CN1561263A

CN1561263A - 离心分离器

Info

Publication number: CN1561263A
Application number: CNA028107233A
Authority: CN
Inventors: 维尔弗里德·马克尔
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2001-05-26
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: AU2002316919B2; EP1392446B1; DK1392446T3; CN1284631C; US6960158B2; ATE281243T1; ES2232762T3; EP1392446A1; WO2002096566A1; JP2004526571A; CA2448257A1; JP4149817B2; DE10125808A1; US20040142808A1; DE50201474D1; NZ529194A; CA2448257C; PT1392446E

Abstract

本发明涉及一种离心分离器，具有：一个离心器机架(40；40’)；一个可旋转的、垂直设置的主轴(10)，该主轴具有设置在其上的滚筒(12)；以及一个电机(90)，其旋转轴线(91)垂直地设置，其中，所述主轴(10)可转动地、且围绕一个铰接点(G；G’)相对于离心器机架(40；40’)在空间上可摆动地支承在一个支承罐(20)里面。根据本发明，电机通过其壳体刚性地固定在离心器机架上，并且电机的旋转轴线在离心分离器的静止状态基本与驱动主轴的纵轴线共线；电机的转子在一个离合点上通过一个弯曲弹性的离合部件与主轴连接，并且主轴在至少两个相互间隔开设置的支承位置上通过滚动轴承支承在支承罐里面；支承罐通过弹性支承部件与离心器机架连接。

Description

离心分离器

本发明涉及一种离心分离器，它具有：一个离心器机架；一个可旋转的、垂直设置的主轴，该主轴具有设置在其上的滚筒；和一个电机，其旋转轴线垂直地设置，其中，所述主轴可转动地、且围绕一个铰接点相对于离心器机架在空间上可摆动地支承在一个支承罐里面。

由DE 31 25 832已知一种这样的离心分离器。在此，摆动的驱动部件的重心与铰接点重合，该铰接点位于唯一的一个轴承处。由主轴和滚筒组成的旋转单元通过滚动轴承支承在一个支承罐里面。该支承罐包括旋转单元摆动地悬挂在离心器机架里面。为此提出缝隙衬套或类似部件，它们允许旋转轴线相对于垂直线具有一个角度偏移。通过这种设计结构数倍地减小主轴的惯性作用。因此可以构成具有非常大重量的滚筒和以不同转速驱动的滚筒。由于主轴较短而得到较大的刚性。但是这种已知的离心器通过一个皮带驱动。皮带是一个磨损部件，它本身需要经常维护。皮带驱动中的滑差导致驱动功率的损耗。一旦由于滑差产生的摩擦热量不再可以从机架传给周围，则使机架快速地加热。因此已知的具有皮带驱动的分离器在许多存在爆炸危险的环境中是不理想的。由皮带驱动所能传递的驱动功率也受到限制。

在DE 37 14 627 A1中公开了一个离心分离器，其中电机直接与主轴连接。离心滚筒、主轴和电机一起构成一个摆动的单元，它通过两个支承位置这样支承在离心器机架上，使得能够围绕一个位于下支承位置处的转动点实现摆动运动。上支承位置通过弹性元件与机架连接并由此在离心器运行期间相对于主轴的偏转变形。因此作用在上支承位置上的力减小。但是这种结构的缺陷是，下支承位置必需同时起到转动铰链的作用并且为此需要适当的滚动轴承特殊结构。由于电机与主轴和滚筒一起摆动，因此限制了电机的尺寸和重量并由此也限制了可供使用的电机驱动功率。

由DE 43 14 440 C1已知另一种离心分离器，其中驱动主轴、滚筒和电机的转子相互间刚性地连接并构成一个旋转系统，它无弹性地支承在一个轴承桥架上。该支承桥架与电机转子一起弹性地与离心器机架连接。该旋转系统在离心器运行期间围绕一铰接点摆动。由于所产生的惯性力和轴承负荷这种已知的结构方式不适合于大驱动功率的重型电机。

因此本发明的目的是，提供一种离心分离器，它可以用于存在爆炸危险的环境，并可以适用于具有大驱动功率的标准电机之情况。

对于上述形式的离心分离器，这个目的由此得到实现，即，

-所述电机通过其壳体刚性地固定在离心器机架上，其中该电机的旋转轴线在所述离心分离器的静止状态基本与驱动主轴的纵轴线共线，

-所述电机的转子在一个离合点上通过一个弯曲弹性的离合部件与所述主轴连接，并且该主轴在至少两个相互间隔开设置的支承位置上通过滚动轴承支承在支承罐里面，和

-所述支承罐通过弹性支承部件与离心器机架连接。

在此有利的是，所述电机与主轴和滚筒的离心运动脱开耦联。位于电机与主轴之间的弯曲弹性的离合部件可以补偿两个轴线之间角度错位，而且也可以补偿一个微小的径向错位，从而对电机轴和电机的转子轴承不产生强烈的弯曲负荷。因此能够成本合理地应用标准电机。通过将电机位置固定地安装在离心器机架上使摆动系统的质量和电机质量减小并能够使用大驱动功率的重型电机。

