CN105121024B - 离心分离器 - Google Patents

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Abstract

一种离心分离器包括安装到心轴(2)上的离心机转子(3)且包括包围分离空间(5)的转子壳体(4)。周缘端口(8)从分离空间延伸穿过转子壳体。阀滑块(12)能够在将周缘端口闭合的闭合位置和打开周缘端口的打开位置之间移动。封闭腔室(16)提供于阀滑块与转子壳体之间。入口通道(17)将液压介质供应到封闭腔室，以便将阀滑块保持在闭合位置。出口通路容许液压介质的出口流，以便将阀滑块移动到打开位置。出口通路包括延伸通过转子壳体的出口通道(20)。阀体(21)在各个出口通道中提供，且能够沿轴向逆着出口流的方向从闭合位置移动到打开位置。

Description

离心分离器
技术领域
本发明涉及离心分离器，且涉及用于打开离心分离器的离心机转子的周缘端口的阀滑块的控制。特别地，本发明涉及离心分离器。这样的离心分离器在US-5,792,037中公开。
背景技术
在这种类型的离心分离器中，在下面的淤积物中形成重相的混合的固体和液体颗粒积聚在周缘端口的内部或者紧接的内部的分离空间的外周缘部分中。周缘端口能够在毫秒量级的短时间段期间间歇性地操作，以使得淤积物能够从分离空间排出到周围空间。
US-5,792,037中公开的离心分离器包括阀体，其与出口通道相关联，并且对着出口流的方向被压靠在出口通道的座上。为了保持阀滑块附近的封闭腔室闭合，阀体因而必须用很大的力被压靠在座上。在离心机转子和/或封闭腔室中过压或压力不足的情况下，阀体对着座的密封可能成问题。当离心机转子的周缘速度增加且实现临界值时，该解决方案可能也是不利的。离心分离器的发展，尤其是关于所使用的材料，朝向增大的周缘速度进展，增大的周缘速度对于分离效率而言是有利的。
US-4,514,183公开了一种离心分离器，其包括能够在闭合位置与打开位置之间运动的阀滑块，在闭合位置上，周缘端口封闭，且在打开位置上，周缘端口打开。封闭腔室提供于阀滑块与转子壳体之间。提供了出口通路，用于从封闭腔室排出液压介质的出口流，以便向打开位置移动阀滑块。出口通路包括用于出口流的许多的出口通道。各个出口通道延伸通过转子壳体并且与相应的密封板相关联。密封板在出口通道下方提供，并且能够沿出口流的方向从闭合位置移动到打开位置。
US-4,479,788公开了一种离心分离器，其包括能够在闭合位置与打开位置之间移动的阀滑块，在闭合位置上，周缘端口闭合，而在打开位置上，周缘端口打开。在阀滑块和转子壳体之间提供了封闭腔室。提供了出口通路，用于从封闭腔室排出液压介质的出口流，以便向打开位置移动阀滑块。出口通路包括用于出口流的许多的出口通道。出口通道与共同的环形盘相关联，共同的环形盘能够沿轴向移位，并且相对于出口流在封闭腔室中的出口通道的上游提供。
US-4,670,005公开了一种离心分离器，包括能够在闭合位置与打开位置之间移动的阀滑块，在闭合位置上，周缘端口是闭合的，在打开位置上，周缘端口是敞开的。在阀滑块与转子壳体之间提供了封闭腔室。提供了出口通路，以便将液压介质的出口流从封闭腔室排放到控制腔室，以便将阀滑块移动到打开位置。出口通路由在闭合腔室与控制腔室之间提供的环形阀体和阀间隙形成。许多泄放孔口从控制腔室向外延伸到周围空间。
US-2,862,659公开了另外的离心分离器，其包括离心机转子，带有周缘的开口和能够在闭合位置与打开位置之间移动的环形活塞，在闭合位置上，周缘的开口是闭合的，在打开位置上，周缘端口是打开的。US-2,863,659例示了一种径向可动的排出阀部件，用于控制环形活塞的运动。
