КОМПЛЕКТ ДИСКОВ ДЛЯ РОТОРА ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА
SET OF DISC FOR CENTRIFUGAL SEPARATOR ROTOR

Настоящее изобретение относится к комплекту дисков ротора центробежного сепаратора, выполненного с возможностью разделения компонентов в подаваемой среде, при этом комплект дисков содержит множество сепарационных дисков, располагающихся один на другом в комплекте дисков согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Комплект дисков вышеописанного вида раскрыт в патенте США 2028955.
В настоящее время сепарационные диски, предназначенные для комплектов дисков в роторах центробежных сепараторов, обычно изготавливают посредством обработки плоских дисков давлением на токарном станке для получения заданной конусообразно сужающейся формы, например, конической формы. Дистанционные элементы, которые определяют расстояние между сепарационными дисками в комплекте дисков, обычно образованы неплотными плоскими элементами, которые присоединены к наружной поверхности сепарационных дисков посредством точечной сварки. Одно свойство подобных дистанционных элементов заключается в том, что они имеют сравнительно большую площадь контакта с внутренней поверхностью соседнего сепарационного диска в комплекте дисков. Другое свойство заключается в том, что зазоры или узкие промежутки образуются между дистанционными элементами и наружной поверхностью сепарационного диска, к которому приварены дистанционные элементы. Оба данных свойства способствуют образованию сравнительно больших зон, в которых легко скапливаются частицы и микроорганизмы. Данные зоны также труднодоступны во время очистки комплекта дисков, что означает, что во многих применениях могут возникнуть трудности с соблюдением обязательных гигиенических требований. Другой недостаток данных известных дистанционных элементов состоит в том, что затраты на изготовление сепарационного диска являются высокими, поскольку каждый дистанционный элемент должен быть прикреплен впоследствии.
В патенте США 2028955 раскрыт комплект дисков с коническими сепарационными дисками двух видов, расположенными с чередованием так, что каждый второй диск является ровным, и каждый второй диск содержит несколько дистанционных элементов в виде выступов и углублений в диске. Выступы и углубления выполнены способом штамповки какого-либо вида. В патенте США 2028955 выступы и углубления образованы в виде элементов, содержащих плоскую часть, которая параллельна диску, то есть и при данном известном способе образована большая зона контакта между дистанционными элементами и поверхностью соседнего сепарационного диска.
Кроме того, выступы и углубления выполнены таким образом, что за выступом в радиальном направлении следует углубление. Кроме того, в соответствии с патентом США 2028955 один выступ расположен напротив углубления соседнего диска в комплекте дисков так, что образуется «столбик» из чередующихся выступов и углублений в комплекте дисков.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель данного изобретения состоит в разработке комплекта дисков, который легко может поддерживаться в чистом состоянии и имеет хорошие гигиенические свойства.
Данная цель достигается посредством комплекта дисков, описанного выше, который отличается тем, что сепарационные диски прижаты друг к другу с усилием предварительного натяжения таким образом, что дистанционные элементы плотно прилегают к соседнему сепарационному диску, и зона контакта имеет в сечении непрерывно выпуклую форму, так что зона контакта имеет площадь контакта, приближающуюся к нулю.
При такой непрерывно выпуклой форме зоны контакта обеспечивается очень малая площадь контакта между зоной контакта и соседними сепарационным диском, то есть площадь контакта приближается к нулю. Зона контакта может быть ограничена для образования точечного или линейного контакта или, по существу, точечного или линейного контакта с внутренней поверхностью или наружной поверхностью соседнего сепарационного диска.
Подобная минимизированная площадь контакта приводит к хорошим гигиеническим свойствам комплекта дисков, поскольку его легко будет чистить. Минимизированная площадь контакта обеспечивает значительное уменьшение количества частиц и микроорганизмов, таких как бактерии, которые могут скапливаться в зоне дистанционных элементов.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения каждая зона контакта имеет протяженность в направлении наружу относительно оси вращения. Таким образом, обеспечивается линейный контакт или, по существу, линейный контакт вдоль протяженности зоны контакта. Таким образом, вдоль данной зоны контакта сепарационные диски могут плотно прилегать друг к другу, что предпочтительно для эффективной сепарации. В этом случае каждый дистанционный элемент может иметь некоторую протяженность от зоны вблизи внутреннего края, но не от внутреннего края, до зоны вблизи наружного края, но не до наружного края. Предпочтительно зона контакта проходит почти вдоль всей протяженности или вдоль по существу всей протяженности дистанционного элемента. Выступы могут иметь на концах плавный криволинейный переход к наружной поверхности и/или внутренней поверхности, при этом зона контакта не будет проходить вдоль всей протяженности выступа.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения дистанционный элемент проходит по прямой. В соответствии с другим вариантом осуществления дистанционный элемент может проходить по кривой. Дистанционный элемент может проходить, например, вдоль плавной криволинейной траектории, которая немного отклоняется от радиального направления. Следует отметить, что прямая, по которой проходит дистанционный элемент, может быть радиальной или отклоняться от радиального направления, если смотреть на нее в направлении оси вращения.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения каждый дистанционный элемент имеет ширину на внутренней поверхности и/или на наружной поверхности, если смотреть в направлении, нормальном к указанной поверхности, при этом ширина, по меньшей мере, некоторых из дистанционных элементов изменяется в зависимости от расстояния от оси вращения. Подобное изменение ширины в некоторых случаях может быть предпочтительным, например, для обеспечения высокой прочности отдельных сепарационных дисков. Тем не менее, также следует отметить, что в случае изменения ширины дистанционного элемента дистанционный элемент может по-прежнему иметь зону контакта, образующую точечный или линейный контакт или, по существу, точечный или линейный контакт.