CN107405630B - 离心分离器中的轴承的冷却或加热 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离心分离器，其包括框架、构造成使旋转部分围绕旋转轴线(x)关于框架旋转的驱动部件；其中旋转部分包括包围分离空间的离心转子。离心转子邻接中空心轴，中空心轴由至少一个轴承装置通过框架支承。中空心轴的内部与所述至少一个轴承装置热接触，且还包括用于将传热介质供应至所述内部的传热介质入口以及用于从所述内部回收所述传热介质的传热介质出口；用于将传热介质从所述传热介质入口在沿心轴的长度的第一方向和沿心轴的长度的第二方向上引导至所述传热介质出口的引导器件。第二方向与所述第一方向相反。第一方向或第二方向沿心轴的所述内部的内壁，所述内壁布置成在离心分离器的操作期间旋转。

Description

离心分离器中的轴承的冷却或加热

技术领域

本发明涉及离心分离器领域，并且更具体地涉及用于冷却离心分离器中的轴承。

背景技术

离心分离器大体上用于液体的分离和/或用于固体与液体的分离。在操作期间，待分离的液体混合物引入旋转碗状物中，且较重的颗粒或密度较大的液体(通常是水)积聚在旋转碗状物的外周处，而密度较小的液体更接近中心旋转轴线积聚。这允许了例如分别借助于布置在外周处且接近旋转轴线的不同出口来收集分离的部分。

旋转碗状物通常由旋转轴、心轴支承，但在某些驱动系统设计中，轴和支承此轴的轴承的热输送和冷却可能有问题。例如，如果电动马达用于使轴旋转，且转子例如配合在轴上，则热可在轴承中生成，而且在马达定子和转子中生成。

在某些设计中，中空轴用于支承碗状物。在此情况中，处理介质(诸如待分离的液体)可经由轴引入碗状物中。如果处理介质足够冷且具有足够的流率，则其可足以冷却支承轴的轴承。然而，当处理介质较热(例如，热油)时，或没有穿过心轴的流动或流动低时，可存在问题。

例如，公知的解决方案包括使用液体冷却的轴承壳体和/或空气冷却的马达壳体和轴承。

然而，本领域中需要用于冷却离心分离器的轴承的简化解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种便于轴承的冷却的离心分离器。

作为本发明的第一方面，提供了一种离心分离器，其包括：

框架，

构造成使旋转部分围绕旋转轴线(X)关于框架旋转的驱动部件；其中

旋转部分包括包围分离空间的离心转子，离心转子邻接中空心轴，中空心轴由至少一个轴承装置通过框架支承，

其特征在于，

中空心轴的内部与该至少一个轴承装置热接触，且还包括

-用于将传热介质供应至内部的传热介质入口，以及用于从内部回收传热介质的传热介质出口；

-用于在沿心轴的长度的第一方向上和在沿心轴的长度的第二方向上将传热介质从传热介质入口引导至传热介质出口的引导器件，其中第二方向与第一方向相反，且其中所述第一方向或第二方向沿心轴的内部的内壁，内壁布置成在离心分离器的操作期间旋转。

离心分离器用于分离流体混合物，诸如气体混合物或液体混合物。离心分离器的框架是非旋转部分，且旋转部分由至少一个轴承装置通过框架支承。

用于使分离器的旋转部分旋转的驱动部件可包括具有转子和定子的电动马达。转子可固定地连接到旋转部分上。有利地，电动马达的转子可设在或固定到旋转部分的心轴上。备选地，驱动部件可设在心轴旁边，且通过适合的传动机构(诸如带或齿轮传动机构)使旋转部分旋转。

分离器的旋转部分包括离心转子和心轴。离心转子由转子壁包围分离空间，其中发生流体混合物的分离。分离空间可包括分离盘的堆叠，诸如截头圆锥分离盘的堆叠。分离器还包括用于待分离的流体的入口以及用于已分离的流体的至少一个出口。

离心转子邻接中空心轴(即，旋转轴)，且因此安装成与心轴一起旋转。因此，心轴可围绕旋转轴线(X)旋转。离心分离器可布置成使得离心转子在其一个端部处由心轴支承，诸如转子的底端或顶端。

该至少一个轴承装置附接或连接到心轴上，且可包括滚珠轴承。因此，轴承装置支承心轴。举例来说，轴承装置可包括附接到心轴上的至少一个滚珠轴承，诸如至少两个滚珠轴承。该至少一个轴承装置可为上滚珠轴承和下滚珠轴承。该至少一个轴承装置因此可附接或连接到心轴的外表面上。

此外，中空心轴的内部与该至少一个轴承装置热接触。因此，心轴的内部用于冷却该至少一个轴承装置。这通过具有用于将传热介质供应至心轴的内部的传热介质入口和传热介质可通过其离开心轴的内部的传热介质出口来达成。

传热介质可为气体，诸如空气、液体或雾。液体可为水性液体，诸如水，或例如酒精，诸如乙醇。当传热介质从传热介质入口流至传热介质出口时，传热介质可保持在心轴的内部内。传热介质出口可在传热介质入口外部径向地布置。

心轴的内部还包括用于将传热介质从入口引导至出口的引导器件，即，便于传热介质从入口到出口的流动或输送。传热介质的流至少经由沿心轴的长度的第一方向以及经由沿心轴的长度的第二方向。第二方向与第一方向相反，且第一方向或第二方向沿心轴的内壁。由于心轴在操作期间旋转，故心轴的内壁也在操作期间旋转。旋转的内壁与该至少一个轴承装置热接触。

心轴且因此旋转内壁可布置成在高于3000rpm的速度下旋转，诸如高于3600rpm。

本发明的第一方面基于的理解在于，心轴的旋转内壁可用于将传热介质输送至轴承装置。心轴自身在分离器的使用期间旋转，且通过使用此旋转还用于将传热介质输送至轴承，需要较少外部输送器件。利用旋转内壁的设计可促进传热介质可泵送穿过心轴的内部，而不使用外部泵。具有第一方面的轴承冷却或加热布置还提供沿心轴的半径的优异热轮廓。此外，根据本发明的第一方面的轴承的冷却还有助于例如冷却可用于使离心分离器的旋转部分旋转的马达。

