产品给送到分离空间中，并且出口通道构造成从分离空间排出分离的初相的产品，其中，迫使器件提供成生成从出口通道到入口通道的所述泄漏流，并且因此抵消或防止从入口通道到出口通道的泄漏，即，到分离的产品的初相中。
根据本发明的又一个实施例，迫使器件由所述密封器件中的一个包括。有利地，密封器件中的至少所述一个接着可包括相应的旋转通道部分上的旋转密封表面和相应的框架通道部分上的框架密封表面，并且其中，旋转密封表面和框架密封表面布置成与彼此相对。小间隙可设在旋转密封表面与相对的框架密封表面之间。有利地，旋转密封表面和框架密封表面两者都平行于相对于旋转轴线的径向平面延伸。
根据本发明的又一个实施例，迫使器件包括在旋转密封表面和框架密封表面中的至少一个上的多个至少部分地非径向的泵送元件。泵送元件可包括从旋转密封表面和框架密封表面中的至少一个突出的叶片，或旋转密封表面和框架密封表面中的至少一个中的凹槽。有利地，泵送元件可具有沿旋转轴线的方向所见的弯曲形状。
根据本发明的又一个实施例，迫使器件可构造成至少在围绕密封器件中的所述一个的区域中在出口通道中生成相对于入口通道的超压。一般而言，离心分离器(尤其是具有封闭的分离空间，即，所谓的气密类型)以相对于出口通道的入口通道中的超压操作。
根据本发明的又一个实施例，迫使器件可包括泵轮，其提供成在出口通道上操作并且布置成迫使穿过出口通道的流体连通，并且因此生成了所述泄漏流。泵轮可位于密封器件中的所述一个的上游。泵轮可借助于设在入口通道中的涡轮叶轮来驱动。泵轮提供用于在出口通道中提供此类超压的有利的迫使器件的实例。
根据本发明的又一个实施例，心轴包括入口通道的旋转通道部分和出口通道的旋转通道部分。结果，入口通道和出口通道两者延伸穿过心轴，从而实现如上文所述的离心分离器的紧凑设计。
根据本发明的又一个实施例，驱动部件包括具有转子和定子的电动机，其中转子固定地连接于旋转部分。有利地，电动机的转子可设在心轴上或固定于心轴。
根据本发明的又一个实施例，出口通道设在入口通道内。这相对于能量消耗是有利的，因为出口流可提供成小于入口流的半径。
根据本发明的又一个实施例，入口通道设在出口通道内。
根据本发明的又一个实施例，离心分离器包括又一个出口通道，其构造成提供出自分离空间的流体连通，并且包括附接于离心转子的旋转通道部分、附接于框架的框架通道部分，以及设在旋转通道部分与框架通道部分之间的界面处的密封器件。有利地，又一个出口通道可构造成从分离空间排出分离的二次相的产品，其中，迫使器件提供成生成穿过入口通道的密封器件从又一个出口通道到入口通道中的泄漏流，并且因此抵消或防止从入口通道泄漏到又一个出口通道中。
根据本发明的又一个实施例，出口通道设在入口通道内，其中入口通道至少在入口通道的旋转通道部分与入口通道的框架通道部分之间的界面处设在又一个出口通道内，并且其中迫使器件提供成生成穿过入口通道的密封器件从又一个出口通道到入口通道中的泄漏流，并且因此抵消或防止从入口通道到又一个出口通道中的泄漏。有利地，内出口通道、中间入口通道和又一个外出口通道的旋转通道部分所有都包含或包括在心轴中。该实施例由于在转离心轴的一侧处完全省去穿过外壳的任何连通通道的可能性而尤其有利。
附图说明
现在将借助于各种实施例的描述且参照所附附图来更详细阐释本发明。
图1公开了根据本发明的第一实施例的离心分离器。
图2公开了图1中的离心分离器的密封器件的纵截面。
图3公开了沿图2中的线III-III的视图。
图4公开了图1中的离心分离器的密封器件的变型的纵截面。
图5公开了根据本发明的第二实施例的离心分离器。
图6公开了图5中的离心分离器的密封器件。
图7公开了根据本发明的第三实施例的离心分离器。
图8公开了图7中的离心分离器的密封器件。
图9公开了沿图8中的线IX-IX的视图。
具体实施方式
