一種沉降式離心機的製作方法

2023-05-20 04:22:51

專利名稱：一種沉降式離心機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於從液體混合物中分離出固體的離心分離機，混合物中有這類顆粒懸浮在液體中，液體的密度小於顆粒的密度。本發明特別涉及一種所謂沉降式離心機，該沉降式離心機包括一個可以繞一根中心軸線以第一速度轉動的轉子、一個布置在該轉子中並且可以繞所述中心軸線以不同於所述第一速度的第二速度轉動的螺旋輸送器和一適用於使該轉子以所述第一速度轉動且使該螺旋輸送器以所述第二速度轉動的驅動裝置。
背景技術：
這種沉降式離心機被用於很多不同的應用場合，特別用在待處理的混合物中的固體含量相對較大的場合。沉降式離心機還被用於待分離的顆粒的尺寸變化大和/或混合物中的顆粒的含量變化大的應用場合。另外，在待處理的液體體積相對較大的場合也通常採用沉降式離心機，這就意味著沉降式離心機一般要相對地大，這樣，儘管所提供的混合物在單位時間內的流量大，也可以給出一個令人滿意的結果。
無論在單位時間內提供的混合物量有多少，理想的是對於每臺離心分離機，無論其為何類型，都會提供令人滿意的分離結果，而無論提供的液體混合物中的固體含量相對較大還是較小。這樣，理想的是，其尺寸適應於一定待處理液體通過流量這樣的離心分離機也可用於不同的連接，即可用於固體含量相對較大的連接也可用於固體含量相對較小的連接。如果對一種或另一種連接要對離心分離機進行修改，以便得到一個令人滿意的分離效果，其結構應該使這種修改能以便宜和簡單的方式進行。
這是已知技術沉降式離心機的一個問題，即它們具有的結構不能以簡單和便宜的方式進行修改，這樣，它們就不是有效的，即不是對於不同的連接都能給出令人滿意的分離結果。
在此問題上的結論是，在待處理的混合物具有相對較小的單位時間內的流量，同時有相對小但卻不是無足輕重的固體含量時，是採用其它類型的離心分離機而不是沉降式離心機。那麼，這某些情況下，可以採用所謂的噴嘴分離器，但是如果混合物中顆粒含量或顆粒尺寸變化大，噴嘴分離器就不合適。對於這種分離條件，需要採用離心分離機，這種離心分離機適應於間歇地排出分離的顆粒。然而，這又產生了其它的問題，因為這種類型的離心分離機在操作過程中只有很有限的能力來排出分離的固體。這樣或者需要在離心分離機的操作過程中以很高的頻率進行排淤渣操作，從而難以取得進行有效的分離，或者需要減少在單位時間內提供給離心分離機的混合物的數量，這樣就使得離心分離機的分離能力變得特別小。在這兩種情況下，通常需要加大離心分離機的尺寸以便得到一個可接受的分離效率，即一個令人滿意的分離結果，或得到一個可接受的分離能力。
在其它的連接中，當待處理的液體單位時間的流量較大和固體含量相對較小時採用沉降式離心機，因為從成本的角度來看，採用各種不同的離心分離機都是不可能的。然而，在這種情況下需要加大沉降式離心機的尺寸，這樣它們能夠給出理想的分離結果。因此，不可能以最佳的方式設計一個沉降式離心機來處理固體含量相對較小的混合物。

發明內容
本發明的主要目的是提供一種沉降式離心機的設計或結構，這是相對較簡單和較便宜的那種沉降式離心機，它適應於在待處理的混合物中固體含量大的連接以及固體含量小的連接的操作，這樣可以達到理想的分離結果。
本發明的另一個目的是此處的設計將使得以低成本生產沉降式離心機成為可能。
根據本發明，以上所確定的目的可以通過最初確定類型的離心分離機的設計而達到，其特徵由以下組合而成僅在轉子的一端通過一個轉子軸可轉動地支承轉子，其布置成使得轉子的中心軸線基本垂直地延伸。
轉子有一個用於所述混合物的進口，其形式至少為一個進口通道，該通道在其所述一端伸入轉子，一個分離後的液體的出口，其形式至少為一個出口通道，該通道在其所述一端伸出轉子，以及一個分離後的固體的淤渣出口，該淤渣出口位於轉子的相對的另一端。
轉子包括圓錐部分，所述淤渣出口位於該圓錐部分的頂點處；形成螺旋輸送器以便通過轉子的所述圓錐部分向淤渣出口輸送分離後的固體；和該螺旋輸送器有一個或連接一個輸送器軸，該軸軸向延伸通過轉子軸，並且與所述驅動裝置連接。
由於根據本發明的上述組合，所述淤渣出口可以位於距轉子中心軸線任何理想距離的位置以及與該中心軸線重合。
本發明的第一個優點在於可以根據單位時間內通過淤渣出口排出的固體數量來決定沉降式離心機的尺寸。這意味著根據本發明的、用於處理單位時間內一定流量的待處理混合物的沉降式離心機，可以具有理想的分離能力，而不需要加大其尺寸，無論混合物的固體含量是多少。
本發明的第二個優點在於轉子的淤渣出口可以通過簡單的裝置移向或移開轉子中心軸線，以便使沉降式離心機適應不同的需要或在某一具體分離條件下根據檢測確定淤渣出口的最恰當位置。
