CN108554651A

CN108554651A - 一种直驱式离心分离设备

Info

Publication number: CN108554651A
Application number: CN201810250534.8A
Authority: CN
Inventors: 唐凌霄; 杨开富; 杨艳; 黄良凤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2018-09-21
Anticipated expiration: 2035-03-23
Also published as: CN108554651B; CN105251624A; CN108554652B; CN108554652A; CN108607693A; CN108607693B; CN105251624B

Abstract

本发明公开了一种直驱式离心分离设备，该设备的特征在于所述离心分离设备的离心液体收集腔由上端开口的电机空心转子的空心腔构成，所述开口端提供离心转鼓或离心转子的置入和取出通道；所述电机空心转子包括固定连接结构A、转子总成、转子总成支撑件以及离心液体收集腔。本发明的优点是离心转鼓的大小可以根据需要任意更换，离心转鼓的置入和取出简单方便；由电机空心转子构成的离心液体收集腔采用一体成型技术整体制造，制造工艺简单、成本低廉。整个离心系统简单实用，节能环保，便于推广使用。

Description

一种直驱式离心分离设备

本申请是申请日2015年03月23日、申请号CN201510128476.8、申请公布号CN105251624A、发明名称为“一种直驱式离心分离设备”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种直驱式离心分离设备，具体是一种小型固液混合物离心分离设备，可以用于实验室将克级至公斤级的固体从固液混合物中彻底分离出来，并对设备作完善的清洗。

背景技术

在实验室小试和中试研究以及工业生产过程中，我们经常会遇到需要将固液混合物进行彻底分离并洗涤固体，以获得符合要求的固体或液体的情况。工业生产中经常使用的固液分离设备就是各种各样的离心机，特别是三足式离心机。但是，目前由工业生产用离心机经过小型化改进而来的设备还是显得过于笨重、噪音和振动太大、离心转鼓不能根据需要更换大小或更换特别不容易，因而不适合实验室小试和中试的要求。

在实验室研究中，可供我们选用的设备主要是各种规格的台式离心机或布氏漏斗加抽滤瓶的组合，特别是布氏漏斗加抽滤瓶的组合使用最为普遍。但是使用布氏漏斗过滤分离固液混合物也存在许多弊端，甚至于即使采用相同的原料和工艺，由于每个人的经验、技术、操作技巧等的差异，导致其所获得产品出现质量上的显著差异、甚至不合格，特别是在固液混合物中含有油状杂质、有色杂质或者二者皆有时更是如此。即使是同一个人不同批次的产品也可能出现质量上的显著差异、甚至不合格。

对于台式离心机，多数情况下指的是离心沉淀机，其并不能实现固液混合物中固体与液体的彻底分离和良好洗涤并去除杂质。为了实现固液混合物中固体与液体的彻底分离和良好洗涤并去除杂质这个目的，人们发明了各种改进的固液分离料筒。尽管如此，台式离心机仍然具有比较致命的缺陷：(1)不能在线清洗固体：即转子转动情况下进行固体的洗涤，无法模拟生产中的实际情况，并提前为生产提供必要的离心操作数据；(2)不能在线加料：即转子转动时进行加料；(3)必须要有精密的配平料筒方可进行离心操作，单个样品无法离心；(4)料筒的装载量受到一定的制约，不能很好地满足各种需要。

实验室小试和中试的一个主要特点就是：经常需要在不同品种或不同批号的产品之间进行切换，这就需要对离心转鼓进行快速的更换，对离心液体收集腔进行快速的清洗验证。而现有的各种离心机或固液分离机都存在结构复杂、离心转鼓的固定和取出不易，同时离心机的清洗也费时费力，且制造工艺复杂、价格不菲，维修、维护费用高等等各种缺陷或弊端，不能更好地满足实验室小试和中试中固液混合物彻底分离的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直驱式离心分离设备及其使用方法，其可以克服现有的各种离心机或固液分离机存在的各种缺陷或弊端，更好地满足实验室小试和中试中固液混合物彻底分离的需要，其技术方案如下：

为了克服现有的各种离心机或固液分离机存在的各种缺陷或弊端，本发明提供了一种直驱式离心分离设备，其在结构上所采取的措施包括：

所述直驱式离心分离设备的离心液体收集腔由上端开口的电机空心转子的空心腔构成，所述电机空心转子的开口端提供离心转鼓或离心转子的置入和取出通道；

其中所述电机空心转子(图5、图11、图12)包括：

固定连接结构A(1-2、5-3、5-4、5-6、5-7)，所述固定连接结构A与离心转鼓或离心转子上的固定连接结构B相互作用从而实现电机空心转子与离心转鼓或离心转子之间在离心时的锁定以及离心结束后的解锁，并在锁定时使离心转鼓或离心转子随电机空心转子同速同轴旋转；