传热介质可为冷却介质或加热介质。冷却介质用于降低轴承的温度，而加热介质用于升高轴承的温度。

在本发明的第一方面的实施例中，传热介质是冷却介质。这意味着离心分离器可包括：

-用于将冷却介质供应至内部的冷却介质入口，以及用于从内部回收冷却介质的冷却介质出口；

-用于在沿心轴的长度的第一方向上和在沿心轴的长度的第二方向上将冷却介质从冷却介质入口引导至冷却介质出口的引导器件，其中第二方向与第一方向相反，且其中所述第一方向或第二方向沿心轴的内部的内壁，内壁布置成在离心分离器的操作期间旋转。

在第一方面的实施例中，传热介质是加热介质。因此，这意味着分离器可包括：

-用于将加热介质供应至内部的加热介质入口，以及用于从内部回收加热介质的加热介质出口；

-用于在沿心轴的长度的第一方向上和在沿心轴的长度的第二方向上将加热介质从加热介质入口引导至加热介质出口的引导器件，其中第二方向与第一方向相反，且其中所述第一方向或第二方向沿心轴的内部的内壁，内壁布置成在离心分离器的操作期间旋转。

在本发明的第一方面的实施例中，离心转子在心轴的第一端处邻接心轴，且传热介质入口和传热介质出口布置在心轴的与第一端相对的第二端处。

心轴可在心轴的一端处具有第一部分且在心轴的另一端处具有第二部分，且离心转子可布置在第一部分处，且传热介质入口和出口可布置在心轴的不同于第一部分的一部分上，诸如第二部分处。

转子邻接的端部可为心轴的上端或上部，或心轴的下端或下部。因此，如果旋转轴线X是垂直轴线，则离心转子可在心轴的轴向上方或下方。如果心轴在离心转子下方，则传热介质入口和出口两者可布置在心轴的底端处，而离心转子邻接心轴的顶端。

举例来说，传热介质可从心轴的底端处的传热介质入口沿第一方向输送至心轴的顶部，且然后转向且沿旋转内壁向下流至传热介质出口。

此外，轴承器件可在心轴的第一端与第二端之间沿轴向布置在心轴上，即，布置在传热介质入口和出口与离心转子之间。

在本发明的第一方面的实施例中，中空心轴限定沿旋转轴线(x)延伸的中心内部管道，其布置成在离心分离器的操作期间由处理介质流过，且还包括在中心内部管道外部径向地布置的环形外空间，其中环形外空间与该至少一个轴承装置热接触，且引导器件布置成在环形外空间内引导传热介质。

因此，中空心轴可包括沿旋转轴线X延伸的中心内部管道。在分离器的操作期间，处理介质可流过中心管道。处理介质可为入口进料，诸如将在分离空间中分离的液体混合物。因此，中心管道可连接到分离器的入口上。处理器介质还可为已在分离空间中分离的液体，即，中心管道可连接到分离器的出口(诸如液体出口)上。在实施例中，分离器布置成使得入口进料和分离的液体两者通过中心管道引导。在此情况下，中空心轴还可包括沿轴向延伸的管道。换言之，处理介质可为将在分离器中分离的入口进料、从分离室分离的液体，或两者。

根据本实施例，心轴还在距离旋转轴线X大于中心管道的半径的半径处具有环形空间。环形空间与该至少一个轴承装置热接触，意味着在环形空间中流动的传热介质可冷却轴承装置。因此，环形空间可布置在心轴的内壁处，且该至少一个轴承装置可与心轴的外表面热接触，诸如附接或连接到心轴的外表面上。环形外空间可大致沿轴向贯穿心轴的整个长度延伸，诸如至少贯穿心轴的长度的50%延伸，诸如至少贯穿心轴的长度的75%延伸。

心轴可具有至少5mm的直径，诸如至少10mm。例如，心轴的外径可在5到300mm之间，诸如10到200mm之间。

中心内部管道可具有大于心轴的直径的一半的直径，诸如大于心轴的直径的75%。

在心轴包括用于处理介质的中心内部管道的实施例中，与轴承热接触的心轴的内部因此是包绕中心内部管道的环形外空间。因此，传热介质可引入该环形外空间且从该环形外空间回收。这意味着传热介质可被加压，且还可形成封闭冷却环。

举例来说，当中空心轴限定中心内部管道时，引导器件可包括用于沿第一方向喷洒传热介质的至少一个喷射喷嘴。

因此，喷射喷嘴可用于在环形空间中沿第一方向喷洒或喷射传热介质，且传热介质然后可在第二方向上沿旋转内壁引导。

进一步举例来说，引导器件可包括分隔部件以用于将环形外空间分成第一流动通道和第二流动通道，传热介质在第一流动通道中沿第一方向流动，且传热介质在第二流动通道中沿第二方向流动。

因此，环形外空间还可包括分隔部件，其将环形外空间分成至少两个流动通道，诸如第一流动通道和第二流动通道。

在实施例中，环形外空间仅包含第一流动通道和第二流动通道。环形外空间中的分隔部件可为沿轴向方向延伸的壁。分隔部件可为静止的，或布置成随心轴旋转。因此，分隔部件可分隔环形外空间，使得传热介质在两个流动通道中引导。第一流动通道的流动方向可沿心轴的长度，且第二流动通道的流动方向也可沿心轴的长度但与第一流动通道的流动方向相反。当从传热介质入口流至传热介质出口时，传热介质在流过第二流动通道之前流过第一流动通道。因此，第一流动通道可在第二流动通道上游。第一流动通道相比于第二流动通道可沿径向更接近中心管道。例如，第一流动通道可沿壁在环形外空间中延伸至中心管道。第二流动通道可沿中空心轴的旋转外壁在环形外空间中延伸且与该至少一个轴承装置热接触。