本發明的第三優點在於適應於相對較小的沉降式離心機，即用於處理單位時間內的流量相對較小的液體混合物的沉降式離心機。在這種小的沉降式離心機中，淤渣出口可能在圓錐轉子部分的頂點處形成一個很小的開口，即在轉子中心軸線的其最內部分處，從而使轉子的環繞壁有可能存在的最小直徑。因此，本發明可以用於傳統的沉降式離心機沒有應用過的流量範圍。
可以很便宜地生產根據本發明設計的小型沉降式離心機，因為它的很多部件都可以用如塑料或輕金屬來製造。其結論是有時採用幾個根據本發明的相對較小具有理想分離效果的沉降式離心機而不是採一個或少數幾個大型的傳統沉降式離心機更為適當，這些大型的傳統沉降式離心機儘管尺寸大但仍然不能給出理想的分離結果，或者因為將其尺寸加大在生產起來特別昂貴。
最好，轉子的所述圓錐部分為空心的截頭圓錐形狀，其窄端形成一個朝著軸向的中心開口，轉子的淤渣出口就由該開口形成。要改變淤渣出口的徑向位置，或者可以將空的空心截頭圓錐整個地換掉，或可以將一個件加到空心圓錐的窄端或從該窄端處去掉。如果需要，要讓淤渣出口相對遠離轉子中心軸線，只要將螺旋輸送器做成使其通過中心開口延伸出去。另外，即使螺旋輸送器的端部也可以由不同長度的螺旋件更換。
由於轉子僅在其上端被可轉動地支承，即轉子的支承裝置在轉子的下端的區域內不會在某一個平面上有軸承，如果需要，該轉子可以設有一個不同的圓錐部分和一個與該圓錐部分相適應的不同的螺旋輸送器，該圓錐部分比原來的圓錐部分更長或更短。例如，如果在某個管路中，當通過螺旋輸送器在轉子的圓錐部分中將淤渣輸送至淤渣出口時，將要分離出來的淤渣的稠度需要轉子相對於轉子的轉動軸線更多或更少地傾斜，這時，這樣做是理想的。
如前所述，根據本發明的設計是這種類型的設計，即轉子的淤渣出口可以很靠近轉子的轉動軸線。這意味著在操作過程中形成在轉子中的液體自由表面可以保持相對地靠近轉子的轉動軸線，而這又反過來使得插入一個改善分離效果的分離盤成為可能，例如，可以將圓錐分離盤配置在轉子中，這些分離盤有較小的徑向尺寸。
本發明提供了將淤渣出口配置得離轉動軸線很近的可能性，這種可能性還可以以這樣的方式加以利用，即沿著轉子的圓錐部分的無水部分，為分離出來的淤渣提供一個超長的輸送路線。在某些分離條件下，為了使淤渣儘可能地幹，這種做法可能是需要的。
在本發明的一個優選實施例中，轉子軸和輸送器軸通過一個齒輪裝置連接在一起，該齒輪裝置包括三個相互配合的齒輪部件，其中第一齒輪部件與轉子軸相連，第二齒輪部件與輸送器軸相連，三個齒輪部件可以繞著轉子中心軸線的延長線相互相對轉動，而所述進口通道從該齒輪裝置的中心通過。
齒輪裝置可以是一種行星齒輪裝置，但最好是由所謂的HarmonicDrive齒輪裝置(HD齒輪裝置)組成，該裝置包括一個剛性圓柱齒輪部件、一個柔性齒輪部件以及一個波動發生器，剛性圓柱齒輪部件繞其中心軸線轉動，在該齒輪上圍繞著該中心軸線分布有第一數量的牙或齒，柔性齒輪部件繞著相同的中心軸線延伸並且具有不同數量的牙或齒，這些牙或齒圍繞著該中心軸線分布並且逐漸地與圓柱齒輪的牙或齒嚙合或脫離嚙合，而波動發生器使柔性齒輪逐漸發生變形，從而實現齒輪部件之間的所述齒嚙合。由於採用HD齒輪裝置，儘管前述的進口通道從其中穿過，也能得到一個非常緊湊的齒輪裝置。一種HD齒輪裝置先前以被建議用於一種沉降式離心機中(見US-A-3,419,211和US-A-3,482,770)。然而，在那種管路中，沉降式離心機中沒有待處理的混合物的進口通道從HD齒輪裝置的中心穿過。
如果螺旋輸送器和轉子在淤渣出口處都不設任何特殊的軸承裝置，根據本發明的設計的優點可以被利用到最大的程度。可以通過輸送器軸將螺旋輸送器軸頸支承於轉子軸中兩個軸向隔開的位置上，而輸送器軸通過轉子軸。還可以讓螺旋輸送器的螺旋葉片緊靠在轉子的內側，例如緊靠在轉子的圓錐部分。如果螺旋輸送器和/或轉子是由塑料製成的，這種靠緊也許可以起到對螺旋輸送器的軸頸支承的作用，至少隨著轉子和螺旋輸送器開始轉動時情況是這種樣。在正常操作過程中，當螺旋輸送器相對於轉子輸送淤渣而使螺旋輸送器受到軸向負載時，可以允許在轉子和螺旋輸送器之間產生一定的徑向小的自由遊動。
還可以採用從US-A-4,828,541中所見的方法，根據該方法，相對於轉子僅在其一端設置螺旋輸送器的軸頸支承，而其餘部分以這樣的方式形成，使其在操作過程中可以浮動於轉子中的液體中。如先前所述，如果螺旋輸送器是由塑料製成的，那麼其結果是在很多條件下，在操作過程中螺旋輸送器浮動於轉子中的液體中。