发明内容
本发明的目的是要克服以上所讨论的问题，以及提供这样的离心分离器：其具有能够独立于离心机转子中的压力以及离心机转子的周缘速度来控制的、能够间歇性地操作的周缘端口。
该目的通过根据本发明实施例的离心分离器来实现。
通过在出口通道中提供阀体，而不是如US-5,792,037和US-4,514,813中所公开的现有技术中那样在出口通道下方提供，可以使阀体能够逆着出口流的方向从闭合位置移动到打开位置。因此，阀体对着阀座的密封将独立于离心机转子中或阀滑块下方或者附近的封闭腔室中的可能的过压。阀体的密封还独立于离心机转子的周缘速度而得以保证。此外，出口通道的密封也不依赖于闭合机构的压力，这意味着可提供任意数量的出口通道。因为阀体能沿轴向运动，其功能独立于离心力而得以确保。
根据本发明的一个实施例，在闭合位置上，阀体搁靠在出口通道中的阀座上。
根据本发明的另一实施例，离心分离器包括闭合机构，其布置为通过从阀座朝向阀滑块移除或抬升阀体而将阀体从闭合位置移动到打开位置。
根据本发明的另一实施例，闭合机构包括环形控制滑块，其绕旋转轴线延伸，并且能够从第一位置移动到第二位置，从而将阀体从阀座移除至打开位置。结果，同样，环形控制滑块的闭合运动与现有技术（尤其参见US-4,514,183）的对应的控制构件的闭合运动相反。
根据本发明的另一实施例，闭合机构还包括：环形控制腔室，其在环形控制滑块附近或者下方提供；以及供应通道，构造成将液压介质供应到该环形控制腔室，以便将环形控制滑块移动到第二位置，即从第一位置移动到第二位置，以便从阀座移除或者抬升阀体。
根据本发明的另一实施例，限制孔口从环形控制腔室延伸到周围空间。
根据本发明的另一实施例，闭合机构还包括许多的销，它们各自附连到环形控制滑块且从环形控制滑块延伸，以便作用在阀体中的相应的一个上。利用这样的销，通过环形控制滑块沿着平行于旋转轴线的方向的运动，所有的阀体可同时从相应的阀座移除。
根据本发明的另一实施例，各个销具有小于阀体截面大小的截面大小。
根据本发明的另一实施例，出口通路包括位于环形控制滑块与出口通道之间的环形出口腔室。
根据本发明的另一实施例，环形出口腔室借助于绕旋转轴线延伸的环形间隙朝向周围空间向外敞开。结果，当阀体从它们的相应的阀座移除时，容纳在封闭腔室中的液压介质可立即或者几乎立即通过出口通道和环形出口腔室流出到周围空间，使得阀滑块将立即打开周缘端口，以便排出淤积物。因为液压介质将损失，阀滑块将在足够长的时间段期间被打开，以便保证在周缘端口内排出容纳在离心机转子中的所有淤积物。
根据本发明的另一实施例，环形出口腔室借助于从环形控制滑块延伸的壁闭合。以这样的方式，在环形出口腔室中产生受限的容积，从而确定来自封闭腔室的液压介质的出口流。以这样的方式，可以控制周缘端口打开的时间段的长度。结果，根据该实施例，部分地排出淤积物是可行的，即一旦周缘端口再次闭合，淤积物的一部分将保留在离心机转子中。
根据本发明的另一实施例，至少一个连通通道延伸通过环形控制滑块，并将环形控制腔室与环形出口腔室彼此连接，以便使得能够在环形控制腔室与环形出口腔室之间传递液压介质。通过这样的连通通道，在阀体已经被移动到打开位置时，液压介质可从环形出口腔室传送到环形控制腔室，从而容许环形控制滑块从第二位置移动到第一位置。
根据本发明的另一实施例，环形控制滑块具有环形出口腔室中的垂直于旋转轴线的平面中的第一投影面积和环形控制腔室中的垂直于旋转轴线的平面中的第二投影面积，其中第二投影面积小于第一投影面积。环形控制滑块的这样的构造容许在环形出口腔室和环形控制腔室两者都由液压介质填充时环形控制滑块从第二位置移动到第一位置。