通过将电机直接耦合在主轴上，在驱动链上不再产生可能导致机架发热的剧烈功率损耗，因此按照本发明的离心器在原理上适合于安装在存在爆炸危险的环境里面。

旋转系统支承在一支承罐里面，而支承罐通过弹性支承部件与机架连接，由此使得只在支承罐与机架之间产生一个角度错位，而明显地减小了各轴承内环与外环之间的角度错位。因此可以使用标准滚动轴承。

在离心器运行中产生的旋转轴线相对于垂直轴线的倾斜起到使一个设置在支承罐与机架之间的弹性支承部件被挤压、而位于对面的一个支承部件被拉伸的作用。由于沿着支承罐凸缘的圆周分布多个支承部件而可以使支承部件的挤压和拉伸连续地跟随旋转系统的离心运动。

如果具有支承罐凸缘的支承罐通过至少三个弹性的支承部件安放在离心器机架上，并且如果具有支承罐凸缘的支承罐通过至少三个弹性的支承部件安放在离心器机架上，而在支承罐凸缘上固定至少三个平行于纵轴线设置的导向销，则是特别有利的，这些导向销分别嵌接在离心器机架的对应开孔里面并且在轴向上可变形地和/或可在开孔里轴向移动地设置。所述导向销在开孔内部的轴向上是可移动的或者至少可以这样多地变形，即，使得在支承罐凸缘与机架之间在纵轴线方向上能够实现相对运动。设置在支承罐凸缘与离心器机架顶面之间的支承部件承受轴向作用力，而支承罐通过导向销附加地在径向上定位。由此能够实现，所述支承罐连续地随着滚筒和主轴的离心运动倾斜并再取向，且在此总是相对于离心器机架保持一个确定的位置。因此铰接点总是基本位于纵向轴线上并且不在径向上偏移。

本发明的其它有利扩展结构由从属权利要求得出。下面借助于附图详细描述本发明。附图具体表示：

图1以简化截面图表示本发明的离心分离器的的第一实施方式；

图2同样以截面图表示本发明的离心分离器的第二实施方式；和

图3a，3b以截面图表示对于图2的实施方式在不同的角度位置时的支承罐。

在图1中以完整的截面图示出一个离心分离器100。在可以旋紧在底板2上的离心机机架40的底面上固定一个电机90。在该机架40的顶面里面装进一个支承罐20，它通过弹性支承部件50并通过导向销30固定。在所述支承罐20里面可转动地支承一个垂直设置的主轴10，一个滚筒12可以装在该主轴上。

所述主轴10通过一个弯曲弹性的离合部件70与所述电机90连接。为了传递扭矩作为离合部件可以配有一个刻成槽的离合器套和一个棱键。所述主轴10的纵轴线11与旋转轴线91在离心分离器10的静止状态处于共线。

所述支承罐20尤其具有一个支承罐凸缘21、一个上支承位置22和一个下支承位置24。所述主轴10通过滚动轴承可转动地支承在支承位置22，24上。

在所述机架40的顶面与支承罐凸缘21的底面之间设置多个分布在圆周上的支承部件50。此外具有至少两个导向销30，它配合在离心器机架40的对应开孔里面。所述导向销30在轴向上弹性地和/或在轴向上可移动地设置并且相对于径向负荷尽可能没有弹性。

在离合点K，上所述主轴10通过弯曲弹性的离合部件70与电机90连接，因此在旋转轴线91与主轴10的纵轴线之间能够实现一个角度错位，该角度错位源于由主轴10和滚筒12组成的旋转系统的离心运动。在此旋转系统围绕铰接点G摆动；主轴轴线11与旋转轴线91相交于铰接点G。所述离合点K对于主轴轴线11的一个倾斜位置略微径向向外偏转，由此使电机90的轴也获得一个倾斜位置。离合点K尽可能近地靠近铰接点G，以使主轴轴线11与旋转轴线91之间的要被补偿的角度错位尽可能地小并由此使电机90中的轴承的负荷保持较小。

此外可以这样设计所述离合器70，即，可以补偿轴线11与91之间的微小的径向错位。附加地，还可以实现一个旋转承载结构，以便缓冲系统运行中的转矩峰值。

离合点K与铰接点G的距离为0.1倍至0.25倍的铰接点G与由滚筒12和主轴10组成的旋转系统的重心S的距离，这已经被证实是特别有利的。对于这种几何尺寸，刚性螺栓连接在机架40上的电机90的轴承负荷是微小的并且不会使电机90的使用寿命有明显的缩短。

在图2所示的离心分离器100’的另一实施形式中，所述导向销30’支承点相对于离合部件70这样深地设置在机架40’上，即，铰接点G与离合点K重合。由此使主轴轴线11在运行中的倾斜位置完全可以在离合部件70内部得到补偿。离合点在离心分离器运行期间也保持在电机90的纵轴线91上，使得电机90的旋转轴线91不再偏转并且在整体上几乎不承受旋转系统的离心运动。