此外，第一流动通道可连接到传热介质入口上，且第二流动通道连接到传热介质出口上。

因此，第二流动通道可布置在第一流动通道下游。

此外，第二流动通道可在第一流动通道外部径向地布置。

这有利之处在于允许使用内部风扇来将传热介质输送穿过心轴。

因此，传热介质可从心轴的底部输送至第一流动通道中的顶部，且在进入第二流动通道之后，传热介质可接触中空心轴的外壁的内侧，且例如借助于泵或通过重力向下流动，且同时冷却附接到心轴的外壁上的任何轴承，之后在底部处离开心轴。

作为另一个示例，分隔部件可布置成使得传热介质可从第一流动通道到第二流动通道转向至少120°。

举例来说，分隔部件可布置成使得传热介质从第一流动通道到第二流动通道转向大约180°。换言之，传热介质可从第一流动通道到第二流动通道进行U形急转弯。

此外，分隔部件可布置成与心轴共同旋转。

此外，离心分离器还可包括多个导叶，其布置成将传热介质的流从传热介质入口驱动至传热介质出口。

因此，导叶作用为将空气从入口泵送至出口的风扇。分离器可包括布置成与心轴一起旋转的径流风扇，且导叶可为此径流风扇的一部分。例如，这在传热介质是气体或雾的情况下可为有利的。

该多个导叶可布置成与心轴共同旋转。

该多个导叶可为径向导叶，即，径流风扇可布置成使得导叶沿大致垂直于旋转轴线x的方向延伸，从而将气体从传热介质入口驱动至出口。导叶自身可为弯曲的。

该多个导叶可布置在传热介质出口处。因此，导叶可布置在与传热介质出口相同的空间中。当布置在传热介质出口处时，导叶可有助于产生差压，其将传热介质从入口驱动到出口。

该多个导叶和/或传热介质出口因此可在相比第一流动通道和第二流动通道更远离旋转轴线x的径向位置处布置在包绕中心管道的环形空间中。

在实施例中，分隔部件和导叶布置为单个单元，且布置成与心轴共同旋转。

举例来说，离心转子可在第一端处邻接心轴，且传热介质入口和传热介质出口可布置在心轴的与第一端相对的第二端处，且径向导叶可布置在与传热介质入口和传热介质出口相同的心轴的端部处的容积中。

此外，分隔部件可具有圆锥形的形状，且布置在环形空间中，使得第一流动通道和第二流动通道沿传热介质的下游方向变得更宽。

圆锥形分隔部件因此可布置成与心轴共同旋转。这在传热介质是液体(诸如水性液体)的实施例中可为有利的。

在其它示例中，分隔部件是静止分隔部件。

静止分隔部件可为固定管，其布置在环形外空间中，且不与中心内部管道接触。

第一流动通道然后可在固定管内，且传热液体可为从入口穿过固定管且然后离开固定管至围绕固定管延伸的第二流动通道且进一步至出口的引导流。

在本发明的第一方面的实施例中，中空心轴布置成在离心分离器的操作期间不由处理介质流过。

因此，分离器可布置成使得例如入口进料和分离的液体不经由心轴输送。然而，心轴可包括管等，以用于操作中间排放系统的液体，即，用于不认作是处理介质的液体。

例如，当中空心轴布置成不由处理介质流过时，引导器件包括用于沿第一方向喷洒传热介质的至少一个喷射喷嘴。

因此，至少一个喷射喷嘴可布置在中空内部的中心，且布置成沿第一方向喷射传热介质，且传热介质然后可在第二方向上沿旋转内壁流动。

此外，引导器件可包括中心内管和与该至少一个轴承装置热接触且在中心内管外部径向地布置的环形外空间，传热介质在中心内管中沿第一方向流动，且在环形外空间中，传热介质沿第二方向流动。

中心内管可为静止的，或布置成与心轴共同旋转。中心内管可沿旋转轴线X布置。环形外空间径向地在中心内管的外部，即，在距离旋转轴线X大于中心管的半径的半径处。因此，环形外空间可布置在心轴的内周处，即，在旋转内壁处。

环形外空间可大致沿轴向贯穿心轴的整个长度延伸，诸如至少贯穿心轴的长度的50%延伸，诸如至少贯穿心轴的长度的75%延伸。

当从入口流至出口时，传热介质在环形外空间中流动之前流过中心管道。因此，中心管道可在环形外空间上游。

此外，传热介质入口可布置成用于将传热介质供应至中心内管，且传热介质出口可布置成从环形外空间回收传热介质。

因此，传热介质入口可连接到中心内管上，而传热介质出口可连接到环形外空间上。因此，当传热介质从入口流至出口时，环形外空间在中心内管下游。

此外，中心内管可布置成使得传热介质在其从传热介质入口流至传热介质出口时从中心内管到中心外空间进行至少120°的转向。

举例来说，中心内管可布置成使得传热介质可在其从入口流至出口时从中心内管到环形外空间进行大约180°的转向。换言之，传热介质在其从中心内管流至环形外空间时可进行U形急转弯。在操作期间，中心内管中的传热介质的流动方向沿心轴的长度，且环形空间中的流动方向也可沿心轴的长度但与中心内管中的流动方向相反。

此外，也在中空心轴未布置成在离心分离器的操作期间由处理介质流过的实施例中，分离器还可包括多个导叶，其布置成将传热介质流从传热介质入口驱动至传热介质出口。因此，导叶可作用为将空气从入口泵送至出口的风扇。因此，分离器可包括布置成与心轴一起旋转的径流风扇，且导叶可为此径流风扇的一部分。该多个导叶可为径向导叶，即，径流风扇可布置成使得导叶沿大致垂直于旋转轴线x的方向延伸，从而将气体从传热介质入口驱动至出口。导叶自身可为弯曲的。

