ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР
CENTRIFUGAL SEPARATOR

Настоящее изобретение относится к центробежному сепаратору согласно ограничительной части п.1.
Центробежные сепараторы содержат приводной двигатель, который может быть обеспечен различными способами относительно центробежного ротора. Согласно общеизвестному варианту приводной двигатель расположен рядом со шпинделем центробежного ротора. Передача мощности от приводного двигателя к шпинделю может, таким образом, быть получена посредством приводного ремня, при этом ось вращения приводного двигателя параллельна шпинделю, или посредством коробки передач, при этом ось вращения приводного двигателя может быть перпендикулярна шпинделю. Недостатком этих известных решений являются энергетические потери в передаче мощности. К тому же компоненты, включенные в передачу мощности, особенно приводной ремень и коробка передач, подвергаются износу.
Согласно другому варианту вал ротора приводного двигателя и шпиндель обеспечиваются друг за другом вдоль общей оси. Шпиндель затем непосредственно присоединяется к валу ротора приводного двигателя посредством соединения и, таким образом, без какой-либо передачи мощности в виде приводного ремня или коробки передач. Шпиндель поддерживается двумя подшипниками, первым верхним подшипником шпинделя и вторым нижним подшипником шпинделя. Два подшипника шпинделя, таким образом, поглощают и осевые и радиальные силы. Приводной двигатель обеспечивается ниже нижнего подшипника шпинделя, при этом вал ротора приводного двигателя присоединяется к шпинделю посредством соединения. Такой центробежный сепаратор раскрыт в DE-A-3714627. Недостатком этого известного решения является то, что общая высота центробежного сепаратора является большой.
GB-A-251,593 раскрывает похожий центробежный сепаратор, в котором верхний подшипник шпинделя и нижний подшипник шпинделя обеспечены вблизи друг от друга в общем подшипниковом узле, выполненном с возможностью поглощения осевых и радиальных сил.
ЕР-В-1392446 раскрыл другой похожий центробежный сепаратор, где верхний подшипник шпинделя и нижний подшипник шпинделя обеспечены в общем подшипниковом узле для поглощения осевых и радиальных сил.
Недостатком этих двух решений является то, что подшипниковые узлы являются сложными. Подшипниковые узлы, кроме поглощения осевых и радиальных сил, к тому же позволяют шпинделю поворачиваться.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых проблем и обеспечение центробежного сепаратора с прямым приводом. К тому же задачей является создание центробежного сепаратора, который может позволить использование только одного подшипника шпинделя. Дополнительной задачей является обеспечение центробежного сепаратора, имеющего относительно маленькую высоту.
Эта задача достигается первоначально образованным центробежным сепаратором, который отличается тем, что соединительная деталь представляет собой: пластинчатое соединение или универсальное соединение, и выполнена с возможностью передачи второй части радиальных сил, которые во время работы существуют между шпинделем и рамой, к раме посредством ротора и, по меньшей мере, одного из первого подшипника и второго подшипника.
Посредством такой соединительной детали, обеспечивающей направленное перемещение с низкими потерями передачи, часть радиальных сил, существующих во время работы, могут передаваться к раме посредством соответствующей соединительной детали. Предпочтительно, соединительная деталь к тому же выполнена с возможностью обеспечения отклонения шпинделя относительно центральной оси. Это означает, что соединительная деталь выполнена с возможностью образования точки поворота, вокруг которой шпиндель может поворачиваться. К тому же соединительная деталь предпочтительно выполнена с возможностью центрирования нижнего конца шпинделя. Это означает, что соединительная деталь сконфигурирована таким образом, что шпиндель центрирован на уровне соединительной детали и более точно на уровне, или по существу на уровне, точки поворота.