转子总成(11-3、12-5)，所述转子总成通过与适配的定子总成之间的电磁相互作用产生的旋转力使流体通道旋转部绕电机轴中心线作旋转运动；

由转子总成支撑件的腔壁所围成的大致为桶状的离心液体收集腔；以及

转子总成支撑件，所述转子总成支撑件包括：

大致圆筒状的空心转子本体部(5-1)；

封闭或半封闭空心转子本体部底端的底部(11-11、12-12)；

作为可选结构、位于空心转子本体部顶端且中央具加料口的顶盖(11-1、12-1)部；

其中所述转子总成隔着电机气隙位于与定子总成相对应的转子总成支撑件的空心转子本体部(图5-1～图5-4、图5-6、图11、图12)或底部(图5-5)；

其中所述经过离心转鼓或离心转子离心分离的固液混合物中的液体部分被离心液体收集腔收集后通过如下所述两种方式中的任一种排出至储液罐内：

通过电机空心轴排出并收集于储液罐内保存(图11)；

通过位于电机空心转子底部的联通通道(比如通孔)流入位于电机定子基座部的排液通道，再经过排液通道排出并收集于储液罐内保存(图12)。

详细地，所述图1中的离心转盘可以与电机空心转子融为一体而合二为一，比如该离心转盘成为电机空心转子的转子总成支撑件的底部(图12)。

详细地，所述附图5(包括图5-1至图5-6)图示了几种具最常见固定连接结构的电机空心转子，其中的固定连接结构A包括但不限于凸起(5-3、5-4、5-6)、卡槽(5-7)。

详细地，本发明所述电机空心转子与离心转鼓或离心转子之间互相配合从而实现二者之间锁定和/或解锁的固定连接结构包括但不限于图1至图12中所图示的结构，技术人员可以根据本发明所揭示的锁定和/或解锁原理作出各种变化和扩展。

需要特别说明的是，本发明所述的电机空心转子包括轴向气隙磁通的特殊情况(图5-5)。

作为本发明的进一步优化，所述与电机空心转子相适配的电机定子(图11、图12)包括：

与转子总成相适配的定子总成(11-4、12-4)，所述定子总成与转子总成通过电磁相互作用构成可产生旋转运动的电机器；

定子总成支撑件，所述定子总成支撑件包括：

顶端为敞口且大致为圆筒状的主体部；

封闭或半封闭主体部底端的基座部(11-9、12-6)；以及

旋转支持单元，所述旋转支持单元包括电机轴、轴承室以及轴承或仅包括轴承室和轴承；

其中所述定子总成隔着电机气隙位于与转子总成相对应的定子总成支撑件的主体部或基座部；

其中所述包括电机轴、轴承室以及轴承的旋转支持单元位于基座部中央(图11)，所述仅包括轴承室和轴承的旋转支持单元位于主体部(图12)。

详细地，所述电机空心转子优选悬臂连接于电机轴上，电机高度优选小于其直径或宽度；电机定子与电机空心转子优选塑封密闭结构，这样的结构安排可以兼顾离心转鼓或离心转子的置入与取出、电机空心转子的平衡性能以及离心设备的高安全性。

作为本发明的进一步优化，所述执行固-液离心分离任务的离心转鼓包括：

固定连接结构B，所述固定连接结构B与电机空心转子上的固定连接结构A相互作用从而实现离心转鼓与电机空心转子之间在离心时的锁定以及离心结束后的解锁，并在锁定时使离心转鼓随电机空心转子同速同轴旋转；

防止目标物质从离心转鼓本体前端部溢出的中央具加料孔1(2-6)的离心转鼓顶盖(2-3)；

执行固液分离功能的离心转鼓本体(2-2)，其圆筒状的周壁具贯穿的滤孔(2-5)；

防止目标物质从离心转鼓本体后端部溢出的离心转鼓底部(2-1)；

所述目标物质包括离心分离的固液混合物及其各组成成分。

详细地，所述图2图示了具最常见的固定连接结构B的离心转鼓的结构，图11、图12则图示了具最常见固定连接结构B的离心转鼓与电机空心转子上的固定连接结构A相互作用从而实现二者之间的锁定并执行固-液分离任务时的情况。

作为本发明的进一步优化，所述执行固-液离心分离任务的离心转子(图3)包括：

固定连接结构B，所述固定连接结构B与电机空心转子上的固定连接结构A相互作用从而实现离心转子与电机空心转子之间在离心时的锁定以及离心结束后的解锁，并在锁定时使离心转子随电机空心转子同速同轴旋转；

离心转子本体(3-1)，其提供固定离心管的离心管孔载体；

位于离心转子本体上的离心管孔(3-2)，所述离心管孔与水平面或与电机轴中心线成一定角度；

适宜结构的离心管。

详细地，所述附图3(包括图3-1～图3-3)图示了具最常见的固定连接结构B的离心转子的结构，以其替代图11、图12中的离心转鼓，则可执行多个样品的固-液分离或分层任务。

作为本发明的进一步优化，所述执行固-液分离任务的离心转鼓或离心转子通过固定连接结构在离心时被锁定于电机空心转子的空心腔内并随电机空心转子同速同轴旋转，而离心结束后被解锁取出；所述电机空心转子与离心转鼓或离心转子之间互相配合从而实现二者之间在离心时的锁定以及离心结束后解除所述锁定的固定连接结构A和B包括但不限于选自如下所述结构中的任一者或它们两者或更多者之间的复合结构：螺纹、凸起、凹槽、卡槽、卡扣、通孔。

详细地，所述离心转鼓被固定连接结构锁定于电机空心转子内并与电机空心转子同速同轴旋转，其中图2(包括图2-1至图2-3)图示了几种具最常见固定连接结构的离心转鼓，其中的固定连接结构B包括但不限于凸起(2-4、2-7)、凹槽(2-8)。

详细地，所述离心转子被固定连接结构锁定于电机空心转子内并与电机空心转子同速同轴旋转，其中图3(包括图3-1至图3-3)图示了几种具最常见固定连接结构的离心转子，其中的固定连接结构B包括但不限于凸起(3-3、3-5)、卡扣(3-4)。

