центробежный сепаратор и ротор

Классы МПК:B04B1/08 конической формы 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):АЛЬФА ЛАВАЛЬ КОРПОРЕЙТ АБ (SE)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-03-29
публикация патента:

Группа изобретений относится к центробежному сепаратору для разделения, по меньшей мере, двух компонентов от текучей смеси, имеющих разные плотности, и к ротору центробежного сепаратора. Центробежный сепаратор содержит ротор, вращающийся вокруг оси (R) вращения и содержащий стенку ротора, которая окружает внутреннее пространство с разделительной камерой внутри ротора, вход для подачи текучей смеси в разделительную камеру ротора, по меньшей мере, один выход для выпуска из ротора компонента, отделенного от текучей смеси, и вал ротора, выполненный с возможностью соединения со ступицей на стенке ротора. Ротор поддерживается посредством вала ротора, который соединен с возможностью привода с электродвигателем (М) для вращения ротора вокруг оси (R) вращения. Ступица находится снаружи внутреннего пространства ротора и имеет для вала ротора соединение, направленное в осевом направлении наружу из ротора, причем крепежное приспособление (13) так расположено на стороне стенки ротора, которая обращена от внутреннего пространства, чтобы быть задействованным снаружи ротора, чтобы соединять с возможностью разъединения ступицу с валом ротора. Техническим результатом является возможность снятия ротора с вала без необходимости разборки ротора. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил. центробежный сепаратор и ротор, патент № 2523817

центробежный сепаратор и ротор, патент № 2523817 центробежный сепаратор и ротор, патент № 2523817

Формула изобретения

1. Центробежный сепаратор (1, 1') для разделения, по меньшей мере, двух компонентов текучей смеси, имеющих разные плотности, содержащий

ротор (2, 2'), вращающийся вокруг оси (R) вращения и содержащий стенку (7а, 7b, 7а', 7b') ротора, которая окружает внутреннее пространство с разделительной камерой (8, 8') внутри ротора (2, 2'),

вход (18, 18', 19, 19', 20) для подачи текучей смеси в разделительную камеру (8, 8') ротора,

по меньшей мере, один выход (22, 22', 29) для выпуска из ротора (2, 2') компонента, отделенного от текучей смеси, и

вал (3, 3') ротора, выполненный с возможностью соединения со ступицей (12, 12') на стенке ротора, причем ротор (2, 2') поддерживается посредством вала ротора, который соединен с возможностью привода с электродвигателем (М) для вращения ротора вокруг оси (R) вращения,

отличающийся тем, что ступица (12, 12') находится снаружи внутреннего пространства ротора и имеет для вала ротора соединение, направленное в осевом направлении наружу из ротора, причем крепежное приспособление (13) так расположено на стороне стенки ротора, которая обращена от внутреннего пространства, чтобы быть задействованным снаружи ротора, чтобы соединять с возможностью разъединения ступицу (12, 12') с валом ротора (3, 3').

2. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что упомянутая ступица является трубчатой, проходит в осевом направлении наружу из стенки (7а) ротора и имеет конфигурацию, обеспечивающую радиальный охват участка вала (3) ротора, а крепежное приспособление (13) выполнено с возможностью соединения ступицы (12) с упомянутым участком вала (3) ротора.

3. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что ступица (12') принимает форму углубления в стенке (7а') ротора и имеет конфигурацию, обеспечивающую радиальный охват участка вала (3') ротора, а крепежное приспособление (13) выполнено с возможностью соединения ступицы (12') с упомянутым участком вала (3') ротора.

4. Центробежный сепаратор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что вал (3, 3') ротора и ступица (12, 12') являются цилиндрическими.

5. Центробежный сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что вал (3, 3') ротора имеет идущий сквозь него, по меньшей мере, один осевой канал (18, 18'), выполненный с возможностью содержания текучей среды, текущей по нему во время работы центробежного сепаратора, а ступица (12, 12') содержит для упомянутого канала (18, 18') канальное соединение (19, 19'), выполненное с возможностью обеспечения сообщения с разделительной камерой (8, 8') посредством, по меньшей мере, одного прохода (20) для текучей среды, предусмотренного в роторе.

6. Центробежный сепаратор по п.5, отличающийся тем, что упомянутый канал (18, 18') вместе с канальным соединением (19, 19') и упомянутый проход (20) для текучей среды к разделительной камере (8, 8') образуют для упомянутой текучей среды путь переноса, конфигурация которого обеспечивает то, что транспортируемая текучая среда не изменяет направление более чем на 100°, предпочтительно более чем на 90° относительно оси (R) вращения.