Согласно варианту осуществления изобретения соединительная деталь содержит первый соединительный элемент, который присоединен к ротору приводного двигателя, и второй соединительный элемент, который присоединен к шпинделю. Согласно первому варианту соединительная деталь представляет собой пластинчатое соединение, содержащее соединительный диск, обеспеченный между и в зацеплении с первым соединительным элементом и со вторым соединительным элементом для передачи вращающего момента. С таким соединительным элементом три функции, упомянутые выше, а именно поглощение радиальных сил, отклонение шпинделя и центрирование шпинделя в области соединительной детали, делаются возможными. Согласно второму варианту соединительная деталь представляет собой универсальное соединение, содержащее промежуточный соединительный элемент, который посредством, по меньшей мере, первой оси поворота обеспечивается в зацеплении с первым соединительным элементом для передачи вращающего момента и посредством, по меньшей мере, второй оси поворота обеспечивается в зацеплении со вторым соединительным элементом для передачи вращающего момента, при этом первая ось поворота и вторая ось поворота продолжаются перпендикулярно друг другу. При этом такое универсальное соединение делает возможными три функции, упомянутые выше, а именно поглощение радиальных сил, отклонение шпинделя и центрирование шпинделя в области соединительной детали, и более точно на плоскости, продолжающейся через две оси поворота.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения центробежный сепаратор выполнен с возможностью обеспечения передачи осевых сил, существующих во время работы, от шпинделя к раме таким образом, что соединительная деталь освобождается от осевых сил.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения осевые силы передаются к раме посредством третьего подшипника, который выполнен с возможностью поглощения и осевых, и радиальных сил. Третий подшипник является, таким образом, объединенным осевым и радиальным подшипником. Третий подшипник содержит комплект роликовых элементов, обеспеченных вдоль круговой траектории. Радиальные и осевые силы, таким образом, поглощаются посредством этого единственного комплекта роликовых элементов.
Согласно другому варианту осуществления изобретения осевые силы передаются от шпинделя к раме посредством ротора приводного двигателя, обходя соединительную деталь. Предпочтительно, осевые силы могут передаваться от шпинделя к раме также посредством, по меньшей мере, одной из первой детали подшипника и второй детали подшипника.
Согласно варианту осуществления изобретения центробежный сепаратор содержит деталь, передающую осевые силы, которая выполнена с возможностью передачи осевых сил, обходя соединительную деталь. Посредством такой детали, передающей осевые силы, соединительная деталь будет, таким образом, освобождаться от всех, или по существу всех, осевых сил. Деталь, передающая осевые силы, может предпочтительно содержать элемент, который обеспечивается в осевом зацеплении со шпинделем для передачи вращающего момента и с ротором приводного двигателя. Предпочтительно, деталь, передающая осевые силы, может также содержать соединительную деталь, которая присоединяется к ротору приводного двигателя, при этом элемент находится в зацеплении с соединительной деталью для передачи силы.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения элемент выполнен с возможностью обеспечения отклонения между шпинделем и рамой. Элемент может предпочтительно быть изготовлен из упругого материала. При этом элемент может иметь продолговатую стержневидную форму.
Согласно дополнительному варианту осуществления соединительный диск содержит центральное отверстие, через которое элемент продолжается.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения шпиндель и ротор приводного двигателя обеспечиваются аксиально друг за другом.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения шпиндель продолжается через ротор приводного двигателя. Таким образом, достигается небольшая высота центробежного сепаратора.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение далее объясняется более подробно посредством описания различных вариантов осуществления, которые изображены как неограниченные примеры и со ссылкой на чертежи, прилагаемые к ним.
Фиг.1 раскрывает вид в разрезе центробежного сепаратора согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг.2 раскрывает вид в разрезе первого варианта соединительной детали центробежного сепаратора на фиг.1.
Фиг.3 раскрывает вид в разрезе второго варианта соединительной детали центробежного сепаратора на фиг.1.
Фиг.4 раскрывает вид в разрезе по линии IV-IV на фиг.3.
Фиг.5 раскрывает упрощенный вид в разрезе центробежного сепаратора согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.6 раскрывает упрощенный вид в разрезе центробежного сепаратора согласно третьему варианту осуществления изобретения.
Подробное описание различных вариантов осуществления изобретения
Фиг.1 раскрывает центробежный сепаратор, который сконфигурирован для отделения компонентов, содержащихся в текучей среде, например жидкости или газа, при этом компоненты содержат, по меньшей мере, первый компонент, имеющий первую плотность и второй компонент, имеющий вторую плотность. Центробежный сепаратор содержит неподвижную раму 1 и неподвижный корпус 2. Центробежный сепаратор также содержит вращающийся шпиндель 3, который проходит вдоль продольной оси и который поддерживает центробежный ротор 4. Центробежный ротор 4 установлен на и вращается со шпинделем 3. Центробежный ротор 4 содержит корпус 5 ротора, который охватывает и образует внутреннее разделительное пространство 6 внутри себя. В разделительном пространстве 6 обеспечено множество разделительных дисков 7 известным по существу способом. Впуск 8 проходит через корпус 2 и корпус 5 ротора в разделительное пространство 6 для подачи текучей среды к разделительному пространству 6. Выпуск 9 проходит от выпускного элемента 10, например так называемого диска для очищения, в разделительное пространство 6 через корпус 2 и корпус 5 ротора для выпуска первого компонента, который отделился во время работы центробежного сепаратора. Центробежный ротор 4 содержит в раскрытом варианте осуществления также множество радиальных неподвижных сопл или открываемых отверстий 11, проходящих через корпус 5 ротора для выпуска второго компонента из разделительного пространства 6.