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения каждая зона контакта имеет непрерывно выпуклую форму в сечении, поперечном к направлению вдоль периферии. Таким образом, подобная зона контакта является непрерывно выпуклой во всех направлениях и образует точечный контакт или, по существу, точечный контакт с соседним сепарационным диском. Подобная точечная выступающая часть дистанционных элементов может обеспечить надлежащий и опорный контакт каждого дистанционного элемента.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения дистанционные элементы содержат несколько пар выступов, каждая из которых содержит первый выступ, проходящий от наружной поверхности, и второй выступ, проходящий от внутренней поверхности, при этом первый и второй выступы смещены друг относительно друга в направлении вдоль периферии. Первый и второй выступы предпочтительно могут быть расположены рядом друг с другом в направлении вдоль периферии.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения первый выступ образует углубление в виде канала на внутренней поверхности, обеспечивающее возможность сбора и перемещения одного из указанных компонентов в радиальном направлении наружу или внутрь по внутренней поверхности. Кроме того, второй выступ может образовывать углубление в виде канала на наружной поверхности, обеспечивающее возможность сбора и перемещения одного из указанных компонентов в радиальном направлении наружу или внутрь по наружной поверхности.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения сепарационные диски включают множество вторых сепарационных дисков, при этом первые и вторые сепарационные диски размещены с чередованием их в комплекте дисков. В этом случае вторые сепарационные диски могут не иметь дистанционных элементов. Таким образом, в соответствии с данным вариантом осуществления вторые сепарационные диски являются ровными, т.е. они не имеют никаких выступов. Таким образом, зоны контакта каждого выступа будут прилегать к, по существу, ровной наружной поверхности или внутренней поверхности соседнего сепарационного диска в комплекте дисков.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения дистанционные элементы содержат выступы, проходящие в одном направлении относительно наружной поверхности, при этом каждый выступ ограничен двумя линиями с противоположных сторон, проходящими по направлению к наружному краю сепарационного диска. В данном случае все сепарационные диски, то есть как первые сепарационные диски, так и вторые сепарационные диски, могут быть идентичными.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения конусообразно сужающаяся форма и выступы первых сепарационных дисков выполнены посредством поджима заготовки из материала к компоненту инструмента, который имеет форму, соответствующую конусообразно сужающейся форме с выступами штампованного сепарационного диска. Таким образом, первый сепарационный диск может быть изготовлен эффективным и предпочтительным образом с точки зрения затрат.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения наружная поверхность и/или внутренняя поверхность сепарационных дисков имеют шероховатость.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение в дальнейшем должно быть разъяснено посредством описания различных вариантов осуществления со ссылкой на чертежи, на которых показано следующее:
Фиг.1 показывает выполненный с частичным разрезом вид сбоку центробежного сепаратора с ротором.
Фиг.2 показывает боковое сечение комплекта дисков ротора центробежного сепаратора по фиг.1.
Фиг.3 показывает вид сверху сепарационного диска из комплекта дисков в соответствии с первым вариантом осуществления.
Фиг.4 показывает вид сбоку сепарационного диска по фиг.3.
Фиг.5 показывает сечение комплекта дисков по фиг.2.
Фиг.6 показывает аналогичное сечению по фиг.5 сечение части комплекта дисков в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Фиг.7 показывает аналогичный виду по фиг.3 вид сепарационного диска в соответствии с третьим вариантом осуществления.
Фиг.8 показывает аналогичный виду по фиг.3 вид сепарационного диска в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
Фиг.9 показывает аналогичное сечению по фиг.5 сечение комплекта сепарационных дисков в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
Фиг.10 показывает аналогичное сечению по фиг.5 сечение комплекта сепарационных дисков в соответствии с пятым вариантом осуществления.
Фиг.11 показывает аналогичное сечению по фиг.5 сечение комплекта сепарационных дисков в соответствии с шестым вариантом осуществления.
Фиг.12-14 показывают сечение первого варианта прессового штампа, предназначенного для штамповки сепарационного диска.
Фиг.15 показывает вид в плане компонента инструмента, представляющего собой прессовый штамп по фиг.12-14.
Фиг.16-18 показывают сечение второго варианта прессового штампа, предназначенного для штамповки сепарационного диска.
Фиг.19 показывает вид в плане компонента инструмента, представляющего собой прессовый штамп по фиг.16-18.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 показывает центробежный сепаратор, предназначенный для разделения, по меньшей мере, первого компонента и второго компонента подаваемой среды. Следует отметить, что показанный центробежный сепаратор раскрыт в качестве примера, и его конфигурация может быть изменена. Центробежный сепаратор содержит раму 1, которая может быть не вращающейся или стационарной, и вал 2, который установлен с возможностью вращения в верхнем подшипнике 3 и нижнем подшипнике 4. Вал 2 несет ротор 5 и выполнен с возможностью вращения вместе с ротором 5 вокруг оси x вращения относительно рамы 1. Вал 2 приводится в движение посредством приводного элемента 6, который соединен с валом 2 соответствующим образом для обеспечения вращения вала 2 с высокой скоростью, например, посредством приводного ремня 7 или зубчатой передачи или посредством непосредственного привода, то есть (непоказанного) ротора приводного элемента 6, соединенного непосредственно с валом 2 ротора 5. Здесь следует отметить, что элементы, имеющие одну и ту же функцию, были снабжены идентичными ссылочными позициями в разных вариантах осуществления центробежного сепаратора.
