CN105188947A - 从离心分离器中排泄出固体颗粒 - Google Patents

Abstract

从液体混合物中分离出固体颗粒的离心分离器和方法。分离器包括转子本体(1)，其具有用于从液体混合物分离出固体的分离腔室(16)、用于液体混合物的入口(13)，以及螺旋运送器(2)，螺旋运送器在转子本体(1)中围绕轴线(R)旋转，以将分离腔室中的分离出的固体传输向和传输出泥浆出口(34)。方法包括：使转子本体和螺旋运送器(2)以不同的速度旋转；a)从所述液体混合物中分离出固体；以及b)将分离出的固体传输向所述泥浆出口(34)，并且将它们排泄出。与阶段a)相比，在阶段b)期间，更多泥浆排泄出泥浆出口(34)。在阶段b)期间，在所述分离腔室中引入排泄液体，以有利于排泄出所述泥浆。与阶段b)相比，转子本体(1)在阶段a)期间以更高的速度旋转。

Description

从离心分离器中排泄出固体颗粒

技术领域

本发明涉及用于从液体混合物中分离出固体颗粒的离心分离器的领域，而且尤其涉及用于从离心分离器中排泄出固体颗粒的方法。

背景技术

使用诸如沉降式离心机的离心分离器来从液体混合物中分离出固体颗粒。

WO2008/140378公开了一种起初限定来净化掉流体的污染颗粒的离心分离器。从流体中分离出的颗粒本身以泥浆层的形式淀积在转子本体的内侧上，其中，螺旋运送器布置成将泥浆传输向和传输出出口。但是，由于泥浆的粘度的原因(对于良好的传输特性来说，粘度可能太高或太低)，这个泥浆层可能难以传输。另外，当以高速旋转转子本体时，泥浆传输问题可加剧。产生的高离心力对泥浆具有压缩作用，从而使得更难传输出泥浆出口。无法从转子本体中排出泥浆会使较结实的泥浆相朝旋转轴线沿径向向内生长，从而损害分离程度，并且最终由于阻塞而无法进行持续分离。

因此，本领域中需要一种从离心分离器中排泄出或排出诸如泥浆的固体颗粒的改进的方法。

发明内容

本发明的主要目标是提供一种用于从液体混合物中有效地分离出固体颗粒(诸如泥浆)，并且将分离出的固体颗粒进一步传输出分离器的方法和离心分离器。

作为本发明的第一方面，提供一种用于在离心分离器中从液体混合物中分离出固体颗粒的方法，其中，分离器包括可围绕旋转轴线(R)旋转的转子本体，转子本体具有用于从液体混合物中分离出固体颗粒的分离腔室和用于液体混合物的入口，以及螺旋运送器，螺旋运送器适于在转子本体中围绕旋转轴线(R)旋转，以将分离腔室中的分离出的固体颗粒传输向和传输出泥浆出口，方法包括使转子本体和螺旋运送器以不同的速度旋转，并且包括以下步骤

a)以分离阶段运行分离器，其中，从液体混合物中分离出固体颗粒，以及

b)切换到以排泄阶段运行分离器，其中，分离出的固体颗粒传输向泥浆出口，并且进一步排泄出泥浆出口，其中，与分离阶段相比，在排泄阶段期间，更多泥浆排泄出泥浆出口，并且在排泄阶段期间，在分离腔室中引入排泄液体，以有利于排泄出泥浆，

其中，方法进一步包括在分离阶段期间使转子本体以第一速度旋转，而在排泄阶段期间以低于第一速度的第二速度旋转。

本发明的第一方面基于在固体颗粒从分离器中排泄或排出时的时期引入或注射排泄液体具有若干优点的认识。在固体颗粒排出时的时期引入额外的液体使得固体颗粒移除得到改进。

发明人已经发现，通过在排出期间引入液体，离心力对固体颗粒的作用在排出期间减小。排出固体颗粒所需的力可按指数倍增大，以降低分离器中的液体水平，而且通过引入排泄液体，用于排泄出固体的力因此可减小。作为示例，如果泥浆固体具有大约1.1g/cm³的密度，而且如果排泄液体具有大约1g/cm³的密度，则用于排出固体的力可为在排泄液体不存在时所需的力的大约1/10。

在步骤a)的分离阶段期间，转子本体通常以高速旋转，由此固体颗粒在转子本体的分离腔室中从液体混合物中有效地分离。这些分离颗粒淀积在转子本体的内侧上。在这种高旋转速度下，诸如泥浆的淀积颗粒可能难以从分离器中排出，至少无法足量排出。因此，随着时间的推移，淀积颗粒将使泥浆层朝旋转轴线沿径向向内生长。在步骤b)的排泄阶段期间，在螺旋运送器可将泥浆传输向和传输出泥浆出口时，在分离腔室中引入排泄液体。因此，步骤b)的排泄阶段可被认为是颗粒排出阶段。因而与分离阶段相比，在排泄阶段期间，更多泥浆排泄出泥浆出口。但是，在分离阶段期间，也可排泄出一些泥浆。

方法包括从分离阶段切换到排泄阶段，即，分离阶段和排泄阶段不同时进行，而是在不同的时间期间进行，即，暂时分开。

通过在排泄阶段期间在分离腔室中引入排泄液体，防止分离槽中的液体水平降低，而且如上面论述的那样，已经发现这有利于移除泥浆。换句话说，可移除较大量的固体颗粒，诸如泥浆，而且另外，分离器堵塞的风险减小。因而，可实现较高效率的分离过程。

