CN105813772A - 用于制造分离盘的方法及分离盘 - Google Patents
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Abstract
一种用于从具有顶侧(2)和底侧(3)的金属板坯料开始制造分离盘(1)的方法,借助于焊接在所述金属板坯料上在其顶侧(2)上的位置中应用额外的金属材料,将金属板坯料放置在心轴(1ˊ)上,心轴(1ˊ)包括截头圆锥支承表面(2ˊ),其中凹口(4ˊˊ,5ˊˊ)对应于完成的分离盘上的间隔部件(4,5),其中所述底侧面向所述截头圆锥支承表面(2ˊ),对准金属板坯料,以便在压制之后额外金属材料的位置将对应于所述凹口(4ˊˊ,5ˊˊ),借助于辊(8)和所述心轴(1ˊ)旋压所述金属板坯料,在所述心轴(1ˊ)上形成分离盘的辊完成在所述底侧(3)上具有间隔部件(4,5)的分离盘(1)。用于离心分离器的分离盘,分离盘(1)为金属材料且适于压缩成离心转子内的分离盘的堆叠以用于分离液体或液体/固体混合物,分离盘(1)具有带外表面(2ˊˊ)和内表面(3ˊˊ)的截头圆锥形状,以及在内表面(3ˊˊ)上方延伸一定高度的多个间隔部件(4,5),以用于提供所述堆叠中的相互相邻的分离盘之间的空隙,其特征在于,所述分离盘(1)的厚度和所述间隔部件(4,5)的高度具有至少1比1的比率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从具有顶侧和底侧的金属板坯料开始制造分离盘的方法。本发明还涉及一种用于离心分离器的分离盘,分离盘为金属材料且适于压缩成离心转子内的分离盘的堆叠以用于分离液体或液体/固体混合物,分离盘具有带外表面和内表面的截头圆锥形状,且多个间隔部件在内表面上方延伸一定高度以用于提供所述堆叠中的相互相邻的分离盘之间的空隙。本发明还涉及一种包括多个这样的分离盘的盘堆叠,以及包括这样的盘堆叠的分离器。
背景技术
圆锥形分离盘已经已知了100年以上(例如,见DE48615),且在许多类型的离心分离器中广泛使用。尽管自从提出提供具有与其整体结合形成的突起部的分离盘也已经大约100年(例如,见SE21700和US1006622),但该技术在薄板金属用作分离盘的材料时实际上不适用。相比之下,很有可能制造由塑料制成的分离盘,其设有整体结合形成的间隔器件。由于由塑料制成的分离盘可通过注射模制技术制成,故这容易完成。
由薄板金属制成的分离盘通常通过旋压产生,且设有金属板的窄条或小圆圈形式的间隔器件,其在以各种方式(通常通过点焊)形成之后紧固至分离盘。用于将分离间隔器件附接至分离盘(例如,通过焊接)的操作是既昂贵又耗时的。
用于压制具有整体结合形成的突起部的分离盘的方法在DE19705704中提到,其涉及在圆锥上旋压金属板坯料,以产生具有整体结合形成的突起部的分离盘。金属板坯料借助于辊在圆锥上压制。圆锥设有凹部,其在金属板坯料的旋压期间变为填充有来自坯料的材料。
在根据DE19705704中提到的方法制造具有突起部的分离盘时,可能难以实现其上突起部超过一定高度的分离盘。尝试实现其可引起材料上的过大应力,尤其是如果坯料较薄,因为关于坯料的"可用"材料填充压力辊圆锥上的凹部所需的材料量,或可用材料还不足以填充凹部。如果分离盘的厚度与突起部或间隔部件的高度之间的比率超过1(这在一些应用中是期望的),则这尤其是此情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制造介绍中指出的类型的分离盘的方法,其中间隔部件为较大高度的突起部的形式,虽然分离盘自身很薄。