Центробежный сепаратор также содержит приводной электродвигатель 15, который содержит статор 16 и ротор 17. Приводной двигатель 15 выполнен с возможностью приведения в действие шпинделя 3 и, таким образом, центробежного ротора 4 так, что они вращаются с высокой скоростью вращения. Ротор 17 приводного двигателя 15 содержит в первом варианте осуществления полый вал 18 ротора, который поддерживается первым подшипником 21 и вторым подшипником 22 для вращения вокруг центральной оси х. Первый подшипник 21 и второй подшипник 22 оба поддерживаются непосредственно рамой 1 или статором 16. Первый подшипник 21 обеспечен на верхнем конце приводного двигателя 15, который обращен к центробежному ротору. Первый подшипник 21 в первом варианте осуществления сконфигурирован как радиальный подшипник для поглощения радиальных, или по существу радиальных, сил. Второй подшипник 22 обеспечен на нижнем конце приводного двигателя 15 и в первом варианте осуществления сконфигурирован как объединенный осевой и радиальный подшипник для поглощения и осевых, и радиальных сил.
Третий подшипник 23 обеспечен в и поддерживается рамой 1. Третий подшипник 23 поддерживает шпиндель 3 и в первом варианте осуществления сконфигурирован как радиальный подшипник для поглощения радиальных, или по существу радиальных, сил, существующих во время работы центробежного сепаратора. В первом варианте осуществления третий подшипник 23 упруго обеспечен в раме 1 посредством упругих элементов 24 таким образом, что шпиндель 3 является радиально упругим относительно рамы 1 для передачи первой части радиальных сил, существующих во время работы центробежного сепаратора, от шпинделя 3 к раме 1.
Соединительная деталь 30 обеспечена между и присоединена к ротору 17 приводного двигателя 15 и шпинделю 3 для передачи вращательного движения ротора 17 приводного двигателя 15 к шпинделю 3. Соединительная деталь 30 выполнена с возможностью передачи второй части радиальных сил, существующих во время работы центробежного сепаратора, от шпинделя 3 к раме 1 посредством ротора 17 и валу 18 ротора приводного двигателя 15 и посредством, по меньшей мере, одного из первого подшипника 21 и второго подшипника 22.
Соединительная деталь 30 выполнена с возможностью обеспечения отклонения шпинделя 3 относительно центральной оси x, т.е. центральная ось x ротора 17 может образовывать угол с продольной осью шпинделя 3. При этом соединительная деталь 30 выполнена с возможностью центрирования нижнего конца шпинделя 3. Чтобы осуществить функцию отклонения и функцию центрирования, соединительная деталь 30 может согласно первому варианту быть выполнена как или содержать так называемое пластинчатое соединение. Соединительная деталь 30 содержит, как изображено на фиг.2, первый соединительный элемент 31, который жестко присоединен к ротору 17 приводного двигателя 15, и более точно к валу 18 ротора, и второй соединительный элемент 32, который жестко присоединен к шпинделю 3. При этом соединительная деталь 30 содержит соединительный диск 33, который является гибким и обеспечен между первым соединительным элементом 31 и вторым соединительным элементом 32. Соединительный диск 33 для передачи вращающего момента присоединен к первому соединительному элементу 31 и второму соединительному элементу 32 соответственно, посредством подходящих соединений, например болтовых соединений.