Центробежный сепаратор может содержать кожух 8, который соединен с рамой 1 и который ограждает ротор 5. Кроме того, центробежный сепаратор содержит, по меньшей мере, один входной канал 9, который проходит через кожух 8 и в сепарационное пространство 10, которое образовано ротором 5, для подачи среды, подлежащей центрифугированию, и, по меньшей мере, первый выходной канал для выпуска из сепарационного пространства 10 первого компонента, который был отделен от среды, и второй выходной канал для выпуска из сепарационного пространства 10 второго компонента, который был отделен от среды.
В сепарационном пространстве 10 размещен комплект 19 дисков, который вращается вместе с ротором 5. Комплект 19 дисков содержит множество сепарационных дисков 20 или собран из множества сепарационных дисков 20, которые уложены друг на друга в виде стопы в комплекте 19 дисков (фиг.2). Сепарационный диск 20 в соответствии с первым вариантом осуществления показан более подробно на фиг.3 и 4. Каждый сепарационный диск 20 проходит вокруг оси x вращения и вращается вокруг оси x вращения в направлении R вращения. Каждый сепарационный диск 20 проходит вдоль ротационно-симметричной или виртуально ротационно-симметричной поверхности, которая сужается вдоль оси x вращения, и имеет конусообразно сужающуюся форму вдоль оси x вращения с наружной поверхностью 21, которая является выпуклой, и внутренней поверхностью 22, которая является вогнутой. Сужающаяся форма сепарационных дисков 20 также может быть конической или, по существу, конической, но также существует возможность того, что конусообразно сужающаяся форма сепарационных дисков 20 будет иметь образующую, которая изогнута внутрь или наружу. Таким образом, сепарационные диски 20 имеют угол (наклона относительно оси x вращения (фиг.2). Угол (наклона может составлять 20-70º. Каждый сепарационный диск 20 также имеет наружный край 23, проходящий вдоль радиально наружной периферии сепарационного диска 20, и внутренний край 24, проходящий вдоль радиально внутренней периферии сепарационного диска 20 и ограничивающий центральное отверстие сепарационного диска 20.
Между сепарационными дисками 20 расположены дистанционные элементы 25, на наружной поверхности 21 и/или на внутренней поверхности 22 образующие промежутки 26 между соседними сепарационными дисками 20 в комплекте 19 дисков (фиг.5). Каждый сепарационный диск 20 содержит, по меньшей мере, одну часть без дистанционных элементов 25 на наружной поверхности 21 и/или внутренней поверхности 22. Сепарационные диски 20 могут быть расположены вокруг распределителя 27. Сепарационные диски 20 прижаты друг к другу в комплекте 19 дисков с некоторым усилием предварительного натяжения таким образом, что дистанционные элементы 25 сепарационного диска плотно прилегают к соседнему сепарационному диску 20, в частности, к вышеупомянутой части соседнего сепарационного диска 20. Сепарационные диски 20 также могут быть жестко соединены друг с другом, например, посредством пайки твердым припоем.
Как показано на фиг.1 и 2, ротор 5 также содержит несколько входных дисков 28, которые центрально расположены в распределителе 27. Данные входные диски 28 могут быть изготовлены аналогично сепарационным дискам 20. Входные диски 28 могут быть плоскими, как показано на фиг.1 и 2, или коническими. Входные диски 28 могут иметь дистанционные элементы с конфигурацией, аналогичной дистанционным элементам 25 сепарационных дисков 20.
Конусообразно сужающаяся форма сепарационных дисков 20 образована посредством поджима заготовки из некоторого материала к компоненту инструмента. Материал может представлять собой любой поддающийся штамповке материал, например, металлический материал, такой как сталь, алюминий, титан, различные сплавы и т.д., а также соответствующие пластики. Компонент инструмента, который будет описан ниже более подробно, имеет форму, соответствующую конусообразно сужающейся форме штампованного сепарационного диска 20. Однако следует отметить, что сепарационные диски 20 вследствие подобной штамповки могут быть получены с толщиной t, которая изменяется в зависимости от расстояния от оси x вращения.
В первом варианте осуществления, раскрытом более подробно на фиг.3-5, дистанционные элементы 25 образованы в виде выступов на материале, при этом конусообразно сужающаяся форма и выступы сепарационного диска 20 получены посредством поджима заготовки к компоненту инструмента, имеющему форму, соответствующую конусообразно сужающейся форме с выступами штампованного сепарационного диска 20. В первом варианте осуществления дистанционные элементы 25 включают первые дистанционные элементы 25 в виде первых выступов 31 и вторые дистанционные элементы 25 в виде вторых выступов 32. Таким образом, выступы образуют несколько пар выступов, при этом каждая из пар содержит первый выступ 31, выступающий от наружной поверхности 21, и второй выступ 32, выступающий от внутренней поверхности 22. Первый и второй выступы 31, 32 смещены друг относительно друга, если смотреть в направлении, нормальном по отношению к наружной поверхности 21. В показанном варианте осуществления первый и второй выступы 31, 32 размещены рядом или непосредственно рядом друг с другом в направлении вдоль периферии сепарационного диска 20. Существует возможность расположения дистанционных элементов 25, то есть, в показанных вариантах осуществления, первого и второго выступов 31, 32, в каждой паре на значительном расстоянии друг от друга, например, таким образом, что первый выступ 31 расположен в центре между двумя вторыми выступами 32. В этом случае выступы 31, 32 могут быть выполнены с формой с большей шириной, и, в крайнем случае, они могут проходить, по существу, непосредственно от вершины первого выступа 31 до вершины соседнего второго выступа 32, что означает, что будет отсутствовать какое-либо явное начало или явный конец дистанционных элементов 25.