根据本发明,该目的通过以下实现:借助于焊接在所述金属板坯料上在其顶侧上的位置中应用额外的金属材料,将金属板坯料放置在心轴上,心轴包括截头圆锥支承表面,其中凹口对应于完成的分离盘上的间隔部件,其中所述底侧面向所述截头圆锥支承表面,对准金属板坯料,以便在所述压制之后额外金属材料的位置将对应于所述凹口,借助于辊和所述心轴旋压所述金属板坯料,在所述心轴上形成分离盘的辊完成在所述底侧上具有间隔部件的分离盘。
根据本发明的实施例,分离盘由一种方法制成,由此压制通过以下实现:心轴设有沿所述支承表面的所述凹口,且布置成用于围绕圆锥形支承表面的几何轴线旋转以便形成所述分离盘,引起所述金属板坯料在圆锥形支承表面的一个轴向端处横向于几何轴线牢固地抵靠所述心轴,引起所述心轴和金属板坯料围绕几何轴线以相同速度旋转,以及在心轴和金属板坯料的旋转期间实现可围绕中心轴线旋转的所述辊与背对支承表面且设有所述额外金属材料的金属板坯料的侧部之间的抵靠,由此辊压在金属板坯料上且通过摩擦引起相对于金属板坯料滚动,而不在其旋转中伴随后者和心轴,且沿轴向和在周向方向上沿螺旋通路引导,但离支承表面有选择的距离,以便金属板坯料沿该螺旋通路逐渐移动以抵靠支承表面,利用该力,来自金属板坯料的材料移动到支承本体中的所述凹口中。
突起部或间隔部件因此可大致在与金属板压制成抵靠支承表面的同时形成。
额外材料可以长条沿径向激光焊接在金属板坯料上,或条可相对于金属板坯料的半径倾斜。
材料可在旋压之后通过切削加工从金属板坯料的顶侧除去。
本发明还涉及用于前文提到的离心分离器的分离盘,其中所述盘的厚度和所述间隔部件的高度具有至少1到1.0、1到1.25、1到1.5、1到2、1到2.5或1到3的比率。
本发明还涉及包括上文所述的多个分离盘的盘堆叠。
本发明还涉及包括上文所述的盘堆叠的分离器。
附图说明
本发明在下文中参照附图进一步描述,在附图中
图1绘出了准备用于旋压的金属板坯料,
图2绘出了通过根据本发明的实施例的方法使用根据图1的金属板制造圆锥形分离盘的装置的主要部分,
图3绘出了穿过用于产生根据本发明的另一个实施例的分离盘的的装置的部分的截面,该装置包括带凹口的支承本体、用于形成带突起部的金属板的压制元件和用于材料去除加工的工具。
具体实施方式
图1绘出了用于形成圆锥形分离盘1的圆形金属板形式的金属板坯料6。在金属板坯料6进一步处理和成形之前,额外材料通过使用焊接应用在金属板的一侧上,其在下文中称为顶侧2。金属板坯料6还具有底侧3。
可使用的焊接过程的示例为弧焊、氧燃料气体焊接、电阻焊接、固态焊接、感应焊接、激光焊接(诸如激光束焊接和激光混合焊接),以及气电焊。
额外材料应用至金属板坯料6的顶侧,以便金属板对应于其顶侧2上的期望突起高度形成,顶侧2为完成的凸起(即,间隔部件4、5)将出现的位置的相对侧。在应用额外材料时,必须对随后的旋压过程中的材料伸展留余量,使得额外材料的放置将对应于期望完成凸起的位置。额外材料在图1中布置成长条,其相对于金属板坯料6的半径倾斜,但可改为直接径向的。间隔部件的宽度可取决于分离盘的大小而大到5mm。间隔部件的其它构造是可能的。
如果在薄金属分离盘的表面上期望较大数目的小尺寸的间隔部件,则等距空间可使用比现今甚至更薄的分离盘来实现。因此,离心分离器的分离能力可以此方式通过将较大数目的较薄金属分离盘配合到堆叠中且仍保持等距空隙来提高。以此方式,本发明将便于使用尽可能薄的分离盘,以最大限度增加分离盘的数目和给定堆叠高度内的空隙。此外,特别是在大尺寸离心分离器中,分离盘可存在在压缩状态中彼此接触的风险。这是为何空隙(诸如0.4mm)上存在最小高度(尺寸)以便确保盘不彼此抵靠完全压缩的另一个原因。
由于间隔部件(例如,小尺寸间隔部件)的小宽度,故有可能在分离盘的特定表面区域中布置所述间隔部件的群集或集中形式的分布图案,其中压缩的前述问题在分离盘的组装堆叠中出现。