多个导叶可布置成与心轴共同旋转。

因此，可不需要外部驱动机构，而是驱动冷却气体的内部风扇由心轴的旋转驱动。

此外，该多个导叶可布置在传热介质出口处。

结果，导叶由此可布置在与传热介质出口相同的空间中。

该多个导叶可布置在环形外空间下游，但在实际气体出口上游。当布置在传热介质出口处时，导叶可有助于产生压差，其例如将冷却气体从入口驱动至出口。

该多个导叶也可布置在中心内管内，即，在传热介质入口处。

该多个导叶可布置在相比于心轴沿径向方向进一步延伸的空间中。

因此，该多个导叶和/或传热介质出口可在相比中心内部管道和环形外空间更远离旋转轴线x的径向位置处布置在包绕中心管道的空间中。

在实施例中，中心内部管道和该多个导叶布置为单个单元，其布置成与心轴共同旋转。

此外，心轴可具有R1的半径，且其中导叶从半径R1沿径向延伸。

因此，该多个导叶可不一直延伸到旋转轴线，而是可改为大致在心轴的最外面的径向位置处沿径向方向开始延伸。

举例来说，导叶的数目可为至少三个，诸如至少十个，诸如至少十五个，诸如至少二十个。此外，导叶可略微弯曲。

此外，中心内管可在心轴中沿轴向延伸穿过至少一个轴承装置。

如上文所论述，离心转子可在第一端处邻接心轴，且传热介质入口和传热介质出口布置在心轴的与第一端相对的第二端处。因此，中心内管可从心轴的第二端延伸，例如，沿心轴的长度的50%以上延伸，诸如沿心轴的长度的75%以上延伸，使得离开中心内管的传热介质在比轴承装置更接近转子的轴向位置处离开，从而在环形外空间中转向到相反的流动方向之后沿轴向经过所有轴承装置。

此外，离心分离器可包括用于传热介质的贮槽和用于将传热介质输送至传热介质入口的器件。此器件可为管以及用于将传热介质从贮槽输送至入口的泵。

作为本发明的第二方面，提供了一种用于冷却或加热离心分离器的至少一个轴承装置的方法，包括：

提供根据以上方面中的任一个的离心分离器；以及

将传热介质供应到传热介质入口，以及从传热介质出口回收传热介质。

该方法还可包括使离心转子在离心分离器的操作速度下旋转。

该方法还可包括将待分离的液体混合物供应至离心转子。这可与将冷却气体供应至冷却气体入口同时执行。如果速率表示为m/s，则液体混合物可在大于传热介质的供应速率十倍的速率下供应，诸如大于传热介质供应速率的二十倍。

如上文所论述，传热介质可为冷却介质或加热介质。冷却介质用于降低轴承器件中的温度，而加热介质用于升高轴承器件中的温度。

取决于应用，待分离的液体混合物可具有不同温度。举例来说，供应至分离器的液体混合物可具有至少90℃的温度，诸如至少95℃，诸如至少98℃。在这样的应用中，可能需要冷却轴承，即，传热介质可为冷却介质。在某些应用中，供应至分离器的液体混合物可具有低于10℃的温度，诸如低于5℃，诸如低于0℃。在这样的应用中，可能需要加热轴承，即，传热介质可为加热介质。

如果分离器是其中中空心轴限定布置成由处理介质在操作期间流过的中心内部管道的分离器，则该方法还可包括将心轴的中心管道中的待分离的液体混合物供应至离心转子。这可与将传热介质供应至传热介质入口同时执行。

附图说明

图1示出了本公开内容的离心分离器的区段的示意图，其中入口进料通过心轴引导。

图2a和2b示出了图1的分离器的轴承可如何借助于空气冷却的实施例的示意图。

图3a和3b示出了可形成图2a和2b中所示的实施例的内部风扇的一部分的分隔部件和导叶。

图4示出了图1的分离器的轴承可如何借助于液体冷却的实施例的示意图。

图5示出了图1的分离器的轴承可如何借助于液体冷却的实施例的另一个示意图。

图6示出了本公开内容的离心分离器的区段的示意图，其中入口进料不通过心轴引导。

图7示出了图6的分离器的轴承可如何借助于空气冷却的实施例的示意图。

图8示出了图6的分离器的轴承可如何借助于液体冷却的实施例的示意图。

图9示出了图1的分离器的轴承可如何冷却且喷射喷嘴用作用于冷却介质的引导器件的实施例的示意图。

图10示出了图6的分离器的轴承可如何冷却且喷射喷嘴用作用于冷却介质的引导器件的实施例的示意图。

图11a和11b示出了图1的分离器的轴承可如何冷却且其中冷却介质在其第一方向上沿旋转内壁引导的实施例的示意图。

图12示出了图1的分离器的轴承可如何冷却的实施例的示意图。

具体实施方式

根据本公开内容的离心分离器将通过对参照附图的实施例的以下描述进一步示出。

图1示出了离心分离器1的示例性示例，其中入口进料通过心轴4引导。

离心分离器1包括布置成围绕旋转轴线(X)旋转的旋转部分2，且包括转子3和心轴4。心轴4在底部轴承6和顶部轴承7中支承在离心分离器的框架5中。

转子3自身形成在分离室8内，其中例如液体混合物的离心分离在操作期间发生。在该实施例中，离心分离器1为所谓的气密型，具有封闭的分离空间8，即，旨在使分离空间8在操作期间完全填充有液体。原则上，这意味着优选没有空气或自由液体表面意在存在于转子3内。

分离室8设有截头圆锥分离盘9的堆叠，以便实现液体的有效分离。截头圆锥分离盘9的堆叠为表面扩大的插入物的示例。这些盘9与转子同轴且居中地配合，且包括孔，当分离盘9配合在离心分离器1中时，孔形成用于轴向液流的通道10。