作为示例，步骤b)可包括引入一定量的排泄液体，使得分离器中的液体水平在固体颗粒排出期间基本保持相同水平。因而，可引入排泄液体，使得液体水平在分离阶段和排泄阶段期间基本相同。

方法进一步包括使转子本体在分离阶段期间以第一速度旋转，而在排泄阶段期间以低于第一速度的第二速度旋转。

这是有利的，因为在排泄阶段期间降低旋转速度进一步有利于从分离器中移除或排泄出固体颗粒。在排泄阶段期间，因而可使转子本体以较低的速度旋转。这意味着离心力减小，使得螺旋运送器可更容易地将泥浆传输向和传输出泥浆出口。

转子和螺旋运送器之间的旋转速度差(即，速度差)在分离阶段期间可为大约1-5rpm，诸如1-2rpm。

除了固体颗粒之外，液体混合物可包括不同的液体相。液体相可具有不同的密度。作为示例，液体混合物可包括油、含水相和固体颗粒。因此，步骤a)可进一步包括使液体混合物分离成第一液体相和第二液体相，其中，第一液体相的密度高于第二液体相的密度。因此，第一液体相可为含水相，而第二液体相可为油。

固体颗粒可为例如泥浆。

在本发明的第一方面的实施例中，通过用于待分离的液体混合物的入口来引入在步骤b)中引入的排泄液体。

在本发明的第一方面的实施例中，在步骤b)中引入的排泄液体的重量大约等于或小于在步骤b)中排泄出的固体颗粒的最大重量。

因此，引入的排泄液体的重量不必大于在步骤b)期间很可能被移除的固体颗粒的量。因而，这可优化步骤b)中使用的排泄液体的量。

另外，排泄液体的密度可等于或小于在步骤b)期间排泄出的固体颗粒或泥浆。

在本发明的第一方面的实施例中，进入到分离腔室中的液体混合物的供给在排泄阶段期间减少或中断。

因此，在排泄阶段期间通过入口供给的给料可在步骤b)期间中断或减少。另外，如果与分离阶段相比，转子在排泄阶段期间以更低的速度旋转，则离心分离器的分离性能可降低，这意味着液体混合物可在排泄阶段期间以降低的速率引入到分离腔室中。

在本发明的第一方面的实施例中，方法进一步包括在步骤a)和b)期间，使螺旋运送器以与转子本体不同的速度旋转。

因此，螺旋运送器可在分离阶段和排泄阶段期间以与转子本体不同的速度旋转，这有利于排出固体颗粒。但是，在实施例中，在步骤b)的排泄阶段期间专门启动螺旋运送器和转子本体之间的速度差。

通过转子本体和螺旋运送器之间的这种速度差，一些泥浆甚至可在步骤a)中的分离阶段排出。另外，通过在分离阶段期间维持速度差，螺旋运送器可散布淀积在转子本体的内侧上的固体颗粒或泥浆和对其起作用，以减小离心力引起的一些不良影响。那些不良影响之一是压缩固体颗粒或泥浆可导致它们难以排出。另一个不良影响是压缩泥浆可不均匀地散布在转子本体中，从而在运行期间对离心分离器产生具有有害振动的不均衡。

在本发明的第一方面的实施例中，方法进一步包括与步骤a)相比，在步骤b)中也降低螺旋运送器的旋转速度。这可进一步协助排泄出泥浆。

在本发明的第一方面的实施例中，方法进一步包括与步骤a)相比，在步骤b)中增大螺旋运送器和转子本体之间的速度差。

排泄阶段期间的速度差可为3-10rpm，诸如3-6rpm。

通过这种改变，固体颗粒可以较高的速率排出，以使排泄或排出阶段的持续时间短。

但是，要理解的是，与步骤a)相比，步骤b)中的螺旋运送器和转子本体之间的速度差也可减小。

在本发明的第一方面的实施例中，方法进一步包括使步骤a)和b)重复任何数量的周期。

因此，本发明的第一方面的方法可为循环方法，即，重复周期包括步骤a)的分离阶段和步骤b)的排泄阶段。排泄阶段因而可在固体颗粒层或泥浆层生长成为问题之前启用。如果转子本体在分离阶段期间以第一速度旋转，而在排泄阶段期间以低于第一速度的第二速度旋转，则当基本所有固体颗粒或者至少足量固体已经从分离器中排出时，转子本体可加速回到高速旋转，以进行下一运行周期的分离阶段。另外，如果过程需要，则可停止供给，直到全转子速度重新建立为止。当转子本体在分离阶段中以全速旋转且分离性能提高时，供给速率可重新建立。