В раскрытом варианте осуществления соединительный диск 33 содержит, в качестве примера, несколько первых выступов 34, которые выступают с одной стороны соединительного диска 33, и равное количество вторых выступов 35, которые выступают с противоположной стороны соединительного диска 33. Первые выступы 34 зацепляются в соответствующих пазах 36 первого соединительного элемента 31. Вторые выступы 35 зацепляются в соответствующих пазах 37 второго соединительного элемента 32. Первые выступы 34 перемещаются в периферийном направлении относительно вторых выступов 35. Первые выступы 34 прикрепляются ко второму соединительному элементу 32 посредством схематично указанных болтовых соединений 39. Посредством выступов 34, 35 и пазов 36, 37, вращающий момент или, другими словами, вращательное движение может, таким образом, передаваться от ротора 17 и вала 18 ротора приводного двигателя 15 к шпинделю 3. Такая соединительная деталь 30 не передает или по существу не передает осевые силы между ротором 17 и валом 18 ротора приводного двигателя 15 и шпинделем 3. Соединительный диск 33 содержит центральное отверстие 38. Отклонение около точки поворота обеспечивается за счет гибкости соединительного диска 33. Точка поворота расположена между первым соединительным элементом 31 и вторым соединительным элементом 32.
На фиг.2 раскрыты два болтовых соединения 39. Следует отметить, однако, что соединительная деталь 33 предпочтительно содержит больше болтовых соединений 39, показанных на фиг.2, или подходящих болтовых соединений другого вида. Количество соединений является равным и обеспечивается в чередующемся порядке в отношении соединения с первым соединительным элементом 31 и вторым соединительным элементом 32. Чем больше таких соединений содержится в соединительной детали 30, тем более жесткой будет соединительная деталь 30 в отношении отклонения.
Центробежный сепаратор, таким образом, выполнен с возможностью обеспечения передачи осевых сил, возникающих во время работы центробежного сепаратора, от шпинделя 3 к раме 1 таким образом, что соединительная деталь 30 освобождается от всех, или по существу всех, этих осевых сил. В первом варианте осуществления осевые силы передаются от шпинделя 3 к раме 1 посредством ротора 17 и вала 18 ротора приводного двигателя 15 и посредством второго подшипника 22, который выполнен с возможностью поглощения осевых сил.
Как раскрыто на фиг.1 и 2, шпиндель 3 проходит в первом варианте осуществления через ротор 17 приводного двигателя 15 и через полый вал 18 ротора. Соединительная деталь 30 обеспечена на нижнем конце шпинделя 3 и ниже второго подшипника 22. Центробежный сепаратор также содержит деталь 40, передающую осевые силы, которая выполнена с возможностью передачи вышеупомянутых осевых сил, обходя соединительную деталь 30. Деталь 40, передающая осевые силы, содержит элемент 41, который имеет продолговатую стержневидную форму. Элемент 44 обеспечен в зацеплении со шпинделем 3 для передачи осевых сил. Элемент 41 содержит верхний конец 42, который находится в зацеплении с пазом 43 в шпинделе 3. Элемент 41 также обеспечен в зацеплении с ротором 17 и валом 18 ротора приводного двигателя 15 так, что осевые силы передаются посредством соединительной детали 44, составленной деталью 40, передающей осевые силы и которая может иметь скобообразную конструкцию. Элемент 41 содержит нижний конец 45, который находится в зацеплении с пазом 46 нижней части 47 соединительной детали 44. Соединительная деталь 44 проходит вверх от нижней части 47 и с верхней частью 49 жестко присоединяется к первому соединительному элементу 31 и/или ротору 17 или валу 18 ротора приводного двигателя 15.
Как раскрыто на фиг.1 и 2, элемент 41 проходит через соединительную деталь 30 и центральное отверстие 38 соединительного диска 33. Деталь 40, передающая осевые силы, выполнена с возможностью обеспечения отклонения шпинделя 3 относительно рамы 1. Это может быть обеспечено тем, что элемент 41 изготовлен из упругого материала, например любой подходящей пружинной стали. Это отклонение может также быть обеспечено через соединения между элементом 41 и шпинделем 3 и соединительной деталью 44 соответственно. Следовательно, верхний конец 42 элемента 41 и пазы 43 могут быть сконфигурированы таким образом, что элемент 41 может быть с возможностью поворота или неподвижно закреплен в пазу 43. Таким же образом, нижний конец 45 элемента 41 может быть сконфигурирован так, что элемент 41 может быть с возможностью поворота или неподвижно закреплен в пазу 46. Такие соединения могут быть обеспечены на одном из верхнего конца 42 и нижнего конца 45 или на обоих этих концах 42 и 45. Отклонение может также быть обеспечено другими способами, например тем, что элемент 41 содержит какую-нибудь упругую пружинную деталь.