根据本发明的另一实施例，另外的限制孔口从出口腔室延伸到周围空间。
附图说明
通过描述若干实施例以及参照本文所附的附图，现在更密切地阐述本发明。
图1示意性地公开了穿过离心分离器的部分截面图。
图2公开了根据本发明的第一实施例的离心分离器的离心机转子的一部分的截面图。
图3公开了根据本发明的第二实施例的离心分离器的离心机转子的一部分的截面图。
图4公开了第一和第二实施例的离心机转子的细节的截面图。
图5公开了离心机转子的环形控制滑块的一部分的从上面看的视图。
图6公开了离心机转子的阀体的从上面看的视图。
具体实施方式
图1公开了一种离心分离器，其包括机架1、由机架1可旋转地支承的心轴2以及离心机转子3。离心机转子3安装到心轴2上，以便与心轴2一起绕着旋转轴线x旋转。离心机转子3包括包围分离空间5的转子壳体4，见图2和3，分离空间5中布置有分离盘6的堆叠。离心机转子3具有第一端3'和第二端3"。在离心分离器定向成使得旋转轴线x竖直地延伸时，第一端3'通常形成上端而第二端3"通常形成下端。在公开的实施例中，转子壳体4包括第一上部部分4'和第二下部部分4"。
多个周缘端口8通过转子壳体4从分离空间5延伸到离心机转子3外部的周围空间9。在所公开的实施例中，周围空间9由附连到机架1上的固定的外壳10界定。周缘端口8在毫秒量级的短时间段期间能够间歇性地操作，并且容许从分离空间5全部或者部分地排出淤积物，如下文将阐述。
离心分离器可为具有带闭合的分离空间5的离心机转子3的所谓的密封分离器，或具有这样的离心机转子3的敞口式分离器：该离心机转子3带有对周围空间9且因此对周围压力敞开的分离空间5。
周缘端口8的打开和闭合借助于能够在图2和3中所示的闭合位置与打开位置之间移动的阀滑块12来控制，在闭合位置中，周缘端口8是闭合的，在打开位置中，周缘端口8是打开的。在公开的实施例中，阀滑块12是柔性类型，其中，阀滑块12的内端13固定地附连到转子壳体4，而阀滑块12的外端14能够沿着平行于旋转轴线的方向在该打开位置和闭合位置之间移动。这样的阀滑块12在US-5,792,037中公开。然而，将注意到的是，离心分离器的离心机转子3也可包括能够沿着平行于旋转轴线的方向作为整体在打开位置与闭合位置之间移动的刚性阀滑块12，由此内端和外端两者都靠着转子壳体4的对应的滑动面来滑动。这样的阀滑块在US-4,514,183中公开。
在阀滑块12与转子壳体4之间提供了封闭腔室16。封闭腔室16包含作用在阀滑块12上的液压介质(诸如水)。入口通道17延伸通过转子壳体4，并且构造成用于将液压介质供应至封闭腔室16，以便将阀滑块12保持在闭合位置。入口通道17连接至环形闭合凹槽18，因此环形闭合凹槽18经由入口通道17与封闭腔室16连通。通过在离心机转子3启动时将液压介质引入到环形闭合凹槽18中，该液压介质将借助于离心力被容纳在环形闭合凹槽18和封闭腔室16中，以便保持阀滑块12处于图2中所示的闭合位置。
提供了用于从封闭腔室16排出液压介质的出口流的出口通路，以便将阀滑块12移动至打开位置，由此允许排出淤积物。
在公开的实施例中，出口通路包括用于液压介质的出口流的许多的出口通道20。例如，出口通道20的数量可为2、3、4、5、6或者更多，优选绕着旋转轴线x等距离地分布。如上所述，可提供任意数量的出口通道20。各个出口通道20延伸通过转子壳体4，在所公开的实施例中，通过转子壳体4的下部部分4"，并且与相应的阀体21相关联。