Как показано на фиг.5, первый выступ 31 прилегает ко внутренней поверхности 22 соседнего сепарационного диска 20, в то время как второй выступ 32 прилегает к наружной поверхности 21 соседнего сепарационного диска 20. Таким образом, первый выступ 31 образует углубление в виде канала на внутренней поверхности 22, обеспечивающее возможность сбора и перемещения одного из указанных компонентов в радиальном направлении наружу или внутрь по внутренней поверхности 22. Второй выступ 32 образует соответствующим образом углубление в виде канала на наружной поверхности 21, обеспечивающее возможность сбора и перемещения одного из указанных компонентов в радиальном направлении наружу или внутрь по наружной поверхности 21. В первом варианте осуществления второй выступ 32 расположен за первым выступом 31 относительно направления R вращения. Что касается наружной поверхности 21, то имеющее вид канала углубление предшествует выступающему вверх первому выступу 31. Что касается внутренней поверхности 22, то вместо этого имеющее вид канала углубление следует за выступающим вниз вторым выступом 32. Обратное взаимное расположение обеспечивается, если направление вращения будет противоположным.
Первые и вторые выступы 31 и 32 имеют высоту h соответственно над наружной поверхностью 21 и внутренней поверхностью 22 (фиг.5). Данная высота h также определяет высоту промежутков 26 между сепарационными дисками 20 в комплекте 19 дисков. Поскольку толщина t сепарационных дисков 20 может изменяться в зависимости от расстояния от оси x вращения, первые и вторые выступы 31 и 32 предпочтительно могут быть выполнены с такой конфигурацией, в которой высота h изменяется в зависимости от расстояния от оси x вращения. Как показано на фиг.3, дистанционные элементы 25, то есть первые и вторые выступы 31 и 32, имеют некоторую протяженность от места, находящегося радиально внутри, до места, находящегося радиально снаружи, при этом высота h изменяется вдоль данной протяженности таким образом, что она компенсирует изменяющуюся толщину. Таким образом, плотный и равномерный контакт между первыми и вторыми выступами 31 и 32 и соответственно внутренней поверхностью 22 и наружной поверхностью 21 может быть обеспечен вдоль всей или, по существу, всей протяженности выступов 31, 32.
В зависимости от реального способа штамповки толщина t сепарационного диска 20 может увеличиваться при увеличении расстояния от оси вращения, при этом высота h будет уменьшаться при увеличении расстояния от оси x вращения. Толщина t сепарационного диска 20 также может уменьшаться при увеличении расстояния от оси x вращения, при этом высота дистанционных элементов 25 будет увеличиваться при увеличении расстояния от оси x вращения. Следует отметить, что изменяющаяся высота h может быть обеспечена предпочтительным образом, поскольку сепарационные диски 20 изготавливают способом штамповки на прессе и поджимают к компоненту инструмента, имеющему соответствующую форму. Таким образом, компонент инструмента может иметь соответствующие выступы и углубления, которые выполнены с конфигурацией для образования выступов и которые при изготовлении инструмента были образованы с изменяющейся высотой h в соответствии с используемым способом штамповки на прессе.
Способ штамповки на прессе также обеспечивает возможность легкого выполнения выступов 31, 32 так, что они будут проходить по прямой и радиально или, по существу, радиально по прямой, но с наклоном относительно радиального направления, или криволинейно, по меньшей мере, если смотреть на выступы 31, 32 в направлении оси x вращения. В первом варианте осуществления выступы 31, 32 проходят от зоны вблизи внутреннего края 24 до зоны вблизи наружного края 23.
Способ штамповки на прессе также обеспечивает возможность образования дистанционных элементов 25, то есть первых и вторых выступов 31, 32, с конфигурацией, при которой они имеют ширину на внутренней поверхности и/или на наружной поверхности 21, если смотреть в направлении, нормальном к внутренней поверхности или к наружной поверхности 21, при этом данная ширина, по меньшей мере, некоторых из дистанционных элементов 25 изменяется в зависимости от расстояния от оси x вращения.
Кроме того, способ штамповки на прессе также обеспечивает возможность образования придающих жесткость сгибов или выпуклостей (непоказанных) сепарационных дисков 20. Подобные сгибы могут быть прямолинейными или криволинейными или могут проходить в соответствующих направлениях.
Каждый из первых и вторых выступов 31 и 32 содержит, по меньшей мере, одну зону 33 контакта, предназначенную для прилегания соответственно к внутренней поверхности 22 и наружной поверхности 21 соседнего сепарационного диска 20 в комплекте 19 дисков. Как показано на фиг.5, зона 33 контакта имеет в поперечном сечении непрерывно выпуклую форму, при этом в первом варианте осуществления поперечное сечение выполнено поперек к по существу радиальному направлению. В первом варианте осуществления зона 33 контакта проходит вдоль всей или по существу всей протяженности первых и вторых выступов 31 и 32. При такой непрерывно выпуклой форме зоны 33 контакта обеспечивается малая площадь контакта между зоной 33 контакта и соседним сепарационным диском 20, то есть площадь контакта приближается к нулю. В первом варианте осуществления зона 33 контакта может быть задана так, что она будет обеспечивать линейный контакт или, по существу, линейный контакт соответственно с внутренней поверхностью 22 и наружной поверхностью 21 соседнего сепарационного диска 20 вдоль всей протяженности выступов 31 и 32.