中心管道11延伸穿过心轴4，心轴采用中空管状部件的形式。在该实施例中，中心管道11形成入口通道以用于将用于离心分离的液体引入转子的入口12，且因此将待分离的材料提供至分离空间8。从底部引入液体材料提供了液体材料的平缓加速。心轴4在分离器1的底部处进一步连接到入口管(未示出)上，使得待分离的液体材料可例如借助于泵输送至中心管道11。

转子3具有从其延伸的用于与液体分离的较低密度的成分的液体轻相出口13，以及用于与液体分离的较高密度的成分或重相的液体重相出口14。出口13和14延伸穿过框架5。转子3在其外周处设有可间断打开的出口的形式的一组径向淤渣出口，其用于排出液体中的较高密度的成分(诸如淤渣或其它固体)。因此，该材料从分离室8的径向外部排出至围绕转子3的空间。

离心分离器1还设有驱动马达16。例如，该马达16可包括静止元件和可旋转元件，该可旋转元件包绕且连接到心轴4上，以便在操作期间，其将驱动转矩传递至心轴4且因此转子3。驱动马达16可为电动马达。此外，驱动马达16可通过传动器件连接到心轴4上。传动器件可为蜗轮的形式，其包括小齿轮和连接到心轴4上的元件，以便接收驱动转矩。传动器件可备选地采用螺旋轴、传动带等的形式，且驱动马达可备选地直接连接到心轴上。

在图1中的分离器的操作期间，通过从驱动马达16传递至心轴4的转矩引起转子3旋转。经由心轴4的中心管道11，待分离的液体材料引入分离空间8中。在气密型的入口中，液体材料的加速在小半径处开始，且在液体离开入口且进入分离空间8中时逐渐地增大。然而，当转子已经在其操作速度下运转时，也可引入液体。因此，液体材料可连续地引入转子3中。

取决于密度，液体中的不同相在配合在分离空间8中的分离盘9之间分离。液体中的较重成分在分离盘之间沿径向向外移动，而最低密度的相在分离盘之间沿径向向内移动，且被迫穿过布置在分离器中的径向最内侧水平处的出口13。较高密度的液体改为通过出口14退出，出口14在大于出口13的径向水平的径向距离处。因此，在分离期间，较低密度的液体与较高密度的液体之间的中间相形成在分离空间8中。固体或淤渣积聚在分离室8的周边处，且通过开放的淤渣出口15从分离空间间断地排空，因此淤渣和一定量的流体借助于离心力从分离空间排出。然而，淤渣的排出还可连续地发生，在此情况下，淤渣出口15采用开放喷嘴的形式，且淤渣和/或重相的某些流借助于离心力连续地排出。

在某些应用中，分离器1仅包含单个液体出口，诸如仅液体出口13，以及淤渣出口15。这取决于待处理的液体材料。

在图1的实施例中，待分离的材料经由心轴4的中心管道11引入。然而，中心管道11也可用于例如回收液体轻相和/或液体重相。在实施例中，中心管道11包括至少一个额外的管道。以此方式，待分离的液体混合物可经由中心管道11引入转子3，且同时液体轻相和/或液体重相可通过中心管道11回收。

底部轴承6和顶部轴承7的冷却关于以下图2-5和9中所示的实施例进一步论述。

图2a示出了用于分离器1的轴承的冷却布置的示意图。在该实施例中，冷却介质是空气。图2a示出了中空心轴4的截面，包括用于供应进料至分离器1的中心管道11。进料的方向由图中的箭头"A"示出。分离器1的转子3布置在心轴4的第一端处，在这种情况下是顶端22。如关于图1所论述，心轴由顶部轴承7和底部轴承6支承，且由驱动马达16驱动。心轴4具有包绕中心管道11的环形空间29。该空间29与顶部轴承7和底部轴承6热接触。冷却介质(在该实施例中是空气)经由布置在第二端23(在这种情况下是心轴的底端)处的冷却介质入口17供应到该环形空间29。因此，冷却介质在未附接到转子上的端部处供应。冷却介质的通路在该图中由箭头"B"示出。空气经由第一流动通道20沿心轴的长度引导，且在经过轴承6,7之后，空气转向到第二流动通道21，通过其，空气在与第一流动通道中的方向相反的方向上且沿心轴4的旋转内壁35输送。第二流动通道21在第一流动通道20外部径向地布置，且第二流动通道的外壁是心轴4的旋转外壁。将空气从入口引导至出口的引导器件19由分隔部件19构成，在这种情况下是轴向壁或柱。分隔部件19是将环形空间29分隔成第一流动通道和第二流动通道的物件。空气经由布置在与冷却介质入口17相同的底端23处的冷却介质出口18离开心轴4。因此，空气通过行进穿过心轴4中的环形空间29而有助于冷却底部轴承6和顶部轴承7。在该实施例中，空气通过心轴输送借助于包括布置成与心轴4共同旋转的导叶24的"内部"径向风扇而促进。导叶24布置在第二流动通道22下游的冷却介质出口18处。该部分31相比其中布置了用于冷却介质的流动通道的环形空间在径向方向上从旋转轴线X延伸得更远。

在导叶24旋转时，空气从入口17驱动，穿过流动通道，且进一步经由入口18流出。还存在布置在第一流动通道20中的辐条25，辐条25有助于使分隔部件19在其与心轴共同旋转时稳定和定心。在旋转时，这些辐条还可有助于将空气从入口17输送至出口18。

图2a为示意图且因此未按比例绘制。图2b为图2a的心轴4沿线Y的截面。心轴的总直径D1可为5到300mm，诸如10到200mm，且中心内部管道可具有直径D2，使得D2具有大于D1的一半的长度，诸如大于D1的长度的75%。分隔部件19可居中地布置在环形外空间29中。