更具体而言，在出口通道20中提供阀体21。阀体21能够逆着来自封闭腔室16的液压介质的出口流的方向沿轴向从闭合位置运动到打开位置。各个阀体21因此能够沿轴向移动，即能够沿着平行于旋转轴线x的方向朝向离心机转子3的第一端3'移动。
当阀滑块12位于所公开的闭合位置时，阀体21靠着出口通道20中的阀座22搁置，即阀体21处于闭合位置，见图4。
在所公开的实施例中，阀体21具有柱形的，尤其是圆柱形的形状。在下端处，且可能也在上端处，柱形表面与阀体21的端表面之间的边缘被斜切。下端处的这样的斜切提供了对具有对应表面的阀座22的密封。将注意到，阀体21还可具有其它形状，例如球形形状。
在附图中所公开的实施例中，阀体21具有这样的尺寸，使得防止该阀体穿过出口通道20而进入封闭腔室16中。然而，这不是强制性的，因为封闭腔室16中的压力将防止阀体21到达封闭腔室16。
阀体21可提供于嵌入部件23中，嵌入部件23形成出口通道20的一部分，在所公开的实施例中为出口通道20的下部部分。
此外，在附图中所公开的实施例中，嵌入部件23中的出口通道20的直径大于嵌入部件23上方的出口通道20的直径。因此，阀体21的直径大于嵌入部件23上方的出口通道20的直径。然而，出口通道20的直径也可为恒定的，或甚至在阀座22上方朝向闭合腔室16增大。
嵌入部件23还包括阀体21周围的沿轴向延伸的凹槽24，特别参见图6。凹槽24等距离地分布在嵌入部件23中的出口通道20的壁周围。结果，在阀体21从阀座22上抬起时，来自封闭腔室16的液压部件可在凹槽24中穿过阀体21。嵌入部件23借助于螺纹25安装在转子壳体4中，在所公开的实施例中安装在下部部分4"中。
离心分离器还包括闭合机构，其布置成通过从阀座22朝向阀滑块12移除或者抬升阀体21而将阀体21从闭合位置移动到打开位置。闭合机构在转子壳体4的下部部分4"中提供，且部分地容纳在下部部分4"的环形空腔29中。
闭合机构包括绕着旋转轴线x延伸的环形控制滑块30。环形控制滑块30能够在环形空腔29中沿着平行于旋转轴线x的轴向方向从第一位置移动到第二位置，由此从闭合位置和阀座22上将阀体21移除到打开位置上。
闭合机构还包括：环形控制腔室31，其提供于环形空腔29中，环形控制滑块30附近；以及供应通道32，构造成将液压介质供应到环形控制腔室31，以便移动环形控制滑块30。供应通道32连接到环形开口凹槽33，因此该环形开口凹槽33通过供应通道32与环形控制腔室31连通。通过在离心机转子3的操作期间将液压介质引入到环形开口凹槽33中，液压介质将被供到环形控制腔室31，从而在轴向方向上朝向离心机转子3的第一端3'移动环形控制滑块30。限制孔口34从环形控制腔室31延伸到周围空间9。
闭合机构还包括许多的销35，其对应于出口通道20和阀体21的数量。销35从环形控制滑块30延伸且附连到环形控制滑块30，以便当环形控制滑块30朝向离心机转子3的第一端3'移动时作用在阀体21的相应的一个上。结果，各个销35将作用在相应的阀体21上，以便从阀座22移除或者抬起阀体21。
各个销35具有小于阀体21的截面大小的截面大小。在所公开的实施例中，各个销35具有矩形截面，见图5。将注意到销35可具有除所示的截面形状之外的其它截面形状，例如圆形、椭圆、方形等截面形状。
出口通路还包括位于环形控制滑块30与出口通道20之间的环形空腔29中的环形出口腔室40。