作为示例，从步骤a)到步骤b)以及/或者从步骤b)到步骤a)的切换可在预定时段之后执行。

因此，步骤a)可在预定时段期间执行，步骤b)可在预定时段期间执行，或者两个步骤a)和b)都可在预定时段期间执行。因而，在分离阶段中的预定时间之后，可启用排泄阶段，由此排出泥浆。另外，在排泄阶段中的预定时间之后，离心分离器可切换回到分离阶段。分离阶段和/或排泄阶段的预定时间可由操作者手动地设定。但是，也可根据多种传感器测得的离心分离器的运行参数来计算预定时间。作为示例，可根据记录通过入口的给料中的颗粒的供给速率和浓度的传感器来计算分离阶段的时间。此外，可根据诸如积聚泥浆量、螺旋运送器和转子本体之间的速度差、泥浆的类型和泥浆的粘度等的参数来计算排泄阶段。但是，可通过结合上面描述的预定时间和一个或若干个运行参数的阈值来控制排泄阶段和分离阶段两者。分离阶段和排泄阶段例如可设定与实测阈值结合的默认预定时间，由此如果在默认预定时间过去之前达到阈值，则可提前启用排泄阶段。

作为另一个示例，从步骤a)到步骤b)以及/或者从步骤b)到步骤a)的切换可取决于一个或若干个运行参数。

作为示例，任何其它参数可为离心分离器的扭矩。扭矩可由用于螺旋运送器的扭矩测量组件测量，可直接通过扭矩传感器来测量扭矩，或者通过使用螺旋运送器的电动马达所消耗的电流来计算扭矩。因此，当扭矩增大到特定阈值以上时，可启用排泄阶段。另一个运行参数可为混浊度，诸如由与至少一个液体出口相关联的混浊度传感器测得的混浊度。因而，当纯净液体的混浊度提高到特定阈值以上时，可启用排泄阶段。另一个可行的运行参数是容量，诸如由布置在用于具有较低密度的液体的液体出口中的容量传感器测得的容量。作为示例，当分离两种不同的液体相时，可借助于用于具有较低密度的液体(诸如油)的出口中的容量来测量重质液体(例如水)的浓度。因此，当重质液体的实测浓度达到某个阈值时，可启用排泄阶段。另外，液体出口中的压力还可用来触发排泄阶段。因而，当液体出口中的压力降到特定阈值以下时(这可表明泥浆层阻碍重质和/或轻质液体流道)，可启用排泄阶段。压力可由例如位于液体出口中的传感器测量。

在本发明的第一方面的实施例中，排泄液体是含水液体。因而，排泄液体可为较高密度的液体，其协助在分离腔室中保持高压。作为示例，排泄液体可为水或包括水。

作为另一个示例，如果转子本体在分离阶段期间以第一速度旋转，而在排泄阶段期间以低于第一速度的第二速度旋转，则排泄液体可为给料本身，即，液体混合物本身。

在本发明的第一方面的实施例中，分离腔室包括成叠堆的分离盘。分离盘可为去顶式锥形分离盘。成叠堆的分离盘进一步有利于分离液体混合物。

作为本发明的第二方面，提供一种用于从液体混合物中分离出固体颗粒的离心分离器，离心分离器包括

-可围绕旋转轴线(R)旋转的转子本体，转子本体具有分离腔室，分离腔室具有用于液体混合物的入口，

-用于从液体混合物中分离出的液体的至少一个液体出口，

-用于分离出的固体颗粒的泥浆出口，

-螺旋运送器，其适于在转子本体中围绕轴线旋转(R)，以不同于转子本体的旋转速度的速度旋转，以将分离腔室中的分离出的固体颗粒传输向和传输出泥浆出口，

-驱动组件，其适于使转子本体和螺旋运送器以它们的相应的速度旋转，以及

-控制单元，其适于使分离器的运行在分离阶段和排泄阶段之间切换，在分离阶段中，从液体混合物中分离出固体颗粒，在排泄阶段中，分离出的固体颗粒传输向泥浆出口，并且进一步排泄出泥浆出口，以及其中，与分离阶段相比，在排泄阶段期间，更多泥浆排泄出泥浆出口，

-以及其中，控制单元进一步适于在排泄阶段期间控制引入到分离腔室的排泄液体，以及其中，控制单元进一步适于控制驱动组件，以使转子本体在分离阶段期间以第一速度旋转，以及在排泄阶段期间，以低于第一速度的第二速度旋转

因而本发明的第二方面的离心分离器可适于执行根据上面论述的第一方面的分离方法。因此，本发明的第二方面的离心可有利于改进从液体混合物中移除固体颗粒，因为在颗粒排出时的时期期间引入额外的液体固体。

可关于上面的第一方面来论述关于本发明的第二方面所使用的用语和定义。

控制单元可适于调节阀，使得排泄液体在排泄阶段期间引入到分离器中。

驱动组件可包括例如用于使转子本体和螺旋运送器旋转的一个或若干个电动马达。因而控制单元还可包括用于驱动这样的电动马达的装置。

如关于上面的第一方面所论述的那样，在排泄阶段期间以较低的速度旋转有利于从分离器中移除或排泄出固体颗粒。换句话说，控制单元可使转子本体在排泄期间以较慢的速度旋转，由此离心力减小，使得螺旋运送器可更容易地将泥浆传输向和传输出泥浆出口。