详细地，所述离心转鼓或离心转子与电机空心转子之间选择何种固定连接结构视具体情况确定，其中图4(包括图4-1至图4-3)图示了电机空心转子上的固定连接结构A与离心转鼓或离心转子上的固定连接结构B之间相互作用进而实现锁定和/或解锁的三种典型情况。

详细地，所述图6至图10及其实施例可以视作本发明所述直驱式离心分离设备的结构由繁至简的一个发展、演变的过程。

作为本发明的更进一步优化，所述离心转鼓或离心转子与电机空心转子之间互相配合从而实现二者之间锁定和/或解锁的凸起、凹槽、卡槽、卡扣、通孔或它们两者或多者之间的复合型锁定和/或解锁结构是以电机轴为中心、沿圆周方向设置并沿轴向延伸，其轴向的高度或深度大于其径向的宽度或半径，其中凸起、凹槽、卡槽、卡扣、通孔的横切面图形优选轴对称或中心对称结构图形。

详细地，所述可互相配合从而实现离心转鼓或离心转子与电机空心转子之间固定的锁定和/或解锁结构可以设置于离心转盘或离心转筒上(图1)，或电机空心转子的内部、底部、端部(图5、图11、图12)；可以设置于离心转鼓(图2)或离心转子(图3)上，比如离心转鼓或离心转子的外表面、上端部、下端部、底部外表面。

作为本发明的更进一步优化，所述离心转鼓的直径与其用于离心分离固液混合物的有效高度之比优选为2～10，更优选的比值为2～5，比值的大小由离心转鼓的直径决定。

详细地，当离心转鼓的直径越大时，这个比值越接近2；当离心转鼓的直径越小时，这个比值越接近10。这个相对于工业离心机更大的比值(工业离心机一般为1.5～2.0)，可以增加离心时离心转鼓中液体物料受到的离心力，同时增加离心时转鼓中固体物料的径向厚度，这对洗涤时彻底去除产品中的杂质非常有利，也对电机空心转子上锁定和/或解锁结构的布置、离心转鼓的制造和使用时的更换有利。

作为本发明的进一步优化，所述离心转鼓和/或离心液体收集腔顶部开口端的封闭选自如下所述两种方式中的任一种：

所述离心转鼓可以具有独立顶盖或其顶盖同时密封离心液体收集腔；

所述离心液体收集腔可以具有独立顶盖或其顶盖同时密封离心转鼓。

详细地，优选同时密封离心液体收集腔和离心转鼓顶部敞口端的顶盖(图11、图12)，这样可以减少设备部件以及生产工序，降低成本。

作为本发明的进一步优化，所述电机空心转子为有轴结构时，电机上、下轴承套装于电机空心轴的两端；底部呈漏斗状的空心转子下端中央悬臂连接于作为离心液体出口通道的电机空心轴轴伸端的顶部并与其连通；电机上、下轴承及电机空心轴位于由塑封料与电机定子总成、端盖、基座或金属底座一体成型所构成的电机定子基座部的中央空腔的轴承室内，后端盖压紧下轴承并由固定螺钉加固固定于电机基座上。

详细地，电机转子空心腔(11-20)构成离心液体收集腔，离心转鼓或离心转子连接结构位于空心转子内表面(如11-18)或底部(12-12)；电机定子总成(11-4)、基座(11-9)整体塑封成型并形成容纳空心转子的内部圆形空腔。

详细地，所述电机空心转子为有轴结构(图11)时，空心转子底部(11-11)呈漏斗状的转子总成下端部(11-11)中央悬臂连接于作为离心液体出口通道的电机空心轴(11-7)轴伸端的顶部并与其连通；上、下轴承(11-6、11-8)及电机空心轴(11-7)位于由塑封料与电机定子总成(11-4)、前端盖、基座一体成型所构成的中央空腔的轴承室内，后端盖(11-15)压紧下轴承并由固定螺钉(11-14)加固固定于电机基座上。

作为本发明的进一步优化，所述电机空心转子为无轴结构时，其无轴转子的轴承直接套装于一体成型空心转子的两端，并位于电机定子总成、后端盖、基座整体塑封成型构成的内部圆形空腔的轴承室内；前端盖压紧上轴承并以固定螺钉固定于塑封电机定子总成上端部，后端盖沿径向向中央延伸且其中央端部沿轴向外翻并延伸成的圆筒状结构构成离心液体出口通道；具卡槽或通孔的离心转盘固定于空心转子底部。

详细地，电机转子空心腔(12-15)构成离心液体收集腔，离心转鼓或离心转子连接结构位于空心转子内表面或底部(如12-12)；电机定子总成(12-4)、基座(12-6)整体塑封成型并形成容纳空心转子的内部圆形空腔。

详细地，所述电机空心转子为无轴结构(图12)时，无轴空心转子的轴承(12-11、12-13)直接套装于一体成型电机空心转子(12-16)的两端，并位于电机定子总成(12-4)、后端盖(12-7)、基座(12-6)整体塑封成型构成的内部圆形空腔的轴承室内；前端盖(12-3)压紧上轴承并以固定螺钉(12-10)固定于塑封电机定子总成上端部，后端盖沿径向向中央延伸且其中央端部沿轴向外翻并延伸成的圆筒状结构构成离心液体出口通道-排液口(12-17)。