7. Центробежный сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ступица (12, 12') содержит осевой стопор (27, 27') для вала ротора в форме упорной поверхности с радиальной протяженностью, расположенной с возможностью упираться в свободный конец вала (3, 3') ротора внутри ступицы (12, 12').

8. Центробежный сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что упомянутое крепежное приспособление является зажимным устройством (13), выполненным с возможностью соединения ступицы (12, 12') с валом (3, 3') ротора в разъемном фрикционном креплении.

9. Центробежный сепаратор по п.8, отличающийся тем, что конфигурация ступицы (12, 12') обеспечивает радиальный охват участка вала (3, 3') ротора, а радиально между ступицей (12, 12') и валом (3, 3') ротора расположено кольцевое пространство, и в этом пространстве установлено упомянутое зажимное устройство (13) для фрикционного контакта со ступицей (12, 12') и с валом (3, 3') ротора в разъемном фрикционном креплении.

10. Центробежный сепаратор по п.9, отличающийся тем, что зажимное устройство (13) содержит внешнюю втулку (14), расширяемую радиально наружу и имеющую конфигурацию, обеспечивающую фрикционный контакт со ступицей (12, 12'), внутреннюю втулку (15), расширяемую радиально внутрь и имеющую конфигурацию, обеспечивающую фрикционный контакт с валом (3, 3') ротора, кольцевой зазор (16), проходящий в осевом направлении между внешней втулкой (14) и внутренней втулкой (15), и средство (17) для повышения давления среды под давлением в зазоре, чтобы расширить внешнюю втулку (14) и внутреннюю втулку (15) до состояния, в котором они блокируют ступицу (12, 12') и вал (3, 3') ротора.

11. Центробежный сепаратор по п.9 или 10, отличающийся тем, что ступица содержит осевой стопор (28, 28') для зажимного устройства в форме упорной поверхности с радиальной протяженностью, выполненный с возможностью стопора в конец зажимного устройства (13), находящийся внутри ступицы (12, 12').

12. Центробежный сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что разделительная камера (8, 8') содержит стопу разделительных дисков (11), имеющих форму усеченного конуса, ступица (12, 12') находится на нижней стороне (7а, 7а') ротора (2, 2'), а вал (3, 3') ротора ориентирован вертикально и поддерживает на самом верху ротор (2, 2').

13. Центробежный сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ротор содержит выходные отверстия (22) периферийно в стенке (7а) ротора для выпуска отделенного компонента в форме шлама из разделительной камеры (8), а внутри ротора предусмотрен упругий скользящий элемент (21) для открывания и закрывания упомянутых выходных отверстий (22), причем этот скользящий элемент (21) имеет радиально внутренний край (23), соединенный с ротором (2) и закрепленный в осевом направлении относительно него, и радиально внешний краевой участок (24), который выполнен с возможностью осевого перемещения относительно ротора между открытым и закрытым состояниями выходных отверстий (22) за счет упругой деформации скользящего элемента (21).

14. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что ступица принимает форму цапфы, проходящей в осевом направлении наружу из стенки (7а, 7b) ротора, а крепежное приспособление принимает форму разъединяемой муфты вала, которая соединяет друг с другом цапфу и вал ротора.

15. Ротор для центробежного сепаратора по любому из пп.1-14, содержащий стенку (7а, 7b, 7а', 7b') ротора, которая окружает внутреннее пространство с разделительной камерой (8, 8') внутри ротора и содержит ступицу (12, 12'), выполненную с возможностью соединения с валом ротора, который соединен с возможностью привода с электродвигателем (М) для вращения ротора, отличающийся тем, что ступица (12, 12') находится снаружи внутреннего пространства ротора, имеет для вала ротора соединение, направленное в осевом направлении наружу из ротора, и выполнена с возможностью соединения посредством крепежного приспособления, которое так расположено на стороне стенки ротора, которая обращена от внутреннего пространства, чтобы быть задействованным снаружи ротора, чтобы соединять с возможностью разъединения ступицу (12, 12') с валом ротора (3, 3').

Описание изобретения к патенту

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к центробежному сепаратору для разделения, по меньшей мере, двух компонентов от текучей смеси, имеющих разные плотности. Центробежный сепаратор содержит ротор, который вращается вокруг оси вращения. Ротор содержит стенку ротора, которая окружает внутреннее пространство, с разделительной камерой внутри ротора, с входом, выполненным с возможностью подачи текучей смеси в разделительную камеру ротора, и, по меньшей мере, с одним выходом, выполненным с возможностью выпуска из ротора компонента, выделенного из текучей смеси. Вал ротора выполнен с возможностью соединения со ступицей на стенке ротора, а ротор поддерживается посредством вала ротора, который соединен с возможностью привода с электродвигателем для вращения ротора вокруг оси вращения. Изобретение относится также к реальному ротору для вышеупомянутого центробежного сепаратора.