螺旋运送器和转子本体之间的速度差可在颗粒排出阶段期间由控制单元专门启动。但是，根据本发明的第二方面的实施例，控制单元适于控制驱动组件，以使螺旋运送器在两个分离阶段和排泄阶段期间以与转子本体不同的速度旋转。通过转子本体和螺旋运送器之间的这种速度差，即使在分离阶段期间也可排出一些泥浆。作为示例，控制单元可适于控制驱动组件，以与分离阶段相比，在排泄阶段中改变，优选地增大螺旋运送器和转子本体之间的速度差。如关于上面的第一方面所论述的那样，由于这种改变，泥浆可按合适的速率排出。优选地，通过增大速度差，泥浆可按较高的速率排出，以使排出阶段的持续时间短。

控制单元可进一步适于也在排泄阶段期间降低螺旋运送器的旋转速度。

根据本发明的又一个实施例，离心分离器布置成减少或中断在排泄阶段期间通过入口的混合物供给。因此，液体混合物可在排泄阶段期间以降低的速率引入到分离腔室中。如上面论述的那样，控制单元可在排泄期间降低旋转速度，而且在过程需要的情况下，供给可停止，直到全部转子速度重新建立为止。当转子本体在分离阶段中以全速旋转且分离性能提高时，分离器可重新建立供给。

在本发明的第二方面的实施例中，控制单元适于控制驱动组件，以使转子本体在分离阶段期间以第一速度旋转预定时间，其中，第一速度高于第二速度，转子在排泄阶段期间以第二速度旋转。另外控制单元可适于控制驱动组件，以使转子本体在排泄阶段期间以第二速度旋转预定时间。预定时间可如关于上面的第一方面所论述的那样。

另外，在本发明的第二方面的实施例中，控制单元适于在接收来自用于测量离心分离器的运行参数的组件的阈值时，启用排泄阶段。运行参数可如关于上面的第一方面所论述的那样。因而，用于测量运行参数的组件例如可包括用于螺旋运送器的扭矩测量组件、与至少一个液体出口相关联的混浊度传感器、布置在液体出口中的容量传感器，以及/或者测量液体出口中的压力的压力传感器。

根据本发明的实施例，转子本体仅在其一端处通过转子轴可旋转地得到支承，转子轴布置成使得旋转轴线基本沿竖向延伸。此类离心分离器的重量典型地比例如沉降式离心机更轻，沉降式离心机包括较重的转子本体，其具有水平旋转轴线。根据此实施例的转子本体更适合在分离阶段和排出阶段之间来回加速。这种分离器将常常包括分离腔室中的成叠堆的去顶式锥形分离盘，由此分离效率得到改进。另外，这种分离器的入口将优选地包括入口管，入口管在其一端处延伸到转子本体中，用于分离出的液体的液体出口包括至少一个出口通道，出口通道在其一端处延伸出转子本体，并且用于分离出的固体的泥浆出口位于转子本体的相对的另一端处。

根据本发明的又一个实施例，驱动组件包括所谓的谐波传动齿轮装置，它也称为应变波齿轮装置，其布置在转子本体和螺旋运送器之间。

在本发明的实施例中，螺旋运送器包括运送器轴，其沿轴向延伸通过转子轴，转子轴和运送器轴通过齿轮装置联接在一起。齿轮装置可包括三个协作部件，其中的第一齿轮部件与转子轴连接，并且第二齿轮部件与运送器轴连接。该三个齿轮部件可适于围绕旋转轴线(R)的延长部分相对于彼此旋转。入口管可居中地延伸通过齿轮装置。

另外，齿轮装置可为应变波齿轮装置，其包括呈坚硬的圆柱形齿轮部件的形式的第一齿轮部件，第一齿轮部件可围绕旋转轴线(R)旋转，并且具有围绕此中心轴线分布的第一数量的嵌齿或齿，齿轮装置包括呈柔性齿轮部件的形式的第二齿轮部件，第二齿轮部件围绕相同的旋转轴线(R)延伸，并且具有围绕中心轴线分布的不同的第二数量的嵌齿或齿，它们适于接连地与圆柱形齿轮部件的嵌齿或齿脱开和接合，而且齿轮装置包括呈波发生器的形式的第三齿轮部件，其适于使柔性齿轮部件逐渐变形，并且从而在齿轮部件之间实现齿接合。

在本发明的第二方面的实施例中，分离腔室包括成叠堆的分离盘。分离盘可为去顶式锥形分离盘。成叠堆的分离盘进一步有利于分离液体混合物。

作为本发明的第三方面，提供一种计算机程序产品，其包括计算机可执行的构件，以在计算机可执行的构件在包括在装置中的处理单元上运行时，使装置执行关于本发明的第一方面所叙述的任何一个或所有方法步骤。

装置可为例如关于上面的第二方面所论述的控制单元。

附图说明

图1示意性地显示根据本发明的实施例的离心分离器的截面图。

图2显示示意性地绘制的分离器的截面图和在排泄之前和之后的固体颗粒的水平。

具体实施方式

将参照附图，用实施例的以下描述来进一步示出根据本公开的方法和离心分离器。

图1公开了根据本发明的实施例的离心分离器。离心分离器包括可围绕竖直旋转轴线R以一速度旋转的转子本体1、布置在转子本体1中且可围绕相同的旋转轴线R旋转的螺旋运送器2。在此示例中，螺旋运送器2可按不同于转子本体1的旋转速度的速度旋转。驱动组件3适于使转子本体1和螺旋运送器2以它们的相应的速度旋转。驱动组件3包括两个电动马达3a和3b和齿轮装置3c。