图1公开了包括框架1和旋转部分2的根据第一实施例的离心分离器。旋转部分2由框架1可旋转地支承，以借助于适合的轴承器件(例如呈一个或多个轴承的形式)围绕旋转轴线x旋转。在第一实施例中，轴承器件包括第一轴承3a和第二轴承3d。第一轴承3a和第二轴承3b可包括滚柱轴承或滚球轴承。第一轴承3a可经由具有适合的弹性性质和阻尼性质的第一回弹性部分4a弹性地安装于框架1。另外，第二轴承3b可经由具有适合的弹性性质和阻尼性质的第二回弹性部件4b弹性地安装于框架1。
框架1可至少相对于旋转部分2静止。例如，框架1可经由中间基础部位于或安装在地面上，该中间基础部可设有阻尼器件，或构造成提供离心分离器的振动或其它移动的阻尼功能。框架1包括或承载外壳5。
旋转部分2包括心轴6和附接于心轴6的离心转子7。离心转子7由外壳5包围。离心转子7包围或限定分离空间8。离心转子7还包括设在分离空间8中的多个或大量分离盘9。在公开的实施例中，分离盘9为圆锥形。然而，作为备选，径向或甚至轴向分离盘可由离心转子7包括。公开的实施例的离心转子为具有封闭的分离空间8的所谓的气密类型。
离心分离器还包括用于使旋转部分2旋转的驱动部件10。在公开的实施例中，驱动部件10包括直接附接于心轴6的电动机。电动机包括附接于心轴6且围绕心轴6延伸的转子11，以及附接于框架1的定子12。作为备选，驱动部件10可设在心轴6旁边，并且经由适合的传动机构(诸如带或齿轮传动机构)使旋转部分2旋转。
在公开的实施例中，第一轴承3a和第二轴承3b附接于心轴6，并且设在驱动部件10的相应侧上。第一轴承3a在驱动部件10与离心转子7之间设在心轴6上，而第二轴承3b在转离离心转子7的驱动部件10的另一侧上设在心轴6上。
离心分离器包括入口通道20、出口通道30和又一个出口通道40。
入口通道20构造成提供进入分离空间8的流体连通，并将待分离的产品给送到分离空间8中。入口通道20包括附接于离心转子7的旋转通道部分21、附接于框架1的框架通道部分22，以及设在入口通道20的旋转通道部分21与入口通道20的框架通道部分22之间的界面处的密封器件23。
出口通道30构造成提供出自分离空间8的流体连通，并且构造成从分离空间8排出分离的初相的产品。出口通道30包括附接于离心转子7的旋转通道部分31、附接于框架1的框架通道部分32，以及设在出口通道30的旋转通道部分31与出口通道30的框架通道部分32之间的界面处的密封器件33。
又一个出口通道40构造成提供出自分离空间8的流体连通，并从分离空间8排出分离的二次相的产品。又一个出口通道40包括附接于离心转子7的旋转通道部分41、附接于框架1的框架通道部分42，以及设在又一个出口通道40的旋转通道部分41与又一个出口通道40的框架通道部分42之间的界面处的密封器件43。
此外，离心分离器可包括图中未公开的多个出口开口，其设在离心转子7的外周处，用于从分离空间8排出淤渣或另一另外的产品。开口可借助于如本领域中已知的阀机构永久性地开启或能够间断地开启。
此外，分离盘9中的各个可设有一个或多个给送孔9a，进入分离空间8的产品可经由一个或多个给送孔9a给送到分离盘9的组中，并且分送到分离盘9上。
在图1中公开的实施例中，产品的初相为相对轻的相，而产品的二次相为相对重的相。此外，初相为副相，而二次相为主相。当然，这些情况可在公开的第一实施例的各种变型中相反。
入口通道20和出口通道30布置成邻近彼此并且与彼此同心。在第一实施例中，出口通道30设在入口通道20内。当然，作为备选解决方案，有可能将入口通道20设在出口通道30内。
离心分离器还包括迫使器件，其提供成生成在从出口通道30到入口通道20的第一方向上穿过密封器件中的一个(在第一实施例中，出口通道30的密封器件33)的泄漏流，并且因此抵消或防止在从入口通道20到出口通道30的相反方向上的泄漏。