图3a和3b示出在图2所示的离心分离器100’的实施形式中支承体20相对于机架40’在不同位置的上的取向，其中铰接点G’与离合点K重合。

所述主轴10通过滚动轴承尤其是径向止推滚珠轴承和滚柱轴承支承在支承罐20内部的支承位置22，24上。在支承罐凸缘21的底面上固定导向销30’。这些导向销具有一个圆锥段32’和一个圆柱段34’，该圆柱段装配在一个衬套35’里面。该衬套35’最好包括一个弹性体层，它被一个金属的内壳和一个金属的外壳所包围。通过衬套35’将导向销30’装配在机架40’的一个开孔44’里面。所述导向销30’通过衬套35’径向刚性地支承在机架40’里面，而在轴向上对于支承罐20的倾斜位置导向销30’能够在开孔44’内部实现一个略微的轴向移动。

此外，在机架40’与支承罐凸缘21之间具有多个支承部件50，它们最好由弹性体材料制成。旋转系统的重力从主轴10通过与主轴刚性连接的支承罐20传递到支承部件50并传导到机架40’上。

在图3a所示的初始位置主轴10的纵轴线11垂直地取向而支承部件50均匀地轴向承载。一个对称平面36’基本在通过支承衬套35’中心点的一半高度上延伸。铰接点G’或离合点K位于对称平面36’与纵轴线91或11的交点上。

在图3b中，由于由滚筒、主轴10组成的旋转系统的离心运动和离心力和系统的不平衡使纵轴线11产生一个围绕角度α的倾斜位置，并且使支承罐20以这个角度围绕铰接点G旋转。支承罐凸缘21与机架40’之间的支承部件50在一侧被挤压而在另一侧被拉伸。通过储存在变形的、弹性的支承部件50里的弹性能产生复位转矩，它与离心转矩一起影响到旋转系统的取向。

在图3b中设置在左侧的导向销随着支承罐20的倾斜位置轴向向下移动，而右侧的导向销抬起。所述导向销30’的轴向行程是短的，这是因为所述导向销以与铰接点G’微小的径向间距设置，并且尤其是通过衬套35’的弹性结构实现。通过导向销30’实现支承罐20在径向上的刚性支承，使铰接点G’相对于机架40’的位置尽可能恒定，而另一方面支承罐20相对于由旋转系统所强加的主轴10的倾斜位置是柔性的。

因为在图2，3a和3b所示的离心分离器100’实施形式中铰接点G’和离合点K是重合的，所以围绕角度α的错位完全在离合部件70里面被补偿，从而，旋转轴线91不变化地保持在其位置上。

Claims

1.离心分离器(100；100’)，具有：一个离心器机架(40；40’)；一个可旋转的、垂直设置的主轴(10)，该主轴具有一设置在其上的滚筒(12)；以及一个电机(90)，其旋转轴线(91)垂直地设置，其中，所述主轴(10)可转动地、且围绕一个铰接点(G；G’)相对于离心器机架(40；40’)在空间上可摆动地支承在一个支承罐(20)里面，

其特征在于，

-所述电机(90)通过其壳体刚性地固定在离心器机架(40；40’)上，并且该电机(90)的旋转轴线(91)在所述离心分离器(100；100’)的静止状态基本与驱动主轴(10)的纵轴线(11)共线，

-所述电机(90)的转子在一个离合点(K)上通过一个弯曲弹性的离合部件(70)与所述主轴(10)连接，并且该主轴(10)在至少两个相互间隔开设置的支承位置(22，24)上通过滚动轴承支承在支承罐(20)里面，以及

-所述支承罐(20)通过弹性支承部件(50)与离心器机架(40；40’)连接。

2.如权利要求1所述的离心分离器(100；100’)，其特征在于，所述铰接点(G；G’)位于下支承位置(24)的对称平面区域中。

3.如权利要求1或2所述的离心分离器(100)，其特征在于，所述离合点(K)与铰接点(G)之距离为铰接点(G)与由滚筒(12)及主轴(10)组成的旋转系统的重心(S)之距离的0.1倍至0.25倍。

4.如权利要求1或2所述的离心分离器(100’)，其特征在于，所述离合点(K)基本上与铰接点(G’)重合。

5.如权利要求1至4中任一项所述的离心分离器(100；100’)，其特征在于，所述支承罐(20)以一个支承罐凸缘(21)经由至少三个弹性的支承部件(50)安放在离心器机架(40；40’)上，并且，有至少三个平行于纵轴线(11)设置的导向销(30；30’)固定在所述支承罐凸缘(21)上，所述导向销分别嵌接在机架(40；40’)里的一个对应的开孔(44’)里面并且它们沿轴向可变形地和/或在开孔(44’)中可轴向移动地设置。

6.如权利要求5所述的离心分离器，其特征在于，所述导向销(30；30’)分别通过一衬套(35’)装入到开孔(44’)里面。