先前已有建議將沉降式離心機垂直配置，如US-A-2,862,658和US-A-5,364,335都作了這樣的建議。然而，在這些專利中公開的每一個沉降式離心機都不具有不同設計特點的整體組合，而這些整體組合構成了本發明。這樣，在根據US-A-2,862,658的沉降式離心機中，在圓錐轉子部分上的轉子淤渣出口開口被兩個靜止的管子所佔據；一個是轉子中待處理混合物的進口管，而另一個是分離出的液體部分的出口管。這兩根管子可以做成轉子和螺旋輸送器的形式使得淤渣出口非常靠近轉子的中心軸就沒有可能性了。同樣，在根據US-A-5,364,335的沉降式離心機中，不可能將淤渣出口定位於非常靠近轉子中心軸之處，因為在這種條件下，轉子和螺旋輸送器是通過一個處於轉子的圓錐部分的頂點處的齒輪箱而相互連接的。因此，這些已知的具有垂直轉軸的沉降式離心機，沒有一個具有滿足前述本發明主要目的的設計。
在本發明的範圍內，還可以利用由US-A-3,795,361和US-A-3,94,792所描述的方法。根據該方法，螺旋輸送器設有一個法蘭或一個分隔板，該法蘭或分隔板將轉子的內部分成兩個腔室；一個分離腔室與液體出口最接近，而一個出淤渣腔室與淤渣出口最接近。所述分隔板與轉子的周壁最接近，與轉子的周壁之間留有一個窄縫，該窄縫將分離腔室與出淤渣腔室連接起來。通過適當地分別設置螺旋輸送器和轉子之間的相對轉動速度，在離心分離機的操作過程中，分離出來的淤渣可以通過該窄縫來輸送，其輸送速度使得該窄縫被淤渣長期封閉。因此，淤渣防止了未分離的液體自由地從分離腔室流到出淤渣腔室。
如果需要，分離腔室中的自由液體表面在徑向上可以處於一個非常靠近淤渣出口的地方，甚至在徑向上可以處於淤渣出口以內的地方。因此分離腔室中徑向最外部分的分離後的淤渣受到分離腔室中液體更大的液壓，這種液體壓力可以壓縮淤渣。同時，從分離腔室中的液體可以獲得液壓力，這種液壓力有助於形成通過前述的窄縫從分離腔室到出淤渣腔室的排淤渣通道。
在沉降式離心機的操作過程中，依賴於進入出淤渣腔室的淤渣的稠度，該淤渣腔室中將含有大量或少量的淤渣。如果淤渣相對較幹，螺旋輸送器可以將其逐漸向前推動並通過淤渣出口將其排出。如果淤渣相對較溼或比所含液體比固體更多，整個出淤渣腔室可能會充滿淤渣。如果是這樣，螺旋輸送器可以輸送最靠近轉子周壁的淤渣的相對固態的部分，而淤渣的液體或半液體部分將通過淤渣出口排出。
事實上的結論是採用上述種類的分隔板可以獲得進一步的優點，即分離腔室內的自由液體表面可以保持在淤渣出口的徑向內側。也就是說，這就可能將分離盤，例如一組圓錐分離盤，配置到離心轉子很靠中心之處。從而這種分離盤可以做得相對較小從而生產起來不貴。這種分離盤可以安裝成或與轉子一起轉動或與螺旋輸送器一起轉動。
分離盤，例如圓錐分離盤，當待處理的混合物含有少量的並且難於分離的顆粒時是特別理想的。在處理這種混合物時，通常很難獲得具有大量乾物質含量的分離後的淤渣。上述類型的隔離板以及一套分離盤的使用，如使用圓錐分離盤，可能會得到一個組合的效果，以便在這種分離條件下達到理想的分離結果。
所述類型的分隔板可以以不同的方式形成和配置。例如，它可以成為一個平面環形盤，該環形盤與螺旋輸送器連接並與其同軸配置。它可以放置在轉子的圓錐部分，或者，如果轉子還有圓筒部分，最好是放置在圓錐部分與圓筒部分的連接區域。
另外，該分隔板可以基本上沿一個軸向平面延伸，螺旋輸送器的轉動軸線也在該平面中延伸，該分隔板跨越螺旋輸送器的一個螺旋葉片的兩個相鄰部分之間的間隙。在這種情況下，螺旋葉片的一部分本身形成了分隔板的一部分，該分隔板將轉子的分離腔室與出淤渣腔室分開。


下面將參考附圖對本發明進行更詳細的描述，其中圖1顯示了根據本發明的第一實施例的離心分離機，它包括一個轉子、一個在轉子中的螺旋輸送器和用來驅動轉子和螺旋輸送器轉動的驅動裝置的一部分；圖2顯示放大的圖1所示的離心分離機的轉子和螺旋輸送器；圖3顯示放大的圖1所示的驅動裝置的部分；圖4顯示了根據本發明的第二實施例所設計的離心分離機，該視圖與圖1類似；和圖5顯示放大的圖4中所示的離心分離機的轉子和螺旋輸送器；圖6顯示了根據圖5的離心分離機的變型。
具體實施例方式
圖1-3顯示了本發明的第一實施例。離心分離機包括一個轉子1、一個螺旋輸送器2，和一個驅動裝置，該轉子以一定的速度繞一根垂直轉動軸線R轉動，該螺旋輸送器配置在轉子1中並且繞相同的轉動軸線R轉動，然而其轉動速度不同於轉子1的轉動速度，該驅動裝置使轉子1和螺旋輸送器2各自以其速度轉動。該驅動裝置包括一個或多個馬達(沒有顯示)和一個齒輪裝置3，該齒輪裝置連接著馬達或將馬達與轉子1和螺旋輸送器2連接起來。
轉子1有一個部分為圓柱形的轉子上部分4和圓錐形的轉子下部分6，該轉子上部分4部分包括一個空心轉子軸5或與該空心轉子軸5相連。轉子部分4和6通過螺栓7可拆開地相互連接在一起。當然也可採用其它的連接方式。