Документ US 4191325 A относится к известному такому центробежному сепаратору. Ротор находится на самом верху на вертикальном валу ротора и содержит ступицу, соединенную с валом ротора. Показанная ступица имеет соединение, конфигурация которого согласована с валом ротора и которое является коническим и простирается в осевом направлении внутрь во внутреннее пространство ротора, а участок вала ротора, который вставлен в ступицу ротора, имеет соответствующую коническую форму и тоже простирается внутрь в роторе. Коническая форма приводит к самоблокировке ступицы и вала ротора во время вращения, вследствие чего во время работы достигается передача крутящего момента между валом ротора и ротором. Коническая форма также приводит к самоцентрированию ротора на валу ротора. Внутри ротора предусмотрена гайка на конце вала ротора для осевой блокировки ротора на валу ротора. Таким образом, гайка обеспечивает защиту от (осевых) сил, которые могут действовать на ротор во время работы. Снятие ротора с вала ротора предусматривает сначала разборку составных частей ротора, чтобы тем самым раскрыть его внутреннее пространство для снятия гайки. Такая разборка занимает относительно много времени.

Документ US 3519200 A относится к еще одному известному центробежному сепаратору с аналогичным соединением между валом ротора и ступицей. Следовательно, эта ступица точно также имеет коническое соединение, которое проходит в осевом направлении внутрь во внутреннее пространство ротора, а участок вала ротора, который вставлен в ступицу, имеет соответствующую коническую форму и тоже проходит внутрь в роторе. Этот центробежный сепаратор содержит также канал, проходящий в осевом направлении внутри вала ротора и служащий в качестве входа для жидкой текучей смеси, которые подлежат разделению в роторе. Этот канал ведет в так называемый распределитель, через который жидкая смесь подается в разделительную камеру. Во время работы конфигурация входа с каналом и распределителем заставляет жидкую смесь следовать по пути переноса, на котором происходят два относительно больших изменения направления течения (примерно по 155° каждое). Первое изменение направления имеет место на переходе между каналом и распределителем, а второе изменение направления имеет место на переходе от распределителя вверх к разделительной камере. Такие большие изменения направления обуславливают возникновение нежелательного сопротивления течению и падение давления, воздействию которых подвергается жидкая смесь, подаваемая в разделительную камеру.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать центробежный сепаратор, который обеспечивает упрощенное манипулирование ротором и который при этом обладает преимущественными характеристиками.

Эта задача решается посредством центробежного сепаратора, охарактеризованного во вводной части описания, который отличается тем, что ступица находится снаружи внутреннего пространства ротора и имеет для вала ротора соединение, направленное в осевом направлении наружу из ротора, причем крепежное приспособление так расположено на стороне стенки ротора, которая обращена от внутреннего пространства, чтобы быть задействованным снаружи ротора, чтобы соединять с возможностью разъединения ступицу с валом ротора.

Изобретение дает возможность разъединять ротор снаружи, вследствие чего нет необходимости разбирать ротор, чтобы снять его с вала ротора. Соответственно, после разъединения крепежного приспособления снаружи ротора можно снимать весь ротор. Таким образом, изобретение дает возможность манипулировать ротором в сборе. Это означает, что можно осуществить простую замену ротора новым ротором в сборе, сажая его на вал ротора и блокируя посредством крепежного приспособления, которое выполнено с возможностью разъединения снаружи ротора.