作为群集构造的备选方案,间隔部件还可贯穿分离盘的表面构造成均匀分布的图案(即,相互相邻的小尺寸间隔部件之间相同的距离),且可能处于相比于"常规"(大尺寸)间隔部件更大的集中度。
找出适合的分布图案可不但取决于分离盘自身,而且取决于离心转子的设计,以及分离盘的堆叠在转子内压缩的方式。压缩盘堆叠中的空隙的变形可在计算机中或通过检查实际的压缩盘堆叠来计算/模拟。此检查例如可通过进行压缩盘堆叠的铸造来进行,由此任何适合的铸造材料引入压缩盘堆叠(构成模具)中,允许铸造材料在其内凝固。随后可识别变形区域,由此分离盘的表面可构造成在识别的区域中具有(其它)小尺寸间隔部件。因此,小尺寸间隔部件成一定图案分布,使得在压缩盘堆叠中获得等距的空隙。
小尺寸间隔部件可在与彼此10mm到60mm的范围的相互距离下分布在分离盘的表面上。
小尺寸间隔部件可具有1mm±0.5mm的宽度,且优选小于1.5mm的宽度,诸如从1mm的宽度和更小。此外,这些间隔部件优选为现场形成的,由此现场形成的间隔部件的宽度对应于其直径。如沿其高度的方向所见,现场形成的间隔部件可为半球形或圆柱形。本发明的一个优点在于,相比于"常规"大尺寸间隔部件,由于较小尺寸,故间隔部件可以以更大数目提供,而不阻挡液体混合物的流动。此外,较大数目的小尺寸间隔部件可布置成不减小分离盘的有效分离面积。然而,还将可能提供沿分离盘的表面的略微长形形状的小尺寸间隔部件,甚至具有比间隔部件的所述宽度大几倍的长度。此长形间隔部件不必很紧密聚集在一起,或以一种方式定向成使得阻挡液体混合物流过空隙。
间隔部件可与分离盘的材料整体结合形成为一件。因此,它们可根据用于制造具有整体结合形成的间隔部件的分离盘的(前述)已知技术形成在材料中。间隔部件可借助于所谓的旋压来整体结合形成。根据本发明的小尺寸间隔部件提供的优点在于,在该形成过程期间仅需要转移分离盘的少量材料。因此,整体结合形成的间隔部件中的转移材料的量很小,由此降低了产生不平表面(例如,间隔部件的相对侧上)的风险。此外,更容易转移少量材料,且因此在间隔部件上产生比大尺寸间隔部件的情况下更稳定的形式。例如,用于形成小尺寸间隔部件的工具(或心轴)可构造成仅具有小尺寸凹口(例如,1mm±0.5mm的宽度),分离盘的材料转移到该凹口中,由此大量专用的小尺寸间隔部件形成在构造中的盘表面上以实现等距的空隙。
在典型的情况中,坯料的厚度可为t0=0.5mm,且间隔部件的期望的突起高度可为h=0.7mm。形成的分离盘的厚度然后通常将为t1=0.32mm。对于较厚的分离盘,高度可更大。
用于上述离心分离器的分离盘可通过本文所述的方法制造,其中所述盘的厚度和所述间隔部件的高度具有至少1到1.0、1到1.25、1到1.5、1到2、1到2.5或1到3的比率。
关于图2描述现在具有焊接到其一侧上的额外材料的金属板坯料6的旋压,图2绘出了用于产生由金属薄板制成的圆锥形分离盘1的装置。该装置包括带圆锥形支承表面2'的截头圆锥心轴1',借助于马达7,心轴1'可围绕其几何轴线X旋转。在所示的示例中,几何轴线X水平地定向,其当然不一定是此情况。心轴1'设在其圆锥形支承表面2'上,其中多个长形的凹部或凹口4''围绕几何轴线X均匀地分布。如图1中所示,各个凹口4''可为直的,且与圆锥形心轴1'相交时,与圆锥形心轴1'的此母线形成锐角。如果如此期望,则各个凹槽可略微为弓形或直的,且沿心轴1'的圆锥形支承表面2'的纯径向母线延伸。两个圆形凹口5''形成在两个相邻的长形凹口4''之间。凹口4''必须为对应于配合在离心分离器中的两个相邻分离盘之间的预计距离的深度。
最初平坦的圆形金属板坯料6通过固持器件7与支承表面同轴紧固到心轴1'的顶点端。心轴1'和金属板坯料6两者的接合器件(未示出)确保了在随后将描述的操作期间,金属板坯料6伴随心轴1'的旋转。