作为本发明的进一步优化，所述直驱式离心分离设备中的驱动电机的电机空心转子包括：

转子总成；以及

如下所述两者中的至少一者：

冲压成型或其它制造工艺成型的作为离心液体收集腔腔壁内衬，或作为转子总成支撑件增强材料的金属结构部分；

使电机空心转子或电机定子拥有完整结构与功能的由塑料或树脂模制成型的塑封结构部分；

其中所述位于电机空心转子底部的联通通道以及位于电机定子基座部的排液通道在制造成型所述金属结构部分和/或在由塑料或树脂模制成型所述塑封结构部分的过程中形成。

详细地，所述位于离心液体收集腔、联通通道以及排液通道内的目标物质与转子总成或定子总成之间被所述塑封结构部分电绝缘隔离。

作为本发明的进一步优化，所述直驱式离心分离设备中的驱动电机的电机定子包括：

定子总成；以及

如下所述两者中的至少一者：

冲压成型或其它工艺成型的作为电机定子外壳、端盖、底座、基座或基座部的金属结构部分；

作为本发明的更进一步优化，所述直驱式离心分离设备中的驱动电机的电机空心转子和电机定子包括：

转子总成或定子总成；以及

如下所述两者中的至少一者：

冲压成型或其它制造工艺成型的作为离心液体收集腔腔壁内衬，或作为转子总成支撑件增强材料，或作为电机定子外壳、端盖、底座、基座或基座部的金属结构部分；

详细地，所述目标物质包括离心分离的固液混合物及其各组成成分(固体或液体部分)。

详细地，根据本发明所述的直驱式离心分离设备，其优选的制造方法是：将冲压成型或其它制造工艺成型的钢或铝结构作为离心液体收集腔内衬、或作为转子总成支撑件增强材料、或作为电机外壳，或各种工艺制作而成的电机定子置于模具中的正确位置，然后注入塑料或树脂，采用注塑成型或其它工艺一体成型制成离心分离设备主体结构，再组装而成，本法特别适合克级至公斤级离心分离设备的制造。

更详细地，所述围成离心液体收集腔的电机空心转子优选采用一体成型技术制造，所述一体成型材料优选金属与工程塑料相结合的材料，更优选热固性工程塑料中的不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料(简称DMC或BMC)与钢或铝的复合材料。单纯的金属成型材料可以增加电机的选择范围，同时离心腔的安全系数也高，但不利于防腐和维修保养；单纯的工程塑料则电机选择范围有限制，离心液体收集腔的安全系数相对降低，因此，金属与工程塑料相结合的材料，特别是BMC与钢或铝的复合材料，综合了二者各自的优点，为最佳的使用材料。

作为本发明的进一步优化，所述驱动电机的电机空心转子和/或电机定子中的塑封结构部分使电机空心转子和/或电机定子与目标物质之间被电绝缘地隔离(图6～图12)。

详细地，所述目标物质包括离心分离的固液混合物及其各组成成分(即固体部分和液体部分)。

根据本发明所述的直驱式离心分离设备，可以通过将电机空心转子与离心转鼓或离心转子之间进行快速的连接与拆卸；可以使用多层滤纸代替滤布袋进行小量样品的离心；在离心结束后将所得固体物料随转鼓一同取出，进行称重计量；取出转鼓后进行离心液体收集腔以及液体流出通道的清洗，从而可以执行固-液混合物的彻底分离。

详细地，图11及其实施例6、图12及其实施例7图示和详述了离心转鼓与电机空心转子相互作用从而实现二者之间的锁定并执行固-液彻底分离任务的情况，简单地，将离心转鼓更换成离心转子，则可执行多个样品的固-液分离或分层任务。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提供的直驱式离心分离设备，其优点是：