Согласно второму варианту соединительная деталь 30 может также быть сконфигурирована как или содержать универсальное соединение. К тому же в этом случае соединительная деталь, как раскрыто на фиг.3, содержит первый соединительный элемент 31, который неподвижно присоединяется к ротору 17 приводного двигателя 15, и более точно к валу 18 ротора, и второй соединительный элемент 32, который неподвижно присоединяется к шпинделю 3. При этом соединительный элемент 30 содержит промежуточный соединительный элемент 53, который выполнен в виде кольца. Соединительный элемент 53 посредством двух первых осей 54 поворота обеспечен в зацеплении с первым соединительным элементом 31 для передачи вращающего момента. Оси 54 поворота позволяют соединительному элементу 53 поворачиваться относительно первого соединительного элемента 31 вокруг оси у поворота, которая по существу перпендикулярна центральной оси х. Промежуточный соединительный элемент 53 также посредством двух вторых осей поворота обеспечен в зацеплении со вторым соединительным элементом 32 для передачи вращающего момента. Благодаря вторым осям 55 поворота промежуточный соединительный элемент 53 может поворачиваться относительно шпинделя 3 вокруг оси z поворота, которая перпендикулярна оси у поворота и центральной оси х. Оси x и z поворота лежат, в раскрытом варианте осуществления, в общей плоскости p, которая по существу перпендикулярна центральной оси х. Такое универсальное соединение может к тому же передавать радиальные силы, которые возникают во время работы, от шпинделя 3 к раме 1 посредством вала 18 ротора и одного из первого подшипника 21 и второго подшипника 22. Универсальное соединение также обеспечивает отклонение шпинделя 3 относительно вала 18 ротора около точки поворота, которая расположена в, или по существу в, общей плоскости р.
Фиг.5 раскрывает упрощенное изображение центробежного сепаратора согласно второму варианту осуществления. Следует отметить, что элементы и компоненты, имеющие одинаковую, или по существу одинаковую, функцию, обеспечены одинаковыми ссылочными позициями во всех раскрытых вариантах осуществления. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что шпиндель 3 не проходит через ротор 17 приводного двигателя 15, но шпиндель 3 и ротор 17 обеспечены аксиально друг за другом. Шпиндель 3 и ротор 17 или вал 18 ротора приводного двигателя 15 присоединяются друг к другу посредством соединительной детали 30, которая имеет одинаковую, или по существу одинаковую, конфигурацию как соединительная деталь, раскрытая на фиг.3. Во втором варианте осуществления осевые силы, которые возникают во время работы центробежного сепаратора, передаются от шпинделя 3 к раме 1 посредством третьего подшипника 23. Во втором варианте осуществления третий подшипник выполнен с возможностью поглощения и осевых, и радиальных сил, возникающих во время работы центробежного сепаратора. Третий подшипник 23 является объединенным подшипником, т.е. осевым и радиальным подшипником, выполненным с возможностью поглощения сил по существу во всех направлениях. Третий подшипник содержит комплект роликовых элементов, обеспеченных вдоль круговой траектории. И осевые, и радиальные силы поглощаются посредством этого единственного комплекта роликовых элементов. К тому же следует отметить, что также во втором варианте осуществления третий подшипник 23 поддерживает шпиндель 3 таким образом, что он радиально упруго обеспечивается относительно рамы 1 посредством упругих элементов 24.
Фиг.6 раскрывает упрощенное изображение третьего варианта осуществления, который отличается от второго варианта осуществления тем, что осевые силы, которые существуют во время работы центробежного сепаратора, передаются от шпинделя 3 к раме 1 посредством детали 41, передающей осевые силы, которая обеспечена между шпинделем 3 и ротором 17 или валом 18 ротора приводного двигателя 15, таким же образом, как в первом варианте осуществления. Деталь 41, передающая осевые силы, таким образом, содержит элемент 41, который продолжается через соединительную деталь 30. Таким образом, осевые силы, существующие во время работы центробежного сепаратора, могут передаваться от шпинделя 3 посредством детали 40, передающей осевые силы к ротору 17 или валу 18 ротора приводного двигателя 15, и оттуда к одному из первого подшипника 21 и второго подшипника 22, предпочтительно второму подшипнику 22, который, таким образом, выполнен с возможностью поглощения осевых сил и предпочтительно также радиальных сил.
Изобретение не ограничивается вариантом осуществления, раскрытым выше, но может меняться и модифицировать в объеме следующей формулы изобретения.