图3a示出了分隔部件19和导叶24可如何布置为单个单元30且例如在如图2a中所示的实施例中使用的示例。导叶24布置在盘26上，且分隔部件19为配合到心轴4的环形空间29中的中空柱的形式。在配合到心轴4中时，第一流动通道20因此布置在该柱的"内侧"，而第二流动通道21布置在该柱的"外侧"。冷却介质从第一流动通道经由孔27引导至第二流动通道，孔27在与具有导叶24的盘26布置的端部33相对的端部32处布置在分隔部件19上。

图3b进一步示出了导叶24布置在其上的盘26的局部放大图。导叶在预期旋转方向上略微弯曲。还示出了辐条25，其有助于使分隔部件19在心轴4的环形空间29中定心。因此，导叶24用作将冷却介质(诸如空气)从入口17驱动至出口18的径向风扇。在这种情况下，盘26包括十二个导叶，但其它数目的导叶当然也可能。在实施例中，分离器包括4个以上的导叶，诸如10个以上的导叶，诸如20个以上的导叶。

图4示出了用于分离器1的轴承的冷却布置的另一个示意图。在该实施例中，冷却介质是液体，诸如水。图4示出了中空心轴4的截面，包括用于供应进料至分离器1的中心管道11。进料的方向由图中的箭头"A"示出。分离器1的转子3布置在心轴4的第一端处，在这种情况下是顶端22。如关于图1所论述，心轴由顶部轴承7和底部轴承6支承，且由驱动马达16驱动。心轴4具有包绕中心管道11的环形空间29。该空间29与顶部轴承7和底部轴承6热接触。冷却水经由布置在第二端23(在这种情况下是心轴的底端)处的冷却介质入口17供应到该环形空间29。冷却介质入口17为小管的形式，其在心轴4的未附接到转子上的端部22处延伸到环形空间29中。冷却水的通路由图4中的箭头"B"示出。

水经由第一流动通道20沿心轴的长度引导，且在经过轴承6,7之后，水转向到第二流动通道21，通过其，冷却水在与第一流动通道20中的方向相反的方向上且沿中空心轴4的旋转内壁35输送。第二流动通道21在第一流动通道20外部径向地布置，且第二流动通道的外壁是心轴4的外壁。在该实施例中，引导器件19是圆锥形中空柱形式的分隔部件，在冷却水入口17和冷却水入口18布置的端部23处具有其最窄部分。柱19将环形空间29分隔成第一流动通道和第二流动通道。冷却水经由布置在与冷却介质入口17相同的底端23处的冷却介质出口18离开心轴4。在该实施例中，穿过心轴4的冷却水的输送借助于分隔部件19的圆锥形结构促进，其在与心轴共同旋转时，有助于将冷却水从第一流动通道20输送至在第一流动通道20外部径向地定位的第二流动通道22。还存在布置在第一流动通道20中的辐条25，辐条25有助于使分隔部件19在其与心轴共同旋转时稳定和定心。在旋转时，这些辐条还可有助于将液体从入口17输送至出口18。

图5示出了用于分离器1的轴承的冷却布置的另一个示意性图示。在该实施例中，冷却介质是液体，诸如水，且引导器件19是静止"双壁"管的形式的分隔部件。图5示出了中空心轴4的截面，包括用于供应进料至分离器1的中心管道11。进料的方向由图中的箭头"A"示出。分离器1的转子3布置在心轴4的第一端处，在这种情况下是顶端22。如关于图1所论述，心轴由顶部轴承7和底部轴承6支承，且由驱动马达16驱动。心轴4具有包绕中心管道11的环形空间29。该空间29与顶部轴承7和底部轴承6热接触。冷却水经由布置在第二端23(在这种情况下是心轴的底端)处的冷却介质入口17供应到该环形空间29。冷却介质入口17布置成将冷却水供应至静止"双壁"管19的内部，管19作用为分隔部件。冷却水的通路由图5中的箭头"B"示出。

冷却水在第一流动通道20中沿心轴的长度在静止分隔部件19内引导，且在经过轴承6,7之后，水经由至环形空间的孔34离开分隔部件19的内部。环形空间29中的静止分隔部件19的径向外侧的空间因此作用为第二流动通道21，通过其，冷却水在与第一流动通道20中的方向相反的方向上且沿中空心轴4的旋转内壁35输送。在该实施例中，冷却水因此不使壁与中心内部管道11(进料在其中流动)接触。这可为有利的，因为进料不太可能加热冷却水。第二流动通道的外壁是心轴4的外壁。冷却水经由布置在与冷却介质入口17相同的底端23处的冷却介质出口18离开心轴4。在包括静止冷却管(即，静止分隔部件19)的该实施例中，还存在支承轴承25，其沿轴向布置在底部轴承6下方，且还沿轴向布置在冷却水入口17和冷却水出口18下方。

图6示出了本公开内容的离心分离器的区段的示意图，其中入口进料不通过心轴引导。

该离心分离器1的部分如关于图1的分离器所论述的那样作用。图6和图1的分离器之间的差别在于，在图6的分离器中，待分离的液体混合物从顶部经由向下延伸到转子3中的入口管36给送。在该示例中，分离器仅具有一个液体出口13，但分离器还可包括用于相比经由出口13回收的液体的密度具有其它密度的液相的另外的液体出口。这取决于待处理的液体材料。在这样的情况下，较高密度的任何液体可改为通过另一个液体出口(未示出)推出，该液体出口在大于出口13的径向水平的径向距离处。类似于图1的分离器，固体或淤渣积聚在分离室8的周边处，且通过开放的淤渣出口15从分离空间间断地排空，因此淤渣和一定量的流体借助于离心力从分离空间排出。然而，淤渣的排出还可连续地发生，在此情况下，淤渣出口15采用开放喷嘴的形式，且一定的淤渣和/或重相的流借助于离心力连续地排出。没有处理介质(即，待分离的液体混合物或分离的液体混合物)经由图6的分离器中的心轴4引导。