Данное изобретение также дает другие преимущества. В соответствии с изобретением ступица находится снаружи внутреннего пространства ротора и имеет для вала ротора соединение, направленное в осевом направлении наружу из ротора. Это означает, что ступица не имеет осевого протяжения внутрь во внутреннем пространстве ротора. Поскольку вал ротора и ступица не проникают во внутреннее пространство или не занимают никакое место внутри ротора, получаемое свободное место во внутреннем пространстве можно использовать для других целей. Такое свободное место во внутреннем пространстве можно использовать, например, для обеспечения проходов для жидкости в центробежный сепаратор и из него более выгодным (для течения) образом. Более подробное описание таких проходов для жидкости будет приведено ниже. Свободное место во внутреннем пространстве также может вмещать измерительные приборы для измерения различных параметров внутри ротора во время работы. Это свободное место находится по центру внутри ротора и поэтому не подвергается воздействию сколько-нибудь значительных центробежных сил. Следовательно, упомянутые измерительные приборы защищены от избыточных центробежных сил, которые могли бы в противном случае повредить их.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения ступица является трубчатой, простирается в осевом направлении наружу из стенки ротора и имеет конфигурацию, обеспечивающую радиальный охват участка вала ротора, а крепежное приспособление выполнено с возможностью соединения ступицы с упомянутым участком вала ротора. Трубчатая ступица облегчает посадку и ориентацию ротора на валу ротора. Трубчатая ступица также приводит к относительно длинному осевому соединению для вала ротора, делая возможной гарантию надлежащего соединения.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, альтернативным варианту осуществления, описанному выше, ступица принимает форму углубления в стенке ротора и имеет конфигурацию, обеспечивающую радиальный охват участка вала ротора, а крепежное приспособление выполнено с возможностью соединения ступицы с упомянутым участком вала ротора. Такое углубление предпочтительно предусмотрено в относительно толстой стенке ротора. Таким образом, углубление в стенке ротора может быть достаточно глубоким, чтобы служить в качестве соединения для вала ротора, и при этом ступица не обязательно должна простираться в осевом направлении внутрь во внутреннем пространстве ротора. Поэтому крепежное приспособление может принимать форму фрикционного крепежного приспособления, установленного в кольцевом пространстве, которое расположено радиально между ступицей и валом ротора.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения и вал ротора, и ступица являются цилиндрическими. Цилиндрический вал ротора и цилиндрическое соединение являются относительно простыми и недорогими в изготовлении по сравнению с теми, которые имеют вышеописанную коническую форму. Цилиндрический вал ротора и цилиндрическое соединение также являются подходящими для разъемных соединений, например, фрикционного соединения в форме зажимной втулки или резьбового соединения.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения вал ротора имеет идущий сквозь него, по меньшей мере, один осевой канал, выполненный с возможностью содержать текучую среду, текущую по нему во время работы центробежного сепаратора, а ступица содержит для упомянутого канала канальное соединение, выполненное с возможностью обеспечения сообщения с разделительной камерой посредством, по меньшей мере, одного прохода для текучей среды, предусмотренного в роторе. Упомянутый канал (упомянутые каналы) можно использовать, например, для подачи внутрь текучей смеси, которую надлежит разделить, и/или для выпуска отделенного компонента. Такие входы и выходы обычно имеют конфигурацию так называемых герметичных входов и выходов для разделительной камеры. Это означает, что перенос текучих сред может иметь место без примешивания воздуха или контакта с воздухом и может осуществляться так, что потребуется относительно малая энергия. Упомянутый канал также можно использовать для транспортировки, например, гидравлической жидкости, используемой для обычной системы прерывистого выпуска из разделительной камеры (выпуска шлама).