在图2中所公开的第一实施例中，环形出口腔室40借助于绕旋转轴线x延伸的环形间隙朝向周围空间9向外打开。当阀体21在打开位置时，即从相应的阀座22抬起时，容纳在封闭腔室16中的液压介质将因此立即经由环形间隙通过出口通道20和环形出口腔室40流出到周围空间9。因为在环形出口腔室40中没有限制，封闭腔室16将几乎立即被排放，使得阀滑块12将迅速打开，且在足以允许排出分离空间5中的所有淤积物的时间段期间保持打开。对于淤积物的这样的总体的排出，该时间段可在几十毫秒的量级，诸如30-80毫秒，例如大约50毫秒，取决于离心分离器的大小。在排出淤积物之后，环形控制滑块30将从第二位置移动回到第一位置，其中，环形控制腔室31中的液压介质通过限制孔口34被排出。
图3中公开的第二实施例与第一实施例的不同之处在于环形出口腔室40借助于从环形控制滑块30延伸的壁41而闭合。在第二实施例中，壁41是环形控制滑块30的整体部分，但是可备选地为安装到环形控制滑块30上的单独的部分。要注意，在本申请中公开的所有实施例中，相同或对应的元件已经用相同的参考标号表示。
第二实施例使得能部分地排出淤积物，即排出分离空间5中的淤积物的一部分。与全部排出相比，这样的部分排出要求较短的这样的时间段－在此期间周缘端口8是敞开的。该时间段取决于离心分离器的大小。对于中等大小的离心分离器，用于部分排出的时间段可典型地在2到30ms的量级。将排放局限于淤积物的一部分是由于环形出口腔室41的受限的容积而实现的。
至少一个连通通道42延伸通过环形控制滑块30。连通通道42将环形控制腔室31与环形出口腔室40彼此连接，以容许在环形控制腔室31与环形出口腔室40之间传递液压介质。环形控制滑块30具有环形出口腔室40中的垂直于旋转轴线x的平面p中的第一投影面积，以及环形控制腔室31中的平面p中的第二投影面积。该第二面积小于第一投影面积。
提供了另外的限制孔口43，且其从环形出口腔室40延伸到周围空间9。在所公开的第二实施例中，限制孔口43延伸穿过壁41。
通过这样的连通通道42，在阀体21已经被移动到打开位置之后，液压介质可从环形出口腔室40传送到环形控制腔室31，从而容许环形控制滑块30从第二位置移动到第一位置。由于第二投影面积小于第一投影面积这一事实，将产生力作用在环形控制滑块30上，以在环形出口腔室和环形控制腔室31两者都由液压介质填充时将环形控制滑块30从第二位置移动回到第一位置。
当环形控制滑块30已经被移动回到第一位置时，环形控制腔室31和环形出口腔室40中的液压介质分别经由限制孔口34以及另外的限制孔口43而排出。
要注意的是，在第二实施例中，环形出口腔室40可经由通向环形出口腔室40的另外的通道44被预填充到一定程度。这样，就可以控制或改变周缘端口8打开的时间段的长度。
本发明并不局限于所公开的实施例，而是可在所附的权利要求的范围内改变和修改。

Claims (11)

1.一种离心分离器，包括：
机架(1)，
由所述机架(1)可旋转地支承的心轴(2)，
离心机转子(3)，安装到所述心轴(2)上，以便与所述心轴(2)一起绕着旋转轴线(x)旋转，其中，所述离心机转子(3)包括包围分离空间(5)的转子壳体(4)，在所述分离空间(5)中，布置有分离盘(6)的堆叠，
多个周缘端口(8)，从所述分离空间(5)通过所述转子壳体(4)延伸到周围空间(9)，
阀滑块(12)，能够在闭合位置与打开位置之间移动，在所述闭合位置上，所述周缘端口(8)是闭合的，而在所述打开位置，所述周缘端口(8)是打开的，
封闭腔室(16)，提供于所述阀滑块(12)与所述转子壳体(4)之间，并且容纳作用在所述阀滑块(12)上的液压介质，