图6的离心分离器1的底部轴承6和顶部轴承7的冷却关于以下图7和8中所示的实施例进一步论述。

图7示出了图6的分离器的轴承6,7可如何借助于空气冷却的实施例的示意图。图7示出了中空心轴4的截面，包括用于将冷却气体供应到心轴4中的中心内管形式的引导器件19。分离器1的转子3布置在心轴4的第一端处，在这种情况下是顶端22，心轴4由顶部轴承7和底部轴承6支承，且由驱动马达16驱动。心轴4在其自身内还具有包绕中心内管的环形空间29。该空间29与顶部轴承7和底部轴承6热接触。冷却气体(在本实施例中是空气)经由布置在第二端23(在这种情况下是心轴4的底端)处的冷却气体入口17供应至中心内管19。因此，冷却气体在心轴4的未附接到转子3上的端部处供应。中心内管19布置成与心轴4共同旋转。冷却气体的通路由图7中的箭头"B"示出。空气从入口17沿心轴4的长度引导穿过中心内管。中心内管因此形成第一流动通道。中心内管沿轴向终止于顶部轴承7上方，即，中心内管从底端23沿轴向越过底部轴承6和顶部轴承7两者布置。在经过轴承6,7之后，空气转向到环形外空间29中，通过其，空气在与中心内管中的方向相反的方向上且沿中心心轴4的旋转内壁35输送。冷却空气因此从中心内管到环形空间29进行大约180度的转向。环形空间29在中心内管外部径向地布置，且环形空间29的外壁是心轴4的旋转内壁。冷却空气经由布置在与冷却介质入口17相同的底端23处的冷却气体出口18离开心轴4。因此，空气通过行进穿过中心内管和环形外空间29而有助于冷却底部轴承6和顶部轴承7。冷却空气通过心轴从入口17到出口18的输送借助于"内部"径向风扇促进，该风扇包括布置成与中心内管19一起随心轴4共同旋转的导叶24。导叶24在相比环形空间29沿径向方向从旋转轴线X延伸得更远的部分31中布置在冷却介质出口18处。在导叶24旋转时，空气从入口17驱动，通过中心内管，转向至环形空间29且进一步经由出口18流出。图7中的导叶24可布置在盘上，类似于图3a和3b中所述的盘26。

图8示出了图6的分离器的轴承6,7可如何借助于液体冷却的实施例的示意图。如图7中那样，引导器件19为从心轴的底端23延伸的中心内管的形式。然而，在这种情况下，中心内管19是静止管，即，布置成不与心轴共同旋转。冷却液体行进通路(箭头"B"所示)与图7中的冷却气体的通路相同，即，从入口18，经由中心内管越过轴承6,7，然后转向到环形空间29以向下流动，即，在与中心内管中的方向相反的方向上，沿旋转内壁35向下至液体出口18。在这种情况下，液体流可借助于外部泵(未示出)促进，且引导器件(即，中心内管)在期望的通路中将冷却液体引导越过轴承，使得冷却液体可沿旋转内壁35向下流至冷却液体出口18。

图9和10还示出了其中引导器件是一个或若干喷射喷嘴的形式的两个实施例。

图9示出了图1的分离器的轴承6,7可如何借助于喷射喷嘴37冷却的实施例的示意图。图9的心轴因此类似于图2a的心轴，但引导器件是布置在心轴4的底端23中的两个喷射喷嘴37的形式。喷射喷嘴37因此形成冷却介质入口。在操作期间，冷却介质在接近中心内部管道11的壁的环形空间29中沿第一方向向上喷射。冷却介质利用力喷射，使得其在失去速度之前经过两个轴承6,7，且在经由冷却介质出口18流出之前，在沿旋转内壁35的第二方向上向下返回到心轴4的下端23。

图10示出了图6的分离器的轴承6,7可如何借助于喷射喷嘴37冷却的实施例的示意图。喷射喷嘴37在旋转轴线X处且在心轴4的底端23处布置在中空心轴4的内部。如图9的实施例中那样，喷射喷嘴37形成冷却介质入口，且冷却介质在操作期间沿旋转轴线X向上喷射。冷却介质利用力喷射，使得其在失去速度之前经过两个轴承6,7，且在经由冷却介质出口18流出之前，在沿旋转内壁35的第二方向上向下返回到心轴4的下端23。

图11a示出了用于分离器1的轴承的冷却布置的另一个示意性图示。图11a示出了中空心轴4的截面，包括用于供应进料至分离器1的中心管道11。进料的方向由图中的箭头"A"示出。分离器1的转子3布置在心轴4的第一端处，在这种情况下是顶端22。如关于前述实施例所论述，心轴由顶部轴承7和底部轴承6支承，且由驱动马达16驱动。心轴4具有包绕中心管道11的环形空间29。该空间29与顶部轴承7和底部轴承6热接触。冷却介质经由布置在第二端23(在这种情况下是心轴的底端)处的冷却介质入口17供应到该环形空间29。因此，冷却介质在未附接到转子上的端部处供应。冷却介质的通路在该图中由箭头"B"示出。冷却介质经由第一流动通道20沿心轴的长度引导，且在经过轴承6,7之后，冷却介质转向到一定数目的第二流动通道21，通过其，冷却介质可在与第一流动通道中的方向相反的方向上输送。在该实施例中，冷却介质在第一方向上沿心轴4的旋转内壁35输送，即，当沿从心轴的底端23到顶端22的方向引导时。第二流动通道21布置在第一流动通道20内。将冷却介质从入口引导至出口的引导器件19包括限定第二流动通道21的轴向壁。因此，引导器件19是分隔部件，其将环形空间29分成第一流动通道和第二流动通道。如前述实施例中那样，冷却介质经由布置在与冷却介质入口17相同的底端23处的冷却介质出口18离开心轴4。冷却介质出口采用沿径向延伸的管的形式，其用作第二流动通道21的延伸部。

