CN108686433A - 碟式分离机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从材料混合物中分离材料的碟式分离机(1)，其具有分离装置(3)和用于转动驱动该分离装置(3)的电机(5)，其中所述分离装置(3)与所述电机(5)不可相对转动地耦合。在此提出，所述电机(5)被实施为外转子电机并且具有相对于电机(5)的转轴(7)而言在径向方向上位于内部的定子(9)和位于外部的转子(11)，其中所述分离装置(3)紧固在转子(11)上并且从该转子(11)出发在径向方向上向外延伸，以及其中，所述定子(9)在相对于转轴(7)而言的轴向方向上看被布置得与分离装置(3)至少部分重叠。

Description

碟式分离机
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的、用于从材料混合物中分离出材料的碟式分离机。
背景技术
碟式分离机通常被用作油分离器，例如用于从吹漏气/窜气中分离油，所述吹漏气尤其是从内燃机的燃烧室进入到内燃机的曲轴箱中。为运行这类碟式分离机，尤其是使用电机。这类碟式分离机典型地还具有带有多个可转动的碟元件的分离装置。开头所述类型的碟式分离机的驱动装置和分离装置需要相对较大的结构空间。此外所述驱动装置和分离装置分别需要单独支承，由此产生相应成本。
现有技术例如有文献DE 10 2009 036 476 A1。其涉及一种离心式分离器，用于从内燃机的曲轴箱通风气体中分离出油雾或者用于从内燃机的润滑油中分离出固体杂质，其中该离心式分离器具有可转动驱动的转子、容纳转子的壳体和用于转子的转动驱动装置，其中所述转动驱动装置由电机构成，该电机布置在壳体中。在此设有用于冷却电机的设备。
发明内容
本发明任务在于，提供一种碟式分离机，其相比于已知碟式分离机具有如下优点：尤其需要较小结构空间并且支承部具有更少的支承位置，由此节省成本。
该任务通过提供一种根据权利要求1所述的碟式分离机实现。有利的实施方案由从属权利要求得出。
根据本发明提出，转子借助于支承轴被可转动地支承，该支承轴至少部分在轴向方向上穿通定子。原则上提供了一种用于从材料混合物分离材料的碟式分离机，其具有分离装置和用于转动驱动该分离装置的电机。分离装置在此与电机不可相对转动地耦合。本发明提出，电机被实施为外转子电机，且具有在关于电机转轴而言的径向方向上位于内部的定子和位于外部的转子。分离装置在此紧固在转子上且从转子出发在径向方向上向外延伸。定子在此在关于转轴而言的轴向方向上看被布置得与分离装置至少部分重叠。
碟式分离机相比于现有技术具有很大优势。由于定子在相对于转轴而言的轴向方向上看被布置得与分离装置至少部分重叠，可以减小碟式分离机所需的结构空间。尤其是与分离装置和驱动装置彼此轴向错位和/或间隔开的已知的碟式分离机相比，减少了在轴向方向上所需的结构空间。此外可以放弃使用分别用于分离装置的轴和电机的驱动轴的分开的支承部。由于分离装置的轴和电机的驱动轴在根据本发明的碟式分离机中被尤其是设计为一体，所以相比于已知碟式分离机，支承部具有更少支承位置，由此节省成本且减小结构空间需求。
在一种优选实施形式中，碟式分离机被实施为油分离器。优选所述碟式分离器被设置用于从含油的材料混合物中分离油。优选所述含油的材料混合物是吹漏气，其尤其从内燃机的燃烧室侵入到其曲轴箱中。根据已知碟式分离机的工作原理，通过对分离装置的转动驱动和由此产生的离心力将材料从材料混合物中分离。尤其是借助于碟式分离机能够实现将材料混合物的密度相应不同的各种相态的彼此分离。
转子优选具有内侧面和被设计成圆柱形的外表面。按照已知电机的工作原理，转子以内侧面与定子共同作用。优选该转子被设计为钟形的，其中根据已知的外转子电机的构造，该转子轴向地且在定子周向方向上至少部分搭接定子。因此所述转子尤其作为分离装置的轴和电机的驱动轴起作用。
该分离装置尤其被这样紧固至转子上，使得在考虑到在碟式分离机正常运行时的力和加速度的情况下，该分离装置被稳固固持。
本发明的改进方案提出，分离装置具有多个彼此同轴布置的碟元件。优选所述多个碟元件在轴向方向上被布置得彼此均匀间隔开。特别优选的是，所述多个碟元件分别具有基本上相同的形状。在碟式分离机的一种优选实施形式中，所述多个碟元件彼此一体地设计。通过该设计方案可以实现碟式分离机的在工艺上成熟且成本上有利的实施。