Как показано на фиг.2 и 5, сепарационные диски 20 включают в себя первые сепарационные диски 20' и вторые сепарационные диски 20''. Первые сепарационные диски 20' содержат первые и вторые выступы 31 и 32, которые были описаны выше. Вторые сепарационные диски 20'' не имеют подобных выступов, то есть они содержат только одну вышеупомянутую часть или состоят только из одной вышеупомянутой части без дистанционных элементов 25. Таким образом, вторые сепарационные диски 20” имеют конусообразно сужающуюся форму с ровной или, по существу, ровной поверхностью. Первые и вторые сепарационные диски 20' и 20'' размещены с чередованием их в комплекте 19 дисков, то есть каждый второй сепарационный диск 20 представляет собой первый сепарационный диск 20', и каждый второй сепарационный диск представляет собой второй сепарационный диск 20''.
Как показано на фиг.3, каждый сепарационный диск 20 содержит одну или несколько выемок 35 вдоль внутреннего края 24. Назначение подобных выемок может состоять в обеспечении возможности полярного размещения сепарационных дисков 20 в комплекте 19 дисков. Кроме того, каждый сепарационный диск 20 содержит одну или несколько выемок 36 вдоль наружного края 23. Назначение выемок 36 может состоять в обеспечении возможности перемещения среды через комплект 19 дисков и подачи среды в разные промежутки 26. Следует отметить, что выемки 35 и 36 могут быть предпочтительными для уменьшения собственных напряжений в материале штампованного сепарационного диска 20. Выемки 36 могут быть заменены отверстиями, которые известным образом проходят через сепарационный диск 20 и расположены на некотором расстоянии от внутреннего и наружного краев 24, 23.
Сепарационные диски 20 расположены полярно таким образом, что первые выступы 31 первых сепарационных дисков 20' находятся на одной линии друг с другом в комплекте 19 дисков, если смотреть в направлении оси x вращения (фиг.5). Подобная конфигурации комплекта 19 дисков является предпочтительной, поскольку она обеспечивает возможность создания предварительного натяжения в комплекте 19 дисков, когда он смонтирован. Во время сжатия комплекта 19 дисков вторые сепарационные диски 20'' упруго деформируются попеременно вверх и вниз посредством первых и вторых выступов 31 и 32 соседних сепарационных дисков 20'. Во время работы центробежного сепаратора создаются усилия во вторых сепарационных дисках 20'', которые имеют тенденцию выпрямить упруго деформированные зоны. Следовательно, контактное усилие между сепарационными дисками 20 в комплекте 19 дисков увеличивается. В показанном варианте осуществления первые и вторые сепарационные диски 20', 20'' имеют одинаковую толщину t. Тем не менее, следует отметить, что первые и вторые сепарационные диски 20' и 20'' могут иметь разную толщину t. В частности, вторые сепарационные диски 20'', которые не имеют выступов, могут иметь толщину t, которая существенно меньше толщины t первых сепарационных дисков 20'. Следует также отметить, что высота h каждого дистанционного элемента 25 первого сепарационного диска 20' изменяется таким образом, что она компенсирует изменяющуюся толщину t первого сепарационного диска 20' и изменяющуюся толщину t соседнего второго сепарационного диска 20''.
В соответствии со вторым вариантом осуществления комплекта 19 дисков (фиг.6) каждый второй сепарационный диск 20” также может содержать несколько дистанционных элементов в виде образованных штамповкой на прессе первых и вторых выступов 31 и 32, то есть все сепарационные диски 20 выполнены с первыми и вторыми выступами 31 и 32. В данном случае сепарационные диски 20 могут быть расположены полярно таким образом, что первые выступы 31 первых сепарационных дисков 20' смещены относительно первых выступов 31 вторых сепарационных дисков 20” в комплекте 19 дисков, если смотреть в направлении оси x вращения.
В данном случае следует отметить, что для обеспечения вышеупомянутого предварительного натяжения в комплекте 19 дисков можно выполнить комплект 19 дисков с дистанционными элементами 25, которые не могут деформироваться и, например, могут быть образованы обычными дистанционными элементами, которые припаяны твердым припоем или приварены к сепарационным дискам 20, но которые расположены соответствующим образом так, как первые и вторые выступы 31 и 32. Подобные обычные дистанционные элементы также могут иметь непрерывно выпуклую зону контакта, как было описано выше.
Фиг.7 показывает третий вариант осуществления, в котором дистанционные элементы 25 имеют точечную выступающую часть. Кроме того, в данном варианте осуществления высота дистанционных элементов 25 может изменяться в зависимости от расстояния точечных дистанционных элементов 25 от оси x вращения. Данные дистанционные элементы 25 предпочтительно также могут быть выполнены с такой конфигурацией, что первые выступы 31 проходят от наружной поверхности 21 и вторые выступы 32 проходят от внутренней поверхности 22. Каждый выступ 31, 32 предпочтительно может иметь непрерывно выпуклую форму, если смотреть в сечении, поперечном к направлению вдоль периферии и поперечном к радиальному направлению. В данном варианте осуществления зона 33 контакта может быть задана как образующая точечный контакт или, по существу, точечный контакт с внутренней поверхностью 22 или наружной поверхностью 21 соседнего сепарационного диска 20. Выступы 31 и 32 смещены друг относительно друга и могут быть выполнены на некотором расстоянии друг от друга или рядом друг с другом. Кроме того, здесь следует упомянуть, что сепарационные диски 20 в соответствии с дополнительным альтернативным вариантом могут содержать как точечные дистанционные элементы 25, так и удлиненные дистанционные элементы 25.