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения упомянутый канал вместе с канальным соединением и упомянутый проход для текучей среды к разделительной камере образуют для упомянутой текучей среды путь переноса, конфигурация которого обеспечивает отсутствие изменения направления текучей среды более чем на 100° относительно оси вращения. Данное изобретение обеспечивает такую конфигурацию пути переноса, поскольку вал ротора и ступица не простираются в осевом направлении внутрь во внутреннем пространстве ротора или не занимают никакое место в ней. Это означает, что не надо изменять направление жидкой текучей смеси так намного, как в известном центробежном сепараторе в соответствии с документом US 3519200 A. Вместо этого ступицу можно снабдить канальным соединением, которое предпочтительно изменяет направление течения из канала в проход для жидкости на 90° и выполнено с возможностью вести течение прямо наружу в радиальном направлении к разделительной камере. Это приводит к благоприятным зависимостям потока (меньшему сопротивлению течению и меньшему падению давления), поскольку текучую смесь, подаваемую внутрь, не нужно подвергать такому большому изменению направления.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения ступица содержит осевой стопор для вала ротора в форме упорной поверхности с радиальной протяженностью, расположенной с возможностью упираться в свободный конец вала ротора внутри ступицы. Это позволяет гарантировать, что ступица занимает правильное осевое положение относительно вала ротора. В альтернативном варианте вал ротора можно было бы снабдить таким осевым упором в форме фланца или аналогичного средства, направленного радиально наружу и выполненного с возможностью стопора в участок ступицы или стенки ротора.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения упомянутое крепежное приспособление может быть зажимным устройством, выполненным с возможностью соединения ступицы с валом ротора в разъемном фрикционном креплении. В соответствии с вариантом осуществления это зажимное устройство установлено в кольцевом пространстве, расположенном радиально между ступицей и валом ротора, и осуществляет фрикционный контакт между соединением ступицы и валом ротора. С этой целью зажимное устройство может содержать внешнюю втулку, расширяемую радиально наружу и имеющую конфигурацию, обеспечивающую фрикционный контакт со ступицей, внутреннюю втулку, расширяемую радиально внутрь и имеющую конфигурацию, обеспечивающую фрикционный контакт с валом ротора, кольцевой зазор, простирающийся в осевом направлении между внешней втулкой и внутренней втулкой, и средство для повышения давления рабочей среды под давлением в зазоре, чтобы расширить внешнюю втулку и внутреннюю втулку с переходом в блокированное состояние для ступицы и вала ротора. Такое зажимное устройство осуществляет быстрое и надежное соединение вала ротора и ступицы.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения ступица содержит осевой стопор для зажимного устройства в форме упорной поверхности с радиальной протяженностью для стопора в конец зажимного устройства, находящийся внутри ступицы. Это позволяет гарантировать правильное осевое расположение зажимного устройства относительно ступицы.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения разделительная камера содержит стопу разделительных дисков, имеющих форму усеченного конуса, ступица находится на нижней стороне ротора, а вал ротора ориентирован вертикально и поддерживает на самом верху ротор. Такие сепараторы с разделительными дисками исключительно эффективны для разделения текучей смеси в жидкой форме и взвешенных в них частиц. Весь ротор поднят на вал ротора и соединен с ним посредством крепежного приспособления.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления центробежного сепаратора ротор содержит выходные отверстия периферийно в стенке ротора для выпуска отделенного компонента в форме шлама из разделительной камеры, а внутри ротора предусмотрен упругий скользящий элемент для открывания и закрывания упомянутых выходных отверстий, причем этот скользящий элемент имеет радиально внутренний край, соединенный с ротором и закрепленный в осевом направлении относительно него, и радиально внешний краевой участок, который выполнен с возможностью осевого перемещения относительно ротора между открытым и закрытым состояниями выходных отверстий за счет упругой деформации скользящего элемента. Такой упругий скользящий элемент также раскрыт в описании к документу WO 96/41683 A1 и является конкретно подходящим для данного изобретения, поскольку этот упругий элемент не нуждается в осевой опоре внутри ротора. В случае обычного скользящего элемента (конфигурация которого не предусматривает упругость) ступица, которая простирается в осевом направлении внутрь во внутреннее пространство ротора, используется для поддержания скользящего элемента, который предназначен для осевого перемещения вверх и вниз по ступице во время открывания и закрывания выходных отверстий. Однако в данном изобретении ступица не простирается в осевом направлении внутрь во внутреннее пространство ротора и поэтому не обеспечивает осевую опору для скользящего элемента. Следовательно, и использование скользящего элемента является другим, так как осевая опора не нужна.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления ступица может принимать форму, например, цапфы, простирающейся в осевом направлении наружу из стенки ротора. Тогда цапфу и вал ротора можно соединять друг с другом посредством крепежного приспособления, которое в этом случае принимает форму муфты вала. Это делает возможным такую компоновку центробежного сепаратора, что цапфа снабжается первым несущим элементом (например, так называемым верхним подшипником для ротора), установленным на цапфе, а вал ротора оперт на другой несущий элемент (например, так называемый нижний подшипник для ротора) в каркасе. Это означает, что весь ротор, включая цапфу с первым несущим элементом, установленным на нем, можно сажать в каркасе с помощью упомянутого вала ротора и второго несущего элемента. После этого цапфу и вал ротора выравнивают и соединяют друг с другом посредством муфты, которая таким образом располагается между первым несущим элементом и вторым несущим элементом.

Изобретение относится также к ротору для вышеупомянутого центробежного сепаратора. Следовательно, ротор содержит стенку ротора, которая окружает внутреннее пространство с разделительной камерой внутри ротора и которая содержит ступицу, выполненную с возможностью соединения с валом ротора, который соединен с возможностью привода с электродвигателем для вращения ротора. Ротор отличается тем, что ступица находится снаружи внутреннего пространства ротора и имеет для вала ротора соединение, направленное в осевом направлении наружу из ротора, и ступица выполнена с возможностью соединения посредством крепежного приспособления, которое так расположено на стороне стенки ротора, которая обращена наружу от внутреннего пространства, чтобы быть задействованным снаружи ротора, чтобы соединять с возможностью разъединения ступицу с валом ротора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение подробнее поясняется ниже посредством описания вариантов осуществления, приводимых в качестве примеров со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показан центробежный сепаратор в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