转子本体1具有圆柱形上部转子本体部分4，其借助于螺栓6与锥形下部转子本体部分5连接。当然可使用备选连接部件。圆柱形转子本体部分4包括沿轴向向上的呈空心转子轴7的形式的延伸部，空心转子轴7连接到电动马达3a上，以使转子本体1围绕旋转轴线R旋转。

另一个空心轴(即运送器轴8)通过空心转子轴7的内部延伸到转子本体1。轴8借助于螺钉9支承螺旋运送器2。空心轴8通过齿轮装置3c传动性地连接电动马达3b与螺旋运送器2。螺旋运送器2包括在圆柱形转子本体部分4的内部沿轴向延伸的上部圆柱形部分10、在锥形转子本体部分5的内部沿轴向延伸的下部锥形部分11，以及运送螺纹12，运送螺纹12沿着螺旋运送器2的上部圆柱形部分10和下部锥形部分11以螺旋方式延伸。螺旋运送器2当然可具有不止一个运送螺纹，诸如两个、三个或四个运送螺纹，它们全部都可沿着转子本体1的内侧以螺旋方式延伸。

用于待在转子本体1中处理的液体混合物的入口管13延伸通过运送器轴8，并且通入螺旋运送器2的内部中的中心套管14中。中心套管14界定用于液体混合物的入口腔室15，其中，入口腔室15通过沿径向延伸的分配通道17与分离腔室16连通。多个翼18围绕旋转轴线R分布，并且延伸到入口腔室15的下部部分中，并且进一步限定分配通道17的沿径向延伸的侧壁。翼18布置成使入口腔室15和分配通道17中的液体混合物随螺旋运送器2旋转。因此，分配通道17布置在翼18之间。

分离腔室16是包围入口腔室15的环形空间，并且包括成叠堆的去顶式锥形分离盘19。叠堆沿径向配合在螺旋运送器2的圆柱形部分10的内部，并且布置成与旋转轴线R同轴。锥形分离盘19在上部锥形支承板20和下部锥形支承板21之间沿轴向保持在一起。如可看到的那样，下部锥形支承板21与中心套管14形成为一体。分离盘19包括孔，孔形成通道22，以使液体通过离心分离器中的成叠堆的分离盘19来沿轴向流动或分配。下部支承板21包括对应的孔，由此分配通道17与通道22连通，以使液体在成叠堆的分离盘19中沿轴向流动。上部锥形支承板20包括多个孔23，孔23使成叠堆的分离盘19内的径向内部环形空间24与密度较低或轻质的液体出口腔室25连接。这种密度较低的液体或轻质液体可为例如油。用于排出纯净轻质液体的所谓的剥除(paring)盘26设置在出口腔室25内。剥除盘26是固定的，并且牢固地连接到入口管13上，其中，剥除盘26与出口通道27连通，出口通道27在包围入口管13的出口管中延伸。

螺旋运送器2的圆柱形部分10沿径向包围成叠堆的分离盘19，其中，圆柱形部分10包括多个沿轴向延伸的孔口28，孔口28围绕旋转轴线R分布。提供沿轴向延伸的孔口28是为了允许从液体混合物中分离出的固体颗粒或泥浆传送通过转子本体1的圆柱形壁，并且淀积在圆柱形壁的内侧上。液体当然也可能能够传送通过圆柱形部分10中的孔口28。运送器轴8包括多个孔29，它们连接沿径向位于圆柱形部分10的外部的环形空间30与用于密度较高的液体的重质液体出口腔室31。这种重质液体可为例如水。用于排出重质液体的剥除盘32设置在这个出口腔室31内，其中，剥除盘32与用于重质液体的出口通道33连通。重质液体出口通道33在出口管中延伸，出口管包围用于轻质液体的出口管和通道27。

转子本体1在其下端处具有用于分离的固体颗粒(诸如泥浆)的在中心的且沿轴向定向的出口34。这个泥浆出口34限定最初提到的用于固体颗粒的泥浆出口。关于这个泥浆出口34，转子本体被装置35包围，以拦截离开泥浆出口34的泥浆。泥浆在图中被公开为在运送螺纹12的径向外部部分处在运送螺纹12的面朝泥浆出口34的侧部上的积聚物。螺旋运送器2可由整体的塑料材料制成，而且可进一步由纤维加强。锥形部分11可具有空心内部或腔体，其被密封或通入周围环境。如有需要，腔体很可能填充有一些密度较低的材料，诸如泡沫塑料等等。

转子本体1通过转子轴7分别由两个沿轴向分开的轴承36和37支承。这些轴承进而由套管38支承，套管38有弹性地连接到框架(未显示)上。转子轴7支承带滑轮39，传动带40围绕带滑轮39延伸。传动带40连接到电动马达3a上，以旋转转子本体1。