(1)、离心转鼓或离心转子的固定和取出非常快捷方便；

(2)、同一台离心机中可以很容易地更换不同容积的离心转鼓；

(3)、可以使用多层滤纸作为离心滤材，实验结果精确可靠，可以为工业生产提供可靠的数据支持；

(4)、制造方法非常简单，便于工业化生产，成本低廉；

(5)、离心分离设备的购买、使用、维护、清洗费用获得大幅度降低。

附图及附图说明

附图1为具各种连接结构的离心转盘；

附图2为具各种连接结构的离心转鼓；

附图3为具各种连接结构的离心转子；

附图4为典型连接结构相互作用示意图；

附图5为具各种连接结构的空心电机转子；

附图6为实施例1结构示意图；

附图7为实施例2结构示意图；

附图8为实施例3结构示意图；

附图9为实施例4结构示意图；

附图10为实施例5结构示意图；

附图11为实施例6结构示意图；

附图12为实施例7结构示意图；

其中：

1-1、离心转盘本体； 1-2、凸起1； 1-3、固定安装孔1；

1-4、凸起2； 1-5、固定安装孔2； 1-6、凸起3；

1-7、通孔1； 1-8、通孔2； 1-9、通孔3；

1-10、卡槽1；

2-1、离心转鼓底部； 2-2、离心转鼓本体； 2-3、离心转鼓顶盖；

2-4、凸起4； 2-5、滤孔； 2-6、加料孔1；

2-7、凸起5； 2-8、凹槽1； 2-9、凸起6；

3-1、离心转子本体； 3-2、离心管孔； 3-3、凸起7；

3-4、卡扣1； 3-5、凸起8；

4-1、凸起连接部1； 4-2、凸起连接部2； 4-3、凸起挡臂；

4-4、卡扣2； 4-5、弧形凸起；

5-1、空心转子本体； 5-2、永磁体1； 5-3、凸起9；

5-4、凸起10； 5-5、永磁体2； 5-6、凸起11；

5-7、卡槽2；

6-1、独立顶盖； 6-2、冷却盘管； 6-3、腔壁；

6-4、离心转鼓； 6-5、离心转盘； 6-6、转盘连接结构；

6-7、永磁体； 6-8、定子总成； 6-9、基座部；

6-10、减震脚垫； 6-11、固定螺钉1； 6-12、挡圈；

6-13、前端盖； 6-14、风扇叶片； 6-15、固定螺钉2；

6-16、固定螺钉3； 6-17、离心液体收集腔； 6-18、转鼓连接结构；

6-19、上轴承； 6-20、电机轴； 6-21、电机转子；

6-22、下轴承； 6-23、转子衬套； 6-24、排液口；

6-25、顶盖固定结构； 6-26、门锁； 6-27、转鼓顶盖；

7-1、顶盖1； 7-2、连接结构1； 7-3、连接结构2；

7-4、冷却盘管； 7-5、离心转鼓； 7-6、离心液体收集腔；

7-7、转鼓连接结构； 7-8、金属磁轭； 7-9、永磁体；

7-10、定子总成； 7-11、基座部； 7-12、固定螺钉；

7-13、挡圈； 7-14、转子衬套； 7-15、后端盖；

7-16、上轴承； 7-17、下轴承； 7-18、电机轴；

7-19、O型密封圈； 7-20、排液口； 7-21、转子连接结构；

7-22、转鼓顶盖； 7-23、后端盖轴向延伸； 7-24、连接结构3；

7-25、连接结构4；

8-1、顶盖； 8-2、冷却盘管； 8-3、离心转鼓；

8-4、转鼓连接结构； 8-5、金属磁轭； 8-6、转子总成；

8-7、定子总成； 8-8、前端盖； 8-9、加料孔；

8-10、固定螺钉1； 8-11、挡圈； 8-12、转子衬套；

8-13、固定螺钉2； 8-14、后端盖； 8-15、下轴承；

8-16、固定螺帽； 8-17、电机轴； 8-18、上轴承；

8-19、排液口；

9-1、离心液体收集腔顶盖；9-2、门锁； 9-3、顶盖连接结构；

9-4、冷却盘管； 9-5、离心转鼓； 9-6、转鼓连接结构；

9-7、电机转子； 9-8、电刷； 9-9、基座；

9-10、顶盖固定结构； 9-11、转鼓独立顶盖； 9-12、离心液体收集腔；

9-13、转子连接结构； 9-14、磁轭轴向延伸； 9-15、永磁体；

9-16、排液口； 9-17、换向器； 9-18、转子衬套；

9-19、转子固定螺钉； 9-20、挡圈； 9-21、端盖固定螺钉；

9-22、后端盖； 9-23、电机轴； 9-24、金属磁轭；

9-25、金属底座； 9-26、上轴承； 9-27、下轴承；

11-1、二合一顶盖； 11-2、离心转鼓； 11-3、转子总成；

11-4、定子总成； 11-5、散热叶片； 11-6、上轴承；

11-7、电机空心轴； 11-8、下轴承； 11-9、基座；

11-10、减震脚垫； 11-11、转子总成下端部； 11-12、线路板；

11-13、前端盖； 11-14、固定螺钉； 11-15、后端盖；

11-16、排液口； 11-17、顶盖连接结构； 11-18、转鼓连接结构；

11-19、转子连接结构； 11-20、离心液体收集腔； 11-21、通风口；

12-1、二合一顶盖； 12-2、顶盖连接结构； 12-3、前端盖；

12-4、定子总成； 12-5、转子总成； 12-6、基座；

12-7、后端盖； 12-8、减震脚垫； 12-9、连接结构；

12-10、固定螺钉； 12-11、上轴承； 12-12、离心转盘；

12-13、下轴承； 12-14、离心转鼓； 12-15、离心液体收集腔；

12-16、电机空心转子； 12-17、排液口； 12-18、弧形凸起。

具体实施方式

实施例1

本实施例驱动系统为外转子电机，其详细的结构示意图见附图6。

如附图6所示，离心转盘(6-9)和离心转鼓(6-4)均为独立部件。其中密封离心液体收集腔(6-17)的独立顶盖(6-1)通过其顶盖固定结构(6-25)固定于离心液体收集腔的腔壁(6-3)顶部，并通过门锁(6-26)锁紧；顶盖中央具加料孔。密封离心转鼓的转鼓顶盖(6-27)、位于离心转鼓(6-4)底部外侧的转盘连接结构(6-6)及离心转鼓本体为一体成型制造而成；离心转鼓通过位于其底部外侧的转盘连接结构与位于离心转盘(6-5)外侧的转鼓连接结构(6-18)互相连接固定；由离心液体收集腔(6-17)收集而得的离心液体由其底部的排液口(6-24)排出并收集于储液罐内保存，连接结构见附图1-2及附图4-1。

如附图6所示，冷却盘管(6-2)、基座(6-9)、离心腔腔壁(6-3)、前端盖(6-13)及电机定子总成(6-8)以塑封料一体成型构成离心液体收集腔的腔壁，其底部中央围成容纳上轴承(6-19)、下轴承(6-22)及电机轴(6-20)的圆形空腔；电机轴通过套装于其两端的上轴承及下轴承卡紧安装于该圆形空腔内，并由转子衬套(6-23)压紧下轴承内圈，从而实现对电机轴的固定。