密封器件23,33和43包括相应的旋转密封元件25,35和45，其附接于相应的旋转通道部分21,31和41，并且设有相应的旋转密封表面26,36和46，还见图2至4。密封器件23,33和43还包括相应的框架密封元件27,37和47，其附接于相应的框架通道部分22,32和42，并且设有相应的框架密封表面28,38和48。旋转密封表面26,36和46布置成与相应的框架密封表面28,38和48相对。旋转密封表面26,36和46和框架密封表面28,38,48所有都是平面，并且平行于相对于旋转轴线x的径向平面p延伸。旋转密封表面26,36和46可布置成邻接相应的框架密封表面28,38和48，用于如图2和图4中指出的旋转密封表面26和框架密封表面28，以及用于如图2中指出的旋转密封表面36和框架密封表面36。这些邻接密封表面形成所谓的机械密封。
然而，还有可能将旋转密封表面26,36和46布置在离相应的框架密封表面28,38和48的较小距离处，在其间留下如图2中指出的间隙或细间隙，用于旋转密封表面36和框架密封表面38。此类间隙将容许上文提到的泄漏流。
在第一实施例中，迫使器件包括在旋转密封表面26,36和46和框架密封表面28,38和48中的至少一个上的多个至少部分非径向的泵送元件60。在图1至图4中公开的实施例中，泵送元件60设在出口通道30的旋转通道部分30的旋转密封表面36上。将理解的是，泵送元件60作为备选可设在框架密封表面28,38,48上，或可能在旋转密封表面26,36,46和框架密封表面28,38,48两者上。
在图2和图3中，泵送元件60构造为从旋转密封表面36突出的叶片。在图2中，泵送元件60以如下方式构造成使得叶片不邻接相对的框架密封表面38。然而，将理解的是，有可能使泵送元件60延伸，以便叶片将邻接相对的框架密封表面38。
如图3中可见，泵送元件60沿非径向方向延伸。更确切地，泵送元件60相对于旋转轴线x的方向上看到的旋转密封表面60的旋转方向r向外和向后延伸。
还如图3中所示，泵送元件60具有在旋转轴线x的方向上看到的弯曲形状。将注意的是，泵送元件60可改为具有在旋转轴线x的方向上看到的直的非径向延伸部。
在第一实施例中，提供了八个此类泵送元件60。将注意的是，泵送元件60的数量可少于或多于八个，例如，2到7个，或9个，或更多。
在图4中，泵送元件60构造为或包括形成在旋转密封表面36中的凹槽，而代替了包括叶片。在泵送元件60的该变型中，凹槽可有利地延伸超过旋转密封元件35的内侧表面和外侧表面。此外，旋转密封表面36可邻接但不必邻接如EP-B-37210中所示的框架密封表面38。
图5公开了离心分离器的第二实施例，其与第一实施例的不同之处在于迫使器件包括设在出口通道30中或出口通道30处的泵轮70。泵轮70与分离空间8流体连通，并且布置成促进与分离空间8的流体连通，并且因此迫使流体(即，分离的初相)穿过出口通道30。以此类方式，将生成穿过出口通道30的密封器件33的泄漏流。泵轮70位于出口通道30的密封器件33的上游。
在第二实施例中，泵轮70经由传动轴72由涡轮叶轮71驱动。涡轮叶轮71设在入口通道20中，并且由经由入口通道20给送到分离空间中的产品的流体流驱动。然而，作为涡轮叶轮71的备选，泵轮70可经由传动轴72或经由磁性联接件由电动机驱动，由此电动机可设在旋转部分2的内侧或外侧。
在第二实施例中，其可省去泵送元件60。泵轮70的泵送效果可足以迫使初相的小部分(即，泄漏流)穿过密封器件33。然而，将注意的是，泵轮70可与泵送元件60组合。
在第二实施例中，出口通道30的旋转密封表面36和框架密封表面38设在离彼此的较小距离处，即，其间具有间隙，以便容许上文提到的泄漏流穿过其。
图7至图9公开了离心分离器的第三实施例，其与第一实施例中的一个的不同之处在于，入口通道20沿入口通道20的旋转通道部分21和沿入口通道20的框架通道部分21的相当大部分设在又一个出口通道40内。出口通道30如在第一实施例和第二实施例中设在入口通道20内。