На фиг.2 показан центробежный сепаратор в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 показан центробежный сепаратор 1 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Центробежный сепаратор 1 содержит ротор 2, находящийся на самом верху на вертикальном валу 3 ротора. Вал 3 ротора установлен посредством вышерасположенного подшипника (так называемого верхнего подшипника 4) и нижерасположенного подшипника (так называемого нижнего подшипника 5) в каркасе 6. Таким образом, вал 3 ротора выполнен с возможностью поддержания ротора 2 для вращения вокруг вертикальной оси R вращения в каркасе 6. Электродвигатель M выполнен с возможностью приведения ротора 2 в движение вокруг оси вращения R. Ротор 2 имеет стенку 7a, 7b ротора, которая окружает внутреннее пространство с разделительной камерой 8, в которой имеет место основное центробежное разделение. Внутреннее пространство содержит также другие пространства внутри ротора, например, впускные проходы для смеси, которая подлежит разделению в разделительном пространстве 8, и, по меньшей мере, одну выходную камеру для отделенного компонента. Стенка ротора разделена на нижнюю часть 7a и верхнюю часть 7b, которые удерживаются вместе запорным кольцом 9. По центру внутри ротора находится сжимаемый блок 10, содержащий стопу разделительных дисков 11, имеющих форму усеченного конуса. Более конкретное описание сжимаемого блока 10 имеется в описании к документу WO 2008/111889 A1. Стопа разделительных дисков 11 находится в разделительной камере 8 и расположена так, что между взаимно соседними разделительными дисками образуются тонкие промежутки, в которых и имеет место основное разделение во время работы центробежного сепаратора. На фиг.1 схематически показано малое количество разделительных дисков 11 с относительно большими промежутками между ними. Однако на практике друг на друга укладывают большое количество разделительных дисков, а поверхности разделительных дисков снабжены прокладочными элементами сохранения тонких промежутков между взаимно соседними разделительными дисками.

Ротор 2 содержит ступицу 12, находящуюся снаружи от нижней части 7a стенки ротора и снаружи внутреннего пространства ротора. Ступица 12 является трубчатой и проходит в осевом направлении наружу и вниз от нижней части 7a, а конфигурация трубчатой ступицы обеспечивает радиальный охват участка вала 3 ротора. И трубчатая ступица 12, и вал 3 ротора являются цилиндрическими и имеют круглые поперечные сечения. Разъединяемое зажимное устройство 13 выполнено с возможностью соединения ступицы 12 с упомянутым участком вала 3 ротора во фрикционном креплении. Такое зажимное устройство 13 известно, и в связи с более подробным его описанием можно сослаться, например, на документ US 4093052 A или SE 512 052 C2. Зажимное устройство 13 установлено в кольцевом пространстве, которое расположено радиально между ступицей 12 и валом 3 ротора. Зажимное устройство 13 имеет внешнюю втулку 14, расширяемую радиально наружу и имеющую конфигурацию, обеспечивающую фрикционный контакт со ступицей 12, и внутреннюю втулку 15, расширяемую радиально внутрь и имеющую конфигурацию, обеспечивающую фрикционный контакт с валом 3 ротора. Между внешней втулкой 14 и внутренней втулкой 15 в осевом направлении простирается кольцевой зазор 16, а для повышения давления рабочей среды под давлением в зазоре 16 с тем, чтобы расширить внешнюю втулку 14 и внутреннюю втулку 15 с переходом в состояние, в котором они блокируют ступицу 12 и вал 3 ротора, предусмотрен герметизирующий винт 17.

Герметизирующий винт 17 можно ослаблять для снижения давления рабочей среды под давлением, вследствие чего расширяемые втулки 14, 15 возвращаются к своей исходной форме, и поэтому крепление устраняется, так что вал 3 ротора и ротор 2 освобождаются друг от друга.