如附图6所示，位于定子总成(6-8)外侧对应位置的电机转子永磁体(6-7)固定于金属磁轭(6-21)上，而金属磁轭(6-21)以固定螺钉2(6-15)与转子衬套(6-23)连接；永磁体、金属磁轭及转子衬套以热固性树脂一体成型构成电机转子(6-21)，转子衬套内侧压紧下轴承(6-22)内圈，电机转子通过固定螺钉3(6-16)悬臂连接于电机轴的底端，垫片在固定螺钉3的作用下压紧转子衬套。

如附图6所示，位于起支撑作用的垫片(6-12)上的离心转盘(6-5)通过固定螺钉1(6-11)连接于电机轴的轴伸端。

实施例2

本实施例中驱动系统为外转子电机，其详细的结构示意图见附图7。

如附图7所示，密封离心液体收集腔(7-6)的独立顶盖(7-1)通过其外侧的连接结构2(7-3)与离心液体收集腔腔壁顶部的连接结构1(7-2)相互旋转卡紧实现顶盖的固定(连接结构见附图1-1及附图4-1)；该顶盖中央具加料孔；密封离心转鼓的转鼓顶盖(7-22)通过连接结构3(7-24)与离心转鼓(7-5)外侧的连接结构4(7-25)相互旋转卡紧实现该顶盖的固定(连接结构见附图1-2及附图4-1)。

如附图7所示，冷却盘管(7-4)、基座(7-11)、定子总成(7-10)、后端盖(7-15)及后端盖径向和轴向延伸段(7-23)以塑封料一体成型构成离心液体收集腔的腔壁，其底部中央围成容纳电机轴(7-18)、上轴承(7-16)、下轴承(7-17)的圆形空腔；上、下轴承分别套装于电机轴的两端，而电机轴通过位于后端盖内侧轴承室内的下轴承安装于前述离心液体收集腔底部中央的圆形空腔内。

如附图7所示，具磁轭轴向延伸的金属磁轭(7-8)、永磁体(7-9)、转子衬套(7-14)以热固性树脂一体成型构成的电机转子通过固定螺钉(7-12)悬臂连接于电机轴(7-18)的轴伸端，垫片(7-13)在固定螺钉(7-12)的作用下压紧转子衬套(7-14)。

如图7所示，离心转鼓(7-5)通过位于其底部外侧的转子连接结构(7-21)与位于电机转子外侧的转鼓连接结构(7-7)互相连接固定(连接结构见附图1-1及附图4-1)。由离心液体收集腔收集而得的离心液体由其底部的排液口(7-20)排出并收集于储液罐内保存。

实施例3

本实施例中驱动系统为内转子电机，其详细的结构示意图见附图8。

如附图8所示，密封离心液体收集腔的顶盖(8-1)与腔壁的连接方式同实施例2；离心转鼓与密封离心转鼓的转鼓顶盖之间的连接方式同实施例2；密封离心液体收集腔的顶盖中央的圆孔为待离心固液混合物的加料孔(8-9)。

如附图8所示，冷却盘管(8-2)、定子总成(8-7)以及前端盖(8-8)以塑封料一体成型构成离心液体收集腔的腔壁，其底部中央分别围成位于内侧的圆形空腔和位于外侧的圆环形空腔，内侧的圆形空腔用于容纳电机轴(8-17)、上轴承(8-18)、下轴承(8-15)，外侧的圆环形空腔用于容纳电机内转子；上、下轴承分别套装于电机轴的两端，而电机轴通过位于前端盖(8-8)内侧轴承室内的上轴承安装于前述离心液体收集腔底部中央的圆形空腔内，下轴承被后端盖(8-14)压紧保护，而后端盖则通过固定螺帽(8-16)和位于前端盖上的固定螺钉2(8-13)的共同作用实现压紧固定。

如附图8所示，具磁轭轴向延伸的金属磁轭(8-5)、转子总成(8-6)、转子衬套(8-12)以热固性树脂一体成型构成的电机转子通过固定螺钉1(8-10)悬臂连接于电机轴(8-17)的轴伸端，垫片(8-11)在固定螺钉1(8-10)的作用下压紧转子衬套。

如附图8所示，离心转鼓(8-3)通过位于其底部外侧的转子连接结构与位于电机转子外侧的转鼓连接结构(8-4)互相连接固定(连接方式同实施例2)。由离心液体收集腔收集而得的离心液体由其底部的排液口(8-19)排出并收集于储液罐内保存。

实施例4

本实施例驱动系统为盘式电机，详细的结构示意图见附图9。

本实施例中密封离心液体收集腔的顶盖(9-1)和密封离心转鼓的转鼓独立顶盖(9-11)各自独立存在。密封离心液体收集腔的顶盖通过其顶盖固定结构(9-10)固定于离心液体收集腔(9-12)的腔壁顶部，并通过门锁(9-2)锁紧；密封离心转鼓(9-5)的转鼓独立顶盖(9-11)，通过位于该顶盖外侧的连接结构与位于离心转鼓顶部外侧的顶盖连接结构(9-3)(连接方式同实施例1)，实现二者之间的固定。

如附图9所示，冷却盘管(9-4)、基座(9-9)、金属底座(9-25)及固定于该金属底座内侧的永磁体(9-15)置于模具中以塑封料一体成型构成离心液体收集腔(9-12)的腔壁；环形金属底座中央具容纳上、下轴承以及电机轴(9-23)的圆形空腔，底座靠近其边缘处具等间距沿圆周分布的通孔；电刷(9-8)安装在与换向器(9-17)相对应的金属底座内侧；后端盖(9-22)以固定螺钉(9-21)固定于金属底座上，同时压紧下轴承并实现对电机轴的固定。