齿轮装置3c可为例如谐波传动齿轮装置，它也称为应变波齿轮装置。齿轮装置3c包括刚性的圆柱形第一齿轮部件(未显示)，其牢固地与滑轮39连接，并且从而，还牢固地与转子轴7连接。圆柱形第一齿轮部件具有内部嵌齿或齿，它们形成于环的内侧上，环构成圆柱形第一齿轮部件的一部分。第二齿轮部件(未显示)位于圆柱形第一齿轮部件的径向内部，并且包括薄的柔性套管。第二齿轮部件通过支承部件由运送器轴8支承，并且在柔性套管上具有外部嵌齿或齿，其定位成与包围性圆柱形第一齿轮部件的环上的内部嵌齿或齿相对。在未加载状态中，提供齿的柔性套管为圆形-圆柱形，并且比具有提供齿的环更小的节距直径。因而，柔性套管具有数量比环更少的齿。齿轮装置还包括呈所谓的波发生器的形式的第三齿轮部件，其包围旋转轴线R，并且支承带滑轮41。带42围绕带滑轮41延伸，并且连接到电动马达3b上，以旋转螺旋运送器2。

波发生器具有椭圆形包围性部分，其设有两个端部部分或隆起，它们各自对立地置于旋转轴线R的一侧上，隆起在尺寸上设置成使得它们使柔性套管(即，第二齿轮部件)局部地变形，使得套管的外齿保持与包围性刚性第一齿轮部件(即，环)的内齿局部地接合。齿轮部件的其它部分定位成在它们的相应的齿的区域中彼此沿径向间隔开，因而，不比在隆起的区域中彼此接合得更多。

在波发生器和柔性套管的相应的隆起之间存在滚珠，滚珠包括在滚珠轴承中，滚珠轴承包围波发生器，并且因而，也为椭圆形。在波发生器相对于柔性套管旋转之后，或者反之亦然，隆起将通过滚珠轴承中的滚珠接连地挤压套管的外齿，使其与刚性的圆柱形第一齿轮部件的内齿接合。由于柔性套管上的外齿的数量小于包围性刚性环的内齿的数量，所以在波发生器相对于环沿某个方向围绕旋转轴线R旋转之后，套管将沿相反的方向围绕旋转轴线R相对于环移动。换句话说，如果转子本体1借助于驱动滑轮39围绕旋转轴线R旋转，并且螺旋运送器2由于环和套管之间的齿接合而被拖着旋转，可通过使波发生器随电动马达3b和带42围绕旋转轴线R以与波发生器被转子本体拖动的速度不同的速度旋转，来实现转子本体1和螺旋运送器2之间的相对运动，即，旋转速度差。

如可从图1看出的那样，轴承43布置在运送器轴8和包围性转子轴7之间。在齿轮装置3c内部有另一个轴承，因此这个轴承和轴承43组成两个轴承，螺旋运送器2借助于它们支承在转子本体1中。

如上面论述的那样，在此情况下包括两个电动马达3a和3b和齿轮装置3c的驱动组件3布置成分别驱动转子本体1和螺旋运送器2。关于驱动组件3，布置了适于分别驱动电动马达3a和3b的控制单元44。作为示例，控制单元可适于以不同的速度驱动电动马达3a和3b。公开的实施例中的电动马达3a和3b具有公共控制单元44。但明显的是，两个马达3a和3b中的每一个都可由单独的控制单元控制。控制单元44在此示例中通过信号电缆45a和45b连接到马达3a和3b。上马达3a和3b可为直流马达或交流马达；同步马达或异步马达。取决于电动马达的类型，可按对电动马达领域的技术人员来说不言而喻的许多不同的方式来设计控制单元44。

控制单元44包括用于以不同的速度驱动其电动马达3a和3b的装置；使得可获得有限数量的速度，或者使得可执行马达速度连续改变。用于调节马达(直流和交流马达两者)的速度的不同种类的装置是众所周知的，且不必在这里详细描述。对于直流马达，可使用用于电压控制的简单装置。对于交流马达，可使用各种各样的频率控制装备。

控制单元44连接到离心分离器上的一个或若干不同的传感器上，并且适于处理来自传感器(一个或多个)的信号(一个或多个)。在图1中用指向控制单元44的箭头54描绘输入信号(一个或多个)。因此，控制单元44将处理信号(一个或多个)，并且在信号电缆45a和45b中产生控制信号，以驱动电动马达3a和3b。来自传感器(一个或多个)的信号(一个或多个)可用于自动地控制离心分离器，以便分别启用分离阶段和排泄阶段。因而，可在感测值的基础上启用分离阶段和排泄阶段两者。信号(一个或多个)还可用来在分离阶段和排泄阶段中控制、优化转子本体速度和螺旋运送器速度。

软件或计算机程序产品例如可用来使控制装置44在分离阶段和排泄阶段之间切换，以及以不同的速度驱动转子1和螺旋运送器2。因而，控制装置可包括处理单元，软件的计算机可执行的构件在处理单元上运行。

但是，在最简单的情况下，控制单元44可包括手动运行，其中，操作者对控制单元44编程，以借助于手动编程控制信号来运行电动马达3a和3b。因此，操作者可设定参数，诸如分离阶段时间(单位为分钟或小时的持续时间)、排泄阶段时间(单位为秒或分钟的持续时间)、分离阶段期间的转子本体速度(rpm)、排泄阶段期间的转子本体速度(rpm)，以及分别在分离阶段和排泄阶段期间的转子本体和螺旋运送器之间的速度差(rpm)。