依上所述，還有一個空心軸8通過轉子軸5的內部伸入轉子1中。軸8在轉子中支承一個環形本體9，該本體封閉一個空間10。空間10最好完全封閉並且由一種密度相對低的材料、例如多孔塑料或類似的材料來填充，以便當本體9的周壁上有一個開孔時，該空間不會被液體所充滿。本體9在其外側有軸向延伸的花鍵，該花鍵與面對著轉動軸線R的螺旋輸送器2的表面上相應的花鍵相嚙合。這樣，空心軸8通過本體9驅動地與螺旋輸送器2相連接，以下將稱該空心軸8為輸送器軸。
在圖中輸送器軸8和本體9成為一個整體，當然這一點不是必須的。最好本體9由一些塑料材料製成，而且螺旋輸送器2也由塑料製成。在將螺旋輸送器2與本體9安裝到一起時，前者相對於後者軸向向上移動，直到在螺旋輸送器的上端的快速鎖定裝置(沒有顯示)自動地將螺旋輸送器相對於本體9固定為止。這種快速鎖定裝置不是必須的，但它可以方便轉子的安裝。
轉子1由一個可更換的塑料襯墊11墊在其內部，該塑料襯墊11可以成為一個整體或由不同的部分組成，例如由用於轉子上部4的一個圓筒形的部分和一個用於轉子下部分6的下部組成。襯墊11的內側有內部隔開的肋或槽，這些肋或槽繞著轉動軸線R分布，並且既在軸向上延伸，也以某些要求的螺距相對於轉動軸線R螺旋地延伸。由於襯墊11是可更換的，所以用於各相關的分離條件的轉子可以設有一個襯墊，其中所述肋和槽都形成最佳形狀，即分別有一個所需要的寬度、高度和深度。
轉子1在其上端有一個或多個液體的出口12，並且在其下端有一個朝著軸向的中心淤渣出口13。在液體出口12處靠下一點的地方，轉子1有一個徑向向內的環形法蘭14，這樣就形成一個溢流出口，使轉子中的液體流向並且流出出口12。法蘭14適合於在轉子1內的徑向位置15處保持一個自由液體表面。
在轉子中流向出口12的液體必須流過由在徑向上處於本體9之外的螺旋輸送器2的螺旋葉片之間形成的螺旋路徑。然而，如果需要，所述螺旋葉片上可以設有通孔以便於液體的軸向流動。在其軸向向上的表面，本體9有徑向延伸的翼，在這些翼之間液體在流向出口12的途中可以流向轉動軸線R。
轉子1的上端由一個裝置16所包圍，以便捕獲通過出口12離開轉子的液體，而轉子的下端由裝置17所包圍，以便捕獲通過出口13離開的淤渣。
正如圖1所見，螺旋輸送器包括一個中心芯18、一個套筒形部分19、多個翼20和螺旋器葉片21，該芯軸向通過整個轉子下部分6，並且有些伸出到淤渣出口13之外；該套筒形部分圍繞著並且可拆開地連接著環形本體9，多個翼繞轉動軸線R分布並且將芯18連接到套筒形部分19上，螺旋葉片沿著轉子的整個內部從其上端到其下端螺旋地延伸，並且依次連接套筒形部分19、翼20和芯18。
螺旋輸送器可以採用一塊塑料材料、也可能是纖維增強的這種材料來製造。芯18可以是空的，如果需要，該空腔一就象本體9中的空間10那樣一也可以由一些密度相對小的材料如多孔塑料材料或類似的材料來充滿。
在轉子中有一個待處理混合物液體的進口管道22延伸通過輸送器軸8。該進口管道22在輸送器軸8中處於環形本體9再稍為靠上一點的地方形成開口。在該進口管道22之下，輸送器軸8和環形本體9形成了一個通道23，該通道23構成了延伸通過出口管道22的進口通道的延續部分。通道23通過翼20之間的通道24與環形本體9下面的轉子1的內部連通。
轉子1通過轉子軸5分別由兩個軸向分開的軸承25和26所支承。這些軸承又由套筒27所支承，套筒27與板28固定地連在一起。板28通過彈性元件29由框架30支承。轉子軸5支承皮帶輪31，驅動皮帶32圍繞著該皮帶輪。
圖3詳細顯示了該齒輪裝置3以及它如何與轉子1及螺旋輸送器2相配合的情況。齒輪裝置3由一個在US 3,419,211中所示的那種所謂Harmonic Drive齒輪裝置(HD齒輪裝置)和一個剛性圓柱第一齒輪33所構成，該齒輪與皮帶輪31固定地相連，因而還固定地與轉子軸5相連。圓柱齒輪33有內牙或齒，這些牙或齒都形成於環34的內側，而該環構成了齒輪部件33的一部分。一第二齒輪部件35被設置在第一齒輪33的徑向內側，並且包括一個薄的柔性套筒。齒輪部件35通過一個支承部件36被輸送器軸8支承，並且在柔性套筒的外側有牙或齒，這些牙或齒與環繞的第一齒輪部件33的環34上的所述內側牙或齒相對。在無負載的狀態下，帶齒的柔性套筒是圓柱形的，並且它的節圓直徑小於帶齒環34的節圓直徑。這樣，柔性套筒所具有的齒的數量小於環34的齒的數量。該齒輪裝置還包括以所謂的波動發生器37的形式出現的第三齒輪部件，該部件圍繞著轉動軸線R並且支承一個皮帶輪38。皮帶39圍繞著皮帶輪38。波動發生器37以及皮帶輪39由支承部件36的中心部分相隔一定遊隙地包圍，這樣，它們可以相對轉動。
波動發生器37有橢圓形狀的環繞部分，該部分設有兩個徑向上各在轉動軸線R的一側設置的端部或隆起40，所述隆起的尺寸這樣設置，使軟套筒35，也就是說，使所述第二齒輪部件發生局部變形，這樣套筒35的外齒保持與外圍剛性的第一齒輪部件33即環34的內齒進行局部嚙合。齒輪33和35的其它部分在徑向上在其相應的齒所在的區域相互分開，從而不比隆起區域40處更多地相互嚙合。