如附图9所示，具磁轭轴向延伸(9-14)的金属磁轭(9-24)、线圈(未示出)、转子衬套(9-18)及换向器(9-17)以热固性树脂一体成型构成的电机转子(9-7)通过固定螺钉(9-19)悬臂连接于电机轴(9-23)的轴伸端，垫片(9-20)在固定螺钉(9-19)的作用下压紧转子衬套；图中B处圆圈所示为密封结构：外侧为离心密封，内侧为O型圈密封。

如附图9所示，离心转鼓(9-5)通过位于其底部内侧的转子连接结构(9-13)与位于电机转子(9-7)外侧的转鼓连接结构(9-6)互相连接固定(连接方式同实施例1)。由离心液体收集腔(9-12)收集而得的离心液体由其底部的排液口(9-16)排出并收集于储液罐内保存。

实施例5

本实施例驱动系统为盘式电机，详细的结构示意图见附图10。

如附图10所示，离心转鼓(9-5)与金属磁轭(9-24)为一体成型的整体结构，该整体结构与转子衬套(9-18)、换向器(9-17)及线圈(未示出)以热固性树脂一体成型构成的电机转子(9-7)通过固定螺钉(9-19)悬臂连接于电机轴(9-23)的轴伸端，垫片(9-20)在固定螺钉(9-19)的作用下压紧转子衬套，转子衬套下端则压紧上轴承的内圈。

如附图10所示，环形金属底座(9-25)中央具容纳上、下轴承以及电机轴(9-23)的圆形空腔，电机上轴承(9-26)、下轴承(9-27)分别套装于电机轴(9-23)的两端并安装于该圆形空腔内的轴承室。

本实施例其它部分的结构如实施例4。

实施例6

本实施例驱动系统为空心转子塑封电机，详细的结构示意图见附图11。

如附图11所示，本实施例的二合一顶盖(11-1)同时密封离心转鼓(11-2)和电机空心转子内的离心液体收集腔(11-20)；通过位于其最外侧的连接结构与位于电机空心转子顶部的顶盖连接结构(11-17)(连接方式见附图1及附图4-1)，实现二者之间的固定。

如附图11所示，定子总成(11-4)、基座(11-9)及前端盖(11-13)以塑封料一体成型构成离心分离系统的主体部分；前端盖(11-13)位于定子总成(11-4)的下端、基座(11-9)的上端(即位于二者之间)，其上设有通风口(11-21)；定子总成的内侧构成容纳电机空心转子总成(11-3)的圆筒形空腔。

如附图11所示，电机空心轴(11-7)通过位于前端盖(11-13)内侧轴承室内的上轴承(11-6)安装于前端盖中央的轴孔内，并通过位于下轴承(11-8)上的后端盖(11-15)实现对电机空心轴的固定，后端盖边缘压紧固定于基座(11-9)内壁并进一步以固定螺钉(11-14)加固，后端盖内侧连接有排液口(11-16)。

如附图11所示，转子总成(11-3)位于定子总成(11-4)内侧的圆筒形空腔内，转子总成下端部(11-11)呈漏斗状，其漏斗口连接于电机空心轴(11-7)的上端，转子总成下端部外侧、对应通风口(11-21)的位置设有散热叶片(11-5)；线路板(11-12)位于前端盖内侧、转子总成下端部外侧空腔内；离心转鼓(11-2)通过位于其外表面上的转子连接结构(11-19)与位于电机空心转子内表面上的转鼓连接结构(11-18)互相连接固定(连接方式见附图1及附图4-1)。

由空心转子的离心液体收集腔(11-20)收集而得的离心液体沿箭头所示方向流经空心轴后，从空心轴下端的排液口(11-16)排出并收集于储液罐内保存。

实施例7

本实施例驱动系统为空心转子塑封电机，详细的结构示意图见附图12。

如附图12所示，本实施例的二合一顶盖(12-1)同时密封离心转鼓和空心转子内的离心液体收集腔；通过位于其最外侧的连接结构(12-9)与位于电机空心转子(12-16)顶部的顶盖连接结构(12-2)(连接方式见附图1及附图4-1)，实现二者之间的固定。

如附图12所示，定子总成(12-4)、基座(12-6)及后端盖(12-7)以塑封料一体成型构成离心分离系统的主体部分并在定子总成的内侧围成容纳电机空心转子(12-16)的圆筒形空腔；电机空心转子(12-16)通过位于后端盖内侧轴承室内的下轴承(12-13)安装于后端盖的轴孔内，并通过位于上轴承(12-11)上的前端盖(12-3)实现对电机空心轴的固定，前端盖压紧上轴承并以固定螺钉固定于塑封电机定子上端部，后端盖沿径向向中央延伸且其中央端部沿轴向外翻并延伸成的圆筒状结构构成离心液体的出口通道-排液口(12-17)。

如附图12所示，转子总成(12-5)、金属支撑件(未示出)、具离心转鼓安装通孔的离心转盘(12-12)以塑封料一体成型构成电机空心转子(12-16)；在离心转鼓安装通孔的外侧还具有供离心液体流通的通孔；离心转鼓(12-14)通过位于其底部外表面上的弧形凸起(12-18)与位于离心转盘(12-12)上的通孔互相连接固定(连接方式见附图1及图4-3)。