Центробежный сепаратор на фиг.1 имеет вход, представляющий собой канал 18, который простирается в осевом направлении через вал 3 ротора, а ротор 2 имеет соединение 19 для канала 18. Соединение 19 находится внутри ступицы 12 и выполнено с возможностью обеспечения сообщения с разделительной камерой 8 посредством некоторого количества проходов для жидкости в форме распределительных каналов 20, которые простираются прямо наружу в радиальном направлении от соединения 19 и ведут в разделительную камеру 8. Распределительные каналы 20 находятся на одинаковом расстоянии в окружном направлении внутри ротора 2. Распределительные каналы 20 образуют угол 90° с осью R вращения. Следовательно, соединение 19 внутри ступицы 12 выполнено с возможностью изменения направления течения на 90° от канала 18 к распределительным каналам 20, которые расположены так, что ведут течение прямо наружу в радиальном направлении к разделительной камере 8. Нижняя часть 7a ротора показана имеющей радиально внутренний плоский участок стенки и радиально внешний наклонный окружающий участок стенки. Распределительные каналы 20 расположены вдоль нижней стороны сжимаемого блока 10, который содержит разделительные диски 11. Таким образом, распределительные каналы 20 ведут в разделительную камеру 8 на нижнем участке сжимаемого блока 10, а направление жидкой смеси снова изменяется примерно на 90° (относительно направления в распределительных каналах) кверху в разделительной камере 8, содержащей стопу разделительных дисков 11.

Внутри ротора 2 предусмотрен упругий скользящий элемент 22 для открывания и закрывания некоторого количества выходных отверстий 22, которые расположены по периферии в нижней части 7a стенки ротора. Упругий скользящий элемент 21 также описан в описании к документу WO 96/41683 A1. Скользящий элемент 21 имеет радиально внутренний край 23, соединенный с ротором 2 и закрепленный в осевом направлении относительно него, и радиально внешний краевой участок 24, который выполнен с возможностью осевого перемещения относительно ротора 2 между открытым и закрытым состояниями выходных отверстий 22 за счет упругой деформации скользящего элемента 21. Упругий скользящий элемент 21 деформируется (приводится в действие) за счет подачи гидравлической жидкости внутрь или наружу для наполнения или опорожнения закрывающей камеры, находящейся между скользящим элементом 21 и нижней частью 7a стенки ротора. В показанном валу 3 ротора заключен канал 25 для подачи в закрывающую камеру жидкости, которая под действием центробежной силы и создаваемого ею гидростатического давления подталкивает нижнюю сторону упругого скользящего элемента 21 с достижением закрытого состояния выходного отверстия 22. В валу 3 ротора заключен также канал 26 для подачи жидкости с целью открывания впускного клапана, через который сливается жидкость закрывающей камеры. Опорожнение жидкости из закрывающей камеры снижает гидростатическое давление с нижней стороны скользящего элемента 21 с тем результатом, что скользящий элемент упруго деформируется, вследствие чего его радиально внешний краевой участок 24 перемещается в осевом направлении вниз и открывает выходное отверстие 22. Такая процедура открывания выходных отверстий 22 проводится в ситуациях, где ротор 2 нужно опорожнять от шлама, который накапливается со временем на радиально внешних участках разделительной камеры 8. В частности, такой скользящий элемент применим к данному изобретению потому, что упругий скользящий элемент 21 не нуждается в осевой опоре внутри ротора 2. В случае обычного скользящего элемента, который не является упруго деформируемым, ступица, которая простирается в осевом направлении внутрь в роторе, используется для поддержания внутреннего края скользящего элемента, который выполнен с возможностью осевого перемещения вверх и вниз по ступице во время открывания и закрывания выходных отверстий 22.

Ступица 12 содержит осевой стопор 27 для вала 3 ротора в форме кольцевой упорной поверхности, простирающейся радиально внутрь и наружу, упираясь в свободный конец вала ротора внутри ступицы. Это дает простой способ гарантирования правильного осевого расположения вала 3 ротора относительно ступицы 12. Ступица 12 также содержит осевой стопор 28 для зажимного устройства 13 в форме аналогичной упорной поверхности, простирающейся радиально и имеющей конфигурацию, обеспечивающую стопор в конец зажимного устройства 13, причем этот конец находится внутри ступицы 12. Таким образом, гарантируется правильное осевое положение зажимного устройства 3 относительно ступицы 12.

На верхнем участке сжимаемого блока 10 предусмотрена выходная камера 29 для отделенного жидкого компонента. Выходная камера 29 сообщается с разделительной камерой 8 посредством выходных проходов (не показаны). Центробежный сепаратор 1 содержит также элементы (не показаны) для выпуска жидкого компонента из выходной камеры 29 и ротора 2.

На фиг.2 показан центробежный сепаратор 1' в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Следует отметить, что составные части, которые имеют те же самые или аналогичные функции, обозначены одинаковыми позициями в обоих вариантах осуществления. Между прочим, этот центробежный сепаратор 1' отличается от центробежного сепаратора согласно фиг.1 конфигурацией ступицы 12'. Эта ступица 12' принимает форму углубления в нижней части 7a' стенки ротора. Углубление выполнено в относительно толстой стенке 7a' ротора. Поэтому углубление 12' можно сделать достаточно глубоким, и при этом ступица не должна простираться в осевом направлении внутрь в роторе 2'. Конфигурация углубления 12' обеспечивает радиальный охват участка вала 3' ротора, а зажимное устройство 13 предусмотрено для соединения ступицы в упомянутом участке вала 3' ротора. Это влечет за собой возможность посадки зажимного устройства 13 в кольцевое пространство, расположенное радиально между ступицей 12' и валом 3' ротора. Зажимное устройство 13 имеет в этом варианте осуществления такую же конфигурацию, как на фиг.1.