在圖3中，在波發生器37的各隆起40與柔性套筒35之間顯示了球41。這些球41是包括在球軸承中的數個球中的兩個，這些球軸承圍繞著波動發生器，從而也是橢圓形的。當相對於柔性套筒35轉動波動發生器37時，或相對于波動發生器37轉動柔性套筒35時，隆起40將通過球軸承中的球，連續地壓迫套筒35的外齒與剛性圓柱齒輪部件33的內齒相嚙合，由於事實上柔性套筒35上的外齒數量小於環繞的剛性環34上的內齒數量，套筒35-當波發生器37相對於環34以一定的方向繞轉動軸線R轉動時-將相對於環34在相反的方向上繞轉動軸線R轉動。換句話說，如果轉子2通過驅動皮帶輪32的帶動而繞轉動軸線R轉動，螺旋輸送器2通過環34與套筒35之間的齒輪嚙合而被該轉動所帶動的話，一個相對運動即在轉子1與螺旋輸送器2之間的轉速差就可以實現，其是通過皮帶39來使波動發生37繞轉動軸線R轉動，其轉動的速度不同于波動發生器被轉子帶動的速度。
從圖3中可見，波動發生器37通過軸承42軸頸支承在第一齒輪部件33中，並且通過軸承43軸頸支承在第二齒輪部件35的支承部件36中。另一個軸承44被安排在剛提及的支承部件36與第一齒輪部件33之間。最後，從圖1中可見，另一個軸承45被安排在輸送器軸8與圍繞的轉子軸5之間。軸承44和45(見圖1)構成了兩個軸承，通過該兩個軸承使螺旋輸送器2軸頸支承於轉子1中。
齒輪裝置3由一個頂蓋46所包圍，該頂蓋有皮帶32和39的開口。在頂蓋46的上部，由分隔板47所確定的腔室48設有一個通過頂蓋46的排液孔49。通過鎖定環50，進口管道2 2被固定在頂蓋46上。進口管道22就像輸送器軸8那樣延伸，中心穿過所有的三個齒輪部件33、35和37。
圖1到3的離心分離機以下述的方式進行作業。
通過皮帶32和39，使皮帶輪31和38以相同的轉動方向但以不同的角速度繞轉動軸線R轉動。因此，轉子1和螺旋輸送器2以有所不同的速度保持轉動。
一種液體與懸浮於其中的具有比該液體更大密度的顆粒所組成的混合物，由進口管道22從上部提供給轉子。該混合物流過通道23和通道24而進入轉子，在轉子中被帶著轉動。過了一段時間之後，在轉子的位置15處形成了一個自由液體表面，其位置由處於轉子的上端的溢流出口14來確定。當液體沿環形本體9螺旋地流動並且流出液體出口12時，分離的固體沉澱在轉子的周壁的內側。通過螺旋輸送器，這種顆粒被以淤渣的形式沿著該周壁向下輸送並且被排出轉子淤渣出口13。
在淤渣出口13以上的一個距離內，固體將離開存在於轉子中的液體，在幹的轉子的周壁部分被進一步向著淤渣出口13輸送。沿著該路徑固體將在不與轉子中的液體接觸的條件下被輸送，該路徑可以通過變換圓錐形的轉子下部分6來選擇。同樣的螺旋輸送器可以用於多種不同的轉子部分6。除了變換整個轉子下部分6之外，還可以在轉子部分6的頂點處採用一個具有所需尺寸的不同的圓錐(同樣見圖4和5)。圖4和5顯示了一個本發明的第二實施例，該實施例不同於第一實施例之處僅在於一些轉子1的部件。在兩個實施例中共同的部件已經給了相同的參考標記。在兩個實施例中齒輪裝置3類似。
在根據圖4和圖5的實施例中，轉子1包括一疊截頭圓錐的分離盤51。這些分離盤共軸地安裝在轉子圓柱形上部4的中心之處。圓錐分離盤的底朝上，它們保持軸向上處於圓錐上支承板52和一個空心支承本體53之間。一個在支承本體53中的空間54可以充滿小密度的材料，就像圖1中的實施例中的本體9所對應的空間10那樣。支承本體53通過一個圓錐形的分隔板55被一個中心套筒56所支承，該分隔板延伸通過並且可拆開地與圍繞套筒57相連，該套筒與圓錐形上支承板52形成一個整體。
通過螺釘58將支承板52與圓錐板59連接，而該圓錐板是由空心軸8來支承的。因此，軸8還支承著分離盤51和支承本體53。除此之外，軸8還支承著螺旋輸送器2，該螺旋輸送器可拆開地與支承本體53以及支承板52相連。在任何情況下，軸8都與螺旋輸送器2連接，其連接方式使得在它們之間可以進行轉動的傳遞。
在螺旋輸送器2的上部，靠近轉子周壁的附近，帶有圍繞成疊的分離盤51分布的開口60，這樣轉子的上部的液體可以在分離盤之間向內朝著轉動軸線R流動。分離盤51限定了在相鄰分離盤之間具有小的徑向距離的分離空間。
在成疊的分離盤51和圓錐分隔板55之間，形成了一個中央空間61，該中央空間通過支承板52上的通孔62與出口腔室63連通，該出口腔室形成於支承板52和圓錐板59之間。
在出口腔室63中配置有一個靜止的漸縮圓盤64形式的出口部件，該部件部分地由進口管道22支承、部分地由另一個圍繞進口管道22的管道65支承。漸縮圓盤64形成了幾個出口通道66，該通道通向中央環狀通道67，而該中央環狀通道-處於頂蓋46之上-與一個出口管68連通(見圖4)。