由位于电机空心转子内的离心液体收集腔(12-15)收集而得的离心液体沿箭头所示方向流经后端盖后，从位于后端盖中央的排液口(12-17)排出并收集于储液罐内保存。

实施例8

本实施例中驱动系统为外转子电机，其离心转鼓通过位于其底部外侧的转子连接结构与位于电机转子上的转鼓连接结构互相连接固定(连接结构见附图1及附图4-3)，其它部分的结构如实施例2。

上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例作出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明作出的任何改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种直驱式离心分离设备，其特征在于：所述直驱式离心分离设备的离心液体收集腔由上端开口的电机空心转子的空心腔构成，所述电机空心转子的开口端提供离心转鼓或离心转子的置入和取出通道；

其中所述电机空心转子包括：

固定连接结构A，所述固定连接结构A与离心转鼓或离心转子上的固定连接结构B相互作用从而实现电机空心转子与离心转鼓或离心转子之间在离心时的锁定以及离心结束后的解锁，并在锁定时使离心转鼓或离心转子随电机空心转子同速同轴旋转；

转子总成，所述转子总成通过与适配的定子总成之间的电磁相互作用产生的旋转力使流体通道旋转部绕电机轴中心线作旋转运动；

转子总成支撑件，所述转子总成支撑件包括：

大致圆筒状的空心转子本体部；

封闭或半封闭空心转子本体部底端的底部；

其中所述转子总成隔着电机气隙位于与定子总成相对应的转子总成支撑件的空心转子本体部或底部；

通过电机空心轴排出并收集于储液罐内保存；

通过位于电机空心转子底部的联通通道流入位于电机定子基座部的排液通道，再经过排液通道排出并收集于储液罐内保存。

2.根据权利要求1所述的直驱式离心分离设备，其特征在于，所述电机定子包括：

与转子总成相适配的定子总成，所述定子总成与转子总成通过电磁相互作用构成可产生旋转运动的电机器；

定子总成支撑件，所述定子总成支撑件包括：

顶端为敞口且大致为圆筒状的主体部；

封闭或半封闭主体部底端的基座部；以及

其中所述包括电机轴、轴承室以及轴承的旋转支持单元位于基座部中央；所述仅包括轴承室和轴承的旋转支持单元位于主体部。

3.根据权利要求1所述的直驱式离心分离设备，其特征在于：

所述执行固-液离心分离任务的离心转鼓包括：

防止目标物质从离心转鼓本体前端部溢出的中央具加料孔的离心转鼓顶盖；

执行固液分离功能的离心转鼓本体，其圆筒状的周壁具贯穿的滤孔；

防止目标物质从离心转鼓本体后端部溢出的离心转鼓底部；

所述执行固-液离心分离任务的离心转子包括：

离心转子本体，其提供固定离心管的离心管孔载体；

位于离心转子本体上的离心管孔；

适宜结构的离心管；

所述目标物质包括离心分离的固液混合物及其各组成成分。

4.根据权利要求1所述的直驱式离心分离设备，其特征在于：

所述执行固-液分离任务的离心转鼓或离心转子通过固定连接结构在离心时被锁定于电机空心转子的空心腔内并随电机空心转子同速同轴旋转，而离心结束后被解锁取出；

所述电机空心转子与离心转鼓或离心转子之间互相配合从而实现二者之间在离心时的锁定以及离心结束后解除所述锁定的固定连接结构选自如下所述结构中的任一者或它们两者或更多者之间的复合结构：螺纹、凸起、凹槽、卡槽、卡扣、通孔。

5.根据权利要求3所述的直驱式离心分离设备，其特征在于：所述执行固-液分离任务的离心转鼓的直径与其用于离心分离固液混合物的有效高度之比为2～10。

6.根据权利要求1所述的直驱式离心分离设备，其特征在于：所述离心转鼓和/或离心液体收集腔顶部开口端的封闭选自如下所述两种方式中的任一种：

7.根据权利要求1所述的直驱式离心分离设备，其特征在于：所述空心转子为有轴结构时，电机上、下轴承套装于电机空心轴的两端；底部呈漏斗状的空心转子下端中央悬臂固定于作为离心液体出口通道的电机空心轴轴伸端的顶部并与其连通；电机上、下轴承及电机空心轴位于由塑封料与电机定子总成、端盖、基座或金属底座一体成型所构成的电机定子基座部的中央空腔的轴承室内，后端盖压紧下轴承并由固定螺钉加固固定于电机基座上。

8.根据权利要求1所述的直驱式离心分离设备，其特征在于：所述空心转子为无轴结构时，其无轴转子的轴承直接套装于一体成型空心转子的两端，并位于由塑封料与电机定子总成、端盖、基座或金属底座整体塑封成型构成的内部圆形空腔的轴承室内；前端盖压紧上轴承并以固定螺钉固定于塑封电机定子总成上端部，后端盖沿径向向中央延伸且其中央端部沿轴向外翻并延伸成的圆筒状结构构成离心液体出口通道；具卡槽或通孔的离心转盘固定于空心转子底部。

9.根据权利要求1～8所述的任一种直驱式离心分离设备，其特征在于，所述直驱式离心分离设备中的驱动电机的电机空心转子和/或电机定子包括：

转子总成或定子总成；以及

如下所述两者中的至少一者：

10.根据权利要求9所述的直驱式离心分离设备，其特征在于：所述驱动电机的电机空心转子和/或电机定子中的塑封结构部分使电机空心转子和/或电机定子与目标物质之间被电绝缘地隔离。