离中心轴线X一定径向距离设置在接近支承表面2'的顶点端的轴向水平处的可旋转的压制元件或辊8采用旋转体的形式且可围绕中心轴线Y旋转。在图2中绘出的示例中,关于圆锥形支承表面2'的几何轴线X成角度延伸的中心轴线Y垂直地位于几何轴线X下方。当然,本发明不限于此定向和定位。
辊8由轴10支承,轴10自身由固持件11支承而旋转。固持件11可借助于马达(未示出)垂直地和水平地移动,这由分别指向上和向下的两个箭头和分别指向左和向右的两个箭头指出。用于垂直地和水平地移动辊8和关于支承表面2'引导辊8的位置的器件可采用许多不同的形式,这是金属板旋压和压力旋转领域中公知的,且因此不会更详细描述。
通常,在该所述过程中,不需要在旋压步骤之后进一步处理来使分离盘更薄。然而,如果这是需要的或金属板坯料的顶侧2需要变光滑,则材料可从已经历压制的顶侧2表面除去。作为另一个实施例,金属板坯料因此可通过压力旋转来处理。另一个第二固持件12因此可如图2中所示布置在固持件11上。第二固持件12支承包括切刀14的工具13。工具13如分别指向左和指向右的两个箭头指出那样关于固持件12移动,以便切刀14相对于金属板坯料的表面的位置可以以一种方式设置,以便实现用于材料去除加工的期望切削深度。
根据图2的装置的工作如下:马达7引起心轴1'和牢固地应用至后者的金属板坯料6围绕轴线X旋转。随后,辊8通过固持件11和相关联的马达移动来相对于图2从右侧与金属板坯料6接触。该接触必须发生在离几何轴线X一定径向距离处,在该处,金属板坯料6与心轴1'的圆锥形支承表面2'的径向最内侧部分接触。随后,辊8沿支承表面2'的母线在离圆锥形支承表面2'的期望径向距离处轴向地压在金属板坯料6上,使得其形状适于心轴1'的形状。在此阶段,通过摩擦引起辊8相对于金属板坯料6滚动,且因此围绕其中心轴线Y旋转,而不在它们的旋转中伴随心轴1'和金属板坯料6。心轴1'和辊8的旋转移动由图2中的两个箭头表示。固持件11和所述马达继续以较大的力相对于金属板坯料6沿轴向和沿径向压制辊8,从而使后者旋压为与心轴1'相同的圆锥形状。
在旋压过程期间,材料伸展且金属板变薄。这意味着额外材料的位置沿圆周转移。转移取决于金属板坯料6上的辊8的力,且各种情况中的所需转移可按经验确定。因此可确定额外材料应当施加的位置。
在旋压沿轴向进行直至金属板坯料6达到心轴1'中的凹口4''、5''时,辊8将在压制期间将材料从金属板坯料6向下推入这些凹口4''、5''中。当额外材料应用在对应于所述转移的金属板坯料上的位置中时,额外材料将有助于填充凹口4''、5''。
如果需要甚至更薄的盘,则可使用之前所述的第二固持件。固持件12也将逐渐地使工具13上的切刀14与金属板坯料6接合。在金属板坯料6的持续旋转期间,切刀14将从金属板坯料6的圆锥形表面除去材料,导致没有不平整性的光滑表面。这也在图3中示出。辊8和工具13关于心轴1'的移动和切刀14在金属板坯料6中的接合深度可由计算机技术或以一些其它的适合方式控制,这是关于通过压力旋转和材料去除加工旋压和/或切削中公知的。
Claims (14)
1.一种用于从具有顶侧(2)和底侧(3)的金属板坯料开始制造分离盘(1)的方法,借助于焊接在所述金属板坯料上在其顶侧(2)上的位置中应用额外的金属材料,将所述金属板坯料放置在心轴(1')上,所述心轴(1')包括截头圆锥支承表面(2'),其中凹口(4'',5'')对应于完成的分离盘上的间隔部件(4,5),其中所述底侧面向所述截头圆锥支承表面(2'),对准所述金属板坯料,以便在压制之后所述额外金属材料的位置将对应于所述凹口(4'',5''),借助于辊(8)和所述心轴(1')旋压所述金属板坯料,在所述心轴(1')上形成所述分离盘(1)的所述辊完成在所述底侧(3)上具有间隔部件(4,5)的分离盘(1)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述旋压通过以下实现