進口管道22向下延伸，通過出口腔室63，並且在圓錐分隔板55中通向進口通道23。
在本發明的該實施例中，在操作中形成於轉子中的自由液體表面的位置15是由圓錐支承板52上的孔62的外邊緣的徑向位置所確定的。這些邊緣將為從中央空間61流到出口腔室63的液體形成一個溢流出口。其先決條件是出口部件或漸縮圓盤64有足夠的能力排出所有流入出口腔室63的液體。出口腔室63中的液體表面可能將被保持在孔62徑向外側的位置上。
然而，如果需要，通過出口68溢流出的液體可以被或多或少地節流，這意味著可以使出口腔室63中的自由液體表面保持在一個更加靠近轉動軸線R的位置上。該位置甚至可以位於孔62的外邊緣的徑向內側處，如果是這樣，這意味著在轉子的下部的自由液體表面甚至可以位於所示的位置15的徑向內側。當需要時，在離心分離機的操作過程中，可以響應一些檢測的參數，例如通過淤渣出口13離開轉子的淤渣的乾燥程度，來改變對出口68的節流。這樣，如果需要的話，分離操作是連續可控的。
為了防止液體流進圍繞著輸送器軸8的空心轉子軸5中，在轉子1與轉子軸5相連接的區域布置一個密封件69。
如果在想要使轉子中的自由液體表面能夠保持非常靠近轉動軸線R，可以在轉子的下部6設有一個圓錐件70。該件可以通過簡單的螺紋連接施加在轉子部分6的頂端。可以使件70具有不同的尺寸，這樣使沉降式離心機適應不同的需要。這樣，有效的淤渣出口可以配置在距轉動軸線R任何所需距離的位置上或完全與轉動軸線R重合，而使通過淤渣出口13溢流出的淤渣不會被一些轉動或靜止的部件所阻礙。
圖4和5所示沉降式離心機與圖1-3所示沉降式離心機以基本相同的方式進行作業。然而，附加的一組圓錐分離盤51，可以比沒有這種分離盤時更有效地從所提供的混合物中分離出固體。圓錐分離盤不是必須的。也可以採用其它有助於分離的措施來與這種圓錐盤一起使用或者代替這種圓錐盤。在DE48615中顯示了一些其它的幫助分離的裝置的例子。如果需要，甚至也可以採用傳統的過濾器。
特別是當需要輔助的幫助分離的裝置，如這種或另一種分離盤時，最好是可以基本保持轉子直至轉動軸線R都基本上充滿液體。通過應用一種圓錐件70可以達到這一點，該圓錐件有一個很小的頂端開口，只可能讓在轉子中分離出的固體通過該頂端開口。於是空氣本身不可能通過該淤渣出口13進入轉子。因此，針對相應的分離負荷，整個沉降式離心機可以做得儘可能地小巧和便宜。
形成根據本發明的沉降式離心機的方式，使得該沉降式離心機能夠非常簡便地拆卸和再裝配。這樣，基本上轉子1和螺旋輸送器的所有部件都是可以夠得著的，並且都能夠在不移動轉子和螺旋輸送器的懸置裝置的條件下進行拆卸。然而，如果需要，轉子和螺旋輸送器的有些部件可以形成成為幾個可拆分地相互連接的部件，雖然在圖中因為簡化的原因它們成為了一個整體。
如前所述，在內部覆蓋著轉子部分4和6的襯墊11是可以更換的。如果需要，這種圓錐襯墊可以以這樣的方式形成，即它們配裝在轉子部分6中，而不依賴於淤渣出口13的大小，也就是不依賴於是否配置了圓錐件70並且不依賴於這種圓錐件的大小。在這種條件下，這些襯墊最好形成一個完整的也就是沒有任何頂端開口的圓錐，此後再形成一個具有所需尺寸的頂端開口。另外，如圖中所示，每個圓錐件70都可以設有合適的襯墊。
在某些採用沉降式離心機的分離條件下，一部分要從轉子中排出的分離後的淤渣所具有的稠度，使得僅由螺旋輸送器來輸送它是困難的。在這樣的條件下，根據本發明設計的沉降式離心機可以在完全充滿液體的狀況下作業，這樣就給所述的那部分淤渣以足夠的液力輔助，以便於將其輸送至以及排出淤渣出口。因此，可能需要以不同於附圖中所見的方式來設計密封件69。例如，可以採用具有平密封表面的傳統所謂的機械密封。
以上所述的本發明的兩個實施例所考慮的是一種用來將一種液體混合物僅分離為兩種成份的沉降式離心機，其中一種是液體成份、一種是淤渣成份。當然，也可以在一種用於將一種液體混合物分離成三種(或更多種)成份，例如一種淤渣成份和兩種液體成份如油和水這樣的沉澱分取器中應用本發明。那麼，兩種液體成份的出口將設置於轉子的上端，而只有淤渣成份的出口將設置於下端。兩個液體出口或成為與圖1的打開的溢流出口，或成為與圖4一致的漸縮部件形式的關閉的出口。也可以將一種液體成份的出口設計成一個溢流出口，而將另一種液體成份的出口設計成一個漸縮部件。
如果至少一種液體的出口形成了一個漸縮部件，如根據參考圖4和5的實施例已進行的描述那樣，可以在沉降式離心機的操作過程中對分離操作進行控制。因而，通過對至少一種液體成份的溢流進行適當節流，可以設置在轉子中的兩種液體成份之間的分界層的徑向位置。
圖6顯示了對根據圖5的離心轉子的兩種其它細微變型，一種顯示在轉動軸線R的左邊而一種顯示在轉動軸線R的右邊。