图11b是图11a的心轴沿线Y的截面，其进一步示出了环形外空间29如何分成第一流动通道20和第二流动通道21。如图11b中所见，第二流动通道21的位置在第一流动通道20内，即，第二流动通道沿径向在至中心内部管道11的壁与旋转外壁35之间。如图11b中进一步所示，出口18在心轴4的底端23处形成为第二流动通道21的径向延伸部。如上文所论述，冷却介质在引导到第二流动通道21之前首先沿第一流动通道20中的旋转内壁35引导，且随后经由出口18离开环形外空间。

图12示出了用于图1的分离器1的轴承的冷却布置的示意图。该实施例类似于图2a中所示的实施例，即，相同的参考标号应用于相同的特征。在图12的布置中，冷却介质可为空气或液体。该实施例与图2a中所示的实施例之间的差别在于，冷却流体在心轴4的底端23处引入之后，首先由引导器件19沿心轴的内表面35引导，即，在流动通道21中，其路线直至心轴的顶端22。流体然后沿表面引导至中心内部管道11的壁，即，在流动通道20中，在其经由出口18引导到心轴外之前返回到底端23。因此，流动通道21和流动通道20在心轴4的底端23处穿过彼此。

本发明不限于公开的实施例，而是可在下文提出的权利要求的范围内变化和改变。举例来说，冷却介质可为液体、气体或雾，且如果目的在于加热轴承而不是冷却轴承，则以上实施例中的冷却介质可由加热介质替换。本发明也不限于附图中公开的旋转轴线(X)的定向。用语"离心分离器"也包括具有大致水平定向的旋转轴线的离心分离器。

Claims (18)

1.一种离心分离器，包括：

框架，

构造成使旋转部分围绕旋转轴线(X)关于所述框架旋转的驱动部件；其中

所述旋转部分包括包围分离空间的离心转子，所述离心转子邻接中空心轴，所述中空心轴由至少一个轴承装置通过所述框架支承，

其特征在于，

所述中空心轴的内部与所述至少一个轴承装置热接触，且所述中空心轴的内部还包括：

-用于将传热介质供应至所述内部的传热介质入口，以及用于从所述内部回收所述传热介质的传热介质出口；

-用于防止所述传热介质流出的顶壁；

-用于在沿所述心轴的长度的第一方向上和在沿所述心轴的长度的第二方向上将所述传热介质从所述传热介质入口引导至所述传热介质出口的引导器件，其中所述第二方向与所述第一方向相反，且其中所述第一方向或第二方向沿所述心轴的所述内部的内壁，所述内壁布置成在所述离心分离器的操作期间旋转。

2.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述传热介质是冷却介质。

3.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于，所述离心转子在所述心轴的第一端处邻接所述心轴，且所述传热介质入口和所述传热介质出口布置在所述心轴的与所述第一端相对的第二端处。

4.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于，所述中空心轴限定沿所述旋转轴线(x)延伸的中心内部管道，其布置成在所述离心分离器的操作期间由处理介质流过，且还包括在所述中心内部管道外部径向地布置的环形外空间，其中所述环形外空间与所述至少一个轴承装置热接触，且所述引导器件布置成用于在所述环形外空间内引导所述传热介质。

5.根据权利要求4所述的离心分离器，其特征在于，所述引导器件包括用于沿所述第一方向喷洒传热介质的至少一个喷射喷嘴。

6.根据权利要求4所述的离心分离器，其特征在于，所述引导器件包括用于将所述环形外空间分隔成第一流动通道和第二流动通道的分隔部件，所述传热介质在所述第一流动通道中沿所述第一方向流动，且所述传热介质在所述第二流动通道中沿所述第二方向流动。

7.根据权利要求6所述的离心分离器，其特征在于，所述第二流动通道在所述第一流动通道外部径向地布置。

8.根据权利要求6或7所述的离心分离器，其特征在于，所述分隔部件布置成与所述心轴共同旋转。

9.根据权利要求8所述的离心分离器，其特征在于，所述离心分离器还包括布置成将所述传热介质的流从所述传热介质入口驱动至所述传热介质出口的多个导叶。

10.根据权利要求8所述的离心分离器，其特征在于，所述分隔部件具有圆锥形的形状，且布置在所述环形空间中，使得所述第一流动通道和所述第二流动通道沿所述传热介质的下游方向变得更宽。

11.根据权利要求6或7所述的离心分离器，其特征在于，所述分隔部件是静止分隔部件。

12.根据权利要求11所述的离心分离器，其特征在于，所述静止分隔部件是固定管，其布置在所述环形外空间中且不与所述中心内部管道接触。

13.根据权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于，所述中空心轴布置成在所述离心分离器的操作期间不由处理介质流过。

14.根据权利要求13所述的离心分离器，其特征在于，所述引导器件包括中心内管和与所述至少一个轴承装置热接触且在所述中心内管外部径向地布置的环形外空间，所述传热介质在所述中心内管中沿所述第一方向流动，且在所述环形外空间中，所述传热介质沿所述第二方向流动。

15.根据权利要求14所述的离心分离器，其特征在于，所述传热介质入口布置成用于将传热介质供应至所述中心内管，且所述传热介质出口布置成用于从所述环形外空间回收所述传热介质。

16.根据权利要求14或15所述的离心分离器，其特征在于，所述中心内管布置成使得所述传热介质在其从所述传热介质入口流至所述传热介质出口时从所述中心内管到所述环形外空间进行至少120°的转向。

17.根据权利要求14或15所述的离心分离器，其特征在于，所述离心分离器还包括布置成将所述传热介质的流从所述传热介质入口驱动至所述传热介质出口的多个导叶。

18.一种用于冷却或加热离心分离器的至少一个轴承装置的方法，包括：

-提供根据权利要求1至权利要求17中任一项所述的离心分离器；以及

-将传热介质供应到所述传热介质入口中，以及从所述传热介质出口回收传热介质。