迫使器件提供成生成穿过入口通道20的密封器件23从又一个出口通道40到入口通道20中的泄漏流，从而防止从入口通道20到又一个出口通道40中的泄漏，并生成穿过出口通道30的密封器件33到入口通道20中的泄漏流，从而防止从入口通道20到出口通道30的泄漏。
在第三实施例中，迫使器件包括设在入口通道26的旋转密封表面26和出口通道30的旋转密封表面36上的呈叶片形式的泵送元件60。旋转密封表面26和/或旋转密封表面36上的叶片当然可由如图4中公开的凹槽替代。叶片和/或凹槽具有与图2至图4中公开的叶片相同的构造。另外，在该情况下，有可能将泵送元件60设在框架密封表面28和/或框架密封表面38上。
离心分离器的第四实施例与第三实施例中的一个的差别在于，旋转密封表面26上的入口通道20的泵送元件60和/或旋转密封表面36上的出口通道30的泵送元件60已经由图5中公开的第二实施例的泵轮70替换。密封表面26,28和/或36,38布置在离彼此的一距离处以容许泄漏流穿过其。
本发明不限于上文公开和描述的实施例，而是可在以下权利要求的范围内变化和修改。

Claims (15)

1.一种离心分离器，包括：
框架(1)，
旋转部分(2)，其包括心轴(6)和包围分离空间(8)的离心转子(7)，所述旋转部分(2)由所述框架(1)支承来围绕旋转轴线(x)旋转，
驱动部件(10)，其构造成使所述旋转部分(2)旋转，
入口通道(20)，其构造成提供通入所述分离空间(8)中的流体通道，并且包括附接于所述离心转子(7)的旋转通道部分(21)、附接于所述框架(1)的框架通道部分(22)，以及设在所述入口通道(20)的旋转通道部分(21)与所述入口通道(20)的框架通道部分(22)之间的界面处的密封器件(23)，以及
至少一个出口通道(30)，其构造成提供自所述分离空间(8)离开的流体通道，并且包括附接于所述离心转子(7)的旋转通道部分(31)、附接于所述框架(1)的框架通道部分(32)，以及设在所述出口通道(30)的旋转通道部分(31)与所述出口通道(30)的框架通道部分(32)之间的界面处的密封器件(33)，
其特征在于
所述入口通道(20)和所述出口通道(30)布置成邻近彼此且与彼此同心，并且
迫使器件提供成生成在从所述出口通道(30)到所述入口通道(20)的第一方向上穿过所述密封器件(23,33)中的一个的泄漏流，并且因此抵消在相反方向上的泄漏，所述相反方向为从所述入口通道(20)到所述出口通道(30)的方向；且
其中，所述入口通道(20)构造成将待分离的产品给送到所述分离空间(8)中，并且所述出口通道(30)构造成从所述分离空间(8)排出分离的初相的产品，并且其中，所述迫使器件提供成生成从所述出口通道(30)到所述入口通道(20)的所述泄漏流，并且因此抵消或防止从所述入口通道(20)到所述出口通道(30)的泄漏。
2.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述密封器件(23,33)中的至少一个包括相应旋转通道部分(21,31)上的旋转密封表面(26,36)，以及相应所述框架通道部分(22,32)上的框架密封表面(28,38)，并且其中，所述旋转密封表面(26,36)和所述框架密封表面(28,38)布置成与彼此相对。
3.根据权利要求2所述的离心分离器，其特征在于，所述旋转密封表面(26,36)和所述框架密封表面(28,38)两者平行于相对于所述旋转轴线(x)的径向平面(p)延伸。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的离心分离器，其特征在于，所述迫使器件包括所述旋转密封表面(26,36)和所述框架密封表面(28,38)中的至少一个上的多个至少部分非径向的泵送元件(60)。