-所述心轴(1')设有沿所述圆锥形支承表面(2')的所述凹口(4'',5''),且布置成用于围绕所述圆锥形支承表面(2')的几何轴线(X)旋转以便形成所述分离盘(1),
-引起所述金属板在所述圆锥形支承表面(2')的一个轴向端处横向于所述几何轴线(X)牢固地抵靠所述心轴(1'),
-引起所述心轴(1')和所述金属板坯料(6)围绕所述几何轴线(X)以相同速度旋转,以及
-在所述心轴(1')和所述金属板坯料(6)的旋转期间实现可围绕中心轴线(Y)旋转的所述辊(8)与背对所述圆锥形支承表面(2')且设有所述额外金属材料的所述金属板坯料的侧部之间的抵靠,由此所述辊(8)压在所述金属板坯料(6)上且通过摩擦引起相对于所述金属板坯料(6)滚动,而不在其旋转中伴随后者和所述心轴(1'),且沿轴向和在周向方向上沿螺旋通路引导,但离所述圆锥形支承表面(2')有选择的距离,使得所述金属板坯料(6)沿该螺旋通路逐渐移动以抵靠所述圆锥形支承表面(2'),利用该力,来自所述金属板坯料的材料移动到所述心轴(1')中的所述凹口(4'',5'')中。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其特征在于,所述额外材料以长条沿径向激光焊接在所述金属板坯料(6)上。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其特征在于,所述额外材料以相对于所述金属板坯料(6)的半径倾斜的长条激光焊接。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法,其特征在于,材料在所述旋压之后通过切削加工从所述金属板坯料(6)的顶侧除去。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法,其特征在于,所述额外金属材料借助于激光焊接应用。
7.用于离心分离器的分离盘,所述分离盘(1)为金属材料且适于压缩成离心转子内的分离盘的堆叠以用于分离液体或液体/固体混合物,所述分离盘(1)具有带外表面(2'')和内表面(3'')的截头圆锥形状,以及在所述内表面(3'')上方延伸一定高度的多个间隔部件(4,5),以用于提供所述堆叠中的相互相邻的分离盘之间的空隙,其特征在于,所述分离盘(1)的厚度和所述间隔部件(4,5)的高度具有至少1比1的比率。
8.根据权利要求7所述的分离盘,其特征在于,所述分离盘(1)的厚度和所述间隔部件(4,5)的高度具有至少1比1.25的比率。
9.根据权利要求7所述的分离盘,其特征在于,所述分离盘(1)的厚度和所述间隔部件(4,5)的高度具有至少1比1.5的比率。
10.根据权利要求7所述的分离盘,其特征在于,所述分离盘(1)的厚度和所述间隔部件(4,5)的高度具有至少1比2的比率。
11.根据权利要求7所述的分离盘,其特征在于,所述分离盘(1)的厚度和所述间隔部件(4,5)的高度具有至少1比2.5的比率。
12.根据权利要求7所述的分离盘,其特征在于,所述分离盘(1)的厚度和所述间隔部件(4,5)的高度具有至少1比3的比率。
13.一种包括根据权利要求6至11中的任一项所述的多个分离盘的盘堆叠。
14.一种包括根据权利要求13所述的盘堆叠的分离器。
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