根据本发明的改进方案，所述多个碟元件分别被设计成环形，其中这些碟元件——在横截面上看——分别具有在径向方向上位于内部的第一端部和在径向方向上位于外部的第二端部。优选所述多个碟元件分别在第一端部上不可相对转动地固定在转子上。优选所述多个碟元件与转子同中心地布置。优选所述多个碟元件分别在转子的周向方向上包围转子。优选所述多个碟元件分别形锁合、力锁合和/或材料锁合地紧固在转子上，尤其是长久地和/或刚性地紧固。此外所述多个碟元件优选分别在轴向方向上固定地、尤其是长久地和/或刚性地布置在转子上。通过分离装置的该设计方案能够简单且低成本的实现碟式分离机。
本发明的改进方案提出，所述多个碟元件中的至少一个碟元件的第一端部在转轴的区域中布置成横向于转轴，定子在该区域上轴向延伸。特别优选所述多个碟元件中大多这样布置，使其第一端部分别在定子在其上轴向延伸的转轴区域中相对于转轴横向地布置。以此方式尤其实现了分离装置与定子在关于转轴而言的轴向方向上的尽可能最大的重叠。由此可以实现碟式分离机的——尤其在轴向方向上看——特别紧凑的设计。
根据本发明的改进方案，所述多个碟元件分别具有第一环区，该第一环区从第一端部出发沿径向朝向第二端部的方向延伸。尤其是第一环区的径向靠外的端部区域相对于转轴同中心地走向。优选所述多个碟元件在第一环区中基本被设计为平的且被布置得与转轴垂直。通过该设计能够有利地尤其是由于材料混合物的高加速度而实现碟式分离机的特别有效的分离效果。
本发明的改进方案提出，材料混合物可在第一环区的区域中被输送至所述多个碟元件。特别优选可将材料混合物通过至少一个布置在第一环区的区域中的输入路径输送至所述多个碟元件，所述输入路径尤其在轴向方向上延伸。优选该至少一个输入路径——尤其是关于转轴——蜗形地或螺旋地绕转子的外表面延伸。优选所述至少一个输入路径在第一环区中延伸穿过在所述多个碟元件中或碟元件上的多个轴向缺口和/或开口，其中所述材料混合物在轴向方向上被输送穿过所述多个碟元件和/或输送经过所述多个碟元件，尤其是当分离装置在运行中转动时。
材料混合物从所述至少一个输入路径尤其是被输送至各个碟元件，使得该材料混合物能够在碟元件之间和/或在碟元件上径向向外地被引导。由于离心力原因，该材料混合物从至少一个输入路径出发在径向方向上——根据已知的碟式分离机的工作原理——被加速且被输送穿过多个碟元件之间，此时实现材料从材料混合物中的分离。尤其是在此不需要在转子本身中设有通道、开口或类似物，因而可以特别低成本地实施碟式分离机。
根据本发明的改进方案提出，所述多个碟元件分别具有第二环区，其相应邻接第一环区且一直延伸至第二端部。该第二端部优选与转轴同中心地走向。优选所述多个碟元件在第二环区中被设计为基本上呈锥段形，且与转轴包围出小于90°且大于0°的角。在此可行的是，所述多个碟元件的第二端部分别相对于第一端部指向第一轴向方向或与该第一轴向方向相反的第二轴向方向。优选所述多个碟元件分别在第一环区中和第二环区中被设计为是相互一体的。以此方式能够尤其是借助于合适的改型的或成型的加工工艺低成本地制造所述多个碟元件。特别优选所述多个碟元件在第二环区中分别与转轴包围出最小30°至最大60°、特别优选为45°的角。特别优选所述多个碟元件在第二环区中与转轴分别包围出相同的角度。通过该实施方案可以确保碟式分离机的特别有效的分离效果。
根据本发明的一种改进方案，所述多个碟元件与转子被一体地设计。以此方式一方面能够实现所述多个碟元件与转子的特别稳定的固定。另一方面可以通过所述多个碟元件与转子的一体式设计减小其制造成本。
本发明提出，转子借助于支承轴被可转动地支承，该支承轴至少在轴向方向上穿通定子。优选所述转子与支承轴尤其通过布置在转子上和/或支承轴上的连接部段固定连接，尤其是永久地和/或刚性地连接。特别优选所述转子和支承轴尤其连同连接部段一起被设计为是相互一体的。以此方式能够实现碟式分离机的特别紧凑的结构方式和简单的支承。
本发明的改进方案提出，碟式分离机具有壳体，该壳体与定子固定地、尤其是永久地和/或刚性地连接。通过该实施方案可以有利地把分离装置和电机作为模块实施，其中该模块与构造不同的壳体相组合，并因此能够用于不同应用中，由此能够实现成本协同效益。
附图说明
下面在并非限制本发明的前提下借助附图详述本发明。在此，唯一的附图示出：