例如可借助于信号来控制或调节电动马达3a和3b的速度，信号可随许多不同的可变因素而改变。

因而，可包括一个或多个以下因素，例如：

-轻质和/或重质液体出口中的液体的混浊度，这可表明生长的泥浆层在转子本体中积聚；

-在用于较低密度的液体(诸如油)的出口中的高密度液体(诸如水)的浓度，或反之亦然。这可表明分离性能由于生长的泥浆层而降低；

-马达对螺旋运送器施加的扭矩，这可表明生长的泥浆层在转子本体中积聚；

-分离器的轻质和/或重质液体出口中的压力，这可表明泥浆层正阻碍转子本体中的液体流；

-通往分离器的液体混合物供给的流率和颗粒浓度，这可用来估计积聚在转子本体中的泥浆量；

-转子本体的振动幅度，这可与分离器的平衡有关；

-各个分离阶段和/或排泄阶段的持续时间，其用以控制和监测手动和自动运行中的阶段时间；

-离心分离器的分离阶段和/或排泄阶段中的总运行时间，即，分离阶段和排泄阶段的合计总周期。这可表明维护或修理需要。

控制单元进一步适于控制三通阀50，如图1中的箭头53所描绘的那样。为此，可使用类似于电缆45b和45a的信号电缆。在分离阶段中，控制单元设定三通阀50，以便让来自管52的液体混合物供给通过入口管13进入分离器。当切换到排泄阶段时，控制单元可切换三通阀50，以便中断来自管42的供给，并且改为让来自管50的排泄液体(诸如水)通过入口管13进入分离器。

离心分离器按以下方式运行：

滑轮39和41借助于具有带40和42的马达3a和3b，保持围绕旋转轴线R沿相同旋转方向旋转，但角速度稍微不同。因此，转子本体1和螺旋运送器2保持以稍微不同的旋转速度旋转。

假设转子本体1'起初不包含任何泥浆，而且因此启用运行周期的分离阶段，其中，转子本体1借助于其马达3a通过来自控制单元44的控制信号使其以预定速度(例如7500rpm)加速到高速旋转。螺旋运送器2借助于马达3b和齿轮装置3c以稍微不同的速度(例如1-2rpm的速度差)旋转，其中，通过来自控制单元44的信号电缆45b中的控制信号来设定速度差。控制单元44进一步调节三通阀50，使得液体和颗粒的混合物通过入口管13从上面引入到转子本体1中。混合物流到入口腔室15中，并且进一步流过分配通道17，其中，翼18使混合物旋转，由此使混合物遭受离心力。不久之后自由液体表面在转子本体1中在径向水平46处形成，其位置由轻质液体出口腔室25处的上部支承板20中的孔23的径向位置确定。液体(一种或多种)和颗粒在分离腔室16(包括成叠堆的分离盘19)中分离。分离出的重质液体(即，高密度液体)流过径向外部环形空间30，流过运送器轴8中的孔29，并且借助于剥除盘32通过重质液体出口腔室31流出离心分离器。分离轻质液体流过径向内部环形空间24，流过上部支承板20中的孔23，并且借助于剥除盘26通过轻质液体出口腔室25流出离心分离器。

分离出的固体淀积在转子本体1的包围性壁的内侧上。即使螺旋运送器2在分离阶段期间不排出任何泥浆，螺旋运送器2通过速度差可至少将泥浆散布在转子本体1内部和作用于泥浆，以减小经压缩和不均散布的泥浆产生的不良影响。随着时间的推移，淀积的颗粒将使泥浆层朝旋转轴线R沿径向向内生长。在生长的泥浆层成问题时，控制单元44将启用本发明的排泄阶段，或颗粒排出阶段。这可在预定时间之后或离心分离器的感测到的运行参数达到阈值之后启用。

在运行周期的颗粒排出阶段期间，转子本体1的马达3a使其以较慢的速度旋转，例如1500rpm，由此离心力减小，使得螺旋运送器2可更容易地将泥浆传输向和传输出出口34。另外，控制单元44切换三通阀50，使得来自管51的排泄液体(在此情况下是水)通过入口管13引导到分离器中。换句话说，液体混合物供给在排泄阶段期间由排泄液体供给取代。来自引入的排泄液体的压力协助从分离器中排出泥浆。

因此，在排泄阶段中，分离出的颗粒以泥浆的形式沿着周围的壁向下传输，并且通过出口34传输出，出口34也称为最初提到的用于固体颗粒的泥浆出口34。另外，在排泄阶段期间，控制单元44可控制螺旋运送器马达3b，以增大速度差，例如增大到速度差3-6rpm，由此泥浆将以提高的速率排出。当基本全部泥浆或至少足量的泥浆已经通过固体颗粒的泥浆出口34从转子本体1中排出时，控制单元44将通过指示马达3a和3b用速度差使转子本体1和螺旋运送器2加速回到高速旋转来切换回到分离阶段，并且进一步切换阀50，使得液体混合物供给再次引入到分离器中。因而，在排泄阶段结束时，分离器可包含排泄液体。这进一步有利于在排泄阶段之后关闭分离器，因为可避免分离器堵塞等问题，诸如由于在分离器不工作时留在分离器中的固体颗粒而引起的堵塞。

图2进一步示意性地显示转子本体1的截面中的固体颗粒的径向水平。在分离阶段结束时根据旋转轴线X所测得的固体颗粒的径向水平由A表示。在排泄阶段之后，当固体颗粒已经从分离器中排出时，固体颗粒的径向水平已经提高到水平C。因而排泄出的固体颗粒量由量B表示。换句话说，按照体积或重量，引入到分离器中的排泄液体量可小于或大约等于量B。