Фиг.8 и 9 показывают четвертый вариант осуществления штампованного сепарационного диска 20, в котором дистанционные элементы 25 образованы выступами 50, которые проходят в одном направлении от наружной поверхности 21. Каждый выступ 50 ограничен двумя линиями 51 с противоположных сторон, проходящих по направлению к наружному краю 23 сепарационного диска 20. В данном варианте осуществления все сепарационные диски 20 или, в основном, все сепарационные диски 20 являются идентичными. Фиг.9 показывает, как сепарационные диски 20 расположены полярно и упираются друг в друга/контактируют друг с другом. В зоне вокруг каждой из боковых линий 51 выступы 50 содержат зону 53 контакта на наружной поверхности 21 и зону 53 контакта на внутренней поверхности 22. В комплекте 19 дисков зона 53 контакта сепарационного диска 20 упирается в зону 53 контакта соседнего сепарационного диска 20. В данном варианте каждая зона 53 контакта также имеет непрерывно выпуклую форму, если смотреть в поперечном сечении, поперечном к по существу радиальному направлению. Зоны 53 контакта проходят вдоль всей или, по существу, всей протяженности выступов 50 и могут быть образованы так, что создают линейный контакт или, по существу, линейный контакт между сепарационными дисками 20.
В четвертом варианте осуществления выступы 50 имеют, по существу, такую же ширину, как зоны между выступами 50. Тем не менее, следует отметить, что ширина выступов 50 также может быть больше или меньше, чем ширина данных зон. Как можно видеть на фиг.8, выступы 50 проходят в радиальном направлении или, по существу, в радиальном направлении от зоны вблизи внутреннего края 24 до зоны вблизи наружного края 23. Существует возможность выполнения выступов 50 так, что они имеют наклон относительно радиального направления и/или проходят до самого внутреннего края 24 и/или до самого наружного края 23. Кроме того, в соответствии с четвертым вариантом осуществления существует возможность выполнения выступов 50 так, что их высота изменяется для компенсации изменяющейся толщины штампованного сепарационного диска 20.
Следует понимать, что полярное размещение сепарационных дисков 20 может быть изменено многими разными способами помимо способов, показанных на фиг.5 и 6. Фиг.10 показывает пятый вариант осуществления, в котором два первых сепарационных диска 20' расположены рядом друг с другом, и каждая подобная пара первых сепарационных дисков 20' разделена вторым сепарационным диском 20”. Первый выступ 31 первого сепарационного диска 20' в подобной паре расположен напротив второго выступа 32 второго первого сепарационного диска 20' в данной паре и напротив первых выступов 31 соответствующих дисков 20' в остальных парах.
Фиг.11 показывает шестой вариант осуществления, который аналогичен пятому варианту осуществления, но отличается от него, поскольку один из первых сепарационных дисков 20' модифицирован и представляет собой третий сепарационный диск 20''', который содержит первый выступ 31, но не имеет никакого второго выступа 32. Первый выступ 31 третьего сепарационного диска в каждой паре расположен напротив второго выступа 32 первого сепарационного диска 20' в каждой паре. В пятом варианте осуществления образовано пространство, которое является замкнутым в поперечном сечении. Вследствие отсутствия второго выступа 32 третьего сепарационного диска 20''' образуется боковое отверстие, «открытое» в данное пространство. Также данное замкнутое пространство, показанное на фиг.10, может быть выполнено открытым на концах за счет изменения длины выступов вдоль их протяженности.
Фиг.12-15 показывают первый вариант прессового штампа для изготовления сепарационного диска, подобного определенному выше. Прессовый штамп предназначен для ввода в пресс (непоказанный) соответствующей конструкции. Прессовый штамп содержит первый компонент 61 и второй компонент 62 инструмента. Первый компонент 61 имеет поверхность вогнутой формой, к которой прилегает наружная поверхность 21 сепарационного диска 20 после завершения штамповки на прессе. Первый компонент 61 имеет в основном плоскую нижнюю поверхность и окружающую, конусообразно сужающуюся боковую поверхность, в показанном примере - окружающую, по существу коническую боковую поверхность. Таким образом, первый компонент 61 имеет форму, соответствующую конусообразно сужающейся форме штампованного сепарационного диска 20. В том случае, когда сепарационный диск 20 выполнен с выступами 31, 32, 50, первый компонент 61 также содержит первые формообразующие элементы 63, которые расположены на окружающей, конусообразно сужающейся боковой поверхности и которые соответствуют форме данных выступов в показанном прессовом штампе, то есть выступов 31 и 32. Прессовый штамп содержит удерживающий элемент 64 или взаимодействует с удерживающим элементом 64, который выполнен с возможностью удерживания заготовки 90, подлежащей поджиму к первому компоненту 61 инструмента, с некоторой удерживающей силой. Если сепарационный диск 20 не имеет выступов, используется первый компонент 61 инструмента без первых формообразующих элементов 63.