5.根据权利要求4所述的离心分离器，其特征在于，所述泵送元件(60)具有在所述旋转轴线(x)的方向上看到的弯曲形状。
6.根据权利要求1－3中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述迫使器件包括泵轮(70)，所述泵轮(70)提供成在所述出口通道(20)上操作，并且布置成迫使流体传送通过所述出口通道(20)，并且因此生成所述泄漏流。
7.根据权利要求6所述的离心分离器，其特征在于，所述泵轮(70)位于所述密封器件(23,33)中的一个的上游。
8.根据权利要求1－3中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述心轴(6)包括所述入口通道(20)的旋转通道部分(21)和所述出口通道(30)的旋转通道部分(30)。
9.根据权利要求1－3中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述驱动部件(10)包括具有转子(11)和定子(12)的电动机，并且其中，所述转子(11)固定地连接于所述旋转部分(2)。
10.根据权利要求1－3中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述出口通道(30)设在所述入口通道(20)内。
11.根据权利要求1－3中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述入口通道(20)设在所述出口通道(30)内。
12.根据权利要求1－3中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又一个出口通道(40)，所述又一个出口通道(40)构造成提供自所述分离空间(8)离开的流体通道，并且包括附接于所述离心转子(7)的旋转通道部分(41)、附接于所述框架(1)的框架通道部分(42)，以及设在所述旋转通道部分(41)与所述框架通道部分(42)之间的界面处的密封器件(43)。
13.根据权利要求12所述的离心分离器，其特征在于，所述又一个出口通道(40)构造成从所述分离空间(8)排出分离的二次相的产品，并且其中，所述迫使器件提供成生成穿过所述入口通道(20)的密封器件(23)从所述又一个出口通道(40)到所述入口通道(20)中的泄漏流，并且因此抵消或防止从所述入口通道(20)到所述又一个出口通道(40)中的泄漏。
14.根据权利要求12所述的离心分离器，其特征在于，所述出口通道(30)设在所述入口通道(20)内，其中，所述入口通道(20)至少在所述入口通道(20)的旋转通道部分(22)与所述入口通道(20)的框架通道部分之间的界面处设在所述又一个出口通道(40)内，并且其中，所述迫使器件提供成生成穿过所述入口通道(20)的密封器件从所述又一个出口通道(40)到所述入口通道(20)中的泄漏流，并且因此抵消或防止从所述入口通道(20)到所述又一个出口通道(40)中的泄漏。
15.根据权利要求13所述的离心分离器，其特征在于，所述出口通道(30)设在所述入口通道(20)内，其中，所述入口通道(20)至少在所述入口通道(20)的旋转通道部分(22)与所述入口通道(20)的框架通道部分之间的界面处设在所述又一个出口通道(40)内，并且其中，所述迫使器件提供成生成穿过所述入口通道(20)的密封器件从所述又一个出口通道(40)到所述入口通道(20)中的泄漏流，并且因此抵消或防止从所述入口通道(20)到所述又一个出口通道(40)中的泄漏。
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