图1以纵剖图示出碟式分离机的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于从材料混合物中分离出材料的碟式分离机1。该碟式分离机1优选被设计为用于从吹漏气中分离出油的油分离器。该碟式分离机1具有分离装置3和用于转动驱动该分离装置3的电机5。该分离装置3与电机5不可相对转动地耦合。该电机5被实施为外转子电机并且具有相对于电机5的转轴7而言在径向方向上位于内部的定子9和位于外部的转子11。
转子11在此具有基本上被设计为圆柱形的外表面13。此外该转子11具有内侧面15，该内侧面根据已知电机的功能原理与定子9共同作用。
分离装置3被紧固至转子11上并且从该转子11出发在径向方向上向外延伸。定子9在相对于转轴7而言的轴向方向上看与分离装置3至少部分重叠。
分离装置3具有多个彼此同轴布置的碟元件17，其中出于清晰原因，只有一个碟元件17被标有附图标记。所述多个碟元件17在此基本上被设计成具有相同形状且彼此在轴向上间距相同。
转子11因此用作分离装置3的轴以及电机5的驱动轴。由此得到碟式分离机1在轴向方向上看尤其紧凑的设计。
利用电机5可以使分离装置3围绕转轴7转动，根据已知的碟式分离机的工作原理，由此能够利用所产生的离心力实现从输送至分离装置3的材料混合物中分离出材料。
所述多个碟元件17分别相对于中轴或转轴7被设计成环形，同时所述多个碟元件——在相对于该轴而言的纵剖图中看——分别具有在径向方向上位于内部的第一端部19和在径向方向上位于外部的第二端部21。所述多个碟元件17分别在第一端部19上不可相对转动地布置在转子11上、尤其是在转子的外表面13上。此外优选所述多个碟元件17分别在第一端部19上也就其轴向位置而言固定地布置在转子11上。
所述多个碟元件17中的至少一个碟元件的第一端部19优选在转轴7的区域23中相对于转轴7横向地布置，定子9在该区域上轴向延伸。在附图中示出的实施例中，所述多个碟元件17中的大部分碟元件的第一端部19都在转轴7的定子9在其上轴向延伸的区域23中相对于转轴7横向地布置。由此得到分离装置3与定子9在轴向方向上的尤其大范围的重叠。由此能够尤其是在轴向方向上看实现碟式分离机1的特别紧凑的结构形式。
所述多个碟元件17分别具有第一环区25，该第一环区从第一端部19出发径向地朝着第二端部21延伸。所述多个碟元件17在第一环区25中是基本平的并且与转轴7垂直地布置。
材料混合物在第一环区25的范围中可被输入多个碟元件17。在此处所示实施例中，材料混合物沿基本上横向于第一环区25在轴向方向上延伸的至少一个输入路径27被输入，在此用箭头29示意性地示出材料混合物的优选的流动方向。该至少一个输入路径27在此与转子11的外表面13径向向外间隔开，且尤其是穿过分别设置在多个碟元件17中的缺口。
所述多个碟元件17分别具有第二环区31，其分别邻接第一环区25且延伸至第二端部21。所述多个碟元件17在第二环区31中基本上被设计成锥段形并且与转轴7成一个优选小于90°且大于0°、在此约为45°的角。在此处所示实施例中，所述多个碟元件17在第二环区31中相对于第一环区25分别——从观察者视角看来——向下弯折。在备选的、在此未示出的实施例中，所述多个碟元件17在第二环区31中相对于第一环区25——从观察者视角看来——向上弯折。
优选所述多个碟元件17与转子11一体式设计/一体成形。
所述材料混合物由于离心力尤其从至少一个输入路径27径向向外在所述多个碟元件17之间穿过，同时实现从材料混合物分离出材料。材料混合物的流在此借助于箭头32被示意性示出。
转子11借助于支承轴33可转动地被支承，该支承轴至少部分在轴向方向上穿通定子9。在此，该转子11与支承轴33被一体式设计，其中该转子11通过盘片状的连接部段34与支承轴33一体地连接。在此处所示实施例中，设有支承部35，其具有第一支承位置35‘和第二支承位置35“。因此该支承部35可以有利地实现为支承分离装置3的轴和电机5的驱动轴，这是因为分离装置3的轴和电机5的驱动轴是同一部件，即尤其是转子11。以此方式能够特别低成本地实施碟式分离机1。
在此处所示实施例中，转子11、连接部段34和支承轴33被设计为是相互一体的。在此处未示出的备选实施例中，转子11、尤其是基本上圆柱形的、被外表面13和内侧面15界定的体部和/或连接部段34和/或支承轴33被设计为单独的部件。但此处示出的是这些部件的一体式设计，因为以此方式能够特别低成本地制造碟式分离机1。
此外，该碟式分离机1具有壳体39，该壳体与定子9固定连接。壳体39在此具有上部件41和基础部43。在此处所示实施例中，定子9具有固持部段45，借助于该固持部段使定子9与基础部43固定连接。