Кроме того, прессовый штамп содержит подающее устройство для подачи жидкости под давлением между заготовкой 90 и вторым компонентом 62 инструмента. Подающее устройство содержит каналы 65, проходящие через второй компонент 62 инструмента и через поверхность второго компонента 62 инструмента, которая обращена к заготовке 90.
Первый компонент 61 инструмента также содержит один или несколько вторых формообразующих элементов 66 (фиг.15), предназначенных для образования одного или нескольких центрирующих элементов подвергаемой штамповке заготовки 90 для обеспечения возможности последующего центрирования заготовки 90 при последующей обработке заготовки 90. Формообразующие элементы 66 расположены на нижней поверхности, что означает, что центрирующие элементы расположены в центральной зоне заготовки 90. Также можно предусмотреть расположение центрирующих элементов в краевой зоне заготовки 90, при этом соответствующие вторые формообразующие элементы расположены вне конусообразно сужающейся боковой поверхности.
Кроме того, первый компонент 61 инструмента содержит множество отводящих каналов 67, предназначенных для отсасывания газа, имеющегося между заготовкой 90 и первым компонентом 61 инструмента. Отводящие каналы 67 имеют очень малую площадь сечения потока и проходят через нижнюю поверхность и окружающую, конусообразно сужающуюся боковую поверхность первого компонента 61. Наиболее важно то, что имеются отводящие каналы 67, проходящие через данные поверхности у первых формообразующих элементов 63, образующих первые и вторые выступы 31 и 32, и у вторых формообразующих элементов 66, образующих центрирующий элемент.
Прессовый штамп размещают с возможностью обеспечения в положении при загрузке введения заготовки 90, подлежащей штамповке на прессе, между первым компонентом 61 инструмента и вторым компонентом 62 инструмента. После этого заготовку 90 зажимают между первым компонентом 61 инструмента и удерживающим элементом 64 (фиг.12). Затем первый компонент 61 инструмента и/или второй компонент 62 смещают на первой части операции в направлении друг к другу в конечное положение (фиг.13). Первую часть операции можно рассматривать как этап механической штамповки на прессе. После этого жидкость под давлением подают на второй части операции в пространство между заготовкой 90 и вторым компонентом 62 инструмента по каналам 65 таким образом, что заготовка 90 будет поджиматься с прилеганием ее к первому компоненту 61 и принимает ее конечную форму (фиг.14). Во время второй части операции газ, имеющийся между заготовкой 90 и первым компонентом 61, отсасывается по отводящим каналам 67. Вторую часть операции можно рассматривать как операцию гидравлического прессования/гидравлической вытяжки.
Фиг.16-18 показывают второй вариант прессового штампа для изготовления сепарационного диска, подобного определенному выше. Прессовый штамп предназначен для ввода в пресс (непоказанный) соответствующей конструкции. Прессовый штамп содержит первый компонент 61 инструмента и второй компонент 62 инструмента. Первый компонент 61 инструмента имеет поверхность с вогнутой формой, к которой прилегает наружная поверхность 21 сепарационного диска 20 после завершения штамповки на прессе. Первый компонент 61 инструмента имеет окружающую, конусообразно сужающуюся боковую поверхность, в показанном примере - окружающую, по существу коническую боковую поверхность. Таким образом, первый компонент 61 инструмента имеет форму, соответствующую конусообразно сужающейся форме штампованного сепарационного диска 20. В том случае, когда сепарационный диск 20 выполнен с выступами 31, 32, 50, первый компонент 61 инструмента также содержит первые формообразующие элементы 63, которые расположены на окружающей, конусообразно сужающейся боковой поверхности и которые соответствуют форме данных выступов в показанном прессовом штампе, то есть выступов 31 и 32. Прессовый штамп содержит удерживающий элемент 64 или взаимодействует с удерживающим элементом 64, который выполнен с возможностью удерживания заготовки, подлежащей поджиму к первому компоненту 61 инструмента, с некоторой удерживающей силой. Если сепарационный диск 20 не имеет выступов, используется первый компонент 61 инструмента без первых формообразующих элементов 63.
Второй компонент 62 инструмента имеет выступающую центральную часть 80, проходящую через центральное отверстие и входящую в центральное отверстие заготовки 90, подлежащей штамповке на прессе. Посредством данной центральной части 80 заготовка 90 может быть установлена в заданном положении в прессовом штампе перед штамповкой на прессе. Кроме того, первый и второй компоненты 61 и 62 инструмента имеют соответствующие формообразующие элементы, обозначенные соответственно 81 и 82, которые выполнены с возможностью, при взаимодействии друг с другом и при перемещении первого и второго компонентов 61, 62 инструмента по направлению друг к другу, образования зоны вокруг центрального отверстия таким образом, что материал в данной зоне образует центрирующий элемент 91, проходящий как цилиндрический элемент или, по меньшей мере, как частично цилиндрический элемент и концентрически относительно оси x вращения (фиг.18). Второй компонент 62 инструмента также содержит уплотнительный элемент 83, расположенный в радиальном направлении снаружи выступающей центральной части 80. Уплотнительный элемент 83 проходит вокруг центральной части на некотором расстоянии от центральной части. Уплотнительный элемент 83 выполнен и расположен с возможностью плотного прилегания к заготовке 90 вокруг центрального отверстия. Суммарное усилие при штамповке на прессе уменьшается вследствие того, что центр заготовки 90 внутри уплотнительного элемента 83 был перекрыт и, таким образом, не подвергается какому-либо прессованию. Центральная часть 80, которая обеспечивает размещение заготовки 90 в заданном положении, также обеспечит возможность направления потока материала в заготовке 90 на начальной стадии штамповки на прессе в зависимости от количества материала, перемещаемого от центра заготовки 90 и от периферийных частей заготовки 90. Направление потока материала может быть обеспечено посредством изменения размера центрального отверстия и/или посредством изменения удерживающего усилия.