根據一種細微變型，螺旋輸送器的芯18支承著一個環形平板盤71(在圖6中只顯示了該盤的一半)，該盤基本上垂直於轉動軸線R並朝著環繞的圓錐轉子部分6。盤71在最靠近轉子部分6的地方留下一個環形窄縫72，該環形窄縫整個圍繞著轉動軸線R。
盤71形成了一個分隔板，該分隔板將轉子的內部分成一個在盤71上面的分離腔室73和一個在盤71下面的淤渣出口腔室74。該兩個腔室73和74通過窄縫72相互連通。
根據另一個細微變型，螺旋輸送器的芯18支承著盤75，該盤在同一個螺旋地圍繞芯18的螺旋葉片的兩個對置部分76和77之間並連接該兩個對置部分。即使盤75在最靠近轉子部分6的地方留下一個窄縫78，窄縫78與窄縫72具有相同的功能。這樣，盤75也形成一個分隔板，該分隔板將轉子的內部分成所述分離腔室73和所述淤渣出口腔室74，這些腔室通過窄縫78相互連通。
通過採用分隔板71或75，就可以在分離腔73內、在轉子部分6的邊緣位置的徑向內側的位置79處，保持自由液體表面，而轉子部分6形成了淤渣出口13。最後提到的位置在圖6中以標記80表示。因此，從圖6中可見，這就可以讓這一組分離盤51的直徑比圖中所示的更小。如前所述，通過對從靜止漸縮部件64中的通道66離開的分離液體的出口進行節流，可以很容易地實現在分離腔室73中液面徑向向內的移動。
圖6顯示了聚積在轉子的周壁上的淤渣是如何由螺旋輸送器輸送通過分離腔室73、通過窄縫72(或78)並通過淤渣出口腔室的。重要的是淤渣的輸送不會太快，這樣窄縫72保持完全被淤渣填滿，因為中只有這樣才能避免液體自由地從分離腔室73通過窄縫72流到淤渣出口腔室74中。
在分離腔室73中已被分離的淤渣受到來自分離腔室中液體的液壓，從而使淤渣得以被壓縮。在分離腔室中液體的位置越高，即比位置79更靠近轉動軸線R，淤渣就受到越多的壓縮，因此，當淤渣到達窄縫72時就越幹。如果想要使淤渣在離開轉子時有一定的乾燥度，這可以通過移動分離腔室中的液體表面的徑向位置79例如，通過調整或控制通過靜止出口部件64的溢流，來進行調整或控制。
權利要求
1.一種用於從液體混合物中分離出固體的離心分離機，在該混合物中有顆粒形式的固體懸浮在液體中，液體的密度小於顆粒的密度，該離心分離機包括一個可以繞一根中心軸線(R)以第一速度轉動的轉子(1)；一個布置在該轉子(1)中並且可以繞所述中心軸線(R)以不同於所述第一速度的第二速度轉動的螺旋輸送器(2)；和一個適用於使該轉子(1)以所述第一速度轉動並使該螺旋輸送器(2)以所述第二速度轉動的驅動裝置；僅在轉子(1)的一端通過一個轉子軸(5)可轉動地支承該轉子，該轉子軸布置成使得轉子的中心軸線基本垂直地延伸；轉子(1)有一個用於所述混合物的進口，其形式至少為一個進口通道(22-24)，該通道伸展入轉子的所述一端，一個分離後的液體的出口，其形式至少為一個出口通道(12；66-68)，該通道伸展出轉子的所述一端，以及一個分離後的固體的淤渣出口(13)，該淤渣出口位於轉子的相對的另一端；轉子包括圓錐部分(6)，所述淤渣出口(13)位於該圓錐部分的頂點處；形成螺旋輸送器(2)以便通過轉子的所述圓錐部分(6)向淤渣出口(13)輸送分離後的固體；和該螺旋輸送器(2)接合成用於與一個輸送器軸(8)一同轉動，該軸軸向延伸通過轉子軸(5)，並且與所述驅動裝置連接；以及其中，螺旋輸送器(2)支承一個分隔板，該分隔板將轉子的內部分成一個分離腔室(73)和一個淤渣出口腔室(74)，並且在轉子的周壁處留下一條窄縫(72；78)，兩個所述腔室(73、74)通過該窄縫相互連通；和其中，一組分離盤(51)與螺旋輸送器(2)共軸地布置在所述分離腔室(73)中。
2.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，所述分離盤(51)是圓錐形的。
3.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，所述分離盤(51)安裝成與螺旋輸送器(2)一起轉動。
4.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，轉子軸(5)和輸送器軸(8)通過一個齒輪裝置(3)連接在一起，該齒輪裝置包括三個配合的齒輪部件(33、35、37)，其中第一齒輪部件(33)與轉子軸(5)相連，而第二齒輪部件(35)與輸送器軸(8)相連，所述三個齒輪部件(33、35、27)適於繞轉子中心軸線(R)的延長線相互相對轉動，而所述進口通道(22-24)延伸通過該齒輪裝置(3)的中心。