本发明不限于公开的实施例，而是可在所附权利要求的范围内改变和修改。本发明不限于图中公开的旋转轴线R的定向。用语“离心分离器”还包括具有基本水平定向的旋转轴线的离心分离器。本发明不限于包括特定齿轮装置3c的驱动组件。也可使用其它已知的齿轮装置，诸如行星齿轮。驱动组件还可包括适于使螺旋运送器旋转的直接驱动装置，其中，直接驱动装置包括连接到转子本体上的马达定子和连接到螺旋运送器轴上的马达转子。

Claims (15)

1.一种用于在离心分离器中从液体混合物中分离出固体颗粒的方法，其中，所述分离器包括可围绕旋转轴线(R)旋转的转子本体(1)，所述转子本体(1)具有用于从所述液体混合物中分离出固体颗粒的分离腔室(16)和用于所述液体混合物的入口(13，15)，以及螺旋运送器(2)，所述螺旋运送器(2)适于在所述转子本体(1)中围绕所述旋转轴线(R)旋转，以将所述分离腔室(16)中的分离出的固体颗粒传输向和传输出泥浆出口(34)，所述方法包括使所述转子本体和所述螺旋运送器以不同的速度旋转，并且所述方法包括以下步骤：

a)以分离阶段运行所述分离器，其中，从所述液体混合物中分离出固体颗粒，以及

b)切换到以排泄阶段运行所述分离器，其中，分离出的固体颗粒传输向所述泥浆出口(34)，并且进一步排泄出所述泥浆出口(34)，其中，与所述分离阶段相比，在所述排泄阶段期间，更多泥浆排泄出所述泥浆出口(34)，而且在所述排泄阶段期间，在所述分离腔室(16)中引入排泄液体，以有利于排泄出所述泥浆，

以及其中，所述方法进一步包括在所述分离阶段期间以第一速度旋转所述转子本体(1)，而在所述排泄阶段期间，以低于所述第一速度的第二速度旋转所述转子本体(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中引入的所述排泄液体的重量大约等于或小于在步骤b)中排泄出的所述固体颗粒的最大重量。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述排泄阶段期间，进入到所述分离腔室中的所述液体混合物的供给减少或中断。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在步骤a)和b)两者期间，以与所述转子本体(1)不同的速度旋转所述螺旋运送器(2)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括与步骤a)相比，在步骤b)期间，也降低所述螺旋运送器的旋转速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括与步骤a)相比，在步骤b)中，增大所述螺旋运送器(2)和所述转子本体(1)之间的速度差。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使步骤a)和b)重复任何数量的周期。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在预定时段之后，执行从步骤a)到步骤b)以及/或者从步骤b)到步骤a)的切换。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述排泄液体是含水液体。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述分离腔室包括成叠堆的分离盘。

11.一种用于从液体混合物中分离出固体颗粒的离心分离器，所述离心分离器包括

-可围绕旋转轴线(R)旋转的转子本体(1)，所述转子本体(1)具有分离腔室(16)，所述分离腔室(16)具有用于所述液体混合物的入口(13，15)，

-用于从所述液体混合物中分离出的液体的至少一个液体出口(25，26，31，32)，

-用于分离出的固体颗粒的泥浆出口(34)，

-螺旋运送器(2)，其适于在所述转子本体(1)中以与所述转子本体(1)的旋转速度不同的速度围绕所述旋转轴线(R)旋转，以将所述分离腔室(16)中的分离出的固体颗粒传输向和传输出所述泥浆出口(34)，

-驱动组件(3，3a，3b，3c)，其适于使所述转子本体(1)和所述螺旋运送器(2)以它们的相应的速度旋转，以及

-控制单元(44)，其适于使所述分离器的运行在分离阶段和排泄阶段之间切换，在所述分离阶段中，从所述液体混合物中分离出固体颗粒，在所述排泄阶段中，分离出的固体颗粒传输向所述泥浆出口，并且进一步排泄出所述泥浆出口(34)，以及其中，与所述分离阶段相比，在所述排泄阶段期间，更多泥浆排泄出所述泥浆出口，

-以及其中，所述控制单元进一步适于在所述排泄阶段期间控制对所述分离腔室引入的排泄液体，

-以及其中，所述控制单元(44)进一步适于控制所述驱动组件(3，3a，3b，3c)，以使所述转子本体(1)在分离阶段期间以第一速度旋转，而在所述排泄阶段期间以低于所述第一速度的第二速度旋转。

12.根据权利要求10或11所述的离心分离器，其特征在于，所述控制单元(44)进一步适于控制所述驱动组件(3，3a，3b，3c)，以使所述螺旋运送器(2)在所述分离阶段和所述排泄阶段两者期间以与所述转子本体(1)不同的速度旋转。

13.根据权利要求12所述的离心分离器，其特征在于，所述控制单元(44)适于控制所述驱动组件(3，3a，3b，3c)，以与所述分离阶段相比，在所述排泄阶段中，增大所述螺旋运送器(2)和所述转子本体(1)之间的速度差。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述离心分离器布置成在所述排泄阶段减少或中断通过所述入(15)的混合物的供给。

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，所述分离腔室包括成叠堆的分离盘。