Кроме того, прессовый штамп содержит подающее устройство для подачи жидкости под давлением между заготовкой 90 и вторым компонентом 62 инструмента. Подающее устройство содержит каналы 65, проходящие через второй компонент 62 инструмента и через поверхность второго компонента 62 инструмента, обращенную к заготовке 90.
Кроме того, первый компонент 61 содержит множество отводящих каналов 67, предназначенных для отсасывания газа, имеющегося между заготовкой 90 и первым компонентом 61 инструмента. Отводящие каналы 67 имеют очень малую площадь сечения потока и выполнены так, что они проходят через нижнюю поверхность и окружающую, конусообразно сужающуюся боковую поверхность первого компонента 61 инструмента. Наиболее важно то, что имеются отводящие каналы 67, которые проходят через данные поверхности у первых формообразующих элементов 63, образующих первые и вторые выступы 31 и 32, и у вторых формообразующих элементов 66, образующих центрирующий элемент.
Прессовый штамп размещают с возможностью обеспечения - в положении при загрузке - вставки заготовки 90, подлежащей штамповке на прессе, между первым компонентом 61 инструмента и вторым компонентом 62 инструмента таким образом, что выступающая центральная часть проходит через центральное отверстие. После этого заготовку 90 зажимают между первым компонентом 61 инструмента и удерживающим элементом 64 (фиг.16). Затем первый компонент 61 инструмента и/или второй компонент 62 смещают на первой части операции в направлении друг к другу в конечное положение (фиг.17). Первую часть операции можно рассматривать как этап механической штамповки на прессе. После этого жидкость под давлением подают на второй части операции в пространство между заготовкой 90 и вторым компонентом 62 инструмента по каналам 65 таким образом, что заготовка 90 будет поджиматься с прилеганием ее к первому компоненту 61 инструмента и будет принимать ее конечную форму (фиг.18). В этом случае уплотнительный элемент 83 предотвращает проход жидкости в центральное отверстие. Во время второй части операции газ, имеющийся между заготовкой 90 и первым компонентом 61 инструмента, будет отсасываться по отводящим каналам 67. Вторую часть операции можно рассматривать как операцию гидравлического прессования/гидравлической вытяжки.
После штамповки на прессе заготовку 90 извлекают из прессового штампа и перемещают в любую соответствующую обрабатывающую машину (непоказанную). Заготовку 90 центрируют в обрабатывающей машине посредством центрирующего элемента или элементов. В этом случае обрабатывающая машина выполнена с возможностью образования на последующей технологической операции внутреннего края 24 и наружного края 23 сепарационного диска 20.
Данная последующая технологическая операция включает в себя образование вышеупомянутых одной или нескольких выемок 35 вдоль внутреннего края 24 и вышеупомянутых одной или нескольких выемок 36 вдоль наружного края 23. Последующая технологическая операция может включать в себя любую соответствующую операцию резания или резки.
Следует отметить, что первый компонент 61 вместо вогнутой формы имеет выпуклую форму, при этом внутренняя поверхность 22 сепарационного диска 20 прилегает к первому компоненту 61 инструмента после завершения штамповки на прессе.
Следует отметить, что сепарационные диски 20 могут быть выполнены с некоторой шероховатостью наружной поверхности и/или внутренней поверхности. Подобная шероховатость может быть обеспечена посредством обработки заранее всей наружной поверхности 21 и/или внутренней поверхности 22, или части или частей наружной поверхности 21 и/или внутренней поверхности 22, например, за счет того, что действительную поверхность подвергают травлению до штамповки сепарационного диска на прессе. Шероховатость поверхности будет оставаться после штамповки на прессе. Кроме того, также может быть предусмотрено выполнение одного или обоих компонентов 61, 62 инструмента с некоторой шероховатостью поверхности, при этом штамповка на прессе обеспечит придание заданной шероховатости наружной поверхности и/или внутренней поверхности сепарационного диска. Соответствующие примеры шероховатости поверхности раскрыты в патенте Швеции №457612. Таким образом, шероховатость поверхности может создаваться множеством воздействующих на поток элементов, имеющих некоторую высоту над фактической поверхностью и определенное расстояние между ними. Соотношение между определенной высотой и определенным расстоянием может находиться в интервале 0,2-0,5. Как указано выше, существует возможность выполнения выбранных компонентов/частей с некоторой шероховатостью. Различные части поверхности могут также иметь разную шероховатость. Только одна из наружной поверхности 21 и внутренней поверхности 22 предпочтительно выполнена с некоторой шероховатостью. Выступы 31, 32 соответственно не имеют шероховатости, как и участки поверхности, к которым прилегают выступы 31, 32.
Изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, но может быть изменено и модифицировано в пределах объема притязания нижеприведенной формулы изобретения. В особенности следует отметить то, что описанные сепарационные диски могут быть использованы, по существу, во всех видах центробежных сепараторов, например, таких, в которых ротор имеет постоянно открытые отверстия для выпуска осадка в радиальном направлении или периодически открываемые подобные отверстия, как показано на фиг.1. Изобретение применимо для центробежных сепараторов для разделения всех видов сред, таких как жидкости и газы, например, с возможностью отделения твердых частиц или частиц жидкости от газа.