5.根據權利要求4所述的離心分離機，其中，齒輪裝置(3)由所謂的Harmonic Drive齒輪裝置(HD齒輪裝置)組成，該裝置包括一個剛性圓柱齒輪部件(33)、一個柔性齒輪部件(37)以及一個波動發生器(40)，剛性圓柱齒輪部件可繞其中心軸線(R)轉動，且其有圍繞著此中心軸線分布有第一數量的牙或齒，柔性齒輪部件繞著相同的中心軸線(R)延伸並且具有不同的第二數量的牙或齒，這些牙或齒圍繞著該中心軸線分布，它適於逐個地與圓柱齒輪(33)的牙或齒嚙合或脫離嚙合，而波動發生器(40)適於使柔性齒輪(35)逐漸地發生變形，從而實現齒輪部件(33、35)之間的所述齒嚙合。
6.根據權利要求5所述的離心分離機，其中，波動發生器(40)可以繞圓柱齒輪部件(33)的中心軸線(R)轉動。
7.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，轉子的圓錐部分(6)為一個截頭圓錐形，其窄端形成一個軸向中心開口，轉子的所述淤渣出口(13)由該中心開口形成。
8.根據權利要求7所述的離心分離機，其中，所述中心開口不合靜止部件。
9.根據權利要求7所述的離心分離機，其中，螺旋輸送器(2)在轉子內部從所述一端延伸到靠近所述中心開口的區域。
10.根據權利要求7所述的離心分離機，其中，螺旋輸送器(2)在轉子內部從轉子的所述一端延伸直到或伸出所述中心開口。
11.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，用於分離的液體的所述出口通道(67)延伸通過轉子軸(5)。
12.根據權利要求11所述的離心分離機，其中，所述出口通道(67)由一個靜止的出口管道(65)形成，該管道在轉子(1)中支承出口部件(64)。
13.根據權利要求12所述的離心分離機，其中，所述出口管道(65)軸向延伸通過輸送器軸(8)。
14.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，所述進口通道由一個進口管道(22)形成，該進口管道軸向延伸通過輸送器軸(8)。
15.根據權利要求14所述的離心分離機，其中，一個在所述轉子(1)內支承所述出口部件(64)的靜止出口管道(65)通過所述輸送器軸(8)軸向上延伸，所述進口管道(22)軸向延伸通過所述靜止出口管道(65)。
16.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，輸送器軸(8)與一個支承本體(9)連接，該輸送器軸布置在轉子(1)中並且與轉子(1)共軸，而螺旋輸送器(2)可拆開地由支承本體(9)支承，螺旋輸送器(2)在軸向上可移動進入支承本體(9)進入或與之脫離接合。
17.根據權利要求16所述的離心分離機，其中，螺旋輸送器(2)繞一個空間延伸，並且有一個軸向開口，這樣，當螺旋輸送器(2)在軸向上與本體(9)接合時，支承本體(9)可插入其中。
18.根據權利要求16所述的離心分離機，其中，螺旋輸送器(2)和支承本體(9)通過軸向延伸的花鍵相互接合。
19.根據權利要求2所述的離心分離機，其中，所述圓錐分離盤(51)相互疊在一起並且與轉子(1)共軸放置。
20.根據權利要求19所述的離心分離機，其中，圓錐分離盤(51)每個確定一個轉向轉子(1)的所述一端的底端。
21.根據權利要求7所述的離心分離機，其中，轉子的圓錐部分(6)在其最窄的一端支承著一個圓錐件(70)，該圓錐件可拆開地與圓錐部分(6)連接並且具有一個中心頂點開口，該開口小於圓錐部分的中心頂點開口。
22.根據權利要求1所述的離心分離機，其中，轉子(1)以一種方式被懸置起來，這樣所述轉子軸(5)位於轉子的上端，並且所述淤渣出口(13)位於轉子的下端。
23.根據權利要求13所述的離心分離機，其中，一出口腔室(63)形成在轉子中並所述分離腔室(73)連通，所述出口腔室的直徑大於所述出口管道(65)的直徑，所述出口部件(64)由所述出口管道(65)徑向向外延伸到所述出口腔室(63)中。
全文摘要
一種沉降式離心機，其有一個轉子(1)和一個螺旋輸送器(2)，該轉子僅在其一端被懸吊起來，轉子的轉動軸線(R)垂直延伸。轉子(1)中待分離含淤渣液體的進口(22)以及除去淤渣的液體的轉子出口(12；67)位於轉子的上端，同時分離後的淤渣的出口(13)位於轉子的下端。轉子(1)以及螺旋輸送器(2)通過位於轉子的上端的軸(5，8)被驅動。採用本發明，就可以以簡單的方法使沉降式離心機適應不同的分離負荷，因為淤渣出口(13)的位置可以自由地選擇，而沉降式離心機的其它部件不會妨礙這種選擇。
文檔編號B04B9/12GK1494948SQ03132840
公開日2004年5月12日 申請日期1999年6月14日 優先權日1998年6月15日
發明者K·斯特羅肯, R·裡德爾斯特拉勒, K 斯特羅肯, 露 固乩 申請人:阿爾法拉瓦爾有限公司