Этот центробежный сепаратор 1' также отличается тем, что ротор 2' имеет выходные отверстия в форме сопел 22', расположенных по периферии в стенке 7a' ротора. Такие сопла 22' выполнены с возможностью непрерывного выпуска отделенных твердых частиц (шлама) из разделительной камеры 8'. Такой ротор 2' используется при разделении жидких смесей с относительно высокими концентрациями твердых частиц (шлама), а именно от примерно 6% до 25-30% (по объему). Таким образом, этот ротор 2' имеет сопла 22', выполненные постоянно открытыми, вследствие чего выпускная система с закрывающей камерой и скользящим элементом (такими, как показанные на фиг.1) не требуется. Также нет никакой потребности в канале для подачи гидравлической жидкости в закрывающую камеру или в канале для подачи жидкости в выпускной клапан, чтобы опорожнить закрывающую камеру от имеющейся в ней жидкости.

Вместе с тем, как показано на фиг.2, центробежный сепаратор 1' содержит аналогичный вход для жидкой смеси в форме канала 18', простирающегося в осевом направлении сквозь вал 3' ротора, с аналогичным соединением 19' для канала 18' внутри ступицы 12'. В этом примере воплощения соединение 19' тоже выполнено с возможностью сообщения с разделительной камерой 8' через некоторое количество проходов для жидкости в форме распределительных каналов (не показаны), которые простираются радиально наружу от соединения 19' и ведут в разделительную камеру 8'. Эти распределительные каналы тоже расположены на одинаковых расстояниях в окружном направлении в пределах нижнего участка разделительной камеры 8' и простираются, в принципе, прямо в радиальном направлении наружу от соединения 19'. Вместе с тем, нижняя часть 7a' ротора показана несколько наклоненной вниз в радиальном направлении наружу, а распределительные каналы, в принципе, следуют с этим наклоном или под углом относительно оси R вращения. Как показано на фиг.2, изменение направления составляет примерно 100°. Эти распределительные каналы ведут в нижний участок разделительной камеры 8', а жидкая смесь опять изменяет направление примерно на 100° (по отношению к направлению в распределительных каналах) вверх в разделительной камере 8'. Эта разделительная камера 8' тоже снабжена стопой разделительных дисков (не показанных на фиг.2).

Ступица 12', показанная на фиг.2, тоже содержит осевой стопор 27' для вала 3' ротора в форме упорной поверхности с радиальной протяженностью, выполненной с возможностью упираться в свободный конец вала ротора внутри ступицы 12'. Ступица 12' тоже содержит осевой стопор 28' для зажимного устройства 13 в форме упорной поверхности, простирающейся радиально внутрь и имеющей конфигурацию, обеспечивающую стопор в конец зажимного устройства 13, причем этот конец находится внутри ступицы 12'. В этом примере воплощения соответствующие осевые стопоры 27' и 28' для вала 3' ротора и для зажимного устройства 13 составляют одну-единственную радиальную поверхность.

Изобретение не ограничивается описанными примерами воплощения, а может быть изменено и модифицировано в рамках объема притязаний формулы изобретения, изложенной ниже. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления ступица может принимать, например, форму цапфы, которая простирается радиально наружу от стенки ротора.

Поэтому цапфу и вал ротора можно соединить друг с другом посредством крепежного приспособления, которое в этом случае принимает форму муфты вала. Таким образом, центробежный сепаратор можно выполнить так, что цапфа будет снабжена первым несущим элементом (например, так называемым верхним подшипником для ротора), установленным на цапфе, а вал ротора оперт на второй несущий элемент (например, так называемый нижний подшипник для ротора) в каркасе. Это означает, что весь ротор, включая цапфу с первым несущим элементом, установленным на ней, можно сажать в каркасе с помощью упомянутого вала ротора и второго несущего элемента. После этого цапфу и вал ротора выравнивают и соединяют друг с другом посредством муфты вала, которая таким образом располагается между первым несущим элементом и вторым несущим элементом.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2523817

patent-2523817.pdf

Класс B04B1/08 конической формы 

Наверх