入口通道(17)，构造为用于将所述液压介质供应至所述封闭腔室(16)，以便将所述阀滑块(12)保持在所述闭合位置上，
出口通路，用于从所述封闭腔室(16)排出所述液压介质的出口流，以便将所述阀滑块(12)移动至所述打开位置，其中，所述出口通路包括用于所述出口流的许多出口通道(20)，且其中，各个出口通道(20)延伸通过所述转子壳体(4)，并且与相应的阀体(21)关联，
其特征在于，所述阀体(21)提供于所述出口通道(20)中，且能够沿轴向逆着所述出口流的方向在平行于所述旋转轴线的方向上从闭合位置移动到打开位置，以容许所述出口流；
在所述闭合位置，所述阀体(21)靠着所述出口通道(20)中的阀座(22)搁置；
所述离心分离器包括闭合机构，其布置成通过从所述阀座(22)朝向所述阀滑块(12)移除所述阀体(21)来将所述阀体(21)从所述闭合位置移动到所述打开位置；
所述闭合机构包括环形控制滑块(30)，其在所述旋转轴线(x)周围延伸，并且能够从第一位置移动到第二位置，由此从所述阀座(22)将所述阀体(21)移除到所述打开位置。
2.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述闭合机构包括在所述环形控制滑块(30)附近提供的环形控制腔室(31)，以及构造成将液压介质供应到所述环形控制腔室(31)以便将所述环形控制滑块(30)移动到所述第二位置的供应通道(32)。
3.根据权利要求2所述的离心分离器，其特征在于，限制孔口(34)从所述环形控制腔室(31)延伸到所述周围空间(9)。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述闭合机构包括许多销(35)，其各自从所述环形控制滑块(30)延伸，以作用在所述阀体(21)中的相应的一个上。
5.根据权利要求4所述的离心分离器，其特征在于，各个销(35)具有比所述阀体(21)的截面大小更小的截面大小。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述出口通路包括位于所述环形控制滑块(30)与所述出口通道(20)之间的环形出口腔室(40)。
7.根据权利要求6所述的离心分离器，其特征在于，所述环形出口腔室(40)借助于绕着所述旋转轴线(x)延伸的环形间隙朝向所述周围空间(9)向外敞开。
8.根据权利要求6所述的离心分离器，其特征在于，所述环形出口腔室(40)借助于从所述环形控制滑块(30)延伸的壁(41)而被闭合。
9.根据权利要求8所述的离心分离器，其特征在于，所述闭合机构包括在所述环形控制滑块(30)附近提供的环形控制腔室(31)，至少一个连通通道(42)延伸通过所述环形控制滑块(30)，且将所述环形控制腔室(31)与所述环形出口腔室(40)彼此连接，以便使得能在所述环形控制腔室(31)与所述环形出口腔室(40)之间传递液压介质。
10.根据权利要求9所述的离心分离器，其特征在于，所述环形控制滑块(30)具有在所述环形出口腔室(40)中的垂直于所述旋转轴线(x)的平面(p)中的第一投影面积，和所述环形控制腔室(31)中的垂直于所述旋转轴线(x)的平面(p)中的第二投影面积，且其中，所述第二投影面积小于所述第一投影面积。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的离心分离器，其特征在于，另外的限制孔口(43)从所述环形出口腔室(40)延伸到所述周围空间(9)。
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