用于为电机5供电的连接缆线47可以被引导穿过基础部43。此外该基础部43具有入口49，通过该入口能够沿着用箭头50示意性示出的方向向分离装置3输入材料混合物。
分离装置3在此具有上部的遮盖件51和下部的遮盖件53，其中所述多个碟元件17布置在该上部的遮盖件51和该下部的遮盖件53之间。该上部的遮盖件51——从观察者视角看来——在上方遮盖所述多个碟元件17。该上部的遮盖件51在此与转子11以不可相对转动的方式耦合。所述下部的遮盖件53——从观察者视角看来——在下方遮盖所述多个碟元件17。该下部的遮盖件53优选与转子不可相对转动地耦合。该上部的遮盖件51和该下部的遮盖件53在径向方向上从碟元件的第一端部19至碟元件的第二端部21遮盖所述多个碟元件17。
所述基础部43和所述下部的遮盖件53形成了空腔55，入口49通入到该空腔中并且该空腔与所述至少一个输入路径27流体连接。通过该入口49输入碟式分离机1的材料混合物可以因此从该空腔55经由至少一个输入路径27输送给分离装置3。在运行中，因而在分离装置3、尤其是所述多个碟元件17转动时，材料混合物从至少一个输入路径27在多个碟元件17之间穿过，径向向外移动，在此用箭头32示意性示出材料混合物的运动方向。由此根据已知碟式分离机的工作原理实现从材料混合物分离材料。所分离的材料优选通过壳体39的第一出口57沿箭头59示意性示出的流动方向离开碟式分离机1。被净化掉材料的材料混合物优选通过壳体39的第二出口61沿箭头63、63‘示意性示出的流动方向离开碟式分离机1。
总而言之，通过根据本发明的碟式分离机的实施方案，能够与传统碟式分离机相比大大减小碟式分离机安装所需的结构空间。此外可以通过减少支承位置简化支承部，由此减少其成本。

Claims (9)

1.一种用于从材料混合物中分离材料的碟式分离机(1)，该碟式分离机具有：
-分离装置(3)和用于转动驱动该分离装置(3)的电机(5)，
其中，
-所述分离装置(3)与所述电机(5)以不能相对转动的方式耦合，
-所述电机(5)被实施为外转子电机并且具有相对于电机(5)的转轴(7)而言在径向方向上位于内部的定子(9)和位于外部的转子(11)，
-所述分离装置(3)紧固在转子(11)上并且从该转子(11)出发在径向方向上向外延伸，
-所述定子(9)在相对于转轴(7)而言的轴向方向上看被布置得与分离装置(3)至少部分重叠，
其特征在于，
-所述转子(11)借助于支承轴(33)以能转动的方式被支承，该支承轴至少部分在轴向方向上穿通定子(9)。
2.根据权利要求1所述的碟式分离机(1)，其特征在于，所述分离装置(3)具有彼此同轴布置的多个碟元件(17)。
3.根据权利要求2所述的碟式分离机(1)，其特征在于，所述多个碟元件(17)分别被设计成环形，其中，这些碟元件分别具有在径向方向上位于内部的第一端部(19)和在径向方向上位于外部的第二端部(21)，所述多个碟元件(17)分别在第一端部(19)上以不能相对转动的方式布置在转子(19)上。
4.根据权利要求3所述的碟式分离机(1)，其特征在于，所述多个碟元件(17)中的至少一个碟元件的第一端部(19)在转轴(7)的如下区域(23)中相对于转轴(7)横向地布置，定子(9)在该区域上轴向延伸。
5.根据权利要求3或4所述的碟式分离机(1)，其特征在于，所述多个碟元件(17)分别具有第一环区(25)，该第一环区从第一端部(19)出发沿径向朝向第二端部(21)延伸，其中，所述多个碟元件(17)在第一环区(25)中基本被设计为平的且被布置得与转轴(7)垂直。
6.根据权利要求5所述的碟式分离机(1)，其特征在于，所述材料混合物能够在第一环区(25)的区域中被输入所述多个碟元件(17)。
7.根据权利要求5或6所述的碟式分离机(1)，其特征在于，所述多个碟元件(17)分别具有第二环区(31)，所述第二环区分别邻接第一环区(25)且一直延伸至第二端部(21)，其中，所述多个碟元件(17)在第二环区(31)中被设计为基本上呈锥段形且与转轴(7)成小于90°且大于0°的角。
8.根据权利要求2至7之一所述的碟式分离机(1)，其特征在于，所述多个碟元件(17)与转子(11)被设计为一体。
9.根据上述权利要求之一所述的碟式分离机(1)，其特征在于，碟式分离机具有壳体(39)，该壳体与定子(9)固定连接。
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